Text
                    ipsn* АПОЛЛОНОВА
' " '' " " ' ' ' ' '' ' "	'


ШУМОВА
абЛт-гФ к?
$-
тейК
Й;^;к?
Ж? #<
>•...
-л1’V . ?
~ •’
ШчЧ

Н:;? <-"< 
Ыл< л,:/- „ 
;Н<-:
®R&W
Уйч>.;. <:
Л‘;


ЕХАНИЧЕСНАЯ
ВУНОЗАПИСЬ
иЬ^а^таннрё?и
дополненное
ЙО
ШВ'рй
г£..рУ;
ЖвШ
&}>:*<'’-г ' йяа© « ,1^ wfci' li-Л Ч. '< г . .*!*



I
-/

*
в а «Э не р г и я»
9 7 8
JMWiy Oj£»O/ 1
A76
УДК 681.85
Аполлонова Л. П., Шумова Н. Д. '
А76 Механическая звукозапись. 2-е изд., перераб. и доп.— М.: Энергия, 1978.—232 с., ил.
, В пер.: 95 к.
В книге рассматриваются физические основы механической звукозаписи на диск и ее воспроизведения, принципы работы записывающей и воспроизводящей аппаратуры, процесс изготовления граммофонной пластинки, вопросы контрольных измерений, а также перспективы развития-механической записи на диск.	,
Второе издание по сравнению с изданием 1964 г. дополнено и расширено в связи с развитием механической звукозаписи за истекший период: отражена усовершенствованная техника записи и воспроизведения, рассмотрены новые виды пластинок — квадрафонические и видеопластинки.
Книга предназначается для инженерно-технических работников, занимающихся механической звукозаписью, и для специалистов смежных областей техники.
, 30403-339
А 051(0»)-78 ИЗ-78
ББК 32.871
6Ф2.7
Аполлонова Любовь Павловна Шумова Нина Дмитриевна
МЕХАНИЧЕСКАЯ ЗВУКОЗАПИСЬ
Редактор В. Г. Корольков
Редактор издательства А. А. Цитленко
Переплет художника А. А. Иванова
Технический редактор А. М. С а т а р о в а Корректор А. Д. Хал анская ИБ № 444
Сдано в набор 26.01.78. Подписано к печати 18.07.78. Т-13843. Формат 60Х90‘Лб. Бумага типографская № 3. Гарн. шрифта литературная. Печать высокая. Усл. печ. л. 14,5. Уч.-изд. л. 15,76. Тираж 12 000 экз. Зак. №-645. Цена 95 к.
Издательство «Энергия», 113114, Москва, М-114,
Шлюзовая наб., 10
Ленинградская типография № 4 «Союзполиграфпрома» при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли. Ленинград, Ф-126, ул. Социалистическая, д. 14.
© Издательство «Энергия», 1978
j 
4
>:r
<??
^ri£  ;.y.
Предисловие




Эта книга является вторым изданием книги «Механическая звукозапись», вышедшей в 1964 г.
В области механической записи на диск за истекшее время достигнуты значительные успехи. Разработано и введено в эксплуатацию более совершенное оборудование для записи, металлизации, гальванического процесса, процесса прессования пластинок. Разработаны улучшенные модели воспроизводящей аппаратуры. Оборудование с автоматическим управлением режимами, технологические усовершенствования привели к значительному повышению качества звучания с пластинки: расширен частотный диапазон, уменьшен уровень помех, снижены нелинейные искажения, улучшены другие показатели.
В результате многолетних исследовательских работ с начала 70-х годов начали появляться новые виды пластинок—квадрафонические и видеопластинки с аппаратурой для их воспроизведения. В связи с этим во 2-е издание книги внесены изменения и дополнения, отражающие современное состояние техники механической записи и перспективы ее развития.
Авторы выражают благодарность работникам Всесоюзной студии грамзаписи за полезные сведения и помощь при работе над рукописью, а также В. И. Пархоменко за сделанные по ней замечания и В. Г. Королькову за ценные предложения при редактировании рукописи.
. Авторы

i
Глава первая
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕХАНИЧЕСКОЙ ЗВУКОЗАПИСИ
1-1. Принцип механической записи
Механической звукозаписью называется такая система записи звука, при которой на движущемся носителе записи в соответствии с записываемыми звуковыми колебаниями вырезается или выдавливается канавка.	,
Рис. 1-1. Носитель записи. а — с немыми канавками; б — с модулированными канавками.
При воспроизведении канавка носителя, движущегося с предусмотренной скоростью, сообщает воспроизводящей игле, опирающейся на стенки канавки, вынужденные механические колебания, соответствующие записанным звуковым колебаниям.
Таким образом, для механической звукозаписи и ее воспроизведения характерно наличие непосредственного контакта между носителем записи и записывающим или воспроизводящим элементом.
Запись для граммофонных пластинок производится на носителе, имеющем форму диска. При записи диск вращается с постоянной угловой скоростью, а записывающему прибору —рекордеру, снабженному резцом, сообщается поступательное движение вдоль радиуса диска от края к центру, в результате чего на диске образуется спиральная канавка.
Канавка, полученная в отсутствие сигнала, называется немой; в любой записи она соответствует паузам между сигналами, кроме того, ею обычно начинается и кончается запись. При записи немой канавки резец не совершает колебаний, поэтому она получается ровной, без извилин, как показано на рис.. 1-1, а. При подаче записываемого сигнала резец приходит

''*'/’ ; ' ’ - ' ‘ /
^^бйние и вырезает извилистую канавку; такая модулированканавка при поперечных колебаниях резца (т. е. коле-fi вдоль радиуса диска) показала на рис. 1-1,6.
|цоперечНом разрезе'(рис. 1-1, а) канавка имеет на поверх-^ДЬсйтеля ширину а.и.глубину А; стенки канавки образуют * Му собой угол у, который называется углом раскрытия ка-канавки обычно имеет небольшой радиус закругле-'|.Расстояниет между соседними канавками называется Мйгзаписи, а промежуток b между ними—полем.
^^ханическая запись может производиться не только при щёречных колебаниях резца, совершаемых параллельно пло-ёдй носителя, но и при глубинных колебаниях перпендику-но Носителю, а также при комбинированных, т. е. поперечно-бинных колебаниях резца.
Сравнение механической записи с другими системами if г	записи; область применения
^Механическая запись является первой системой звукозаписи, ^ЙуМйвШей практическое применение. Благодаря тому что был ариден способ массового тиражирования граммофонных пла-pBiok, которые к тому же оказались удобными в эксплуатации, получили широкое распространение среди населения, а полнее стали применяться и в радиовещании. Появление и разжатие двух других систем записи, фотографической и магнитной, Цавело к целесообразному распределению областей применения аждой системы записи. Предположения, что магнитная запись |ь|геснит механическую, не оправдались; в действительности дгнитная запись способствовала совершенствованию механи-еёкой записи, в частности, долгоиграющая пластинка стала возможной только при замене непосредственно записи с микрофона перезаписью магнитных фонограмм.
Л Успехи, достигнутые в механической записи, особенно после J|948 г., когда появилась долгоиграющая пластинка, ставят ее | один ряд с магнитной по качеству записи, а по распространению среди населения, благодаря дешевизне и простоте обращения с пластинками, механическая запись занимает ведущее йесто. ' ‘
|f Высокопроизводительное массовое тиражирование пластинок является неоспоримым преимуществом механической записи по сравнению с магнитной.
| Другим4преимуществом механической записи является надежность ее хранения в металлических копиях. В таком виде запись может сохраняться фактически неограниченное время, что особенно ценно для уникальных неповторимых записей.
Граммофонная пластинка представляет собой открытую фонограмму, и поэтому легко может быть проигран по выбору любой ее участок.

; К недостаткам механической записи следует отнести невоз-' можность монтажа фонограммы, практическая невозможность стирания записи для повторного использования носителя и более быстрый износ фонограммы из-за непосредственного контакта  ‘ канавки с иглой звукоснимателя. Кроме того, механическую запись труднее, чем магнитную, осуществить в домашних условиях, в любительских целях.
По сравнению с механической записью область применения магнитной записи несравненно шире: магнитная запись испрль-зуется в самых разнообразных областях техники и не только для записи звука.
С развитием магнитной записи граммофонная пластинка заметно утратила свое значение в радиовещании и в основном предназначается теперь для проигрывания в домашних условиях. Главным видом выпускаемых пластинок являются пластинки'с музыкальными и литературными записями. Кроме того, выпускаются пластинки — учебные пособия (записи лекций по различным дисциплинам, записи для изучения фонетики иностр ранных языков, записи процессов из различных областей техники и медицины), пластинки для демонстрации тех или иных звуковых эффектов в театре, пластинки для игрушек, измерительные пластинки для испытания записывающей и воспроизводящей аппаратуры.
Пластинки с большим успехом используются в концертах звукозаписи, являясь, таким образом, проводником музыкальной; культуры: публика имеет возможность прослушать цикл ^лекций с музыкальным сопровождением или отдельные концерты с граммофонных пластинок, воспроизводимых на высококачественной аппаратуре в специальном зале.
Возможность красивого внешнего оформления пластинок в индивидуальных конвертах или в альбомах делает их внешне весьма привлекательными и, кроме того, интересными как сувениры.
1-3. Обзор развития механической звукозаписи
Разные приемы записи звука. Идеи Кро. Первым аппаратом для записи звуковых кол-ебаний, передаваемых через воздух, был фонаутограф, изобретенный Скоттом в 1857 г. До этого были известны другие способы записи звуковых колебаний — на барабан, на диск, при которых записываемые колебания передавались не через воздух, а посредством механической связи колеблющегося тела с записывающим элементом. Основными частями фонаутографа Скотта были рупор в виде эллипсоида, мембрана, расположенная в его фокусе, соединенное с ней перо и барабан. Исследуемый источник звука помещался в другом фокусе эллипсоида; барабан вращался от руки и перо производило поперечную запись царапанием на его цилиндрической поверхности.
^зднее Кениг заменил в аппарате Скотта эллипсоид пара-благодаря чему отпала необходимость помещать ис-колебаний в определенной точке.
р^ймо аппаратов Скотта.и Кенига известны и другие, отли-йёся от них в деталях. Характерной особенностью всех этих Ц аппаратов было то,/что получившаяся в них запись не , JibiTb воспроизведена, а служила лишь для изучения зву-|||кдлебаний посредством визуального исследования фоно-Йы. Мысль об обратимости записи возникла позднее.
У^ея механической записи с последующим воспроизведением ^дйежит Шарлю Кро. Сущность идеи, изложенной им в ап-1877 г., заключается в том, что в результате колебаний таэаны получается след, который используется для последую-Й|йоспроизведения этих колебаний с сохранением их преж-Й^взйимоотношений по длительности и интенсивности, с по-
ВВ той же мембраны или другой. Записывающим элементом яется перо или штифт, соединенный с мембраной, которому Ждется колебательное движение мембраны при воздей-
Й на нее звуков. Это колебательное движение регистри-на носителе записи, имеющем форму диска с поверх- ' рщб, зачерненной сажей, совершающем одновременно враща-1ное и поступательное движения. Образующаяся дорожка цсй имеет вид спирали: ровной — при отсутствии вибраций мбраны и зигзагообразной — при воздействии звука.
Щалее фонограмма должна быть переведена с помощью про-Jca фотографического травления на более прочный материал ^галл), в котором дорожка записи будет иметь вид углубле-й/илц выступов. В зависимости от принятого вида дорожки (йен выбирают в качестве воспроизводящего элемента иглу й/штифт с выемкой. При воспроизведении носителю записи Вбщают ту же скорость движения, что и при записи.
||В заключение Кро отмечал, что при записи на диск часть Йёрхности у центра не используется и предпочтительнее Цду применять запись по винтовой линии на барабане и ^последнюю задачу он старается разрешить практически. Тайм образом, Кро дал идею воспроизведения звука, запись |||рго на диске образует механическую поперечную фоно-*ймму, т. е. идею, лежащую в основе современной граммофон-ой пластинки, а также дал идею записи звука на барабане.
!ЦИзобретение фонографа и граммофона; аппараты с ленточ-носителем записи. Первым практически работающим аппа-|том механической записи-воспроизведения был фонограф, изо-|етенный Эдисоном в августе 1877 г. Эдисон предложил но-ый способ механической записи, а именно глубинную запись вдавливанием вместо поперечной записи царапанием.
В фонографе Эдисона запись производилась на барабан, бернутый оловянной фольгой. Звуковые колебания улавливались мембраной, соединенной с иглой, которая выдавливала
его почто
ко-
в фольге канавку; глубина канавки изменялась в соответствии  с звуковыми колебаниями. Для воспроизведения в канавку пог металась игла, связанная с мембраной и рупором.
Белл и Тайнтер в результате работ над усовершенствованием| фонографа предложили в 1886 г. поперечную запись резанием,!
а в качестве носителя записи
Рис. 1-2. Фонограф Эдисона.
использовали воскоподобный материал, имеющий форму бара-1 бана («восковой валик»). Свой аппарат они назвали гра?фо-; фоном.	I
В дальнейшем Эдисон про-1 должал усовершенствование | фонографа и выпустил ряд его моделей, однако к 1912 г. эти работы уже стали сверты-1 ваться. В улучшенных моделях в качестве носителя записи применялись восковые валики с глубинной записью резанием. Валики содержали двухминутную запись, затем появились валики с четырехминутной записью. Для музыкальных записей применялась частота вращения валика 125 об/мин, для речевых 80 об/мин. Валики, приводились во вращение пружинным механизмом. Резцы и иглы изготовлялись из алмаза и сапфира; для двухминутных валиков применялись воспроиз-
водящие иглы с шариком на конце радиусом 178 мкм, а для четырехминутных валиков — радиусом 114 мкм. Модель фонографа показана на рис. Б2.
Записи на валик не получили большого развития ввиду невозможности тиражирования фонограмм. Только последующий переход на носитель записи, имеющий форму диска, осуществленный Берлинером, который претворил, таким образом, в жизнь идеи Кро, дал возможность массового тиражирования(фо-нограмм механической записи в виде граммофонных пластинок.
Рекомендованный Кро способ фотографического травления для получения рельефной фонограммы после опробования был-заменен Берлинером химическим травлением (патент 1888 г). Поперечная запись велась на тонком восковом слое, покрывающем цинковый диск. Записывающий резец снимал восковую стружку с поверхности диска, образуя спиральную канавку. После записи диск помещался в раствор кислоты, при этом цинк про-
8
$

BJ 9,
та|ййлся только в тех местах, где резцом был снят защит-^осйовой слой. Через несколько минут на поверхности цин-ЙШдаска образовывалась канавка.
Щ^ри цинковый диск уже можно было проигрывать. Однако ^Д|рдназначался для дальнейшего процесса: с него снимали Н1Мбпластическим путем металлическую копию — матрицу, ^^ц?затем прессовалц пластинки.
|1|рваяграммофонная пластинка была изготовлена Берли-г. Это была целлулоидная пластинка, полученная ^Ц|йём матрицы на разогретый целлулоидный диск. В 1896 г. ^^йрр вместо целлулоида предложил пластиночную массу МЦхДака, шпата и сажи.
вйпёречная запись в дальнейшем продолжала развиваться, ^^ёйнная была отвергнута из-за свойственных ей недостат-Яри использовании для глубинной записи того же резца, ^Д|для. поперечной, длительность записи сокращается, а при с меньшим углом раскрытия этот недостаток хотя и К^няется,"но возникают технические трудности в прессовании ЙЙинок; Неравномерная по сечению стружка при вырезании минной канавки часто ломается и портит запись. Кроме того, вФлубийной записи возникают нелинейные искажения из-за кцчного сопротивления носителя резцу, при движении послед-ЙКвверх и вниз от нейтрали.
^^ёрЛйнер занимался не только записью и тиражированием ||Йцрамм, но и устройствами для воспроизведения звука. Пер-геШаппарат для воспроизведения, созданный Берлинером И|88 г., уже содержал в себе основные элементы рупорного ||ммофона. Последующие работы разных авторов над улучше-Км конструкции привели к модели, показанной на рис. 1-3, ИЙ»рая была выпущена для населения в 1902 г. Эта модель ^|ла пружинный привод и жесткую связь рупора с мембраной, й^ьнейшёе интенсивное развитие граммофонов привело к со-«^цвшимся до нашего времени портативным моделям с звуко-вВводом внутри ящика (рис.. Ь4)_, известным под названием Дефонов. Следует отметить, что это название впервые было
ИЙ аппарату французской фирмы «Патэ», предназначенному ^[-акустического воспроизведения глубинной записи.
1897 г. Джонсон усовершенствовал способ Берлинера, пред-|ржив запись на восковой диск без цинковой подложки и исклю-йв; таким образом, из технологического процесса травление Жка, который вместо этого перед гальванопластическим протёсом подвергался металлизации.
|||В 30-х годах XX в. в США восковые диски стали постепенно Цтесняться лаковыми дисками и теперь они применяются повсеместно. Лаковый диск состоит из основы, обычно металлической, покрытой тонким слоем лака.
Ц Появление лаковых дисков первоначально было вызвано экосоображениями, а дальнейшее вытеснение ими

Рис. 1-3. Рупорный граммофон модели 1902 г.
*
Рис. 1-4. Граммофон выпуска 1955 г.
10
>1

Д <а< - -ч-‘’  Й^‘••. . . 	.
^цыХ'дисков объясняется лучшим качеством получаемых ^Яеталлических копий.
любительской записи, при которой нет необходимости Тиражировании фонограмм, стали применяться пластмассо-||щски —децилитовыё, целлулоидные и др.	
^ЙРбссии первая самостоятельная фабрика граммофонных |||йнок была организована в 1910 г. на ст. Апрелевка под И|квои.- .	 .	. .
|||ймймо механической записи на диск известна механическая Мифна ленту. В 1931 г. в Германии фирмой «Тефйфон» были ^товлены аппараты с механической поперечной записью на рсрнечной ленте (петле). Несмотря на то что фирма «Тёфи-^^в :50-е годы, т. е. примерно через 20 лет, нашла способ тарирования таких фонограмм, последние все же не получили ^ррстранения.
СССР в 1931 г. А. Ф. Шорин предложил использовать
|1|естве' носителя для механической записи .звука кинопленку; ^Лёдующие годы им были созданы аппараты стационарного Ц|еносного типа, получившие название «шоринофон». Шори-ДЙрсуществлял многодорожечную механическую поперечную йф;которая воспроизводилась на том же аппарате; воз-||йость массового тиражирования фонограмм не была преду-йВНа-	*
|При использовании кинопленки шириной 35 мм на ней раз-Цалось более 50 канавок. Это позволяло получить в шорино-|не при рулоне кинопленки в 300 м запись длительностью 8 ч. ЦРолъ записывающего и воспроизводящего элемента в шорино-||ёвыполняла специальная головка, в которую для нарезания Вавки вставлялся резец, а для воспроизведения — корундовая
||Цоринофон использовался для оперативных и вспомогатель-||йзаписёй в радиовещании и при производстве кинокартин, Кйже: для любительской звукозаписи.	<
Лапцсь на ленту имеет некоторые преимущества в качестве |сравнению с записью на диск: как известно, линейная ско-®£b-z канавки на диске уменьшается по мере приближения рцентру, поэтому запись постепенно уплотняется, что делает ее gMee трудной для огибания иглой при проигрывании; этого нё-^'гатка нет при использовании ленты, так как в этом случае ЦВйная скорость канавки на всем протяжении записи посто-|йа. Однако возможность массового тиражирования, простота Цйлуатации и красивое оформление являются решающими ^бльзу применения в быту грампластинок, а не ленты в ру-^йе иля в кассете.
^Акустический и электрический способы записи. Механическая Вйсь звука до 1924 г. производилась исключительно акустиче-Цм способом. Звук улавливался одним или несколькими рупо-1|мй, перед которыми располагались исполнители. Сконцентри-
; 	'	•	it
;; v.. '

рованные в рупоре звуковые волны приводили в колебание диафрагму, помещенную в горле рупора; при наличии нескольких рупоров применялась одна общая диафрагма. Центр диафрагмы Д . через рычаг соединялся с резцом, вырезавшим канавку на вра-i щающемся диске или валике.	.
Исполнители должны были размещаться возможно ближе Д к рупору, чтобы громкость при воспроизведении была доста- я точной. Число исполнителей ограничивалось, и нельзя было, на-- д пример, произвести запись большого оркестра. Применявшаяся аппаратура допускала запись в узком частотном диапазоне, при- 1 мерно 150—4000 Гц, и вносила, кроме того, большие искажения, д обусловленные резонансными явлениями и перегрузками. •'д
С развитием радиотехники акустический способ записи был полностью заменен электрическим, что значительно улучшило '| качество записи. При электрическом способе звуковые колёба-ния воздействуют на микрофон, в котором они преобразовываются в соответствующие электрические колебания. Мощность Д последних повышается усилителями до требуемой величины, Д определяемой чувствительностью записывающего прибора — ре-  кордера. Рекордер преобразовывает электрические колебания д в механические колебания резца.	|
С развитием магнитной записи на ленту непосредственная запись на диск с микрофона была заменена более выгодной тех- д нологически перезаписью с магнитной ленты. При этом устранялась неизбежная при непосредственной записи порча дисков | из-за ошибок исполнителей.	.	д k . S
Электрический способ обеспечил частотный диапазон записи д не уже 50— 10 000 Гц при незначительных частотных и нелинеи- д ных искажениях.	дд
Акустический и электрический способы воспроизведения. Воспроизведение звука с механической фонограммы осуществляется с помощью звукоснимателя, основными элементами которого являются игла и связанная с ней преобразующая система. Для* воспроизведения звука фонограмму приводят в движение со скоростью, которая была при записи; игла звукоснимателя, установленная в канавку, передает записанные колебания преобра-д зующему элементу. В зависимости от принципа преобразования различают звукосниматели акустические и электрические.
Акустический звукосниматель, называемый мембранЪй, применен в граммофоне. Термин «мембрана» в данном случае не- 'д правилен, но он, к сожалению, укоренился и стал общепринятым. Другой термин «звуковая коробка», хотя технически и бо- ; лее оправданный, не привился.
В граммофоне механическая энергия вращения пластинки непосредственно преобразуется в акустическую энергию; основными элементами, участвующими в этом преобразовании, явля- ; J ются мембрана и звукопровод, а источником энергии — движущий пружинный механизм. Роль звукопровода выполняет рупор, !2
амплитуда колебаний диафрагмы должна быть сравни-
* 1 ньютон = 105 дин = 102 гс.
ж
.Я'? :5
ste- 
ЙЙ
.L
^гарной частью которого является тонарм со съемной мем-|йнбй.'	.
ДМёмбрана (рис. 1-5) имеет вибратор, представляющий собой ЯЦ1Г первого рода, одно плечо которого соединено с воспро-^|рдящей иглой, а другое с центром диафрагмы, являющейся Цфчателем акустических колебаний. Со стороны диафрагмы, ращенной к рупору, находится предрупорная воздушная ка-||®ера, назначение которой состоит в том, чтобы повысить аку-Тшческйй к. п.х д. Колебания иглы через рычаг передаются иафрагме, преобразуются ею в воздушные звуковые волны, ко-f|bie через звукопровод (тонарм и рупор) излучаются в про-Цанство. Для получения от граммофона достаточной громкости


“ Рис. 1-5. Граммофонная мембрана в разрезе.
Рис. 1-6. Частотная характеристика граммофона.
.0
;•
®Ука
дельно велика. Это заставляет увеличивать механическое сопротивление.и утяжелять мембрану. Ее прижимная сила, т. е. вес, Приведенный к игле, превышает 1 Н *. В связи с этим граммофон с акустическим звукоснимателем применялся и может применяться только для пластинок с широкой канавкой, параметры ^которой устанавливались именно в расчете на этот вид звуко-||снимателя. Такие пластинки для повышения их прочности изготовлялись из пластмассы, содержавшей твердый наполнитель.
|Т На рис. 1-6 представлена частотная характеристика одной из ^лучших моделей граммофона (рис. 1-4); как видно, характеристика весьма неравномерна, в частотный диапазон узок.
В Несмотря на свои основные недостатки — низкое качество звучания, быстрый износ пластинок, невозможность проигрывания долгоиграющих пластинок, граммофоны существовали долгое время; выпуск их прекратился только к концу 50-х годов.
| В отличие от акустического электрический способ воспроизведения пригоден для )пластйнок любого типа — монофонических с широкой и узкой канавками и стереофонических. При элек-й трическом способе преобразующий элемент звукоснимателя под

13
действием колебаний иглы развивает электрическое напряжение* которое подается на усилитель с включенным на выходе громкоговорителем. Благодаря использованию усилителя от звукоснимателя не требуется большой выходной мощности, что позволяет при его конструировании основное внимание уделять получению высокого качества преобразования, а также малому износу пластинки и иглы. Электрические звукосниматели разных конструкций, применявшиеся прежде для пластинок с широкой канавкой, имели прижимную силу около 0,3—0,6 Н, т. е. намного меньше, чем у мембраны. В современных звукоснимателях с миниатюрной подвижной системой прижимная сила доведена до 0,05— 0,01 Н, а воспроизводимый диапазон обычно не уже 20-+ 20 000 Гц. Есть модели с верхней граничной частотой не менее 45000 Гц; их разработка была вызвана появлением четырехканальных стереопластинок, выполненных с применением ВЧ ~ техники.
Монофоническая запись: запись с широкой канавкой, запись с узкой канавкой, микрозапись. Механическая запись для пластинок до 1957 г. была только монофонической. Характерным признаком аппаратуры монофонической записи является наличие только одного электрического канала для передачи записываемой информации от микрофонов или магнитной /фонограммы к записывающему прибору — рекордеру. Для монофонического воспроизведения используется также один канал усиления с одним или несколькими громкоговорителями на выходе.
При монофоническом воспроизведении слушатель не может различить место расположения отдельных источников звука, которое было при записи. Все звуки кажутся ему исходящими из того места, где находится громкоговоритель. Этот недостаток устраняется только с переходом на стереофонический способ записи-воспроизведения, ставший возможным, когда техника монофонической записи и воспроизведения достигла высокого уровня.
В течение длительного времени, примерно до конца 1948 г., монофоническая запись производилась с канавкой шириной 140—180 мкм при плотности записи в среднем 38 канавок на 1 см. Эта запись получила впоследствии название «запись с широкой'канавкой». Принимая во внимание, что длительность звучания большинства коротких музыкальных произведений составляет 3—5 мин, для размещения одной такой записи на стороне пластинки диаметром 25—30 см оказалась приемлемой частота вращения 78 об/мин. Указанные диаметры пластинок были выбраны, кроме того, из соображения удобства обращения с пластинками и портативности массовых аппаратов для их проигрывания.
С внедрением электрического воспроизведения пластинки стали применяться и для радиовещания; помимо 78 об/мин для увеличения времени звучания была введена частота вращения 14	s -	.	‘ ’
/
33
sj s i
об/мин при тех же размерах пластинок. Кроме того, для ||ЙЬвёщания использовались записи на лаковых дисках того ^размера,что и пластинки, и на увеличенных, диаметром до JlfifcВремя записи на одной стороне такого диска при частоте ^щёнця 33 Уз об/мин и плотности 40 канавок на 1 см дости-а1до17 мин. Наименьший диаметр записи при частоте враще-mISS Vs об/мин был установлен в 19 см из расчета получения ^^йточно хорошего качества воспроизведения в конце записи, рйна канавки таких записей выбиралась не менее 100 мкм. Однако даже применение диска диаметром 40 см в сочетании Пониженной частотой вращения не обеспечивало непрерывной ^ИКисй Симфонических произведений, многие из которых имеют gBffejibHOCTb звучания примерно 40 мин. Эта задача успешно ||Иилась только с переходом на более компактную запись с уз-Йй|канавкой. Сообщение о таких пластинках было сделано |948 г. американской фирмой «Колумбия». Для новых пласти-Щгполучивших название долгоиграющих, была выбрана ча-^тй вращения 33 У3 об/мин и сохранены прежние диаметры 25 30 см как достаточно удобные в эксплуатации. Благодаря ^ейьшению ширины канавки в среднем до 70 мкм плотность ^^йиси увеличилась примерно в два с половиной раза, что со-^Евило около 100 канавок на 1 см. Вследствие этого длитель-||сть звучания таких пластинок стала почти в 6 раз больше, чем 1|ЙСтинок на 78 об/мин того же формата. Рассчитанные на легкие звукосниматели, долгоиграющие пластинки стали изготов-^яТйся^з синтетических смол без твердого наполнителя. Это ~ Вделало их небьющимися и малошумными.
| Почти, одновременно с упомянутыми долгоиграющими пла-Тйнками на 33 Уз об/мин в 1949 г. американская фирма «Ар-Цйй Виктор» выпустила пластинки на 45 об/мин диаметром см и проигрыватель для них с автоматом для смены плат |тинок. Наибольшее время записи одной стороны 5 мин, рекламированное фирмой, впоследствии было доведено до 9- мин ^применением переменного шага записи. Канавка пластинок на |||г об/мин имеет такие же размеры, как у долгоиграющих пла-Ойнок на 33 Уз об/мин. Позднее пластинки диаметром 17,5 см ||йдли использоваться и при частоте вращения 33 Уз об/мин; : || 1954 г. такие пластинки уже выпускались французской фирмой «Томсон—Хустон». С ростом производства долгоиграющих ^дастинок выпуск пластинок на 78 об/мин стал снижаться, а зачтем полностью прекратился во всех странах.
В 1954 г. появились пластинки на 162/3 об/мин под названием «говорящая книга». Они имели те же* что и у долгоиграю-ЙДцх пластинок на 33 Уз об/мин, размеры канавки, начальный и конечный диаметры записи, но содержали программу удвоенной Длительности. Однако при меньшей скорости движения носителя ^верхняя воспроизводимая частота колебаний из-за сжатости мо-Йдулированной канавки не превышала 5000 Гц, тогда как для
15
I

долгоиграющих пластинок на 33 !/з и 45 об/мин она была не ниже 10000 Гц. Вследствие этого пластинки на 16 2/3 об/мин были пригодны в основном только для речевых записей; большая длительность записи этих пластинок (при диаметре 30 см около часа для каждой стороны) сделала их наиболее подхо- . дящими в качестве учебных пособий, а также для использования в качестве «говорящих книг» людьми с утерянным или плохим зрением. В последнем случае наименование записи на пластинках выполнялось дополнительно специальным выпуклым шрифтом.
Ограничение частотного диапазона сверху частотой 5000 Гц явилось главной причиной того, что музыкальные пластинки на Гб 2/3 об/мин не получили распространения, а речевые выпускаются некоторыми фирмами лишь малыми сериями.
Вопросом о возможности музыкальных записей при 16 2/з об/мин занималась радиовещательная компания «Колумбия» совместно с автомобильной фирмой «Крейслер». Разработанные ими примерно в 1956 г. для использования в автомобилях пластинки на 16 2/з об/мин отличаются от упомянутых, ранее пластинок для той же частоты вращения тем, что их канавки вдвое уже, т. е. имеют ширину 25—30 мкм. Проигрывание таких пластинок осуществлялось на специальных проигрывателях, вмонтированных в автомобили. Диаметр пластинок 17,5 см. Речевые пластинки записывались до диаметра 7,5 см и имели длительность проигрывания каждой стороны до 1 ч. Музыкальные пластинки записывались до диаметра 10 см, при этом программа одной стороны сокращалась до 45 мин.
Частотный диапазон записи музыки у автомобильных пластинок 10 000 Гц, уровень записи вдвое меньше, чем у более ранних пластинок на 16 2/3 об/мин и в 4 раза меньше, чем у пластинок на 33 л/з об/мин.
После появления автомобильных пластинок стали различать три разновидности поперечной записи, которые получили свое название в зависимости от ширины канавки: запись с широкой канавкой (140—180мкм),запись с узкой канавкой (50—70мкм), запись с микроканавкой или микрозапись (канавка шириной 20—30 мкм). Ранее термин «микрозапись» относился к пластин; кам с узкой канавкой и в настоящее время его .продолжают относить к этим пластинкам. Известны также пластинки на 8 V3 об/мин с речевыми записями до 2 ч звучания каждой стороны.
Одновременно с улучшением пластинок разрабатывалась новая воспроизводящая аппаратура, отличающаяся лучший качеством звуковоспроизведения и большим разнообразием конструкций. Еще до появления долгоиграющих пластинок были . разработаны проигрыватели с автоматической сменой пластинок, которые освобождали слушателя от надоедливой операции через каждые 3—5 мин менять пластинки.
16
I»
*jt® wS|

to
feVv
r«
?;Ж
<:Ж

«r^y
vO1
W я
!Ж ж 'rf ж S=
Й




iW
;:>«^V'
®
' ;S^kS< да;
•’Ж

a
< • *; I

$

fi 11 л >
Проигрыватели для пластинок с широкой канавкой имели одну частоту вращения диска 78 об/мин. Характерным признаком более поздних проигрывателей явилось наличие в них нескольких частот вращения диска, соответственно выпускаемым пластинкам, а также применение легких звукоснимателей, с переключением игл или со сменными головками. Сочетание долгоиграющих пластинок с проигрывателем-автоматом для стопочного проигрывания (десять и более пластинок в стопе) позволило осуществить звуковоспроизведение с пластинок в течение нескольких часов без вмешательства слушателя.
Применение переменного шага в записи. При записи с по-, стоянным шагом носитель записи используется недостаточно эффективно, так как шаг записи устанавливается в расчете на максимальную модуляцию и сохраняется независимо от уровня записи. Поэтому в местах, соответствующих тихим, сигналам и паузам, канавки оказываются разделенными чрезмерно широким полем.
Наличие в аппарате записи устройства, позволяющего из нескольких фиксированных значений шага выбрать наиболее подходящий для данной записи, еще не решает полностью задачу рационального использования носителя записи. Более целесообразным оказалось применение переменного шага записи, автоматически управляемого записываемым сигналом.
Еще в 1928 г. английская фирма «Колумбия».предложила выбирать расстояние между канавками в зависимости от амплитуды их смещения, о чем писалось в патенте, опубликованном в 1933 г. Однако тогда идея записи с переменным шагом осталась без внимания и была забыта. Вновь этот вопрос был поднят Рейном, который впервые опробовал свою систему в 1942 г. и закончил ее в 1950 г. Решающим обстоятельством, способствовавшим внедрению переменного шага, явилось применение вместо непосредственной записи на диск с микрофонов перезаписи с магнитной фонограммы. Относящиеся к тому времени схемы управления шагом, предложенные фирмой «Колумбия» и Рейном, показаны на рис. 1-7 и 1-8. Кроме основной воспроизводящей магнитной головки, с которой, как обычно, подается сигнал на рекордер, в этих схемах применяются вспомогательные головки для автоматического управления шагом записи.
6 схеме рис. 1-7 сигнал с магнитной фонограммы 1 через основную магнитную головку 2 после усиления подается на рекордер 3 для записи на диск 4. Этот же сигнал с упреждением воспроизводится магнитной головкой 5 и подается на устройство 6, управляющее шагом записи. Время между приходом сигнала к головкам 2 и 5 в схеме фирмы «Колумбия» было выбрано равным времени одного оборота планшайбы 7 станка записи; в другом варианте схемы, используемом фирмой «Тель-дек», это время в целях экономии носителя было уменьшено вдвое. От воздействия упреждающего сигнала схема управления
.	>	17
Срабатывает и приводит в действие электропривод, который, вращая червячный винт 5, смещает рекордер вдоль радиуса диска. Этим достигается требуемое раздвижение канавок при записи громких сигналов, начинающееся до их записи рекордером за
Рис. 1-7. Функциональная схема записи с переменным шагом фирмы «Колумбия» и фирмы «Тельдек».
Один оборот
На чало записи
Пол-оборота
Пол-оборота
Рис. 1-8. Функциональная схема записи с переменным шагом (схема Рейна).
в)
Один оборот
в)
Рис. 1-9. Управление шагом записи при схемах регулировки фирмы «Колумбия» (а), фирмы «Тельдек» (б) и Рейна (в).
один оборот в схеме фирмы «Колумбия» (рис. 1-9, а) и за полоборота в схеме фирмы «Тельдек» (рис. 1-9,б). По прекращении сигнала с большой амплитудой происходит сближение канавок до величины, определяемой амплитудой последующего сигнала, поступающего в головку 5; время перехода на новый шаг также равно одному обороту или половине оборота планшайбы
в зависимости от варианта схемы. Сигналы с малой амплитудой и паузы записываются почти со слипанием соседних канавок.	v	.
В схеме Рейна (рис. 1-8) управление шагом производится не только упреждающим, но и записываемым сигналом; это обеспечивает наиболее плотное размещение каждых двух соседних канавок и лучшее использование площади диска.
Помимо общих элементов схем, обозначенных одинаково на рис. 1-7 и 1-8, схема рис. 1-8 содержит блок «магнитной памяти», состоящий из магнитного диска 9 и магнитных головок записи и воспроизведения 10 и //, расположенных одна за другой. Сигнал., додаваемый на рекордер 3, одновременно записывается головкой 10 на магнитный диск 9; головка И при этом воспроизводит с диска 9 сигнал^ уже записанный на носителе 4 в предшествующей соседней канавке. Этот сигнал, как й сигнал с упреждающей головки й, подается на управляющее устройство 6. В результате воздействия обоих сигналов рекордер 3 перемещается по червячному винту в ту или иную сторону jrak, что обеспечивается минимальный необходимый зазор между канавками.	'	'
Рисунок .1-9 позволяет уяснить различие записей с переменным шагом, Которые получаются при каждой из трех схем регулировки. Наибольший1 расход носителя получается, когда раз-движение канавок для записи сигнала с большой амплитудой . происходит за один оборот до его подачи в рекордер, а установившийся шаг сохраняется на протяжении полного оборота после окончания записи этого сигнала (рис. 1-9, а). Лучшее использование носителя дает запись с управлением за пол-оборота, показанная на рис. 1-9,6, и, наконец, самое компактное размещение записи получается при схеме Рейна (рис. 1-9,в). Здесь раздвижение и сближение канавок происходит непосредственно перед началом и по окончании сигнала, так что потери площади носителя минимальны. Некоторым недостатком схемы Рейна является возможность резких изменений шага, при Которых канавка приобретает чрезмерную крутизну, кроме того, эта. схема чрезвычайно сложна. Поэтому в практике более широкое применение нашла хотя и менее экономичная, но более простая и надежная схема фирмы «Тельдек».
Помимо экономического эффекта переменный шаг позволяет расширить динамический диапазон записи: это особенно ценно ’ для записи с узкой канавкой, у которой модуляция'канавки при постоянном шаге примерно вдвое меньше, чем при записи с широкой канавкой. Отдельные громкие места в записи с постоянным шагом неизбежно ограничивали бы^выбор среднего уровня записи, тогда как при переменном шаге средний уровень записи может быть установлен более высоким, поскольку при больших амплитудах сигнала произойдет автоматическое раздвижение канавок.
19

lIlM®	шагом не требуют специальной вое-'
|^^Ц<1ВОДя1]цёй аппаратуры, они проигрываются на тех же про-^^|ыйателях, что и пластинки с постоянным шагом записи.
^Д^дастйнки с узкой канавкой на 33 7з об/мин с переменным по способу фирмы «Колумбия» были впервые записаны г. Фирма «Телефункен» применяла систему Рейна для за-| Йиси долгоиграющих пластинок диаметром 17,5 см при 45 об/мин. Jfff Длительность звучания одной стороны таких пластинок доходила Й ' до 9 мин.. Пластинки с переменным шагом’были также выпущены в 1951 г. фирмой «Дейтше Граммофон Гезельшафт».
В конце. 1952 г. пластинки с переменным шагом записи стали выпускаться фирмой «Тельдек».
В нашей стране долгоиграющие пластинки с переменным шагом выпускаются- с 1956 г. Пластинки с широкой канавкой на 78 об/мин с применением переменного шага были выпущены еще ранее — в 1953 г., однако заметного выигрыша в длительности и качестве звучания они не даЛи, в то же время показали меньшую износостойкость, чем пластинки с постоянным шагом записи. Только для долгоиграющих пластинок переменный шаг привел к повышению качества звучания и дал выиграш в длительности записина 15—25%.
Стереофоническая запись. После освоения долгоиграющих пластинок с монофонической поперечной записью техника механической записи пришла к стереофонии.
Для стереофонической звукопередачи требуется многоканальная система записи-воспроизведения, но даже двухканальная система, с которой началось развитие стереофонических пластинок, придала звучанию естественность и раздельность звуковых источников с представлением об их расположении и перемещении.
Двухканальная система оказалась удобной в применении к пластинке, так как позволила сочетать в одной канавке запись сигналов, поступающих по обоим каналам.
Попытки осуществить две раздельные записи в одной канавке возникли очень давно, вскоре после появления первых граммофонных пластинок. В 1910 г. была подана идея последовательного осуществления таких записей: первая должна была производиться поперечным способом, вторая (в той же канавке) -— глубинным способом. С полученной пластинки предполагалось одновременно воспроизводить только одну запись по выбору: поперечным звукоснимателем — первую и глубинным — вторую. Вполне понятно, что здесь не шла еще речь о стереофонии, но интересна сама идея совмещения двух записей в одной канавке.
В 1931 г. английским физиком Блюмлейном был предложен способ стереофонической записи на диск, при котором сигналы обоих каналов одновременно записывались одним резцом в одной и той же канавке.
20

>

в?
1.-
it

од

СяЯЕК -'1




1Ж
I
я


>.
Ж-:
?  ж

" Й '
• к
'К
 'L ж.
В своей заявке Блюмлейн описывает два варианта стереозаписи: один представляет собой сочетание двух классических способов записи — поперечного — для одного канала и глубинного— для другого, в, другом варианте две взаимно перпендикулярные составляющие колебания резца направлены под углом 45° к поверхности диска.
Пластинки с поперечно-глубинной записью на 78 .об/мин, отпрессованные из шеллачной массы фирмой «Колумбия», впервые демонстрировались в 1931 г. Повторная демонстрация их состоялась в 1957—1958 гг. в Англии и во Франции.
Стереофоническая запись в то время не получила развития из-за невысокого общего уровня техники записи-воспроизведения.
В 1952 г. американский инженер Кук предложил «бинауральную пластинку», каждая сторона которой содержала «левую» и «правую» записи в виде двух концентрических полос — внешней и внутренней. Обе записи, воспроизводились одновременно двумя головками звукоснимателя, встроенными в общий тонарм.
Пластинка Кука и аналогичные ей, у которых сигналы одного и другого каналов записаны в различных зонах на одной и той же стороне или на разных сторонах пластинки, не получили развития из-за трудности синхронизации воспроизведения двумя звукоснимателями и неэкономичного использования площади диска.	.
/ Очевидно, что при стереозаписи в одной канавке вопрос о синхронизации не возникает* а отношение времени проигрывания к площади диска почти такое же, как и при монофонической записи. Поэтому способы стереозаписи в одной канавке оказались в центре внимания.
Проблема разделения обоих каналов в одной канавке была решена двумя принципиально разными способами: электрическим и механическим.
При электрическом разделении сигналы первого канала подаются на низкочастотный фильтр с граничной частотой около 12 кГц, а сигнальгвторого канала после прохождения через такой же фильтр, модулируют несущую частоту 13 кГц. Затем сигналы верхней боковой полосы в диапазоне 13—25 кГц смешиваются с сигналами первого канала и записываются поперечным способом в общей канавке одноканальным широкополосным рекордером.	х .
Воспроизведение такой стереозаписи производится широкополосным звукоснимателем с частотной характеристикой до 25 кГц. Из воспроизведенной смеси сигналов сигналы первого канала отфильтровываются низкочастотным фильтром (до 12 кГц), а сигналы второго канала— высокочастотным фильтром (от 13 кГц). Последние демодулируются с добавлением несущей частоты. Разделенные таким образом сигналы первого и второго
21
&

