Як відбувається магнітний запис і відтворення звуку?
У побутових магнітофонах використовується спосіб поздовжньої записи, при якому напрямок записи збігається з напрямком руху носія запису. При магнітного запису довжина хвилі залежить від швидкості руху носія запису. Зв'язок між довжиною хвилі записи. частотою сигналограмми f і поступальною швидкістю носія запису V виражається ставленням. = V / f. Якщо в цій формулі швидкість носія запису висловити в мікрометрів в секунду, частоту записи в герцах, то довжина хвилі записи буде виражена в мікрометрів.
Тепер в найзагальніших рисах представимо процес магнітного запису, заснований на здатності деяких матеріалів намагнічуватися, проходячи через зовнішнє магнітне поле, і зберігати своє намагнічене стан, зване залишковим намагнічуванням, після виходу з цього поля.
Процес запису звуку являє собою фіксацію його в формі деякого сліду на носії. Цей слід називається доріжкою записи, а носій запису, на якому вже утворилася доріжка запису звуку, - фонограмою. При магнітного запису звуку змінюється залишкове намагнічування носія запису, що відповідає рівню записуваних звукових коливань.
У магнітофоні - пристрої, призначеному для магнітного запису і відтворення звуку, що записуються звукові коливання, перетворені в електричний струм звукової частоти, посилюються підсилювачем запису (УЗ) і надходять в спеціальний пристрій, зване магнітної голівкою запису (ГЗ). В осерді і близько робочого зазору ГЗ виникає магнітне поле, пропорційне току, що протікає через обмотку головки. Напруженість і напрямок магнітного поля при записи змінюються в такт із звуковими коливаннями. Тому різні ділянки носія запісімагнітной стрічки, рівномірно рухається перед робочим зазором ГЗ, будуть намагнічуватися порізному.
При відтворенні фонограма з тією ж швидкістю носія запису переміщається перед робочим зазором інший головки, званої магнітної голівкою відтворення (ГВ). Так як на різних ділянках фонограми залишкова намагніченість має різне значення, близько робочого зазору ГВ утворюється змінне магнітне поле, яке змінює магнітний потік в сердечнику ГВ. В результаті в обмотці ГВ індукується електрорушійна сила (ЕРС), відповідна змін магнітного потоку. Це е.р.с. після посилення тепер уже підсилювачем відтворення (УВ) і підсилювачем потужності (УМ) підводиться до гучномовця і перетвориться їм в звук, який є копією записаного.
Як відбувається стирання фонограми?
Коли проводиться новий запис, стару фонограму потрібно стерти. Для цього по ходу носія запису перед ГЗ поміщають ще одну головку- магнітну головку стирання (ГС). Вона харчується струмом ультразвукової частоти від спеціального високочастотного генератора. Близько робочого зазору ГС утворюється сильне магнітне поле високої частоти, що спадає до нуля при видаленні від робочого зазору по ходу руху стрічки, яке спочатку намагнічує її робочий шар до насичення, а потім розмагнічує його.
Чому ток високочастотного підмагнічування покращує якість запису?
Коли близько робочого зазору ГЗ рухається попередньо розмагніченого стрічка і по обмотці ГЗ протікає тільки струм звукової частоти (ток записи), залежність намагніченості робочого шару від напруженості магнітного поля біля робочого зазору магнітної головки має нелінійний характер. На рис. 1 (крива I) показана отримується в таких випадках залежність між залишковою намагніченістю робочого шару Jr від чинного на нього напруженості магнітного поля Н. Результат записи підводиться до обмотки ГЗ синусоїдального сигналу проілюстрований на рис. 1 епюр залишкової намагніченості Jr, що має спотворення.
Коли ж по обмотці ГЗ протікають одночасно синусоїдальні струми записуваного сигналу і високочастотного підмагнічування і ток підмагнічування має належні значення, характеристика залишкової намагніченості робочого шару набуває вигляду кривої II. При цьому характеристика намагнічування має практично прямолінійний ділянку, що використовується під час запису звуку, з крутизною, що значно перевищує крутизну відповідного початкового ділянки кривої намагніченості робочого шару при відсутності струму підмагнічування. В результаті не тільки зменшуються спотворення записуваного сигналу, але і збільшується віддача магнітної фонограми (е.р.с. ГВ). Отже, під час запису звуку з високочастотним підмагнічуванням запис низькочастотних коливань здійснюється на прямолінійній ділянці динамічної характеристики, отриманої в результаті впливу високочастотного підмагнічування наферомагнітний матеріал робочого шару; самі ж високочастотні коливання при існуючих швидкостях руху магнітної стрічки практично не реєструються.
Чи обов'язково коливання струму підмагнічування повинні бути синусоїдальними?
Ні, не обов'язково. Виробляються високочастотним генератором коливання можуть, наприклад, мати форму трикутних і прямокутних імпульсів, але обов'язково повинні бути симетричними, бо асиметрія високочастотного струму підмагнічування всього в 1% викликає збільшення шуму фонограми приблизно на 4 дБ. Оскільки асиметрія форми сигналу створюється тільки парними гармоніками основного коливання, завжди треба прагнути до побудови високочастотного генератора за схемою двотактної і вжити заходів до симетрії котушки генератора.
