Материал: МРБ 1081.(1984).[doc]

Влияет ли скорость движения магнитной ленты на качество записи (воспроизведения)?

Да, влияет. Чтобы объяснить это, надо вспомнить, что длина волны записи К прямо пропорциональна поступательной скорости V носителя записи ленты и обратно пропорциональна частоте записи f (см. с. 4). Следует также напомнить, что э. д. с. головки воспроизведения зависит от длины волны за­писанных колебаний и уменьшается по мере приближения длины волны запи­си к эффективной ширине рабочего зазора головки, а когда длина волны записи станет равна ширине рабочего зазора — э. д. с. головки воспроизведения будет равна нулю. Это явление носит название «щелевых потерь» и описывается так называемой «щелевой функцией».

Практически установлено, что минимальная длина волны эффективно вос­производимых колебаний должна быть в два раза больше эффективной шири­ны рабочего зазора ГВ. Поясним это примером. Допустим, мы имеем магнито­фон со скоростью движения ленты 9,53 см/с, в котором установлена ГВ с ге­ометрической шириной рабочего зазора 3 мкм. Так как эффективная ширина рабочего зазора l обычно на 20 — 25% больше геометрической ширины, то l=3-1,25=3,75 мкм. Заменяя длину волны записи удвоенной эффективной ши­риной рабочего зазора, определим верхнюю частоту рабочего диапазона f= =V/2l=95 300/7,5=12 707 Гц. Такой примерно верхний предел рабочего диа­пазона частот (12500 Гц) установлен нормативными документами. При тех же условиях на скорости 19,05 см/с возможна запись и воспроизведение частот до 25400 Гц, а на скорости 4,76 см/с — до 6347 Гц. Надо учитывать и то об­стоятельство, что по мере улучшения качественных показателей лент и магнит­ных головок рабочий диапазон записываемых и воспроизводимых частот не­прерывно расширяется.

Известно, что рабочий зазор магнитной головки характеризуется его шириной, глубиной и длиной. А каково влияние глубины и длины рабочего зазора на запись и воспроизведение звука?

Влияние глубины и длины рабочего зазора (о влиянии ширины рас­сказано в предыдущем ответе) магнитной головки (рис. 3) не столь явно и за­частую не учитывается, так как радиолюбители пользуются готовыми голов-ками с известными параметрами.

Длина рабочего зазора, или, что то же самое, ширина сердечника головки, определяется шириной дорожки записи. Использование в современных магнитофонах четырехдорожечной записи привело к уменьшению ширины сердечни­ка до 1 и 0,66 мм при ширине магнитной ленты соответственно 6,25 и 3,81 мм, а это, в свою очередь, отразилось на остаточном магнитном потоке фонограм­мы, понизив его по сравнению с двухдорожечной записью. В этих условиях: уменьшение ширины рабочего зазора приводит к ухудшению отношения сигнал­шум и снижению динамического диапазона фоно­граммы. Один из путей борьбы с этим — повыше­ние эффективности ГЗ и отдачи ГВ за счет умень­шения глубины рабочего зазора.

Рис. 3. Рабочий зазор маг­нитной головки и его параметры

Эффективность ГЗ определяется сечением сер­дечника в зоне рабочего зазора головни. Чем мень­ше сечение сердечника, тем выше эффективность ГЗ, которая определяет ток записи, необходимый для создания около рабочего зазора ГЗ требуемого магнитного поля записи. С повышением эффектив­ности ГЗ ток записи может быть снижен, что важно для магнитофонов с пи­танием от автономных источников тока и особенно кассетных магнитофонов..

Отдача ГВ — это э. д. с., индуцируемая в обмотке при воспроизведении фо­нограммы. Электродвижущая сила ГВ пропорциональна скорости изменения магнитного потока в сердечнике ГВ и зависит от остаточного магнитного пото­ка фонограммы и параметров магнитной цепи ГВ. Для эффективного замыка­ния магнитного потока фонограммы через сердечник ГВ, а не через рабочий-зазор необходимо, чтобы магнитное сопротивление рабочего зазора ГВ было значительно больше сопротивления сердечника. При заданной ширине рабоче­го зазора это достигается уменьшением его глубины. В современных ГВ и ГУ катушечных магнитофонов глубина достигает 0,15 — 0,25 мм, а в кассетных« — около 0,1 мм.