каналов после усиления подаются на разнесенные акустические системы.	'
, Описанный способ стереозаписи разработан в лаборатории «Декка Рекорд К°» (Лондон). Демонстрация стереодисков показала высокое качество звучания. В США аналогичный способ стереофонической записи на диск с использованием несущей частоты известен под названием «Минтер-системы».
Способ несущей частоты оказался все же неприемлемым из-за сложности и высокой стоимости воспроизводящей аппаратуры.
Общее признание получил другой, более простой способ — механического разделения обоих каналов в одной канавке. При этом способе рекордер имеет две электрические системы; колебание резца является результатом векторного сложения Двух составляющих, каждая из которых определяется сигналами одного из каналов. Обе составляющие колебания резца направлены под прямым углом друг к другу и расположены в одной плоскости, проходящей через диаметр записываемого диска перпендикулярно к его поверхности. Ориентация образованного таким образом «креста» к плоскости диска несущественна, но в разработанных способах была выбрана ориентация либо 0/90 (обозначаемая также знаком +), либо'45/45 (знак X); здесь цифры указывают угол между составляющими колебания резца и плоскостью диска. В способе 0/90, разработанном в Ев- . ропе, сигналы одного канала создают глубинную составляющую колебания резца рекордера, а сигналы другого канала — поперечную составляющую. В способе 45/45, разработанном в США, сигналы обоих каналов записываются каждый на свою стенку канавки. Стереозапись с механическим разделением каналов получила название двухкомпонентной.
Таким образом, в основу механического способа разделения обоих каналов в одной канавке были положены уже упомянутые идеи Блюмлейна.
При дальнейшем развитии предпочтение получил способ записи с ориентацией 45/45 и уже в октябре 1958 г. он был рекомендован в качестве единого международного способа записи стереофонических двухканальных пластинок, а. в 1959 г. официально принят Международной электротехнической комиссией (МЭК). Основные нормы на механическую стереозапись 45/45 были опубликованы в 1959 г. в дополнение к Публикации 98 МЭК 1958 г., содержащей нормы на пластинки с монофонической поперечной записью, а затем вошли в переизданную в 1964/Г. Публикацию 98 МЭК.
Стереофонические пластинки изготавливаются тех же форматов й для тех же частот вращения, что и монофонические долгоиграющие пластинки. Любители грамзаписи уже в 1958 г. получили возможность оценить эту новую технику, прослушивая стереойластинки, и предпочесть их монопластинкам.
22
Рис. 1-10. Стереофонический электрофон «Вега-104-стерео».
Для воспроизведения стереопластинок используется двухканальная стереоаппаратура. Звукосниматель имеет две электрические системы, каждая из которых посредством общей иглы реагирует на запись сигналов только одного определенного канала. Каждый выход звукоснимателя подключен к своему усилителю с акустической системой.
Примером современной стереоаппаратуры может быть отечественный электрофон I класса «Вега-104-стерео» (рис. 1-10).
В стереопластинках, так же как и в долгоиграющих монопластинках, применяется переменный шаг. Если при поперечной записи изменение шага происходит путем изменения скорости подачи рекордера в направлении диаметра диска, то при стереофонической записи управление подачей рекордера происходит в двух взаимно перпендикулярных направлениях — вдоль диаметра диска и перпендикулярно плоскости диска. При записи с ориентацией 45/45 управляющие подачей рекордера сигналы предварительно должны быть преобразованы в сигналы, соответствующие ориентации 0/90. Такое управление подачей рекордера предотвращает перерезание канавок и выход резца из лакового слоя диска при больших амплитудах модуляции и улучшает использование поверхности диска при записи слабых сигналов.
Фирма «Тельдек» для стереозаписи предложила видоизмененную схему управления переменным шагом,, исходя из того, что сигналы левой (внутренней) и правой (внешней) стенок канавки независимы и что опасность перерезания ранее записанной канавки возникает только со стороны правой стенки. Раз-движение канавок предусматривается дл-я записи сигнала левой стенки с момента прихода этого сигнала на рекордер, а для записи сигнала правой стенки — с упреждением за пол-оборота. Результирующее раздвижение канавок определяется воздействием на управляющий блок совокупности поперечных и глубинных составляющих смещения обеих стенок канавки. Необходимое заглубление канавке задают глубинные составляющие.
23
Этим достигается оптимальный переменный шаг стереозаписи и, следовательно, лучшее использование площади диска.
Дальнейшие работы по приближению воспроизводимого звучания к натуральному привели к четырехканальной стереофонической записи, называемой обычно квадрафонической.
Прослушивание квадрафонических записей как бы переносит слушателя в акустическую обстановку, близкую к той, которая ( существует в студии записи с характерными для нее прямыми и отраженными звуками; квадрафония позволяет локализировать источники не только по фронту, но и по глубине сцены; все это придает звучанию больший стереоэффект и естественность, чем при двухканальной стереофонии.
ч) 1	“ '	1 6) 1 л" 1 В) 1
Рис. 1-11. Символическое обозначение способов передачи информации. а — квадрафонической; б — псевдоквадрафонической; в — квазиквадрафонической.
Рядом фирм были разработаны различные способы квадрафонической записи и аппаратура для ее воспроизведения. Несмотря на многообразие способов каждый из них можно символически обозначать «4-2-4», как это показано на рис. 1-Г1, а. Четырехканальная стереофоническая информация, воспроизводимая с магнитной фонограммы (участок /)’, преобразуется в двухканальную (участок 2), которая используется для механический записи на диск по способу 45/45; информация, воспроизводимая двухканальным стереозвукоснимателем, преобразовывается в специальном электронном блоке в исходную четырехканальную (участок 3), далее каждый канал доставляет информацию" только на один определенный громкоговоритель из четырех, расставляемых обычно по углам помещения просушивания.
Таким образом, характерным признаком квадрафонии является наличие четырех каналов как на стороне записи (участок /), так и на стороне воспроизведения (участок 3).
’ Подлинной квадрафонии предшествовали псевдоквадрафония (рис. 1-11,6) и квазиквадрафония (рис. 1-11, в), получаемые на базе двухканальной стереофонии. При обоих способах из двух Каналов на стороне записи образуются четыре канала на выходе усилителя воспроизведения. Два передних громкоговорителя в обоих случаях передают обычную двухканальную стереоинформацию, а два задних: 1) в псевдоквадрафонии — ту же информацию, что и соответствующие передние каналы, 2) в ква-зиквадрафонии — информацию передних каналов после ее изменения^ -например, с помощью ревербератора или фазовращателя.
Псевдоквадрафония не вносит нового в характер звучания по сравнению с двухканальной стереофонией и поэтому не может конкурировать с подлинной квадрафонией. Квазиквадрафония, хотя и заметно улучшает стереозвучание, но не дает в полной мере квадрафонического эффекта.
Наибольшую известность получили два принципиально различных квадрафонических способа — дискретный CD-4 и матричный SQ, первые сообщения о которых относятся к 1970 и 1971 годам соответственно. Пластинки CD-4 появились в продаже в- 1971 г., а пластинки SQ — в 1973 г.; к настоящему времени оба вида пластинок получили значительное распространение. Кроме двух основных квадрафонических способов CD-4 и * SQ предлагаются многие другие, по-принципу работы сходные с тем или другим упомянутым способом или объединяющие их. Представление об основных способах записи-воспроизведения квадрафонических пластинок дается в гл. 7.
Начало 70-х годов ознаменовалось также появлением видеопластинок с записью движущихся, изображений и синхронным звуковым сопровождением. Им предшествовали пластийки с записью неподвижных изображений. Так, например, в 1965 г. уже были известны видеопластинки «фоновид» фирмы «Вестингауз» (США). Они не отличались принципиально новым качеством от видеопластинок, которые были продемонстрированы еще в 1927 г. англичанином Бэрдом. И в тех и в других звуковой сигнал записывался непосредственно, а видеосигнал — с применением частотной модуляции. При воспроизведении звуковой и видеосигнал разделялись; дальнейшая обработка сигналов позволяла осуществить просмотр неподвижного изображения на экране с прослушиванием сопутствующего звука.
Видеопластинки диаметром 30 см с частотой вращения 33 Уз об/мин и длительностью проигрывания каждой стороны 20 мин содержали до 200 изображений и предназначались для . учебных целей.
Первые видеопластинки с записью движущихся изображений, называемые видеопластинками TED, были разработаны под руководством Редлиха группой специалистов фирмы «Тельдек». Эта фирма была основана совместно фирмами «Телефункен» (ФРГ) и «Декка» (Англия). Впервые видеопластинки TED с черно-белым изображением демонстрировались в 1970 г.,' а спустя два года состоялась демонстрация видеопластинок с цветным изображением. Показ их в Москве происходил в июле 1972 г.
Пластинки TED и некоторые типы других видеопластинок описаны в гл. 7.
Таковы основные этапы развития механической звукозаписи — от примитивного акустического способа записи-воспроизведения 80-х годов прошлого столетия до современных стереофонических грампластинок и .видеопластинок.
25'.
Глава вторая
МЕХАНИЧЕСКАЯ ФОНОГРАММА ✓
2-1 . Геометрические особенности фонограммы при различных способах монофонической и стереофонической записи
Геометрические особенности механической фонограммы определяются формой носителя записи (диск, барабан, лента); способом образования канавки (резание, давление); направлением модуляции канавки относительно поверхности носителя Записи (поперечная, глубинная, поперечно-глубинная запись); размерами канавки.
Форма носителя за п и с и определяет пространственное расположение канавки фонограммы: при записи на барабан она имеет вид цилиндрической спирали, при записи на диск — плоской спирали.
Носитель в форме барабана, первым вошедший в практику, не получил дальнейшего развития из-за существенного недостатка—невозможности тиражирования фонограммы. Этот недостаток оказался решающим, несмотря на то, что условия записи и воспроизведения на барабане принципиально выгоднее, чем на диске, так как при равномерном вращении барабана линейная скорость во всех точках его цилиндрической поверхности постоянна.	ч •
Запись на ленте производится как и на барабане, с постоянной линейной скоростью, и этим также выгодно отличается от записи на диск. Препятствием к широкому применению ленты в качестве носителя механической записи является более сложный процесс тиражирования фонограммы и неудобство эксплуатации ленты по сравнению с диском.
При записи на диск, вращающийся с постоянной частотой, линейная скорость канавки по мере приближения к центру диска непрерывно убывает, вследствие чего запись постепенно сжимается и условия воспроизведения поэтому ухудшаются. Попытки производить запись на диск с постоянной линейной скоростью путем постепенного увеличения частоты вращения диска не увенчались успехом, так как аппаратура при этом слишком усложнялась и к тому же не удавалось достигнуть требуемой стабильности линейной скорости. В противоположность этому при записи с постоянной частотой вращения диска оказалось возможным получить сравнительно простые, стабильно работающие аппараты и хорошее качество записи-воспроизведения, поэтому механическая запись с постоянной частотой вращения стала общепринятой.
Способ образования канавки влияет на качество записи.- При выдавливании канавка часто «затекает» вслед-
26
ствие упругости материала носителя, поэтому запись может получиться искаженной, особенно на высоких частотах, где модуляция канавки мала. Кроме того, стенки канавки от затекания получаются неровными, что приводит к повышенному шуму при воспроизведении. Поэтому способом давления пользуются только в любительской практике и иногда для записей специального назначения, когда не требуется высокого качества звуковоспроизведения и предпочтение отдается простоте аппаратуры записи. При записи давлением не нужно устройство для отсоса стружки; в качестве записывающего элемента может быть использована воспроизводящая игла.
Для профессиональной записи применяется исключительно способ резания, так как только он обеспечивает высокое качество.	'	<
Запись на диск можно производить от края к центру и в обратном направлении — от центра к краю.
В пользу-записи от центра к краю в прошлом, приводились следующие доводы:
а)	качество воспроизведения записи при проигрывании от края к центру диска ухудшается к концу проигрывания из-за того, что запись сжимается по мере приближения к центру, и от затупления иглы (имеется в виду игла одноразового проигрывания). Поэтому представлялось более выгодным записывать от центра; тогда громкая музыка, обычно соответствующая финалу музыкального произведения, записывалась бы у края диска, где запись растянута и канавка точнее огибается иглой;	*
б)	при нарезании канавкш от центра к краю диска не требуется устройства для отсасывания стружки, так как резец удаляется от нее, а сама стружка непрерывно наматывается на специальную круглую щетку, укрепленную на шпинделе шланшайбы.
Однако воспроизведение записей от центра к краю оказалось невыгодным в аппаратах с пружинным механизмом, каким является граммофон: завод пружины по мере проигрывания непрерывно ослабевает, а усилие, требующееся от пружины, возрастает с увеличением расстояния воспроизводящей иглы от оси вращения диска. Данное обстоятельство заставило в свое время предпочесть запись от края к центру диска. В настоящее время при использовании электропроигрывателей это соображение не играет роли. Другая причина, заставляющая все же считать запись от края к центру диска более удобной, заключается в том, что при записи в противоположном направлении (от центра к краю) пришлось бы рассчитывать площадь, занимаемую зоной записи, чтобы правильно выбрать начальный диаметр записи, иначе часть диска у края, где условия воспроизведения наилучшие, часто оставалась бы неиспользованной. *
27
верхности носителя записи определяет три способа записи: поперечную, глубинную и поперечно; глубинную запись.
Каждому способу соответствует, характерный вид модулированных канавок. На рис. 2-1 показаны участки фонограммы с немыми и модулированными канавками при увеличении примерно в 100 раз. На данном рисунке и на последующих
В)
/f Рис. 2-1. Вид канавок в поперечном разрезе и в плане.
а — поперечная запись; б — глу-. бинная запись; в — поперечно-глубинная запись.
для наглядности канавки представлены в упрощенном виДе, причем дуга окружности, вдоль которой нанесена канавка, заменена прямой, так как длина рассматриваемого участка канавки незначительна.
При поперечной записи на диск резец колеблется в направлении радиуса диска, вырезая канавку-постоянной глубины. Записываемые звуковые колебания фиксируются в виде смещения канавки то вправо, то влево от. положения, соответствующего записи немой канавки (рис. 2-1, а)..
При глубинной записи резец колеблется перпендикулярно плоскости носителя, изменяя глубину канавки в соответствии с записываемыми звуковыми колебаниями. Так как режущие грани резца направлены под углом к его оси, с изменением глубины изменяется й ширина
£
канавки — симметрично относительно осевой линии (рис. 2-1,6).
Поперечно-глубинная запись характеризуется канавкой, которая отклоняется влево и вправо и в то же время вверх и вниз от осевой линии воображаемой немой канавки (рис. 2-1, в). Вследствие этого линия дна является пространственной кри^ вой- а сама канавка при переменных ширине и глубине несим-
^Лфйчиз.
^^ЦЦ|ТДкая' модуляция канавки используется для стереофонйче-^^^ДэЖдвухканальной записи, производимой резцом^ колебание ^^^Ц||рбго ’является результирующим' двух взаимно перпенди-^^^ИЦных колебаний.
о
11 Направление . движения носителя записи
к Направление и движения носителя запаси
Рис. 2-2. Образование монофонической канавки при поперечной (а) и глубинной (б) записи.
/ — поперечный разрез канавки; 2 — вид канавки в плане; 3— разрез канавки перпендикулярно плоскости носителя записи по осевой линии (прямая 00).
Рис. 2-3. Образование стереофонической канавки при ориентации 45/45.
/ — направление составляющих колебаний резца при записи; 2 — поперечный разрез канавки; 3—вид канавки в плане.
Поясним, образование монофонической и стереофонической канавок.
На рис. 2-2 показаны канавки, получающиеся при монофонической, поперечной и глубинной записях гармонического сигнала.
Образование более сложной двухканальной стереофонической записи поясняется на рис. 2-3, где показаны модулированные канавки, получающиеся при ориентации 45/45 и записи одного и того же гармонического сигнала только по правому
29
каналу (рис. 2-3 а) или только по левому каналу (рис. 2-3, б); и том и другом случае модулированной оказывается только < одна стенка канавки — внешняя, расположенная ближе к краю
{ диска, для сигнала в правом канале или внутренняя, располо-||Й,женная ближе к центру диска, для сигнала в левом- канале.
В процессе модуляции канавки ее стенки перемещаются, каж-• дая оставаясь параллельной самой себе.
При одновременной подаче двух сигналов с одинаковой частотой по обоим каналам вид канавки будет изменяться в-зависимости от соотношения фаз и амплитуд сигналов. В частности, при одинаковых амплитудах и фазах получается канавка поперечной записи (рис. 2-3, в); в этом случае резуль-i тирующие колебания резца являются поперечными колебаниями.
' Если сигналы находятся в противофазе, то канавка имеет тот В же вид, что и при глубинной записи (рис. 2-3, г), т. е. результирующие колебания резца перпендикулярны плоскости носителя.
i:	Такое фазирование механических и электрических колебаний
В при стереофонической записи является общепринятым. Нетрудно представить себе, что при ориентации 0/90 и сигнале, поступаю-||||ф;ем только по одному каналу, получается либо поперечная^либо 4 глубинная запись, а при одновременной подаче по обоим канаус лам одинаковых сигналов в зависимости от их фазирования no-случится канавка, показанная на рис. 2^3, а или б.
ЖВВ < В. общем случае двухканальной стереозаписи сигналы вобоих каналах различаются между собой по амплитуде, ча-||!Цйгрте и фазе, чем и определяется вид канавки. На рис. 2-4 пока-ВЯ.эаны канавки стереозаписи 45/45 и 0/90 двух различных гармо-|||; нйческих сигналов. В примере, соответствующем ориентации К|||5/45 (рис. 2-4, а), сигнал правого канала yi =Аisincoi/, сигнал ^Щеврго канала f/2=-42sin(co2/ + n); при этом Л2=Л1/3 и (d2=2<oi.
В примере с ориентацией 0/90 (рис. 2-4, б) сигнал записан
f пойёречно, сигнал z/2 глубинно. Из рис. 2-4, а следует, что при |С ориентации 45/45 в каждый момент времени смещение краев |Л|Шёнок канавки в плоскости носителя (точки т, п) в У 2 раз больше соответствующих модуляций канавки. Контур внешней |||Ш|Ййкщ отображает сигнал правого канала r/i =y4Isincoi^, а кон-ст^р внутренней стенки — сигнал левого канала у2=Л2зт(со2/ + л)_. ®1Ю1Й!Рй ориентациии 0/90 (рис. 2-4, б) левый край стенки ка-кй смещается в плоскости носителя пропорционально сумме ^^И||разности, а правый край — соответственно разности или модуляций канавки сигналами, обоих каналов. Линия дна ?С:1|к^йЫкй в проекции на йлоскость носителя повторяет форму iIj/i=i4isincdif и, кроме того, глубина расположения этой |Д|Й|^Ш|изменяется в соответствии с сигналомj/2=^2sin(со2^ +л). Ий^ЙКШмдВД» ПРИ записи одних и тех же сигналов с ориента-f|f|fS|^|5'/45:;и 0/90 канавки отличаются по форме.
четырехканальной (квадрафонической) стереозаписи В|^дШ1^|ёмая поперечно-глубинная канавка содержит сигналы че-
'   
Рис. 2-4. Образование стереофонической канавки.
а — ориентация 45/45; б — ориентации 0/90. Позиции 1, 2, 3 аналогичны указанным на рис. 2-3.
тырех каналов записи. Поскольку для записи используется двухканальный стереорекордер 45/45, предварительно четыре канала преобразуются в два канала, сигналы которых модулируют соответственно левую и правую стенки канавки. Подробнее о колебаниях резца при квадрафонической записи сообщается в гл. 7.
В качестве примера на рис. 2-5 приведены фотографии участков пластинок с монофонической и стереофонической музыкальными записями.
Размеры канавки должны соответствовать радиусу закругления воспроизводящей иглы, который в свою очередь определяется прижимной силой звукоснимателя. Когда применялись тяжелые звукосниматели, проигрывание велось иглой со сравнительно большим радиусом, чтобы избежать чрезмерного давления ее на канавку, при этом ширина канавки выбиралась в соответствии с размерами иглы также сравнительно большой. Запйсь с узкой канавкой и микрозапись рассчитаны на воспроизведение иглами с малым радиусом закругления острия и на легкие, звукосниматели. При стереофонической записи, когда ширина канавки непостоянна, ее минимальный размер должен также быть согласован с радиусом воспроизводящей иглы.
На рис.. 2-6 показано положение воспроизводящей иглы в немой канавке. Профиль канавки в поперечном разрезе по радиусу диска задается фронтальной гранью записывающего резца. Угол раскрытия канавки у обычно выбирается равным 90°. Этот угол считается оптимальным: острый угрл может быть причиной брака при производстве пластинок из-за не-допрессовок, а при тупом угле неэкономно используется по-
31
Рис. 2-5. Вид канавок с записью.
а —- монофонической поперечной; б — стереофонической двухканальной; в — четырехканальной CD-4.
верхность носителя записи и игла ненадежно ведется канавкой. Дно канавки имеет закругление, равное радиусу закругления острия резца. Этот радиус при всех способах записи должен быть меньше радиуса закругления воспроизводящей иглы. При правильном положении, иглы в канавке, показанном на рис. 2-6, игла ведется боковыми стенками и не касается.'ее/ дна лг краев; в этом случае шум при вое- ; произведении из-за неровной поверхности носителя записи получается минимальным.
Уменьшение ширины канавок позволяет расположить их более плотно и тем самым увеличить длительность проигрывания пластинки.
Плотность записи п, т. е. число канавок, приходящихся на единицу длины вдоль радиуса диска, и шаг записи т связаны простым соотношением
и = 1/т,	(2-1)
Из рис. 2-6 следует, что шаг записи, т. е. расстояние между осевыми линиями немых канавок,
т = а + &,	(2-2)
где а — ширина канавки; b — ширина поля.
Минимальная ширина канавки выбирается из условий правильного ведения иглы канавкой. При записи с постоянным шагом ширину немой канавки устанавливают примерно в .1,5 раза больше ширины поля; при этом обеспечивается возможность достаточно большой модуляции канавки с сохранением гарантийного промежутка в местах наибольшего сближения соседних канавок. Встречаются пластинки, у которых соседние модулированные канавки соприкасаются друг с другом, или, как принято говорить, «слипаются». Выгоду при этом видят в некоторой экономии носителя записи, что позволяет увеличить длительность записи, или в возможности большей модуляции канавки и тем самым в повышении «громкости» пластинки. Несмотря на это все же избегают слипания канавок,
32
так как при нем пластинки менее износостойки й, кроме того, может возникнуть опережающее эхо из-за механического сдвига резцом стенки соседней канавки. В гибких пластинках для предотвращения эха, получающегося при их штамповке, ширину  поля приходится выбирать равной или большей, чем ширина канавки.
Ж Глубина канавки, как следует из рис. 2-6, равна:
Выражение (2-3) показывает, что при поперечной записи, когда канавка имеет постоянную ширину а, глубина канавки
h также сохраняется постоянной; при глубинной и стереофонической записи канавка изменяется по ширине и глубине одновременно.
Рис. 2-6. Воспроизводящая игла в ка-’ i . ’ навке.
В табл. 2-1 приведены некоторые величины, характеризующие канавку при различных способах записи.
Таблица 2-1
Способ записи	Ширина канавки а, мкм		Угол раскрытия канавки т> град	Радиус дна канавки р, мкм	, Плотность записи —, 	т канавок/см
	немой	модулированной			
Монофоническая поперечная, запись с узкой канавкой (33 1/3, 45 об/мин)	50—70	ho—70	90±2	^8,0	Переменный шаг
Стереофоническая запись 45/45 двухканальная (33 1/3, 45 об/мин)	50—70	35—120	90±2	^8,0	Переменный шаг
Стереофоническая запись? 45/45 квадрафоническая (33 1/3 об/мин)	50—70	35—120	90±2	<с8,0	Переменный шаг
Монофоническая поперечная запись с широкой канавкой (78 об/мин)	140—180 t	140—180	85—93	^25	30—45 (постоянный шаг)
2 Заказ № 645
2-2. Влияние скорости носителя записи, частоты и амплитуды записанного сигнала на форму канавки
В механической записи на диск принята постоянная угловая скорость носителя записи
Ф = 2л — Y 60
(2-4)
где ф — угловая скорость, рад/с;
и — частота вращения, об/мин.
Рис. 2-7. Изменение крутизны канавки с диаметром записи.
Рис 2-8. Схематическое изображение канавки с записью синусоидального сигнала.
Линейная скорость носителя записи для канавки, расположенной на окружности диаметром D (диаметр- записи), при этом равна
т7	TiDu	. zq г-ч
и=Ф—-=-------.	(2-5)
т 2	60		
На рис. 2-7 в упрощенном для наглядности виде показан участок фонограммы с записью одного и того же сигнала при разных диаметрах канавки; отрезок спирали, соответствующий периоду сигнала Т, представляет собой длину волны записи %. Очевидно, что
X =	(2-6)
или, выражая через частоту сигнала f=l/T,
.	(2-7)
Подстановка в (2-7) значения V из (2-5) дает:
пРи
60/ ’
(2-8)
Как видно, длина волны Л при неизменной частоте сигнала уменьшается от края к центру диска, т. е. запись непрерывно сжимается; Одновременно возрастает крутизна канавки, харак-
34
| теризуемая наибольшим углом ее наклона к воображаемой g немой канавке, пересекающей модулированную в данной точке. | На рис. 2-8 в ^иде линии показана модулированная канавка, 1соответствующая синусоидальному сигналу, fcV'P:; -	.	*
||	у=Дзш©/.	(2-9)
КГ Здесь у — отклонение резца от нулевого положения, соот-| ветствующее моменту времени /, или смещение канавки от осе-I вой линии ox; со=2 л/— угловая частота сигнала. Угол р яв-1 Дяется наибольшим углом наклона канавки и характеризует ее | крутизну.
Смещению у соответствует колебательная скорость резца
v =	= (ОA cos со/ = vQ cos (i)t,	(2-Ю)
где v0=соД = 2nfД — амплитуда колебательной скорости, соответствующая амплитуде смещения канавки Д.
Сопоставление выражений (2-9) и (2-10) показывает, что смещение у и колебательная скорость v сдвинуты по фазе на 90°. Таким образом, при воспроизведении колебательная скорость, сообщаемая игле канавкой, изменяясь по величине и направлению, проходит через нулевое значение, когда игла находится на гребне канавки (точка /п), и достигает наибольшего значения в момент перехода иглы через положение, соответствующее нулевому смещению канавки (точка пересечения синусоиды с осью ох на рис. 2-8).
Носитель записи за время t при линейной скорости V ’передвигается на расстояние x=Vt; подставляя в (2-9), имеем у = A sin (о ' Беря производную, получаем:
dy <о А	(дх со А , v	/о 11 \
—^- = —COS—— = COS (i)t = ,	(2-11)
dx V V V	V	v 7
отсюда крутизна канавки
tg₽ =
dy dx
макс
(дА
V
Vq __ Рр 60
V nDu
(2-12)
Крутизна канавки возрастает с уменьшением линейной скорости V по мере приближения к центру диска. Как будет показано далее, это затрудняет следование иглы по канавке^ поэтому если начальный диаметр записи Dn выбирают из соображения удобного формата пластинки, то конечный диаметр записи Ьк выбирают, учитывая, каковы будут при нем условия воспроизведения.
Из выражения (2-12) следует, что крутизна канавки пропорциональна амплитуде колебательной скорости vq, а так как 0о=2л/Д,. то крутизна возрастает пропорционально частоте записываемого сигнала f и амплитуде смещения канавки Д.
Приведенные рассуждения относились к поперечной записи, но они в равной мере справедливы для глубинной, глубинно-поперечной, а следовательно, и стереофонической записи.
1
Длительность записи t одной стороны пластинки определяется соотношением	Л
(2-13)
где N,— число канавок; и—частота вращения, об/мин. В зоне записи пластинки число канавок
(2-14)
где п— плотность записи, т. е. число канавок на 1 см; Рш DK — соответственно начальный и конечный диаметры записи, см; отсюда
(2-15)
Выражая DK через линейную скорость V [уравнение (2-5)], получаем:
DHn 60vKn
2и 2пи2
(2-16)
Формула (2-16) позволяет рационально согласовать размер пластинки (£>н) с числом ее оборотов в минуту (и) при заданных плотности записи (п) и наименьшей допустимой линейной скорости Ук.	•
На рис. 2-9 представлены рассчитанные по формлуе (2-16) характеристики t=f(u) для пластинок стандартных диаметров 30 и 17J5 см, обычно обозначаемых форматами ФЗО и Ф17 соответственно. Параметрами выбраны начальный диаметр записи £>н и линейная скорость канавки Ук для конечного диаметра записи Ок. Расчет, произведенный для конкретных значений Ую и, п, используемых при записи, отражает в то же время общую закономерность; обоснование выбранных значений Ук и п приведено в гл. 3.
Для пластинок ФЗО на 33 7з об/мин стандартизован конечный диаметр записи Ок=120 мм, что соответствует минимальной линейной скорости канавки Ук=21 см/с; для пластинок Ф17 с той же частотой вращения 33 7з об/мин допущен Ок= = 106 мм, что дает Ук=18,5 см/с. Это сделано из тех соображений, что на малоформатных пластинках записывается, как правило, музыка легкого жанра и поэтому к ним предъявляются 36
ж is#
ИЙ'
fe
йа
Вй
fe
В
Й
^-$у..-
kw
?Я£1£?'^У SSSWfefi
о®
ИДЬй»гАй.к.у;
к»
8Ж;;; iphr Ий
gS$s

й»4& -fe.
SM-U? ЙШ?.--|Ж fe-
»-ж Н:; В?
№
§Н-Ж
зйенее строгие требования в отношении допустимых искажений при воспроизведении.
Для пластинок Ф17 на 45 об/мин Минимальная линейная скорость канавки больше, чем для пластинок того же формата на 337з об/мин, а именно Ук=25 см/с. Это обусловлено унификацией конечных диаметров записи М)к—106 мм, принятой по технологическим соображениям.
Пунктирные линии на рис. 2-9, проведенные через стандартные частоты вращения, показывают, что соответствующие им длительности звучания t мало отличаются от возможной максимальной длительности, т. е. условия записи пластинок ФЗО и Ф17 близки к оптимальным. Заметим, что с увеличением допустимой минималь-ной'скорости Ук в каждом случае (рис. 2-9 а, б, я) длительность записи ока-, жется уменьшенной; обратный эффект будет иметь место при уменьшенных Ук, однако качество воспроизведения будет ухудшено из-за большей сжатости записи.
Пластинки на 162/3 об/мин записывать до минимальной линейной скорости 21 см/с, принятой для 337з об/мин, нецелесообразно, так как в этом случае конечный диаметр записи будет не 120 мм, а 240 мм, т. е. зона записи займет узкую полоску с длительностью звучания не более 15 мин.
Поскольку частота вращения 162/з применяется только для речевых записей, можно минимальную линейную скорость допустить вдвое меньше, например 10,5 см/с. Тогда длительность записи стороны пластинки ФЗО составит 51 мин.
W-жч И'i-
% :
В;‘Ц-
^4-' : jfe.-t ’,
c<. •.'
иЧ:1.. j
L * X ‘ .
5K.? -i ',r
/г 4if-
мин
25
20
15
30
।____;____l_
200	120
50 об/мин
мин
10
80	DK, мм
50
30
_J_____1__________
НО 106	г..
б)
и об/мин -------J
,ММ
мин
30
Рис. 2-9. Длительность записи пластинок стандартных форматов в зависимости от частоты вращения при заданной минимальной линейной скорости и плотности записи 105 кана-вок/см
а — формат ФЗО, VK=21 см/с; б — формат Ф17, VK = 18,5 см/с; в — формат Ф17, Ук =25 см/с.
50	об/мин
150	106 ~	~80 D^mm
Hl	Л7
2-4. Использование площади носителя записи при различных способах механической записи на диск
Эффективность использования носителя записи определяется отношением длительности записи к площади носителя. Чем больше это отношение, тем выгоднее используется носитель записи. Улучшение этого экономически
ч
важного показателя для диска заданного формата при заданной частоте его вращения возможно путем увеличения плотности записи и уменьшения ко-нечного диаметра записи в тех пределах, когда это еще не приводит к заметному ухудшению звуковоспроизведения. Не следует прибегать к слишком большим плотностям записи, при которых для предотвращения перерезания канавок приходится уменьшать уровень записи; точно так же не
Рис. 2-10. Использование площади носителя при различных способах механической записи.
а — поперечная запись; б — глубинная запись; в — стереофоническая запись.
Рис. 2-11. Зависимость расхода носителя от амплитуды записи (относительно расхода при поперечной записи q— 1).
следует производить запись близко к центру диска, где из-за сжатости канавки игла не сможет точно обогнуть ее извилины и воспроизведение будет искаженным.
Некоторое представление об использовании площади носителя при различной записи — поперечной, глубинной и стереофонической — дают рис. 2-10 и 2-11. Для упрощения, расчета предполагается, что запись производится с постоянным шагом и до слипания канавок. В расчете приняты минимальная ширина канавки аМИня50 мкм, наибольшая поперечная амплитуда Лп = «40 мкм» наибольшая вертикальная амплитуда при глубинной записи Дая
38
=40 мкм, при стереозаписи она ограничена до 20 мкм для соблюдения совместимости стереопластинок с монопластинками. Для стереозаписи рассчитан случай наименее выгодного использования носителя — когда сочетание составляющих колебания резца рекордера при нарезании двух соседних канавок требует наибольшего шага записи. Данный рисунок относится к обоим способам стереозаписи 45/45 и 0/90, поскольку шаг канавок определяется поперечной и вертикальной составляющими колебания резца.
Очевидно, что расход площади носителя зависит от шага записи, который для поперечной записи (рис. 2-10* а) определяется выражением
Z
Тд ==/2А —|- 2 А,
а для глубинной записи (рис. 2-10, б) при АВ=А и для стереофонической записи (рис. 2-10, в) при Ав=А/2
т = 2h 4- 4 А.
При постоянном шаге записи отношение ч 	4
т п
представленное в зависимости от амплитуды А (рис. 2-11), позволяет оценить, как увеличивается расход носителя при стереофонической или глубинной записи по сравнению с поперечной записью.
Для получения стереопластинок с длительностью звучания примерно такой же, как и у монопластинок одинакового формата, необходимо при записи помимо переменного шага еще и автоматически управлять глубиной погружения резца.
Действительно, ограничиться только переменным шагом в .стереозаписи недостаточно, так как в этом, случае немую канавку пришлось бы записывать глубже, чем при поперечной записи, чтобы минимальная ширина модулированной канавки была не Уже допустимого значения 35 мкм. При этом, как показывает расчет, для стереозаписи 45/45 при максимальной амплитуде Ав=20 мкм и минимальной ширине модулированной канавки аМин = =35,мкм, ширина немой канавки а=аМин+2Ав оказалась бы равной 75 мкм вместо 50 мкм. Поэтому без управления глубиной погружения резца все канавки, за исключением максимально модулированных, были бы излишне широкими и носитель использовался бы неэкономично.
Глава третья
КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
МЕХАНИЧЕСКОЙ ЗАПИСИ-ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ
3-1. Показатели, относящиеся к монофонической и стереофонической записи
I
Амплитудно-частотная (частотная) характеристика канала записи представляет собой зависимость амплитуды колебательной скорости резца рекордера от частоты сигнала, поданного на вход канала (на вход усилителя), при условии, что значение э. д. с. входного источника одинаково во всем рабочем диапазоне частот. Первые годы после перехода на электрический
39
способ записи каждая организация пользовалась своей характеристикой, выбранной на основании расчетов и экспериментов. На рис. 3-1 показаны применявшиеся ранее частотные ха- I рактеристики канала записи. Несмотря на общую тенденцию всех характеристик к спаду на низких частотах и подъему на Я высоких наличие пластинок, изготовленных с разными харак- | теристиками, затрудняло выбор коррекции при воспроизведу- Ц нии и приводило к искажениям тембра звука. С течением вре-Л мени стала очевидной необходимость избавиться от многооб-ij разия характеристик: во всех странах появилось стремление |
АБ
ID
О
-10
-20
50	80 100	200	№0 600 1000	2000	4000 6000, ГЦ
 * \	*	I
г	X
Рис. 3-1. Частотные характеристики каналов записи долгоиграющих пластинок, применявшиеся до унификации.
/ — фирмой «Колумбия»; 2 — фирмой «Арсиэй Виктор» (США); 3 — Всесоюзной студией грамзаписи (СССР); 4 — Би-Би-Си (Англия).
унифицировать технические нормы на запись с тем, чтобы способствовать международному обмену пластинками. \
В 1958 г. Международной электротехнической комиссией (МЭК) были установлены унифицированные частотные характеристики для каналов монофонической записи на диск с широкой и узкой канавками, а в 1959 г. была принята также характеристика для канала стереофонической записи на диск.
Поскольку первые электрические звукосниматели были звукоснимателями магнитного типа, которые принципиально имеют горизонтальную частотную характеристику э. д.,с. (при неизменной колебательной скорости иглы), наиболее желательной могла бы казаться характеристика канала записи с постоянной амплитудой колебательной скорости (рис. 3-2, а).
Однако при такой частотной, характеристике пришлось бы вести запись с очень малым уровнем, чтобы избежать перерезания соседних канавок на низких частотах из-за больших амплитуд смещения канавки. Действительно, при характеристике, отвечающей условию vo(f) =2nfA = const,. амплитуда смеще-
40
й
р ’ fe ®
7Й i?v>
e дат ’F-®i-c? Ж <*r Л?г ts Ж
 > •	 . 
^Иканавки A = y0/2nf изменяется обратно пропорционально |||&те, и при достаточном уровне записи на средних и высо-вИастотах запись на .низких частотах может оказаться пе-рюдулированной. С другой стороны, если выбрать допусти-||||значение А на низких частотах, амплитуда записи в об-||ти средних и особенно высоких частот окажется чрезмерно ^й^енной и пластинка при проигрывании будет звучать тихо; ®i|e того, будут сильно прослушиваться помехи, обусловлен-^|дехнологическим процессом и пластиночной массой, в ос-в|ом имеющие высокочастотный спектр.
T&VS'i
fei&k
сЪк-уЛт'СЬ,;
А5
Z0
О
-Z0
-^0
о
'ел;,' .-,
Й&й
-J;<^ ъ<: ;^л
' '
50010“	10’Гц

I
3-2. Варианты частотных характеристик канала механической записи.
Постоянная колебательная скорость записи; б — комбинированная характеристика; ^йостоянная амплитуда смещения канавки; 1 — характеристики колебательной ско-р0СТИ записи; 2 — характеристики амплитуды смещения канавки.
|йй
sScлК -|Л’5е-W al#-?-
• 14- гл-S
Й’Ч^Й'Л-У
||Дпрмянутых недостатков можно избежать при частотной ха-||йШристике, показанной на рис. 3-2, б, у которой амплитуда Цшебательной скорости постоянна в области высоких и сред-Лй|ластот вплоть до некоторой частоты, называемой «часто-' перегиба», а ниже этой частоты она убывает, например, на С каждой октавой, т. е. соответствует на низких частотах йЦтбянной амплитуде смещения канавки.
^^Ш^ртотная характеристика канала записи с точкой перегиба ^Йласти средних частот была весьма подходящей при акусти-йЦком способе воспроизведения и применялась в течение дол-^Шгвремени. Точка перегиба сначала была выбрана на ча-^^тё 250 Гц, затем стали применять характеристику с частб-М||йерегиба около 500 Гц, а иногда и выше, доходя до 1 кГц. ^Ййбе повышение приводило к меньшим допустимым амплиту-смещения „канавки на низких частотах, соответствующих ИЦсзгку характеристики A (f) =const, и снижало износ пласти-ta^j'jnpH их проигрывании довольно тяжелой мембраной.
^^!'Г1ри электрическом способе воспроизведения, допускающем ^ДЩркие возможности регулирования громкости и тембра, ока-®||ipcb:-Целесообразным несколько изменить форму характеру предусмотрев подчеркивание высоких частот, при записи, ^^|Sbi обеспечить при воспроизведении большее отношение по^ Иёзного сигнала к помехам от пластиночной массы. Тогда об-
" I-
®ЙЖ
i&rf лк?
:<Й
л
ft
ГЛ’
41
щая тенденция хода частотной характеристики канала записи стала выражаться в постепенном подъеме от низких частот к высоким, что приблизило ее к частотной характеристике, соответствующей постоянной амплитуде смещения канавки (рис. 3-2, в); при этой характеристике возрастание амплитуды колебательной скорости с частотой составляет 6 дБ/октава. Такая характеристика имеет, однако, свои недостатки. На высоких частотах в случае достаточно большой амплитуды записи воспроизводящая игла может не обогнуть канавку на гребнях, радиус кривизны которых окажется меньше радиуса иглы; это приведет к искаженному воспроизведению. К тому же на высоких частотах возникают большие ускорения, сообщаемые канавкой игле, которые могут привести к потере контакта между иглой и канавкой при проигрывании пластинки. Кроме того,
АЧ
3 '
Л гц
Рис. 3-3. Частотная зависимость наибольшего допустимого значения амплитуды колебательной скорости при за-. писи на диск.
при наклоне характеристики 6 дБ/октава трудно скомпенсировать при воспроизведении перепад в уровнях записи низких и высоких частот, превышающий 45 дБ даже для сравнительно узкого диапазона 50—10 000 Гц.
Для обоснования окончательного выбора частотной характеристики канала записи необходимо произвести ряд расчетов, в первую очередь определить максимальные допустимые уровни записи для различных участков рабочего диапазона частот. Факторами, ограничивающими уровень записи, являются:
1)	наибольшая допустимая амплитуда смещения канавки в области низких частот;
2)	наибольшая допустимая крутизна канавки на средних частотах;
3)	наибольшая допустимая кривизна канавки на гребнях в области высоких частот.
Эти факторы определяют ход показанной на рис. 3-3 частотной характеристики наибольшей амплитуды колебательной скорости, которая может быть допущена при записи. Характеристика имеет три участка. Участок 1 соответствует наибольшей амплитуде смещения канавки A (f) =XMaKc=const. Значение Л макс определяется способностью следования иглы по канавке без нарушения контактов с обеими ее стенками й ограничивается для рассматриваемой области низких частот гибкостью подвижной системы звукоснимателя.
42
.4



л
^макс
макс
IIX	Рис. 3-4. Факторы, ограничивающие уровень записи.
й —слипание канавок при больших амплитудах смещения канавки; б — порча. записывающим резцом 1 стенок канавки с большой крутизной; в — неогибание воспроиз-
Шйй водящей иглой 2 канавки с большой кривизной на гребнях и впадинах. i i -•	
 JWgv ••	
/ С; > .	'	’	’	•	?
fete	'
ИВЗначение 4макс связано с минимальным Дрц котором еще нет перерезания канавок, >к а соотношением (рис. 3-4, а): tex-; -Л' t- • Л '	Л	%--а
Л
zj.
Ж
i Vx V
Движение носителя записи

шагом записи г, и шириной кана-
макс
Запись с амплитудой Лмакс допустима на
низких и частично ^Всредних частотах. Начиная о некоторой частоты fx, называе-вби первой частотой перегиба, амплитуда смещения канавки ИШжна  начать уменьшаться с возрастанием частоты, чтобЬт Иутйзна канавки, определяемая уравнением (2-12), не прев-|||щла предельно допустимого значения. При большей крутизне Юте нка канавки будет стираться боковой гранью резца (рис. 3-4, б). .	'	.
g Подстановкой в (2-12) заданных минимальной линейной Цйрости носителя записи V— Умин и максимального допусти-|1ЙЮо угла ’наклона канавкй' р= Рмаксл выбираемого из условия ^хранения гарантийного зазора между стенками канавки и |бковой . гранью используемого резца, находят наибольшую ^Йпустимую амплитуду колебательной скорости • ио=оМако ко-96рой соответствует частота перегиба fi;
^макс = ^мин tg Рмакс*

|| По максимальной допустимой амплитуде смещения ЛМакс определяют первую частоту перегиба:

^макс 2лДмакс

43
Таким образом, участок 2 (рис. 3-3), начинающийся с частоты fi, характеризуется условием vQ(f) ==умаКс = const. Про-изводить запись с такой амплитудой колебательной скорости можно лишь до частоты f2, называемой второй частотой перегиба, выше которой максимальная допустимая амплитуда колебательной скорости должна убывать, иначе игла при воспроизведении не обогнет канавку (рис. 3-4, в)/так как форма иглы отличается от формы резца. Неогибание возникает, когда радиус кривизны канавки рк становится меньше радиуса иглы г. Используя приведенные в гл. 6 формулы (6-4) и (6-6), находим вторую частоту перегиба, при которой еще удовлетворяется условие огибания канавки иглой:
>2 =------,	(3-2)
2лимаксг cos -4-
:	2
* ч t
Таблица 3-1
Частота вращения и, об/мин.........................
Конечный диаметр записи DK, см/с • • • . • • ... . . . . .
Линейная скорость, соответствующая DK, см/с • • ............ 21
Угол раскрытия канавки у, град.................  .
Угол наклона канавки Рмакс» град...................•
Допустимая амплитуда смещения канавки ЛмаКс, мкм • • •
50
Допустимая амплитуда колебательной скорости иМакс, см/с . .
Допустимая амплитуда колебательного ускорения &умакс, см/с? 41 • 104
А, Гц..........................    .	.
Частота перегиба
/2, Гц • • ......................................
4700
Радиус иглы г, мкм
где у — угол раскрытия канавки (рис. 2-6). Отсюда амплитуда • колебательного ускорения при заданных величинах Умин, у, Т
у2
^макс V3 ^^макс = 2ftjfoMaKC —	“ •
rcosy/2
Участок 3 (рис. 3-3), начинающийся с частоты /2, характеризуется постоянством амплитуды колебательного ускорения ^макс = const; что касается амплитуды колебательной скорости, то она здесь уменьшается на 6 дБ при повышении частоты на одну октаву.	*

10 ZO 50 100 ZOO 500 1000 ZOOO 5000 10000 ’ - .	*	F
Рис. 3-5. Частотная зависимость наибольшей допустимой амплитуды колебательной скорости для поперечной записи на диск при 33!/з об/мин.
В табл. 3-1 приведены исходные данные, на основании которых на рис. 3-5 указаны максимальные уровни для поперечной записи на диск при частоте вращения 33 7з об/мин. В области постоянства амплитуды смещения на низких частотах ЛМайс выбрана 50 мкм, что позволяют современные звукосниматели, имеющие достаточно малое механическое сопротивле-’• ние подвижной системы; в начале появления долгоиграющих пластинок Лмакс ограничивалась 25 мкм из-за недостаточной гибкости подвижной системы выпускавшихся звукоснимателей. Также повышены максимальные уровни в области постоянства амплитуды колебательной скорости с 10 до 14 см/с и в области постоянства амплитуды колебательного ускорения с 25-104 до 41 • 104 см/с2. Следует отметить, что .практически для-расши-г рения динамики звучания допускают некоторое превышение указанных уровней. На низких частотах до первой частоты перегиба /1 это превышение возможно благодаря раздвижению канавок при записи с переменным шагом; в области средних и высоких частот также допустимы несколько большие уровни, пока запись производится на диаметрах больших, чем диаметр ; £>к, принятый при расчетах..
Очевидно, что канал записи должен был бы иметь частот-ную характеристику, совпадающую с приведенной на рис. 3-5, 1/ ;	'	45
*
>
если бы плотность энергии естественных звуков была частотнонезависимой. Ввиду многообразия спектров музыки и голосов влияние частотного распределения звуковой энергии на харак-. теристику записи учитывается лишь ориентировочно с помощью
10
-ю
-20
			а						 ч							uMcxosaca		V		Гьд	с
				•																	
|.	-Wbw#	Ч*.. >_ «ч							-			«	ч										
л 1 J—		f			1 у	г															ь № ям» л
		  .rf												ь.								
: в	.		1 >	.								4						*						^2*
	4																				в
ь Л	*																					
с											-		4	*							
																					f
125
500 1000 2000	5000 10000
630	1600 3150 6300 Гц
100	200
Рис. 3-6. Построение частотной характеристики канала записи для частоты вращения 33Уз об/мин.
-20
31,5 63 125	315 630 1250 3150 6300 Гц
L	*
30 20	50 100 200 500 1000 2000 5000 10000'
б)
Рис. 3-7. Частотные характеристики канала.записи (7) и канала воспроизведения (2) по Публикации МЭК.
а —• для долгоиграющих пластинок йа ЗЗ’/з и 45 об/мин; б — для монофонических пластинок на 78 об/мин.
усредненной характеристики, отражающей общую тенденцию этого распределения.
На рис. 3-6 приводится построение частотной характеристики канала записи Для частоты вращения 33 7з об/мцн.
Ломаная кривая а представляет собой характеристику предельных значений амплитуды колебательной скорости, рассчи-46
тайную исходя из упомянутых выше трех ограничивающих факторов (табл. 3-1). Такая характеристика может быть принята Для канала записи на диск при подаче на его вход сигнала А, плотность энергии которого не зависит от частоты. Ввиду того
| что плотность энергии естественных звуков обычно убывает в сторону низких и высоких частот, как это представлено ус-
I редненной характеристикой В, целесообразно соответственно скорректировать характеристику а. В результате мы приходим | к характеристике Ь. Канал записи с такой частотной характеристикой обеспечивает запись сигнала В на диск с допустимыми максимальными уровнями согласно кривой а. Нанесенная на том же рисунке международная характеристика (кривая с), | принятая МЭК, достаточно хорошо согласуется с расчетной ха^ рактеристикой b до частоты 5000 Гц. Подъем в международной характеристике с выше этой частоты повышает отношение сиг-нал/помеха при воспроизведении. В перспективе при дальнейшем снижении помех в связи с совершенствованием технологического процесса изготовления матрицы и .пластинки целесо-I образно от этого подъема отказаться, так как он все же
увеличивает искажения воспроизводимого сигнала.
Представленная на рис. 3-6 характеристика МЭК принята в качестве международной не только для моно- и стереопластинок формата ФЗО на 33 Уз об/мин, но и для пластинок Ф/17 на 33 Уз и 45 об/мин с конечным диаметром записи DK~ = 106 мм.
Распространенным способом задания любых частотных характеристик является представление их в виде частотных характеристик полного сопротивления, проводимости или коэффициента передачи специально подобранных линейных цепей, содержащих в общем случае элементы L, С и R. Этот символический способ удобен для запоминания характеристики./Принятые МЭК частотные характеристики каналов записи и воспроизведения для пластинок с узкой канавкой на 33 Уз и 45 об/мин и для пластинок с широкой канавкой на 78 об/мин заданы таким способом. Они изображены на рис. 3-7, а данные электрических цепей, определяющих их-ход, приведены в табл. 3-2 и 3-3. .
Каждая из характеристик записи задается как сумма трех кривых:
1)	кривой, поднимающейся с повышением частоты соответственно проводимости цепи из параллельно соединенных кой-‘ денсатора и резистора. Постоянная времени цепи .t\. Этой кривой определяется ход характеристики на высоких частотах;
2)	кривой, поднимающейся с повышением частоты соответственно проводимости цепи из последовательно соединенных конденсатора и резистора. Постоянная времени цепи /2- Этой кривой определяется ход характеристики на средних и низких частотах; ~
47
48
•.к *
к
-(Л
iff
te
4£*тг -*Ч
rft.
fii'
:Jiij .  »•
^7 
!^r.*
r :  
IS
{ f - ,1.-, r." ife .$,< j'.fe'?--.: ЧИФ/
В ?1й?^ м. в? .,?у
Л
iifi/
или
Й
WfT.
8
руГ -
ЙЙ
Ю
Ж'-


3)	кривой, опускающейся с повышением частоты соответственно импедансу цепи из < последовательно соединенных конденсатора и резистора. Постоянная времени цепи /3. Эта кривая корректирует ход характеристики на низких частотах.
В соответствии с этим частотная характеристика канала записи для каждого-из стандартов выражается формулой . '	. 1 I	'
\Т ПЛ R1 I пли ^2 I пли I I

' о

I ft Л
<г<с
fe
'S'f
где N-v = 201g—----относительная величина амплитуды коле-
уюоо	Л	-
бательной скорости, дБ; f-^частота, Гц; t^RiC^, t2=R2C2l h — = 7?зСз —постоянные времени для каждой из трех цепей, с. Частоты перегиба fi, f2, fs определяются точкой пересечения двух линий — горизонтальной, с ординатой, обусловленной сопротивлением R данной цепи, и линии с наклоном 6 дБ/октава, обусловленной емкостью С. В точке пересечения /? = 1/<оС, что, принимая во внимание постоянную времени t~RC, дает частоту перегиба f=l/2jr/; на частотах перегиба значение полного сопротивления или проводимости соответствующих цепей со-ставляет 7?3]Л2, 1/7?21S2, рг2//?х, т. е. кривая в этой точке проходит на 3 дБ выше или ниже горизонтальной прямой.
I Характеристика МЭК, являющаяся стандартом для записи монофонических и двухканальных стереофонических пластинок На 33 ,г/з и 45 об/мин*, распространяется и на четырехканаль-щые стереопластинки. При этом для квадрапластинок, записанных матричным способом, приняты те же уровни записи, а для пластинок CD-4, где верхняя граничная частота составляет 45 кГц, уровень записи понижен (примерно на 11 дБ при 1 кГц) для облегчения воспроизведения.
Стандартная характеристика МЭК использовалась и для пластинок на 16 2/з об/мин с поперечной записью; из-за уменьшенной вдвое частоты вращения уровень этих пластинок для Облегчения условий огибания снижен на 6 дБ.
|С Цифровые данные характеристик записи приведены в.табл. 3-4. -
S B стандартных характеристиках за 0 дБ принято значение амплитуды колебательной скорости записи на частоте 1000 Гц, которая, таким образом, является частотой сравнения. Эта
* Характеристика канала записи, аналогичная характеристике, определяемой этим стандартом, прежде называлась ортофонической.

49
частота удобна тем, что наклон характеристик при /=1000 Гц мал и ошибка в частоте до 10% при измерениях дает ошибку в колебательной скорости не более чем на 0,5 дБ. В аппаратуре допускается плавное отклонение в пределах ±2 дБ от стандар- ' тизованных характеристик.
Частотная характеристика канала записи, заданная через амплитуду колебательной скорости #p = 201g—при использо-^1000
вании выражения v = 2nfA легко преобразуется в характеристику, заданную через амплитуду записи:
I	1
Амплитудно-частотная (частотная) характеристика канала воспроизведения. Под этой характеристикой в общем случае подразумевают частотную зависимость акустической отдачи воспроизводящего устройства при воспроизведении записи, выполненной с постоянной амплитудой колебательной скорости.
Это определение применимо как к акустическому, так и к электрическому воспроизведению. Однако в последнем случае частотную характеристику чаще оценивают по электрическому напряжению на эквиваленте нагрузки оконечного усилителя. Как и для канала записи, частотную характеристику канала воспроизведения принято задавать в децибелах, считая за 0 дБ значение при частоте 1000 Гц.
Частотные искажения (предыскажения), введенные в канал записи, должны быть компенсированы при вбспроизведении, поэтому характеристика канала воспроизведения обратна характеристике канала записи, являясь, таким образом, ее зеркальным изображением относительно горизонтальной прямой, проходящей через 0 дБ; исключение составляет лишь область самых низких частот, где характеристика воспроизведения имеет уменьшенный подъем, особенно в области ниже 20 Гц (см. рис. 3-7). Меньший подъем на низких частотах установлен ввиду того, что в записываемых звуках практически нет колебаний с частотами ниже 20 Гц и, кроме того, прослушивание помех от вибраций движущего механизма воспроизводящих аппаратов при.такой характеристике окажется ослабленным.
В отличие от характеристик канала записи характеристики канала воспроизведения задаются Публикацией МЭК без допусков, поскольку, воспроизводящие устройства обычно содержат регуляторы тембра, < помощью которых можно изменять частотные характеристики в области высоких и низких частот. Пределы регулировки тембра должны быть достаточно глубоки для получения хорошего воспроизведения, сообразуясь с особенностями громкоговорителей, акустикой помещения и вкусом слушателей.
50
J ' <	' -?

45

gw
s.
О
ЖЧ’5-Ь-’:
IfeM жЖ Ж \
Жй

tefe WK
 >/ •?. -I»-' ft® te to Ж
В'Ж : л
РВ sta fe.it ЙЖ -I?
fc

Ж
Т
ite life'
4
fe
ttk&T* / '4.
ЙГ* > jt.
Й-' '
I»
». fed
gte'


54*-‘
te-
:<
! )
S
j.
Характеристика канала воспроизведения нормируется МЭК как сумма четырех кривых:
1)	кривой, опускающейся с повышением частоты соответственно импедансу цепи из параллельно соединенных конденсатор^ и резистора. Постоянная времени цепи
2)	кривой, опускающейся с повышением частоты соответственно импедансу цепи из последовательно соединенных конденсатора и резистора. Постоянная времени цепи
3)	кривой, поднимающейся с повышением частоты соответственно проводимости цепи из последовательно соединенных конденсатора и резистора. Постоянная времени цепи
4)	кривой, поднимающейся с повышением частоты соответственно проводимости цепи изх последовательно соединенных конденсатора и резистора. Постоянная времени цепи
Результирующая кривая определяется выражением
^f£t
*
цепей, их
у 4лТ/з J V f n j где N — выходное напряжение, дБ; f — частота, Гц; Д — постоянные времени цепей, с.
В табл. 3-3 для каждого стандарта указаны схемы
постоянные времени и ход кривых, которыми задаются характеристики воспроизведения. Их расчетные данные приведены в табл. 3-4.
Динамический диапазон записи. Одним из существенных качественных показателей является динамический диапазон изменения силы звуковых сигналов, которые могут быть записаны .и воспроизведены с граммофонной пластинки.
Динамический диапазон слухового восприятия, охватывающий силы звука в границах от максимальных величин, вызывающих появление болевого ощущения до минимальных, едва улавливаемых слухом, оценивается в 120 дБ; представление о динамическом диапазоне некоторых видов естественного звучания дает табл. 3-5.
Таблица 3-5
Вид естественного звучания
Динамический диапазон, дБ

Джаз-оркестр .....................................
Диктор . <• ..................................  .	.
Художественное слово, хор ...................  .	.
Небольшие вокальные или инструментальные ансамбли Симфонический оркестр..........
15—20
40—50
 ф.
Динамический диапазон звука, который может быть запи-. сан на пластинке и воспроизведен, часто бывает уже естественного, так как максимальный сигнал ограничивается размерными соотношениями в записи и воспроизведении и допустимыми нелинейными искажениями, а минимальный сигнал -— собственными шумами носителя записи и аппаратуры; желательно, чтобы собственные шумы были ниже минимального сигнала по крайней мере на 10 дБ. Ввиду того что минимальный сигнал трудно определить и измерить, поскольку он может спадать до нуля, принято характеризовать предельный динамический диапазон звука, который может быть сохранен при передаче звуковых сигналов через аппаратуру любого вида, в том числе и при звукозаписи, отношением выходного напряжения максимального сигнала Дмакс к выходному напряжению собственных шумов иш, т. е.	.
О = 201g ^акс-.
U,„	' -





w
Величину С/макс измеряют обычно на средней частоте, а напряжение шумов Um — во всей рабочей полосе частот.
Если динамический диапазон естественного звучания равен или превышает D, то при записи прибегают к его сжатию автоматическим компрессированием или ручной регулировкой. Последний прием в современной технике применяете#/ все реже.
В прошлом из-за ограниченной амплитуды смещения канавки при постоянном шаге записи и сравнительно большого уровня помех от носителя динамический диапазон записи на пластинке не превышал 25 дБ. Для пластинок профессионального назначения, например, используемых в радиовещании, применяли автоматическое компрессирование при записи и соответствующее экспандирова’ние (расширение) при воспроизведении; это позволяло увеличить динамический диапазон до 35 дБ. В настоящее время при перезаписи с магнитной фонограммы на лаковый диск для пластинок широкого потребления предусматриваются различные ограничители динамического диапазона, которые используются по усмотрению звукорежиссером в зависимости от характера записываемого произведения. Уста-новление звукорежиссером верхних и нижних границ уровней не должно вызывать заметных нарушений динамической структуры произведения — потери характерных для него звуковых контрастов. Это имеет особое значение для крупных музыкальных форм — симфоний, опер, большого хора с оркестром. Произведения, динамический диапазон которых не превышает 35 дБ, в большинстве случаев записывают без компрессирования, при записи джаз-музыки применяют сжатие динамического диапазона до 8—10 дБ. Используемые для перезаписи студийные магнитофоны имеют в сквозном канале отношение макси-
54	-
f
y&
8
\{ ?; г гЧГ
Vi:
>vj
:Ъ'
f.
.?,5
2'1
e f
'
g x: jV^:
Ъ,У
-fa fe'
i£’<
#£:•;
f?, ?<*: л>
'£&£ fc:
4"'» : •/
<- , 4 „ ,t
wr 
fe' g Й g,. ^'.
r<v4-Х^л
Й?? №^‘ fei?.
те
я*- к.
;: • >1


мадьного сигнала к шуму не менее 60 дБ при монофонической записи и не менее 57 дБ при стереофонической записи.
У монофонических и. стереофонических пластинок на 337з и 45 об/мин отношение сигнал/шум в зависимости от состава и Качества пластиночной массы находится в пределах 53—58 дБ. У пластинок на 78 об/мин, изготовлявшихся из пластиночной массы с наполнителем, это отношение составляло 36—40 дБ.
Несмотря на то что в современной аппаратуре шагом и глубиной канавки управляет записываемый сигнал, динамический диапазон пластинки по-прежнему ограничивается сверху размерными соотношениями в записи (амплитудой смещения, крутизной и кривизной канавки). Расширение динамического диапазона вниз лимитируется в основном шумами пластинки, зависящими от технологического процесса получения матрицы и 4 пластинки и качества пластиночной массы. Для дальнейшего уменьшения этих,шумов стремятся совершенствовать технологический процесс и улучшать пластиночные массы.
Частотные и нелинейные искажения. Эти*искажения возникают в канале механической ваписи-воспроизведения по ряду причин, которые рассмотрены в гл. 4 и 6.
Условием отсутствия частотных искажений является постоянство в рабочем диапазоне частот коэффициента передачи
где n3 и ив — соответственно э. д. с. на входе усилителя записи и напряжение на выходе усилителя воспроизведения. В этом идеальном случае частотная характеристика, являющаяся суммой частотных характеристик канала записи и канала воспроизведения, изображается горизонтальной прямой.
Отклонения характеристики от горизонтальной прямой принято называть частотными или линейными искажениями. Обычно эти отклонения измеряются в децибелах. На слух частотные, искажения воспринимаются как изменения тембра.
Порознь частотные характеристики канала записи и канала воспроизведения далеки от идеальных и представляют собой явно выраженные частотные зависимости (рис. 3-7), которые преднамеренно осуществляются в аппаратуре для получения оптимальных условий записи и воспроизведения, однако с таким расчетом, чтобы сумма этих характеристик была возможно . ближе к идеальной характеристике и частотные искажения, возникающие в канале механической записи-воспроизведения, были минимальны.
Из работ, проводившихся под руководством И. Е. Горона следует, что заметность для слушателей частотных искажений’ возникающих из-за ограничения полосы пропускания, неравномерности частотной характеристики, наличия ее спадов по краям рабочего диапазона, примерно одинакова для моно- и ~ стереовоспроизведения. Критерием заметности при этих иссле-

дованиях являлся процент слушателей, отметивших то или иное изменение качества звучания.
Представление о заметности ограничения воспроизводимого диапазона частот дает рис. 3-8, где графически показано число слушателей (в процентах), которые заметили изменение качества звучания, когда полоса пропускания канала, по которому передаются сигналы со спектром от 40 до 15 000 Гц, ограничивалась либо сверху — частотами 10 000, 6000, 4000 Гц (рис. 3-8, я), либо снизу — частотами 50, 100, 200 Гц (рис.3-8 6).
и и	ши / Ц LU и	. t £ V и О IU /О
Рис. 3-8. Заметность ограничения частотного диапазона по высоким (а) и низким (б) частотам в каналах монофонической (1) и стереофонической (2) звукопередачи.
Рис. 3-9. Заметность квадратичных (а) и кубичных (б) искажений.
*
Ограничение сверху частотой 10 000’ Гц оценивается как неуверенно заметное (его замечают в среднем 40% слушателей), а ограничение частотой 6000 Гц — как уверенно заметное (его отмечают примерно 80% слушателей). Некоторое влияние на заметность искажений имеет характер музыки: так, например, ограничение полосы меньше заметно при прослушивании эстрадной музыки, чем симфонической.
Наличие пиков в частотной характеристике замечается в зависимости от того, в каком они находятся сочетании: опытьг показали, что два пика 5 дБ на частотах 150 и 8000 Гц дают заметность в 50%, в то время как пики той же величины на 3000 и 8000 Гц имеют заметность 90%. Большая заметность в последнем случае обусловлена тем, что пик 3000 Гц попадает в область максимальной чувствительности слуха.
Что касается заметности спада краев характеристики, то некоторое представление дают следующие цифры: заметность 56	. •	"	'
|f спада в 6 дБ на 6000 Гц может быть оценена в 75—85%, а на | 100 Гц — в 50—60%; при спаде 9 дБ заметность увеличивается || соответственно до 90 и 70%. -
ff Нелинейные искажения, обусловленные нелинейностью характеристики передачи канала записи или канала воспроизвел 1 дения, вызывают появление в выходном сигнале дополнитель-f вых составляющих (продуктов нелинейности) с частотами, не | содержащимися во входном сигнале. При возникновении нелинейных искажений в выходном сигнале, кроме колебания е ча-Дстотой входного сигнала, присутствуют его четные и нечетные If гармоники, если на вход подан один синусоидальный сигнал, i а также комбинационные колебания — суммарные и разност-I ные различных порядков, если входной сигнал представляет со-|дбой смесь колебаний различной частоты. Продукты нелинейно-. |||сти выражают в процентах относительно уровня основного сиг-||нала.
Д ж В настоящее время нет метода измерения" нелинейных ис-Ж кажений, который являлся бы исчерпывающий, т. е. давал пол-f ное согласование результатов измерений со слуховым восприя-II тием искажений. Тем не менее существующие методы позво-Ж- ляют.с известным приближением оценить качество аппаратуры:, g наиболее распространенными являются метод гармоник, метод Д взаимной модуляции и метод разностных колебаний. При изме-| рении методом гармоник на вход испытуемого объекта подается |1: синусоидальный сигнал желаемой частоты и амплитуды и на ж выходе измеряются все гармоники. Мерой искажений является ж коэффициент гармоник, представляющий собой отношение эффективного значения совокупности высших гармоник к эффективному значению первой гармоники.
< Метод гармоник является наиболее распространенным, од: | нако он непригоден в области высоких частот, так как могут быть измерены только те гармоники, частота которых не превышает верхней граничной частоты полосы пропускания испы-: дуемого аппарата. Коэффициент гармоник не всегда согласуется со слуховым восприятием: так, например, известно, что нечетные гармоники более неприятны для слуха, чем четные, а oco-lf бенно неприятные комбинационные тона вообще не учитыва-: ются методом гармоник.
Метод взаимной модуляций (интермодуляции) предусматри-вает подачу на вход испытуемого объекта смеси двух синусоидальных сигналов обычно с частотами 400 и 4000 Гц. и отно-шением амплитуд соответственно 4: 1. При этом за меру искажений принимается коэффициент амплитудной-модуляции сиг-I нала 4000 Гц сигналом 400 Гц на выходе измеряемого объекта.
При,методе разностных колебаний на вход подаются также два сигнала, но с одинаковой амплитудой. Если системе свой- ственны квадратичные искажения с преобладающим значением квадратичного члена в уравнении характеристики передачи, то
57
мерой искажения является отношение эффективного напряжения разностного сигнала с частотой f2— fi к среднему арифметическому эффективных напряжений сигналов исходных частот, измеренное на выходе объекта.
Если возникают кубичные искажения, то они оцениваются отношением суммы эффективных напряжений разностных сигналов 2f2 — fi и 2fi — f2 к среднему арифметическому эффективных напряжений сигналов исходных частот, помноженному на 4/3.
' При соответствующем выборе частот fi и f2 метод разностных колебаний позволяет исследовать нелинейные искажения в области высоких частот вплоть до верхней граничной частоты полосы пропускания испытуемого объекта, тогда как метод взаимной модуляции более пригоден для исследования в области низких и средних частот.
Перечисленные методы измерений обычно не дают согласованных результатов, так как каждый из них оценивает определенный вид искажений. Восприятие нелинейных искажений зависит от их вида (квадратичные или кубичные), величины искажений, ширины полосы пропускания и формы частотной характеристики канала, включенного после искажающего объекта, а также от характера передаваемого звука. Представление о заметности нелинейных искажений слушателями, не имеющими профессиональной тренировки, дает рис. 3-9, из которого видно, что слух менее чувствителен к квадратичным искажениям (рис. 3-9,а), чем к кубичным (рис. 3-9,б); верхняя и нижняя границы заштрихованных областей показывают разброс полученных результатов в связи с тем, что к оценке заметности искажений привлекались различные по составу группы слушателей. Так, например, из числа слушателей, наиболее способных к слуховой оценке, 50% замечают искажения, когда вторая гармоника достигает 6%, а третья гармоника 5%; эти цифры соответственно изменяются на 24% и 10% для менее разбирающихся слушателей. Приводимые данные относятся к передаче звука по каналу с полосой» пропускания 40—14 000 Гц. С сужением полосы чувствительность слуха к искажениям ослабевает; утрачивается, кроме того, различие в заметности квадратичных ижубичных искажений.
Некоторые авторы на основании сопоставления прослушивания и измерения указывают, что полные гармонические искажения 10% отмечаются как неприятные в области 400—4000 Гц, где чувствительность слуха наибольшая; в то же время интермодуляционные искажения 10% являются приемлемой нормой.
Неравномерность движения носителя записи. Для получения правильной тональности звучания средняя скорость движения носителя при воспроизведении должна совпадать с принятой при записи; это означает, что в случае механической записи на диск должна сохраняться одна и та же частота вращения 58
Л)
fe?g $&£?$?/ |^Й'
*?..£**
Ofe
'.J* *' ffife
;M'S'- ' :
А'ХлЛ :
Як; '-- ' v . ^\!:v
tor;'
Вф? S£££u^'
ISsr ЙЙ??
S^t&l
Й£ЙМ& ?< -?ЙЙ-л^5'? it Знда^ОД»*;
|и$;
Basa'-V’* -! Жё&4>С j®' » |Bg life
il
Sf
$
S.'fl I
SSi';1
диска при записи и воспроизведении. Если при воспроизведении диск вращается с большей-или меньшей частотой, чем при записи/ то звучание имеет соответственно повышенную или пониженную тональность. Следует, однако, заметить, что существует прие*мы записи-воспроизведения с транспонированием, например, с преднамеренно пониженной тональностью при записи и последующим ее восстановлением при воспроизведении. Такой прием используется при высокочастотных способах записи-воспроизведения квадрафонических и видеопластинок, когда рекордер, не в состоянии непосредственно обеспечить запись требуемых высокочастотных сигналов.
Помимо поддержания выбранного значения средней скорости должна быть также обеспечена равномерность движения носителя записи. Из выражения (2-7) следует, что если сигнал, записанный с длиной волны %, воспроизводить при неравномерной линейной скорости носителя V, то неизбежна девиация ча-
Af ду _
стоты —г- =-----• Таким образом, полезный сигнал оказыва-
f V
ется частотно-промодулированным. Возникают искажения звука, называемые детонацией, которые оцениваются коэффициентом детонации, %:
k„ = i|) —100, F“4 -	£
v


S&t i ;. 4 !
S* г 7’j В к|
feg^iU, te 1ж № &V?,'-' p;;-Bh
где / — среднее значение частоты воспроизводимого гармонического сигнала, А/ — максимальное отклонение частоты от указанного срёднего значения, ф — коэффициент взвешивания.
Для механической записи на диск, вращающийся с номинальной частотой вращения и, последнее выражение на основании формулы (2-8) может быть преобразовано, %:
\!)
Г**’* ' * 5S, few'
йг^-ПГ iw
£д=Ч>-^100.,	-	(3-5)
\ - _
Заметность детонации зависит от частоты воспроизводимого сигнала, его громкости и от того, какова частота детонации, т. е. от того, как быстро происходят периодические изменения
высоты тона. Детонацию с частотами 0,2—10 Гц принято назы-О-вать. «плаванием» (английский термин «wow»). Эта низкоча-ВШстотная детонация ощущается как периодические колебания высоты тона. При частотах детонации в интервале 10—30 Гц ||? прослушивается дробление звука (типа «трели»). При еще бо-В|Мёе высоких частотах детонации' звук становится хриплым и 1|?«жестким». Детонации с частотами выше 10 Гц соответствует В| английский термин «flutter». Наиболее заметна детонация с ча-Кр.стотой, близкой к 4 Гц.
В|| На слуховую оценку детонации влияет, кроме того, харак-В| тер звука. Как показывают исследования, слух более восприим-чив к детонации чистых тонов, т. е. синусоидальных сигналов и
в известных условиях замечает ее уже при 6д=0,005%. К детонации сложных звуков слух менее чувствителен; детонация наиболее заметна на музыкальных произведениях медленного темпа для арфы или рояля. Слух реагирует не только на периодические изменения высоты тона, но и на хаотические и скачкообразные изменения; он способен заметить однократное скачкообразное изменение тональности, начиная с 0,2%, и медленные изменения, когда они достигают 1—2%.	' * •
В аппаратах механической записи и воспроизведения причиной неравномерности движения носителя чаще всего бывает несовершенное выполнение движущего механизма: эксцентриситеты вращающихся деталей, несбалансированность ротора двигателя, нестабильность трения в сцеплениях и др. В связи с этим детонация происходит не с одной частотой, а с несколькими, каждая из которых определяется частотой вращения соответствующей детали движущего механизма. . Определение с помощью анализатора частот, вызывающих детонацию, позволяет выявить дефектные детали движущего механизма.
Для того чтобы результаты измерения коэффициента детонации были сравнимы между собой и соответствовали слуховой оценке, в измерительный прибор должен быть включен фильтр, учитывающий различие восприятия детонации, происходящей с разной частотой [коэффициент ф в уравнении (3-5)]. Характеристика такого фильтра (рис. 6-44) и технические данные измерительного прибора (детонометра) приведены в Публикации 386 МЭК в 1972 г.
Помехи от вибраций движущего механизма. При воспроизведении грамзаписи движущий механизм, главным образом его двигатель, является источником механических вибраций. Эти вибрации через диск с пластинкой и тонарм в той или иной степени передаются игле звукоснимателя и, следовательно, искажают воспроизведение: звучание сопровождается низкочастотной помехой — рокотом. Помехи от вибраций не имеют периодического характера, однако в спектре рокота наиболее выражены составляющие 50—100 Гц (при частоте питания^ двигателя 50 Гц). Рокот особенно явственно прослушивается в паузах записи, поэтому его принято оценивать отношением выходных напряжений при проигрывании немых канавок t/H и при воспроизведении сигнала сравнения Uf. Относительный уровень рокота в децибелах определяют по формуле
fe
В ft


В'
|F i|
gftft
В
ft
Saw^
fe
E.
I в
Ч
&V* . 4'
в fe
R
fea
ig


ч.
ft
, it’  <.
ft
и
1
V

It
fe
ЙЕ"® У'д’

р ~ uf	...	'	
Согласно Публикации 98А МЭК измерительный прибор, используемый в этом случае, должен иметь две частотные характеристики — взвешивающую, учитывающую чувствительность слуха, и равномерную, имеющую горизонтальный ход в области частотного спектра рокота (рис. 6-45).
& fe&v'
Ш s'
»Ai'.
fe:-.
S.a ? 

