用多声道（例如5声道）高保真音响设备，聆听具有空间环绕信息的音乐软件，给人一种身临其境的临场感。但对广大业余爱好者来说，模拟环绕声技术更具诱惑力。这一方面是因为现有的音乐软件（磁带、CD、VCD碟片、调频广播等）大多数仍是普通双声道立体声；另一方面也因为多声道高保真音响设备价格昂贵，而现有双声道音响设备又不能弃之不用。因此，模拟环绕声理论和技术应运而生，典型的是依据HRTF理论建立的SRS技术及其芯片。本文介绍一款根据SRS技术原理设计的模拟环绕声处理器，它能对普通双声道立体声音源进行处理后形成环绕立体声，仅用两只音箱即可营造出三维空间音响效果。由于采用通用集成运放，元器件易购、造价低廉、工作稳定、效果良好，适合业余爱好者自制。
一、电路图总体分析
图1为模拟环绕声处理器电路图。该图的信号处理流程比较容易识别，电路左边Li、Ri是模拟环绕声处理器的输入端；右边L\(_{o}\)、R\(_{o}\)是处理器的输出端；信号处理流程为通常的从左到右。电路的总体功能是，将从L\(_{i}\)、R\(_{i}\)端输入的普通立体声信号处理成为包含有环绕声信息和中置声信息的左右声道信号，从L\(_{o}\)、R\(_{o}\)端输出至功放级。
1.电路构成。
前面我们谈过，分析复杂电路时，应依据主要元器件将电路分解为若干个功能单元。图1电路中共使用了8个集成运算放大器，我们可据此将整个电路进行分解，画出图2所示的方框图，这将有助于对整个电路的分析。
对照图2可以看出，图1所示的电路图从左到右依次有以下组成部分：
（1） 集成运放IC1-1、IC1-2分别构成的左、右声道缓冲器；（2） IC1-3构成的产生环绕声的减法器；（3） IC1-4构成的产生中置声的加法器；（4） IC2-1等构成的有源频率补偿网络；（5） IC2-2构成的反相器；（6） IC2-3、IC2-4分别构成的左、右声道加法器。
2.整机工作原理。
由CD机、录音机、录像机、收音机、电视机等音源设备提供的普通双声道立体声音频信号，分别从L\(_{i}\)、R\(_{i}\)端输入，经IC1-1和IC1-2构成的两个电压跟随器缓冲后，L、R信号均分成3路；（1） L、R信号分别直接送入各自的加法器IC2-3、IC2-4。（2） L、R信号送入减法器IC1-3相减，得到R-L信号，再经IC2-1等构成的有源频率补偿网络对信号进行频谱修正处理并倒相后，得到f（L-R），这就是环绕声信号。f（L-R）信号又分成两路：一路直接送入L加法器IC2-3；另一路经反相器IC2-2倒相后成为f（R-L）再送入R加法器IC2-4。电位器RP1可调节环绕声的分量，即调节三维音场的空间感强度。（3） L、R信号送入加法器IC1-4相加，得到L+R信号，这就是中置声道信号，分别送入左、右声道加法器IC2-3和IC2-4。电位器RP2用于调节中置声音的强度。
以上各种信号，分别在左、右声道加法器最终形成包含有环绕声信息和中置声信息的新的左、右声道信号L\(_{o}\)和R\(_{o}\)。左声道：左声道原始信号L\(_{i}\)、环绕声信号f（L-R）、中置声信号L+R三者在IC2-3相加后，经R22、C6输出为L\(_{o}\)。右声道：右声道原始信号R\(_{i}\)、环绕声信号f（R-L）、中置声信号L+R三者在IC2-4相加后，经R30、C8输出为R\(_{o}\)。C5与R22、C7与R30分别组成L、R低通滤波器，滤除不需要的高频成分。新的左、右声道信号L\(_{o}\)和R\(_{o}\)经功放后推动左右两只音箱即可产生具有包围感的三维立体声场。
二、各主要单元电路分析
1.集成运放电压跟随器。
集成运算放大器实质上是一个高增益的多级直接耦合放大器，具有很高的开环电压放大倍数（一般可达10\(^{5}\)、即100dB以上）和极高的输入阻抗（可达10\(^{6}\)Ω，采用场效应管输入级的可达10\(^{9}\)Ω以上）。集成运放使用中一般加入深度负反馈，由于其开环增益很大，闭环增益仅由反馈电阻决定。集成运放通常有三种基本接法，如图3所示：（a） 为反相输入放大器，输出信号V\(_{o}\)与输入信号V\(_{i}\)相位相反，放大倍数A=V\(_{o}\)/V\(_{i}\)≈-Rf/R1。（b） 为同相输入放大器，输出信号V\(_{o}\)与输入信号V\(_{i}\)相位相同，放大倍数A=V\(_{o}\)/V\(_{i}\)≈1+Rf/R1。（c） 为电压跟随器，输出信号V\(_{o}\)与输入信号V\(_{i}\)相位相同，放大倍数A≈1。