Уменьшение глубины зазора влечет за собой уменьшение долговечности головки из-за стирания рабочей поверхности головки рабочим слоем магнитной ленты. Однако современные ленты с основой из полиэтилентерефталата и вы­сокой степенью полировки рабочей поверхности позволяют строить лентопро­тяжные механизмы с силой прижима ленты к головке около 4 — 6 Н (400 — 600 г) в катушечных магнитофонах и около 2 Н (200 г) — в кассетных и по­лучать долговечность головки до 1000 ч и более.

Чем вызвано увеличение номинального значения магнитного потока короткого замыкания до 320 нВб/м в катушечных магнитофонах и до 250 нВб/м в кассетных?

Поток короткого замыкания фонограммы характеризует количествен» но полезный эффект записи и представляет собой магнитный поток через сер­дечник ГВ с нулевым магнитным сопротивлением. Нормированное значение уровня записи называется номинальным. Нетрудно показать, что уровень за­писи в этих условиях в большой степени зависит от качества магнитной лен­ты. С появлением магнитных лент с улучшенными свойствами и особенно вы« сококоэрцитивных лент уровень записи может быть увеличен. Внедрение но­вых магнитных лент типов А4409-6Б и А4205-ЗБ позволило увеличить номи­нальное значение потока короткого замыкания до 320 нВб/м для скорости 19,05 см/с в катушечных магнитофонах и до 250 нВб/м — для скорости 4,76 см/с в кассетных. Это позволяет разработчикам магнитофонов расширить дина­мический диапазон записи, уменьшить коэффициент нелинейных искажений и улучшить ряд других параметров магнитофона.

Какие еще требования предъявляются к магнитным лентам?

В современных магнитофонах, когда ширина дорожки записи стала меньше 1 мм, а геометрическая ширина рабочего зазора головки приближает­ся к 1 мкм, для достижения высококачественных показателей должна исполь­зоваться магнитная лента, позволяющая обеспечить наилучший контакт между рабочим слоем ленты и головкой.

Для обеспечения этого необходима высокая эластичность материала ос­новы ленты. Все вновь разрабатываемые ленты, особенно для кассетных магни­тофонов, изготавливают поэтому с основой из полиэтилентерефталата (торго­вое название «лавсан»). Такую основу имеют новые ленты типов А4309-6Б, А4409-6Б, А4205-ЗБ и др.

Другая особенность лент заключается в высокой степени полирования ра­бочего слоя. При хорошо отполированной поверхности рабочего слоя замет­но улучшается контакт между лентой и головкой, уменьшается износ головок, улучшаются запись и воспроизведение верхних частот из-за уменьшения кон­тактных потерь, а также повышается отношение сигнал-шум.

Еще одно специфическое качество — отсутствие дефектов рабочего слоя. Известно, что собственный шум ленты определяется составом, равномерностью и однородностью магнитного материала рабочего слоя. Попадание в рабочий слой посторонних вкраплений или появление в нем микропузырьков приводит к выпадению сигнала и, как следствие, — к потере информации. Это особенно заметно на музыкальных записях.

Что должен показывать индикатор уровня сигнала?

В бытовой аппаратуре магнитной записи звука с помощью встроен­иого индикатора осуществляется постоянный контроль за уровнем сигнала, по­даваемого на запись. Так как большинство магнитофонов имеют универсаль­ный усилитель, индикатор уровня сигнала включают на его выходе. При раз­Дельных усилителях записи и воспроизведения и раздельных головках встроен­ные индикаторы позволяют контролировать как сигнал, подаваемый на запись, так и уже записанный сигнал, осуществляя тем самым контроль сквозного ка­нала. При этих условиях индикатор должен показывать средние значения кон­тролируемых сигналов, причем максимально допустимый сигнал должен соот­ветствовать номинальному уровню записи.