В В -f fe'-

<31
4S
Я
/ft

i:
I я
<» I» а
$

$
1
1 Л»
3-2. Специфические показатели, относящиеся к стереофонической записи
<
Для получения при воспроизведении стереофонической записи известного соответствия звучанию первоисточника необходимо выполнить ряд специфических требований, несоблюдение кбторых приводит к искажениям и частичной или полной потере стереофонического эффекта. Основными показателями, в которых отражены эти требования, являются правильность сторон, баланс каналов, фазирование каналов и переходное затухание между ними.
Правильность сторон. Правильность- сторон звуковой базы означает соответствие кажущегося расположения исполнителей при воспроизведении их расположению во время записи; левая и правая стороны звуковой базы относительно обращенного к ней слушателя должны соответствовать тем же сторонам при записи. Несоблюдение этого требования приведет, например, к тому, что инструменты оркестра, находящиеся справа, при стереовоспроизведении будут слышны слева, и наоборот, т. е. правая и левая стороны оркестра как бы поменяются местами. Во избежание такого искажения звукового поля необходимо соблюдать правильность включения стереофонических каналов при записи и воспроизведении, что контролируется с помощью приборов и путем прослушивания. Желательно, чтобы слушатели находились по линии симметрии между громкоговорителями левого/и правого каналов, причем при квадрафоническом воспроизведении с четырьмя громкоговорителями, расставлен-4 ными по углам комнаты, предпочтительна группировка слушателей ближе к середине.
Разбаланс каналов. Этим показателем определяется расхождение стереоканалов по чувствительности. Он оценивается (в децибелах) отношением выходных напряжений при воспроизведении сигналов 1000 Гц одного и того же уровня:
.. I
1
A fesE
•Ж
" ^2 ' i
где Ux и t/2 —большее и меньшее напряжения первого и второго канала соответственно.
Обычно допускается разбаланс до 2 дБ, в противном случае происходит кажущееся смещение середины звуковой базы в сторону канала с большим усилением.
Рассогласование каналов по ходу частотных характеристик. Такое рассогласование неблагоприятно сказывается на стерео-воспроизведении. Оно может привести к кажущемуся «перескакиванию» источников звука в ту и в другую сторону относительно слушателя, если их спектр звучания попадает в область рассогласования частотных характеристик. Показатель рассогласования характеризуется наибольшим расхождением
60
Я

 <
в характеристиках при их совмещении на частоте 1000 Гц и определяется соответственно наибольшей разностью ординат в децибелах. Чтобы избежать «перескакивания» источников звука, частотные характеристики каналов рекомендуется выравнивать до 2 дБ.
Очевидно, что значительные разбаланс каналов и их рассогласование по частотным характеристикам могут привести к полной потере стереоэффекта.
Фазирование каналов. При стереофонической записи и при ее воспроизведении существенно, чтобы каналы между собой были правильно сфазированы. Включение каналов в противофазе приводит к неправильному восприятию стереофонии, однако эту ошибку трудно обнаружить на слух, поскольку эффект пространственного звучания весьма разнообразен. Характер искажений, вносимых неправильной фазировкой, можно уяснить из табл. 3-6,	,
Таблица 3-6
Восприятие звучания
Источник звучания
при неправильной фазировке при правильной фазировке
Оратор в середине эстрад
Хор
Оркестр
Говорящий где-то вдалеке, его местоположение неопределенно; впечатление,что он говорит нечетко
Нет слитности звучания, как будто хор разделен на две группы по обе стороны от слушателя
—	--к 1   "-—
Говорящий явно в середине эстрады перед слушателем, речь четкая
Хор перед слушателем
Оркестр кажется «растянутым по ширине», иногда с зоной молчания в середине, нет четкой направленности отдельных инструментов и слитности звучания
Ощущается собранность оркестра, определенная стабильная расстановка инструментов
При записи слуховой контроль фазирования приходится ро-этому дополнять объективным контролем по индикатору фазирования (см. гл. 6).
Согласно международному стандарту на механическую-двух-канальную стереозапись с ориентацией 45/45, фазирование каналов записи считается правильным, если двум акустически синфазным сигналам одинакового уровня, воздействующим на микрофоны обоих каналов, соответствуют поперечные колеба
62
ния резца; при неправильном фазировании эти сигналы будут фиксироваться в виде глубинной записи. В первом случае на экране индикатора фазирования должна.наблюдаться горизонтальная, а во втором — вертикальная световая полоса. Если фазирование неправильно, переключают вход одного из каналов записи.
Обычно для проверки фазирования вместо подачи акустических сигналов на входы обоих каналов записи одновременно подаются напряжения с выходов стереомагнитофона, на котором воспроизводится измерительная лента с монофонической записью.
Для проверки фазировки каналов воспроизведения проигрывают стереозвукоснимателем монофоническую пластинку с поперечной записью и наблюдают положение световой полосы на экране индикатора фазировки, который подключен к выходам каналов воспроизведения.
Переходное затухание между каналами. Проникание сигналов из одного канала в другой искажает стереозвучание и в предельном случае —при полном взаимном проникании сводит звучание, к монофоническому. В зависимости от характера проникания искажения проявляются в изменении протяженности звуковой базы (сужении или расширении), в ее сдвиге направо или налево или одновременно в изменении протяжен-* ности и в сдвиге. В связи с этим проникание ограничивают нормами, оценивая его показателем, который называется переходным затуханием [Публикация 50(806), МЭК, 1975].
В двухканальной стереофонии переходное затухание при проникании сигнала из правого канала в левый, дБ,
DR = 201g-^-.	(3-8)
Аналогично переходное затухание при проникании сигнала из левого канала в правый:	<
£>L = 201g-^.	(3-9)
Здесь Ur и Ui — напряжения, измеренные соответственно на выходе правого канала, по которому передают сигнал, и на выходе левого канала, в который этот сигнал проникает. Подобный же смысл имеют значения UL и Ur. Обратная величина переходного затухания называется уровнем проникания.
В квадрафонии, кроме того, таким же образом определяют переходное затухание между двумя задними каналами и между каждой парой левых и правых каналов,
В профессиональной аппаратуре механической двухканальной стереозаписи переходное затухание между каналами находится в пределах 30—35 дБ. Эта сравнительно высокая норма позволяет установить доступную норму для аппаратов воспро-
63
извещения. В лучших из них переходное затухание на частоте 1000 Гц равно 25—20 дБ; с повышением и понижением частоты переходное затухание обычно уменьшается. В воспроизводящих аппаратах широкого применения стремятся выдержать норму 15 дБ в полосе 300—7000 Гц.
Кроме того, в той же Публикации МЭК предлагается показатель разделения каналов, оцениваемый по формуле
D = 201g-^-.	(3-10)
С/ п
Оба напряжения U и Un измеряются последовательно на выходе одного и того же канала, при этом U — напряжение' при воспроизведении полезного сигнала, поданного на данный канал, a Uи—напряжение, проникшее в этот же канал, когда воспроизводится запись другого канала; при этом сигналы записаны поочередно по одному и другому каналу и одинаковы по уровню и частоте.	*	z
Причина проникания мёждух каналами записи заключается в отличии угла между осями модуляции рекордера от номинального значения 90°. Проникание между каналами воспроизведения возникает из-за несовпадения осей чувствительности звукоснимателя с осями модуляции. Оси модуляции представляют собой направление составляющих колебания резца рекордера, аналогично оси чувствительности являются направлениями составляющих колебания иглы звукоснимателя.
Угол раскрытия резца и его несимметричность не сказываются на проникании.
Несовпадение осей чувствительности с осями модуляции может происходить из-за сдвига их в одной плоскости, а также из-за поворота и наклона плоскости одних осей относительно плоскости других осей.
При квадрафонии переходное затухание, которое может быть достигнуто между каналами, зависит от выбранного способа записи-воспроизведения. Ориентировочной нормой в аппаратах воспроизведения, при которой достаточно хорошо ощущается квадрафонический эффект, можно считать 20 дБ. Эта норма увязывается с ограничениями, вносимыми звукоснимателями, лучшие модели которых имеют переходное затухание между каналами обычно не выше 25 дБ на средних частотах и меньшие значения по краям частотного диапазона.
Нормы по показателям, приведенным в данной главе, отражены в ГОСТ, относящихся к области механической записи и ее воспроизведению, с учетом рекомендаций МЭК.
Глава четвертая г
ЗАПИСЬ
<‘ .	 , -
•* *
4-1. Студийная запись на магнитную ленту 	J"	z
Современный технологический процесс механической записи для грампластинок состоит из трех основных этапов: первый — студийная запись на магнитную ленту, второй —обработка выполненной записи, третий — перезапись с магнитной фонограммы на лаковый диск.
С развитием стереофонии в практику студийной записи вошла многоканальная техника, для которой применяется оборудование, содержащее 8, 16 каналов записи и более. Это вызвано тем; что непосредственная двух- или четырехканальная запись, необходимая для грампластинок, имеет ряд недостатков: для получения хорошего качества звучания требуется помещение I с оптимальными акустическими характёристиками, что не всегда выполнимо; трудно добиться музыкального баланса и акустического баланса — это требует многократных проб по размещению исполнителей и микрофонов с повтором каждый | раз записи всего ансамбля, что, естественно, утомляет его участников. В случае ошибки хотя бы одного из них ансамбль вце-лом должен быть записан заново.	/
Эти .основные недостатки устраняются при многоканальной технике записи. Количество каналов выбирается звукорежиссером в зависимости от характера записываемого произведения, сообразуясь с их наличиемхв оборудовании. Звукорежиссер раз-’ деляет ансамбль на отдельные исполнительские группы, каждая из которых записывается с предусмотренного микрофона на свою дорожку магнитнбй ленты; при этом во избежание акусти-ческого взаимодействия' между группами их размещают в отдельных боксах или перегораживают щитами, а также применяют остронаправленные микрофоны.
Для двухканальной стереофонии каждая исполнительская группа записывается на две дорожки широкой магнитной ленты и полученная таким путем многодорожечная запись последовательным сведением каналов (перезаписью) приводится к требуемой. двухдорожечной записи на узкой магнитной ленте; кроме того, при перезаписи может быть включена дополнительная компонента, напрцмер запись солиста, выполненная в другое время и в другом помещении.
Надлежащего баланса оркестровых групп и солистов в ансамбле звукорежиссер добивается в процессе сведения канале лов, при этом он имеет возможность ввести искусственную ре-| верберацию и другие коррекции. Полученная в результате || двухдорожечная магнитная фонограмма используется в перезаписи на диск для двухканальных стереопластинок.
А
3 Заказ № 645	65
AS
+12дБ(3,1В)
О
/ г8дБ(0АЮ)
-20
-УО
-60
-80
-100
120
-28дБ(31мВ)
-38дБ Уровень шуми. '
/ [\(выходной уровень -28дБ)
1~б8дБ Уровень шуми ч(выходной уровень +12дБ)
-10
Рис. 4-1. Структурная схема студийной аппаратуры (один канал).
1 — микрофоны; 2 — микрофонные усилители; 3 — частотные корректоры; 4 — индивидуальные регуляторы уровня; 5 — разделительные резисторы; 6 — общий регулятор уровня;
7 — линейный усилитель; 8 — магнитофон с компрессором (К) и экспандером (Э);, О — индикатор уровня; 10 — контрольный агрегат.
Аналогично выполняется и четырехдорожечная запись на магнитную ленту для квадрафонических пластинок.
Следует заметить, что многоканальная техника требует от звукорежиссера высокой музыкальной эрудиции в сочетании с достаточными знаниями техники звукозаписи.
Представление о студийных аппаратных дает структурная схема рис. 4-1. Для упрощения показан один канал записи с применением трех микрофонов. Эта схема отражает в принципе устройство каждого канала стереофонической записи, для
66
которой используется стереофонический микшерный пульт и стереомагнитофон. '
Дополнительный вход’ Л позволяет при необходимости «подмешивать» в запись различные шумовые эффекты, воспроизводимые с грампроигрывателя или другого магнитофона; к этому же Входу может быть присоединена внешняя лиония для записи по трансляции. Контрольный агрегат 10 и индикатор уровня 9 могут подключаться к.входу или выходу магнитофона.
Благодаря широкому применению транзисторов электронные блоки компактны; онй встраиваются в усилительные стойки, микшерные пульты, магнитофоны, станки записи — на разъемах, что облегчает их замену.
Микрофонные и линейные усилители, корректирующие контуры, регуляторы уровня и индикатор уровня, а также вспомогательные органы управления, коммутации й контроля сосредоточены в специальном столе — микшерном пульте, за которым работает звукорежиссер, ведущий запись. Кроме того, в пульте имеется переговорное устройство для связи с исполнителями в студии и предусмотрено место для нот, по которым звукорежиссер следит за записью. В аппаратной микшерный пульт устанавливается так, чтобы звукорежиссер имел возможность наблюдать исполнителей через смотровое окно в студию.
Ориентировочная диаграмма уровней в различных точках схемы микшерного пульта показана на рис. 4-1 внизу. Уровни в децибелах по напряжению определены относительно нулевого уровня 0,77*5 В.
Диаграмму уровней микшерного пульта строят, исходя из напряжений на его входе и выходе, руководствуясь следующими соображениями. Среднее напряжение, развиваемое наименее чувствительным из современных микрофонов при записи речи, равно примерно 0,1 мВ. Это дает на диаграмме отправную точку —78 дБ. Максимальный динамический диапазон естественных звучаний, например симфонического оркестра, обычно укладывается в 70 дБ. При записи на магнитную ленту этот диапазон подвергается сжатию до 40 дБ. Ограничение диапазона сверху вводится во избежание значительных нелинейных искажений, возрастающих с уровнем, а ограничение снизу имеет целью уменьшить влияние помех.
Максимальное напряжение на выходе микшерного пульта должно быть 3,1 В, т. е. +12 дБ. Этот уровень, подаваемый на вход усилителя записи магнитофона, обеспечивает номинальную намагниченность ленты при записи. Средний уровень на входе усилитёля записи магнитофона примем на 20 дБ ниже, т. е. —8 дБ, что соответствует напряжению 0,31 В, минимальный уровень при этом окажется равным —28 дБ (0,03ГВ).
Микрофонный усилитель работает в довольно трудных условиях, так как его входное напряжение изменяется в пределах 3*	.	.	67
X.
полного диапазона естественных звучаний. Этот диапазон для случая записи симфонического оркестра показан на диаграмме штриховкой около оси ординат. Желательно, чтобы при максимальных сигналах нелинейные искажения микрофонного усилителя не превышали 0,5%, а его собственные* шумы были по крайней мере на 10 дБ ниже минимального сигнала. Это требование приводит к тому, что минимальный сигнал на входе микрофонного усилителя должен быть по крайней , мере при допустимом уровне собственных шумов не выше Этими соображениями определяются начальные и конечные точки диаграммы уровней сигналов максимального, среднего, минимального и уровня шумов для микшерного пульта. Отрезки линий между начальными и конечными точками определяются действием микрофонного и линейного усилителей, индивидуального (ИР) и общего (ОР) регуляторов уровней и разделительных резисторов между ними.
Микрофонные усилители ставятся до регуляторов, так как напряжения микрофонов очень малы и если их подать непосредственно на индивидуальные регуляторы уровня, то при регулировании неизбежно возникнут помехи.
Для снижения помех и для достаточного запаса регулирования на входе регулятора ИР при среднем уровне следует иметь примерно —20 дБ; исходя из этого на диаграмме уров-- ней усиление микрофонного усилителя выбрано +60 дБ. Для линейного усилителя усиление выбрано +50 дБ. Таким образом, выходной уровень —8 дБ будет получен при введении затухания —40 дБ промежуточными звеньями пульта. Обычно для эффективной маскировки Шумов регуляторы ИР устанавливают в положение меньшего затухания, чем регулятор ОР, как это изображено на диаграмме. Верхняя и нижняя кривые рис. 4-1 показывают распределение уровней для максимального и минимального сигналов. Уровень шумов лежит на 10 дБ ниже минимального полезного сигнала.
С выхода микшерного пульта сигнал поступает на усилитель записи магнитофона. Для записи и перезаписи применяются только студийные магнитофоны, качественные показатели которых выше или по крайней мере равны показателям канала механической записи. Запись ведется при скорости ленты 38,1 см/с, так как меньшая скорость не обеспечивает требуемого качества и, кроме того, при малой скорости затруднен монтаж фонограммы.
В оборудовании записи к магнитофонам предусматриваются шумоподавители — компандеры; они необходимы в многоканальной технике, при которой шумы нарастают с каждой перезаписью в процессе сведения в окончательную фонограмму. .
Процесс сведения является задачей второго этапа. Оконча: тельная фонограмма может быть двухканальной стереофонической, квадрафонической или монофонической. Процесс сведения ь
-ПО дБ 120 дБ.
HWi
. о. .< fe &>
? j
''1
Я
.'I я
'«'SI
>ж
W
. ,^
л

Зад
•Я
Й


syd
I
а
::.и^
'2Й
/'£j
 '*i
К <*
i
I
'«J?
;Ч' in =м
-% '4-’г? ।
. **'-*
ли

Ч'
I
А<
ft Л '
Ь-'S'S' •' |+. fc?';,' ’ 
Ж-
’> • . Ifefe F ww -W'R-ww
«ft* -V
it'
р;
fe
В+-
fc
й® |Й£ F*;-Ж?
hw
i рг ft1' fe &? flpf S!*:-И£М?' 5Гр< fe' fet  
$
ч?
.&

ftu fee-» Rs-b;
SB •„
fe<' ЙС fcr\ 1Г&'- : Л
к
• ••
ж
ЭДур$1(... 4
BSW»“.yvl .
.J”

каналов сложный, он осуществляется рядом последовательных группировок каналов, каждый раз путем перезаписи на магнитную ленту с применением компандера. Компандер состоит из компрессора, включаемого в каждый канал записи, и экспандера,.включаемого в каждый канал воспроизведения. Практика показала, что если многодорожечную запись на магнитную ленту вести без компандера, то шум при сведении каналов в оконча- . тельную фонограмму будет возрастать с их числом, так, например, он увеличивается на 9 дБ при 8 каналах; с увеличением числа исходных каналов прирост шума происходит менее интенсивно— при' 16 каналах шум возрастает примерно на 12, а при 24 каналах на 14 дБ.
Большое распространение получили компандеры Долби.
Способ шумоподавления, использованный Долби, по существу, отличается тем, что шум подавляется только при тихщх сигналах, которым он сильно меШает; для этого при записи тихие сигналы усиливают, а громкие оставляют без изменения. В результате динамический диапазон записи оказывается ском-прессированным. При воспроизведении экспандер понижает уровни тихих сигналов до первоначальных значений и при этом одновременно подавляются шумы ленты. Таким образом восстанавливается динамический диапазон звучания с улучшенным отношением сигнал/шум.
Существуют и другие способы шумоподавления, например способ dbx, разработанный в США. При нем сжатие динамического диапазона записи на магнитную ленту осуществляется регулированием не только слабых, но и сильных сигналов. Это позволяет сократить динамический диапазон в децибелах в 2 раза, т. е. больше чем при шумоподавителе Долби, и дает поэтому лучшее использование площади лакового диска.
Обычно по технологическим причинам перезапись на лаковый диск (третий этап процесса) осуществляется не с оригинала записи на магнитной ленте, а с ее первой копии — так называемого корректированного дубля. При изготовлении последнего может быть при необходимости внесена дополнительная коррекция и осуществлен монтаж. Для слухового контроля производимой записи и для прослушивания записанных фонограмм служит контрольный агрегат —громкоговоритель с усилителем, смонтированные вместе в специальном ящике.
Для правильного суждения о звучании качественные пока* затели контрольного агрегата должны быть очень высоки.
В настоящее время, когда запись производится в диапазоне . частот не уже 20—20 000 Гц, в контрольных агрегатах применяют несколько громкоговорителей с разделительными фильтрами. Каждый громкоговоритель или группа однотипных громкоговорителей предназначается для определенной узкой полосы частот, в то время как все они вместе воспроизводят звук в полном диапазоне частот.

4-2. Перезапись с магнитной фонограммы на диск ! i f
В механической записи для пластинок любого вида —стереофонических .двухканальных и четырехканальных, а также монофонических, используется стереофоническое двухканальное оборудование. Поэтому, чтобы записать четырехканальную стереопластинку двухканальным стереорекордером, необходимо предварительно преобразовать сигналы четырех каналов, воспроизводимые с квадрафонической магнитной фонограммы в кодированные сигналы двух каналов. При воспроизведении используется двухканальный звукосниматель, а исходные четыре сигнала восстанавливаются с помощью декодера (см. гл. 7).
Двухканальная стереофоническая магнитная фонограмма может быть использована для записи монофонических пластинок. В этом случае оба стереосигнала с магнитной ленты предварительно пропускаются через сумматор, формирующий два одинаковых синфазных сигнала, которые и записываются стереорекордером в виде поперечной записи. Аналогично производится перезапись и с монофонической магнитной фонограммы.
На рис. 4-2 показана упрощенная структурная схема оборудования для перезаписи со стереофонических магнитных фонограмм на лаковый диск, а также и с монофонических магнитных фонограмм.
Для воспроизведения записи магнитной фонограммы 1 служит стереофонический магнитофон с двухдорожечными блоками воспроизводящих головок 2 и управляющих 3. Сигналы от. блока воспроизводящих головок 2 после усиления и частотного предыскажения в усилителях записи 11 записываются рекордером 12 на лаковом диске.
Блок головок 3 предназначен для получения управляющих сигналов с целью заблаговременного регулирования шага записи и глубины погружения резца рекордера в соответствии с амплитудами записываемых сигналов.
Управляющие головки стоят по ходу ленты раньше воспро-изводящих. Время пробега ленты между блоками головок вы-бирается равным времени пол-оборота лакового диска.
'• Сумма сигналов левого и правого каналов Л+В, определяющая поперечную модуляцию канавки, используется для управления шагом записи, а разность тех же сигналов А—В, определяющая глубинную модуляцию, управляет заглублением канавки.
Для получения суммы и разности сигналов левого и правого каналов обычно применяется трансформаторный или мостиковый преобразователь 7.
Регулировка и контроль шага записи производится электроприводом 9, содержащим электронное устройство с измерительным прибором и двигатель постоянного тока, соединенный » *1
70
Рис. 4-2. Структурная схема оборудования для перезаписи на лаковый диск. / — магнитная фонограмма; 2 — воспроизводящая головка; 5’-—управляющая головка;
4 — усилители воспроизведения; 5 — частотные корректоры; 6 — регуляторы уровня;, 7 — преобразователь; 8 — электропривод, управляющий заглублением резца; 9 — электропривод, управляющий шагом записи; 10 — электропривод для служебных канавок; 11 — усилительные блоки; 12 — стереорекордер; 13 — переключатель; 14 — контрольный агрегат для прослушивания; 15 — индикатор уровня; /6 — звукосниматель; // — предварительный усилитель записи; 18 — оконечный усилитель;. 19 — усилитель обратной связи;
20 — контрольный усилитель.
I
с’червячным винтом, перемещающим рекордер.. При нарезании служебных канавок (вводной, выводной, соединительных) червячный винт управляется от электропривода 10.
Регулирование и контроль заглубления канавки производятся электроприводом 8. Управляющий сигнал А — В подается, кроме того, на электропривод 9 для необходимого раздвижения канавок при больших вертикальных модуляциях.
,у Иногда приходится перезаписывать магнитные фонограммы с неправильным балансом низких и высоких частот. Для исправления таких записей предусмотрены частотные корректоры 5. Коррекция должна производиться одновременно и одинаково как в основных, так и в управляющих каналах. То же самое относится и к изменению усиления в каналах с помощью регуляторов уровня 6.
Электрические сигналы А и В с выходов регуляторов уровня поступают на усилительные блоки 11, к выходу .которых подсоединены катушки возбуждения в стереорекордера.
Каждый блок состоит из предварительного усилителя записи 17, оконечного усилителя 18, усилителя обратной связи 19 и контрольного усилителя для прослушивания 20. Записываемый сигнал подается на усилитель 17, в котором с помощью фильтров формируется частотная характеристика канала записи в соответствии со стандартом. Выход этого усилителя подключен к оконечному усилителю. Сюда же подключен и выход
71
усилителя обратной связи. Мощность оконечного усилителя выбирается со значительным запасом по сравнению с мощностью, необходимой для раскачки рекордера.	,
Поскольку все современные рекордеры имеют электромеханическую обратную связь, контроль качества звучания и уровня записи ведется с катушек обратной связи с рекордера. Тем самым производится контроль не только усилителей записи, но также рекордера, резца и лакового диска; прежде, до применения рекордеров с электромеханической обратной связью, таких возможностей не имелось.
Прослушивание осуществляется через контрольные усилители с корректирующими фильтрами и стереофонический контрольный агрегат 14. В сомнительных случаях для выяснения причин неудовлетворительного звучания переключатель 13 позволяет сравнить сигналы на входе усилительного блока с сигналами, получаемыми от катушек обратной связи рекордера.	.	_
Этот же переключатель дает возможность сравнить по индикатору 15 уровень записи магнитной фонограммы и уровень записи на диске. Индикатор устроен так, что измеряет наибольший из уровней записи в обоих каналах. С помощью кнопок подача сигналов на индикатор может, кроме того, производиться только с одного левого или одного правого канала.
Звукосниматель 16, расположенный на станке записи, позволяет прослушать уже записанный диск. Высокие качества этого звукоснимателя обеспечивают сохранность , канаки, в связи с чем проигранный диск может идти в дальнейшее производство.
Для производства монофонической поперечной записи на диск путем перезаписи со стереофонической магнитной фонограммы сигналы А и В перед подачей на блоки 11 преобразовываются в два суммарных сигнала А+В(блок преобразования на рисунке не показан). Управление заглублением канавки выключается. В результате поступления в катушки возбуждения стереорекордера одинаковых синфазных сигналов на диске образуется поперечная запись.
Указанные на рис. 4-2 блоки, кроме контрольного агрегата, расположены в микшерном пульте, усилительной стойке и на станке записи. Обычно на пульте, за которым работает звукорежиссер, сосредоточены приборы для оперативного регулирования и контроля записи (частотные корректоры, регуляторы уровня, баланса, индикатор уровня и др.), а также магнитофон.' В станке записи, помимо рекордера и звукоснимателя, смонтированы электроприводы с выведенными на переднюю панель ручками для регулировки и контрольными приборами для установки оператором нужного режима записи (частоты вращения лакового диска, ширины и глубины канавки, шага записи, тока подогрева резца и др.).
72 7	-	f
77
Рис. 4-3. Структурная схема стереоустановки для двухканальной механической записи на Диск фирмы «Ортофон» (показан один канал).
J 	Z
На основании длительного эксплуатационного опыта и технических достижений в электронике датская фирма «Ортофон» модернизировала оборудование для механической записи. Были разработаны новые модели усилителей на транзисторах с дополнительными блоками для контроля и управления процессом записи, новые ^рекордеры для двухканальной стереофонической и квадрафонической'записи. По сравнению с вышеописанной установкой для записи на диск*более поздние модели отличаются повышенной выходной мощностью, расширенным частотным диапазоном записи при меньших нелинейных искажениях и имеют ряд эксплуатационных удобств.
Структурная схема такой стереоустановки модели GO741 показана на рис. 4-3.	•
Питание обоих стереоканалов установки GO74 Г подается от выпрямителя GE741, содержащего соответственно два симметричных блока, работающих от сети переменного тока 50—60 Гц напряжением 220 или НО В и дающих стабилизированные, электронно'регулируемые напряжения ±40 и ±15 В.
Сигнал для записи через симметрирующий трансформатор 1 поступает на входной усилитель 2. В этих, двух звеньях формируются характеристики записи согласно Публикации 98 МЭК с пострянными времени 75, 318, 3180 мкс. Корректор 3 нсполь-
73
зуется в случае необходимости дополнительной регулировки высоких частот при записи. В усилителе 4 записываемый сигнал смешивается с сигналом, поступающим с выхода 12 катушки электромеханической обратной связи рекордера 11, характеризующим колебательную скорость резца. Величина электромеханической обратной связи выбирается из условий получения оптимальной частотной характеристики рекордера в рабочем диапазоне частот, что достигается регулировкой сигнала обратной связи потенциометром.
Суммарный сигнал с усилителя 4 поступает на предоконеч-ный усилитель 5 и далее на оконечный усилитель 6. Оба усилителя в совокупности охвачены обратной связью и образуют высококачественный усилитель, обладающий большим резервом мощности, которая необходима, поскольку встречающиеся при записи музыки пики уровней на высоких частотах требуют ускорений подвижной системы рекордера в несколько тысяч' g. Мощность 500 Вт усилителя дает возможность получить пиковую колебательную скорость резца 30 см/с даже на 20 кГц без опасности интермодуляционных-искажений и образования разностных тонов.
Поскольку передаче мощности от усилителя к рекордеру препятствует возрастающий с частотой импеданс катушки возбуждения, между оконечным усилителем и рекордерам вклю-. чено согласующее звено 7, обеспечивающее постоянство нагрузки во всем частотном диапазоне.
Повышенную мощность рекордер может выдерживать только непродолжительное время, поэтому подача сигнала на рекордер ’ осуществляется через релейный коммутатор 8, автоматически выключающий сигнал при перегреве и перегрузках рекордера. Перегрев рекордера предупреждается благодаря посылке сигнала от защитного звена 9 на усилитель 4, в результате чего подача сигнала записи прекращается. Релейный коммутатор посылает также информацию о токе, протекающем через катушку возбуждения рекордера в измерительный усилитель 10 с амперметром на выходе. К защитному звену 9 подключен индикатор температуры.
Сигнал обратной связи используется не только для воздействия на мощный усилитель, но и для контроля производимой записи. С этой целью он подается на вход контрольного усилителя 14, имеющего стандартную частотную характеристику воспроизведения, компенсирующую характеристику записи и, следовательно, передающего на громкоговорители через симметрирующий трансформатор 15 исходный записываемый сигнал. Контроль может производиться и путем воспроизведения записи с лакового диска звукоснимателем 13, установленным на станке записи.
Описанная установка GO741 в тех случаях, когда это требуется, может работать с включаемым на ее вход корректи-
рующим усилителем CPS74I. Этот усилитель дает возможность плавно регулировать в широких пределах подъем и спад в области высоких и низких частот (до ±20 дБ относительно 1кГц на 20 Гц и 20 кГц), плавно выделять или подавлять с помощью фильтра присутствия сигнал желаемой частоты в диапазоне 440—3520 Гц, улучшать совместимость стереозаписи путем введения полного проникания между стереоканалами в области частот ниже 200 Гщ а также уменьшать низкочастотные и высокочастотные помехи фильтрами с граничными частотами среза 50 Гц и 5—40 кГц.
Установка GO741 фирмы «Ортофон» имеет следующие технические показатели: ч
Сеть питания ................ 50—60 Гц, 220/110 В ±10%
'	*	S
*	’	I
Канал записи	-
Вход . ... • • • « • • • • • • • ‘ • • . Трансформаторный симметричный, импеданс 5 кОм
Входной уровень (относительно 0 дБ,	.
равного 0,775 В).........	—6; 0; 4-6 дБ
Выходная мощность оконечного усили-
теля . . • • * • • • . .. ... . • . • Возрастающая с повышением частоты до 500 Вт на 20 кГц
Рекомендуемая нагрузка . . . • • • • 9 Ом, 150 мкГ
 " Контрольный канал
Частотная характеристика • . . • • . Согласно Публикации 98 МЭК для канала воспроизведения от 20 до 20 000 Гц с неравномерностью ± 1дБ
Полный частотный диапазон . . . . . 20—30 000 Гц
Вход для катушки обратной связи ре-
кордера . ..... . . . . . . . . . Несимметричный, импеданс 10 кОм Вход для динамического звукоснима-
* теля (1—3 Ом) . .  .......  •	• • Несимметричный
Максимальный выходной уровень . . • 4~20 дБм на нагрузке 1,2 кОм
Показатели канала записи со стереорекордером DSS 732
Частотный диапазон • ................ 10 — 20 000 Гц
Максимальная колебательная скорость
резца рекордера при 20 кГц...........* Около 30 см/с
Электромеханическая обратная связь
на 5 кГц, оптимальная • ....... 10—12 дБ
Нелинейные искажения, измеренные по
сигналу обратной связи гармонические: -
на 30 Гц (колебательная скорость
1 см/с) ........................Не более 0,5%
на 1 кГц (колебательная скорость
25 см/с) .................... Не более 0,5%
по разностному тону:
6,6 кГц 4“ 7 кГц (колебательная
скорость каждого сигнала 8 см/с) Не более 0,1%
12,2 кГц 4“ 12,6 кГц (колебательная скорость каждого сигнала 2,8 см/с).....................Не более 0,1%
75
Рис. 4-4. Частотные характеристики стереоустановки фирмы «Ортофон».
а — характеристика канала записи-воспроизведения; б — характеристика проникания.
Частотная характеристика канала записи-воспроизведения стереоустановки «Ортофон» с ^рекордером DSS731 дана на рис. 4-4.	'	',
1 Другим примером нового оборудования для механической записи может быть установка фирмы «Нойман», в которую внесен ряд усовершенствований, направленных на уменьшение нелинейных искажений, обеспечение совместимости стереопласти-. нок, расширение частотного диапазона. В установку входят стереомагнитофон, микшерный пульт, усилительная стойка, станок записи. На рис. 4-5 показаны усилительная стойка
VG66S и станок записи VMS70, а на рис. 4-6 представлена-структурная схема одного канала.
Для более ясного представления о соединениях в схеме некоторые блоки разделены на‘ составные части, обозначенные одним и тем же номером* Приведенные на рис. 4-6 блоки, кроме рекордера 8, звукоснимателя 11 и громкоговорителя 18, вмонтированы в усилительную стойку.
С выхода магнитофона сигнал подается на корректор 1, в котором формируется харак- ; теристика записи с постоянными времени 75—318—3180 мкс согласно Публикации 98 МЭК. Кроме того, простым переключе-
- . нием может быть получена характеристика с постоянными времени 318—3180 мкс, имеющая горизонтальный,ход на средних и высоких частотах; такая характеристика предусматривается для измерительных целей.
Для записи с повышенным средним уровнем в схему может быть включен компрессор 2. Он ослабляет высокочастотные сигналы в зайисимости от их уровня, благодаря чему снижаются искажения от неогибания иглой канавки. Кроме того, создаваемое компрессором повышение среднего уровня дает большее отношение сигнал/шум. Компрессор позволяет повысить уровень на 4—6 дБ. Включение компрессора особенно полезно при перезаписи эстрадной музыки, при которой из-за непосредственной близости расположения микрофонов к исполнителям основные звуки часто сопровождаются паразитными высокочастотными помехами от атаки звуков ударных инструментов и других причин. Управляющее напряжение на компрессор пода-’ ется с усилителя мощности 6. Работу компрессора можно проверить сравнительным прослушиванием через контрольные усилитель /2 и громкоговоритель 13 одной-и той же программы,
76
подаваемой со входа компрессора и по каналу обратной связи рекордера. v
Ограничитель вертикальных амплитуд 3 включается, когда необходимо их уменьшить, чтобы обеспечить совместимость стереопластинок, т. е. возможность их проигрывания монофоническими звукоснимателями, которые, как известно, не имеют до-, статочной вертикальной гибкости. Поскольку большие амплитуды смещения канавок наблюдаются на низких частотах, то работа ограничителя происходит в области частот ниже 150 Гц, при вертикальных амплитудах, превосходящих 20 мкм. Ограничитель управляется вертикальными составляющими сигналов левого и правого каналов.
. При одинаковых амплитудах и частотах сигналов левого и правого каналов и фазовых сдвигах между ними от 0 до 360° резец реко'рдера вместо окружности при включенном ограничителе опишет Эллипс с малой вертикальной осью; поэтому ограничитель вертикальных амплитуд называют также эллиптическим корректором.
В установке фирмы «Нойман» предусмотрена возможность записи рекодерами различных типов. Для этого в блоке 4 объединены все органы, необходимые для регулировки рекордера.
Рис. 4-5. Стереоустановка фирмы «Нойман».
Конструктивно блок выполнен в виде сдвоенной панели, и при смене рекордера может быть легко заменен. Одна часть панели (4а) содержит элементы для подгонки частотной характеристики записи, усиления, согласования импедансов в соответствии с типом используемого рекордера; для подавления шумов преду-
Рис. 4-6. Структурная схема стереоустановки фирмы «Нойман» (показан один канал).
смотрен фильтр, дающий спад 12 дБ/октава на частотах выше 20 кГц. На второй части панели сосредоточены регулировки:’ тока в катушках возбуждения рекордера (46), обратной связи рекордера в цепях записи (4г) и прослушивания (4д) > защиты рекордера от перегрузок и перегрева (4в).	'
Предысказитель 5 (симулятор огибания) включается с целью внести такие искажения в запись, которые компенсируют возникающие при воспроизведении искажения от несоответствия форм резца и иглы. Описание предысказителя приводится в конце данного параграфа.
Подготовленный в предыдущих блоках сигнал записи при- < обретает необходимую для раскачки рекордера мощность в оконечном усилителе 6, Этот усилитель содержит два усилителя, | собранных по двухтактной схеме. Они обеспечивают в рекор- I дере мощность 100 Вт. Усилитель 6 имеет два входа — один	|
для подачи сигнала записи, другой для подачи сигнала обрат-	|
ной связи рекордера.
Защитное устройство 7, включенное между усилителем мощности 6 и рекордером S, предохраняет рекордер от перегрева; кроме того, оно предохраняет усилитель 6 от перегрузок или J короткого замыкания.
78' ’	;	-
?Л-' 1
-	... У!
'
.'.'а?
Как только температура катушек возбуждения рекордера достигнет критической, терморезистор автоматически отключает рекордер от усилителя мощности. Защита усилителя мощности производится автоматическим выключением питания. Обе функции контролируются сигнальными лампами.
Установка, как упоминалось, может работать с любым, принятым в профессиональной записи рекордером S, но фирма «Нойман» комплектует ее стереорекордером SX-68 своей разработки. Для рекордера последующей усовершенствованной ' модели SX-74, имеющей более широкий частотный диапазон, большую чувствительность и выдерживающей большие нагрузки предусмотрена однотипная стойка, модернизированная в соответствии с измененными параметрами рекордера. Срав-
нительные технические характеристики этих рекордеров даны в § 4-3.
Напряжение с обмоток обратной связи рекордера усиливается без внесения фазовых искажений усилителем обратной связи 9 и с его выходов через регуляторы 4г’и 45 подается соответственно на усилитель записи 6 и на блок воспроизведения 10. В усилителе 106 этого блока формируется характеристика воспроизведения. Вход этого же усилителя может быть переключен на выход усилителя 10а звукоснимателя 11. £ выхода усилителя 10в напряжение поступает на контрольный усилитель прослушивания 12 с громкоговорителем 13. В усилителе 12 имеется переключатель для сравнительного прослушивания магнитной фонограммы со входа стойки и той же программы либо с цепи обратной связи рекордера, либо с лакового диска с помощью звукоснимателя 11. Контрольный усилитель 12 аналогичен по схеме оконечному усилителю записи 6.
Питание усилительной стойки происходит от сети переменного тока 50 Гц, 100—240 В, потребляемая мощность 400 Вт. Требуемое постоянное напряжение вырабатывается двумя выпрямительными блоками 14, каждый из которых содержит четыре выпрямителя; кроме того, имеется пятый, общий для обоих каналов выпрямитель.
Два выпрямителя в блоке 14 дают стабилизированное напряжение 70 В для усилителя 6; блоки 1, 2, 3, 4, 9, 10 питаются напряжением 35 В от третьего выпрямителя, а блок 12—-напряжением 70 В от четвертого выпрямителя. Пятый выпрямитель предусмотрен для питания напряжением 24 В электрон
ных ключевых схем.
Управление многочисленными переключениями и шагом записи (не показанное на рисч 4-6) выполнено с помощью транзисторных мультивибраторов. Это позволило избежать электрических помех, возникавших при переключениях посредством реле.
Усилительная стойка VG66S фирмы «Нойман» имеет следующие технические показатели.
Сеть питания
50 Гц, 220/110 В
Канал записи 4 Частотный диапазон .• • . .. Частотная характеристика (постоянные времени)........................ •
Входной импеданс................ .
Номинальный входной уровень при колебательной скорости записи 7,1 см/с Максимальный входной уровень . . . Выходная мощность . . . . . . . . .
Гармонические искажения . . . ., . .
Уровень помех при колебательной скорости записи 7,1 см/с . .. '.......
Рекомендуемая нагрузка ............
20 —20 000 Гц
75 — 318 — 3180 мкс согласно Пуб ликации 98 МЭК
♦
Не менее 10 кОм, вход симметрии ный
1,75 В ( + 7 дБм)
8,7 В (21 дБм)
100 Вт на 12 Ом (длительный гар монический сигнал)
Не более 1% при 100 Вт
Не более — 60 дБ
4 — 12 Ом
Канал обратной свдзи
Частотный диапазон................ 20	— 20 000 Гц
Входной импеданс............. . . Не менее 1,5 кОм, вход симметрич-
ный незаземленный
Усиление..........................	62 дБ
Гармонические искажения в диапазоне
40 — 20 000 Гц •....................Не	более 0,5%
t
Контрольный канал
Частотная характеристика . • .
*
Вход для магнитного звукоснимателя: импеданс............................
чувствительность............  .
Максимальное входное напряжение . . Выходной импеданс............. . . .
Максимальное выходное напряжение Выходная мощность контрольного усилителя ............................
-Гармонические искажения в диапазоне 40 —20 000 Гц • •_............'	.
Рекомендуемая нагрузка . . '. . • • . Габариты стойки ..... ..............
Согласно Публикации 98 МЭК для канала воспроизведения от 20 до 20 000 Гц
47 кОм
1 мВ/см/с
80 мВ
Не более 30 Ом
8,7 В (21 дБм) на 200 Ом
25 Вт на 8 Ом
Не более 0,5% 4—16 Ом 1630x540X630 мм
Рассмотрение траектории следования сферической иглы по синусоидально модулированной канавке показывает, что в воспроизведенном сигнале помимо основного сигнала записи содержатся его гармоники/ преимущественно вторая. Поэтому в предысказителе огибания фирмы «Нойман»' учитываются искажения только от второй гармоники; при использовании скоростного звукоснимателя в воспроизводимом сигнале наряду с напряжением основного сигнала Ui sin со/ будет присутствовать вторая гармоника
U^rnf
—---------sin2co/. *
80
Как следует из формулы, искажения от второй гармоники возрастают пропорционально радиусу иглы г, частоте сигнала f и уменьшаются с квадратом линейной скорости канавки V, т. е. искажения увеличиваются по мере приближения иглы от края к центру пластинки.
Для исключения второй гармоники в предысказителе формируется равная ей по величине и обратная по фазе вторая гармоника, добавляемая в записываемый сигнал.
На рис. 4-7 показана структурная схема предысказителя: со входа Л основной сигнал после усиления поступает на выход В и, кроме того, ответвляется в добавочную цепь, состоящую из ряда звеньев, формирующих требуемую вторую гармо-
г 4г
Рис. 4-7. Структуш4&Г схема предысказителя огибания фирмы «Нойман» (показан один канал). 4 t	к
%	Г
нику. Звено 1 из основного сигнала U\ sin со/ образует квадри-Г рованный сигнал
2	2 U* и\
C7isin =------------^-cos2(o/.
t	-	2	2
i
Благодаря использованию емкостной связи исключается постоянная составляющая (Л2/2 и сохраняется переменная составляющая (С712/2) cos 2со/ квадрированного сигнала. Звеном 2 учитывается заданный радиус иглы г (в предысказителе фирмы «Нойман» г =15 мкм). В звене 3 поступающий сигнал диффе-ренцируется и принимает вид — U\2r 2л fsin 2со/; звено 4 вносит 1 . '
f требуемую зависимость —- от линейной скорости канавки V.
Ьл; '	' V2	л
Образованная в итоге вторая гармоника подается на фазоин-• вертбрный вход суммирующего усилителя 6 и подмешивается к основному сигналу; полученный суммарный сигнал содержит [ основной сигнал и преднамеренные искажения от наличия вто-I рой гармоники:	*
t/iSin + ^1 sin 2со/.
81
Поскольку процессу квадрирования мешают собственные шумы квадрирующего звена 1, то для улучшения работы на вход этого звена подается повышенный уровень сигнала, который устанавливается с помощью усилителя 5.
Для предысказителя существенно отсутствие фазовых искажений во всем диапазоне частот сигнала и его гармоник.
Оценка работы предысказителя путем измерения интермодуляционных искажений на смеси частот 315 и 3150 Гц, записанных с соотношением уровней 4: 1, показала, что запись, выполненная на диаметре 150 мм без предысказителя, воспроизводится с искажениями 2%, а с предысказителем 0,5%.
Предысказитель имеет две идентичные части для включения в левый и правый каналы при стереозаписи. Как видно из рис. 4-7, предусмотрена также запись с отключенным предысказителем.	' .	i
/
4-3. Рекордеры
. Рекордер является преобразователем электрических колебаний в механические колебания резца, вырезающего в носителе записи канавку и образующего тацим образом механическую фонограмму. Современный рекордернаиболее специфическое и конструктивно сложное звено канала записи — значительно отличается от рекордеров ранних разработок. До появления электродинамических рекордеров с электромеханической об- -ратной связью, применяемых теперь, существовали пьезоэлек-. трические и магнитные рекордеры. Первые, как недостаточно надежные, не получили распространения, вторые использовались долгое время.
Удобным методом анализа механической системы рекордера является метод электромеханических аналогий. Он позволяет вместо механической системы анализировать эквивалентную ей электрическую систему, поведение которой описывается уравнениями, формально тождественными уравнениям механической системы. Метод аналогий очень удобен, поскольку теория электрических систем хорошо разработана в электротехнике.
Механическая система с одной степенью свободы, как известно, характеризуется уравнением
F (/) = т -2у- 4- г -у- + — у. ’ dt2 dt c
Уравнение для электрической системы имеет вид:
V ’ dt2 dt С
L	*
Формальное сходство этих уравнений позволяет установить взаимное соответствие обеих систем, представленное в табл. 4-1. '  ‘ \ ч 82
Рис. 4-8. Механическая система при соединении узлом, (а) и ее электрический аналог (б).
Рис. 4-9. Механическая система при соединении цепочкой (а) и ее электрический аналог (б).
. Как видно, каждый элемент как той, так и другой системы представлен в виде двухполюсника. Символом гибкости является пружина, символом активного механического сопротивления— поршень, движущийся с трением в цилиндре. Масса также представлена двухполюсником, для чего введен второй искусственный неподвижный полюс, относительно которого производится отсчет скорости элементов; это позволяет ввести понятие, относительной скорости элемента как разности скоростей двух его концов.
При построении схемы электрической системы, эквивалентной заданной механической системе,' руководствуются следующими соображениями.
Если элементы механической системы соединены в узел (рис. 4-8, а), то под влиянием приложенной к системе силы F каждый элемент будет испытывать различную силу, величина которой определяется механическим сопротивлением элемента; при этом относительная скорость перемещения каждого из элементов будет одна и та же. Отсюда следует, что в электрической схеме, где аналогом скорости является ток, эквивалентные элементы должны быть соединены последовательно (рис. 4-8/6).
Если элементы механической системы соединены цепочкой (рис. 4-9, а), то на каждый элемент действует одна и та же сила, равная приложенной силе F, при этом каждый элемент имеет свою относительную скорость перемещения, которая определяется механическим сопротивлением элемента. В электрическом аналоге этому соответствует параллельное соединение элементов (рис. 4-9, б).
Следует отметить, что ввиду сложности механических систем рекордеров (а также и звукоснимателей), в особенности стереофонических, их полный расчет даже с помощью электрических аналогов чрезвычайно труден, поэтому обычно ограничиваются качественным анализом работы на основе эквива-
84
система 5 и 6. Колебания
т1
vz 1 • .
лентных схем отдельных узлов, что позволяет более правильно их конструировать и налаживать.
Принцип действия рекордера рассмотрим на примере одного из простейших магнитных рекордеров для поперечной записи, схематически изображенного на рис. 4-J0, а. Основными элементами такого рекордера являются: вибратор 3, верхнее плечо которого выполнено в виде пластины из магнитно-мягкого материала, а нижнее представляет собой держатель с резцом 1, катушка возбуждения 4 и магнитная тока в катушке возбуждения преобразовываются в механические колебания вибратора и резца. Для предотвращения прилипания вибратора к полюсным наконечникам предусмотрена пружина 2, возвращающая вибратор в нейтральное положение; демпфер 7 из упруго-вязкого материала, в котором закреплен один из концов поворотной оси вибратора, ослабляет резонансные явления в рекордере и сглаживает неравномерности его частотной характеристики.
Электрический аналог подвижной системы рекордера.^ приведен на рис. 4-10, б; все параметры системы отнесены к точке приложения силы, т. е. к верхнему плечу вибратора. Для упрощения вначале рассматривается вибратор с отношением плеч 1:1; В схеме приняты следующие обозначения: mi и Ci — соответственно масса и гибкость верхнего плеча вибратора, т^ — масса нижнего плеча вибратора, с — гибкость пружины, г = Г1+г2—активное сопротивление демпфера п и носителя записи Гг. Приложенная к верхнему плечу вибратора сила F возникает при прохождении тока i в катушке возбуждения. Обозначаем коэффициент электромеханической связи через k, тогда F.= ki, Из эквивалентной электрической схемы следует: 1 ' '
и
Рис.' 4-10. .Магнитный рекордер для поперечной записи и его электрический аналог.
ОС
^2
ИЛИ
ki — V2 —
V2
(НС
где сц— колебательная' скорость вибратора в точке приложения силы F; v2 — колебательная скорость резца, приведенная к этой же точке. !
Далее
ОС

и, следовательно,
^2
ОС
Подставляя (4-2) в (4-1) и решая относительно v2, имеем:
/СО/П!
(о т 2------
ос
При выбранном соотношении плеч вибратора 1 :1 скорость v2 является в то же время и скоростью резца и; при отношении плеч = колебательная скорость резца v~v2ti. Текущее значение электрического напряжения, приложенного к рекордеру, U=iZ, где Z— общее электрическое сопротивление рекордера. Тогда v
kn

