Материал: МРБ 1081.(1984).[doc]

МАРК ДАВИДОВИЧ ГАНЗБУРГ

ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ

ЛЮБИТЕЛЕЙ

МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ ЗВУКА

Издательство «Радио и связь», 1984

ПРЕДИСЛОВИЕ

В 1974 г. Ленинградское отделение издательства «Энергия» выпустило им­гу Д. В. Самодурова «100 вопросов и ответов по любительской звукозаписи» (МРБ, вып. 775). За время, прошедшее с момента выхода этой книги, техника любительской магнитной записи звука сделала огромный шаг вперед: появил­ся и получил широкое распространение новый вид магнитофонов - кассетные магнитофоны; на основе новых материалов появились высококачественные маг­нитные ленты и головки; широкое распространение получили стереофонические магнитофоны. К началу 1983 г. отечественная промышленность выпускала более 50 моделей магнитофонов, магнитол, магниторадиол и звуковоспроизводящия комплексов, в том числе около 40 моделей — кассетных. В состав большинства из них входит стереофоническая магнитофонная панель.

Столь бурный качественный и количественный рост аппаратуры бытовой магнитной записи звука повлек за собой необходимость замены ранее выпу­щенных магнитофонов или их модернизации. У радиолюбителей появилась по­требность самим усовершенствовать имеющиеся у них модели магнитофонов, в основном кассетных. Естественно, возникали вопросы, которые радиолюбители направляли в письменную радиотехническую консультацию при ЦРК СССР им. Э. Т. Кренкеля (103012, Москва, К-12, ул. Куйбышева, 4/2, пом 12) и в редакцию журнала «Радио». Ответы на многие из них были опубликованы в разное время в журнале «Радио».

В книге, которую Вы держите в руках, в форме ответов на вопросы радио­любителей, показан современный уровень техники любительской магнитной за. писи звука. В ней большинство ранее опубликованных ответов систематизиро­вано и обобщено, а круг приводимых сведений расширен и дополнен. Пред­лагаемая книга должна помочь читателям в практической работе по настройке, измерению параметров, созданию дополнительных узлов магнитофонов, изме« нению в блоках и узлах.

Следует еще добавить, что для удобства читателей было признано целесо­образным сохранить на схемах те же буквенные обозначения, что и на печатных платах и деталях выпускаемых магнитофонов.

Необходимо напомнить радиолюбителям, особенно начинающим, что они не должны забывать о соблюдении мер техники безопасности при работе с радио­электронной аппаратурой.

Ваши отзывы, замечания и предложения направляйте по адресу: 101000, Москва, Почтамт, а/я 693, издательство «Радио и связь», Массовая радиобиб-лиотека.

Автор

Общие вопросы

Как происходит магнитная запись и воспроизведение звука?

В бытовых магнитофонах используется способ продольной записи, при котором направление записи совпадает с направлением движения носителя за­писи. При магнитной записи длина волны записи зависит от скорости движения носителя записи. Связь между длиной волны записи К, частотой сиг-валограммы f и поступательной скоростью носителя записи V выражается от­ношением л=V/f. Если в этой формуле скорость носителя записи выразить в микрометрах в секунду, частоту записи в герцах, то длина волны записи бу­дет выражена в микрометрах.

Теперь в самых общих чертах представим процесс магнитной записи, ос­нованный на способности некоторых материалов намагничиваться, проходя че­рез внешнее магнитное поле, и сохранять свое намагниченное состояние, назы­ваемое остаточным намагничиванием, после выхода из этого поля.

Процесс записи звука представляет собой фиксацию его в форме некото­рого следа на носителе записи. Этот след называется дорожкой записи, а но­ситель записи, на котором уже образовалась дорожка записи звука, — фоно­граммой. При магнитной записи звука изменяется остаточное намагничивание носителя записи, соответствующее уровню записываемых звуковых колебаний.