Следует, однако, отметить, что транзисторные устройства (особенно при Низком напряжении питания) и магнитная лента чувствительны к превышению номинального уровня сигнала. Так, превышение номинального уровня записи т сигнала в УЗ приводит к увеличению нелинейных искажений. Это застав­ляет к индикатору средних значений добавлять еще и пиковый индикатор, ре­агирующий на кратковременные превышения уровня сигнала.

Какие основные параметры характеризуют работу индикатора уровня сигнала?

Таких параметров два: время интеграции и время обратного хода. За время интеграции принимают длительность одиночного радиоимпульса, при котором сектора электронного индикатора устанавливаются в номиналь­ное положение или указатель стрелочного прибора доходит до 80% шкалы, показывая уровень на 2 дБ ниже значения на непрерывном гармоническом сиг­нале той же частоты и амплитуды.

В соответствии с ГОСТ 24863 — 81 время интеграции стрелочного индикато­ра средних значений может быть от 60 до 360 мс. Для магнитофонов высшей и I групп сложности предпочтительно применение индикатора средних значений с временем интеграции 150 — 250 мс. Использование такого индикатора пред­полагает применение и индикатора перегрузки (пикового индикатора) с вре­менем интеграции не более 10 мс или квазипикового индикатора с временем интеграции до 20 мс.

За время обратного хода принимают длительность возврата в первоначаль­ное положение секторов или стрелки индикатора при снятии сигнала.

По тому же ГОСТ время обратного хода указателя индикатора средних значений должно быть 1 — 2,5 с, причем для магнитофонов высшего и I клас­сов предпочтение должно быть отдано индикатору с временем обратного хода 150 — 250 мс. Для индикатора квазипиковых значений уровня сигнала время обратного хода может быть 1 — 5 с.

Почему для стрелочного индикатора в качестве номинального значения показаний принято отклонение стрелки на 80% ( — 2 дБ) от уровня сигнала (0 дБ)?

Работа стрелочного прибора характеризуется параметром, называе­мыми временем установления. Он показывает, за какой отрезок времени стрел­ка прибора преодолевает свою инертность и достигает отклонения, соответ­ствующего определенной части уровня сигнала. Иначе говоря, время установ­ления определяет запаздывание, с которым сигнал отображается на индика­торе. Это время должно быть в пределах 100 — 200 мс и установлено исходя из субъективного восприятия движения стрелки. Оно учитывает требование к отклонению стрелки на 80% ( — 2 дБ) от номинального значения сигнала.

Какие еще требования предъявляют к индикатору уровня сигнала?

Помимо динамических характеристик важным требованием, предъяв­ляемым к индикатору уровня сигнала, является равномерность его АЧХ во всем рабочем диапазоне частот.

Немаловажное значение имеет и шкала прибора. Дело в том, что совре­менные магнитофоны имеют достаточно большой динамический диапазон за­писываемых сигналов (не менее 40 дБ) и этот диапазон должна отображать шкала индикатора. Для этого она должна иметь логарифмический масштаб и быть проградуирована в децибелах. Только при этом условии будут индуциро­ваться как слабые, так и сильные сигналы. Так как шкала индикатора пока­зывает и превышение номинального уровня сигнала, то общий динамический диапазон, отображаемый шкалой индикатора, составляет около 43 — 46 дБ.

Еще одно требование заключается в отображении кратковременных пиков сигнала с большими амплитудами, т. е. индикатор должен точно следовать за всеми быстрыми изменениями сигнала. Для этого необходимо дополнить инди­катор средних значений квазипиковым индикатором либо использовать элект­ронно-оптический индикатор, например люминесцентный.

В современных магнитофонах применяют индикаторы не только для контроля сигнала, подаваемого на запись, но и для контроля сигнала в канале воспроизведения. В последнем случае на индикатор должны влиять разница в чувствительности лент, смена головки записи и изменение подмагничивания. Здесь также важны индикация кратковременных пиков с большой амплитудой и изменение показаний индикатора при переходе потока короткого замыкания с 320 на 250 нВб/м при изменении скорости- движения ленты в катушечном магнитофоне.