ОС
Если пренебречь гибкостью. вибратора Ci ввиду ее величины и обозначить mi + m2=m, то формула (4-4) дится к виду	-
kn
малой прйво-
V
ОС
Модуль правой части последнего выражения характеризует собой чувствительность рекордера, под которой понимают отношение эффективного значения колебательной скорости резца к эффективному напряжению, приложенному к рекордеру.
Частотная зависимость чувствительности рекордера, т. е. его амплитудно-частотная (частотная) характеристика, показана на рис. 4-11, а. Резонансный пик расположен на частоте
На частотах ниже резонансной (левый склон кривой) система управляется гибкостью пружины с, выше резонансной частоты (правый склон кривой) ход характеристики задается массой вибратора tn. Очевидно, что частотная характеристика рекордера с резко выраженным пиком внутри рабочего диапазона неприемлема. Конструкции рекордеров с использованием только правого склона резонансной кривой нереальны, так как
л
при этом резонансную частоту необходимо было бы сместить за пределы низшей записываемой частоты, т. е. ниже 30 Гц. Из формулы (4-5) следует, что для этого необходима большая гибкость ^пружины с, но тогда возвращающая сила окажется недостаточной и вибратор будет залипать; кроме того, стандартной характеристике записи более соответствует вид левой ветви резонансной кривой.
В магйитных рекордерах как раз и используется только левая ветвь резонансной кривой: в ранних моделях с резонансом на 5000—6000 Гц, в более поздних моделях до 10000 Гц; выравнивание частотной характеристики рекордера возможно с помощью активного сопротивления Г=Г1 + Г2 (рис. 4-10); для

f=f0 .	50 100 200 ЧОО 1000 2000 4000 Гц
О,)'	Ю
Рис. 4-11. Частотные'характеристики рекордеров.
а — принципиальная характеристика магнитного рекордера; б — характеристика магнитного рекорДера Типа Р-59 с корректирующим электрическим звеном.
г *	г	*	
уменьшения влияния рабочего слоя носителя на характеристику записи выбирают г\>г2. Для сглаживания характеристики необходимо, чтобы тормозящее действие демпфера было максимальным на резонансной частоте; это достигается путем подбора величины и формы демпфера. Подходящим материалом для демпфера является висколоид. В отличие от резины свойства висколоида мало изменяются с течением времени, од-: ндко температурная зависимость довольно велика: колебания температуры от 18 до 26°С могут вызывать изменения частотной характеристики до 3 дБ. Применение в качестве демпфера силиконового масла вместо висколоида снижает зависимость характеристики записи от температуры.
Процесс корректирования характеристики с помощью пластических демпферов очень трудоемок; это недостаток магнитных рекордеров, вызывающий необходимость периодических регулировок. Частотная характеристика рекордеров ограничена частотой резонанса подвижной системы, которая обычно не превышает 10 кГц, ч что также является недостатком.
Демпфирование, помимо выравнивания характеристики, в значительной степени увеличивает и механическое сопротивление подвижной системы, поэтому магнитные рекордеры, как правило, имеют малую чувствительность, г
87
Так как демпфирование все же не позволяет скорректировать характеристику магнитного рекордера так, чтобы она совпала со стандартной характеристикой канала записи,, дополнительно прибегают к включению последовательно с рекордером корректирующего звена из параллельно включенных конденсатора и резистора. Характеристика чувствительности рекордера с таким корректирующим звеном приведена на рис. 4-11,6.
Для обеспечения необходимых отклонений резца магнитного рекордера приходится увеличивать магнитный поток, что приводит к повышению нелинейных искажений из-за магнитного насыщения материала вибратора; нелинейные искажения достигают 3%. В”лучших магнитных рекордерах искажения снижены благодаря введению обратной связи. Для правильной работы обратной связи необходимо, чтобы катушка обратной связи имела жесткое соединение с резцом, колебалась в равномерном магнитном поле и не была индуктивно связана с катушкой возбуждениями сожалению, в магнитных рекордерах эти требования полностью не выполняются и поэтому для профессиональной записи их больше не применяют.
Заманчивым представляется расположить резонанс подвижной системы рекордера где-то в середине звукового диапазона. В этом случае чувствительность рекордера будет значительно выше. Что же касается его частотной характеристики,- то она может быть исправлена введением эффективно действующей электромеханической обратной связи, т. е. электрическим демпфированием механического резонанса. При этом наибольшая глубина обратной связи приходится на резонансную частоту и уменьшается по обе стороны от нее. .
Такое демпфирование резонанса осуществлено в динамических рекордерах, используемых в современных профессиональных установках механической звукозаписи. Примененная в этих рекордерах электромеханическая отрицательная обратная связь обеспечивает очень простую регулировку частотной характеристики и ничтожные нелинейные искажения.
Динамический рекордер фирмы «Ортофон» для -поперечной записи схематично изображен на рис. 4-12. Подвижная система представляет собой воронкообразный каркас Р, изготовленный из немагнитного сплава, отличающегося высокой скоростью распространения звуковых колебаний. Большая скорость необ-. ходима, чтобы оба участка каркаса, к которым прикреплены резец и катушка обратной связи, колебались синфазно даже на самых высоких частотах рабочего диапазона, и тем самым было бы обеспечено эффективное действие обратной связи. Наверху каркаса в магнитном Ноле, образованном постоянным магнитом 13, между полюсными наконечниками 14 и неподвижным кольцом 2 из магнитно-мягкого материала находится катушка возбуждения 3; внизу каркаса закреплен сапфировый ’Ч
' Рис.. 4-12. Схема устройства динамического рекордера для попе-. речной записи фирмы «Ортофон».
Рис. 4-13. Схема включения рекордера с обратной связью.
1 — предварительный усилитель; 2 — усилитель записи; 3 — рекордер с обратной связью (в — катушка возбуждения; с —катушка обратной связи);
4 — усилитель обратной ' связи; 5, 6 — контрольный агрегат для прослушивания; 7 — звукосниматель.
Рис. 4-14. Частотная характеристика рекордера без обратной связи (1) ис обратной связью (2); ток в катушке возбуждения при действии обратной связи (3).
(
резец 10, над которым на том же каркасе намотана катушка обратной связи 7. Магнитный поток, воздействующий на катушку обратной связи, замыкается через полюсные ^наконечники 15 и кольцо 8 из магнитно-мягкого материала. Для ослабления индуктивной связи между-катушками 3 и 7 предусмотрен экран —медное кольцо 6.
Осью поворота подвижной системы является плоская пружина 5, полученная путем фрезерования с двух сторон конусообразной детали 4, верхняя часть которой, заканчивающаяся стержнем с резьбой 1, закреплена неподвижно, а нижняя — жестко"связана с каркасом 9.
Для стабильной работы рекордера поворотная ось подвижной системы совмещена с ее центром тяжести.
При прохождении по катушке возбуждения тока звуковой частоты возникает механическая сила, приводящая в колебание подвижную систему рекордера и резец.
Собственный резонанс подвижной системы выбран на частоте около 1500 Гц, т. е. внутри рабочего диапазона частот. Это, однако, не портит частотную характеристику рекордера благодаря использованию в нем обратной связи; на частоте резонанса она сильнее всего и достигает 40 дБ. Схема включения рекордера изображена на рис. 4-13. Действие обратной связи иллюстрируется кривыми на рис. 4-14. Кривая 1, представляющая собой частотную характеристику колебательной скорости резца рекордера v при неизменном напряжении на нем и отсутствии обратной связи, выявляет механический резонанс рекордера. Аналогична по виду частотная характеристика индуктируемой в катушке обратной связи э. д. с. e — kv, где k — постоянная, зависящая от электрических и магнитных параметров рекордера. Кривая 2 изображает частотную характеристику колебательной скорости резца при действии обратной связи рекордера и постоянном коэффициенте усиления в усилителе обратной связи. Электрическое демпфирование резонансного пика происходит оттого, что результирующий ток в катушке возбуждения на частоте резонанса имеет минимальное значение, как это показывает кривая 5. Представленный этой кривой ток является суммой собственно тока возбуждения и противофазного ему тока обратной связи. Условием эффективного действия обратной связи является отсутствие заметных фазовых искажений в усилителях во всем частотном диапазоне.
Характеристика, изображенная кривой 2, легко корректируется до стандартной частотной характеристики канала записи с помощью электрических четырехполюсников в предварительном усилителе записи. Неравномерность характеристики на частотах выше 15 кГц обусловлена тем, что на этих частотах жесткость деталей подвижной системы и их сопряжений становится недостаточной, вследствие чего возможны несинфазные колебания катушек и резца.
90	- •
Ниже приводятся технические данные рекордера фирмы «Ортофон» для поперечной записи. *
Рабочий диапазон частот............................ 30—15 000 Гц
Нелинейные искажения напряжения на катушке обратной связи:
при частоте 1000 Гц и колебательной скорости резца
20 см/с.......... • • • • • • ................  Около	1 %
при сколебательной скорости резца 40 см/с ...... Около 1,5% Максимальная амплитуда смещения резца. ........	±150 мкм
»	» колебательной скорости резца:
на средних частотах ............. .............. 57 см/с
на высших частотах........... 10 см/с
Максимальный ток ц катушке возбуждения .... . . . .	0,2 А
Сопротивление катушки возбуждения.........	8 Ом
»	. » обратной связи • • . ........... 65 Ом
Максимальная потребляемая мощность (выходная мощность
усилителя записи 18 Вт) • • ..................... 0,35 В-А
Ток подогрева резца .(напряжение питания 6,3 В) • ,• • • • Около 0,5 А Габариты рекордера	................ 30x40x55 мм
Прижимная сила рекордера........................  .	0,05 Н
Ценными качествами описанного рекордера являются легкость 11 точность контроля частотной характеристики записи и нелинейных искажений путем измерения напряжения на катушке обратной связи; небольшие отклонения в частотной характеристике, например из-за смены резца, легко устраняются  регулировкой обратной связи.
Динамические стереорекордеры с электромеханической обратной связью отличаются от монофонических рекордеров наличием двух раздельных подвижных систем, механически связанных с резцом, производящим запись.
В стереорекордерах моделей DSS7311I DSS732, разработанных фирмой «Ортофон», подвижная система состоит из двух динамических систем 3 (рис. 4-15), способных перемещаться -вверх и вниз независимо одна от другой, увлекая за собой поперечную балку 2 с закрепленным посередине резцом /. Расстояние между точками приложения сил к балке является основанием равнобедренного треугольника АВС\ в точках А и В обе системы гибко скреплены с балкой, а в вершине С находится острие резца. Балка с резцом динамически сбалансирована так, что при силе, приложенной только в точке Л, поворот к балки происходит относительно остающейся в покое точки В, и наоборот, точка Л является центром поворота балки, когда ; сила приложена в точке В. Благодаря такой балансировке при выбранных соотношениях треугольника АВС (высота L/2) вер-тикальные перемещения систем 3 преобразуются в колебания резца 45/45 и при этом достигается большое переходное затухание между обоими каналами, не менее 40 дБ в диапазоне частот 10—10 000 Гц.
Динамическая система 3 каждого канала стереорекордера содержит катушку возбуждения 5 и катушку обратной связи 4,
О		• 	91
f
Рис. 4-15. Принципиальная схема подвижной системы стереорекордеров фирмы «Ортофон», модели DSS731 и DSS732.
расположенные на полом легком каркасе, подвешенном на тонких пружинах к корпусу рекордера. Колебания каждой (динамической системы рекордера вызываются током в катушке возбуждения, находящейся в сильном магнитном поле. При этом в катушке электромеханической обратной связи возникает э. д. с., используемая для демпфирования механического резонанса подвижной системы рекордера. Выполнение. этой катушки в виде двух секций, соединенных соответствующим образом и помещенных в противоположно направленные постоянные магнитные поля, позволило предотвратить электромагнитную связь с катушкой возбуждения и нежелательное влияние внешних магнитных полей. Схема включения рекордера была показана на рис. 4-2.
На рис. 4-16 показаны типовые частотные характеристики рекордеров DSS731 и DSS732. Кривая 1 показывает измене* ние колебательной скорости и, а следовательно, и пропорциональной ей э. д. с. е, индуктированной в катушке обратной связи рекордера в зависимости от частоты при неизменном токе / в катушке возбуждения, а. кривая 2 показывает изменение угла сдвига фаз 0 между током I и напряжением обратной связи е в том же диапазоне частот.
Ход этих характеристик следует из приводимого ниже рассмотрения действия электромеханической системы рекордера. Для упрощения анализируется один канал.
Механическая сила, возникающая в катушке возбуждения при прохождении через нее тока /,
F = BII,	(4-6)
92
где F — сила, Н; В — магнитная индукция поля, в котором находится катушка, Тл; I — длина провода катушки, м; /-—ток в катушке, А.	<’	' .
Сила F, приводящая катушку в колебание, равна противодействующей ей силе реакции, обусловленной механическим-сопротивлением подвижной системы рекордера г, которое определяется массой катушки т, гибкостью ее закрепления с и сопротивлением трения г, поэтому
Рис. 4-16. Типовые частотные характеристики стереорекордеров DSS731 и DSS732 фирмы «Ортофон».
1 — изменение амплитуды колебательной скорости подвижной системы (а также изменение э. д. с. ев катушке обратной связи) при неизменном токе / в катушке возбуждения; 2 — изменение фазы между током / и э. д. с. е.
Индуктируемая при этом в катушке обратной связи рекордера э.
.	kBU
е = kv—-------
ОС
На
резонансной частоте сор = 2nf p — МУ тс имеем: kBU
ер— г •
частотах ниже резонансной
сот, поэтому система
(4-10) сот>
На 1	ос
управляется гибкостью с. Поскольку сопротивление трения г мало по сравнению с 1/сос, то на основании выражений (4-8) и (4-9)	.,D/r
ен = jkBlioc.
Аналогично в области частот, выше резонансной, где > —- и система управляется массой т,	• ' z
___	. kBU
1 аут *	'
Выражения (4-9), (4-10) и (4-J1) показывают, что на резонансной-частоте э. д. с. максимальна и уменьшается с понижением и повышением частоты; на резонансе э. д. с. ер и ток / находятся в фазе (кривая 2, рис. 4-16), тогда как вне резонанса имеется сдвиг до +90° на частотах ниже резонанса и до —90° выше резонанса, г.		'
5	10	50 100	500 1000	5000 10000
Рис. 4-17. Частотные характеристики канала механической записи-воспроизведения оборудования фирмы «Ортофон» (рекордер DSS731).
/ — без обратной связи; 2 — электромеханическая обратная связь Ю дБ при 5 кГц.
На рис, 4-17 показаны частотные характеристики канала ,записи-воспроизведения при использовании рекордера DSS731 и усилителя записи GO741, снятые с выхода контрольного усилителя, имеющего стандартную характеристику воспроизведения. Характеристика 1 получена без использования электроме-механической обратной связи рекордера; в ней виден резко выраженный механический резонанс подвижной системы рекордера на частоте 2 кГц. Достаточно протяженная линейная характеристика получается при введении оптимальных значений электромеханической отрицательной обратной связи рекордера, в пределах 10—13 дБ на частоте 5 кГц; характеристика 2 снята при ее значении, равном 10 дБ.
Благодаря электромеханической обратной связи не только выправляется ход частотной характеристики, но и снижаются нелинейные искажения и повышается переходное затухание между каналами, что особенно существенно в области высоких частот при записи с несущей частотой для квадрафонических пластинок. Величина переходного затухания между каналами для той же аппаратуры записи при электромеханической обратной связи 13 дБ показана на рис. 4-4.	_	_
Благодаря протяженной частотной характеристике (5— 25 000 Гц) и высокому переходному затуханию во всем частотном диапазоне — не менее 30 дБ на крайних частотах, уста-94
новка с рекордером DSS731 может быть использована для квадрафонической записи с несущей частотой*. Та же аппаратура с рекордером DSS732 предназначена только для двухканальной стереофонической записи.
Одинаковые по конструкций оба рекордера различаются материалом деталей подвижных систем и размерами пружин, что и определяет некоторое различие в рабочем диапазоне частот и соответственно этому область применения рекордеров.
Ниже приводятся основные технические данные стереоре-кордеров;’О55731 и DSS732 фирмы «Ортофон».
5—25 000 Гц (DSS731)
10—20 000 Гц (DSS732)
10—13 дБ
Не более 20 дБ л
Не менее 35 дБ
Не менее 30 дБ
± 50 мкм х
± 75 мкм
2000 Гц
Выше 29 кГц (DSS731) Выше 23 кГц (DSS732)
9Ом
150 мкГ
Рабочий диапазон частот ..... .......
Электромеханическая обратная связь при 5 кГц: оптимальная ... ................ ........
допустимая . . ........................
Переходное затухание в диапазоне: 40—16 000 Гц . • .................   .	. .
5—25 000 Гц .................
Максимальная амплитуда смещения резца: под углом 45° . . . . . ... . . . . . . . . в поперечном и вертикальном направлениях Основной резонанс..........  .	... .	.
Дополнительные резонансы. . . . . . . . ... ..
Катушка возбуждения: активное сопротивление . . . . . ..... . индуктивность .... ... . . . ... . . .
Максимальный допустимый ток: охлаждение воздухом . .............  .	. .
» гелием . • ... • • ........  •
Катушка обратной связи: активное сопротивление ...... ............
выходное напряжение ... . . . . . . . . .
Вертикальный угол записи.........  .	. . .
0,8 А 1,0 А
135 Ом
см/с 15'или 20°
Вертикальный угол записи образован перпендикуляром к поверхности диска и направлением полученной глубинной записи. Применение угла записи, отличного от 0°, обусловлено общепринятыми конструкциями подвижных систем стереозвукоснимателей, в которых «вертикальные» перемещения иглы в действительности происходят под некоторым углом к вертикали, называемым углом воспроизведения (см. § 6-1). Чтобы избежать нелинейных искажений из-за различия углов записи и воспроизведения, имеется тенденция их унифицировать. Рекомендуется угол 20 ±5°.
Необходимо учесть, что вследствие упругого последействия лакового слоя эффективный вертикальный угол записи в фонограмме получается всегда меньше запроектированного.
* В этом случае при перезаписи скорость магнитной фонограммы и частота вращения лакового диска уменьшаются в 2 раза по сравнению с номинальными значениями.
95
Рис. 4-18. Принципиальная схема подвижной системы стереорекордеров фирмы «Нойман», модели SX-68 и SX-74.
Рис. 4-19. Типовые частотные характеристики чувствительности (1) и проникания (?) рекордера SX-68.
I	'
Для выявления эффективного угла записй Вудворд и другие исследователи измеряли интермодуляционные искажения в зависимости от угла воспроизведения, который регулировался изменением наклона головки звукоснимателя. Угол, соответствующий четко выраженному минимуму искажений, определял собой эффективный угол записи.
Динамические стереорекордеры моделей SX-68 h<SX-74 разработки фирмы «Нойман» отличаются по конструкции от стереорекордеров DSS731 ц DSS732 фирмы «Ортофон». Движение катушек обоих каналов в рекордерах SX-68 и SX-74 происходит не в вертикальном направлении, как в рекордерах фирмы «Ортофон», а под углом 90° друг к другу, как это показано на рис. 4-18. Резцу, связанному с обеими подвижными системами рекордера, передаются каждым каналом колебания под углом 45° к поверхности носителя записи, в результате чего осуществляется запись 45/45.
В обеих моделях рекордера' фирмы «Нойман» связь подвижных систем с резцом выполнена через горизонтально расположенную балку, один конец которой, несущий резец, жестко связан с обеими тягами подвижных систем, а другой упруго закреплен с помощью-пружины и демпфера на корпусе рекордера. Конструкция в целом, в сочетании с примененными материалами, исключает появление дополнительных резонансов в рабочем диапазоне частот. Рекордеры обладают механической прочностью, надежностью в эксплуатации и некритичны к смене резца.	.
Модель SX-74, являющаяся дальнейшим развитием модели SX-68, имеет следующие преимущества.
Благодаря усиленному магнитному полю рекордера SX-74 повышена его чувствительность на 1,4 дБ; поэтому потребляемая рекордером, мощность снижена на 28%.
96	'
J
Максимальная допустимая температура нагрева рекордера увеличена с 393 до 473 К (120—200°С) благодаря применению новых материалов.
Достигнуто лучшее фазирование движения резца с напряжением обратной связи в области частот выше 15 кГц путем механических изменений в подвижной системе. 
Рекордер SX-74 вместе с разработанным для него электронным узлом SAL74 удовлетворяет всем требованиям современной грамзаписи (равномерная частотная характеристика, большое переходное затухание, малые нелинейные искажения, высокие уровни записи, удобство эксплуатации).
Для охлаждения рекордера в него под давлением вводится
гелий, который благодаря большой теплопроводности быстро •
отводит тепло, выделяемое катушками возбуждения.
Для устанб'вки резца в рекордер предусматривается специальный микроскоп ZA12/68.
Технические показатели описанных стереорекордеров фирмы «Нойман» следующие:	.
Модель рекордера .	.
Рабочий диапазон частот Ход частотной, характеристики . . ... . . . .
Электромеханическая об-? 4 ратная связь при 5 кГц. Переходное , затухание
в диапазоне 40—16 000 Гц Максимальное смещение
резца ......... Максимальная поперечная колебательная скорость резца и ток в катушке возбуждения при 10 кГц (длительно)
без охлаждения . . . с охлаждением . . . . импульс 10 кГц
(не более 1 с) • • • • импульс 10 кГц (Юме) Потребляемый ток при записи сигнала 10 кГц, с колебательной скоростью. 1 см/с на канал . . Катушка возбуждения:
активное сопротивление . . . . • • • •
импеданс при 10 кГц . Катушка обратной связи:
активное сопротивление •  • ... . . .
выходное напряжение , Вертикальный угол записи Масса . . . .' . • . . . .
; Модель резца ......
SX-68
40—16 000 Гц
.100—10 000 Гц±0,5 дБ 40—16 000 Гц±1 дБ
 30—18 000 Гц±2 дБ
Не менее 14 дБ
t
Не менее 35 дБ
±150 .мкм
11 см/с; 1 А
20 см/с; 1,8 А
33 см/с; 3 А
125 мА
Около 4,7 Ом
Около 7,5 Ом
Около 90 Ом 3,5 мВ/см/с 18°
Около 500 г 74КМН
SX-74(c SAL-74) 7—25 000 Г ц
15—16 000 Гц±0,5 дБ
10^20 000 Гц ±1 дБ 7425 000 Гц±3 дБ
9 дБ
Не менее 35 дБ
±150 мкм
16 см/с; 1,3 А
28,5 см/с; 2,3 А
105 см/с; 8 А
106 мА
Около 4,7 Ом
Около 7,5" Ом
3,5 мВ/см/с
20 ±5° Около 500 г
74КМН
4 Заказ № 645
97
Частотные характеристики чувствительности и проникания рекордера SX-68 даны на рис. 4-19.
Ввиду того что резец, являясь элементом подвижной системы рекордера, оказывает влияние на его частотную характеристику, необходимо для каждой модели рекордера применять только те резцы, нд которые он рассчитан.
Контроль канала записи. Основными контрольными испытаниями канала механической записи является проверка частотных характеристик записи, переходного затухания, рассогласования каналов, номинальных уровней записи, нелинейных искажений и уровня помех, проводимая по ГОСТ 7893-72 «Звукозапись механическая на диск».
Проверку _ показателей производят для каждого стереоканала.	л?
Ранее, при магнитных рекордерах, наиболее распространенный способ проверки частотной характеристики канала записи заключался в том, что на лаковый диск сначала производилась запись гармонических сигналов фиксированных частот во всем рабочем диапазоне, подаваемых с неизменным значением э. д. с. от звукового генератора или магнитофона на вход усилителя записи, а затем оценивалась амплитуда колебательной скорости Vo пр ширине блика — световой полосы, наблюдаемой на поверхности записанного диска при его освещении параллельным световым пучком.
Для поперечной записи
лЬи
где b — ширина блика, см; и — частота вращения диска при записи, об/мин.
При стереозаписи 45/45 блик, получаемый от сигнала в одном канале, в ]/*2 раз шире, чем блик от поперечной записи, выполненной с тем же уровнем, поэтому амплитуда колебательной скорости для данного канала стереозаписи
1>о лЬи
7) — _—"— — -----
|2 во V 2 '
*
Метод блика недостаточно точен, особенно на высоких частотах, из-за нечеткого очертания краев световой полосы.
Частотную характеристику канала записи можно также проверять, проигрывая диск с записью на контрольной воспроизводящей установке с известной характеристикой канала воспроизведения.
Однако наиболее точная и быстрая проверка канала записи возможна лишь в том случае, когда он содержит рекордер с обратной связью, как, например, описанные выше динамические рекордеры фирм «Ортофон» и «Нойман». Принцип проверки $8
можно пояснить, пользуясь структурной схемой, приведенной ранее на рис. 4-2.
На вход предварительного усилителя записи 17 проверяемого канала,от звукового генератора подают сигнал скользящего тона неизменного напряжения в заданном диапазоне частот. Возникающая при этом э. д. с. в катушке обратной связи с рекордера 12 подается на контрольный усилитель 20, к выходу которого параллельно индикатору уровня 15 необходимо подсоединить самописец, фиксирующий суммарную характеристику на бумажной ленте. Эта характеристика при правильно отрегулированных канале записи и контрольном усилителе должна быть близка к горизонтальной прямой, Собственно частотная характеристика записи получается вычитанием из суммарной характеристики предварительно снятой частотной характеристики контрольного усилителя.
При отсутствии самописца можно заменить его электронным вольтметром, подавая в этом случае на вход усилителя записи 17 сигналы фиксированных частот от генератора или с магнитофона.
Получаемые частотные характеристики сравнивают со стандартной характеристикой записи, совмещая их на частоте 1000 Гц и принимая показания при этой частоте за 0 дБ.
Снятие частотных характеристик обычно совмещают с проверкой переходного затухания между каналами, которое определяют. как отношение напряжений на катушках обратной связи рабочего и нерабочего каналов стереорекордера [см. формулы
Во избежание смещения или сужения звуковой базы при прослушивании, что снижает стереоэффект, необходимо следить -за согласованием каналов как по частотной' характеристике, так и по уровню записи. Рассогласование стереоканалов по ходу частотных характеристик определяют сравнением характеристик левого и .правого каналов, совмещенных на частоте 1000 Гц.
Для измерения рассогласования стереоканалов по уровню записи поочередно, на левый и правый стереоканалы установки записи подается сигнал 1000 Гц неизменного напряжения от звукового генератора или воспроизводимый с измерительной магнитной ленты. Выраженное в децибелах отношение напряжений обратной связи рекордера, измеренных для правого и левого каналов, на выходе контрольного усилителя, является показателем рассогласования каналов по уровню записи.
Во время записи на диск звукорежиссер определяет уровни записи по световому индикатору, имеющемуся на пульте управления. Постоянная времени индикатора не более 20 мс, время обратцого хода не более 1,5 с, шкала прибора от—50 до + 5 дБ. Перед записью производят проверку показаний индикатора: обычно 0 дБ полагают соответствующим амплитуде
4*	99
z
3
Рис. 4-20. Структурная схема, используемая для установки уровня механической записи.
Рис. 4-21. Общий вид резца.
1 — фронтальная режущая грань; 2 — режущее ребро; 3— полирующая грань;. 4 —полирующее ребро; V — угол раскрытия (90°); ф — задний угол (угол подточки).
колебательной скорости . 10 см/с при поперечной записи и 7,1 см/с для каждого канала стереозаписи на частоте 1000 Гц.
Этот уровень (0 дБ) должен соответствовать определенному номинальному напряжению сигнала той же частоты 1000 Гц, например 1,55 В, поданному на вход усилителя записи 2 с магнитофона 1 (рис. 4-20). Для установки уровня записи используют измерительную пластинку, содержащую запись сигнала 1000 Гц с некоторой известной колебательной скоростью и измерительную магнитную ленту с записью сигнала той же частоты и номинальным уровнем.
При воспроизведений сигнала с измерительной магнитной ленты по индикатору 5, включенному на выходе магнитофона, устанавливают показание 0 дБ, после чего индикатор переключают на выход контрольного усилителя 6.
Следующий этап проверки заключается в том, чтобы при проигрывании звукоснимателем 8 измерительной пластинки получить показание индикатора, соответствующее колебательной скорости записи этой пластинки, что достигается регулятором в усилителе 7 звукоснимателя.
Затем рекордером 3 при воспроизведении сигнала с измерительной магнитной ленты производят пробную запись на лаковый диск и при проигрывании ее звукоснимателем 8 через контрольный усилитель 6 определяют показание индикатора 5. Если оно отличается, от 0 дБ, то соответственно изменяют усиление в усилителе записи 2 и производят новую запись, повторяя процедуру до тех пор, пока при воспроизведении с лакового диска индикатор не покажет 0 дБ. Затем приступают к настройке контрольного канала, начинающегося с катушки обратной связи с и усилителя 4. Во время перезаписи с измерительной магнитной ленты регулируют усиление в усилителе 6 так, чтобы индикатор уровня показал 0 дБ. Поскольку это нарушает первоначальную регулировку канала воспроизведения, ее повторяют, воспроизводя звукоснимателем 8 запись с лако-100
вого диска и устанавливая при этом показания индикатора 0 дБ путем изменения усиления в усилителе 7.
В современной аппаратуре записи нелинейные искажения измеряют путем подачи напряжения с катушки обратной связи рекордера ^ерез контрольный усилитель на измеритель нелинейных искажений.
Наиболее распространенным методом измерения нелинейных искажений является метод гармоник, применяемый в области низких и средних частот; кроме того, используется метод взаимной модуляции. Для контроля в области высоких частот применяется метод разностного тона.
При стереофонической записи необходима также проверка правильности сторон и фазирования каналов, которая производится по индикатору фазирования, описанному в гл. 6.
Проверку уровня помех в каналах монофонической и стереофонической записи удобно производить по индикатору уровня, включенному на выходе контрольного усилителя, вход которого соединяется с катушкой обратной связи рекордера с (рис., 4-2). Измерение производится при нарезании немых канавок в лаковом диске в рабочих условиях. Уровень помех электрического и механического происхождения, измеренный таким образом, для современных установок не должен превышать минус 50 дБ относительно уровня, соответствующего амплитуде колебательной скорости 10 см/с при частоте вращения 33 */3’.об/мин.
Измерение уровня помех позволяет оценить состояние канала записи, качество лакового диска и выбрать оптимальный подогрев резца.
Ценным преимуществом рекордеров с обратной связью является возможность прослушивания записи одновременно с ее выполнением путем подачи напряжения с катушки обратной связи через контрольный усилитель на контрольный агрегат. После окончания записи она может быть воспроизведена звукоснимателем, установленным на станке записи. Размеры и модуляцию канавок проверяют в микроскоп, а поверхность диска осматривают невооруженным глазом; признанный годным диск с записью маркируют и направляют в металлизацию.
 ,
4-4. Резцы У
Форма резца и эксплуатационные требования. Резец для вырезания канавки в лаковом диске несет на себе обмотку подогрева, необходимого для получения малошумной канавки. Резцы изготовляются либо без оправки, как для рекордеров фирмы «Ортофон», либо в металлической оправке — для использования в рекордерах фирмы «Нойман».
Рабочая часть резца показана на рй'с. 4-21. При записи резец должен быть правильно установлен в рекордере, так, чтобы линия пересечения фронтальной режущей грани резца с пло-
101
Рис. 4-22. Резец, вырезающий канавку. Стрелки показывают направление движения носителя записи.
Рис. 4-23. Действие полирующих граней резца.
скостью лакового диска проходила по радиусу последнего. Форма резца определяется требуемым профилем канавки и ее максимальной крутизной при записи. Стандартизована запись резцами, имеющими угол раскрытия у = 90° с радиусом закругления острия не более 8 мкм для монофонических и стереофонических пластинок. Необходимость придания острию резца некоторого закругления вызвана не только технологией изготовления резца, но и условиями формования пластинок.
Резец, вырезающий канавку, изображен на рис. 4-22. Треугольная форма сечения рабочей части резца выбрана для того, чтобы при больших модуляциях не сминалась уже образовавшаяся канавка. Принимая максимальный угол наклона канавки Р = 34° и задаваясь гарантийным углом зазора <е— 10° на случай возможных кратковременных перемодуляций, находим угол между режущей и боковыми гранями
S = 90—(Р — е) = 90—(34 + 10) = 46°.
Меньший угол б имеет преимущество в том, что при этом увеличивается гарантийный угол зазора е; однако режущая грань, образованная более острым углом, менее прочна и легко выкрашивается как при изготовлении резца, Так и при записи. В применяемых резцах угол б находится в пределах 40—50°.
Лаковые диски, в отличие от восковых, при вырезаний канавок резцами с острыми углами б имеют шероховатую рваную поверхность среза, вызывающую при воспроизведении большой шум. Для устранения этого недостатка на резце создают дополнительные, так называемые полирующие грани (рис. 4-21), с помощью которых шероховатость вырезаемых канавок сглаживается.
10’2
полирующие грани воспроизведение
Рис. 4-24. Потери при записи резцом с полирующими гранями.
На рис. 4-23, а показан поперечный разрез резца на уровне поверхности диска при записи немой канавки. Как видно из рисунка, полирующие грани образуют со стенками канавки уголг], называемый углом сглаживания. Практикой установлено, что оптимальные условия модулированных канавок получаются, . если угол сглаживания в немой канавке равен примерно 25°.	-
Легко представить, что при вырезании модулированной канавки (рис. 4-23, б) угол сглаживания непрерывно меняется, и когда крутизна канавки превышает 25°, поочередно прекращают свою работу. Поэтому будет сопровождаться шумами, изменяющимися в соответствии с крутизной канавки. Для уменьшения этих модуляционных шумов раньше применялись резцы с двумя и более полирующими гранями. При записи такими резцами в зависимости от крутизны канавки каждая стенка полируется то одной, то другой полирующей гранью. Эти резцы, трудные в изготовлении, распространения не получили.
Резец с полирующими гранями, не имею-' щий подогрева помимо резания, частично выдавливает массу носителя записи, в связи с чем на краях канавки возникают возвышения; так называемые «рога». «Рога» никак не влияют при непосредственном воспроизведении, так как игла их не касается, но при прес< совании пластинок матрицами с такими шероховатостями могут возникнуть вырывы пластиночной массы. Чем шире полирующие грани резца, тем больше высота «рогов»; с другой стороны, узкие полирующие грани не дают достаточно малошумной канавки. В качестве компромиссного решения применяются резцы с полирующими гранями, ширина которых постепенно сужается от острия резца кверху. Около острия ширина полирующей грани выбирается в пределах от 2 до 5 мкм.
На высоких частотах полирующие грани создают потери в записи. Когда длина волны записи становится соизмеримой с шириной полирующей грани, тогда то, что вырезает передняя режущая грань, в большей или меньшей степени стирается задней полирующей гранью. На рис. 4-24 представлен график, на котором показана Величина потерь при записи в зависимости от отношения ширины полирующей грани I к длине волны %; за 0 дБ приняты потери при 1000 Гц.
Поскольку l/K=lf/V, то потери возрастают с увеличением записываемой частоты f, ширины полирующей грани I и с уменьшением линейной скорости записи V. При ширине полирующей грани 2 мкм запись производится без потерь до 15 000 Гц, но
103
канавка не получается достаточно малошумной, а при ширине 5 мкм и той же частоте потери доходят до 4,5 дБ на диаметре записи 12 см при 337з об/мин.
Радикальным средством получения малошумной канавки на лаковом диске явилась запись горячим резцом, которая с 1945 г. начала быстро входить в практику. Было установлено, что при нагреве резца до- 200—300°С для получения малбшумной канавки достаточна ширина полирующей грани около 1—3 мкм.
Запись горячим резцом имеет много преимуществ: шум немой канавки уменьшается примерно на 6—8 дБ и не TipeBbiniaeT —63 дБ относительно максимального уровня записи, соответствующего колебательной скорости 10 см/с при ЗЗУз об/мин, кроме того, не возникают модуляционные шумы и устраняются потери на высоких частотах, возникающие при широких полирующих гранях. При записи горячим резцом лаковый слой диска размягчается, отчего уменьшается его сопротивление резанию; это увеличивает срок службы резца и устраняет появление «рогов».
Подогрев резца производится постоянным током, который пропускают через несколько витков высокоомной проволоки сопротивлением 2—3 Ом, навитой непосредственно на резец и закрепленной на нем жароупорным цементом. Обычно применяется нихромовая проволока диаметром 0,1 мм. С помощью реостата подбирается оптимальная сила тока (в пределах 0,4—0,6 А), при которой шум немой канавки достаточно мал; при дальнейшем повышении силы тока шум еще может несколько уменьшиться, но появляется опасность перегрева лакового слоя и возникновения йз-за этого ряда дефектов
записи.
Материал резцов. Срок службы. В качестве материалов для изготовления резцов применяются износостойкие сплавы металлов, корунд (сапфир) и алмаз. Резцы из твердых Ьплавов . металлов для профессиональной записи непригодны из-за сравнительно высокого уровня шума нарезаемой канавки и малого срока службы — не более 2 ч. Эти резцы используются только в любительской записи. Для профессиональной записи применяются корундовые и алмазные резцы. Алмаз и корунд хорошо полируются, вследствие чего режущие ребра резцов получаются
чистыми и острыми, а грани зеркально гладкими.
Корундовый резец технологичнее и дешевле алмазного, но последний более износостоек — срок его эксплуатации не менее 50 ч, в то время как продолжительность работы корундового резца не превосходит 20 ч. Кроме того, алмазный резец в области высоких частот дает более плавную частотную ха-
рактеристику, что особенно существенно для записи квадрафо-
нических пластинок.	*
Контроль резцов. Каждый изготовленный резец проверяют по размерам и по качеству резания. Фронтальные размеры про-
веряют с помощью проекционного микроскопа, отбрасывающего силуэт резца на матовое стекло при увеличении в 200—500 раз. Угол раскрытия и радиус закругления острия резца измеряют с помощью шаблонов с’минимальными и максимальными допусками.	'
Качество резца определяют путем проверки вырезаемых немых канавок на малошумность и отсутствие дефектов. Шум оценивают по напряжению на выходе контрольного усилителя, на вход которого подключена катушка обратной связи рекордера; кроме того наблюдают блик. Яркий и четкий блик без ореолов является одним из показателей малого шума. Канавку проверяют в микроскоп на гладкость, чистоту стенок и дна, на отсутствие разорванности и величину «рогов». Если шум мал и канавка вырезана без «рогов», то опробованный резец считается отличным по качеству. Для резца хорошего качества допускается наличие незначительных «рогов».
В процессе эксплуатации резец должен периодически проверяться на малошумность немой канавки по блику и по виду канавки в микроскоп. Износ резца определяется по возраста-нию^шума относительно измеренного при первом испытании. Рекомендуется ежедневно проверять резец перед записью.
4-5. Станок записи
Станок записи предназначен для вырезания с помощью рекордера канавки на носителе, имеющем форму диска. В соответствии с международным стандартом запись ведется по спирали от края к центру при вращении диска по часовой стрелке. В настоящее время стандартизованы две частоты вращения: ЗЗУз, 45 об/мин. Предусматривают также частоты вращения 162/3, 22V2, 78 об/мин.
Вращение планшайбы с носителем записи осуществляется обычно синхронным электродвигателем, а рекордер перемещается с помощью червячного винта. В ранних типах станков этот червячный винт вращался через передачу от синхронного двигателя планшайбы. Таким образом можно было осуществить только какие-либо фиксированные частоты вращения винта и скорости перемещения рекордера. В современных станках, -где для экономии площади носителя шаг записи автоматически изменяется в зависимости от амплитуды записываемого сигнала, вращение червячного винта производится специальным двигателем постоянного тока, питаемым от электронного управляющего устройства.
Весьма ответственным узлом станка записи является подвеска рекордера на суппорте, которая должна обеспечивать постоянство глубины вырезаемой канавки даже в том случае, когда поверхность диска имеет некоторые неровности. В станках для стереофонической записи этот узел усложнен устрой-
105
104
Рис. 4-25. Узел вращения диска в станке записи.
Рис. 4-26. Узел перемещения рекордера.
ством для автоматического регулирования глубины канавки в зависимости от амплитуды записываемого сигнала.
Таким образом, станок имеет следующие основные узлы: узел вращения лакового диска, узел передвижения рекордера, узел крепления рекордера.	.
Узел вращения лакового диска. Задачей этого узла является вращение диска с постоянной угловой скоростью. Эта простая задача осложняется высокими требованиями равномерности вращения, отсутствия вибраций и отсутствия биения диска по высоте.	х
Узел вращения, показанный на рис. 4-25, состоит из планшайбы 10, на которую помещают лаковый диск И, приводного двигателя 1, механических фильтров 2, подшипников 3 и соединительных штанг.
Планшайба представляет собой прецизионно выточенный диск диаметром обычно 420 мм, что позволяет вести запись на дисках диаметром 400 мм. Поверхность планшайбы, на которую кладут диск, имеет концентрические пазы 12, соединяющиеся через отверстия 9, вакуумную камеру 13 и центральную трубку 14 с вакуумным насосом. Это устройство позволяет крепко присасывать диск к планшайбе, что уменьшает его биение по высоте. Концентрические пазы на планшайбе расположены так, чтобы наплывы лака на краях дисков' разного размера попадали в эти пазы.
По ободу планшайбы нанесены стробоскопические полосы 15 для частот вращения 78, 45 и ЗЗ^з об/мин, с помощью которых устанавливается момент синхронизации при раскручивании 106
планшайбы. Стробоскопические полосы освещаются неоновой лампой 16.
Для большей стабильности частоты вращения планшайба приводится во вращение обычно с помощью тихоходных синхронных двигателей без применения редукторов.
Принятый в настоящее время допуск на отклонение средней частоты вращения от номинала ±0,5% не дает заметного на слух изменения тональности звука. Отсюда следует, что при частоте сети 50 Гц ее изменения не должны превышать ±0,25 Гц. Частота сети должна контролироваться во время записи.
Для уменьшения вибраций и детонации двигатель и планшайба связаны между собой через демпфирующее устройство. Оно состоит из двух цилиндрических стаканов 6 и ^ вставленных один в другой с зазором 5 между ними шириной около 0,5 мм, заполненным маслом. Шариковые подшипники 3 создают возможность вращения стаканов независимо друг от друга.
Три регулировочных винта 7 внутреннего стакана служат опорой для планшайбы. Посредством этих -винтов рабочая поверхность планшайбы устанавливается перпендикулярно оси вращения с допуском на биение не более 20 мкм; это обеспечивает при вырезании немой канавки постоянство ее глубины с допуском не более 3 мкм.
Поскольку внутренний стакан связан с планшайбой, а наружный стакан через штангу соединен с двигателем, планшайба приводится во вращение только посредством связи между стаканами через масло, что значительно сглаживает неравномерность вращения планшайбы. Большой момент инерции планшайбы также способствует сглаживанию неравномерности вращения.	.
Дополнительная защита планшайбы от вибраций двигателя осуществляется благодаря мягкому сцеплению со штангами через резиновые шайбы механических фильтров 2.
Узел вращения через подшипники связан с корпусом станка 4,
В общем вся система передачи вращения от двигателя к планшайбе представляет собой механический фильтр, настроенный на очень низкую частоту около 0,5 Гц, который ослабляет все вибрации от двигателя и другие помехи примерно на 55 дБ. В результате коэффициент колебания частоты вращения планшайбы составляет примерно 0,025%, что намного лучше, чем в лентопротяжных механизмах магнитофонов.
Узел перемещения рекордера (рис.’ 4-26) состоит из каретки/, на которой подвешен рекордер 2, ведущего червячного винта 5, вращаемого через редуктор 4 двигателем 5, питающимся от блока электронного управления 6\ этот блок управляется сигналами, воспроизводимыми головками магнитофона 7 и 8 с магнитной фонограммы 9, перезаписываемой на лаковый диск 10.	.
Перемещение рекордера осуществляется в результате сцепления полугайки, находящейся на каретке, с ведущим винтом. | Это сцепление происходит автоматически при опускании рекор- 1 дера на поверхность диска.	i
Частота вращения ведущего винта при записи регулируется | в пределах, которые обеспечивают изменение расстояния между | канавками от 60 до 250 мкм. Такие малые расстояния требуют | большой точности изготовления ведущего винта и каретки. | Автоматическое регулирование шага записи принципиально мо- J жет быть осуществлено по-разному. Наиболее экономичной е точки зрения использования поверхности носителя представ- j ляется такая система регулирования, которая непрерывно уста- | навливает заданное минимальное расстояние между соседними I канавками. В этом случае ход канавок, обусловленный переме-	|
щёнием рекордера, может значительно отличаться от спирали,	I
что создает трудности при воспроизведении. Выполнение такой системы регулирования встречает, кроме того, и большие технические трудности: движение рекордера совместно с кареткой должно периодически реверсироваться с частотой примерно 5—10 Гц, при этом для сообщения больших ускорений массивной каретке нужны мощные безынерционные двигатели с параметрами, неосуществимыми на практике; следящая система, управляющая шагом записи, должна непрерывно учитывать как записываемые, так и уже записанные на соседней канавке I сигналы, что делает ее чрезвычайно сложной. ;
Поэтому на практике применяются другие, несколько менее экономичные, но технически более рациональные и надежные системы. Во-первых, отказались от реверсивного смещения рекордера; с той или иной скоростью он смещается только в сторону центра диска, что значительно упрощает конструкцию. Во-вторых, чтобы избежать больших ускорений каретки с ре- 4 кордером, раздвижение канавок для записи сигналов с большими амплитудами начинается заблаговременно, обычно за пол-оборота планшайбы до прихода этих сигналов в рекордер. После ослабления сигнала движение рекордера к центру диска продолжается также в течение пол-оборота с той же скоростью, чтобы избежать перерезания нанесенной соседней канавки. Такая система регулирования уже рассматривалась в гл. 1 (рис. 1-9, б).
При перезаписи с магнитной фонограммы упреждающий сигнал с головки 7 (рис. 4-26) подается в электронный блок б, где он проходит цепь задержки, выпрямляется и в течение пол-оборота планшайбы станка сохраняется в виде напряжения на конденсаторе, пропорционального амплитудному значению сигнала. По истечении этого времени конденсатор посредством специальной схемь! мгновенно перезаряжается до нового напряжения, пропорционального амплитуде сигнала, воспроизводимого в данный момент головкой. Одновременно сигнал с вос-108	,	>

производящей головки 8 поступает в другую аналогичную цепь задержки и выпрямления, также находящуюся в блоке 6. Выходные напряжения обоих конденсаторов складываются и управляют частотой вращения двигателя 5, передвигающего рекордер. В результате шаг записи изменяется в соответствии с амплитудными значениями как записываемого сигнала, так и сигнала, который поступит в рекордер через пол-оборота планшайбы.
. При стереофонической записи расстояние между канавками устанавливается как суммой сигналов левого и правого каналов, образующей поперечную модуляцию, так и их разностью, образующей глубинную модуляцию (см. рис. 4-2).
Узел крепления рекордера. Поверхность диска, на котором производится запись, может отличаться от плоскости из-за местных неровностей и коробления. При укладке на планшайбу диск, кроме того, может занять слегка наклонное положение. По этим причинам рекордер, жестко закрепленный на каретке, будет вырезать немую канавку неравномерной глубины и ширины. Чтобы по возможности-избежать этого, рекордер укрепляют на коромысле, вращающемся на оси, как это схематически изображено на рис. 4-27. При такой системе крепления рекордера глубина погружения резца в носитель и, следовательно, сечение вырезаемой стружки зависят только
диска резанию, конструкции резца и давдения рекордера на диск. Это давление, определяемое прижимной силой рекордера, т. е. его весом, приведенным к резцу, регулируется противовесом или пружиной. Изменяя прижимную силу рекордера, подбирают требуемую7 ширину канавки; при записи на лаковый диск эта сила достигает 0,05 Н при узкой канавке и 0,1 Н —при широкой.
Крепление рекордера на коромысле позволяет стабилизировать сечение канавки, но одновременно может явиться причиной таких нежелательных явлений, как неравномерность скорости резания канавки и глубинная вибрация. Для установле-
на
Рис. 4-27. Схема устройства для крепления рекордера.
1 — резец; 2 — рекордер; 3 — коромысло;
4 — регулировочная пружина; 5 — демпфер; 6— диск.
от сопротивления лакового слоя
ния причин этих явлений обратимся к рис. 4-27, а. Если диск из-за неровностей его поверхности или наклона заставит рекордер подниматься или опускаться .относительно среднего положения на величину у, то, помимо этого вертикального смещения, конец резца, двигаясь по дуге, будет также перемещаться вдоль вырезаемой канавки на расстояние Xi или х2. Ввиду малых перемещений ai«<Z2=ct, следовательно,	что дает
h
Такие продольные перемещения резца, складываясь с движением носителя записи, изменяют скорость резания канавки на величину Цля немой канавки, %,
-7м?кс - умин . 100 =	100,
V ном
V ном
где Vhom — номинальная скорость резания немой канавки, равная линейной скорости носителя записи.
Обычно перемещения резца вверх и вниз происходят вследствие неперпендикулярности диска относительно оси вращения. Поэтому как вертикальные, так и продольные перемещения резца можно считать гармоническими с частотой, равной числу оборотов диска в секунду, f=u/60. В этом случае
60	'
Номинальная скорость резания, определяемая формулой
______ л, Du ном 77	•
60
Путем подстановки получаем, %: 2V
100 = 400 — = 400 —
Vhom	D	ID
Таким образом, колебания скорости резания зависят только от конструктивных данных коромысла рекордера и от непарал-лельности поверхностей диска и планшайбы.
При вырезании канавки рекордером, закрепленным на коромысле, на резец действуют две силы — прижимная сила рекордера F2 и сила тяги вращающейся планшайбы преодолевающая сопротивление резанию лакового слоя диска, Как видно из рис. 4-27, б, эти силы создают противоположно направленные моменты M2—F2l и M^Fyh, которые уравновешивают резец на определенной глубине лакового диска, при этом
но
Сопротивление резанию зависит от свойств лакового слоя ц практически не зависит от скорости резания канавки.
Если в процессе резания под влиянием случайной внешней силы глубина погружения резца в лаковый диск несколько изменится, то баланс моментов нарушится и разность моментов сил, действуя в ту или иную сторону, будет стремиться установить прежнюю глубину канавки.
Установка требуемой ширины канавки осуществляется из- ч менением натяжения регулировочной пружины, длина которой должна быть достаточной, чтобы при натяжении и сжатии пружины на неровностях поверхности диска глубина канавки практически не изменялась.
Как следует из эквивалентной схемы рис. 4-27, в, рекордер на коромысле и лаковый слой образуют колебательную систему с резонансной частотой резания, равной

где т — эквивалентная масса рекордера с коромыслом; С[ — динамическая гибкость резания, значительно меньшая, чем гибкость с2 регулировочной пружины.
Ниже резонансной частоты шунтирующим действием ветви Ci можно пренебречь. Это значит, что рекордер будет следовать за биениями диска, сохраняя постоянную ширину канавки. Поэтому резонансную частоту резания выгодно выбирать выше частоты колебания, вызываемого неровностями носителя, и частоты возможных вибраций станка. Обычно частота вибраций станка оказывается большей. Она равна частоте вибраций двигателя 25 Гц, поэтому система крепления рекордера выбирается так, чтобы резонансная частота была выше 25 Гц. Поскольку гибкость С\ задается свойствами лакового слоя, для смещения резонанса в сторону высоких частот следует уменьшать момент инерции рекордера с коромыслом.
Иногда при записи все же возникают вертикальные вибрации рекордера; они проявляются на записанных дисках в виде чередующихся темных и светлых полос, расположенных радиально или по спирали. Для устранения вибраций в коромысле имеется масляный демпфер, которому в эквивалентной схеме соответствует сопротивление г. Подбирая вязкость масла, можно получить желаемое затухание вибраций рекордера. Устранение вибраций самого станка достигается применением амортизаторов в узле передачи вращения от двигателя к планшайбе и установкой станка на массивном фундаменте.
Система крепления стереофонического рекордера в связи с автоматической регулировкой глубины вырезаемой канавки отличается от показанной на рис. 4-27 для поперечной записи.
11.
Помимо регулировочной пружины с2 Для начальной ручной установки глубины канавки по другую сторону' коромысла имеется вторая пружина, натягиваемая электромагнитом, ток через который управляется записываемым сигналом.'
I
4-6. Носители записи
Л
Запись для граммофонных пластинок ведётся на дисках, поверхностный слой которых должен обладать способностью точно сохранять форму вырезанной канавки, начиная с момента ее образования и кончая снятием с записанного диска металлической копии.
Долгое время в. качестве носителя записи применялись диски из воскоподобной композиции, называвшиеся «воска». Для придания прочности воска отливали толщиной 3—4 см, что позволяло использовать их по нескольку раз после сошлифовки тонкого слоя, содержащего канавку с ненужной записью. Так как воска с течением времени коробятся, то шлифовку, обеспечивавшую плоскостность диска, производили незадолго до записи. Для уменьшения шума канавок запись велась на восках, нагретых до температуры 26—30°С. Многочисленные дефекты восков, например коробление, сыпь, потускнение, деформация канавок и, кроме того, трудность очистки их от пыли, невозможность длительного хранения после записи и ряд других эксплуатационных неудобств — привели к вытеснению восков более совершенными лаковыми дисками, оказавшимися особенно необходимыми при записи с узкой канавкой.
Для пластинок диаметром 300 мм запись производится на лаковые диски диаметром не менее 350 мм. Лаковый диск имеет основу из алюминия толщиной 0,5—1,0 мм. С каждой стороны основы нанесен слой лака толщиной примерно 0,15 мм. Из ряда других опробованных металлов алюминий выбран как наилучший по жесткости и чистоте поверхности после прокатки; кроме того, алюминий — немагнитный материал, что необходимо для нормальной работы магнитной системы рекордера. Специальные сорта стекла также дают достаточно гладкую поверхность, но лаковые диски со-стеклянной основой могут применяться только для записи, предназначенной для непосредственного воспроизведения; для гальванического процесса, необходимого при тиражировании грампластинок, они непригодны, так как стекло нередко лопается от внутренних напряжений, возникающих при отложении металла.
К носителю записи предъявляются следующие основные требования: сохранение формы вырезанной канавки, малошум-ность канавки, малое сопротивление резанию, чистота, отсутствие посторонних примесещ плоскостность, стойкость к воздействиям, возникающим по ходу технологического процесса, и эксплуатационные удобства.
112
Проблема малошумности канавки в лаковом диске приобрела особое значение в связи с применением для пластинок малошумных пластмасс без наполнителя.
При вырезании канавки лаковый слой оказывает резцу сопротивление. Сопротивление, испытываемое фронтальной гранью резца, преодолевается двигателем, вращающим планшайбу станка записи; сопротивление, возникающее при колебаниях резца, преодолевается рекордером. Сопротивление реза- 1 нию лакового слоя должно быть достаточно малым, чтобы < можно было пренебречь его влиянием на частотную характеристику записи. Уменьшения сопротивления можно достичь при записи нагретым резцом, когда канавка вырезается в размягченном материале. При этом значительно уменьшается собственный шум канавки благодаря лучшей полировке ее стенок.
Ток подогрева резца подбирается во время вырезания немых канавок. При оптимальном' значении тока индикатор 4 уровня, подключенный к цепи обратной связи рекордера, показывает минимальное напряжение шума, и в то же время еще не наблюдается перегрева лакового слоя, приводящего к порче канавок из-за нагара на резце и разрыва стружки и к появле-нию/дефекта «эхо» в записи* Заметим, что нагрев лакового слоя при. вырезании в нем канавки вызывается двумя причинами: трением резца о канавку, и передачей тепла от нагретого резца.  При записи без подогрева резца или с недостаточным подогревом наблюдается возрастание шума по мере приближения канавки к центру диска; это объясняется тем, что с понижением линейной скорости канавки уменьшается поступление тепла, выделяемого из-за трения^между резцом и канавкой. При достаточном подогреве резца наблюдается обратная тенденция — уменьшение шума к центру диска; в этом случае основной нагрев лаковый слои получает не от трения, а от нагретого током резца: к центру диска то же количество тепла приходится на меньшую длину канавки. При правильно выбранном подогреве резца можно достичь одинаковых условий нагрева канавок у края и у центра диска й одной и той же их ширины по всей поверхности диска. В реальных условиях канавки у центра бывают несколько шире.
На рис. 4-28 показана зависимость уровня шума при проигрывании немых канавок от диаметра записи; параметром кривых является ток подогрева резца при вырезании канавок. Частотная характеристика применявшегося измерителя уровня, задаваемая магнитным звукоснимателем и усилителем к нему, горизонтальна от 800 до J5000 Гц, а ниже 800 Гц имеет спад с крутизной 6 дБ/октава.
Уровень шума, измеренный при проигрывании немых канавок на лаково;м диске хорошего качества, при ЗЗ’/з об/мин, составляет от —65 до —69 дБ в пределах зоны записи; за 0 дБ
. / X	х
113