将图3（c）与（b）比较可见，电压跟随器就是Rf=0、R1=∞、反馈系数F=1时的同相输入放大器。由于集成运放本身的高增益特性，因此，用集成运放构成的电压跟随器具有极高的输入阻抗，几乎不从信号源汲取电流；同时具有极低的输出阻抗，向负载输出电流时几乎不在内部引起压降，可视作电压源。集成运放电压跟随器的性能非常接近理想状态，并且无外围元件、无需调整，这是晶体管电压跟随器（射极跟随器）所无法比拟的。图1电路中，IC1-1、IC1-2构成两个电压跟随器，分别作为L、R声道的输入缓冲级。
2.减法器。
用集成运放构成的减法器如图4所示，这里采用了差动输入方式，作为减数的输入量V1接入集成运放的反相输入端，作为被减数的输入量V2接入集成运放的同相输入端，其输出电压V\(_{o}\)=Rf/R1（V2-V1）。当Rf=R1时，V\(_{o}\)=V2-V1，完成了减法运算。Rf/R1=A即放大系数。由于集成运放具有很高的开环电压放大倍数，又采用了深度负反馈，所以集成运放减法器具有很高的运算精度和稳定性。图1电路中，IC1-3构成的减法器，增益约10dB（A=3.3倍），将R、L信号相减得到R-L信号。
3.频率补偿网络。
R10、C3、R9和C4、R12、R11等组成阻容网络，作为集成运放IC2-1的反馈回路，形成有源频率补偿电路，其低频转折频率300Hz、高频转折频率10kHz，对减法器输出的R-L信号进行听音频谱修正，以便得到环绕声信号f（L-R）。
4.加法器。
用集成运放构成的加法器有同相加法器和倒相加法器两种接法，分别如图5（a）和（b）所示。同相加法器中，两个相加的输入量V1和V2同时接入集成运放的同相输入端，令R1=R2，则其输出电压V\(_{o}\)=Rf/R3（V1+V2）。当Rf=R3时，V\(_{o}\)=V1+V2，完成了加法运算。Rf/R3=A即放大系数。而在倒相加法器中，V1和V2同时接入集成运放的反相输入端，其输出电压V\(_{o}\)=-Rf/R1（V1+V2）。当Rf=R1时，V\(_{o}\)=-（V1+V2）。Rf/R1=A即放大系数。与集成运放减法器一样，集成运放加法器也具有很高的运算精度和稳定性。图1电路中共有三个加法器，其中：IC1-4构成同相加法器，增益约10dB（A=3倍），将L、R信号相加得到中置声信号L+R。IC2-3、IC2-4构成两个倒相加法器，增益为0dB（A=1倍），分别作为左、右声道的加法器。
5.集成运放反相器。
在图3（a）所示反相输入放大器中，当Rf=R1时，增益为0dB（A=1倍），这时就成为集成运放反相器，其输出电压V\(_{o}\)与输入电压Vi相位相反、大小相等。由于送入R加法器相加的环绕声信号应为f（R-L），因此需要一级反相器将f（L-R）信号倒相。图1电路中IC2-2就是一个集成运放反相器。
三、 关于直流供电电路
读者也许已经注意到，图1电路图中并没有画出直流供电电路。这是一种约定俗成的习惯画法，即集成运放的正、负电源接线不必画出，但不等于没有。完整的画法如图6所示。初学者朋友应逐渐熟识这种画法，分析电路时别忘了还有直流供电回路，制作时更不能忘记接入正、负电源接线。
四、 制作与使用要点
2.调试与使用。
在放音系统中，模拟环绕声处理器应置于音调、音量控制电路之前，如图8所示，以免改变音调、音量时影响环绕声处理效果。试用时，可先将环绕声调节电位器RP1、中置声调节电位器RP2分别置于中间位置，放送立体声音乐节目，根据主观听音感觉，调节RP1使环绕效果（空间感）令人满意，再调节RP2使中置声与环绕声的比例适当。以后使用时一般可不再变动RP1、RP2两电位器。
编者注：有关TL084更详细的原厂资料可上网下载：www-s.ti.com/sc/psheets/slos081e/slos081e.pdf。
（门宏）