Як в касетних стереофонических магнітофонах забезпечується сумісність з монофонічними фонограмами?
У стереофонических касетних магнітофонах сумісність з монофонічними фонограмами забезпечується за рахунок синфазности стереофонических каналів магнітофона від магнітної головки до гучномовця. Тоді для прийнятого розташування доріжок запису (рис.2), де доріжка монофонічною записи перекриває обидві стереофонічні доріжки, записані в одному напрямку монофонические фонограми можливо прослуховувати на стереофонічному магнітофоні, а стереофонічні - але монофонічному, звичайно, і в тому і в іншому випадку тільки в монофонічному відтворенні.
Від чого залежить час звучання касетного магнітофона?
При використанні магнітофонного касети, габаритні розміри якої обмежені і регламентуються стандартом, час звучання магнітофона залежить від кількості стрічки в касеті. У свою чергу, кількість стрічки залежить від її товщини. В даний час набули поширення касети із загальним часом звучання 60, 90 і 120 хвилин, в яких використовується магнітна стрічка товщиною відповідно 18, 12 і 9 мкм.
Чи можна стрічку з робочим шаром з двоокису хрому використовувати в магнітофонах, розрахованих на роботу з стрічкою, робочий шар якої з гаммаокісла заліза?
Хромдіоксідная стрічка вимагає великих струмів підмагнічування і стирання, а також збільшеного струму записи і зміненої корекції АЧХ в високочастотної частини робочого діапазону в порівнянні зі стрічкою з робочим шаром з гаммаокісла заліза. Щоб магнітофон міг працювати з стрічками, робочі шари яких виконані з різних магнітних порошків, в схему вводять перемикач, що змінює при переході з однієї стрічки на іншу струми записи, подмагничивания і стирання, а також змінює корекцію АЧХ. У деяких простих магнітофонах такий перемикач змінює тільки струми подмагничивания і стирання, що не дозволяє використовувати всі позитивні властивості хромдіоксідной стрічки. У магнітофонах, які не мають такого перемикача, користуватися хромоксідной стрічкою недоцільно.
Чи впливає швидкість руху магнітної стрічки на якість запису (відтворення)?
Так, впливає. Щоб пояснити це, треба згадати, що довжина хвилі записи прямо пропорційна поступальної швидкості V носія запису стрічки і обернено пропорційна частоті записи f (див. С. 4). Слід також нагадати, що е.р.с. головки відтворення залежить від довжини хвилі записаних коливань і зменшується в міру наближення довжини хвилі до ефективної ширині робочого зазору головки, а коли довжина хвилі записи стане дорівнює ширині робочого зазору - е.р.с. головки відтворення буде дорівнює нулю. Це явище носить назву "щілинних втрат" і описується так званої "щілинний функцією".
Практично встановлено, що мінімальна довжина хвилі ефективно відтворюваних коливань повинна бути в два рази більше ефективної ширини робочого зазору ГВ. Пояснимо це прикладом. Припустимо, ми маємо магнітофон зі швидкістю руху стрічки 9,53см / с, в якому встановлена ГВ з геометричною шириною робочого зазору 3мкм. Так як ефективна ширина робочого зазору l зазвичай на 20-25% більше геометричній ширини, то l = 3 * 1,25 = 3,75мкм. Замінюючи довжину хвилі запису подвоєною ефективності шириною робочого зазору, визначимо верхню частоту робочого діапазону f = V / 2l = 95 300 / 7,5 = 12 707Гц. Такий приблизно верхня межа робочого діапазону частот (12 500Гц) встановлено нормативними документами. При тих же умовах на швидкості 19,05 см / с можлива запис і відтворення частот до 25 400Гц, а на швидкості 4,76см / с - до 6347Гц. Треба враховувати і ту обставину, що в міру поліпшення якісних показників стрічок і магнітних головок робочий діапазон записуваних і відтворюваних частот безперервно розширюється.
Що повинен показувати індикатор рівня сигналу?
У побутовій апаратурі магнітного запису звуку за допомогою вбудованого індикатора здійснюється постійний контроль за рівнем сигналу, що подається на запис. Так як більшість магнітофонів мають універсальний підсилювач, індикатор рівня сигналу включають на його виході. При роздільних підсилювачах запису і відтворення і роздільних голівках вбудовані індикатори дозволяють контролювати як сигнал, що подається на запис, так і вже записаний сигнал, здійснюючи тим самим контроль наскрізного каналу. При цих умовах індикатор повинен показувати середні значення контрольованих сигналів, причому максимально допустимий сигнал повинен відповідати номінальній рівню записи.