Рис. 4-28. Влияние подогрева резца на уровень шума лакового диска.
1 — без подогрева; 2—*ток подогрева Z=0,2 А; 1? — ток подогрева 7=0,3 А; 4 — ток подогрева 7=0,4 А; 5 —ток подогрева z=o;5 А.
Рис. 4-29. Уровень собственных шумов лакового диска (а) и соответствую* щйх ему металлического оригинала (б) и пластинки (в).
принят сигнал сравнения 1000 Гц с амплитудой колебательной скорости 10 см/с.	•
Представление о соотношении уровней шума немой канавки на лаковом диске, металлической копии и винилитовой пластинке дает рис. 4-29. Кривые получены при использовании вышеупомянутого измерителя уровня, выходное напряжение которого в данном случае подавалось на самописец.
Графики, снятые в одном и том же масштабе, показывают, что лаковый диск имеет уровень шума, примерно на 6 дБ ниже по сравнению с металлическим оригиналом,, а уровень шума оригинала на 4 дБ ниже, чем у пластинки.
Чистота лакового слоя носителя представляет также серьезную проблему, поскольку посторонние включения размером всего в 1 мкм уже дают изъян в канавке, слышимый при проигрывании как щелчок. Чистота лака для полива дисков достигается на производстве сложной системой фильтрации и сушкой дисков в специальных конвейерах, оборудованных кондиционером воздуха и установкой для электростатического отсасывания пыли. Несмотря на эти меры сравнительно небольшой процент готовых дисков признается годным для профессиональной записи, при этом используется только одна сторона лакового диска; остальные диски применяются для любительской записи.
Плоскостность диска необходима, так как неровности и коробление хмогут привести к изменению глубины канавки и к детонации. В производстве можно получить алюминиевые диски
114
с разнотолщинностью не более 0,01 мм, но трудно сделать их плоскими. Благодаря предусмотренному в станках записи вакуумному присосу лаковых дисков к плайшайбе влияние коробления на запись практически исключено. Разнотолщинность самого лакового покрытия при плавных изменениях толщины допускается в пределах 0,05 мм, а при резких изменениях 0,01 мм.
Лаковые диски можно очищать от пыли с помощью эксгаустера или ватного тампона, многократно промывать под давлением, они выдерживают воздействие химических реактивов при серебрении и во время гальванопластического процесса. Лаковые диски обрабатываются при комнатной температуре и без заметного ухудшения качества могут сохраняться в металлических коробках более года. Последнее позволяет их выпускать: в промышленных масштабах.
В эксплуатации лаковые диски очень удобны. Они прочны, легки и транспортабельны и могут храниться с произведенной записью. Кроме того, при необходимости запись с лакового диска может быть воспроизведена, так как после проигрывания легким звукоснимателем (прижимная сила не более 0,01 Н) лаковый диск остаётся годным для дальнейшего процесса производства грампластинок.
Каждый лаковый диск перед записью проверяется на чистоту поверхности путем осмотра, на плоскостность — путем измерения в различных местах ширины вырезаемых немых канавок и на шум — по индикатору уровня. На малый уровень шума указывает также блик в виде яркой радиальной линии без ореола и непрерывно идущая эластичная стружка.
С каждого записанного лакового диска можно .снять две-три металлические копии, что имеет существенное значение при большом тираже грампластинок. Большее число съемов производить не следует, поскольку после каждого съема уровень, шума лакового диска возрастает примерно на 1—2 дБ. А $
4-7. Геометрические параметры записи / *
Профессиональная запись для пластинок производится фир-. мами по национальным стандартам, в которых учтены международные нормы на механическую запись на диск. Общепринятыми диаметрами пластинок на частоту вращения 33!/3 об/мин ' являются 30 и 17,5 см; кроме того, пластинки диаметром 17,5 см выполняются на 45 об/мин. Диск с записью содержит в направлении от борта к центру ряд канавок, представляющих собой непрерывную спираль: вводная канавка, на которую устанавливают иглу звукоснимателя в начале проигрывания, переходит в немую канавку зоны задней, состоящую из одного-двух витков, за которыми следуют модулированные канавки; эти канавки завершаются также одной-двумя немыми канавками,
115
Таблица 4-2
Номинальный диаметр, мм
300	175
Номинальная частота вращения, об/мин
Ширина, мкм
50—70
Вводная канавка
Шаг записи, мм
0,8—1,6
Диаметр начала, мм, не более
Диаметр конца, мм, не менее 120
Канавки зоны записи
Ширина канавок, мкм
стерео
35—120
35—120
моно
50—70
50—70
Шаг записи
ный **
Перемен- Перемен-о 4» 4» ныи **
Выводная канавка	Ширина, мкм		60—80	60—80 Г
	Шаг записи, мм		6,5+3,0	6,5+3,0
Заключительная концентрическая замкнутая канавка t	Диаметр, мм		107	98
	Ширина, мкм		60—100	60—100
Соединительная канавка	f Диаметр, мм, не менее		127 •	127 
	Ширина, мкм \ _ 			50—70	50—70
	t Шаг записи, мм »		0,8—1,6	0,8—1,6
Угол раскрытия канавки, град			90	. 90
Радиус дна канавки, мкм, не более			8,0	8,0
г Вертикальный угол записи, град			20±5	20+5
Номинальный уровень записи	По амплитуде смещения, мкм	поперечной***	40	40
		вертикальной	20	20
	По амплитуде колебательной скорости, см/с	поперечной***	10	10
		стерео- канала ***	7,1	7,1 0
L* Гибкая пластинка диаметром 175 мм имеет постоянный шаг записи, выбираемый в пределах 135—200 мкм.
**' Среднее значение 100 мкм.
*♦* Максимально допустимое значение больше на 3 дБ.
116
переходящими в свою очередь в выводную канавку, которая заканчивается концентрической замкнутой канавкой.
Если на одной стороне, диска имеется несколько записей, то они разделяются друг от друга промежутком, по которому проходит немая канавка, называемая соединительной.
Размеры записи приведены в табл. 4-2.
Глава пятая .	с	..
ПОЛУЧЕНИЕ С ЛАКОВОГО ДИСКА
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОПИЙ И ПЛАСТИНОК
Получение граммофонной пластинки является результатом, сложного производственного процесса. Представление о процессе в целом дает схема рис. 5-1, где последовательно указаны основные этапы производства: запись, металлизация, гальванический процесс, формование. Ниже приводится краткое описание этихгэтапов, начиная с процесса металлизации. .	Ч	*
5-1. Металлизация
После выполнения записи на диск дальнейшей задачей является перенесение её на более прочный материал — металл. Это осуществляется гальванопластическим способом; всякий другой способ изготовления копии не в состоянии обеспечить требуемую точность копирования, определяемую микроразме-рами канавки и ее модуляции.
Для получения гальванопластической копии поверхность диска предварительно надо сделать электропроводящей. С этой^ целью ее металлизируют.
Существует несколько^ способов нанесения проводящего слоя металла: способ катодного распыления, способ термического испарения в вакууме и способ химического серебрения.
Катодное распыление серебра или золота, широко применявшееся в прежние годы, производилось при постоянном напряА женйи в несколько киловольт. Восковой или лаковый диск помещался в специальную камеру, из которой затем откачивался воздух примерно до давления 2,7-10"3 кПа (0,02 мм рт. ст.). г После этого на электроды, между которыми находился диск, подавалось высокое напряжение. Оно вызывало тлеющий разряд, образование положительных ионов и бомбардировку имц . серебряного (золотого) катода, из которого при этом выбивались молекулы металла. Эти молекулы осаждались на поверхности диска, образуя тонкий плотно прилегающий металличе-\ ский слой.	/
117
напряжение выключа-
По окончании распыления высокое лось, давление в камере доводилось до атмосферного и диск немедленно передавался в гальванный цех.
Недостатки способа катодного распыления: трудная очистка сухого лакового диска перед его помещением в камеру, выделение летучих веществ из лака в условиях вакуума и под влиянием нагрева в процессе ионизации газа в камере, а также повреждения поверхности диска от нагрева.
При металлизации способом термического испарения по-прежнему остаются трудности сухой очистки диска. Как и при предыдущем способе, они вызваны в основном возникающим электростатическим притяжением частиц пыли к лаковой поверхности.
' Недостатки этих двух способов особенно выявились при изготовлении долгоиграющих пластинок с "узкой канавкой.
Дефекты процесса металлизации, вызывающие при воспроизведении появление тресков и шума, не были столь заметны в пла-| станках с широкой канавкой, так как эти пластинки изготавливались из массы, которая сама создавала значительные шумы, маскировавшие все остальные, кроме того, уровень ; записи был у них относительно высок. Те же дефекты оказа-Ь лись неприемлемыми для пластинок с узкой канавкой, изготовляемых из малошумных смол без наполнителей и имеющих меньший уровень записи. Длительные эксперименты привели к разработке химического серебрения лаковых дисков, которое | теперь стало общепринятым.
Процесс химического серебрения ведется в следующем по-
I рядке.
|| Очистка. Лаковый диск промывают дистиллированной во-| дой, затем обезжиривают растворами моющих средств, напри-| мер тринатрийфосфатом (Na3PO4« I2H2O), с добавкой поверх-^ ностноактивных веществ, таких как «Прогресс» или ОП-7 и др. После этого лаковый диск снова промывают дистиллированной водой.
I' Из добавок наиболее эффективен препарат «Прогресс», от-личающийся обильным пенообразованием, хорошими смачиваю-
В щими способностями, кроме того, он быстро смывается водой, что в совокупности дает хорошее качество очистки и сокращает |l ее длительность. Препарат «Прогресс» также предпочтителен ||П при очистке лаковых дисков после длительного хранения. . z Сенсибилизация. После очистки и промывки диск обрабаты-|| вают несколько минут (сенсибилизируют) в растворе двуххло-g ристого олова (SnCb) с добавкой соляной кислоты (НС1) и снова промывают дистиллированной водой. Сенсибилизация || производится для надежного сцепления серебра с лаком при JI последующей операции.	'
|1 Все операции по очистке и сенсибилизации проводят из б пистолетов под давлением 600—700 кПа (6—7 кг/см2).
Нанесение серебра. Существует много способов нанесения || серебра. В основном они заключаются в восстановлении серебра g| на диске при попадании на него одновременно азотнокислого ||; серебра и восстановителя. В качестве восстановителя исполь-зуют глюкозу с формалином.
Серебрение может производиться в кюветах, поливом из ка-|| пиллярных трубок, распылением из пистолета.
|1 При первом способе, ранее применявшемся в производстве грампластинок, диск помещали в кювету со смешанными рас-11 творами и покачивали во избежание оседания на шем шлама; 11 Возможность оседания шлама на диске является недостатком I этого способа.	,
I При серебрении поливом или распылением растворы от-I дельными струями направляются на вращающийся диск пер-|| пендикулярно его поверхности.
Epi!?-'
ii.	 ;	П9
Рйс. 5'2. Автоматическая камера серебрения Всесоюзной студии грамзаписи.
1 — панель управления; 2 — лаковый диск; 3 — каретка с распылителями; 4 — сосуды с растворами.
При любом способе нанесения серебра необходимо получить полностью затянутую серебром зеркальную поверхность записанного диска, свободную от мельчайших пор, которые являются основной причиной щелчков и потрескиваний при проигрывании пластинки. Электрическое сопротивление слоя серебра, измеренное от центра до края .диска, не должно превышать 1 Ом. 	.
Предпочтительным оказался способ ,распыления из пистолета под высоким давлением; покрытие получается более рав-
120

номерным, отсутствует шлам, расход серебра меньше, процесс металлизации протекает быстрее. Покрытие производится с помощью двухсоплового пистолета, в котором по одному соплу подается серебрящий раствор (AgNO3), а по другому — восстановитель, соединяющиеся в одну струю у поверхности диска.
Преимуществами химического серебрения лакового диска являются возможность тщательной мокрой очистки поверхности диска, протекание процесса при комнатной температуре, хорошая адгезия серебра к лаку.
Для получения при серебрении зеркальной поверхности высокого качества фирма «Тельдек» подвергает лаковый диск при очистке ультразвуковому колебанию, что способствует более . быстрому процессу полного смачивания.
В современной технологии процесс металлизации автоматизирован, благодаря чему достигается однородная обработка всей поверхности лакового диска и равномерное покрытие серебряным слоем толщиной около 0,1 мкм. Металлизация происходит в автоматической камере серебрения, которая представляет собой Собственно камеру и панель управления (рис. 5-2).
Камера содержит вертикально расположенную планшайбу для закрепления на ней лакового диска и движущуюся по шине каретку "с распылителями — пистолетами для подачи на диск дистиллированной воды и растворов для обезжиривания, сенсибилизации и серебрения. К камере подведен сжатый воздух при давлении 700 кПа (7 кг/см2) для пистолетов подготовительной обработки и 400 кПа (4 кг/см?) для пистолета серебрения.
Последовательность и продолжительность действия пистолетов задается нажатием соответствующих кнопок панели управления. При этом пистолет многократно перемещается в направ-"лении радиуса диска, вращающегося с частотой около 78 об/мин. Каждая операция может быть повторена по усмотрению.
Полный цикл металлизации лакового диска занимает около 5 мин.
После нанесения слоя серебра и окончательной промывки диск готов для завески в электролитическую ванну.
5-2. Гальванический процесс
Конечной целью гальванического процесса является получение матриц, т. е. металлических дисков с негативным рельефом записи, которые используются для формования граммофонных пластинок, а также получение позитивной копии записи на металлическом диске для ее хранения в архиве.
Получению матриц предшествует изготовление гальванопластическим способом металлических дисков (оригиналов), имеющих в порядке чередования то негативный, то позитивный
121
рельеф записи. Первый оригинал — негатив записи, снятый непосредственно с металлизированного лакового диска, служит . для изготовления с него вторых (позитивных) оригиналов. Обычно процесс копирования ведется до третьих оригиналов, которые и являются матрицами.
Современная технология позволяет получить с одного лакового диска 1—2 первых оригинала, с каждого первого оригинала 8—10 вторых оригиналов и с каждого второго оригинала 40—50 матриц. Таким образом, программа, записанная на лаковом диске, может быть выпущена тиражом 200—700 тыс. пластинок, считая, что одной матрицей можно отпрессовать 700 пластинок. При больших тиражах запись производят на двух лаковых дисках.
Первый оригинал. Для получения первого оригинала в ванну с сульфа-, миновым никелевым электролитом помещают никелевый анод, а в качестве катода — металлизированный лаковый диск. Под действием электрического тока на катоде осаждается никелевый слой толщиной 0,4—0,5 мм. Сульфаминовый никелевый электролит позволяет получить слой никеля с меньшими внутренними напряжениями, чем другие электролиты. Ранее изготовлялись биметаллические медно-никелевые оригиналы, которые получались с металлизированного лакового диска путем затяжки серебра тонкой никелевой пленкой толщиной 15—25 мкм с последующим осаждением меди толщиной  около 1 мм в ваннах с сернокислым электролитом.
Целиком никелевые оригиналы имеют ряд преимуществ перед биметаллическими: лучшее качество поверхности, высокая твердость и значительно меньшее время наращивания. От биметаллических оригиналов отказались еще и по той причине, что при хранении и длительном нахождении в цехах на их поверхности появляются дефекты из-за химического взаимодействия между никелем и медью.
По окончании наращивания первого оригинала его отделяют от лакового диска. Для этого предварительно снимают «замок», т. е. тонкую пленку, затягивающую обод дисков. Это осуществляется различными приемами, например с помощью специального ножа, который вводят в заготовленную заранее щель длиной 1—2 см по ободу дисков, прорезают им «замок» по всей окружности обода и разнимают диски вручную. В другом приеме «замок» удаляется роликовым ножом, после чего диски под действием вакуумного присоса отводятся в противоположные стороны параллельно друг другу. При таком способе исключается деформация канавок и попадание в них стружки, возможные при ручном разъеме.
Очевидно, наиболее точное копирование записи получится, если при разъеме серебряный слой с лакового диска целиком перейдет на первый оригинал. Однако возможны и разрывы в серебряном слое, и в таких, случаях, чтобы избежать помех в этих местах при прослушивании пластинки, его полностью удаляют растворением с поверхности первого оригинала путем промывки раствором хромового ангидрида.
Лаковый диск, с которого серебряный слой перешел не полностью, непригоден для повторного съема первого оригинала.
Никелевые оригиналы — первые и последующие, наращивают в ваннах с вращающимися катодами, с непрерывными циркуляцией, фильтрацией и очисткой электролита. Одна из подобных установок — фирмы «Ортофон» (рис. 5-3), содержит шесть ванн, каждая из которых оснащена приборами, контролирующими режим работы. Слева от никелевых ванн видны сборная ванна для подогрева и электролитической очистки раствора от металлических примесей, работающая при низких плотностях тока, и фильтр-пресс для очистки электролита от механических примесей.
В оборудовании более поздней разработки фирмы «Оудио Матрикс» (США) применяется общая восьмиместная ванна. В этой ванне каждый ка-тод^ т. е. металлизированный лаковый диск, вращается параллельно своему аноду под углом 45°, а не в горизонтальной плоскости, как в упомянутой
122
Рис. 5-3. Установка для наращивания никелевых оригиналов.
выше установке. При этом циркуляция раствора происходит вдоль.всей поверхности катода, что дает равномерное покрытие, его никелем. Кроме того, предусмотрен легкий подъем любого анода из электролита для его обследования или замены в случае выработки. Использование в многоместной ванне общего электролита упрощает электрйческий монтаж и обслуживание.
Материал ванны — синтетическое стекло не подвержен химическим воздействиям и механически прочен.
Вторые оригиналы, матрицы. Вторые* оригиналы и матрицы получают аналогично первому оригиналу в никелевых сульфаминовых ваннах, где они являются катодами. Перед погружением оригиналов в никелевую ванну их предварительно обезжиривают, затем на поверхность наносят разделительный слой и снова промывают водой.
Разделительный слой электропроводен и обеспечивает прохождение необходимого для электролиза тока; этот слой исключительно тонок, поэтому он не искажает запись-копию и в то же время позволяет легко отделить ее от исходного оригинала. Имеется много способов для нанесения разделительного слоя; один из них* пригодный для медных и никелевых оригиналов, заключается в обработке поверхности оригинала в растворе бихромата калия. Операция нанесения разделительного слоя называется оксидированием.
Промывка и обезжиривание оригиналов вручную с применением щеток и полирующих веществ не гарантирует безупречной очистки канавок записи, поэтому часто приходится прибегать к повторению операции; кроме того, такая очистка портит запись высоких частот. Лучшие результаты дает автоматический способ промывки в камере, оборудованной вращающейся планшайбой, на которую помещают обрабатываемый оригинал, и распылителями для поочередной подачи на него под давлением 200—500 кПа (2—5 кг/см2) горячей воды и горячего обезжиривающего раствора при температуре примерно 353 К (80°С), поступающих из соответствующих ванн. Длительность очистки оригинала —около 1 мин.
Существует и другой способ нанесения разделительного слоя. Сначала оригинал в качестве катода завешивают в стальную ванну, содержащую обезжиривающий раствор тринатрийфосфата и пирофосфата, где в течение 30—60 с происходит очистка оригинала; анодом при этом служит корпус
123
Рис. 5-4. Станок для центровки матрицы и пробивки центрового отверстия.
пластинку. Ошкуровку производят
ванны. Затем меняют полярность (оригинал становится анодом, а корпус ванны катодом) и в течение 5—10 с длится процесс анодной пассивации — нанесение на поверхности оригинала окисного разделительного слоя. Этот способ пригоден только для никелевых оригиналов.
- Вторые никелевые оригиналы имеют толщину 0,6 мм.
Никелевые матрйцы, которыми формуют пластинки, отличаются от оригиналов меньшей толщиной (0,25—0,30 мм) . Для повышения прочности рабочей поверхности матрицы ее иногда покрывают слоем хрома толщиной менее 1 мкм. Ти-ражность * * матрицы зависит от способа формования и находится в пределах от нескольких сотен до нескольких тысяч оттисков.
По окончании гальванического процесса матрицу центруют и пробивают в ней вырубныМч, штампом отверстие, центр которого должен совпадать с центром диска при записи. Центровку производят с помощью оптического приспособления (рис. 5-4), наблюдая при вращении матрицы за заключительной концентрической канавкой, которая при правильно отцентрированной матрице будет казаться неподвижной. После пробивки центрового отверстия матрицу обрезают по заданному . диаметру дисковым ножом, затем ее тыловую сторону подвергают ощкуровке, чтобы дефекты поверхности не перешли при прессовании на на шлифовальном станке с вакуумным
присосом матрйцы к планшайбе. Затем борт матрицы. обжимают с помощью штампа.
По окончании перечисленных операций матрицу вручную промывают обезжиривающим раствором и бензином. Механическая очистка с помощью абразива и щеток не допускается, так как может привести к стиранию рельефа записи.	-
Иногда лицевую сторону оригиналов и матриц покрывают защитным слоем лака, который предохраняет ее от возможных повреждений, при механической обработке тыловой стороны, транспортировании и хранении. Слой лака легко удаляется перед использованием металлического диска.
После зарядки в пресс-форму матрицы промывают обезжиривающим раствором и приступают к прессованию пластинок.
Матрица и предшествующие ей оригиналы должны удовлетворять ряду требований. Поверхность матрицы и оригиналов должна быть гладкой; они бракуются при наличии пористости, шероховатости, местных наростов, язв, затравленности. Кроме того, определенные требования предъявляются И механическим свойствам оригиналов и матриц. Оригиналы и матрицы должны быть достаточно твердыми, чтобы нри их обработке в дальнейшем использовании не получилось помятостей, однако чрезмерная твердость может оказаться вредной, так как при ней в металле возможны значительные внутренние механические напряжения, которые приводят к короблению наращивае-
* Под тйражностью матрицы понимается количество годных пластинок, которые могут быть ею отформованы.
*	t
124	
мой копии, к затеканию электролита между оригиналом и копией и к искажению формы канавки на копии из-.за отслоения осажденного' металла от вогнутых участков поверхности оригинала. В матрице чрезмерная твердость, кроме того, вызывает появление трещин при обжиме борта, а также при обжиме центра во время зарядки матрйцы в пресс-форму.^
Снижение внутренних напряжений в металлических дисках достигается не только применением соответствующих электролитов и введением в них добавок, но и соблюдением химической и физической чистоты электролитов и анодов. Поэтому для очистки электролита применяют непрерывную фильтрацию ванн; рабочее помещение должно быть исключительно чистым, воздух обеспыленным.
Чистота электролита способствует, кроме того, уменьшению уровня шума пластинок. Для уменьшения шума важно также, чтобы металл оригиналов и матриц имел мелкокристаллическую структуру, без пор, что совпадает также с упомянутым требованием твердости и прочности их поверхности.
Контроль. Контроль оригиналов и матриц заключается в их оценке и отбраковке по дефектам поверхности, влияющим на звучание, и по механическим показателям.
Осмотр поверхности производится невооруженным глазом под лампой и в бинокулярный микроскоп с увеличением 40—80 раз; влияние дефектов' на звучание проверяется прослушиванием второго оригинала на контрольной 4 аппаратуре через громкоговорители или широкополосные головные телефоны.
Единичные дефекты устраняют гравировкой, а при большом количестве дефектов оригинал бракуют.
Контроль механических свойств сводится к испытанию выделенных для, проверки технологического процесса образцов оригиналов и матриц на микротвердость, прочность и хрупкость.
Проверка испытуемого образца на микротвердость производится по отпечатку, оставляемому в нем давителем под определенной нагрузкой. В применяемом для этой цели приборе ПМТ-3 давителем является алмазная пирамида, квадратного сечения. Микротвердость оценивается по длине диагонали отпечатанного квадрата. Этими измерениями руководствуются при выборе и контроле оптимальных режимов наращивания никеля, однако для характеристики прочности они недостаточны из-за значительного разброса результатов, обусловленного анизотропностью гальванически наращенного никеля: (24—40) • 108 Па (240—400 кгс/мм2).
Для оценки прочности изделия в целом более показательны испытания на разрыв. Образцами служат вырезанные из испытуемых металлических дисков полоски установленных размеров. К концам образца прикладывается нагрузка, постепенно увеличиваемая до его разрыва. Прочность обычно находится в пределах (5—7,5) • 108 Па (50—75 кгс/мм2).
Показателем хрупкости служит число перегибов образца, зажатого одним концом и перегибаемого до излома силой, приложенной к другому концу. Число перегибов должно быть от 15 до 30.
♦Кроме этих испытаний, проверяют внутренние напряжения в металле, возникающие в процессе электроосаждения. Проверку производят методом гибкого катода с помощью устройства, состоящего из миниатюрной гальванической ванны и прибора, контролирующего режим осаждения. Ванну заполняют испытуемым электролитом, в качестве катода завешивают вертикально тонкую металлическую полоску, на которую при пропускании тока заданной величины с одной стороны осаждается металл. Под действием внутренних напряжений в осажденном слое полоска стягивается, изгибаясь в сторону анода; по наблюдаемому в микроскоп отклонению ее от первоначального положения оценивают внутренние напряжения. * *
5-3. Формование граммофонных пластинок
Известны три способа формования граммофонной пластинки: прессование, штамповка (тиснение) и литье под давлением.; Способ прессования был применен первым и до сих прр оста-
125.
ется основным. Пластинки изготовляют из достаточно прочных пластмасс, способных принять при прессовании, штамповке или литье точную форму записанной канавки и сохранять эту форму при эксплуатации пластинки. Пластмассу составляют по определенным рецептам, обеспечивающим ее технологичность (легкую формуемость при подходящих давлениях и температурах) и выполнение эксплуатационных требований к пластинке (хороший внешний вид, малошумность^ износостойкость при многократном проигрывании, длительность хранения). В зависимости от способа формования применяется пластмасса в виде порошка, гранул, пленки.	 _
Процесс прессования пластинок совершенствуется, и постепенно ручные операции механизируются. Для прессования пластинок широкое применение нашли гидравлические прессы — полуавтоматы и автоматы. Пластинка прессуется двумя матрицами, которыми заряжена пресс-форма, выбираемая соответственно диаметру пластинки. Одна матрица закрепляется в верхней половине пресс-формы, другая — в нижней. Конструкция пресс-формы предусматривает правильное взаимное расположение обеих матриц и нужный тепловой режим. Для нагрева и охлаждения матрицы в каждой половине пресс-формы с тыловой стороны устроены каналы для пропускания пара при нагревании и холодной воды при охлаждении.
Гидравлическое давление при прессовании пластинки подается на пресс-форму снизу вверх плунжером, приводимым в движение рабочей жидкостью — водой или маслом в цилиндре пресса.
Режим прессования (гидравлическое давление, давление пара, температура охлаждающей воды, временной режим) устанавливают, сообразуясь с типом пресса, учитывая рецептуру пластиночной массы, тип и формат пластинки.
Процесс прессования в общих чертах заключается в следующем: пластиночную массу в виде гранул или порошка нагревают в предпластикаторе и в размягченном состоянии переносят на нагретую матрицу в пресс-форме, куда предварительно закладывают этикетки. После этого пресс-форму закрывают и подвергают давлению под гидравлическим прессом; при этом масса растекается между нагретыми матрицами, приобретая форму пластинки. Для затвердевания пластинки закрытую пресс-форму охлаждают под прессом, затем снимают гидравлическое давление, раскрывают пресс-форму и' извлекают пла-1 стинку.
Временная диаграмма прессования в общем виде показана на рис. 5-5. Нагрев пресс-формы паром протекает за время h—ti, занимая два этапа: первый — при раскрытой пресс-форме, когда в нее закладывают этикетки и дозированную подогретую пластмассу (время t2—ti); второй — при закрывающейся пресс-форме до смыкания (время t%—t2)\ в течение этих . -\
126
этапов повышение температуры пресс-формы Т протекает сначала быстро, затем замедленно. Далее в течение времени t^—t^ сомкнутая пресс-форма подвергается выдержке при неизменной температуре. После выдержки закрытая пресс-форма охлаждается водой при отключенном паре (время /5—По достижении определенной температуры пресс-формы подача воды прекращается и следует пауза (время t6—£5), протекающая сначала при закрытой, а затем при раскрытой пресс-форме, когда пластинка с нее снимается. Этим завершается цикл прес-
сования пластинки и начинается следующий.
Временная диаграмма температурного режима цикла; прессования для прессов различных типов изменяется в небольших пределах: максимальный нагрев пресс-формы доводится примерно до 403—433 К (130—160°С), а ее охлаждение — до 313 К (40°С); температура охлаждающей воды — около 293 К (20°С); гидравлическое давление при прессовании 15—20 МПа (150—200 кг/см2). Полный цикл прессования пластинки диаметром 30 см
Рис. 5-5. Временная диаграмма режима прессования.
немногим более 30 с, при этом на нагрев вместе с выдержкой приходится ориентировочно 10 с, на охлаждение 20 с и на паузу 2—3 с.
В производстве грампластинок широко используются прессы шведской фирмы «Альфа».
Гидравлический пресс полуавтомат «Альфа» для пластинок стандартных форматов работает с предпластикатором модели «Экстромат-3».
.На лицевой стороне пресса имеется панель электронного управления режимом прессования согласно диаграмме рис. 5-5.
«Экстромат-3» представляет собой аппарат экструзионного типа; в нем. происходит предварительный разогрев дозированной пластиночной массы до заданной температуры 403—413 К (130—140°С), компрессирование массы и придание ей дискообразной формы. Управление операциями сосредоточено на передней панели. Выданную предпластикатором таблетку снимают вручную с диска, находящегося на верхней панели, и переносят в пресс-форму. Закрывание пресс-формы сопровождается опусканием защитной решетки.
При прессовании пластинки гидравлическое давление 20 МПа (200 кг/см2) создается в прессе «Альфа» водой. По окончании прессования пластинку вынимают из пресс-формы и переносят на электронно управляемый обрезной станок для снятия облоя (избыточной массы в виде кромки по ободу пластинки) и для шлифовки борта.
127
у
Та же фирма выпускает для пластинок диаметром 30 см пресс-автомат «Тулекс Альфа» в комплекте с предпластикатором «Экстромат-3». В этом оборудовании автоматизированы все операции, начиная от дозирования пластмассы и кончая переносом готовой пластинки в накопитель, представляющий собой опорный диск со стержнем для насадки пластинок.
Полностью автоматизированный гидравлический пресс для пластинок диаметром 30 см, выпускаемый в США фирмой «Ленед», укомплектован пультом управления, расположенным на отдельной стойке, предпластикатором и обрезным устройством, находящимися в самом прессе. В .пресс-автомате проходят автоматически все последовательные операции — от подачи пластиночной массы в виде порошка или гранул к прессу до переноса готовой пластинки в накопитель включительно.
Пульт управления работой пресс-автомата содержит восемь реле времени высокой точности, кнопки и переключатели, управляющие операциями. Для гидравлического давления при прессовании используют масло.
Первую отпрессованную пластинку с каждого пресса проверяют на эксцентриситет для определения правильности зарядки матрицы, оценивают по внешнему виду и прослушивают для выявления дефектов звучания, возникающих от пластиночной массы, процесса прессования и матриц. Все последующие пластинки проверяют только по внешнему виду; кроме того, производится периодическое прослушивание пластинок, чтобы выяснить пригодность матриц для дальнейшего прессования или необходимость их замены из-за выработки или случайного повреждения.	:
Готовые пластинки проходят процерку на коробление в течение нескольких часов в специальной камере с повышенной температурой, около 313К (40°С).
Если в пластиночную массу не введен антистатический агент, то пластинка вследствие электризуемости притягивает к себе пыль. Для уменьшения электростатических зарядов пластинку перед упаковкой обрабатывают антистатической жидкостью (например, ОП-7). Эту операцию при необходимости может производить и потребитель, протирая пластинки мягкой тканью, пропитанной указанной жидкостью.
Фирма «Кук Инструменте Корпорейшн» (США) продемонстрировала в 1957—1958 гг. процесс формования долгоиграющих монофонических пластинок на пневматическом прессе. Особенностью этого процесса, названного микрофузия, является применение порошкообразной композиции, состоящей из основы — винилового порошка и специальной микрофузионной добавки, позволившей осуществить прессование при сравнительно низком давлении сжатого воздуха 1,8 МПа (18 кгс/см2). Цикл прессования проходит последовательно в двух отделениях пневматического пресса *— в горячем и холодном при использовании переносной пресс-формы, раскрывающейся подобно книге. Такое разделение операций нагрева и охлаждения пресс-формы создает одинаковую температуру по всей ее поверхности без перепадов, характерных для пресс-форм с каналами, применяемых в гидрав-
128
Я
Sa
У
!•
 <
X
S
К'


•3
I-т

А

мМК г
лических прессах. Нагрев производится электрическим способом, а охлаждение— водой. При охлаждении пластинки, так же как и при ее прессова-. нии, поддерживается давление 1,8 МПа (1Ч8 кгс/см2).
Пресс, используемый при данном технологическом процессе, автоматизирован: контролируются пневматика, тепловой режим, временные циклы горячего и холодного отделений. Предусматривалось использование пресса для изготовления пластинок всех принятых форматов. Тиражность матрицы 10 тыс. пластинок.
Некоторые производства применяют гидравлические прессы с электрическим нагревом пресс-формы вместо пара. Здесь, так же как и при микрофузии, используется переносная пресс-форма'в виде книги с равномерным нагревом в одном прессе и равномерным охлаждением в другом. Температура нагрева пресс-формы около 473 К (200°С); при ,такой температуре гранулированная масса становится текучей и хорошо заполняет рельеф матрицы. Охлаждение пресс-формы доводится до 323 К (50°С) циркулирующей водой.
/ Массовое тиражирование гибких, преимущественно малоформатных пластинок достаточно хорошего качества производится штамповкой при непрерывной подаче разматываемого с рулона листового пластического материала — винилхлорида толщиной 0,1—0,2 мм, пропускаемого после электрического нагрева между матрицами пресс-формы. Нижняя половина пресс-формы неподвижна, а верхняя периодически поднимается и опускается, причем в момент опускания (удара) подача материала приостанавливается и отформовывается пластинка. Весь процесс штамповки малоформатной пластинки занимает примерно 15 с. Тиражность матрицы при штамповке значительно выше, чем при прессовании, и составляет несколько тысяч пластинок. Отштампованные гибкие пластинки могут иметь обычную круглую форму или другую, удобную для брошюрования их в иллюстрированные журналы. В последнем случае пластинки при проигрывании из журнала не вынимаются.
Известен также литьевой способ изготовления малоформатных пластинок. В литьевых машинах также .предусмотрена замена ручных операций автоматикой/При литьевом способе в качестве пластиночной массы примени--ются специальные термопласты, способные выдержать без разложения высокие температуры, сопровождающие процесс формования. Здесь, так же как и при производстве гибких пластинок штамповкой, обеспечивается высокая тирйжность матрицы, благодаря тому, что расплавленная пластмасса ве стирает ее поверхность, как это происходит при прессовании тестообраз- / ной .массы, постепенно растекающейся под давлением от центра к перифе-;рии матрицы. Тем не менее литьевой способ не получил распространения из-за . невысокого качества литьевых пластинок, ограничения в их формате и трудности в выборе термопластов.	-
5-4* Форма, размеры, материал пластинок
Форма и размеры прессованных пластинок установлены международными нормами и ГОСТ 5289-73 «Грампластинки». Приняты два стандартных формата пластинок ФЗО и Ф17 соответственно наружным номинальным диаметрам 30 и 17,5 см. . Ранее пластинки выпускались одинаковой толщины по всему сечению, что оказалось особенно неблагоприятным для долгоиграющих пластинок с малыми размерами канавок.
Наиболее рациональная форма поперечного сечения прессе- * ванных пластинок, показанная на рис. 5-6, имеет зону записи, утопленную относительно борта и этикеточной части. Пластинки такой формы меньше подвержены короблению, а их зона записи лучше защищена от повреждений. В пластинках диаметром
•5 Заказ № 645	129

17,5 см утолщена только зона этикетки, являющаяся опорной поверхностью. В 1970 г. американская фирма RCA выпустила облегченные пластинки диаметром 30 см массой 90 г с уменьшенной толщиной зоны записи и с более пологим переходом к ней от борта. Преимущество такой пластинки не только в экономии плартиночной массы, но также и в том, что благодаря плавному вводу иглы с вводной канавки в зону записи уменьшается помеха в начале воспроизведения. Благодаря меньшей толщине пластинки получается более интенсивное и однородное перемешивание массы при прессовании, а это способствует малошум-ности пластинки. В Советском Союзе Апрелевским заводом грампластинок облегченные пластинки в 100—110 г начали выпускаться в 1971 г.
Рис. 5-6. Вид пластинки диаметром 30 см в поперечном разрезе. 1 — борт; 2 — зона записи; 3 — зона этикетки.
Пластинки на 78, об/мин долгое время изготовлялись из пластиночной маОсы на основе шеллака — смолы естественного происхождения, который впоследствии был заменен синтетическими смолами. Пластмасса содержала три вида составляющих: связующее, наполнитель, специальные добавки. Роль связующих— скрепить все компоненты пластмассы. В общепринятых рецептах связующими являлись синтетические смолы — винилит, полихлорвинил и др., а также сочетания искусственных смол. Эти смолы заменили применявшийся ранее шеллак. Наполнители, вводимые для повышения механической прочности пластинки в расчете на ее проигрывание мембраной, представляли собой минералы — шифер, маршалит, известняк и др., входившие в виде измельченных твердых частиц. От дисперсности наполнителя зависел уровень шума пластинки. Цель специальных добавок —облегчить процесс формования (пластификаторы), придать пластинке лучший вид и определенный цвет (красители), повысить стойкость на износ (смазки) и предохранить от разложения в процессе переработки * (стабилизаторы).	'	'
Пластмасса получалась вальцеванием с последующим разрезанием ее на таблетки размером 300X140X3 мм.
После появления долгоиграющих пластинок выпуск пластинок из пластмасс с твердыми наполнителями прекратился.
Пластмасса для долгоиграющих монофонических и стереофонических пластинок состоит из синтетических смол с добав-
* Переработка — изготовление пластмассы и формование пластинки.
130
ками, растворяющимися или плавящимися в них. Широкое применение получила винилитовая смола — сополимер винилхлорида с винилацетатом, выпускаемая в виде белого порошка. Пластификаторы для нее не нужны, так как винилит внутренне пластифицирован; добавки (стабилизаторы, смазки и красители) составляют незначительный процент в рецептуре пластиночной массы. Ниже приводится пример рецепта на основе винилитовой смолы.
Компоненты
Винилит • ........................
1	. Стеарат кальция..............• • •
Монтан-воск..................
Сажа газовая .....................
Соотношение масс» %
97,0
1,0
1,5
0,5
Порошкообразная пластиночная масса получается в специальных смесителях, а весь процесс получения гранул производится на экструзионных машинах — экструдерах, котрудерах и полностью автоматизирован, начиная от подачи сополимера и добавок, дозированных в соответствии с рецептом пластиночной массы, и кончая выходом гранул.
Порошкообразная пластиночная масса подается на шнек-машину, где захватывается и перемещается внутри цилиндра вращающимся бесконечным винтом, подвергаясь при этом сжатию и нагреву до размягченного состояния и уже при нормальном давлении выдавливается через отверстия выходной насадки в виде тонких прутков диаметром 2—4 мм. Прутки после охлаждения и сушки поступают в гранулятор, где ножами разрезаются на гранулы длиной 2—5 мм.	.
Экструзионная машина кроме гранул может выдавать и таблетки при использовании специальной насадки на выходе.
Гранулы представляют собой зерна различной формы (цилиндры, кубики и Др.). Преимущество гранул перед таблеткой в том, что отпрессованные из них пластинки не имеют пузырей, так как при нагреве4 во время* прессования воздух из гранулированной массы выходит легче, чем из таблетки.
Из физико-механических свойств смол вязкость винилита (или другой смолы) непосредственно влияет на формование и износостойкость пластинки. С повышением вязкости винилитовой смолы ухудшается формуемость пластинки, но повышается ее износостойкость^ в связи с этим заводам — изготовителям сырья наряду с другими требованиями задаются допустимые пределы вязкости смолы.'
Изучение поведения упруго-вязкого материала пластинки, нагруженной звукоснимателем, очень сложно. Затруднения усугубляются тем, что классическая теория упругости и теория сопротивления материалов не могут быть полностью применены к пластиночным массам, состоящим из смеси полимеров, пластификаторов и других компонентов.
131
J
Материал пластинки под иглой оказывается в напряженном состоянии и в какой-то степени подвергается деформации. Во избежание заметных искажений при первом и повторных проигрываниях эти деформации должны быть незначительны и полностью исчезать по прекращении контакта между иглой и канавкой. Очевидно, наиболее желательно немедленное восстановление формы канавки после снятия нагрузки, что соответствует упругой деформации; по-видимому, могут быть допущены и замедленные упругие деформации с приемлемым временем восстановления формы
А 4 Нагрузка Разгрузка
1Д Нагрузка Разгрузка /I
Рис. 5-7. Деформационные диаграммы материала, применяемого для пластинок.
а — в режиме пластической деформации; б — в режиме упругой деформации.
канавки и недопустимы условия проигрывания, приводящие к необратимой пластической деформации материала пластинки.
Упрощенное представление о физико-механических свойствах полимеров — основных материалов в составе пластиночной массы1—дают деформационные диаграммы, приведенные на рис. 5-7. Они представляют собой зависимость относительной деформации сжатия Д образца от времени t при нагрузке и разгрузке, т. е. под действием постоянной внешней силы, приложенной к образцу, и после ее удаления. Диаграмма снимается при заданных температуре образца и площади его поперечного сечения So, к которой приложена сила Р; таким образом, нормальное напряжение во все время действия этой силы равно
о = Р/50.
Как видно из рис. 5-7, нарастание деформации происходит до времени /г, пока к образцу приложена сила Р, а затем, после ее удаления, идет процесс частичного (рис. 5-7, а) или полного (рис. 5-7, б) восстановления формы образца в зависимости от свойства его материала и условий испытания.
Из рис. 5-7, а следует, что под действием нагрузки материал может испытывать три вида деформации, которым соответствуют три характерных участка деформационной кривой, при этом общая .деформация равна сумме частных деформаций
Участок О А соответствует упругой обратимой деформации Ду, распространяющейся со скоростью звука в среде данного полимера, т. е. практически мгновенно. К этому участку может быть применен закон Гука, на основании которого
где £у — модуль упругости материала образца.
Участок АВ соответствует высокоэластическому состоянию полимера. В этом переходном состоянии наблюдается замедленное нарастание упругой
132
деформации Дэ, которая потом, после удаления нагрузки, постепенно (но полностью) снимается за время, зависящее от свойства полимера. Этот участок может быть описан уравнением
*
где Eqco — высокоэластический равновесный модуль; 0' —- время релаксации (т. е. время, в течение которого замедленная упругая деформация Дэ после снятия нагрузки уменьшается в е раз).
Участок ВС характеризует пластическое течение полимера, при котором имеет место пластическая (необратимая) деформация
нарастающая пропорционально времени /2 — Л действия напряжения а и обратно пропорционально коэффициенту вязкости г) полимера.
Скорость пластического течения может быть определена как
Очевидно, что режим течения не должен возникать при проигрывании пластинки и для обеспечения ее износостойкости целесообразно применять полимеры с большой вязкостью (хотя это находится в противоречии с требованиями формуемости пластинки), а внешнюю нагрузку от звукоснимателя, т. е. его прижимную силу,'-выбирать достаточно малой, чтобы удовлетворить условиям, гарантирующим прочность пластинки.
Процесс разгрузки происходит по кривой СС'М: участок СС' соответствует мгновенно исчезающей упругой-деформации Ду', которая, вообще говоря, отличается ют значения Ду ввиду структурного изменения материала, происшедшего при течении. .Спадание деформации на участке С'М происходит по экспоненте, при этом скорость спадания обусловлена временем релаксации 0'.
В примере, рассмотренном на рис. 5-7, а, из-за вязкого течения (участок ВС) не происходит полного восстановления формы образца после разгрузки — имеется относительная остаточная деформация Дп'. Если же нагрузку снять в момент времени, не превосходящий т. е. до возникновения -течения, то деформация постепенно полностью исчезнет, а вместе с ней снимутся и внутренние напряжения в полимере. Однако если повторно приложить нагрузку в то время, когда еще идет спадание деформации, то вновь возникающая деформация накладывается на предшествовавшую ей, при этом внутренние напряжения нарастают и могут привести к режиму течения.
Если приложенная- к образцу сила меньше силы, способной вызвать процесс течения, то деформационная диаграмма имеет вид, представленный на рис. 5-7, б; в этом случае наблюдаются упругая и замедленная упругая деформации, развивающиеся до определенной величины.
Поскольку рассмотренные деформационные диаграммы относятся к статически нагруженному образцу постоянного сечения, то они могут дать лишь самое общее представление о поведении канавки под иглой звукоснимателя, где приложенная сила.имеет мгновенный характер, так как время контактирования оценивается микросекундами.
По мнению некоторых авторов, в материале пластинки, соприкасающемся с иглой, режим упругих деформаций не всегда существует, поскольку прижимная сила звукоснимателя при проигрывании пластинки в условиях упругой деформации, не должна превышать 0,03 Н, что не выдерживается в массовой аппаратуре. . -
От сочетания упругих и вязких свойств материала пластинки зависит состояние проигрываемой канавкй, ее подверженность ианосу,
А, *
133
I
Чтобы избежать в пластинке остаточной деформации и ее нарастания от повторных проигрываний, необходимо придерживаться оптимальной прижимной силы звукоснимателя и, кроме того, повторно проигрывать одни и те же канавки не чаще чем через интервалы, перекрывающие время восстановления. Это время практически принимают равным удвоенному времени релаксации, что для винилитовых пластинок ориентировочно составляет около 10 мин.
5-5, Требования, предъявляемые к пластинке
Влияние пластинки на качество воспроизведения обусловливается ее физико-механическими свойствами и точностью изготовления. Для того чтобы пластинка была малошумной, необ
ходима гладкость стенок канавки, которыми ведется игла звукоснимателя при проигрывании, а чтобы пластинка не вызывала детонации, она должна быть правильно отцентрована и не быть коробленой. Кроме того, от пластинки требуется возможность ее длительного использования.
В связи с этим к пластинке предъявляется ряд эксплуатационных требований, что отражено в ГОСТ 5289—73 «Грампластинки», Основными из них являются отсутствие видовых дефектов, влияющих на качество звучания или портящих внешний вид, соответствие принятым нормам на эксцентриситет центрового отверстия и на уровень шума, достаточные износостойкость, термо- и влагостойкость.
Объективная оценка качественных показателей пластинки производится механическими и электрическими способами; в нужных случаях прибегают к прослушиванию.
Видовые дефекты, влияющие на звучание, могут получиться от многих причин, наиболее существенные из них загрязенность пластиночной массы и неправильность режима прессования. Недостаточно чистая и неоднородная пластиночная масса, помимо непрерывного шума, вызывает импульсные помехи — потрескивания, щелчки, а также периодическое изменение шума. Неравномерное распределение пластиночной массы на матрице, неправильно установленный режим прессования могут привести к «недопрессовке», т. е. к неполной отформовке канавок, что
при прослушивании дает периодическое усиление шума и потрескиваний, и к специфическим дефектам; канавок, преимущественно встречающимся при прессовании стереофонических пластинок с большой вертикальной модуляцией; на слух они воспринимаются как сильный хриплый призвук.
Требование не превзойти при формовании допустимой величины эксцентриситета, т. е. смещения центра вращения пластинки относительно центра записи, которое может произойти при зарядке матрицы в пресс-форму, ставится для того, чтобьг уменьшить детонацию звука при проигрывании из-за периодического повышения и понижения тональности за каждый оборот пластинки. Норма на эксцентриситет задается из сооб-
134
ражений допустимой на слух детонаций и с учетом производственных возможностей.
Изменение тональности связано с эксцентриситетом соотношением	'
где f — частота сигнала, записанного в канавке радиусом Л/ — ее максимальное отклонение при воспроизведении пла-1 стинки с эксцентриситетом 8.
Измерение е производится с помощью эксцентрометра. Наиболее простой прибор построен на принципе рычага первого рода; он имеет шкалу, проградуированную в значениях эксцентриситета. При измерении игла прибора следует по концентрической заключительной канавке и, передает стрелке прибора перемещение, обусловленное эксцентриситетом, с увеличением, равным отношению плеч рычага. Обычно значения эксцентриситета пластинок находятся в пределах 0,02-^—0,2 мм. Пластинки с эксцентриситетом более 0,2 мм бракуются.
Коробление пластинки наиболее сильно бывает выражено у борта. Его обычно оценивают высотой приподнятого борта пластинки, помещенной на контрольную плиту. Коробление проверяют клиновидным щупом с заданным углом наклона к опорной плоскости и имеющим на наклонной грани поперечные риски, градуированные по высоте коробления^ Пластинки форматов ФЗО и Ф17 бракуются, если коробление превышает 2 и 1,5 мм соответственно. -
Начальный шум пластинки и возрастание шума в^результате многократного проигрывания являются показателями, характеризующими пластинку по мешающему действию шума при прослушивании записи, динамическому диапазону звучания и допустимому количеству проигрываний. Уровень шума принято оценивать в децибелах отношением электрических напряжений С7Щ и Uiooo, измеряемых измерителем уровня при проигрывании звукоснимателем соответственно не-; мых канавок и записи сигнала 1000 Гц с наибольшей допустимой амплитудой колебательной скорости:
Обратное значение уровня шума позволяет судить о "динамическом диапазоне звучания пластинки, хотя он и меньше этой 'величины, поскольку слабые сигналы должны перекрывать шум по крайнешмере на 10 дБ.
Ввиду того что энергия шума в основном сосредоточена на высоких частотах, в измерителях шума предпочитают пользоваться горизонтальной частотной характеристикой от 500 до 15 000 Гц с допустимым спадом —3. дБ на крайних частотах;
135
xxri/ivv, mvw 11д рекомендуется спад не менее 12 дБ/октава для устранения влияния'низкочастотных помех от движущего механизма на результаты измерения и такой же спад выше 15 000 Гц для лучшего согласования измерений со слуховым восприятием.
, Долгоиграющая пластинка на ЗЗ’/з об/мин производит впе-\ чатление бесшумной, когда при отсутствии щелчков и потрескиваний уровень шума, измеренный прибором с вышеуказанной характеристикой, не превышает — 53 дБ относительно уровня сигнала 1000 Гц с амплитудой колебательной скорости 10 см/с.
В настоящее время при использовании звукоснимателей с большой гибкостью подвижной системы, позволяющей игле
надежно следовать по канавке,: и с незначительной прижимной силой (0,015—0^04- Н) вопрос об износостойкости пластинки не стоит так остро, как прежде. Обычно после пятидесяти проигрываний немой канавки при форсированной нагрузке на нее (прижимная сила звукоснимателя 0,1 Н) уровень шума-долгоиграющей пластинки возрастает не более чем, на 1 дБ. Э(то означает, что в нормальных условиях эксплуатации такую пластинку можно проигрывать свыше 100 раз.	,
Существенное значение для эксплуатации, хранения и тран- > спортирования пластинки имеет ее стойкость против воздействия повышенной температуры и сырости. Можно считать пластинку термостойкой, если после двухчасового пребывания в термостате при 328 К (55°С) она не покоробилась, а, уровень шума повысился не более чем на 2 дБ. Тем же требованиям пластинка должна удовлетворять и при проверке на влагостойкость после суточного пребывания в эксикаторе при относительной влажности 100% и комнатной температуре.
Пластинки следует хранить в конвертах в сухих проветриваемых помещениях при комнатной температуре; рекомендуется устанавливать их в вертикальном положении, сгруппированными по форматам, чтобы избежать прогиба от действия собственной массы, а также давления друг на друга. Можно хранить пластинки и в горизонтальном положении стопкой не более 10 шт. одного формата.
Оседающая на пластинке пыль и царапины-вредно отражаются на звучании. Поскольку амплитуды записи на высоких частотах бывают меньше десятых долей микрона, т. е. соизмеримы с размером пылинок, то осевшая в канавке пыль может
вызвать потрескивания и щелчки не только в паузах, но и на тихой записи. Царапина, пересекающая канавки, проявляется как периодические щелчки. Поэтому пластинки следует хранить обязательно в конвертах.
Целесообразно протирать пластинку мягкой тканью, не оставляющей ворсинок на пластинке и пропитанной антистатической жидкостью, например ОП-7; перед протиркой ткань следует хорошо отжать. Такая обработка снимает с пластинки
136
1
статический заряд и устраняет притяжение пыли. Кроме того, при проигрывании увлажненных пластинок срок службы иглы повышается примерно в полтора раза. Некоторые фирмы выпускают пластинки из массы, содержащей антистатическую добавку, благодаря чему такие пластинки не притягивают к себе пыль и не требуют очистки.
При обращении с пластинкой ее следует держать, не касаясь зоны записи, так как отпечатки пальцев могут вызвать при проигрывании помеху. Отпечатки следует немедленно удалять протиркой легкой влажной тканью.
При надлежащих условиях хранения и обращения пластинка может оставаться полноценной десятки лет.
Глава шестая
ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ 1
6-1. Особенности воспроизведения механической записи. Виды искажений	,
г	г.	•'	.
Воспроизведение звука с граммофонной пластинки начи-
нается с принудительного ведения иглы звукоснимателя канавкой при вращении пластинки. Вынужденные механические колебания иглы определяются модуляцией канавки и преобразуются звукоснимателем в электрические колебания. В прошлом, когда для воспроизведения применялся акустический граммофон, механические колебания иглы преобразовывались его мембраной непосредственно в звуковые колебания.
Особенность воспроизведения механической записи заключается в том, что звукосниматель и носитель записи находятся в непосредственном непрерывно, меняющемся контакте. Игла звукоснимателя, через которую осуществляется этот контакт, ' отличается по форме от резца, вырезающего канавку: резец, как известно, имеет V-образную режущую фронтальную грань, которой .определяется угол раскрытия канавки и ее ширина, зависящая от глубины погружения резца в носитель, а игла представляет собой конус, образующий в ‘поперечном сечении, проведенном через точки контакта со стенками канавки круг или эллипс, или же фигуру более сложной формы. Наименее выгодной по точности воспроизведения сигнала является игла со сферическим острием, которая благодаря простоте изготовления часто используется в звукоснимателях широкого применения. Поэтому для оценки процесса воспроизведения прежде всего необходимо представить себе геометрические соотношения между йглой и канавкой, выбирая наиболее характерные участки модулированной канавки и учитывая постепенное сжатие записи от края к центру пластинки. Для упрощения вместо
137
перемещения канавки под иглой будем рассматривать иглу, движущуюся по неподвижной синусоидальной канавке, имеющей жесткие стенки.
Правильное копирование записанного сигнала получилось бы при движении центра иглы по следу острия резца, однако несоответствие форм резца и иглы приводит к неизбежным отклонениям от точного копирования следа; кроме того, возникают искажения от несовпадения направления колебаний иглы и направления колебаний резца, что происходит из-за различия в конструкции и способе установки звукоснимателя и рекордера.
Ниже будут рассмотрены искажения, возникающие при воспроизведении поперечной, глубинной и стереофонической записей.
Рис. 6-1. Искажения от несоответствия форм резца и иглы; центр сферы (иглы) вместо синусоиды 1 воспроизводит пойду 2.
Математическим анализом таких искажений занимались многие авторы. Ввиду его громоздкости мы ограничимся в основном изложением полученных результатов*
Искажения от несоответствия форм иглы и резца (искажения огибания). Пирс и Хант определили характер искажений при воспроизведении глубинной и поперечной записи, исходя из траекторий центра сферы, скользящей по синусоиде. Рисунок 6-1 отражает условия ведения иглы модулированной стенкой канавки. Хак видим, центр иглы описывает кривую, отличающуюся от нанесенной резцом синусоиды. Пирс и Хант показали, что эта кривая, названная ими поидой, описывается уравнением, содержащим помимо члена* с основной частотой, члены с четными и нечетными гармониками, которых не было в исходном сигнале.
В нормальных условиях игла ведется одновременно обеими стенками, поэтому траектория центра сферы иглы является результирующей сложения двух поид. Беря горизонтальную и вертикальную проекции каждой из поид и суммируя соответствующие проекции, Пирс и Хант показали, что при глубинной записи центр сферы иглы вследствие симметричности канавки совершает только вертикальные колебания, воспроизводя пойду вместо синусоиды; таким образом, в сигнале, воспроизводящем 138
глубинную запись, присутствуют искажения, обусловленные и четными, и нечетными гармониками.
При поперечной записи синусоидального сигнала каждая стенка канавки задает центру иглы траекторию в форме поиды, но поскольку против вогнутости одной стенки приходится выпуклость другой, поиды сдвинуты относительно друг друга на 180°. Сумма проекций обеих поид на плоскость носителя дает поперечное колебание центра иглы, которое описывается уравнением, содержащим основной сигнал и нечетные гармоники; четные гармоники, в отличие от глубинной записи, здесь отсутствуют. Сумма проекций обеих поид на плоскость, перпендикулярную плоскости носителя, показывает, что поперечное колебание иглы сопровождается еще её движением вверх и вниз (линч-эффект), неизбежным при воспроизведении поперечной записи. Эти колебания содержат четные гармоники записанного сигнала.
Левис и Хант дали общие .формулы в виде степенных рядбв для траектории сферической иглы при воспроизведении глубинной и поперечной записи» Эти формулы приводят к простым выражением для оценки искажений от второй и третьей гармоник, возникающих при воспроизведении синусоидального сигнала.
При воспроизведении глубинной записи искажения от второй гармоники, оцениваемые соотношением амплитуд колебательных скоростей второй и первой гармоник, % ; с	
К2 = ^100;	(6-1)
f	ь
аналогично для третьей гармоники
/С8 —	ЮО.	(6-2)
2 у /
- J
При воспроизведении поперечной записи искажения обусловлены только нечетными гармониками; для третьей гармоники, %:	.
Кзп = -у(-^г-у 100.	(6-3
где V — линейная скорость канавки; ^о —амплитуда колеба тельной скорости записи; f — частота записанного сигнала; г — радиус иглы.
Искажения от гармоник более высокого порядка не приво дятся ввиду их малых значений.
В реальных условиях воспроизведения гармонические иска жения будут меньше, чем рассчитанные по формулам, так кар
13<
спадающий ход частотной характеристики канала воспроизведения приводит к подавлению гармоник. Поэтому коэффициенты искажений, вычисленные по формулам (6-1) — (6-3), должны быть уменьшены в соответствии с отношением уровней сигнала основной частоты и рассматриваемой гармоники J. стандартной характеристике канала воспроизведения.
При стереозаписи 45/45 оба канала работают в одинаковых условиях, поэтому они равноценны по искажениям. Каждая стенка канавки несет запись сигналов одного канала, произведенную в направлении, перпендикулярном ее поверхности, вследствие чего в каждом канале при воспроизведении появятся искажения, типичные
ка-
Рис.4 6-2. Огибание иглой навкй на пиках модуляции
для глубинной записи, т7 е. вторая и третья гармоники основного сигнала данного канала.
Перекрестных искажений между каналами, т. е. искажений в одном канале, вызванных сигналами другого канала при воспроизведении стереозаписи 45/45, в принципе нет; их появление может вызываться только неточностями в ориентации осей чувствительности подвижной сцстемы звукоснимателя относительно осей модуляции канавки.
Иначе обстоит дело при воспроизведении стереозаписи 0/90, где оба канала неравноценны. В этом
случае возникают следующие искажения: 1) в канале глубинной записи: а) искажения от второй и третьей гармоник сигнала в данном канале; б) искажения от второй гармоники сигнала в канале поперечной записи, передаваемой в канал глубинной записи из-за пинч-эффекта; 2) в канале поперечной записи: а) искажения от третьей гармоники сигнала в данном канале; б) искажения от суммарных и разностных комбинационных частот, возникающих вследствие перекрестных искажений.
Приведенный’разбор предусматривает идеальную запись, таким образом, перечисленные искажения обусловлены только условиями воспроизведения.
Несоответствие форм резца и иглы проявляется тем сильнее, чем больше радиус иглы по сравнению с радиусом^ кривизны стенок канавки на пиках модуляции. Рассмотрим случай поперечной записи. Следуя по канавке, игла вписывается в ее контур до тех пор, пока радиус закругления острия иглы г не превосходит радиуса кривизны стенки канавки рк, проведенного в перпендикулярной к ней плоскости через точки контакта с иглой, как это показано на рис. 6-2, т. е. пока
Рк*
140
Общее выражение для радиуса кривизны,
как известно,
имеет вид:
dy dx
d2y
I