И, наконец, последнее требование. Так как в некоторых кассетных маг­нитофонах предусмотрена возможность использования лент с рабочим слоем из гамма-окисла железа и двуокиси хрома, то переключатель, изменяющий токи записи и подмагничивания при переходе с одной ленты на другую, дол­жен изменять и показания индикатора, ибо при записи на хромдиоксидную ленту допустим более высокий уровень сигнала и он не должен отображаться как перегрузка (перемодуляция).

Сколько индикаторов должно быть в стереомагнитофоне?

Количество индикаторов в -стереофоническом магнитофоне не регла­ментируется. Однако в некоторых нормативных документах в качестве допол­нительной функции предусмотрена возможность индикации сигнала в каждом канале в отдельности. Но при этом подчеркнуто, что при использовании двух индикаторов уровня сигнала должно обеспечиваться синхронное регулирование уровня записи. Следовательно, стереофонический магнитофон может иметь один индикатор уровня записи, реагирующий на превышение уровня сигнала в лю­бом из каналов, и переключатель для сравнительного определения уровня сиг­нала по каждому каналу. Но стереофонический магнитофон может иметь и два индикатора, работающих каждый в своем канале. В этом случае при стерео­фонической записи регуляторы уровня записи, если они раздельны по кана­лам, обязательно должны объединяться и работать синхронно, т. е. спари­ваться.

Что означает выражение «взвешенное напряжение шумов»?

Взвешенным напряжением шумов называют эффективное значение выходного напряжения, измеренного на линейном выходе магнитофона при от­сутствии полезного сигнала с фильтром субъективного восприятия (кривая А, рекомендуемая МЗК). Взвешивающий фильтр с АЧХ вида А имеет минималь­ное ослабление (0 дБ) на частоте 1000 Гц; на частоте 20 Гц ослабление до­стигает — 50,5 дБ, а на частоте 20 000 Гц — 9,3 дБ.

Что означает относительный уровень паразитных сигналов?

За относительный уровень паразитных сигналов при воспроизведении принимается отношение паразитного сигнала в режиме «паузы» к сигналу, со­ответствующему 3% гармонических искажений. Эффективное напряжение по­мех и паразитных сигналов измеряется на линейном выходе магнитофона пр» отсутствии полезного сигнала с использованием взвешивающего фильтра, обла­дающего АЧХ с кривой типа А или С. Фильтр с АЧХ вида С на частотах 22 — 22 600 Гц не имеет затухания, на частотах 8 и 64 000 Гц затухания со­ставляют — 40 дБ и на частотах 4 и 120 000 Гц — £0 дБ.

Что в общем случае надо сделать для переделки двухдорожечного магнитофона в четырехдорожечный?

При переделке двухдорожечного магнитофона в четырехдорожечный на­до прежде всего заменить универсальную (ГУ) и стирающую ГС головки со­ответствующими блоками головок и ввести переключатель дорожек записи (воспроизведения). Кроме этого, следует добавить элементы для раздельной по головкам установки токов записи и подмагничивания. Следует иметь в ви­ду, что при переходе с двухдорожечной записи (воспроизведения) на четырех-дорожечную остаточный магнитный поток магнитной ленты уменьшается при­мерно в 2,5 раза из-за уменьшения ширины дорожки записи с 2,5 на 1 мм. Поэтому при такой переделке магнитофона нужно будет повысить усиление предварительного усилителя в 2,5 — 3,5 раза.

В некоторых магнитофонах («Айдас-9М», «Дайна» и др.) обмотка стира­ющей головки использована в качестве индуктивности контура высокочастотно­го генератора тока стирания и подмагничивания (ГСП). При переделке таких магнитофонов потребуется изменить и схему ГСП, введя в нее самостоятель­ный высокочастотный трансформатор.

Переделка магнитофона из двухдорожечного в четырехдорожечный по­требует заново отрегулировать АЧХ каналов записи и воспроизведения, а так­же установки вновь токов записи, подмагничивания и стирания в соответствии с параметрами установленных блоков головок.

Что в общем случае надо сделать для переделки катушечного моно­фонического магнитофона в стереофонический?

Прежде всего, при переделке катушечного монофонического магнито­фона в стереофонический необходимо добавить второй идентичный предвари­тельный (а иногда и оконечный) усилитель. Если до переделки магнитофон был двухдорожечным, то имеющиеся в нем головки надо заменить блоками головок (см. с. 15). Переключатель дорожек стереофонического магнитофона должен иметь возможность одновременного подключения головок блока к предварительным усилителям в стереофоническом режиме и подключения эк­вивалентов стирающих головок в монофоническом режиме.