Слід, однак, відзначити, що транзисторні пристрої (особливо при низькій напрузі харчування) і магнітна стрічка чутливі до перевищення номінального рівня сигналу. Так, перевищення номінального рівня запису і сигналу в УЗ призводить до збільшення нелінійних спотворень. Це змушує до індикатора середніх значень додавати ще й піковий індикатор, що реагує на короткочасні перевищення рівня сигналу.
Які основні параметри характеризують роботу індикатора рівня сигналу?
Таких параметрів два: час інтеграції і час зворотного ходу. За час інтеграції беруть тривалість одиночного радіоімпульсу, при якому сектора електронного індикатора встановлюються в номінальне становище або покажчик стрілочного приладу доходить до 80% шкали, показуючи рівень на 2 дБ нижче значення на безперервному гармонійному сигналі тієї ж частоти і амплітуди.
Відповідно до ГОСТ 24863-81 час інтеграції стрілочного індикатора середніх значень може бути від 60 до 350 мс. Для магнітофонів вищої і I груп складності переважно застосування індикатора середніх значень з часом інтеграції 150-250 мс. Використання такого індикатора передбачає застосування і індикатора перевантаження (пікового індикатора) з часом інтеграції не більше 10 мс або квазіпікового індикатора з часом інтеграції до 20 мс.
За час зворотного ходу приймають тривалість повернення в початкове положення секторів або стрілки індикатора при знятті сигналу.
По тому ж ГОСТу час зворотного ходу покажчика індикатора середніх значень повинно бути 1-2,5 с, причому для магнітофонів вищого і I класів перевага повинна бути віддана індикатору з часом зворотного ходу 150-250 мс. Для індикатора квазіпіковий значень рівня сигналу час зворотного ходу може бути 1-5 с.
Чому для стрілочного індикатора в якості номінального значення показань прийнято відхилення стрілки на 80% (-2 дБ) від рівня сигналу (0 дБ)?
Робота стрілочного приладу характеризується параметром, званим часом встановлення. Він показує, за який відрізок часу стрілка приладу долає свою інертність і досягає відхилення, відповідного певної частини рівня сигналу. Інакше кажучи, час встановлення визначає запізнювання, з яким сигнал відображається на індикаторі. Цей час має бути в межах 100-200 мс і встановлено виходячи із суб'єктивного сприйняття руху стрілки. Воно враховує вимогу до відхилення стрілки на 80% (- 2 дБ) від номінального значення сигналу.
Які ще вимоги висувають до індикатора рівня сигналу?
Крім динамічних характеристик важливою вимогою, що пред'являються до індикатора рівня сигналу, є рівномірність його АЧХ у всьому робочому діапазоні частот.
Важливе значення має і шкала приладу. Справа в тому, що сучасні магнітофони мають досить великий динамічний діапазон записуваних сигналів не менше 40 дБ) і цей діапазон повинна відображати шкала індикатора. Для цього вона повинна мати логарифмический масштаб і бути проградуірована в децибелах. Тільки за цієї умови будуть індукувати як слабкі, так і сильні сигнали. Так як шкала індикатора показує і перевищення номінального рівня сигналу, то загальні динамічний діапазон, який відображається шкалою індикатора, становить близько 43-46дБ.
Ще одна вимога полягає в відображенні короткочасних піків сигналу з великими амплітудами, тобто індикатор повинен точно слідувати за всіма швидкими змінами сигналу. Для цього необхідно доповнити індикатор середніх значень квазіпіковий індикатором або використовувати електроннооптичний індикатор, наприклад люмінесцентний.
В сучасних магнітофонах застосовують індикатори не тільки для контролю сигналу, що подається на запис, але і для контролю сигналу в каналі відтворення. В останньому випадку на індикатор повинні впливати різниця в чутливості стрічок, зміна головки запису і зміна підмагнічування, Тут також важливі індикація короткочасних піків з великою амплітудою і зміна показань індикатора при переході потоку короткого замикання з 320 на 250 НВБ / м при зміні швидкості руху стрічки в котушковий магнітофоні.
І, нарешті, остання вимога. Так як в деяких касетних магнітофонах передбачена можливість використання стрічок з робочим шаром з гаммаокісла заліза і двоокису хрому, то перемикач, що змінює струми записи і підмагнічування при переході з однієї стрічки на іншу, повинен змінювати і показання індикатора, бо під час запису на хромдіоксідную стрічку допустимо більше високий рівень сигналу і він не повинен відображатися як перевантаження (перемодуляція).
Що означає відносний рівень паразитних сигналів?
За відносний рівень паразитних сигналів при відтворенні приймається відношення паразитного сигналу в режимі "паузи" до сигналу, відповідному 3% гармонійних спотворень. Ефективне напруга перешкод і паразитних сигналів вимірюється на лінійному виході магнітофона при відсутності корисного сигналу з використанням взвешивающего фільтра, який володіє АЧХ з кривою типу А або С. Фільтр з АЧХ виду С на частотах 22-22 600 Гц не має загасання, на частотах 8 і
: 64 000 Гц загасання становлять -40 дБ і на частотах 4 і 120 000 Гц - 60 дБ.