(6-5)
dx2
тч	«,	л . (OX
В.случае синусоидальной модуляции канавки у = Asin-— после подстановки производных этого выражения в (6-5) и учитывая, что рк = p/cosимеем для радиуса кривизны стенок канавки
___p_
У cos —
V2
А со2 cos —
V2
У
G)Vq cos —
Знак плюс соответствует вогнутой стенке канавки, а знак минус — выпуклой. Таким образом, (6-4) после подстановки (6-6) и (2-5) принимает вид:
у 2 ' rS --------—
<ovo cos —
и \2 D2
/ 4А/2 cos —
Для расширения частотного диапазона канала воспроизведения в сторону высоких частот при заданных числе оборотов, в минуту и и угле раскрытия канавки у следует либо заканчивать запись на большем конечном диаметре D, либо ограничить уровень записи, уменьшая амплитуду Л, либо перейти к игле с меньшим радиусом закругления острия г. Выбирать эти величины следует, исходя из допустимых искажений неогибания. Выражая искажения от третьей гармоники (6-3) через радиус ,рк из формулы (6-6) при у=90° имеем, % у.
<67)
Эта формула определяет искажения при воспроизведении в том случае, когда частотные характеристики канала записи и канала воспроизведения горизонтальны.
Если частотная характеристика канала записи-имеет подъем _ 6 дБ/октава в сторону высоких частот, а частотная характеристика канала воспроизведения соответствующий завал, то искажения от третьей гармоники уменьшаются соответственно номеру гармоники и станут равными, %:
141
II
Поскольку стандартные характеристики канала записи имеют подъем менее 6 дБ/октава, искажения будут больше, чем рассчитанные по формуле (6-8), но меньше, чем рассчитанные по формуле (6-7).	.
Заметим, что искажения от третьей гармонику, рассчитанные по формуле (6-8), при г=рк составляют 12,5%, что указывает на целесообразность'выбирать г<рк.
В качестве примера рассчитаем искажения для записи ча-стоты^4000 Гц по формуле (6-7) с поправкой на стандартную частотную характеристику воспроизведения для долгоиграющих пластинок (гл. 3, табл. 3-4). Цо этой характеристике спад третьей гармоники относительно основной частоты 4000 Гц со-Л ставляет 8,7 дБ. При воспроизведении иглой радиусом г= = 15 мкм сигнала, записанного с максимальной колебательной скоростью и0=14 см/с, искажения от третьей гармоники на конечном диаметре записи D= 12 см при ЗЗУз об/мин согласно формулам (6-6) и (6-7), т. е. без учета спада характеристики воспроизведения, составят 27,4, а с учетом этого спада 10%.
Максимальное ускорение, испытываемое иглой на пиках модуляции, при которых еще выполняется условие (6-4), как вытекает из (6-6),
V2 ayo=covo =----——.	(6-9)
рк cos —
Расчеты показывают, что игла получает очень большие ускорения; так, например, для поперечной записи на ЗЗУз об/мин при V=21-см/с (что соответствует конечному диаметру записи 0=12 см) при у = 90° и предельном значении рк = г=15 мкм ускорение w=42-104 см/с2, т. е. более чем в 400 раз превышает ускорение свободного падения. При г>рк игла не вписывается в канавку, а соприкасается с ней только в двух точках, образуя просвет (рис. 3-4,в); вследствие этого направления колебательной скорости и ускорения изменяются скачком при переходе иглы через пик модуляции канавки, а ускорение иглы намного превышает значение, подсчитанное по формуле (6-9). Это явление наблюдается на больших уровнях записи и особенно ближе к центру пластинки, где запись сжата. При таких условиях запись воспроизводится с большими нелинейными искажениями, с большими частотными искажениями от неоги-банйя и, кроме того, канавка быстро изнашивается из-за больших ускорений.
Перемещение иглы вверх и вниз при воспроизведении поперечной записи (пинч-эффект). Отмеченные Пирсом и Хантом вертикальные колебания иглы при воспроизведении поперечной записи поясняются рис. 6-3, на котором изображена синусоидальная канавка со сферической иглой.
142
Рис. 6-3. Вертикальные перемещения иглы, обусловленные профилем канавки.
I
Ввиду того что резец при записи колеблется в направлении радиуса диска, канавка в этом направлении имеет неизменную ширину mm; однако кратчайшее расстояние между стенками канавки на различных участках различно, причем оно максимально на пиках модуляции (тт) и минимально в местах нулевого смещения (шг). В связи с этим дважды за период записанного колебания игла занимает низшее положение, огибая гребни канавки, и дважды — высшее положение в наиболее уз?, ких местах канавки, где ее крутизна наибольшая; при этом игла касается канавки по линиям k. Таким образом, при поперечной записи игла совершает, кроме поперечных, еще и вертикальные колебания, причем с удвоенной частотой.
При недостаточной вертикальной гибкости подвижной системы звукоснимателя и большой массе его головки, как это было в звукоснимателях старых конструкций, в наиболее узких местах канавки игла заклинивается и разрушает канавку. Если в вертикальном колебании участвует вся масса головки, то периодическое движение иглы вверх и вниз также вызывает износ пластинки и иглы; если, кроме того, вертикальные колебания генерируют э. д. с., то в выходном сигнале звукоснимателя появляются искажения от второй гармоники.
Из рис. 6-3 следует, что двойная амплитуда вертикальных колебаний определяется разностью высот центра сферической иглы в сечениях пп и tnm: 2A^hf—Л, так как
143
Принимая y = 90°, после некоторых преобразований имеем:
г +ог я = т / и0 \2 = гшМ8 4]/2 °	4]/2 \ V J	4}/2У8 ’
(6-10)
где Р — угол, характеризующий крутизну канавки; Л— амплитуда поперечной записи.
Подставляя в (6-10) наибольшее значение А, определяемое из условия огибания (6-4) и (6-6), получаем:
л _ Г2У2
•™макс	о >
(02Г	/
отсюда ' /
д _______ ^макс
в. макс	.	,
-	4	.
J	•
* * ' .
т. е. наибольшая амплитуда вертикальных колебаний иглы, обусловленных периодическим. сужением канавки, в; 4 раза меньше наибольшей амплитуды поперечной записи, допустимой исходя из огибания иглой канавки на пиках модуляции.
Поскольку вертикальные перемещения иглы происходят с удвоенной частотой поперечного колебания, то амплитуда колебательной скорости вертикального движения
=	(6-11)
Формула (6-10) показывает, что амплитуда вертикальных . колебаний возрастает с крутизной канавки и что она тем больше, чем больше радиус воспроизводящей иглы.
Уменьшение износа пластинки и искажений от пинч-эффекта достигается применением легких звукоснимателей с достаточной вертикальной гибкостью подвижной системы; если они предназначены для воспроизведения только поперечной записи, то, , кроме того, э. д. с., генерируемая от вертикальных колебаний, должна быть очень мала; уменьшение радиуса иглы также целесообразно, однако оно должно быть увязано с максимально допустимым давлением на канавку в месте ее контакта ^с иглой. Для сферической иглы это уменьшение радиуса лимитируется еще и тем, что между иглой и дном канавки должен сохраняться гарантийный зазор, чтобы игла велась обеими стенками канавки и не «собирала» шум с ее дна. Более эффективным оказалось применение эллиптических игл и игл специального профиля, ближе подходящего к профилю резца. Кроме того, известны способы, при которых искажения, вносимые иглой при воспроизведении, компенсируются искажениями, преднамеренно вносимыми в запись. Один из предлагавшихся способов заклю-. чался в том, что сигнал, записанный на лаковом диске, перезаписывался в противофазе на второй диск, который уже исполь-
144
зовался для изготовления пластинок. Увеличение шумов из-за
перезаписи и дополнительная трата времени делают этот способ невыгодным и трудоемким. Более эффективный способ заключается в применении специального электронного устройства, включаемого в канал * записи для создания таких искажений записываемого сигнала, которые компенсируют искажения, вно; симые сферической иглой при воспроизведении.
Впервые способ записи с преднамеренными искажениями, названный «Дайнегрув», был разработан американскими инженерами Фоксом и Вудвардом для стереопластинок и применен в 1963 г. фирмой «Арсией Виктор» (США). При разработке этого способа авторы рассматривали искажения огибания как фазовые изменения сигнала при проигрывании. Записываемый сигнал предварительно подается на динамический коррелятор записи, где модулируется по фазе посредством линии задержки, которая изменяет время задержки в зависимости от амплитуды и частоты сигнала. Для возможности лучшей компенсации искажений огибания линия задержки разделена на ряд ячеек, каждая из которых предназначена для определенного интервала диаметров записи. Промодулиробанный по фазе, т. е. искаженный, сигнал с выхода коррелятора записывается на диск, при этом , ячейки линии задержки автоматически переключаются по мере перемещения рекордера по диаметру диска. Внесенные в записанный сигнал сдвиги фаз компенсируются соответствующими фазовыми изменениями при проигрывании.
Фирма «Тельдек» для внесения преднамеренных искажений в запись применяет «симулятор огибания» — электронный прибор, сообщение о котором было сделано Редлихом и Клемпом в 1964 г. Симулятор огибания представляет: собой аналоговое вычислительное устройство, изменяющее каждое мгновенное значение сигнала, подаваемого на его вход; с выхода симулятора сигнал поступает на рекордер для записи.
Симулятор >учитывает искажения: от четных и нечетных гармоник, появляющихся при проигрывании глубинной записи; нечетных гармоник и обусловленных пинч-эффектом четных гармоник, возникающих при проигрывании поперечной записи; четных гармоник, вызванных расхождением в вертикальных углах записи и воспроизведения.
Поскольку исследования нелинейных искажений показали преобладающее значение второй- и третьей гармоник, в аналоговом вычислительном устройстве симулятора фирмы «Тельдек» ограничились квадратичными и кубичными
членами характеристики передачи основного сигнала для создания предыскажений. В соответствии с этим симулятор содержит два блока функциональных датчиков для каждого стереоканала. Каждый из датчиков блока фор-
мирует свою компоненту искажений, обусловленную тем или иным параметром, вычисленную на основании формул (6-1) — (6-3).
/Фирма «Нойман» также разработала симулятор огибания и с 1966 г. комплектует им канал записи. Исходя из предложенного Редлихом и Клем-
пом способа компенсации искажений и принимая во внимание, что искажения г огибания характеризуются преимущественно появлением второй гармоники, фирма «Нойман» в своем симуляторе предусмотрела формирование" только второй гармоники, которая в противофазе подается на рекордер для записи вместе с исходным сигналом (см. гл. 4).
Японская фирма «Токио Сибора Электрик Компани» в 1970 г. сообщила 6 разработанном симуляторе огибания, позволяющем записать модулированную канавку такой формы, при которой эффективно снижаются искажения от второй и третьей гармоник при проигрывании иглой заданного радиуса; отличительной особенностью данного симулятора является то, что канавка поперечной записи имеет одинаковое поперечное сечение по всей длине волны, благодаря чему устраняется пинч-эффект при проигрывании.
Эффективность действия одного из симуляторов огибания показана на рис. 6-4, где приведены результаты измерения интермодуляционных искаже-
145
ний при проигрывании записи, выполненной без применения симулятора огибания и с симулятором. Кривые получены при проигрывании записи смеси двух сигналов 315 и 3150 Гц с отношением уровней 4: 1.
Все упомянутые способы уменьшения искажений огибания рассчитаны на сферическую иглу заданного радиуса. При произвольном радиусе иглы действие симуляторов огибания будет менее эффективным или совсем незаметным.
Искажения, вносимые тонармом звукоснимателя (угловые искажения). Назначение тонарма — надежно и точно вести головку звукоснимателя при проигрывании пластинки, а именно так, чтобы игла перемещалась вдоль ее радиуса или в общем случае'с минимальным отклонением от него; при этом сам тонарм должен свободно, с минимальным трением перемещаться над пластинкой'и не вносить изменений в колебания иглы,
Рис. 6-4. Зависимость интермодуляционных искажений от радиуса проигрываемой канавки без симулятора огибания (кривая а) и с симулятором огибания (кривая б).
обусловленные модуляцией канавки, т. е. должен вести себя пассивно. Кроме того, тонарм должен обеспечивать поддержание контакта иглы с обеими стенками канавки, что особенно существенно при стереовоспроизведении.
Как известно, резец рекордера при записи перемещается по прямой линии вдоль радиуса записываемого диска; такое же перемещение иглы звукоснимателя при проигрывании пластинки применяется в редких случаях в проигрывателях высшего класса, обычно же игла перемещается по дуге, соответствующей повороту тонарма на ножке, общепринятой в конструкциях звукоснимателей. Поэтому между направлением колебаний иглы и радиусом, вдоль которого колеблется резец при поперечной записи, образуется некоторый угол, называемый горизонтальным углом погрешности. Как видно из рис. 6-5, в случае прямого тонарма этот угол был бы равен углу ф между радиусом и касательной к дуге, проведенными через точку контакта иглы с пластинкой. Такое несоответствие в направлении колебаний резца и иглы вносит изменения в воспроизводимый сигнал— возникают так называемые угловые искажения. Соответствующим выбором конструкции тонарма и правильной установкой его на плате проигрывателя угловые искажения можно’ свести к минимуму. Во-первых, вместо прямого тонарма применяют изогнутый. Как следует из рис. 6-5, а, углу Ф также ра-
146
вен угол между касательной к канавке в месте контакта и прямой, соединяющей точку контакта с осью .вращения тонарма. Применение тонарма с головкой, повернутой на угол коррекции р, уменьшает-горизонтальный угол погрешности до величины
Во-вторых, устанавливают тонарм на плате так, чтобы игла заходила за шпиндель диска, т. е. выбирают d<L.
Угол Ф, а следовательно, и 'угол а изменяются с радиусом проигрываемой канавки. Возникающие искажения, как показал Бауэр, характеризуются появлением второй гармоники, пропорциональной отношению угла погрешности а, к радиусу канавки 7?. Этот вывод поясняется на рис. 6-6. Сплошной линией представлен записанный на пластинке сигнал
у~ A sin со/ или у~А$т2я —,
О 5360 зд W 12Q
В)
Рис. 6-5. Угол погрешности
и силы, возникающие при проигрываний пластинки звуко-
где А — амплитуда смещения ка-
навки; X —длина волны записи; х= Vt — путь, пройденный носителем записи за время /; V=
сниматёлем с изогнутым тонармом.
= 2л/? —
60
линейная скорость носителя записи для канавки ра-
диусом R при частоте вращения и, об/мин.
Пунктиром показан сигнал, воспроизведенный звукоснимателем при угле погрешности а. Действительно, при продвижении канавки на расстояние х игла, отклоняясь под углом а к радиусу канавки, сместится не на у, а на у 2, что приведет к искаженному воспроизведению.
Искаженный сигнал У2 = -~“, а так как t	COS Ct
yr = A sin 2л —
й Xj^x + ya,
147
то
<оДа . о , -------sin 2(о/
2V
(6-13)
и колебательная скорость
/
dt cos а
©Да п ,\ -----cos2cor .
V	/
(6-14)
Уравнения (6-13) и (6-14) показывают, что звукосниматели, независимо от того, развивают ли они э. д. с, пропорционально смещению (6-13) или колебательной скорости (6-14),при угле погрешности а воспроизводят сигнал с амплитудой, увеличенной в 1/cosa раз, содержащий, кроме того, вторую гармонику.
Рис. 6-6. Угловые искажения.
1 — записанный сигнал; 2 — сигнал, воспроизведенный иглой при угле погрешности а.
Из (6-13) содержание ляет, %:
А2Д
следует, что для «амплитудных» звукоснимателей второй гармоники относительно первой состав-
ил 5)
а для «скоростных»
звукоснимателей из (6-14), %:
__ соДа iqq __	60 а
2П “	—
100=16,7—- —
2л “	»	"	»	*
(6-16)
в градусах; R — в сантиметрах;
соА —
где а — в радианах; а -в сантиметрах в секунду.
Цифровое различие коэффициентов в формулах (6-15) и (6-16) обусловлено тем, что частотная характеристика отдачи амплитудного звукоснимателя имеет спад 6 дБ/октава, а скоростной Звукосниматель имеет горизонтальную характеристику. При приведении к одной и той же характеристике воспроизведения искажения, естественно, оцениваются одной и той же величиной, так как в этом случае каждая из формул дополняется ' своим корректирующим множителем, определяемым характеристикой усилителя воспроизведения в рассматриваемом диапазоне частот. Эта коррекция увеличивает К2д и уменьшает 7<2v настолько, что обе вычисленные величины уравниваются.
 148
Формулы (6-15) и (6-16) показывают, что нелинейные искажения от второй гармоники при заданных колебательной скорости Vq—юА и частоте ♦ вращения и определяются отношением а//?; таким образом, чтобы снизить нелинейные искажения, следует найти условия, при которых a/R будет наименьшим при всех возможных значениях радиуса канавки. Анализ показывает, что величина отношения a/R обусловлена конструктивными размерами тонарма —его длиной L (от вертикальной оси поворотной ножки О' до острия иглы) и углом коррекции ч головки Pj к установочным размером (базой) d, равным расстоянию от вертикальной оси поворота тонарма О' до центра шпинделя диска О (рис. 6-5, а). Из треугольника 00'А (рис. 6-5, а) следует	/
27?Lcos;(90
откуда
2RL
(6-17)
На рис. 6-5, б изображено семейство характеристик, показывающих тенденцию изменения функции sin®=<p(/?) ' на примере тонарма заданной длины L —20 см при разных установочных базах d. Очевидно, что соответствующим выбором расстояния d можно значительно сузить пределы изменения sin Ф, а следовательно, и угла Ф, благодаря чему последний сможет быть наиболее эффективно скомпенсирован углом коррекции р, выбираемым при конструировании тонарма; в итоге горизонтальный угол погрешности будет сведен к минимуму.
Для каждой из характеристик, показанных на рис. 6-5, б, наименьшее значение а//? отыскивается построением наименьшего возможного угла, который заключает в себе данную характеристику и вершина которого находится на оси ординат, а биссектриса проводит параллельно оси абсцисс; при этом для упрощения расчета нижняя наклонная проводится через низшую точку кривой. Пересечение биссектрисы с осью ординат позволит найти угол р и, следовательно, по (6-12) определить угол а для каждого данного радиуса R.
На рис. 6-5, в показан пример такого построения для оптимальной характеристики семейства, т, е. для той, которая вписывается в минимальный угол и, следовательно, приводит к наименьшему горизонтальному углу погрешности а. Кривая имеет минимум и< опирается концами, соответствующими начальному /?2 и конечному Ri радиусам канавки на одну сторону угла, его сто-
а промежуточной точкой при радиусе /?п — на другую рону, поэтому
sin Ф2— sin Р _ sin Фх — sin Р _
sin р
149
Так как зшФп соответствует минимуму функции (6-17), то dsinO п из условия ——— = 0 находим, что тл2 г 2
(6-19)
Вводя Rn в (6-17) и используя (6-18), определяем 7?п через начальный и конечный радиусы канавки
(6-20)
90
t
Рис. 6-7. Коэффициент второй гармоники при оптимальном тонарме (/.==193,5 мм, 0=26° 40') для d=175 мм при частоте вращения 33]/з об/мин.
Рис. 6-8. Сочлененный тонарм, исключающий горизонтальный / - угол погрешности.
Это значение используем для определения оптимальных конструктивных размеров тонарма. Длина тонарма согласно (6-19)
L = V d2 + R2.	(6-21)
Угол коррекции головки определяется из (6-17), (6-18) и (6-21):
2
2L(/?1 + #n) L\ /?i
(6-22)
Таким образом, при расчете оптимального тонарма следует задаться установочным размером d от вертикальной оси поворотной ножки звукоснимателя до центра шпинделя-диска и начальным и конечным радиусами канавки и затем, используя формулы (6-20), (6-21), (6-22), определить длину звукоснимателя L и угол коррекции головки р.
В качестве примера на рис. 6-7 приведены результаты расчета искажений от второй гармоники, вызванных углом погрешности и подсчитанных по формуле (6-16) для оптимального тонарма и частоты- вращения пластинки 33!/з об/мин. Расчет
150
тонарма произведен для принятого в массовых проигрывателях установочного размера d= 175 мм и крайних значений радиусов канавки	145 и $i=«53 мм. Нелинейные искажения по всей
зоне записи, выполненной с колебательной скоростью 10 см/с, практически не превосходят 1%. Наибольший горизонтальный угол погрешности приходится на начальный радиус 145 мм и составляет 3°.
В некоторых высококачественных проигрывателях горизонтальный угол погрешности отсутствует благодаря тому, что головка звукоснимателя при перемещении иглы по пластинке в любом месте зоны записи оказывается касательной к проигрываемой канавке. Это достигается либо с помощью привода, аналогичного применяемому для перемещения рекордера, либо с помощью специального сочлененного тонарма, один из вариантов которого, разработанный английской фирмой «Гаррард» для проигрывателя модели Zero-100, показан на рис. 6-8.
Сочлененный тонарм состоит из основного тонарма О\А и вспомогательного тонарма ОгВ, связанных между собой звеном АВ посредством шарниров в точках А и В. Вертикальные поворотные оси 01 и О2 фиксированы. Головка звукоснимателя закреплена с угловым сдвигом ₽ на подвижном звене АВ, причем ось шарнира А совпадает с осью иглы звукоснимателя. На рисунке показано два положения тонарма: при проигрывании канавки наибольшего радиуса 7?г и наименьшего радиуса В пределах этой зоны записи основной тонарм перемещается по дуге а, увлекая за собой вспомогательный тонарм по дуге b через связующее звено АВ. Происходящее при этом непрерывное изменение угла О\ АВ изменяет положение головки звукоснимателя таким образом, что поперечные колебания иглы всегда происходят вдоль радиуса канавки. В данном примере длина основного тонарма О\А и базы ОО\ одинаковы, что обычно выполняется в проигрывателях-автоматах.
Недостатком сочлененного тонарма является повышенное трение из-за дополнительных поворотных осей.
Влияние сдвига, поворота и наклона осей чувствительности подвижной системы стереозвукоснимателя на переходное затухание. При несовпадении направлений осей модуляции канавки с осями чувствительности звукоснимателя возникают искажения, обусловленные прониканием сигнала одного канала в другой.
Рассмотрим проникание, когда подвижные системы рекордера и звукоснимателя неортогональны, резец несимметричен и имеется сдвиг осей чувствительности относительно осей модуляции в одной плоскости.
На рис. 6-9, а линиями LXL\ и R\R\ представлено взаимное расположение осей модуляции (запись), а линиями L2L2 и R2R2 — осей чувствительности (воспроизведение). Прямая ОО\ является нормалью к плоскости диска (пластинки). Все оси
151
и нормаль OOi предполагаются расположенными в плоскости, перпендикулярной к плоскости диска и проходящей через его диаметр.
Неортогональность осей и их несимметричность относительно нормали OOi выражаются следующими соотношениями: для осей модуляции 6i + 62=/=90°, 6i=0=62;
для осей чувствительности Л1 + т)2=Й=90°, ЛгТ^Лг’»
при этом
Л1—= — q/; Л2—62 = Ф".	(6-23)
Сигнал, записанный на правой, т. е. внешней стенке канавки и изображаемый вектором Or, при несовпадении оси чувствительности R2R2 с осью модуляции 7?i/?i будет воспроизводиться
Рис. 6-9. Зависимость переходного затухания от угла сдвига в одной плоскости осей чувствительности звукоснимателя относительно осей модуляции канавки.
а — векторная диаграмма колебаний резца и иглы; б — зависимость переходного затухания от угла сдвига.
не только в правом канале (вектор 0s), но из-за проникания и в левом канале (вектор. О/); Отношение OtfOs является мерой проникания, а обратная величина OsfOt равна переходному затуханию.
Из рис. 6-9, а следует:
Os __ sin В
Ot sin А
^ = 61-П15 В = 180°-(61 + т12).
После подстановки получаем общую формулу для расчета переходного затухания сигналов правого канала, дБ,
D = 201g — = 201g gin/6i +^) = й Ot Sin^-m)
= 20 1g cos t90° —(6* + sin (fit —гд)
(6-24)
152
J
i
lb


ж

(6-25)
»>•
?йГ
Й;.-
.ч-f
W г';'' V. •:1XL;
St? >•/;,
1&-Л >
Й :+: 3i'\S'A . № <u
*
Ь 7*z*<
Л»?> »•
Аналогично переходное затухание сигналов левого канала
Dn = 20 lg = 20 lg On	sin
-	= 20 lg cos 190° -	+
sin(T]2 — 62)
Пользуясь (6-24) и (6-25), можно определить переходное затухание в ряде частных случаев взаимного расположения осей модуляции и осей чувствительности. Так, например, для ортогональной подвижной системы рекордера и неортогональной подвижной системы звукоснимателя 61 + 62 = 90°; т]1 +
cos Ф" sin ф'
COS ф' sin ф"
Ж
ЙЕй*-1'
sfe jffc .
Йй
ife
Если обе затухание при сдвиге осей
системы ортогональны, то ф=ф=ф и переходное и
(6-26)
км* (№* gi/л; fe
жачг fe’
pS fe

(
ifeF-
К&7Х'-'
и»'
Щкй йт.--.
Зх*р:«г'*:..’ <-
itev
fc-feit'?'?
Вр ..’- > К ifts fen., fete-
 -:; Г.Д:?. ^г;М’Г; йй:£^'- •'?
!йЧ£--:’ ten ten
SL' /  .'
Bn • -
;fe-  [' &П ?
<Т.Ч-
Й¥;';
ЖЙ $'/ ? ¥Л^-\ fen
inn. fe--.'5. i;
ВШ
И^К"" fe®:
tg <p
r	4
Представление о величине переходного затухания между . каналами при различных'углах ф дает рассчитанный по формуле. (6-26) и показанный на рис. 6-9, б график.
Таким образом, если направление составляющей колебания резца отклонится на некоторый угол ф от заданного, то возникнет проникание сигналов из одного канала в другой, причем переходное затухание определяется данным графиком. Не вдаваясь в подробности, упомянем, что норма переходного затухания не менее 30 дБ для рекордера, требующая совпадения углов с практически недостижимой точностью до 1,8°, обеспечивается только благодаря применяемой электрической компенсации проникания в каждом из каналов рекордера.
Ориентировочное представление о том, как влияет проникание между каналами воспроизведения на стереозвучание, дает рис. 6-10.	<
Для простоты принято, что в рекордере оси модуляции RiLi ортогональны и симметричны относительно плоскости диска, а в звукоснимателе оси чувствительности /?2^2 направлены к ним подуглами фЛ и ф".
Рассмотрим, рис. 6-10, а. Сигнал Or, записанный по правому каналу, воспроизводится правым каналом звукоснимателя (Os) и из-за наличия угла ф' между осями проникает в левый канал (Ot). Оба эти сигнала при отрицательном угле ф\ воспроизводятся как акустически синфазные сигналы, т. е. прониканиекв данном случае приводит к кажущемуся сдвигу правого источника влево — к середине звуковой базы (напом-нйм, что при одинаковых уровнях синфазные акустические
153
Рис. 6-10. Различные случаи проникания из-за несовпадения осей чувствительности с осями модуляции и происходящие при этом искажения звуковой базы.
Г54
сигналы воспринимаются как исходящие из середины между двумя громкоговорителями стереосистемы). Аналогичная картина получается й для сигнала, записанного по левому каналу—^ при отрицательном угле <р" левый источник также кажется сдвинутым к середине. Таким образом, звуковая база как бы сужается, а её середина смещается влево или вправо в зависимости от соотношения углов <р' и ф".
При положительных углах ф' и ф" (рис. 6-10, б) сочетание основного сигнала и сигнала, обусловленного прониканием, соответствует акустическим противофазным сигналам, поэтому при воспроизведении происходит как бы раздвижение источников звучания, т. е. расширение звуковой базы, сопряженное с некоторой потерей собранности звучания; направление смещения ее середины, как и в предыдущем случае, определяется соотношением углов ф' и ф".
Ориентировка осей, показанная на рис. (6-10,в, г), приводит к сдвигу звуковой базы соответственно вправо и влево при одновременном изменении ее протяженности.
Из изложенного следует, что существенное значение имеет установка звукоснимателя на пластинке. При правильной установке головка звукоснимателя должна занимать симметричное положение относительно обеих стенок канавки; перекос головки в сторону той или другой стенки приводит к прониканию сигналов между каналами и, следовательно, к описанным выше искажениям звуковой базы. '
Рассмотрим теперь влияние поворота плоскости осей чувствительности относительно плоскости осей модуляции на не-. который угол а, как это показано на рис. 6-11, снизу. Такой случай соответствует воспроизведению стереозаписи тонармом с горизонтальным углом погрешности а; как и при воспроизведении монофонической записи, этот угол вызывает появление второй гармоники и, кроме того, уменьшает переходное затухание между каналами. Переходное затухание, определяемое только этой причиной, равно:
DnoB = 401g — ----.	(6-27)
& tg (а/2)	V ’
Соответствующий график представлен на рис. 6-11. Из него видно, что заметное уменьшение переходного затухания происходит только цри больших углах а, практически маловероятных. В тонармах массового изготовления допускается угол погрешности а не более 2—3°, что приводит к переходному за-- туханию 70—63 дБ.
Угол наклона между плоскостями осей модуляции и осей чувствительности (вертикальный угол погрешности) также приводит к уменьшению переходного затухания и, кроме того, нелинейным искажениям. На рис. 642 показана зависимость
Рис. 6-11. Зависимость переходного затухания от угла поворота между плоскостями осей модуляции и осей чувствительности.
Рис. 6-12. Зависимость переходного затухания от угла наклона между плоскостями осей модуляции и осей чувствительности.
переходного затухания от угла наклона 0; для простоты одна плоскость выбрана перпендикулярной к носителю, а также исключен сдвиг (рис. 6-9) и поворот (рис. 6-11) осей. В этом случае переходное затухание рассчитывается по формуле, совпадающей с формулой (6-27).
Для оценки нелинейных искажений Бастиаансом предложена формула, %:
Кг = у-(cos93 tgев—sin03). 100, ’ ’	т
* *	. *
где Лг — коэффициент второй гармоники; — амплитуда колебательной скорости записи; V — линейная скорость канавки; 0з — вертикальный угол записи; 0В — вертикальный угол воспроизведения.
Углы 03 и 0в зависят не только от установки рекордера и звукоснимателя, но и от их конструкции.	z
В звукоснимателях в связи с неизбежным расположением центра поворота иглодержателя над пластинкой игла вместо вертикальных перемещений совершает наклонные под углом 0В. Поэтому, чтобы избежать искаженного воспроизведения, запись производят также с некоторым углом 03.
Рисунок 6-13 поясняет изложенное. Запись без искажений, т. е. запись, произведенная с углом 03=О° (кривая /), воспроизводится с искажениями (кривая 2), если используется зву-, косниматель с углом 0В==О°; если для записи и воспроизведе-
Рис. 6-13. Компенсация искажё-	\ \ \ / \/л \
ний от различия углов наклона \ \\\л\\ \ \ z/\А \ записи и воспроизведения: Стрел- \ Д К V \ л'Х /\ \ \ - ка показывает направление ско- \	\ \ \
рости канавки относительно рез- \ \ лп \ Г \ \ \ V .. ца и иглы.
/ — запись синусоидального сигнала при 03==О°;	2 — воспроизведение
^записи при 6В=14°; 3 — запись синусоидального сигнала при03=14°.
ния выбрать один и тот же угол 0=03==0вл то преднамеренно внесенные в запись искажения (кривая 5) будут скомпенсированы при воспроизведении звукоснимателем (кривая /). Как упоминалось в гл. 4, целесообразно выбрать угол 0 равным 20±5°.
Искажения от несоответствия минимальной ширины канавки радиусу иглы. Одним из условий неискаженного воспроизведения стереозаписи является соблюдение определённого соотношения йёжду минимальной шириной канавки и радиусом закругления острия иглы. Это видно на примере вертикального перемещения иглы, показанного на рис. 6-14. Вертикальная модуляция канавки может быть полностью передана игле до тех пор, пока в месте контакта радиус иглы г остается перпендикулярен стенкам канавки (пунктирное изображение иглы и канавки); в противном случае (игла и канавка изображены сплошными линиями) амплитуда колебаний иглы окажется меньше амплитуды записи. Обозначим через «о расстояние между точками контакта, которое является в то же время шириной канавки для иглы, опирающейся на края канавки. Как следует из рис. 6-14, ослабление амплитуды
ДЛ =-----
• т sin—
ао ~ У
(6-28)

Отсюда при угле раскрытия канавки у=90° для воспроизведения без потерь (ДЛ = 0) необходимо, чтобы соблюдалось условие
МИН
г ]/"2.
3
Таким образом, при радиусе закругления острия иглы 18 мкм канавка должна быть не уже 25 мкм. Минимальная ширина стереоканавки выбирается с некоторым запасом, чтобы игла уверенно велась, опираясь на стенки канавки на достаточной глубине последней, и тем самым была бы исключена возможность выхода иглы из канавки. Это требование распространяется и на случай воспроизведения монофонических записей. Глубина погружения иглы в канавку, считая от
Рис. 6-14. Ослабление амплитуды воспроизводимого колебания из-за несоответствия ширины канавки радиусу иглы.
поверхности носителя до точки контакта иглы со стенкой канавки,
1	1 [а	У \
п =----—-------Г COS — . /П 9Q\
•t V \ 2	2 )	(Ь”2у)
2
При угле раскрытия канавки у=90°
2 Уч
5
Практикой установлено, что глубина /г«10 мкм достаточна для надежного ведения иглы канавками долгоиграющих стерефонических и монофонических пластинок; это приводит к минимальной ширине канавки около 40 мкм при радиусе иглы 15 мкм.
6-2. Электрические звукосниматели
Принципы преобразования. Типы звукоснимателей. Основными деталями звукоснимателя являются головка и тонарм, поддерживающий и направляющий головку при перемещении иглы по пластинке. В головке находятся электромеханический преобразователь, связанный с иглой, назначение которого преобразовать механические колебания иглы, . сообщаемые ей канавкой проигрываемой пластинки, в соответствующие электрические колебания; генерируемая при этом э. д. с. пропорциональна либо колебательной скорости (скоростные звукосниматели), либо отклонению иглы (амплитудные звукосниматели).
В основу электромеханического преобразования заложены различные принципы, которые и определяют типы звукоснимателей. Наиболее распространенными типами являются магнитный и пьезоэлектрический. Из других, менее распространенных типов звукоснимателей наиболее известны полупроводниковый, фотоэлектрический, емкостный. Звукосниматели магнитного типа относятся к скоростным звукоснимателям, а остальные перечисленные типы — к амплитудным.
158
Общим признаком магнитных звукоснимателей является изменение магнитного поля в катушке при механических колебаниях подвижного элемента. Подвижным элементом в большинстве конструкций является вибратор с укрепленным на нем миниатюрным магнитом; в некоторых звукоснимателях подвижным элементом является сама катушка.
Магнитные звукосниматели ранний разработок предназначались для пластинок на 78 об/мин с поперечной записью й широкой канавкой. Одна из типовых конструкций схематически представлена на рис. 6-15. При отсутствии колебаний иглы / на свободный конец симметрично установленного вибратора 2 действуют две равные и противоположно направленные силы притяжения магнита 4, а магнитный поток через вибратор равен нулю. Второй 1фнец вибратора охвачен демпфером 6. Колебания иглы и связанного с ней вибратора приводят к поочередному уменьшению и увеличению зазоров между вибратором и полюсными наконечниками 5; это вызывает появление в вибраторе переменного магнитного потока Ф, индуктирующего в неподвижной катушке 3 с числом витков п переменную э. д. с., пропорциональную скорости изменения магнитного потока
<1Ф е = п—-
(6-30)
Поскольку изменение магнитного потока йФ/сН пропорционально колебательной скорости иглы v, то
e = kv,	(6-31)
Рис. 6-15. Магнитный звукосниматель ранней конструкции.

магнитным сопро-
где 6 — постоянная, зависящая от данных магнитной и электрической цепей звукоснимателя, а также от его конструкций.
В современных магнитных звукоснимателях применяют миниатюрные подвижные элементы и сильные постоянные магниты, что позволяет достичь весьма высоких и качественных показателей.
Представление о стереозвукоснимателе с переменным тивлением. дает рис. 6-16. Магнитная система звукоснимателя, разветвляясь, образует две ^одинаковые магнитные цепи (по числу стереоканалов), общей и подвижной деталью которых: является иглодержатель /, выполненный из ферромагнитного материала. Колебания иглодержателя в поле постоянного магнита 2 возбуждают в магнитной цепи, образованной иглодержателем, магнитом и связующим звеном 3 с полюсными наконечниками 4 и 5, изменения магнитного потока, пропорциональные модуляции канавки грампластинки 8. Изменения потока индуктируют в катушках правого 6 и левого 7 каналов, соответствующие э. д. с. Катушки для лучшего разделения каналов расположены под прямым углом друг к другу. При поперечных колебаниях иглы (сплошные стрелки рис. 6-16, б) в обеих катушках магнитный поток меняется одновременно, увеличиваясь в одной и уменьшаясь в другой. В обеих катушках возникают равные и противоположно направленные э. д. с. Поскольку поперечные колебания соответствуют записанным по обоим каналам синфазным сигналам, то обе катушки звукоснимателя следует подсоединить к усилителям воспроизводящего аппарата так, чтобы диффузоры громкоговорителей при. этом колебались синфазно.
Колебания иглы под углом 45° указывают на воспроизведение записи, выполненной только по одному каналу, например правому (пунктирные стрелки рис. 6-16,6), что соответствует модуляции одной только правой стенки канавки; при. этом в левом канале сопротивление магнитной цепи не меняется, поскольку зазор между соответствующим полюсным наконечником и иглодержателем остается почти постоянным. В данном случае э. д. с. будет возникать только в катушках правого канала. При колебаниях иглы под любым другим углом э. д. с. будет возникать в обеих катушках.
159
Принципиальная схема стереозвукоснимателя с подвижным магнитом дана на рис. 6-17. Головка имеет две одинаковые магнитные системы, каждая из которых содержит катушки /, насаженные на фасонный сердечник 2 из магнитно-мягкого материала: для лучшего разделения каналов катушки
Рис. 6-16. Головка
стереозвукоснимателя тивлением.
головки звукоснимателя; б — схематическое изображение участка магнитной цепи с изменяющимся воздушным зазором.
с переменным магнитным сопро-
а — схематический вид
i
одного сердечника расположены под прямым углом к катушкам, другого. Общей деталью обеих магнитных систем является вибратор 3 с иглой и постоянным магнитом 4, который укреплен через эластичную втулку (не показанную на рисунке) между концами сердечников. При следовании иглы по немой канавке магнит находится в состоянии покоя, занимая нейтральное положение, вследствие чего в катушках не возникает э. д. с. При колебаниях иглы под углом 45° к пластинке, когда производится запись только левого
Рис. 6-17.
Головка стереозвукоснимателя с подвижным магнитом.
Рис. 6-18. Пьезоэлементы звукоснимателя. а — пластинчатый; б — трубчатый.
или только правого канала, магнит колеблется между наконечниками соответствующей магнитной системы, отчего в ней возникает изменяющийся по величине и направлению магнитный поток, индуктирующий в ее катушках э. д. с.; при колебаниях иглы под любым другим углом э. д. с. возникают в обеих парах катушек пропорционально модуляциям правой и левой стенок канавки.	'
*
160
Стереозвукосниматель с подвижным магнитом (примерные размеры магнита 2,5xLОХ 1,0 мм) может обеспечить достаточно равномерную частотную - характеристику в диапазоне 20—20 000 Гц; чувствительность каждого канала 1—2г мВ/(см/с); переходное затухание между каналами не менее 20 дБ на средник частотах. Нагрузка, оказываемая звукоснимателем на пластинку, незначительна: благодаря достаточной гибкости подвижной системы (не менее 10 *10-3 м/Н) такой звукосниматель работает при малой прижимной силе (0,01—0,03 Н).
Ряд фирм выпускает магнитные широкополосные звукосниматели с иглами специальной формы для воспроизведения . квадрафонической записи с пластинок типа CD-4. Верхняя граничная частота таких звукоснимателей не ниже 45 кГц, в частности, головка звукоснимателя модели 4MD20-X с иглой Сибата, выпускаемая японской фирмой «Виктор Компани», воспроизводит диапазон 20 Гц— 60 кГц.
В стереозвукоснимателях с подвижными катушками, известных также под названием «динамических», иглодержатель жестко связан с двумя миниатюрными катушками. Под воздействием иглы катушки колеблются в маг-' нитном поле, возбуждаемом постоянным магнитом. Эти звукосниматели имеют большую гибкость подвижной системы, что позволяет им работать при прижимной силе не более 0,02 Н.
Преимуществом таких звукоснимателей следует считать сравнительно небольшие искажения в процессе преобразования, так,как положение катушек в однородном магнитном поле не влияет на само поле. Поскольку масса подвижной системы должна быть невелика, чтобы звукосниматель мог работать в широком диапазоне частот, катушки имеют малое число витков, а это приводит к низкой чувствительности звукоснимателя. Поэтому область их применения ограничивается профессиональной аппаратурой.
К пьезоэлектрическим звукоснимателям относятся звукосниматели, в которых э. д. с. возникает в результате изгиба или скручивания биморфного пьезоэлемента, связанного через передатчик с иглой. Применяются керамические и кристаллические пьезоэлементы. Соответственно звукосниматели называют керамическими и кристаллическими. В керамических пьезоэлементах пьезоэлектрические свойства получаются искусственно, путем предварительной поляризации элементов высоким напряжением, керамические пьезоэлементы работают на изгиб, они выполняются в виде пластин и трубок. Кристаллические пьезоэлементы обладают естественным ’ пьезоэффектом, они выполняются в виде пластин, работающих на изгиб или скручивание.	-
- Кристаллические звукосниматели обычно имеют пьезоэлементы из сег-нетовой соли. Они очень чувствительны, но из-за низкой теплостойкости и влагостойкости сегнетовой соли могут работать только при температурах не "выше 313 К (40°С) и относительной влажности не более 75%. Поэтому они практически вытеснены керамическими звукоснимателями, отличающимися высокой климатической стойкостью/ В них применяют пьезоэлементы из керамики титаната бария, а в более поздних разработках:—из керамики ЦТС (на основе циркония, титана и свинца), дающей по крайней мере вдвое большую чувствительность звукоснимателя.
Биморфный пластинчатый пьезоэлемент состоит из двух металлизированных пьезопластин, соприкасающихся теми плоскостями, йа которых при деформации от изгиба или скручивания возникают заряды одного и того же знака. Выводы делаются металлическими полосками (рис. 6-18,а). Для по- ' вышения механической прочности между обеими пластинами иногда помещают тонкую металлическую прокладку. Примерные размеры пластинчатого биморфного пьезоэлемента 15X1,5x0,7 мм.
Трубчатый пьезоэлемент в поперечном разрезе показан на рис. 6-18,6: на трубке расположены две пары накрестлежащих металлических полосок; каждая пара образует биморфный пьезоэлемент с общим выводом от внутренней стенки трубки. Такая трубка предназначена для применения в стереофонических звукоснимателях, но может быть использована и для моно-
F
6 Заказ № 645	161
1
Рис. 6-19. Примеры конструкций пьезоэлектрических головок звукоснимателя-а — монофонической для воспроизведения поперечной записи с узкой и широкой канавкой; б — стереофонической. Справа схематически показано смещение гибкого передатчика при воспроизведении записи в левом канале и при воспроизведении поперечной записи.
фонического воспроизведения. Трубчатые пьезоэлементы обычно, изготовляются длиной 15'мм, наружным диаметром 1,3 мм с толщиной стенки 0,3 мм.
В пьезоэлектрическом звукоснимателе колебания иглы вызывают изгиб* или скручивание пьезоэлемента; возникающая при этом э. д. с. пропорциональна деформирующей силе, а так как последняя (пропорциональна отклонению иглы у, то генерируемая э. д. с.	•	✓ 
поэтому в отличие от магнитных звукоснимателей, которые относятся к скоростным, пьезоэлектрические звукосниматели являются амплитудными.
На рис. 6-19, а схематически изображена монофоническая пьезоэлектрическая головка звукоснимателя с двумя иглами для проигрывания пластинок долгоиграющих и обычных на 78 об/мин. На рис. 6-19, б показана стереофоническая головка того же типа; принцип ее работы поясняется справа на рисунке.
Керамические звукосниматели работают с прижимной силой 0,02 ~ «0,05 Н, позволяя воспроизводить колебания в диапазоне от 30 Гц до Гб-18 кГц; их чувствительность при частоте 1 кГц находится в пределах 0,05— 0,1 В/(см/с). Внутреннее сопротивление, определяемое емкостью пьезоэлемента (примерно 500 пФ), на низких частотах велико; это следует отнести к недостаткам -керамических звукоснимателей, так как требуемая выходная нагрузка должна быть достаточно большой — около 1 МОм, что невыгодна / сказывается на уровне помех при воспроизведении.
Пьезоэлектрическими звукоснимателями оснащают в основном массовую . потребительскую аппаратуру, в моделях же высокого класса для двух- и Четырехканального стереовоспроизведения применяют магнитные звукоснима-162
;  : J
S
£

преобразователь в отли-
А
8
Рис. 6-20. Головка тоэлектрического стерео . звукоснимателя. -
фо-.
тели с более широким частотным диапазоном и незначительными искажениями, что обусловлено лучшими параметрами подвижной системы.
Полупроводниковые звукосниматели конструктивно аналогичны пьезоэлектрическим, звукоснимателям. Преобразующим элементом служит полупроводник, например кремниевая пластина, электрическое сопротивление которой изменяется при механических нагрузках — сжатии и растяжении. Если через полупроводник пропустить постоянный ток, то изменение сопротивления проявится в виде переменного напряжения на выходной нагрузке преобразователя. Полупроводниковый чие от пьезоэлектрического не является генератором э; д. с., а представляет собой управляющий орган* роль которого сводится к изменению протекающего по нему тока.
Примерные размеры кремниевых пластин преобразователя 5X0,2X0,15 мм; они укрепляются на пластмассовых или керамических планках с кон- ' тактами.
Полупроводниковые звукосниматели имеют хорошие технические характеристики: приведенная к игле масса подвижной системы мала, гибкость большая.-—не менее 20*10“3 м/Н* поэтому такие звукосниматели могут работать в широком диапазоне частот, начиная с частоты 0 Гц. К преиму- 1 ществам полупроводниковых звукоснимателей относятся их высокая прочность, нечувствительность к магнитным полям, в том числе к наводкам от двигателя и силового трансформатора. Полупроводниковые звукосниматели^предназначаются главным, образом. для стереофонических пластинок и вйдеопластинок.
Недостатком полупроводниковых звукоснимателей надо считать необходимость их электропитания от высокостабильного источника постоянного напряжения, кроме того при стереовоспроизведений необходимо применение фазоинверторных схем, так как обе пла-стины при деформации дают напряжения, сдвинутые по фазе на 180°.
, В фотоэлектрических звукоснимателях используется модуляция светового потока. Принципиальная схема такого стреозвукосни-мателя дана нах рис. 6-20. Иглодержатель 1 через эластичную втулку 2 свя* зан с подвижным экраном 3, расположенным перед неподвижным экраном 4, •в котором имеются две щели 5, расположенные под прямым углом друг к другу. Через щели проходит световой поток от миниатюрной лампы 6, питаемый постоянным током. Он попадает на находящиеся за подвижным экраном фотодиоды 7 (левого канала) и 8 (правого канала). Колебания иглы передаются иглодержателем экрану, который при этом соответственно модуляции канавки 9 заслоняет в той или иной мере каждую щель. Изменяющийся световой поток модулирует ток фотодиодов. Таким образом, фотоэлектрические звукосниматели, как и полупроводниковые, непосредственно не генерируют э. д. с., а являются управляющими органами.
Модель фотоэлектрической стёреоголовки С-100Р, разработанная японской фирмой «Тосиба»* представляет собой сферу радиусом 25 мм, где помещаются все упомянутые выше детали. Иглодержатель, лампа, фотодиоды легко заменяемы. Звукосниматель отличается хорошими техническими характеристиками. Прижимная сила 0,005 Н, гибкость (горизонтальная и верти2 кальная) 30 • 10“3 м/Н, действующая масса подвижной системы 0,3 мг, чувствительность 14,5 мВ/(см/с); рабочий диапазон частот 20—40 000 Гц, харак-' терист'ика равномерна .в пределах ±1 дБ до 20 000 Гц, переходное затухание между каналами более 30 дБ на 1 кГц и не менее 25 дБ на других частотах. Ввиду высокой стоимости фотоэлектрические звукосниматели пока не 6*	163
►и
распространены и применяются только в единичных высококачественных аппаратах. Предполагается, что использование в них люминесцентных диодов может оказаться перспективным.
В емкостных звукоснимателях подвижная система состоит лишь из иглодержателя с иглой, в связи с чем они характеризуются большой гибкостью, малой динамической массой и широким частотным диапазоном.
В монофонической головке такого звукоснимателя иглодержатель является подвижной пластиной конденсатора, другая пластина которого неподвижна. В стереофонической головке имеются два конденсатора, неподвижные пластины которых, противопоставленные общему подвижному электроду— иглодержателю, расположены перпендикулярно друг к другу и под углом 45° к проигрываемой пластинке.
Поскольку изменения емкости каждого конденсатора при колебаниях иглы слишком малы, то для повышения отдачи используют способ частотной модуляции. Для этого конденсатор подключают к контуру ВЧ генератора, а контур монтируют непосредственно в звукоснимателе. Обычно несущая частота выбирается около 20 МГц. При колебаниях иглы частота генерируемых колебаний изменяется. После преобразования ЧхМ колебаний в AM, демодуляции и отфильтровывания несущей частоты получают НЧ сигналы, соответствующие записанным на пластинке. Стереозвукосниматель содержит две такие системы преобразования сигналов.
Примерные технические данные емкостных звукоснимателей: рабочий диапазон частот 20—20 000 Гц, прижимная сила 0,012 Н, гибкость 25- 10-3м/Н, чувствительность на выходе системы преобразования сигналов 200 мВ/(см/с), переходное затухание между каналами не менее 20 дБ.
Из-за необходимости довольно сложной электрической системы преобразования, которая к тому, же должна работать очень стабильно, емкостные звукосниматели такого типа применяются сравнительно редко. Больший практический интерес представляет емкостный звукосниматель с электретной конденсаторной головкой. Такие головки в нескольких вариантах разработаны и выпускаются фирмой «Тосиба». Они представляют собой прямой преобразователь механических колебаний иглы в соответствующие электрические сигналы. В головке типа С-404Х, используемой для пластинок CD-4, взаимное расположение подвижного электрода — иглодержателя и двух неподвижных электретных электродов аналогично указанному для емкостной стереоголовки.
Применяемые электреты, разработанные для головок звукоснимателя, отличаются от общеизвестных электретов малыми размерами, значительно повышенным высоковольтным зарядом, стабильным во времени, нечувствительностью к высоким температурам. Электреты представляют собой миниатюрные пластины размером 2,7><2,9 мм с электретным напряжением 500 В. Электретное напряжение является результатом поляризации высоким напряжением упомянутой пластины, состоящей из особой полимерной пленки -- диэлектрика с подложкой из алюминиевой фольги. Выходной электрический сигнал подается с каждого электретного электрода на интегральную схему предварительного усилителя, вмонтированного в головку, а оттуда через тонарм, на корректирующий усилитель.
Технические данные головки С-404Х: частотный диапазон 20—50 000 Гц, чувствительность 6 мВ/(см/с), переходное затухание 25 дБ при 1 кГц и 15 дБ при 30 кГц, прижимная сила 0,015±0,005 Н, гибкость 15*10”3 м/Н при 100 Гц. Алмазная игла рассчитана на проигрывание пластинок CD-4. к
Основные показатели звукоснимателя. Силы взаимодействия иглы и канавки. Основными показателями звукоснимателя, уже частично упомянутыми выше, являются механические показатели: прижимная сила и механическое сопротивление, приведенное к игле; электрические показатели: чувствительность, частотная характеристика отдачи, нелиней-
164
1]
•И 'Al ' ’J **я 1
S'
Vl
'Я
fe i' *
fv
*Й?
&
?£
а]
1г
'ЖЛЗ’'1'
и
raK&'ii;-.-
ЯЙ
'iWjylc. ж
ДВ’"
О'
<№.'
ные искажения и дополнительно для стереозвукоснимателя разбаланс каналов и переходное затухание между каналами.
Прижимная сила и механическое сопротивление, приведенное к игле звукоснимателя— два взаимосвязанных механических показателя, от которых зависят изнрс пластинки и иглы и надежность контакта иглы со стенками канавки при проигрывании. Чем больше механическое сопротивление подвижной системы звукоснимателя, тем больше сила, необходимая для того, чтобы отклонить иглу из положения покоя, т. е. преодолеть силу реакции подвижной системы звукоснимателя. Прижимная сила — это та вертикальная сила, которая действует через иглу на канавку. Прижимная сила выбирается так, чтобы создать достаточный прижим иглы к обеим стенкам канавки, особенно необходимый для воспроизведения стереозаписи, при которой каждая стенка канавки несет свою информацию. Если прижимная сила недостаточна, игла будет стремиться под действием силы, действующей на нее со стороны канавки, выйти из канавки, поднимаясь по той или другой стенке. Правильно сконструированный звукосниматель не должен, однако, для нормальной работы требовать большой прижимной, силы, так как это увеличивает износ
пластинки и иглы и исключает возможность многократного проигрывания пластинки без заметного ухудшения качества воспроизведения; сила реакции иглы на канавку, определяемая механическим сопротивлением подвижной системы звукоснимателя и уровнем записи, должна быть всегда меньше прижимной силы, чтобы при проигрывании даже в местах с наибольшим уровнем записи сохранялся контакт иглы с канавкой.
Для уяснения количественных соотношений между прижимной силой и силой реакции подвижной системы звукоснимателя рассмотрим на -примере поперечной записи взаимодействие сил, возникающих при проигрывании между иглой и канавкой. Эти силы, определяемые параметрами звукоснимателя и канавки, влияют на качество воспроизведения и на износ пластинки и иглы.
На рис. 6-21 показана немая канавка с иглой звукоснимателя., Через (/ обозначена прижимная сила звукоснимателя; составляющие этой силы, действующие на каждую стенку немой канавки, равны между собой = причем
гн Направление движения носители записи к с линейной скоростью V
Рис. 6-21. Взаимодействие иглы звукоснимателя с немой канавкой.