В магнитофоне — устройстве, предназначенном для магнитной записи и вос­произведении звука, записываемые звуковые колебания, преобразованные в электрический ток звуковой частоты, усиливаются усилителем записи (УЗ) и поступают в специальное устройство, называемое магнитной головкой записи (ГЗ). В сердечнике и около рабочего зазора ГЗ возникает магнитное поле, про­порциональное току, протекающему через обмотку головки. Напряженность и направление магнитного поля при записи изменяются в такт со звуковыми ко­лебаниями. Поэтому различные участки носителя записи — магнитной ленты, равномерно движущейся перед рабочим зазором ГЗ, будут намагничиваться по-разному.

При воспроизведении фонограмма с той же скоростью носителя записи пе­ремещается перед рабочим зазором другой головки, называемой магнитной го­ловкой воспроизведения (ГВ). Так как на разных участках фонограммы остаточ­ная намагниченность имеет различное значение, около рабочего зазора ГВ об­разуется переменное магнитное поле, которое изменяет магнитный поток в сер­дечнике ГВ. В результате в обмотке ГВ индуцируется электродвижущая сила (э. д. с), соответствующая изменениям магнитного потока. Это э. д. с. после усиления теперь уже усилителем воспроизведения (УВ) и усилителем мощно­сти (УМ) подводится к громкоговорителю и преобразуется им в звук, явля­ющийся копией записанного.

Как происходит стирание фонограммы?

Когда производится новая запись, старую фонограмму нужно сте­реть. Для этого по ходу носителя записи перед ГЗ помещают еще одну го­ловку — магнитную головку стирания (ГС). Она питается током ультразвуке­вой частоты от специального высокочастотного генератора. Около рабочего за­зора ГС образуется сильное магнитное поле высокой частоты, спадающее до нуля при удалении от рабочего зазора по ходу движения ленты, которое сна­чала намагничивает ее рабочий слой до насыщения, а затем размагничивает его.

Почему ток высокочастотного подмагничивания улучшает качество записи?

Когда около рабочего зазора ГЗ движется предварительно размаг­ниченная магнитная лента и по обмотке ГЗ протекает только ток звуковой частоты (ток записи), зависимость намагниченности рабочего слоя от напря­женности магнитного поля около рабочего зазора магнитной головки имеет не­линейный характер. На рис. 1 (кривая I) показана получаемая в таких случа­ях зависимость между остаточной намагниченностью рабочего слоя J_r от дей­ствующей на него напряженности магнитного поля Н. Результат записи под­водимого к обмотке ГЗ синусоидального сигнала проиллюстрирован на рис. 1 эпюрой остаточной намагниченности J_r, имеющей искажения.

Когда же по обмотке ГЗ протекают одновременно синусоидальные токи запи­сываемого сигнала и высокочастотного подмагничивания и ток подмагничива­ния имеет надлежащее значение, характеристика остаточной намагниченности рабочего слоя приобретает вид кривой II. При этом характеристика намагня» чивания имеет практически прямоли­нейный участок, используемый при за­писи звука, с крутизной, значительно превышающей крутизну соответству­ющего начального участка кривой намагниченности рабочего слоя при отсутствии тока подмагничивания. В результате не только уменьшаются искажения записываемого сигнала, но и увеличивается отдача магнитной фонограммы (э. д. с. ГВ). Следова­тельно, при записи звука с высокочастотным подмагничиванием запись низкочастотных колебаний осущест­вляется на прямолинейном участке динамической характеристики, полученной в результате воздействия высокочастот­ного подмагничивания на ферромагнитный материал рабочего слоя; сами же высокочастотные колебания при существующих скоростях движения магнитной ленты практически не регистрируются.

Рис. 1. Графическое пояснение процесса записи с высокочастотным подмагничиванием

Обязательно ли колебания тока подмагничивания должны быть си­нусоидальными?

Нет, не обязательно. Вырабатываемые высокочастотным генератором колебания могут, например, иметь форму треугольных или прямоугольных им­пульсов, но обязательно должны быть симметричными, ибо асимметрия высочочастотного тока подмагничивания всего в 1% вызывает увеличение шума фонограммы примерно на 4 дБ. Поскольку асимметрия формы сигнала созда­ется только четными гармониками основного колебания, всегда надо стремить­ся к построению высокочастотного генератора по двухтактной схеме и при­нять меры к симметрии катушки генератора.