Лентопротяжный механизм

Какие функции выполняет лентопротяжный механизм?

На лентопротяжный механизм (ЛПМ) магнитофона возложены функции равномерного поступательного продвижения магнитной ленты с за­данной скоростью (или с заданными скоростями), ее прямая и обратная пере­мотка. В некоторых упрощенных аппаратах, например в автомобильных кассет­ных магнитофонах-проигрывателях, обратная перемотка ленты, как правило, отсутствует.

Кроме этого, ЛПМ должен обеспечивать: пространственную ориентацию ленты, которая осуществляется с помощью направляющих стоек, обводных я натяжных роликов и т. п.; натяжение ленты в подающей ветви (до ведущего вала) и ее подмотку в приемной ветви (после ведущего вала).

В сложные многомоторные ЛПМ, предназначенные для аппаратов высшей и I групп сложности, вводят электронные системы автоматической регулиров­ки (САР) скорости движения ленты, ее натяжения, дистанционное управление ЛПМ (иногда беспроводное), а также электронные переключатели скорости движения ленты.

Какие факторы влияют на выбор электродвигателя для лентопротяж­ного механизма?

Чтобы полнее ответить на этот вопрос, надо учитывать кинематиче­скую схему, по .которой построен ЛПМ, и род питания электродвигателя.

В трехмоторных ЛПМ магнитофонов с питанием от сети переменного тока боковые электродвигатели, работающие- в режимах подмотки и перемотки, лен­ты, должны иметь мягкую механическую характеристику, т. е. сильную зави­симость частоты вращения от нагрузки на вал. Ведущий (или ведущие) элект­родвигатель, работающий в режиме рабочего хода ленты, наоборот, должен иметь жесткую или абсолютно жесткую механическую характеристику, при ко­торой частота вращения мало или совсем не зависит от нагрузки на вал.

В одномоторных ЛПМ с питанием от сети переменного тока обычно ис­пользуют электродвигатели с жесткой механической характеристикой, а в од­номоторных ЛПМ с питанием от автономных источников тока — электродвига­тели постоянного тока с электронной стабилизацией частоты вращения вала. Трехмоторных ЛПМ с питанием от автономных источников тока радиолюбите­ли, как правило, не делают.

Жесткой механической характеристикой обладает асинхронный электродви­гатель переменного тока; абсолютно жесткой — синхронный и асинхронный гистерезисный электродвигатели и мягкой — асинхронный электродвигатель, ротор которого выполнен в виде так называемой «беличьей клетки» и залит алюми­ниевым сплавам с большим удельным электрическим сопротивлением.

В ЛПМ кассетных магнитофонов наиболее часто используют коллекторные электродвигатели постоянного тока с системой регулирования частоты вращения вала, построенной по мостовой схеме. Помимо коллекторных используют и бес­коллекторные электродвигатели с регулировкой частоты вращения вала с помо­щью тахорегулятора.

Можно ли изменить механическую характеристику асинхронного элек­тродвигателя, сделав ее мягкой?

Изменить механическую характеристику асинхронного электродвигате­ля, сделав ее мягкой, можно тремя способами. В первом из них ротор электро­двигателя, выполненный в виде «беличьей клетки», заменяют целшковым, изго­товленным из чугуна или мягкой стали. Во втором — ротор электродвигателя протачивают и надевают яа него стальную трубу, толщина стенки которой должна быть в пределах 1 — 2 мм. Третий способ заключается в том, что надо разорвать «беличью клетку». Для этого торцевую часть ротора с короткой сто­роны вала протачивают под углом 45° до тех пор, пока «беличья клетка» не будет вскрыта и разорвана.

Считаем нужным напомнить, что как вновь изготовленный ротор, так е переделанный требуют обязательной статической, а лучше — динамической ба­лансировки и тщательной центровки при постановке на место.

Можно ли в качестве ведущего использовать электродвигатель с мяг­кой механической характеристикой?