I л


ОвК :
, 4^'-'
ЛЬ ЛЬ
Ду
Ж Дь Г'Д® Г Д®
Л

rWJB
ж
Жф’
и Sr 'ИЙ? 1-
Л к
Ж
Sswy?
It..'’.
кЛИЙД-'г ’**^ИйЫГ*"~ л’|Яккг?;.:
Sfe
fc ,S|fe;
2 sin —
6-33)
165
/

При вращении пластинки между иглой и канавкой возникают силы трения, направленные против движения:
=	(6-34)
Здесь р, — коэффициент трения, определяемый материалом иглы и пластинки. После подстановки (6-33) в (6-34)
та =...	(6-35)
2sin —
2
Эти силы трения преодолеваются тягой движущего меха-низма. Таким образом, в немой канавке вследствие действия равных сил обе стенки изнашиваются одинаково (если пренебречь боковыми усилиями от тонарма).
Модулированная канавка отклоняет иглу звукоснимателя от положения покоя, воздействуя на нее с силой F. Эта отклоняющая сила равна противоположно направленной силе реакции иглы на канавку, определяемой параметрами подвижной* системы звукоснимателя — действующей массой ш, сопротив-
1 .
лением трения л упругостью q =—, где с — гибкость, которые с
в совокупности определяют механическое сопротивление подвижной системы звукоснимателя z=j со m+r+qlj со. Уравнение отклоняющей силы, выраженное через эти параметры,
F^zy = tny-\-ry + qy t	-	►
показывает, что сила, сообщающая игле вынужденные колебания, расходуется на преодоление упругой силы qy, силы трения гу и инерционной силы ту подвижной системы звукоснимателя; здесь у, у, у — соответственно смещение, колебательная скорость и ускорение, сообщаемые игле модулированной канавкой в рассматриваемой точке. Допуская, что сопротивление трения г мало и им можно пренебречь, получаем:
F = my-\-qy.	(6-36)
Для канавки, модулированной синусоидальным сигналом, у — A sin со/;
z/= со A cos со/;
у—со2Д sin со/= — co2z/, что при подстановке в (6-36) дает
F = —m®2y+qy = (—mco2А + qA) sin cot	(6-37)
Выражение (6-37) показывает, что упругая и инерционная составляющие силы F направлены противоположно друг к другу. Воздействие иглы на канавку выражается равной и противодействующей силой реакции
Fp = — F^mrfy—qy.	(6-38)
166
Инерциальная составляющая этой силы Fn=rriti)2y стремится удалить подвижную систему от положения покоя, поэтому оказывает давление на стенку, более удаленную от нейтральной линии; упругая составляющая F^—qy, называемая возвращающей силой, направлена к положению покоя и давит на противоположную стенку. Эти силы и их равнодействующая—сила реакций Fp, показаны на рис. 6-22 для случая, когда сила Fp имеет упругий характер. Угол у между стенками канавки в сечениях АА' для уп-  рощения принимаем постоянным.
Действие силы Fp показано на рис. 6-22,6. Составляющая Ф этой силы уравновешивается жесткой  связью тонарма, а составляющая
Рис. 6-22. Силы, действующие от иглы звукоснимателя на модулированную канавку.
HaftpaffjiBHuei , /г-д движений 'носителя
• записи
z р
COS Р
(6-39)
канавку, канавки;
оказывает давление на Здесь р — угол наклона на гребнях канавки, в положениях 3 и 7, где р = 0, сила Q равна силе реакции:
р’
, Периодически меняющаяся сила Q приводит к перераспределению сил Р\ и Р2, действующих на стенки канавки, а вместе с тем и сил трения. Это Иллюстрирует рис. 6-23, а, относящийся к положению 6 на рис. 6-22. Сила Q является равнодействующей двух составляющих Q' и Q"; под действием силы Q", направленной против силы G, игла стремится вверх, а сила Q' прижимает иглу к стенке 2. Из параллелограмма сил следует:
гм Q . г\п________г\ У .
У cos——
подставляя (6-39), получаем
V
z Р
' -у cos р cos —
COS р
(6т40)
•s
167
/S
Рис. 6-23. Силы, действую-	|
щие в модулированной ка-	|
навке при правильном (а) и	j
неправильном (б) соотноще-	|
нии между прижимной силой	J
и силой реакции подвижной системы звукоснимателя.
результирующая вертикальная сила звукоснимателя при этом равна G—Q", а ее составляющие, действующие на каждую стенку, (G—Qz/)/2sin —. На стенку 2 кроме этой силы дей-ствует еще сила Q'. В итоге получаем нормальные силы, дей
ствующие на вогнутую стенку,
2
на выпуклую стенку
(6-41)
2
На пиках модуляции при угле раскрытия канавки у=90° формулы (6-41) при использовании соотношений (6-40) при-
нимают вид:
(6-42)
На высоких частотах, когда подвижная система звукоснимателя управляется инерционной силой, сила реакции Fp меняет направление, в этом случае в (6-42) должны быть взяты
нижние знаки.
Из рис. 6-22 следует, что через каждые полпериода, считая от нулевого смещения канавки, попеременно преобладает нагрузка то на одну, то на другую стенку канавки; поэтому силы Р в уравнениях (6-42) имеют двойной индекс. При следовании иглы звукоснимателя по немой канавке Гр=0 и уравнения (6-41) приводятся к уравнению (6-33) .
Заметим, что в рассматриваемом случае, когда подвижной: системой управляет упругая сила, большую нагрузку всегда
168
I
испытывает стенка, расположенная ближе к линии покоя 00'. Показанная на рис. 6-22,6 сила Q в положениях 2 и 4 одинакова, однако износ стенок в положении 2 больше, так как при проигрывании пластинки стенка надвигается на иглу, а в положении 4 отходит- от нее. Участки, подверженные наиболее интенсивному износу, заштрихованы.
Рисунок 6-23, а иллюстрирует действие сил, испытываемых канавкой, когда сила реакции подвижной системы звукоснимателя Fp меньше прижимной силы G. Взаимодействие этих сил приводит к составляющим Pi и Рг, направленным внутрь канавки нормально к ее стенкам. Это условие должно соблюдаться в любой момент для надежного следования иглы звукоснимателя по канавке.
> Если в применяемом звукоснимателе сила реакции Рр преобладает над прижимной силой G, то распределение сил соответствует показанному на рис. 6-23,6. В этом случае л
P2 = Q'_(0"__G)sinX;	•
Р = — (Q" — G)cosX.
На пиках модуляции при у==90° эти выражения на основа-
нии (6-40) принимают вид: z	1/—
^2.1— &
' Р =(G—Fp).
(6-43)
Здесь двойной индекс при силе в верхнем уравнении точно так же означает ее попеременное воздействие то на одну, то на другую стенку канавки; при этом Рг,1 оказывает давление на выпуклую стенку, если подвижной системой звукоснимателя управляет упругая сила, и на вогнутую стенку, если управляет инерционная сйла. Сила Р в любом случае действует вдоль соответствующей стенки по направлению из канавки. Силе Р, стремящейся вывести иглу из канавки, противодействует сила трения Г=|лР2, где ц— коэффициент трения; отсутствие подъема иглы по стенке канавки определяется условием
—Р<т или — РСцР2.	л
Используя (6-43), получаем:
.	169
X " .	'	>	..	•	
4	'	' '	‘	‘	.	,
Это выражение показывает, что из-за трения игла не выйдет из канавки, даже если сила реакции подвижной системы звукоснимателя несколько превышает прижимную силу. Тем не менее, чтобы, игла не имела тенденции подниматься вдоль одной из стенок канавки, а всегда сохраняла контакт с обеими егенками, при проектировании монофонических и стереофонических звукоснимателей вводят фактор надежности, требующий соблюдения в рассматриваемом частотном диапазоне условия
(6-44)
Сила реакции частотно-зависима; наибольшие значения приходятся на жрая. частотного диапазона звукоснимателя, как это показывает рис. 6-24. В области низких частот она имеет
-
* i	.г
!	S
'	Рис. 6-24. Частотная характе-
Ч. У	ристика силы реакции Гр под-
f	вижной системы звукоснима-
sr 	-	.
I упругий характер и определяется через гибкость c=\!q и ам- - J плитуду смещения А подвижной системы	s
Fp = A/c.
4	"	>	.	&		а
*	а
В области высоких частот сила реакции инерционна и «обусловлена действующей массой т и ускорением w подвижной системы
Fo — mw. X7	1
При использовании последних трех формул для предельно j допустимых условий находим:
с = ЗЛмакс/О	(6-45)
И	'	]
тп = О/Здамакс.	(6-46)
	 I
Выражая в формулах (6-45) и (6-46) прижимную силу
<?; Н, амплитуду смещения Амакс, м, колебательное ускорение j ^’макс, м/с2, получаем гибкость с, м/Н и массу т, кг.
Прижимная сила G является исходным показателем звукоснимателя, которым задаются, сообразуясь с радиусом иглы и допустимыми механическими напряжениями от нагрузки	1
в материале пластинки. Затем по формулам (6-45) и (6-46)	!
определяют параметры подвижной системы — гибкость с, исходя из максимальной амплитуды модуляции на низких частотах Амакс, и действующую массу иг по наибольшему ускорению на высоких частотах аУмакс-
•170	.	«	I
'	  	•	 3
*	.	' Л
Поскольку в стереозаписи максимальная вертикальная составляющая амплитуда смещения резца меньше поперечной, то вертикальная гибкость подвижной системы звукоснимателя допускается в 1^5—2 раза меньше.
Прижимная сила G современных звукоснимателей выбирается в пределах 0,01—0,05 Н (около 1—5 гс); естественно, что при такой малой прижимной силе от подвижной системы звукоснимателя для огибания канавки с записью низких частот требуется большая гибкость с^-от 20* 10"3 до 5* 10“3 м/Н (20*10~6 — 5» 10~6 см/дин) и вместе с тем малая действующая масса т подвижной системы для воспроизведения колебаний, высоких частот; в высококачественных моделях т не превосходит 0,5 мг.
Чтобы игла звукоснимателя при проигрывании не выходила из канавки, требуется не только определенная сила реакции подвижной системы в соответствии с (6^44), но и определенная сила инерции звукоснимателя в целом. Эта сила особенно заметно проявляется при выходе иглы на выводную канавку, где из-за. резкого изменения шага записи масса тонарма получает большие ускорения. Она же вызывает также раскачку тонарма в горизонтальном и вертикальном направлениях из-за эксцентриситета и коробления пластинки. Преодоление этой инерционной силы возможно только при определенной прижимной силе звукоснимателя, когда
(6-47)
где М — эквивалентная масса тонарма, приведенная к игле;
. шт —ускорение тонарма.
По заданным G и шт находится масса тонарма
Л4 = —.	(6-48)
Зи>т	'	'
Желательно Л1С20 г, чтобы уменьшить инерционные силы тонарма, а следовательно, и влияние на него паразитных низкочастотных колебаний, обусловленных механическими вибрациями, короблением пластинок и другими причинами.
' Перейдем к рассмотрению электрических показателей звукоснимателя.	'
Чувствительность и частотная характеристика отдачи звукоснимателя характеризуют преобразование механических колебаний в электрические.
Чувствительность • звукоснимателя является отношением электрического напряжения, развиваемого звукоснимателем на номинальной нагрузке, к колебательной скорости записи воспроизводимого сигнала Л
S =	(6-49)
Принято указывать чувствительность в мВ/(см/с) на частоте 1000 Гц. Для стереозвукоснимателей чувствительность определяется в каждом канале. В паспортных данных стереозвукоснимателя чувствительность приводится как среднее арифметическое чувствительностей в обоих каналах ь	-	-	f
S = ^±^5,	(6-49')
2^000 '	1
где UL и Ur — эффективные напряжения на выходе левого и правого каналов соответственно, a thooo — эффективное значение , колебательной скорости сигнала 1000 Гц, записанного отдельно по каждому каналу.
В зависимости от принципа преобразования и конструктивных данных звукоснимателя чувствительность находится в пре-делах примерно от десятых долей до нескольких милливольт на 1 см/с для магнитных звукоснимателей и она в десятки раз; больше для пьезоэлектрических.
Частотная характеристика отдачи звукоснимателя представляет собой выраженную в децибелах частотную зависимость отношения напряжения, развиваемого звукоснимателем на номинальной нагрузке при некоторой частоте сигнала f к напряжению на частоте 1000 Гц при воспроизведении гармонических сигналов, записанных с неизменной колебательной скоростью:
D = 201g —.	(6-50)
У1000
Здесь Uf — напряжение при частоте f* t/юоо — напряжение при частоте f= 1000 Гц. Таким образом, 0 дБ соответствует отдаче на частоте 1000 Гц.
Частотная характеристика отдачи представляет собой также и выраженную в децибелах частотную характеристику чувствительности звукоснимателя.
Чувствительность и частотная характеристика отдачи, а также нагрузочное сопротивление звукоснимателя являются .исходными данными для расчета усилителя воспроизведения. Частотная характеристика выявляет наличие частотных искажений, которые устраняются введением соответствующих коррекций в усилителе. Кроме частотных искажений в звукоснимателе могут возникать и нелинейные искажения, обусловленные нелинейностью его отдельных элементов, механической асимметрией и другими причинами. Сведения о применяемых методах оценки нелинейных искажений в Механической за-писи-воспроизведёнии и о слуховом восприятии этих искажений были приведены в гл. 3.
Наряду с перечисленными показателями для стереозвукоснимателей существенны разбаланс каналов по чувствитель-

Жуй ’"  . . -
р ности и их рассогласование по ходу частотных характеристик || отдачи, а также переходное затухание между каналами.
(В.- Разбаланс стереоканалов по чувствительности 6 определяется как
|	Dp = 201g-yp-,	(6-51)
*-'2
Iff J	/	••
’ ц	1
|f: где t/j, U2 — большее и меньшее напряжения (эффективные || значения),.измеренные соответственно на выходе одного и дру-I того каналов при воспроизведении сигнала 1000 Гц, записан-I ного по каждому каналу с одинаковой колебательной ско-I	ростью.
| > В стереозвукоснимателях хорошего качества допускается I разбаланс не более 2 дБ.
Рассогласование стереоканалов по ходу час-| тотных . характеристик отдачи определяется как наибольшее I расхождение характеристик правого и левого каналов, совме-b щенных на частоте 1000 Гц. Для хороших звукоснимателей I оно не превышает 2 дБ.
I Степень взаимного проникания сигналов между стереока-|| налами оценивается переходным затуханием или же В р'а з д е л е и и е м • к а н а л о в, как это указывалось в гл. 3.
I Нарушения стереоэффекта не замечается, если переходное В затухание между каналами не менее 20 дБ на средних часто-.
1 тах и не менее 15 дБ на высоких частотах. Ниже 200 Гц про-I никакие не имеет практического значения, так как в этой об-I ласти слух слабо различает направленность звука. Приведен-I; ные цифры/ переходного затухания выдерживаются в стерео-fc звукоснимателях: среднего качества.
Ц 6-3. Исследование частотных характеристик
К	звукоснимателей
В ' Звукосниматель представляет собой довольно сложную I электромеханическую систему, состоящую из ряда звеньев, В каждое из которых наиболее заметно проявляет себя в соот-I ветствующей области частот в виде нежелательных резонан-I сов, искажающих воспроизведение. Количество резонансных В пиков в частотной характеристике звукоснимателя и их вели-it чина зависят от конструкции и выполнения звукоснимателя В в целом. Однако для любого звукоснимателя характерно нали-I чие трех резонансов — низкочастотного, высокочастотного и i промежуточного.
I Низкочастотный резонанс обусловлен взаимодействием I массы тонарма и гибкости подвижной системы головки звуко-I снимателя. Высокочастотный резонанс определяется действую-I Тцей массой подвижной системы головки звукоснимателя и гиб-I костью материала пластинки. Частоты fH и fB этих резонансов
Г; 	,	•
’ • из
1  . ‘ ’ 1 . '
J	~
 4 • • '	г
i	*
м'. /	/	v
являются граничными частотами * рабочего диапазона, за пределами которого звукосниматель практически не генерирует э. д. с. Поэтому для получения протяженной частотной характеристики воспройзведения оба эти резонанса стремятся выводить за пределы области слышимых частот. Третий' про* межуточный резонанс — это резонанс между действующей массой и гибкостью подвижной системы звукоснимателя. В частотной характеристике отдачи он не проявляется; его действие выражается лишь в том, ч^о на частоте резонанса fn механическое сопротивление подвижной системы минимально, а следовательно, минимальна и сила реакции иглы на канавку, как это было показано на рис. 6-24.	-
В пределах^ рабочего диапазона звукоснимателя могут встречаться и. другие резонансы, обусловленные особенностями отдельных его узлов, примененными, материалами и качеством изготовления деталей и сборки всего изделия.
Для исследования звукоснимателя как электромеханического преобразователя целесообразно представить его чувствительность в виде
— =	,	(6-52)
V	-О Ии ап ’	* .
 \ ,
где vH/v — отношение колебательной скорости острия иглы к колебательной скорости записи; vn/vH — коэффициент механической передачи звукоснимателя, равный отношению колебательной скорости преобразующего элемента к колебательной скорости иглы; U/un— коэффициент электромеханической связи звукоснимателя, равный отношению напряжения, развиваемого звукоснимателем на подключенной к нему нагрузке, к колебательной скорости преобразующего элемента.
Принимая для упрощения, ято острию иглы сообщается без потерь колебательная скорость записи воспроизводимого сигнала, т. е. получаем формулу (6-52) в виде
У У
V ' V Уп
(6-52')
Модуль | vn/v |, представленный как функция частоты, определяет частотные свойства механической системы звукоснимателя, а модуль | U/vn\—частотные свойства его электрической цепи.
В качестве примера рассмотрим ход частотной характеристики пьезоэлектрического звукоснимателя, используя метод электромеханических аналогий, описанный в гл. 4.
На рис. 6-25 схематически изображена подвижная система такого звукоснимателя для воспроизведения поперечной записи. Предполагается, что подвижная система смонтирована в капсуле, жестко закрепленной в тонарме.
174
и вносящий активное’
if

58ЙЙЙ
Рис. 6-25. Подвижная система пьезоэлектрического звукоснимателя.
Пьезоэлектрический элемент, преобразующий механические колебания в электрические, в данногм звукоснимателе работает частично на изгиб и частично на кручение. Вынужденные колебания сообщаются канавкой игле, закрепленной в иглодержателе, другой конец которого жестко связан с корпусом капсулы; масса и гибкость иглодержателя с иглой, приведенные: к концу иглы, обозначены соответственно то и со. Колебания иглы передаются пьезоэлементу через эластичный передатчик: с массой и гибкостью Ср Противоположный конец пьезоэлемента через прокладку с гибкостью с3 прикреплен к корпусу капсулы.
Для подавления возможных резонансов системы служит демпфер, касающийся пьезоэлемента сопротивление г2. Демпфер через капсулу жестко связан с тонармом, имеющим массу М.
Отметим, что масса тонарма любого звукоснимателя должна быть достаточно велика по сравнению с массой его подвижной системы, чтобы при колебаниях иглы тонарм мог оставаться неподвижным. Однако в области наиболее низких частот это условие не всегда выдерживается. При построении механической схемы звукоснимателя мы будем отсчитывать скорость всего узла подвижной системы относительно массы тонарма, а
скорость последней отсчитывать относительно неподвижной точки («земли»)/
Источником колебаний является канавка, задающая колебательную скорость v игле звукоснимателя. Стенки канавки предполагаются жесткими. При этом сила, приложенная к концу иглы, F=vz, где z— механическое сопротивление звукоснимателя, приведенное к игле.	“
Для построения механической схемы и ее электрического’ аналога\ составим на основании рйс. 6-25 вспомогательную* табл. 6-1.	<
Исходя из относительных скоростей, приведенных в табл. 6-1, соединяем элементы в\ соответствующие цепочки и узльц что приводит к механической схеме, изображенной на рис. 6-26, а; от нее легко перейти к электрическим аналогам (рис. 6-26,6, в, г, д), позволяющим последовательно проследить ход частотной характеристики во всем рабочем диапазоне частот.
Обращаясь к рис. 6-26,6, рассмотрим поведение звукоснимателя в зависимости от частоты по двум его показателям — коэффициенту механической передачи | vn/v | и входному 1 (т. е. приведенному к игле) механическому сопротивлению z.
175^
Очевидно, что некоторые элементы эквивалентной электрической схемы имеют преобладающее влйяние в одной области частот, другие—в другой, поэтому целесообразно, рассматривая последовательно области низких, средних и высоких частот, вводить для каждого случая допустимые упрощения в схему на рис. 6-26, б.
1.	(o<wH. При самых низких частотах сопротивление тонарма со М мало по сравнению с сопротивлением параллельно подключенной ветви, поэтому эквивалентная схема принимает
V	Vi  	V., V
Рис. 6-26. К исследованию частотной характеристики звукоснимателя, показанного на рис. 6-25.
« — механическая схема звукоснимателя; электрические аналоги механической схемы; б — полный аналог; в — аналог для низких частот;, г — для средних частот; д — для высоких частот.

Таблица 6-1
Наименование детали	Элемент механической схемы л т	Колебательная скорость элемента, отнесенная к тонарму
Игла с иглодержателем	т0	Ото == О Um ' • oc0 = v~-им
Эластичный передатчик	т± 01	Vml = & vcl = v — v1
* Пьезоэлемент	т2 с2 ' г	От2 ~ 01 ^м ОС2 ~ V1~ О2 = Un
Демпфер	Г2	ОГ2 = О± — UM
ОС3 — ^2----^М
С3
Примечание
Колебательная скорость иглы относительно «земли» V
Масса тонарма^/И
Колебательная скорость тонарма относительно «земли» Ум
Зажим пьезоэлемента
А
176
ёйд, показанный на рис. 6-26, в. В этой области частот тонарм вместе с иглой совершает поперечные колебания, задаваемые канавкой; подвижная система звукоснимателя при этом остается в покое относительно тонарма и, следовательно, преобразования механических колебаний в электрические не происходит. Таким образом,
z | = соЛ4;
— = 0. V
(6-53)

С возрастанием частоты шунтирующее действие тонарма уменьшается и начинает проявляться влияние подвижной системы звукоснимателя. Поскольку еще рассматривается область низких частот, гибкостью передатчика и гибкостью закрепления пьезоэлемента с3 можно пренебречь; объединяя массы отдельных элементов m=m0+mi+m2, получаем схему на рис. 6-26, г. Обозначая— = имеем приведенное механическое сопротивление звукоснимателя:
(ОС
Z
(6-54)
(ОС
Коэффициент механической передачи при низких частотах (до резонанса)	/
=----------i—------------.	(6-551
V	Г	11	7
(ОС
2.	(d=g)h. Уравнения (6-54) и (6-55) показывают, что х и возрастают с частотой и достигают наибольшего значения при й)=й)н, когда
©н(М + т)—--
0.
Учитывая, что т<^М, находим:
(6-56)
1 -1/1 -*/1/1,1 (Л4 + т) с |/ Мс ' г М \ со с2
Чистота сон является частотой параллельного резонанса массы тонарма М и гибкости с, определяемой последовательно соединенными гибкостями пьезоэлемента с% и закрепления иглы Со-
Заказ Хе 645	‘	177
На резонансной частоте
Выражение (6-57) показывает, что при со —сон модуль коэффициента механической передачи |un/v|>41, т. е. существует подъем частотной характеристики; отдача звукоснимателя и его приведенное механическое' сопротивление здесь максимальны; оба максимума понижаются при увеличении сопротивления трения т2.
3.	(Он<со^соо. При дальнейшем повышении частоты инерционное сопротивление тонарма настолько возрастает, что он может считаться неподвижным, следовательно, для этих частот из схемы на рис. 6-26, г можно изъять индуктивность М.
Тогда приведенное механическое сопротивление звукоснимателя	4	.
z — r2-]-j (ют-——'i	(6-58)
\	(ПС J
I	.
*	I
и, так как 1/сос> сот, сопротивление имеет емкостный характер, т. е. понижается с повышением частоты.
Коэффициент механической передачи равен:
На частоте ©о возникает резонанс подвижной системы звукоснимателя, обусловленный ее гибкостью с -и массой т.
Из (6-58) следует, что при резонансе соот==1/соос, откуда
(6-59)
при этом
При резонансе подвижной системы приведенное механическое сопротивление звукоснимателя минимально; игла почти не оказывает сопротивления отклоняющей ее канавке, поэтому канавка и игла почти не изнашиваются.
4. co>coq. В диапазоне частот выше соо, как видно из полной эквивалентной схемы (рис. 6-26, б), можно пренебречь элементами Со и Л4, но следует учесть гибкость передатчика и гибкость закрепления пьезоэлемента Сз. Тогда эквивалентная схема принимает вид, показанный на рис. 6-26, д.
178
4'
'1
Обозначая с'—С2+с3, получаем:
z = ja (rnQ
(ОС
(ОСГ
/сосх г2
/ сот2--------
V (ОС
или
V
2
(6-60)
(6-61)
аш2--------
(0СЛ
показывает наличие двух максимумов мо-механической передачи в области высо-
Уравнение (6-61) дуля коэффициента ких частот. Первый возникает вследствие резонанса массы пьезоэлемента с суммарной гибкостью пьезоэлемента й его закрепления на частоте, определяемой из условия (от2—1/со(/=0 и равной
при этом
Ее V
2
т2
2 = ]а1(т0 + т1) +
С2
2
(6-63)
Как видно из (6-63), чтобы получить |уп/^| близким к единице, следует выбрать и т. е. сделать достаточно жёсткой связь пьезоэлемента с иглой и корпусом. Второй максимум модуля коэффициента механической передачи возникает из-за резонанса между массой пьезоэлемента и гибкостями передатчика, пьезоэлемента и его закрепления; частота резонанса определяется из условия: 1—С0С1 (сот2—l/wc') =0, откуда
(02= I / —
2 I/ т
С2.~Г С3/ I
Подставляя значение со2 в (6-60) и (6-61), получаем:
т2 Z =——
СЛ
£п v
co2ci
Таким образом, на частоте <d2 приведенное механическое сопротивление г и модуль коэффициента механической передачи |ип/И имеют максимум, который соответствующим подбором сопротивления демпфера г2 может быть уменьшен. При дальнейшем повышении частоты отдача звукоснимателя будет падать из-за шунтирующего действия гибкости Чувствительность звукоснимателя, определяемая согласно уравнению (6-52'), равна произведению vn/v на отношение напряжения U, развиваемого на нагрузке звукоснимателя, к колебательной скорости пьезоэлемента vn. Примем, что сопротивление на-т грузки очень велико, тогда напряжение на ней можно считать равным э. д. с. пьезоэлемента. Последняя пропорциональна Vn/co, поэтому = —, где k — постоянный коэффициент про-
•»п Ю
порциональностй.
Тогда чувствительность звукоснимателя
k

V
Уп V
или в децибелах
v
£п V
+ const.
(6-64)
Таким образом, ход частотной характеристики чувствительности задается двумя функциями частоты: 1/со и |цпЛ>|- Полученные в результате проведенного анализа частотные характеристики пьезоэлектрического звукоснимателя приведены на рис. 6-27. В характеристиках реальных звукоснимателей могут наблюдаться дополнительные резонансы, обусловленные особенностями конструкции и свойствами примененных материалов.
Для частотной характеристики приведенного механического сопротивления (рис. 6-27, а) характерно наличие на краях двух основных резонансных пиков. Чтобы уменьшить износ пластинки из-за наличия этих пиков, рекомендуется их выравнивать, уменьшать и располагать за пределами рабочего диапазона частот. Минимальное значение механического сопротивления бывает в области 2000—7000 Гц.
В приведенном примере частотная характеристика чувствительности имеет тенденцию спадания с частотой примерно по закону 6 дБ/октава (рис. 6-27, г) при условии, что нагрузочное сопротивление звукоснимателя 1/соСэ, где Сэ — емкость пьезоэлемента.
С уменьшением сопротивления из-за шунтирующего действия характеристика сглаживается и, если /?н<С1ЛоСэ во всем частотном диапазоне, то характеристика становится горизонтальной. Таким образом, подбором нагрузочного сопротивления можно управлять частотной характеристикой.
180
Аналогично тому, как нами была проанализирована работа 'пьезоэлектрического звукоснимателя, можно проанализировать работу звукоснимателей и других типов.
Влияние носителя на частотную характеристику звукоснимателя. Ход характеристики звукоснимателя на высоких частот
тах получен в предположении, что стенки канавки жесткие и игла огибает канавку на пиках модуляции. В действительности при воспроизведении записи высоких частот происходит уменьшение э. д. с. звукоснимателя,
Рис. 6-27. Частотные характеристики пьезоэлектрического звукоснимателя. а — механического сопротивления; б — коэффициента механической передачи; в — коэффициента электромеханической связи; г — чувствительности звукрснимателя.
Рис. 6-28. Деформация иглой канавки с упругими. стенками на пиках модуляции при инерционном характере силы реакции.
а —• поперечный разрез канавки; б — изменение воспроизводимого сигнала из-за прогиба стенок канавки.
1
t
•»	t
когда радиус иглы превышает радиус кривизны канавки на пиках модуляции (рис. 3-4,в); кроме того, носитель записи обладает некоторой гибкостью, в связи с чем давление иглы может вызвать деформацию стенок, особенно на гребнях канавки, что также уменьшает э. д. с. Частота, при которой э. д. с. звукоснимателя становится равной нулю, является его верхней граничной частотой.
Во избежание заметных искажений при первом и повторных проигрываниях деформации канавки должны быть, незна-^ чительны и полностью исчезать после прекращения контакта
181
J
между иглой и канавкой, т. е. быть упругими. Рассмотрим поведение канавки под нагрузкой в этих условиях, т. е. когда применим закон Гука. На рис. 6-28, а показано сферическое , острие иглы радиусом г, расположенной в поперечно-модулиро-ванной канавке с упругими стенками. Силы, действующие на канавку со сторона звукоснимателя: прижимная сила G, упругая сила qA" и инерционная сила тсоМ". А" — амплитуда воспроизведения, А — амплитуда записи; обе амплитуды отсчитываются от положения покоя 00'. Результирующая Р' трех названных выше сил дает составляющие Р\ и Рг, нормальные
к стенкам канавки, определяемые на пиках модуляции уравнением (6-42); они вызывают прогиб стенок соответственно на величины 61 и	.
Применяя формулу Герца для упругой деформации, получаем прогиб стенок:
в немой канавке
(6-65)
в модулированной канавке (при m^A'^qA”} 	t
(6-66)
индексы 1 и 2 относятся соответственно к вогнутой и к выпуклой стенкам канавки.
В немой канавке обе стенки деформируются одинаково (6-65); для данного носителя записи с модулем упругости Е и коэффициентом Пуассона ст деформация увеличивается с повышением прижимной силы G и с уменьшением радиуса иглы г, так как при этом возрастает давление в месте контакта иглы и канавки. В модулированной канавке проявляется воздействие двух дополнительных факторов — конфигурации каждой стенки в месте контакта с иглой и наличия силы реакции звукоснимателя. Каждая из этих причин приводит к различию в деформации той и другой сденок, что особенно заметно на гребнях канавки. Здесь площадь контакта иглы с выпуклой стенкой меньше, чем с вогнутой, поэтому выпуклая стенка подвержена большему статическому давлению и прогибу, чем вогнутая; как по-' называет последний член в уравнении (6-66), этот прогиб тем больше, чём меньше радиус кривизны канавки рк. С другой стороны, возникающая при проигрывании сила реакции Fp при ее инерционном характере [что принято при выводе уравнения (6-66)] вызывает прогиб вогнутой стенки. В зависимости от того, какой фактор преобладает, результирующий прогиб стенок вызывает уменьшение или увеличение амплитуды воспроизведения по сравнению с амплитудой записи.
При упругом характере силы реакции знаки перед членом Fp в уравнении (6-66) следует поменять местами, так как эта 182
сила направлена к выпуклой стенке. В этом случае обе причины вызывают больший прогиб выпуклой стенки и, следовательно, амплитуда воспроизведения будет меньше амплитуды записи.
Для выяснения влияния на частотную характеристику звукоснимателя в области высоких частот деформации стенок канавки исследуем сначала изменение смещения канавки только под действием прижимной силы звукоснимателя, а затем уч-его подвижной системы в совокупно-
тем влияние параметров сти с носителем записи.
Рис. 6-29. Изменение коэффициента передачи звукоснимателя на высоких частотах из-за прогиба стенок канавки.
а — под действием прижимной силы; б — от взаимодействия параметров подвижной системы с упругостью носителя.
Чтобы определить уменьшение амплитуды под влиянием первой причины — прогиба стенок только от воздействия прижимной силы, обратимся к (6-66), полагая 0 (рис.6-28,б). В этом случае деформация выпуклой стенки больше, чем вог-
нутой, поэтому потеря равна
60г -   " •
3)А2рк
Здесь А — амплитуда записи; А'— амплитуда воспроизведения, уменьшенная из-за прогиба стенок.
Относительное изменение коэффициента передачи в этом случае
— 1
А 3 /2ркЛ f
Подставляя значение рк из уравнения (6-6), имеем:
А' ____।_____ 6огсо2
Т —	6V2"*
(6-67)
183
При Л,=0 потери максимальны и игла следует по модулированной канавке, как по немой. Определяемая этим условием граничная частота \ ..............................-.
югр
(6-68)
Подстановка (6-68) в (6-67) дает:
ur vn
СП гр
(6-69)
А
ск — гибкость носителя записи;
вижной
Рис. 6-31. Эквивалентная
Рис. 6-30. Электрический аналог подвижной системы звукоснимателя совместно с канавкой.
/*2, т, с — соответственно трение, масса, гибкость подсистемы, приведенные к игле.
схема включения магнитного звукоснимателя.
График этой функции приведен на рис. 6-29, а. Чтобы уяснить совместное влияние параметров звукоснимателя и упругости носителя записи на частотную характеристику, обратимся к упрощенному элёктрическому аналогу подвижной системы звукоснимателя и канавки с упругими стенками, представленному на рис. 6-30.
Механическое сопротивление, приведенное к игле,
1®с

(6-70)
/ сот —
с
имеет максимум при
Юр
тс ' К Коэффициент передачи, выражейный воспроизведения
через колебательные соответственно
скорости или амплитуды уменьшенные из-за прогиба стенок, как следует из рис. 6-30,
у"
V1
А"
со2 j
Z42 CD-р
(6-72)
184
*?
где
г2
та)
Частотная зависимость коэффициента передачи, вычисленного по формуле (6-72), показана на рис. 6-29, б для различных значений 8. Величина высокочастотного пика зависит от коэффициента затухания 8; частота пика находится из усло-Д" / вия максимума функции о—-/б(о = 0, откуда
' (6-73)
со'=со 1/д— 82/2. Р Р V
Общий коэффициент передачи, равный отношению амплитуды воспроизведения А" к амплитуде записи А, определяется из уравнений (6-72) и (6-69)	-
Я" . А
HIH
А

i
р
(О2
2 «р
(6-74) гр / J
или в децибелах
Л"	A"	Af
201g 4“ = 201g 4г+20 lg — • A	A'	А
График частотной зависимости общего коэффициента передачи на высоких частотах является сочетанием характеристик, приведенных на рис. 6-29, а и б. Возможный резонансный пик при сор<согр определяется коэффициентом затухания 8. Если о)Гр<о)р, частотная характеристика в области верхних частот* имеет равномерный спад вплоть до границы воспроизведения, характеризуемой соГр-
Приведем формулы для граничной и резонансной частот к более удобному для расчета виду. Подставляя в (6-68) значение б0 из (6-65), имеем для граничной частоты
О
(6-68) зна-
соГп ~ 3,03 V 4 *
Gr(l —а2) _
Далее, принимая с достаточным приближением выражая динамическую гибкость носителя записи водную выражения (6-65):
г	___2	8°
к 9GIV2 - 3 g!V2
И	у- —
]/2 (1 —а2)4
GrE2
получаем после подстановки в уравнение (6-71) 1,27 Г GrE2 Т/в
®Р =:
(6-75)
top как
= (0р и произ-
(6-76)
185
Среднее давление иглы на боковую стенку немой канавки может быть подсчитано по формуле
G//2 Р =
. 	(6-77)
где а — радиус окружности, являющейся границей поверхности, по которой игла соприкасается со стенкой канавки.
Из рис. 6-28 следует, что в случае немой канавки а = = ]/2гб0. Подставляя в это выражение значение бо из формулы (6-65), имеем:
Gr(l
3
a
В формулах (6-65) и последующих б, а, р, г, м; V, м/с; G, Fp, Н; Е, р, Н/м2; т, кг. Те же коэффициенты сохраняются в формулах, если применять вместо названных единиц измерения соответственно см, см/с, дина, дина/см2, г.
Заметим, что приведенные формулы предусматривают упрощенную механическую схему звукоснимателя с сосредоточенными, а не с распределенными постоянными, и основываются., на применимости классической теории упругости Герца для статического давления к скользящему контакту игла—канавка. Из экспериментальной работы Вэлтона, изучавшего деформацию винилита под движущимся давителем в условиях, подобных проигрыванию пластинок, следует, что предел упругости материала пластинки при скользящем давителе, по-види: мому, выше, чем при7 статическом, и что глубина деформации (влияющая на э. д. с. звукоснимателя) не меняется, если сохранять постоянным не отношение G2/r, как это вытекает из формулы (6-65) классической теории, а скорее G/r, причем игле с радиусом 12,5 мкм соответствует прижимная сила G около 0,03 Н. По соотношению этих цифр, по-видимому, могут быть выбраны в наиболее правильных сочетаниях и другие значения г и G, при которых винилит ведет себя, как упругий материал, т. е. когда деформация исчезает с удалением дави-теля —иглы; в этих условиях и следует проигрывать пластинки. Применение звукоснимателей с завышенной прижимной силой G приводит к необратимым пластическим деформациям винилита, а следовательно, к искажениям и преждевременному износу пластинки.
Несмотря на приближенность рассмотренных формул, они позволяют ориентироваться в выборе необходимых параметров звукоснимателя и определять характерные для него частоты колебаний с тем, чтобы окончательное уточнение производить экспериментальным путем.
Следующий числовой пример дает представление о величинах, которых следует придерживаться при проектировании звукоснимателей.

IK
Выбираем иглу радиусом г=13 мкм и задаемся прижимнои силой G=0,02 Н. Гибкость и массу подвижной системы найдем, исходя из уровней записи, несколько превышающих предусмотренные стандартом, но возможных в реальных фонограммах. Так, наибольшую амплитуду Дмакс на низких частотах примем равной 60 мкм, а наибольшее ускорение ш0макс на высоких частотах можно допустить равным 1000 g, где g — ускорение силы тяжести. Используя эти данные в формулах (6-45) и (6-46), определяем гибкость подвижной системы звукоснимателя с=9-10~3 м/Н (9-Ю"6 см/дин) и массу т—0,68-10~3 г, приведенные к. игле. Эффективную массу тонарма AfT находим по-формуле (6-48), исходя из его наибольшего ускорения при выходе на выводную канавку wT=<p2r, где ср—угловая скорость носителя записи, определимая формулой (2-4), а т—шаг выводной канавки. Ускорение wT определяем для частоты вращения ц=45 об/мин, и наибольшего шага выводной канавки т= = 1 см. Это дает wT =*0,022 g и согласно (6-48) массу тонарма Л4Т=31 г. Для частоты вращения ЗЗУз об/мин условие (6-47) при этом будет выдержано с запасом.
Принимая для винилитовой пластинки модуль упругости Е=3-109 Н/м2 (3• 1010 дин/см2) и о=0,35, имеем при У=2Гсм/с (что соответствует диаметру записи 12 см при 33!/з об/мин) на основании формул (6-75) и (6-76) граничную частоту /Гр== = 24 000 Гц и резонансную частоту системы игла—канавка /р=29400 Гц. Собственный резонанс подвижной системы звукоснимателя, определенный по формуле (6-59), возникает при /о=2О4О Гц, а резонанс тонарма согласно формуле (6-56) при /н=9,5 Гц. Таким образом, оба. нежелательных резонанса — низкочастотный (/н) и высокочастотный (/р) расположены вне рабочего диапазона. Заметим, что резонансную частоту тонарма /н = 1д —- целесообразно иметь не выше 10 Гц, т. е.
2л У Мс
выдерживать величину——	4000. Для ослабления сил инер-
Мс
ции тднарма, стремящихся вывести иглу звукоснимателя из канавки, желательно уменьшать в разумных пределах массу тонарма Л4, но при одновременном увеличении гибкости с подвижной системы, чтобы резонансная частота тонарма fH оставалась достаточно низкой.
Выбор нагрузочного сопротивления звукоснимателя. Частотная характеристика воспроизведения получается в результате сложения характеристик звукоснимателя .и усилителя. Прежде всего следует учесть, является ли звукосниматель скоростным или амплитудным, но в том и другом случае его частотная характеристика отдачи зависит от нагрузочного сопротивления.
В аппаратах высокого класса, где, как правило, применяются магнитные скоростные звукосниматели, номинальная
р
187
частотная характеристика канала воспроизведения достигается включением в схему усилителя корректирующих звеньев. Такой способ применяется и при использовании амплитудных звукоснимателей, характеристика которых предварительно приводится к горизонтальной посредством выбора соответствующей нагрузки. В дешевых аппаратах, оснащенных пьезозвукоснимателями при установленной для них нагрузке (входном сопротивлении усилителя), обходятся без дополнительной коррекции.
В усилителях, выполненных на транзисторах, магнитные звукосниматели включаются непосредственно на стандартный вход усилителя с сопротивлением 47 кОм. Для пьезоэлектрического звукоснимателя стандартизовано входное активное сопротивление Г МОм, для чего первую ступень транзисторного усилителя следует выполнять по схеме эмиттерного повторителя.
На рис. 6-31 дана эквивалентная схема включения магнитного звукоснимателя, который представлен как генератор с э. д. с. Е, внутренним активным сопротивлением /? и индуктивностью L. Нагрузкой звукоснимателя является активное сопротивление /?н, шунтированное емкостью соединительного кабеля С. Частотная характеристика выходонго напряжения U, отнесенного к э. д. с. Е, определяется согласно рис. 6-31 при выражением

<oL ,	„ _\а
— 4- wC/?|
(6-78)
Здесь 7?н и 7?, Ом; L — Г, С, Ф; <а = 2л/. Если пренебречь емкостью кабеля С, то
(73	1
2
Упрощенная формула (6-787) позволяет определить ориентировочно индуктивность звукоснимателя L, задаваясь допустимым спадом на верхней граничной частоте воспроизводимого диапазона. Например, допуская спад 3 дБ, т. е. (U/E) = 0,71 на частоте 20 кГц, получаем при стандартной нагрузке /?н= = 47 кОм, L = 370 мГ. Таким образом, при индуктивности, не превышающей этой величины, обеспечивается протяженность частотной характеристики не менее чем до 20 кГц.
Следует иметь в виду, что для получения расширенного диапазона в сторону высоких частот необходимо также уменьшать эффективную массу подвижной системы звукоснимателя, что в системах с подвижными катушками связано с уменьшением числа витков, а следовательно, и со снижением чувстви-
188
к? 
I тельности. Поэтому такие звукосниматели работают с повы-I шающим трансформатором, вторичная обмотка которого pac-г.' считана на нагрузку 47 кОм, а входное сопротивление на низ-I шей частоте рабочего диапазона больше, чем внутреннее coir. противление звукоснимателя. Трансформатор, так же как и | ; головка звукоснимателя, должен быть экранирован, кроме того, I при его установке следует подобрать положение так, чтобы I свести к минимуму наводки от электрических и магнитных | полей.
| Эквивалентная схема включения пьезоэлектрического зву-I	коснимателя показана на рис. 6-32; в этом случае
4- = г ..	........... .	(6-79)
Е I //Сэ + су , /	1 у ..
|/ V С3 ,)	\ соСэ/?„ J
* ’ >
где Сэ — емкость пьезоэлемента; С — емкость кабеля; /?н — активное сопротивление нагрузки.
Рис. 6-32. Эквивалентная схема включения пьезоэлектриЧе-> ского звукоснимателя.
При допущении С=0 формула (6-79) приводится к виду, удобному для ориентировочных расчетов,
Поскольку пьезозвукосниматель развивает э. д. с., пропорциональную амплитуде смещения, его чувствительность убывает с повышением частоты по закону 6 дБ/октава. Соответствующим подбором нагрузочного сопротивления RH можно уменьшить крутизну спада и приблизить частотную характеристику отдачи звукоснимателя к номинальной частотной характеристике воспроизведения, что часто и используется в бытовых дешевых электрофонах.
На рис.' 6-33 приведены частотные характеристики, на основании которых можно сделать примерный расчет, при этом исходные (номинальная характеристика воспроизведения 1 и характеристика амплитудного звукоснимателя 2) совмещёны на частоте 1000 Гц. Разность ординат этих характеристик на каждой частоте дает характеристику требуемой коррекции 3.
Например, при /=125 Гц, где подъем характеристик 1 и 2 составляет 11,5 и 18 дБ соответственно, необходимая коррекция получается равной —6,5 дБ, что дает ~0,48; подстав-
189

Рис. 6-33. к корректированию частотной характеристики отдачи’ пьезоэлектрического звукоснимателя.
1 — номинальная характеристика канала воспроизведения; 2 — характеристика амплитудного звукоснимателя; 3 — характеристика компенсации.
ляя это значение в (6-79'), получаем при емкости пьезоэлектрического элемента Сэ=500 пФ и выбранной частоте /=125 Гц нагрузочное сопротивление /?н=1,4 МОм. В области ниже 125 Гц при этом получается некоторый спад (около 4 дБ на частоте 63 Гц), а в области от 125 до 1000 Гц небольшой подъем (2,5 дБ при 250 Гц) относительно номинальной характеристики воспроизведения. На высоких частотах характеристика звукоснимателя не управляется нагрузкой и требуемую коррекцию следует вводить в усилитель.
В усилителе электрофона обычно предусматривают раздельные коррекции характеристики по высоким и низким частотам, регулируемые в пределах ±10 дБ. Это позволяет слушателю изменять характер звучания по своему вкусу. *
6-4. Тонармы звукоснимателей г
Назначение тонарма — перемещать иглу звукоснимателя по проигрываемой пластинке вдоль ее радиуса или с минимальным отклонением от него. При этом тонарм не должен влиять на полезные колебания иглы, обеспечивая в то же время нечувствительность подвижной системы к паразитным внешним силам. Одним из существенных требований является также поддержание надежного и симметричного контакта иглы с обеими стенками канавки.
190
f
I
Во избежание угловых ошибок при проигрывании, как уже упоминалось, применяются прямые тонармы, перемещаемые подобно рекордеру, и сочлененные тонармы с ведением иглы также по радиусу пластинки. Такие тонармы сложны и дороги, I поэтому немногие фирмы оснащают ими выпускаемую для по-? требителя аппаратуру. Широкое применение имеют тонармы с поворотной ножкой, перемещающие иглу по дуге; минимальное отклонение от радиуса достигается конструктивными и ус-L тановочными размерами тонарма (см. рис. 6-5).
Чтобы тонарм не воздействовал на колебания иглы при воспроизведении записи, т. е. вел себя пассивно, его эффективная масса должна быть велика по сравнению с массой подвижной | системы звукоснимателя.
Что касается: нечувствительности подвижной системы к внешним паразитным силам, то это возможно только при ог-раниченной массе тонарма. Тогда при тряске, толчках и под действием сил, вызванных эксцентриситетом или короблением пластинки, тонарм будет успевать следовать в такт за колеба-f ниями подвижной системы и тем самым обеспечит сохранение | надёжного контакта иглы со стенками канавки и уменьшит I ; восприятие иглой паразитных колебаний.
Прежде, при звукоснимателях с малой гибкостью подвижной системы с ограничивать массу тонарма М было невыгодно, потому что нижняя граничная частота воспроизведения
|	= 1/2лр/Ис могла оказаться выше нижней граничной частоты
записи, т. е. выше 20 Гц. Это привело бы к отсутствию отдачи
J на частотах ниже fH, при которых модулированная канавка раскачивает тонарм вместе с иглой как одно целое. Низкочастотный резонанс приводит к частотным искажениям вблизи резонансной частоты fH, к нелинейным искажениям из-за воз-| можных деформаций канавки, а также к усилению помех от механических вибраций с частотой, близкой к fH.
I Появление звукоснимателей с гибкими подвижными систе-г мами позволило перейти к легким тонармам и переместить низ- i I кочастотный резонанс за пределы рабочего диапазона, примерно в область частот 7—12 Гц. Для устранения влияния НЧ
I резонанса на работу звукоснимателя противовес на хвостовике | тонарма иногда укрепляют через эластичную втулку.
| Чтобы избежать резонансов кручения и изгиба тонарма, | обусловленных его формой и материалом, современные тонармы выполняют для придания жесткости конструкции из ме-| таллической трубки, которую иногда заполняют демпфирующим материалом для полного подавления резонансных яв-| лений.	'
В Поворот тонарма в горизонтальной и вертикальной плоско-I стях должен происходить* свободно с минимальным трением. |Р Поэтому в поворотной ножке^ предусматривают обычно для
I
’ V;J. .	-
4"f	• а	'	.		•		.	
вертикальной оси шариковые подшипники, а для движения то- я нарма вверх и вниз относительно горизонтальной оси исполь- | зуют подшипники на конусах или на лезвиях. В звукоснимате- j лях высокого класса , также применяются карданные подшип- 1 ники. Силы трения в таких подшипниках могут быть весьма Я незначительны — всего 1% прижимной силы звукоснимателя. я
Встречаются модели звукоснимателей, в которых горизон- Я тальная поворотная ось тонарма не перпендикулярна его про- Я дольной оси и составляет угол 90° с осью симметрии головки. я При таком расположении горизонтальной оси сохраняется сим- 1 метричность контакта игла-канавка при движении тонарма j вверх и вниз и оба'подшипника оказываются одинаково на- "'1 груженными. '	Я
Баланс тонарма. Для правильного поведения тонарма, ха- 1 растеризующегося его устойчивостью против воздействия внеш- 1 них сил, оптимальной прижимной силой и симметричностью | контактов иглы со стенками немодулированной канавки дол- | жна быть выполнена статическая и динамическая баланси- | ровки тонарма.	-	1
Тонарм окажется статически сбалансированным во всех на- | правлениях, если его вертикальная и горизонтальная поворот- | ные оси пересекаются и, кроме того, общий центр тяжести то- | нарма проходит через точку пересечения этих осей. Благодаря | такому расположению осей не возникают вращающие моменты | от внешних сил и не требуется устанавливать проигрыватель I точно в горизонтальное положение.	I
Для установления требуемой прижимной силы звукоснима- I теля тонарм с насаженной головкой предварительно уравнове- | шивают относительно горизонтальной оси XX' с помощью про- ч | тийовеса, находящегося на его хвостовике, как это показано на | рис. 6-34. Условие равновесия выражается равенством вращаю- | щих моментов:	* I
^1^/1 “ ^2^2,	(6-80)	' I
А	'	. ' <	• i
где W\ — вес части тонарма с противовесом, сосредоточенный | в их центре тяжести, удаленном на расстояние у\ от горизон- , | тальной оси XX', a W2 — вес части тонарма с головкой, сосре- | доточенный в их центре тяжести, удаленном на расстояние у2	I
от той же оси XX'.	.	1 А
Задаваемая прижимная сила G достигается последующим | незначительным разбалансом, для чего груз Wi сдвигают к оси I XX' на расстояние Лу; при этом момент прижимной силы	|
Gz/=F2z/2—Ау); •	1
учитывая выражение (6-80), получаем:	1
0=^^-.	‘ i 1
У	•	' d
192	• I
6
w3
W-
хз
Рис. 6-34. Тонармы: сбалансированный (а) и несбалансированный (б).
о
В некоторых конструкциях необходимый разбаланс вносится пружиной с регулируемым натяжением. ,
Симметричное положение иглы в немой канавке достигается поперечной балансировкой тонарма относительно продольной оснУУ'; поскольку в изогнутом тонарме центр тяжести для 1Г2 находится вне этой оси, то создается вращающий момент №2*2 (действующий по часовой стрелке на рис. 6-34, а и против часовой стрелки на рис. 6-34, б, если наблюдать со стороны головки), который необходимо скомпенсировать. Для этого в тонарме рис. 6-34, а по другую сторону от оси YY' помещают груз W3 на расстоянии Хз, создающий противонаправленный момент; при этом должно соблюдаться условие
Г2х2 = Г3х3.
Введение груза W3 вносит некоторое изменение прижимной силы, которую необходимо поэтому дополнительно отрегулировать. Это достигается'передвижением груза W3 относительно оси XX' по градуированной шкале.
После установления прижимной силы G в статически сбалансированном тонарме рис. 6-34, б W2X2— = 1Г1Х1, где ось YY' не проходит через острие иглы, при проигрывании возникает вращающий момент, ко-
торый нарушает симметричность контакта иглы с канавкой. В тонарме рис. 6-34, а этот недостаток отсутствует.
Дешевые массовые аппараты обычно оснащаются звукоснимателями, в которых поперечный баланс тонарма не предусматривается. • .	<
Кроме балансировки относительно горизонтальной поворотной оси и поперечной балансировки в изогнутых тонармах звукоснимателей на поворотной ножке предусматривают устройство для компенсации скатывающей силы. Как показывает ранее приведенный рис. 6-5, эта сила возникает в процессе проигрывания.
При следовании иглы по канавке из-за трения между ними на иглу действует сила FK=|jiG, где р,— коэффициент трения, обусловленный материалами иглы и пластинки, G-прижимная сила звукоснимателя. Сила FK вызывает вращающий мо^ мент _	_	_ .	_ I