Почему в кассетных магнитофонах используется лента шириной 3,81 мм?

Разработка получившей сейчас широкое распространение так называ­емой «компакт-кассеты» (магнитофонной кассеты) преследовало цель значи­тельно упростить эксплуатацию бытовых магнитофонов и уменьшить их габа­ритные размеры. В связи с этим и была использована лента шириной не 6,25, а 3,81 мм (0,15 дюйма). Несмотря на уменьшение ширины, современные магнитные ленты позволяют реализовать высокие качественные показатели магнитофонов.

В разных изданиях указаны различные размеры дорожек записи для кассетного магнитофона. Какими они должны быть в действительности?

Если смотреть на магнитную ленту со стороны рабочего слоя, то размеры и расположение дорожек записи в кассетном магнитофоне должно соответствовать рис. 2, ГОСТ 24863 — 81.

Рис. 2. Расположение и размеры дорожек записи кассетного магнитофона

Как видно из рисунка, на каждой половине ленты в одном направлении расположены две дорожки, которые при стереофонической записи соответству­ют левому и правому каналам, а при монофонической ширина дорожки равна ях сумме и промежутку между ними. Следовательно, при монофоничес­кой записи получается такое же общее время звучания, как и при стереофони­ческой, что можно считать недостатком данного типа фонограммы. Расположе­ние дорожек у кассетных магнитофонов иное, чем у катушечных, так как до­рожки левого и правого каналов расположены рядом, а не через одну. Такое расположение дорожек обеспечивает равную громкость при воспроизведении монофонических и стереофонических записей, хотя и создает малое переход­ное затухание между каналами.

При стереофонической записи дорожки I и 4 должны содержать инфор-нацию, воспроизводимую через левый (глядя от слушателя) громкоговоритель, а дорожки 2 и 3 — через правый.

Почему в стереофонических кассетных магнитофонах принято распо­ложение дорожек записи, отличное от расположения в катушечных магнитофонах?

В стереофонических кассетных магнитофонах расположение дорожек записи принято такое же, как и в профессиональной аппаратуре, т. е. дорож­ки левого и правого каналов расположены рядом. Такое расположение доро­жек имеет свои преимущества: используется та же стирающая головка, что и в монофоническом магнитофоне; не требуется переключатель дорожек; для мо­нофонического воспроизведения может быть использована головка монофони­ческого магнитофона. Но при таком расположении дорожек и построении сте­реофонических магнитофонов четырехдорожечная монофоническая запись ста­новится труднодоступной, так как в процессе записи ГС стирает фонограммы с обеих дорожек одновременно. Поэтому четырехдорожечная монофоническая запись возможна только на предварительно размагниченную ленту.

Как в кассетных стереофонических магнитофонах обеспечивается сов­местимость с монофоническими фонограммами?

В стереофонических кассетных магнитофонах совместимость с моно­фоническими фонограммами обеспечивается за счет синфазности стереофони­ческих каналов магнитофона от магнитной головки до громкоговорителя. Тог­да для принятого расположения дорожек записи (рис. 2), где дорожка моно­фонической записи перекрывает обе стереофонические дорожки, записанные в одном направлении монофонические фонограммы возможно прослушивать на стереофоническом магнитофоне, а стереофонические — на монофоническом, ко­нечно, и в том и в другом случае только в монофоническом воспроизведении.

От чего зависит время звучания кассетного магнитофона?

При использовании магнитофонной кассеты, габаритные размеры кото­рой ограничены и регламентируются стандартом, время звучания магнитофона зависит от количества ленты в кассете. В свою очередь, количество ленты за­висит от ее толщины. В настоящее время получили распространение кассеты с общим временем звучания 60, 90 и 120 мин, в которых используется маг-яитная лента толщиной соответственно 18, 12 и 9 мкм.

Какие магнитные ленты используются в современных отечественных магнитофонах?

В современных катушечных магнитофонах используют магнитные яенты типов А4309-6Б и А4409-6Б. Для кассетных магнитофонов выпускаются магнитные ленты А4205-ЗБ и А4212-ЗБ. Рабочий слой первых трех лет изготов­лен из гамма-окисла железа, а последней — из двуокиси хрома.

Для регулировки электрических параметров магнитофонов используются магнитные ленты А4310-6Б и А4206-ЗБ, которые отличаются от предыдущих улучшенными свойствами.

Как расшифровать обозначение магнитных лент?

Регламентированное стандартом обозначение магнитной ленты состо­ят из пяти элементов. Первый элемент — буквенный индекс показывает назна­чение ленты: А обозначает звукозапись, Т — видеозапись, И — точная запись.

Второй элемент — цифровой индекс, обозначающий материал основы ленты. Здесь цифра и — диацетилцеллюлоза, 3 — триацетилцеллюлоза и 4 — полиэти-лентерефталат (лавсан). Третий элемент — цифровой индекс, характеризую­щий приближенную толщину ленты: 0 — до 10 мкм, 1 — 10-15 мкм, 2 — 15-20 мкм, 3 — 20-30 мкм, 4 — 304-40 мкм, 5 — 40-г-бО мкм, 6 — 50-J-60 мкм. Двухзнач­ная цифра, стоящая дальше, показывает порядковый номер разработки. Кроме этого, через дефис цифрой указывают (округленно) номинальную ширину ленты в миллиметрах и буквой дополнительное обозначение ее предпочтитель­ного использования. Здесь буква Б означает, что лента предназначена для бы­товой аппаратуры, Р — для радиовещания, П — перфорированная лента и т. д. Так, обозначение ленты А4309-6Б расшифровывается следующим образом: лен­та для звукозаписи, на лавсановой основе, толщиной 27 мкм, шириной 6,25 мм, девятая технологическая разработка, предназначена для использования в бы­товой аппаратуре.

Чем магнитная лента с рабочим слоем из двуокиси хрома отличается от ленты с рабочим слоем из гамма-окисла железа?

Магнитная лента с рабочим слоем из двуокиси хрома или, как ее еще называют, «хромдиоксидная» относится к высококоэрцитивным лентам. Маг­нитный порошок двуокиси хрома состоит из однородных игольчатых частиц и обладает почти вдвое большим коэффициентом прямоугольности петли гис­терезиса, чем порошок гамма-окисла железа. В связи с этим при одинаковой объемной концентрации магнитного порошка в рабочем слое ленты на основе двуокиси хрома имеют лучшие характеристики: меньшие модуляционный шум и коэффициент нелинейных искажений. Динамический диапазон магнитофонов с использованием хромдиоксидной ленты может достигать 58 — 62 дБ без при­менения системы шумопонижения. Следует помнить, что коррекция амплитуд­но-частотной характеристики (АЧХ) в области верхних звуковых частот для лент с рабочими слоями из двуокиси хрома и гамма-окисла железа разная.

Верно ли, что магнитная лента с рабочим слоем из двуокиси хрома быстрее изнашивает магнитные головки с сердечником из пермаллоя?

Действительно, хромдиоксидный рабочий слой обладает более высо­кой твердостью, чем гамма-окисла железа и оказывает повышенное абразивное действие на головку. С одной стороны, более высокая твердость его позволяет добиваться идеального полирования с более высокой гладкостью, чем у гамма-окисла железа. Кроме этого, надо принимать во внимание так называемый период приработки, в течение которого абразивность ленты проявляется наи­большим образом, после чего абразивность резко снижается (рабочая поверх­ность ленты как бы полируется) и дальнейший износ сердечника головки про­исходит очень медленно.

Проведенные испытания различных лент показали, что если для лент с ра­бочим слоем из гамма-окисла железа период приработки продолжается 5 — 7 проходов ленты длиной 525 м, то у хромдиоксидной ленты он обычно прекра­щается уже после второго прохода. Поэтому магнитная лента с рабочим сло­ем из двуокиси хрома, имеющая большую степень начальной полировки, при скорости движения 4,76 см/с изнашивает сердечник головки ничуть не боль-же, чем лента с рабочим слоем из гамма-окисла железа.

Чтобы уменьшить абразивность ленты, можно искусственно провести ее приработку. Для этого надо взять полоску из стали марки 20 — 40 шириной 3,5 мм, хорошо отжечь ее, согнуть по корпусу универсальной головки, накле­ить внутри кусочек байки и, надев полоску на головку, провести несколько проходов ленты в обоих направлениях. После этого абразивность ленты замет­но снижается.

Можно ли ленту с рабочим слоем из двуокиси хрома использовать в магнитофонах, рассчитанных на работу с лентой, рабочий слой которой из гамма-окисла железа?

Хромдиоксидная лента требует больших токов подмагничивания и сти­рания, а также увеличенного тока записи и измененной коррекции АЧХ в вы­сокочастотной части рабочего диапазона по сравнению с лентой с рабочие слоем из гамма-окисла железа. Чтобы магнитофон мог работать с лентами, рабочие слои которых выполнены из разных магнитных порошков, в схему вво» дят переключатель, изменяющий при переходе с одной ленты на другую токи записи, подмагничивания и стирания, а также изменяющий коррекцию АЧХ. В некоторых простых магнитофонах такой переключатель изменяет только токв подмагничивания и стирания, что не позволяет использовать все положитель­ные свойства хромдиоксидной ленты. В магнитофонах, не имеющих такого пе­реключателя, пользоваться хромдиоксидной лентой нецелесообразно.

Существуют ли еще какие-либо магнитные ленты повышенного каче­ства?

Тенденция улучшения качественных показателей кассетных магнито­фонов потребовала создания лент, способных при низкой скорости движения обеспечивать высокие параметры аппаратов. Одной из первых таких лент бы­ла лента с рабочим слоем из порошка гамма-окисла железа более мелкозер­нистой структуры, имеющая улучшенную полировжу рабочей поверхности. 3а счет лучшего прилегания ленты к головке и более мелкой структуры порошка рабочего слоя динамический диапазон фонограммы на такой ленте на 2 — 4 дБ лучше, чем на обычной. Лучше на ней записываются и воспроизводятся верх­ние звуковые частоты, что еще более повышает качество фонограммы. (Зару­бежные кассеты с такой лентой снабжались надписью «Low noise» — малый шум). Добавим еще, что ее использование целесообразно только в кассетных магнитофонах при низкой скорости движения, а твердость поверхности рабо­чего слоя позволяет добиться почти идеального его полирования и, следователь­но, лучшего прилегания к головке и большей отдачи на высоких частотах.

Сравнительно недавно получила распространение лента с рабочим слоем из гамма-окисла железа с присадкой кобальта, которую называют кобаль--тированной. Основное преимущество такой ленты — более высокий уровень за­писи. При ее использовании становится возможным увеличить намагниченность ленты от 250 до 320 нВб/м в катушечных магнитофонах и от 160 до 250 нВб/м — в кассетных. К таким лентам относятся и отечественные ленты типов А4309-6Б, А4409-6Б и А4205-ЗБ.

Одной из разновидностей лент с рабочим слоем из гамма-окисла железа является лента, способная обеспечить повышенный динамический диапазон фо­нограммы и несколько больший уровень записи высоких частот. Улучшение па­раметров ленты достигнуто за счет уменьшения размеров феррочастиц рабоче­го слоя (0,4 мкм вместо 1 мкм в обычной ленте), высокой плотности и равномерного распределения их в рабочем слое. За рубежом такая лента получила название «Super Dynamic» (SD).

Последняя новинка — так называемая «металлическая» лента, рабочий слой одного из вариантов которой выполнен на основе порошкообразного чис­того железа. «Металлическая» лента имеет более высокую коэрцитивную силу, чем хромдиоксидная, и требует еще больших токов подмагничивания и стира­ния. Так, например, для такой ленты ток подмагничивания должен быть при­мерно на 6 дБ больше, чем для хромдиоксидной, и на 9 дБ больше, чем для ленты с рабочим слоем из гамма-окисла железа. Для «металлической» ленты при скорости движения 4,76 см/с уровень намагниченности на частоте 12 кГц практически на 12 дБ выше, чем для обычной ленты. Отечественная промыш­ленность пока что такой ленты не выпускает.