Hill
(6-81)
который поворачивает тонарм на осц О' к центру пластинки, Составляющая FT уравновешивается жесткой связью тонарма
а составляющая Fc, направленная по радиусу к центру пластинки, представляет собой скатывающую силу
Fc = FKtg® = pGtg®.-	(6-82)
Ее нежелательное действие проявляется в том, что, толкая тонарм к центру пластинки, она вызывает повышенное давление иглы на внутреннюю стенку канавкиг и ослабляет контакт с правой стенкой. Такое нарушение симметричности контакта особенно вредно для воспроизведения стереофонической записи: помимо повышенного износа левой стенки канавки и и^лы появляются искажения в правом канале из-за ненадежного контакта.	-
1 1
Рис. 6-35. Вариант конструктивного выполнения балансировок тонарма.
1 — противовес; 2 — балансир; 3 — компенсатор скатывающей силы; 4 — шкалы.
Чтобы устранить или уменьшить влияние Fc, прибегают к компенсации вращающего момента М. После соответствующих подстановок выражение (6-81) приводится к виду
Af — FCL cos Ф = pGL sin Ф.	(6-83)
Таким образом, для компенсации вращающего момента от скатывающей силы следует сообщить тонарму равный противонаправленный момент, который, как показывает выражение (6-83), не является постоянной величиной, так как зависит от угла Ф, меняющегося с радиусом проигрываемой канавки; коэффициент трения р, строго говоря, также величина непостоянная: на него влияют линейная скорость канавки, уровень записи, радиус иглы, но поскольку эти влияния незначительны, то для трущихся материалов алмазной или корундовой иглы и винилитовой пластинки р принимают, постоянным и равным 0,3.
Отсюда следует, что приложение к тонарму постоянйого х противонаправленного вращающего момента обеспечивает полную компенсацию скатывающей силы, в лучшем случае на двух радиусах канавки, во всей же зоне проигрывания грампластинки получается частичная компенсация.
Существует несколько простых способов такой компенсации, один из которых показан на рис. 6-35. Здесь противоска-тывающую силу создает закрепленный на нити перекидной груз. Для установления требуемого компенсирующего момента
нить передвигают по градуированной в ньютонах горизонтальной шкале в положение, соответствующее прижимной силе звукоснимателя, изменяя, таким образом, плечо, а следовательно, и: величину момента. Если прижимная сила меньше минимальной, указанной на шкале, компенсатор скатывания должен быть отключен (нить снята).
Лучшим решением является магнитный компенсатор. Он состоит из Двух магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами. Создаваемое ими изменяющееся магнитное поле, при повороте тонарма постоянно компенсирует скатывающую силу. Такое устройство применяется в воспроизводящих аппаратах высокого класса.
Применение противоскатывающих устройств особенно целесообразно в звукоснимателях, работающих при минимальной прижимной силе и минимальном трении в подшипниках тонарма. Противоскатывающее устройство действует эффективно, когда сила трения составляет не более 10% скатывающей силы Fc, которая может быть определена из выражения (6-82). Приравнивая в первом приближении угол Ф углу коррекции р, выбираемому обычно в пределах 20—25°, и принимая р=0,3, находим, что .подлежащая компенсации скатывающая сила составляет 11 — 14% прижимной силы G.
Для того чтобы звукосниматель работал в оптимальных условиях, для каждой конкретной модели тонарма указывают соответствующие ему модели головок. I
*
6-5. Иглы для звукоснимателей 4-
Разновидности игл. Игла звукоснимателя является первым звеном в канале воспроизведения записи с пластинки. В связи с этим к игле, как к детали подвижной системы звукоснимателя, предъявляется ряд требований с тем, чтобы получить возможно более точное копирование иглой модуляции канавки в рабочем диапазоне частот и иметь достаточно длительный срок службы иглы и пластинки.
Ввиду того что игла большинством звукоснимателей переносится по дуге, а не по радиальной прямой, как резец при записи, и принимая во внимание массовое производство игл, нецелесообразно было повторять в игле сложную форму резца.
В граммофонах фирмы «Патэ» для проигрывания пластинок с глубинной записью применялись алмазные и сапфировые иглы, имеющие на конце шарик. Эти иглы хотя и имели сравнительно большой срок службы, но из-за значительного радиуса (около 120 мкм) не воспроизводили высоких частот. Такими же иглами оснащались фонографы Эдисона.
Технологически наиболее простой является игла с рабочей' частью в виде полусферы, переходящей в конус, который в свою очередь обычно переходит в цилиндрический стержень.
Первыми иглами такой формы были стальные иглы, которые зажимались винтом в иглодержателях граммофонных мембран и звукоснимателей ранних конструкций. Стальные иглы были пригодны для непрерывного использования в течение примерно 5 мин, что соответствует длительности проигрывания одцой стороны пластинки диаметром 30 см при 78 об/мин. К концу проигрывания игла имела заметные следы износа и во избежание порчи пластинки и искаженного звучания должна была заменяться; поэтому такие иглы получили название игл разового проигрывания.
Для возможности варьировать громкость и тембр звучания граммофонов выпускались стальные иглы разных типов, из которых наиболее широко использовались иглы громкого, среднего, тихого тона, отличавшиеся диаметром цилиндрической части и углом раскрытия конуса. Кроме того, выпускались иглы многократного проигрывания из твердых сплавов; такая игла требовала замены после 3—4 ч использования. Однако с течением времени практика эксплуатации показала рентабельность выпуска только стальных игл среднего тона, которые и стали выпускаться в подавляющем количестве.
Среди коллекционеров пластинок известны также деревянные (например, бамбуковые), фибровые и другие «мягкие» иглы, применявшиеся из соображений сохранности пластинок и уменьшения помех при их проигрывании. Иллюзия уменьшения помех в данном случае обусловливалась неспособностью иглы (из-за неудовлетворительной формы острия и его быстрой деформации) воспроизводить высокие частоты, отчего звучание вообще получалось «глухим». До появления легких звукоснимателей бамбуковые иглы использовались не только для проигрывания пластинок, но и при контроле металлических оригиналов.
Для долгоиграющих пластинок, как известно, потребовалась разработка новых звукоснимателей с миниатюрными иглами. Ввиду большой длительности проигрывания и малого уровня записи этих пластинок встал вопрос о материале иглы, способном обеспечить длительный срок службы иглы и пластинки и допускающем обработку до высокой чистоты поверхности. В результате были выбраны алмазные и корундовые (сапфировые) иглы, которые получили название постоянных игл и стали общепринятыми для пластинок любых типов<
В первых моделях звукоснимателей для проигрывания монофонических пластинок с узкой и широкой канавками применялись сменные иглы, по виду и способу закрепления сходные со стальными, но имевшие в металлической оправке корундовую вставку с радиусом закругления острия 25 и 60 мкм соответственно. Такие иглы придавали подвижной системе значительную массу, вследствие чего частотная характеристика звукоснимателя простиралась не далее чем до 6—7 кГц.
1
196
I
В дальнейшем в звукоснимателях Стали применять иглы, заделанные непосредственно в иглодержатель, имеющий форму пластины или трубки; для долгоиграющих моно- и стереопластинок радиус иглы был уменьшен до 18—13 мкм. Благодаря такому изменению иглодержателя с иглой подвижная система звукоснимателя стала иметь меньшую массу и большую гибкость, что, расширило рабочий диапазон частот.
В табл. 6-2 приведены основные размеры сферических игл, изготовляемых промышленностью по ГОСТ 7765-70 для заделки в иглодержателях звукоснимателей.
Таблица 6-2
Назначение иглы
L, мм
D, мм г, мкм
Стерео и моно ЗЗх/3 и 45 об/мин
0,6—0,8
0,3—0,4 13—18 >
Моно 78 об/мин
0,6—0,8
0,3—0,4
5 Г—76
45—55
Для изготовления сферических игл наряду с корундом, сравнительно дешевым и легкий в обработке, все чаще из сообра-. жений большей износостойкости применяется алмаз.
По мере совершенствования записи, прежде всего расширения частотного диапазона до 20 кГц и выше, сферические иглы с указанным в табл. 6-2 радиусом закругления острия оказались неспособными обеспечить хорошее качество воспроизведения этого диапазона. Дальнейшее уменьшение радиуса сферической иглы привело бы к уменьшению площади контакта игла-канавка, а следовательно, к повышенным давлениям и необратимым деформациям материала пластинки. Заметим, что прижимная сила звукоснимателя 0,03 Н может вызвать давление на стенку канавки более 10э Па (100 кгс/мм2).
Поэтому были разработаны эллиптические иглы, которыми теперь широко оснащаются звукосниматели для долгоиграющих моно-_ и двухканальных стереопластинок, а также, для матричных квадрафонических пластинок. В поперечном сечении, проведенном через точки контакта с канавкой, эти иглы имеют форму эллипса с рабочими радиусами г в точках контакта от 5 до 8 мкм, а в продольном сечении, проведенном через те же точки, радиусы R равны 18—20 мкм (рис. 6-36,а). Эллиптическая игла, называемая также бирадиальной, ближе подходит по форме к резцу и поэтому дает меньшие искажения огибания и имеет более широкий частотный диапазон по сравнению со сферической.
Для проигрывания дискретных квадрафонических пластинок были разработаны иглы специального профиля и уменьшенной массы. Это позволило снизить эффективную массу под
197

вижной системы звукоснимателя и, следовательно, расширить диапазон частот до 40—50 кГц, требуемый для этих пластинок.
Одна из таких игл, названная «Сибата» по имени ее разработчика— сотрудника японской фирмы «Виктор Кбмпани», появилась в 1972 г. Отличительной особенностью иглы Сибата (рис. 6-36, б) по сравнению с эллиптической является увеличенный радиус в продольном сечении, проведенном через точку контакта игйа-канавка, равный 75 мкм вместо 18 мкм, а также большее сходство с резцом в поперечном сечении, Форма поперечного сечения с рабочим радиусом 7 м,км получена сошли-фовкой фронтальной стороны заготовки по овалу, а тыловой
Рис. 6-36. Иглы для звукоснимателей.
а — эллиптическая; б — игла Сибата; в — игла Праманик.
ее стороны по двум симметричным плоскостям, пересекающимся под углом 120°. Минимальная масса алмазной- иглы Сибата составляет 0,020 мг, максимальная— 0,20 мг.
Благодаря указанной форме иглы Сибата площадь контакта с канавкой в направлении ее глубины оказывается увеличенной примерно в 4 раза, что приводит к меньшим давлениям,т следовательно, к меньшим деформациям материала пластинки, а вместе с тем и к меньшим нелинейным искажениям при воспроизведении и к повышению срока службы пластинки и иглы.
На рис. 6-37 даны сравнительные частотные характеристики отдачи одного и того же звукоснимателя с иглой Сибата и эллиптической в области частот выше 1 кГц; преимущество иглы Сибата наглядно проявляется в диапазоне выше 30 кГц, существенном для воспроизведения квадрафонических пластинок CD-4.	(
На датской фирме «Банг и Олюфсен» инженер Праманик разработал алмазную иглу, показанную на рис. 6-36, в, которая как и игла Сибата, пригодна для любых долгоиграющих пластинок. В игле «Праманик» рабочий радиус в поперечном сечении 7 мкм, в продольном сечении 50 мкм; по линиям симметрии фронтальной и тыловой сторон имеются продольные выемки,
198	'
что помогает правильно ориентировать иглу йрй ее Вклейке в бериллиевый иглодержатель. Разработанные фирмой звукосниматели с такой иглой имеют эффективную массу подвижной системы 0,22 мг, рабочий’ диапазон частот до 45 кГц и работают при Iприжимной силе в пределах 0,007 — 0,015 Н.
Фирма «Патэ—Маркони», стремясь получить еще более легкую и Дешевую иглу, заменила сплошную алмазную иглу комбинированной, которая получила название «Патэмакс». Эта игла состоит из миниатюрного алмазного острия 2, укрепленного на металлическом основании 1, как показано, на рис. 6-38. Технология массового производства таХих игл разработана японской фирмой «Огура». Отобранным мелким алмазным зернам хорошего качества придают сферическую форму и покрывает
*	V
Рис. 6-37. Сравнительные частотные характеристики отдачи звукоснимателя: с иглой Сибата (1) й эллиптической (2)<
Рис. 6-38. Игла Патэмакс для звукоснимателя.
* ' ' * ' >
их тонким слоем металла, имеющего большую адгезию с алмазом. Затем металлизированный алмаз приваривают к металлическому стержню, заточенному на конус и имеющему при вершине вогнутость по радиусу сферы алмаза. Последующие оде* рации заключаются в заточке сварной заготовки на конус и последующей доводке алмазного острия до требуемой формы. Сварные иглы по прочности не хуже игл, выполненных целиком из алмаза. Игла Огура—(Патэмакс имеет диаметр металлического основания d=0,28 мм, длину /=0,3 мм, массу 0,042 мг.
Имеются и другие разновидности игл для квадрафонических пластинок, в основном сходные с описанными. Рабочая часть игл, как правило, выполняется из алмаза, диаметр вставки 0,21—0,28 мм, ее длина 0,6 — 0,8 мм, угол конуса 50 — 60°.
Все изготовленные иглы подвергаются выборочному контролю. При помощи проектора (с увеличением от 100 до 600 раз в Зависимости от профиля иглы) силуэт иглы сравнивается с шаблоном; качество поверхности проверяется бинокулярным . микроскопом и в необходимых случаях посредством микроинтерферометра.
Срок службы игл. В звукоснимателях для долгоиграющих пластинок, оснащенных постоянными иглами, надо своеврёменно менять иглу, так как изношенная игла не только дает искажен-' ное воспроизведение, но и портит пластинку. Искажения явля-’
' Рис. 6-39. Игла в канавке. а — новая, б — изношенная.
Рис. 6-40. Соотношение между верхней граничной частотой сигнала, несгибаемого изношенной иглой, и длиной ее сошлифованного участка, равного длине волны (график рассчитан для конечного диаметра записи 120 мм при ЗЗ’/з об/мин).
ются результатом образования площадок на игле вследствие трения в местах ее контакта со стенками канавки, что в упрощенном виде показано на рис. 6-39. Из-за образования боковых площадок игла теряет способность воспроизводить запись высоких частот, а появившиеся на игле грани портят канавку, в особенности в местах большой модуляции. С возрастанием, износа иглы наступает момент, когда она начинает касаться дна канавки, при этом уровень помех при воспроизведении заметно ' увеличивается.
К сожалению, своевременно определить необходимость замены иглы на основании прослушивания пластинок и тем самым предупредить их порчу может только слушатель с тонким слухом, пользующийся высококачественной воспроизводящей аппаратурой. Обычно срок службы иглы указывают общим числом часов проигрывания, но такая оценка может рассматриваться только как ориентировочная: износ иглы зависит не только от длительности, но и от условий эксплуатации, среди которых существенное значение имеют прижимная сила звукоснимателя, количество и состояние проигрываемых пластинок, их уровни записи, материал, из которого изготовлены пластинки, а также качество обработки рабочей части иглы.
Надежными способами проверки иглы являются ее осмдтр и измерение сошлифованных участков с помощью микроскопа. За меру износа иглы принимают длину сошлифованной боковой площадки в направлении вращения пластинки. Очевидно, что игла будет следовать по модулированной канавке, как, по немой, когда длина боковой площадки станет равна длине волны записи. График на рис. 6-40 дает представление о сужении частотного диапазона сверху по мере сошлифовки иглы. При не-200
высоких требованиях к передаче высоких частот можно допустить 100—125 ч эксплуатации сферической сапфировой иглы, при условии, что проигрывается не одна и та же, а разные пластинки.	.	•	' ч
Уменьшение срока службы иглы с уменьшением количества проигрываемых пластинок объясняется тем, что чем чаще проигрывается каждая пластинка, тем больше оседает в ее канавках сошлифованных частиц иглы, которые являются абразивом и ускоряют ее дальнейшее стачивание.
Алмазные иглы по сравнению с сапфировыми способны выдержать в 5—10 раз больший срок эксплуатации; при умеренных требованиях к качеству воспроизведения и достаточном количестве проигрываемых пластинок алмазная игла в звукоснимателях с прижимной силой не, более 0,04 Н может использоваться до 1000 ч. При высоких требованиях к качеству воспроизведения и к сохранности пластинки рекомендуется v производить замену сапфировых игл через 50 ч, а алмазных через 500 ч эксплуатации. Срок службы пластинки й иглы заметно увеличивается, если прижимная сила звукоснимателя не превышает 0,015 Н.
Новой алмазной иглой рекомендуется предварительно проиграть несколько менее ценных пластинок учитывая, что алмаз полируется труднее сапфира. Качество полировки рабочего конца любой иглы на протяжении по крайней мере 100 мкм должно быть не ниже 13-го класса чистоты.
6-6. Электропроигрывающее устройство и его испытание “	*	4
Для воспроизведения записи с пластинок выпускается различная аппаратура, начиная От профессиональной студийной до переносной бытовой.
Среди населения получили распространение проигрыватели (приставки к приемнику), электрофоны, радиолы, магниторадиолы. Все эти аппараты содержат электропроигрывающее устройство — ЭПУ, представляющее собой шасси, на котором смонтированы движущий механизм, звукосниматель и органы управления.
Кроме ЭПУ для единичного проигрывания, выпускаются автоматы для проигрывания набора из 6—10 пластинок, насаживаемых на общий стержень.
Движущий механизм ЭПУ состойт из электродвигателя, системы передачи вращения от вала двигателя диску и самого диска, являющегося опорой* для проигрываемой пластинки.
. Большинство выпускаемых моделей ЭПУ имеют две частоты вращения 33 Уз и 45 об/мин. В некоторых моделях предусматриваются, кроме того, 78 и 162/з об/мин, которые не являются обязательными. ЭПУ в зависимости от предъявляемых требований выполняются различных конструкций и стоимости. В каждом
8 Заказ № 645	'	201
из них имеется автостоп, который замыкает цепь электродвига-. теля при пуске диска и размыкает ее при выходе иглы звукоснимателя на выводную канавку пластинки. Механические конструкции автостопа, основанные на действии рычажной системы, связанной с поворотной ножкой звукоснимателя, оказывают дополнительную нагрузку на тонарм, что особенно неблагоприятно влияет на работу звукоснимателей с малой прижимной силой, поэтому предпочтение получают автостопы с электронным управлением.
В ЭПУ имеется также микролифт для подъема и опускания головки звукоснимателя с ручным или автоматическим управлением, в более дорогих моделях предусмотрены автоматический подъем звукоснимателя с пластинки и его возврат на опорную стойку с одновременным выключением двигателя и за-' кцрачиванием звукоснимателя; все чаще в микролифте, как и в автостопе, используется электронное управление.
В движущих механизмах ЭПУ нашли применение маломощные электродвигатели с питанием от сети переменного тока, а также от автономных источников — встроенных генераторов стабильной частоты и батарей для малогабаритных ЭПУ. Полезная мощность на валу двигателя в ЭПУ для единичного проигрывания не превышает 1 Вт, а в автоматах для стопочного проигрывания равна 1—3 Вт.
Дешевые ЭПУ оснащаются асинхронными двухполюсными двигателями с питанием от сети переменного тока; применяются и синхронные двухполюсные двигатели, преимущество которых состоит в постоянстве частоты вращения при значительных колебаниях напряжения питания и изменениях нагрузки.
Наибольшая частота вращения ротора wp двухполюсного двигателя (число пар полюсов р=1), питаемого от сети переменного тока (/=50 Гц) при отсутствии скольжения (s = 0), подсчитанная по формуле г/р —-^-(1—s), равна 3000 об/мин; для *	.	Р
асинхронных двигателей коэффициент скольжения достигает значений 0,05—0,07, что дает ир«2800 об/мин.
Основным недостатком быстроходных двигателей следует считать механические вибрации, передаваемые через привод диску проигрывателя и звукоснимателю. В ЭПУ, оснащенных такими двигателями, относительный уровень рокота, измеренный < без взвешивающего фильтра, обычно не более—30 дБ,4 а коэффициент детонации достигает 0,2%. Лучшие результаты дают тихоходные синхронные двигатели, например 16-полюсные на 375 об/мин или 24-полюсные на 250 об/мин с питанием от встроенного в ЭПУ транзисторного генератора стабильной частоты; переход с одной частоты вращения диска на другую осуществляется ступенчатым изменением частоты генератора; предусматривается также точная подстройка частоты вращения диска. Поскольку двигатель является основным йсточником механи- •
202
Рис. 6-41. Фрикционная передача с жесткой связью.
а — вид сбоку; б — вид сверху; 1 — двигатель; 2 — насадка; 3 — промежуточный ролик; 4 — диск.
Рис. 6-42. Комбинированная фрикционная передача. а — вид ’ сбоку; б — вид сверху; 1 — двигатель; 2 — шкив на Валу двигателя; 3 — ремень; 4 — шкив; 5 —насадка; 6 — промежуточный ролик; 7 —диск. »  '
. /
ческих вибраций, то его ротор должен быть динамически сбалансирован. .	7
Для высококачественных ЭПУ разработаны микродвигатели для непосредственной насадки диска на его вал; при этом обеспечиваются номинальные частоты вращения ЗЗУз и 45 об/мин; переключение числа оборотов производится соответствующим переключением в электронной схеме. Непосредственна^ передача вращения диску без приводного механизма позволяет получить наилучшие показатели по неравномерности вращения и механическим вибрациям: коэффициент детонации не более 0,03% и относительный взвешенный уровень рокота не более — 60 дБ.
В ЭПУ с приводными механизмами широкое применение нашли фрикционные передачи, связывающие двигатель с диском. ]
В дешевых моделях используют жесткую фрикционную передачу, показанную на рис. 6-41 и ли комбинированную, сочетающую в себе .жесткую передачу посредством промежуточного ролика и гибкую — с использованием ремня, связывающего два шкива. Пример такой передачи показан на рис. 6-42.
Для надежного ведения диска ЭПУ, без проскальзывания, необходимо, чтобы сила, действующая со стороны вала двигателя на промежуточный ролик, стремилась прижать его f
8*
203
к ободу диска. Для этого угол «втягивания» 0 (рис. 6-41, би 6-42, б) должен выбираться в пределах 100—130°. В комбинированных передачах, кроме того, угол обхвата а ремнём малого шкива должен быть около 160° для обеспечения достаточной поверхности соприкосновения ремня ср шкивом.
Гибкие передачи, применяемые в 5>ПУ с тихоходными двигателями, имеют преимущество перед жесткими и комбинированными фрикционными передачами, поскольку они не содержат ролика — звена, передающего вибрации диску, а гибкий ремень частично поглощает нежелательные вибрации двигателя.
Рис. 6-43. Пути передачи вибраций от двигателя к игле звукоснимателя. / — двигатель; 2 — ступенчатая насадка; 3 — промежуточный ролик; 4 — диск; 5 — плата ЭПУ; 6 — поворотная ножка; 7 — тонарм звукоснимателя.
I	г
<•
Коэффициент детонации ЭПУ с гибкими передачами уда^ ется свести до 0,1%, а относительный взвешенный уровень рокота — до — 60 дБ.
Общим недостатком фрикционных передач является проскальзывание от засаливания обрезиненного ролика или ремня, что приводит к детонации звука; отсюда понятно преимущество моделей ЭПУ с диском, непосредственно насаженным на вал двигателя. /
Для достижения равномерности вращения диска его делают массивным, с большим моментом инерции. В ЭПУ повышенного качества масса диска составляет 2,5—3,5 кг; ее распределяют ближе к ободу диска. Диаметр диска /при этом выбирают сравнительно большим, обычно от 220 до 300 мм.
Для быстрого установления нужной частоты вращения тяжелый диск требует повышенной мощности двигателя, а это приводит к увеличению механических вибраций; поэтому стараются применять маломощные двигатели, а трудности быстрого запуска решают различными способами. Так, например, в некоторых моделях ЭПУ приводимый во вращения массивный диск накрыт легким алюминиевым диском, служащим опорой пластинки; оба диска легко входят в сцепление и выходят из него. При сменах пластинки подвергают останову и за
204
пуску только легкий диск, который быстро останавливается, а также сразу набирает требуемую скорость от находящегося в непрерывном вращении массивного диска.
При недостаточной развязке двигателя и тонарма от платы проигрывателя игле звукоснимателя сообщается низкочастотная вибрация, пути передачи которой показаны на рис. *6-43 для ЭПУ с жесткой фрикционной передачей.
Для подавления вибраций двигателя его J подвешивают кплате ЭПУ через двойной амортизатор: сам двигатель укрепляют посредством эластичных втулок к промежуточной плате, а последнюю — к плате ЭПУ на резиновых или пружинных амортизаторах; в некоторых моделях пружины погружены в масло. Поворотную ножку тонарма также развязывают от платы.
Нормы по основным параметрам ЭПУ различных классов приведены в ГОСТ 18631-73, а методы испытаний ЭПУ даны в ГОСТ 20006-74.
Испытание ЭПУ производится с помощью измерительной аппаратуры, специально разработанных для этой цели приборов, приспособлений и измерительных пластинок.
Ниже приводятся способы проверку основных параметров ЭПУ.
Испытание движущего механизма. Основными параметрами, подлежа-, щимй проверке, являются средняя частота вращения диска, неравномерность его вращения, помехи от вибраций движущего механизма.
Средняя частота вращения диска. Наиболее распространен -контроль с помощью стробоскопического съемного диска или стробоскопических полос, нанесенных по ободу диска. При измерениях стробоскопические полосы освещают неоновой лампой, питаемой переменным током от того же источника, что и двигатель ЭПУ; благодаря этому колебания частоты питающей сети не влияют на результат измерений, который определяет частоту вращения при номинальной частоте сети.
Кажущаяся неподвижность стробоскопических полос свидетельствует о том, что средняя. частота вращения (об/мин), при номинальной частоте
равна
2f	6000
U = 60	,
k k
(6-84)
где k — число стробоскопических полос; f — номинальная частота питающей сети (50 Гц).	'	.
Для принятых в технике грамзаписи номинальных частот вращения 78, 45, ЗЗУз, 162/з об/мин применяют стробоскопические диски, содержащие обычно для каждой частоты вращения, кроме основного кольца с радиальными стробоскопическими полосами, несколько дополнительных колец, количество полос в которых рассчитано на измерение, в пределах допустимых отклонений, средней частоты вращения.	i
Изготовление стробоскопического диска в основном сводится к точной разметке полос и промежутков между полосами. Рекомендуется темные полосы делать уже светлых промежутков, так как таким диском может быть измерена и частота вращения, вдвое меньшая расчетной; при этом в центре светлых промежутков будет наблюдаться кажущееся слабое изображение
темных полос.
При нескольких стробоскопических кольцах на диске средняя 'частота вращения определяется «неподвижным» кольцом, или же в случае «вращё-
ния» всех колец она находится между расчетными частотами двух соседних колец, «вращающихся» в противоположных направлениях; истинная средняя частота будет превышать расчетную для кольца, «вращающегося» по часовой стрелке, и будет меньше расчетной для кольца, «вращающегося» против часовой стрелки. В этом случае средняя частота вращения может быть определена по формуле
«ср = и|1 ± —(6-85) \ uk I
где и — расчетная частота вращения стробоскопического кольца, об/мин; k— число полос стробоскопического кольца; &k— число «скользящих» полос в минуту, отсчитываемое относительно неподвижного ориентира с помощью секундомера.
Знаки плюс и минус в (6-85) выбираются соответственно направлению скольжения Д& полос по часовой стрелке или против часовой стрелки.
Точность измерения средней частоты вращения стробоскопом без отсчитывания «скользящих» полос не превышает 0,3% для ЗЗУз и 162/з об/мин, 0,4% для 45 и 0,7% для 78 об/мин, что обусловлено возможно минимальной разницей в одну полосу между соседними стробоскопическими кольцами.
В табл. 6-3 приведены данные стробоскопического диска для определе- < ния частоты вращения диска в заданных пределах отклонения от номинала.
•	I
Таблица 6-3
Номинальная частота вращения, об/мин, при частоте сети питания 50 Гц ,
331/8
Число полос стробоскопического кольца
Отклонение частоты вращения от номинальной, %
Число полос стробоскопического кольца
Отклонение частоты вращения от номинальной, %
184
183
182
181
180
179
178
177
176
136
135
134
133
132
131
130

Измерение средней частоты вращения может также производиться тахометром, не оказывающим заметной нагрузки на движущий механизм.
Наибольшая точность измерения средней частоты вращения достигается при применении электронного счетчика электрических импульсов. При этом способе измерения пластинка с записью сигнала эталонной частоты выполненной при ггэ, об/мин, проигрывается на испытуемом устройстве; выходное напряжение звукоснимателя подается на электронный счетчик, отсчитывающий в течение фиксированного времени t секунд число поступающих электрических импульсов N одной какой-либо полярности. Искомая средняя частота вращения в оборотах в минуту будет равна:
N	' 
'	у
Целесообразно задаться такими значениями /», и3, /, при которых электронный .счетчик непосредственно показывал среднюю частоту в оборотах
206
Рис. 6-44. Частотная характеристика
фильтра, имитирующего чувствительность слуха к детонации.
Рис. 6-45. Частотная характеристика измерителя помех от вибраций движу-।	щего механизма.
ши:
в минуту с требуемой точностью. Так, например, при /э=750 Гц, иэ=45 об/мин, 7=6 с получим АГ—100 и, что при использовании четырехразрядного счетчика позволяет получить четыре значащие цифры для средней частоты вращения.. Таким образом, для номинальных значений 78, 45, ЗЗ.Уз,’ 162/з об/мин погрешность измерения не будет превышать 0,013; 0,022; 0,03; 0,06% соответственно.	X
Неравномерность вращения диска. Оценка неравномерности вращения, приводящей к детонации звука, производится путем измерения частотной модуляции - сигнала, воспроизводимого с измерительной пластинки на испытуемом аппарате.
При этом Могут быть поставлены две задачи: измерение коэффициента детонации аппарата [формула (3-5)] с целью оценки его качества, и анализ работы аппарата путем определения~ коэффициентов колебания скорости, обусловленных величиной и частотой неравномерности вращения отдельных деталей движущего механизма.
Согласно Публикации 386 МЭК измерительный прибор—детонометр должен .содержать фильтр, амплитудно-частотная характеристика которого, показанная на рис. 6-44, соответствует чувствительности слуха к детонации; рекомендуемая частота измерительного сигнала 3150 Гц.
При измерении коэффициента детонации ЭПУ используется хорошо отцентрированная измерительная пластинка с записью сигнала 3150 Гц ±5%: Измерительная пластинка проигрывается на испытуемом аппарате, звукосниматель которого присоединен непосредственно или через усилитель к детонометру; при этом измеряется коэффициент детонации й, если необходимо, производится анализ колебаний скорости в области частот от 0,2 до 200 Гц. Измерения производятся для всех частот вращения, предусмотренных в испытуемом аппарате.
Объективные измерения сочетают со слуховой оценкой детонации. На испытуемом аппарате прослушивают ту же измерительную пластинку и пластинки с “записями рояля, содержащими длительные аккорды в среднем регистре. Искажения, воспринимаемые как. «плавание» и «вибрация» звука, на хороших аппаратах не должны прослушиваться.
целесообразно оценивать соотношением напряжений при проигрывании с измерительной пластинки немых канавок и с. записью сигнала сравнения [фбц-мула (3-6)]. Согласно Публикации 98А МЭК сигнал сравнения имеет частоту 315 Гц и. эффективное значение колебательной скорости 2,71 см/с для любого вида записи (поперечной, глубинной и для каждого канала двухканальной стереозаписи); измерения производятся с помощью прибора, имею
207
~	4
щего две оценочные частотные характеристики — невзвешивающую acd и взвешивающую bed (рис. 6-45).
Измерение по характеристике acd учитывает все помехи от движущего механизма, включая и низкочастотные помехи, непосредственно не воспринимаемые слухом. Вибрации, создающие эти помехи, раскачивают иглу звукоснимателя и могут вызвать неприятные для слуха йнтермодуляционные искажения.	ч
Измерение со взвешивающим фильтром по характеристике bed учитывает восприятие рокота слухом.
Измерительный прибор приключают непосредственно или через усилитель к звукоснимателю испытуемого ЭПУ. Частотная характеристика воспроизведения должна соответствовать номинальной характеристике канала воспроизведения (рис. 3-7,а). Для исключения влияния внешних вибраций проверяемый аппарат-при измерениях устанавливают на амортизованном стенде с собственной частотой колебаний ниже 5 Гц.
Уровень электрического фона. Качество экранировки звукоснимателя и правильность расположения монтажа в ЭПУ оценивают по относительному уровню фона, наводимого на звукосниматель
Рф = 201g
Цф ^1000
J
где С7ф—электрическое напряжение, измеренное на выходе ЭПУ при вклю-л ченном электродвигателе и звукоснимателе, перемещаемом над пластинкой до диаметра 100 мм с соблюдением зазора между ней и иглой около 3 мм, ооо — напряжение на выходе ЭПУ при воспроизведении сигнала сравнения 1000 Гц номинального уровня с измерительной пластинки. Номинальный уровень соответствует эффективной колебательной скорости 7,1 см/с для поперечной записи и 5 см/с по каждому каналу стереозаписи. Приемлемой нормой можно считать уровень фона от —65 до —55 дБ в зависимости от класса ЭПУ.
Испытание звукоснимателя. Ниже указываются способы определения тех механических и электрических показателей, по которым обычно проверяют звукосниматель в готовых ЭПУ.
Из механических показателей проверяют прижимную силу, гибкость подвижной системы и способность следования.
Прижимная сил а измеряется специальным приспособлением типа динамометра. Отсчет должен производиться, когда острие иглы, опирающееся на подвижную площадку динамометра,'находится на одном уровне с пластинкой, лежащей на диске ЭПУ.
Гибкость подвижной системы звукоснимателя проверяют как для горизонтального, так и для вертикального направлений. С измерительной пластинки воспроизводят звукоснимателем с установленной номинальной прижимной силой сигнал низкой частоты, например 100 Гц, записанный с различными амплитудами смещения, включая максимальную допустимую. При определении горизонтальной гибкости проигрываются канавки поперечной записи, а при определении вертикальной гибкости — канавки глубинной записи.
При проигрывании, наблюдая воспроизводимый сигнал на экране^ осциллографа, отмечают наибольшую амплитуду смещения, при которой еще нет искажений сигнала, и уменьшают прижимную силу звукоснимателя до границы их появления.
Гибкость с определяется по формуле
А
'-'МИН
г
где А — амплитуда смещения проигрываемой канавки, м; <7Мин — наименьшая прижимная сила, Н.
208
Способность следования характеризует способность иглы звукоснимателя сохранять надежный контакт с обеими стенками канавки в про-. цессе воспроизведения записей с пластинки. В Публикации 98 МЭК предлагается проверять этот показатель с помощью измерительной пластинки формата Ф17 на ЗЗУз об/мин, содержащей запись скользящего тона в диапазоне 800—8000—80 Гц длительностью 90 с с уровнями, показанными на рис. 6-46; при этом 0 дБ соответствует сигналу сравнения 2000 Гц с колебательной скоростью 1 см/с (эффективное значение), запйсанному перед скользящим тоном. Распределение уровней записи на рис. 6-46 соответствует наиболее часто встречающемуся на музыкальных пластинках. Одна сторона измерительной пластинки содержит запись по левому каналу, другая — по правому. Способность следования характеризуется минимальной прижимной силой звукоснимателя, при которой через громкоговоритель не прослушивается «жужжание», а на экране осциллографа не просматриваются разрывы в осциллограмме.
Можно проверять способность следования и при номинальной прижимной силе, воспроизводя низкочастотные сигналы (например 30— 50—100 Гц), записанные с наибольшими допустимыми уровнями. При надежном следовании звучание в этом случае также не должно сопровождаться призвуком жужжания, а осциллограмма не должна иметь разрывов.
Проверка электрических показателей звукоснимателя производится при номинальной прижимной силе и номинальном нагрузочном сопротивлении, указываемых в техническом паспорте звукоснимателя.
8
О
8
АБ
20
16
				-		
						
				-		
	-				*	
					4»	
				J		
				-		
	J 1 1					
		t		,C		
80	Z00 400 800	Z00О 4000 Г и
Рис. 6-46. Частотная характеристика записи скользящего тона для проверки надежности следования.
мате ля. Для определения чувствительности звукоснимателя с измерительной пластинки воспроизводят сигнал 1000 Гц заданного уровня и измеряют выходное напряжение. При проверке монозвукоснимателя воспроизводится поперечная запись.* Для сте-.реозвукоснимателя проверяют чувствительность каждого канала, используя запись сигнала 1000 Гц, выполненную отдельно по левому и правому каналам.
В любом случае чувствительность вычисляют по формуле (6-49). Кроме * того, для стереозвукоснимателя по формуле (6-49') вычисляют среднее арифметическое чувствительностей.
Зная чувствительности стереозвукоснимателя, определяют разбаланс с т е р е о к а н а л о в по формуле (6-51).
Частотную характеристику отдачи звукоснимателя проверяют с помощью измерительной пластинки скользящего тона и самописца, фиксирующего на бумажной ленте непрерывную запись выходного напряжения. При отсутствии самописца характеристику можно измерить, пользуясь измерительной пластинкой с записью сигналов фиксированных частот.
. Ход характеристики рассчитывают в децибелах по формуле
>
п__on 1л Vf in
I
1000
где Uf — напряжение сигнала частоты /; (Лооо — напряжение сигнала 1000 Гц; Da — поправка для сигнала частоты f, записанного с колебательной скоростью, отличающейся от заданной на частоте 1000 Гц. Поправка Du в деци--белах вводится на основании паспортных данных измерительной пластинки.
Для стереозвукоснимателя частотные характеристики отдачи определяют для каждого канала в отдельности.
209
Рассогласование стереоканалов оценивается как наибольшее расхождение в ординатах этих характеристик при их совмещении на частоте 1000 Гц.
Переходное затухание стереозвукоснимателя удобно измерять совместно с измерением частотной характеристики отдачи, пользуясь измерительной пластинкой скользящего тона. После записи на самописце отдачи одного канала, на том же участке бумажной ленты, при повторном воспроизведении записывают сигнал, проникший в другой канал. Разность ординат в децибелах между полезным и проникшим сигналами, как функция частоты, дает частотную характеристику переходного затухания.
Разделение каналов, в отличие от переходного затухания, оценивает проникание по полученным на ленте самописца характеристикам, записанным не в разных,' а в одном и том же канале — в первом случае полезного сигнала, во втором — проникшего из другого канала. Разделение каналов выражается разностью в децибелах между ординатами полезного и проникшего сигналов.
Рис. 6-47. Схема измерения нелинейных искажений методом взаимной модуляции.
/ — измерительная пластинка; 2 — испытуемый звукосниматель; 3 — фильтр высоких частот; 4 — усилитель и выпрямитель; 5 — фильтр низких частот; 6 — усилитель и выпрямитель; 7, 8 — вольтметры.
При пользовании измерительной пластинкой с фиксированными частотами переходное затухание оценивается по формулам (3-8) и (3-9), а разделение каналов — по формуле (3-10) применительное каждому каналу.
При измерении вышеуказанных электрических показателей звукоснимателя шум и фон, существующие в канале воспроизведения, должны быть тщательно отфильтрованы.
Нелинейные искажения звукоснимателя оценивают обычно методом гармоник или методом взаимной модуляции.
При измерении методом гармоник используют измерительный прибор фильтрового типа, не требующий острой настройки, так как частота сигнала, воспроизводимого с измерительной пластинки, колеблется в некоторых пределах из-за неизбежной неравномерности вращения диска ЭПУ; наивысшая частота измерений выбирается так, чтобы ее третья гармоника не превосходила верхней граничной частоты испытуемого звукоснимателя.
Измерение искажений методом взаимной модуляции производят анали- . затором при сигналах частотами 400 и 4000 Гц, или 315 и 3150 Гц, записанных на измерительной пластинке. Схема измерения приведена на рис. 6-47.
Испытуемым звукоснимателем воспроизводят запись с измерительной пластинки и подают выходное напряжение на анализатор, высокочастотный фильтр которого задерживает модулирующую частоту fi и ее гармоники до . четвертой включительно и пропускают несущую а также боковые частоты возникающие, если звукосниматель нелинеен. После выпрямления вольтметром 7 измеряют постоянную составляющую, которая пропорциональна напряжению несущей частоты. Затем низкочастотным фильтром задерживают несущую и боковые частоты, а огибающую выпрямляют и измеряют вольтметром 8. Мерой нелинейных искажений является отношение показаний вольтметров 7 и 5, выраженное в процентах. Для непосредственного от-
210
счета этого отношения стрелки обоих вольтметров при измерении устанавливают на фиксированные метки с помощью потенциометров, один из которых имеет шкалу, проградуированную в процентах взаимной модуляции.
Простейшей проверкой звукоснимателя на нелинейность является просмотр формы вырабатываемого им напряжения на экране осциллографа при воспроизведении записи гармонического сигнала с измерительной пластинки. Отклонение от синусоидальной формы может быть обнаружено, если гармоники составляют по крайней мере 5% основного колебания.
Полное электрическое сопротивление звукоснимателя. Для магнитного звукоснимателя омическое сопротивление и индуктивность обмоток проверяют общепринятыми методами — с помощью мостовых приборов. Измерение индуктивности обычно производят на частоте 1000 Гц.
Для определения сопротивления пьезозвукоснимателя Z =-------- йзме-
соС
ряют его емкость С. Ввиду малого значения емкости пьезоэлемента (сотни пикофарад) следует учитывать емкость соединительных проводов. Кроме того, измеряют сопротивление утечки пьезоэлемента, которое должно быть не менее нескольких десятков и даже сотен мегаом.
Приведенное механическое сопротивление и с и л а реакции. Это сопротивление определяет способность иглы звукоснимателя ° следовать по модулированной канавке при заданной прижимной силе. По приведенному механическому сопротивлению z и наибольшей допустимой колебательной скорости v0 макс вычисляют для выбранных частот силу реакции канавки	*
= £Ц) мако
наибольшее значение которой должно" быть по крайней мере вдвое меньше прижимной силы звукоснимателя, чтобы сохранялся надежный контакт между иглой и канавкой.
В стереозвукоснимателях полезные колебания могут иметь близкие по величине составляющие в поперечном и вертикальном направлениях, поэтому механические сопротивления для обоих направлений должны быть одного порядка, и их необходимо измерять. Для монозвукоснимателей имеет значение поперечное механическое сопротивление.
Метод определения механического сопротивления в динамическом режиме, несмотря на применение общепринятой аппаратуры (звуковой генератор, электронный вольтметр, микроскоп), ввиду трудоемкости может быть рекомендован только как лабораторный, используемый при новых разработках и при модернизации звукоснимателей. Метод основан на теореме взаимности. Производятся два вида измерений, при которых звукосниматель рассматривается как обратимый четырехполюсник, один раз как приемник механических колебаний (т. е. используемый по прямому назначению), а другой раз — как датчик механических колебаний (т. е. работающий, как рекордер при записи).
По результатам измерений интересующие нас величины подсчитываются по следующим формулам.
Для 'звукоснимателей с относительно малым электрическим внутренним сопротивлением, например магнитных,-
и 1 .
Пк 121 ’
макс«

Уо макс

(6-86)
9
(6-87)
211
4
Для звукоснимателей с большим внутренним электрическим сопротивлением, например пьезоэлектрических, -
|z| = 2-^- —
V О к
(6-88)
р — | г макс —
~~~ макс*	(6-89)
и0 ик
Здесь |z|—приведенное механическое сопротивление, Н/(м/с); Гр — максимальная сила реакции (амплитудное значение), Н; ро, ^к, Ломакс —колебательные скорости (амплитудные значения), м/с; U, —электрические напряжения (эффективное значение), В; 1к — сила тока (эффективное значение), A; \Z\—полное электрическое сопротивление звукоснимателя, ,0м.
Первое измерение, при котором звукосниматель используется по прямому назначению, несколько различно для магнитного и,пьезоэлектрического звукоснимателей в евязи с различием в величинах их внутренних электрических сопротивлений. Звукосниматели магнитного типа испытываются в режиме электрического холостого хода; при проигрывании измерительной пл а-' стинки измеряют напряжение холостого хода на выходе звукоснимателя электронным вольтметром с входным сопротивлением около 0,5 'МОм. Этим измерением определяется входящий в формулы (6-86) и (6-87) член Ux. x/^o, в котором Уо — амплитуда колебательной скорости, соответствующая 1/х. х и известная из паспорта измерительной пластинки.	.
Для пьезозвукоснимателей, ввиду их большого внутреннего сопротивления (особенно на низкие частотах, где Z=l/coC достигает десятков МОм), измерение t/х. х в режиме холостого хода не может производиться’из-за шунтирующего действия вольтметра, поэтому вместо х при проигрывании измерительной пластинки измеряют ток короткого замыкания /к, нагружая звукосниматель омическим сопротивлением, величина которого
7? к = 6,1 Z,	I
где Z — внутреннее сопротивление звукоснимателя на высшей частоте измерё- | ния; обычно RK берется в пределах 1—10 кОм. Измеряя напряжение UK на | сопротивлении 7?к для каждой частоты измерения, вычисляют /к = ^к//?к- Результатом этого измерения является определение входящего в формулы (6-88)	|
и (6-89) члена Ik/vq,	.	•	|
Второе измерение, при котором звукосниматель используется как рекор- ' | дер, проводится одинаково для обоих типов звукоснимателя. На звукосниматель подают электрическое напряжение U от звукового генератора и измеряют микроскопом с увеличением не менее 500*, имеющим окуляр-микрометр с измерительным барабаном, амплитуду колебания иглы Ак в воздухе, что соответствует режиму механического короткого замыкания; при выборе на- | пряжения U принимают во внимание максимально допустимую амплитуду | записи. Второе измерение, проводимое на тех же частотах, что и первое, позволяет определить входящее/ в формулы (6-86) — (6-89) отношение U/цк> имея в виду, что
vK = 2ttfAK-,	|
здесь ик, м/с; f, Гц; Лк, м.	’	;
Для низкоомных звукоснимателей, как это следует из формул (6-86) и (6-87), необходимо еще измерить полное сопротивление звукоснимателя \Z\. J Измерения' производят, пользуясь схемой, приведенной на рис. 6-48; сопротивление R удобно выбрать равным примерно .10 Ом. Измерив величины R, Ur, Uz, вычисляют	’ j
*  
Произведя первое и второе измерения на ряде частот, вычисляют приве-денное механическое сопротивление звукоснимателя ,z и силу реакции Fp по Я формулам (6-86) и (6-87) для низкоомных звукоснимателей и по формулам
	Я
212		«1
...	'		 •	. а
f	’  > / <15
(6-88) и (6-89) для высокоомных звукоснимателей. Значения максимальных колебательных-скоростей иомакс для вычисления Гр могут быть определены из графика, приведенного ранее на рис. 3-5 для монофонической поперечной записи. Верхняя граничная частота измерения из-за малой амплитуды смещения иглы на высоких частотах не превосходит 7—10 кГц.
Испытания аппаратов со встроенным ЭПУ по специфическим стереопоказателям. Проверяются правильность сторон, баланс и фазирование каналов.
Проверка по $тим показателям производится субъективно путем прослушивания записи и пояснительного текста к ней с испытательной пластинки.
Рис. 6-48. Схема измерения электрического сопротивления звукоснимателя.
Правильность сторон устанавливают прослушиванием через громкоговорители левого -и правого, каналов .записи музыкальных отрывков, вы-' полненной поочередно то по левому, то по правому каналам. При несоответствии сторон следует поменять между собой выходы каналов проверяемого .аппарата.	.	‘
Баланс каналов проверяют при прослушивании попеременно через левый и правый громкоговорители одного и того же музыкального отрывка, с испытательной пластинки, записанного то по левому, то по правому каналам. При этом слушатель должен находиться перед громкоговорителями на равном от них расстоянии. В случае различия каналов по громкости и тембру соответствующими регуляторами выравнивают каналы так, чтобы звучание
4
Рис. 6-49. Проверка фазировки индикатором, а — левый канал; б — правый канал; в — оба канала в фазе; г — оба канала в противофазе.
t У
слева и справа казалось по возможности одинаковым. Следующая запись испытательной пластинки, произведенная одновременно по обоим каналам, позволяет уточнить правильность балансировки каналов. Звучание должно казаться идущим из пространства, находящегося посередине между обоими громкоговорителями, так, как если бы там находился один громкоговоритель; если же источник кажется смещенным влево или вправо, то регулятором баланса каналов настраиваются на восприятие звука из «середины».
Фазирование каналов проверяют прослушиванием тона низкой частоты, например 100 Гц, записанного поперечно. При этом каналы предварительно должны быть сбалансированы и оба громкоговорителя поставлены рядом друг с другом перед слушателем. При прослушивании переключают соединительные провода одного из громкоговорителей. Более громкое звучание соответствует правильному фазированию, так как при воспроизведении поперечной записи на стереофоническом аппарате должны излучаться два акустически синфазных сигнала. 1
213
Для объективной проверки фазирования может быть использован прибор с электронно-лучевой трубкой, имеющей две чпары отклоняющих пластин, и двумя идентичными каналами усиления в цепи каждой пары пластин. Такой прибор Называют индикатором фазировки.
В качестве индикатора фазировки может быть использован обычный осциллограф; необходимо дишь предварительно выверить оба его усилителя по коэффициенту усиления, частотной и фазовой характеристикам. На первый вход осциллографа подается выходное напряжение одного канала стереофонического аппарата, на второй вход — другого. Для удобства контроля, фазировки электронно-лучевую трубку осциллографа поворачивают по часовой стрелке на 45°; благодаря этому направление светового следа на экране совпадает с направлением движения резца при записи или иглы при воспроизведении, как это показано на рис. 6-49.
Глава седьмая	'
НОВЫЕ ВИДЫ ПЛАСТИНОК
7-1. Квадрафонические пластинки * ’ ' '
Поиски дальнейшего совершенствования звуковоспроизведения с грампластинок привели к четырехканальным стереопластинкам, уже упоминавшимся в гл. 1 и 2. Они находят всё большее признание и распространены благодаря тому, что квадрафоническое звучание намного сильнее, чем двухканальное стереофоническое, создает у слушателя впечатление переноса в акустическое окружение концертного зала, т. е. «эффект присутствия».
Развитие квадрафонии наметилось и продолжает идти двумя путями; первый из них использует технику высокой частоты, второй ограничивается техникой звуковых частот. В соответствии с этим из всего многообразия квадрафонических пласти- ' нок здесь рассматриваются получившие наибольшее распрог странение две их разновидности, отличающиеся способами записи-воспроизведения и носящие названия пластинки CD-4, и пластинки SQ.
Запись на лаковый диск для любых квадрафонических пла- . стинок производится на оборудовании, применяемом при двух-? канальной стереозаписи. Поэтому квадрафоническая информация, поступающая по четырем каналам с четырехдорожечного, магнитофона, должна быть при записи преобразована в двухканальную, из которой при воспроизведении на квадрафонической аппаратуре восстанавливается информация четырех исходных каналов.
Квадрафоническая пластинка CD-4. Создателем квадрафонического способа CD-4 является японская фирма «Джапан Виктор Компани» (JVC), которая продемонстрировала квадрапластинки в 1970 г. Для пластинок CD-4 характерно применение высокочастотной несущей.. Название CD-4 214
Рис. 7-1. Структурная схема квадрафонической записи на диск по способу
CD-4.
а) ЛТП1
6)
Рис. 7-2. Размещение записи квадрафонической информации в канавке при способе CD-4.
,	ч
J	t	k
означает; С — compatible (совместимая), т. е. квадрапластинка, пригодная для проигрывания на моно- и двухканальной стереоаппаратуре; D — discrete (дискретная), т. е. имеющая полное разделение между каналами воспроизведения; 4 — число каналов.
Дискретность является характерной особенностью способа CD-4: каждый канал воспроизведения передает только информацию соответствующего ему исходного канала на стороне записи. На рис. 7-Г приведена упрощенная структурная схема записи по способу CD-4, в которой указаны только те блоки, которые имеют принципиальное значение. С четырехдорожечного магнитофона 1 сигналы Lp и Re для передних и Lb и Rb для задних левого и правого каналов соответственно подаются на матричный блок 2, в котором формируются два суммарных Lf+Lb и Rf+Rb и два разностных Lp—LB и Rp—Rb сигнала.
Суммарные сигналы (диапазон 30—15000 Гц) подаются на смеситель 3 непосредственно, а разностные предварительно поступают на модулятор 4, где модулируют каждый свою несущую 30 кГц, образуя таким образом нижнюю боковую полосу шириной 10 кГц и верхнюю шириной 15 кГц, заполняя в итоге диапазон 20—45 кГц. Нижняя боковая полоса несколько урезана, чтобы получить лучшее разделение между суммарными и модулированными разностными сигналами. Сигналы • >
	215
1
в диапазоне 800—6000 Гц модулируют несущую 30 кГцпофазе, а сигналы ниже 800 Гц и выше 6000 Гц модулируют ее по частоте. Применение двух видов модуляции, как показывает анализ, повышает качество передачи информации. Модулированные разностные сигналы, ослабленные по уровню на 19 дБ относительно суммарных сигналов, после пропускания через фильтр 5 подаются на смеситель 3, преобразующий четыре поступивших > сигнала в два комбинированных выходных. Последние проходят через предварительный усилитель 6, формирующий стандартную характеристику записи, и оконечный усилитель 7, выход которого подключен к стереорекордеру 8. При записи резец стереорекордера совершает колебания, аналогичные по направлению колебаниям' при двухканальной стереозаписи 45/45.
Как показывает рис. 7-2, в канавке пластинки левая и правая стенки содержат записи комбинированных сигналов (Ар+ + LB) + (Lf—Lb) й (Rf+Rb) + (Rf—Rb) соответственно.
Размещение на левой стенке сигналов, передаваемых только левыми каналами (передним и задним), а на правой стенке — только правыми каналами, при уровне суммарных сигналов с частотным диапазоном 30—15 000 Гц, значительно большем
по сравнению с уровнем высокочастотных разностных сигналов, обеспечивает совместимость пластинок CD-4 с двухканальными стереопластинками.
В способе CD-4 в диапазоне до 20 кГц используется стан- ' дартная характеристика записи, задаваемая звеном 6 (рис. 7-1) ; максимальная колебательная скорость при частоте 1000 Гц принята 2,23 см/с (амплитудное значение). Выше 20 кГц благодаря действию фильтра 5 характеристика резко спадает и далее горизонтальна, так что разностные сигналы (20—45 кГц) записывают по характеристике, имеющей постоянную колебательную скорость; ее максимальное Значение принято равным 3,54 см/с.
Малые уровни разностных сигналов, выбранные из условия допустимых ускорений при проигрывании, приводят к недостаточному отношению сигнал/шум, поэтому в оборудовании записи в цепь этих сигналов введен компрессор, поднимающий уровень слабых сигналов.
После смесителя суммарных и разностных сигналов в обору-довании записи предусмотрены предысказитель, вносящий пред-, намеренные искажения, которые компенсируют неизбежные искажения огибания, и ряд дополнительных блоков. Поскольку верхняя граничная частота стереорекордера не превышает 25 кГц, то запись в требуемом диапазоне до 45 кГц включительно производят при частоте вращения планшайбы, пониженной вдвое, с одновременным уменьшением, также в 2 раза, скорости магнитной фонограммы. Таким образом, сигнал с частотой 45 кГц преобразовывается в сигнал с частотой 22,5 кГц, который рекордер может записать. Транспонированный диапазон показан на рис. 7-2 в скобках. Воспроизведение записи при стан-
1
216
Рис. 7-3. Структурная схема квадрафонического воспроизведения.* по способу CD-4.
0,7 RB
Рис. 7-4. Структурная схема кодера (а) и декодера (б) для квадрафонической -записи и (воспроизведения по способу SQ.
дартной частоте вращения 337з об/мин восстанавливает диапазон 30 Гц— 45 кГц.
Для получения квадрафонического звучания пластинка CD-4
должна проигрываться на предусмотренной для этого аппаратуре, восстанавливающей из двух комбинированных сигналов (Lf+Lb) + (Lf—LB) и (Rf+Rb) + (Rf—Rb), полученных от звукоснимателя, исходные четыре сигнала LF, LB, Rf, Rb — каждый для подачи на свой громкоговоритель.
Упрощенная схема воспроизведения показана на рис. 7-3. С выхода звукоснимателя 1 сигналы подаются на демодулятор 2, который отделяет содержащийся в левом канале суммар; ный сигнал (Lf+Lb) от модулированного разностного (LF—Lb), и ту же операцию выполняет для правого канала. Следующим -
этапом является демодуляция разностных сигналов, после чего
217
суммарные сигналы и демодулированные разностные сигналы поступают на матричный блок 3, где восстанавливаются раздельные сигналы Lp, Lb, Rf, Rb- Эти сигналы, усиленные и скорректированные усилителем 4, подаются на громкоговорители1 5. В цепи разностных сигналов, после демодулятора предусмотрен ' экспандер (не показанный на рис. 7-3), восстанавливающий исходные уровни слабых сигналов, поднятые при записи, компрессором.
Фирмы JVC (Япония) и RCA (США) продолжают совершенствовать систему CD-4.
Для квадрафонического воспроизведения этими фирмами выпускаются широкополосные стереозвукоснимателй, оснащенные иглами специального профиля, описанными в гл. 6.
Квадрафоническая пластинка SQ. Способ SQ разработан в 1971 г. фирмой CBS («Колумбия Бродкастинг Систем») в США совместно с японской фирмой Sony («Сони»). Название пластинки SQ означает Stereo-Quadraphonic (стерео-квадрафоническая), что отражает наличие четырех стереокана-. лов. При способе SQ используется только диапазон звуковых частот. Необходимое преобразование числа каналов происходит с помощью матричных схем, отчего способ SQ называется также матричным. Четыре исходных сигнала с четырехдорожечного магнитофона подаются на матрицу-кодер (рис. 7-4, а). Матрица-кодер представляет собой специальный блок с введенными в него фазосдвигателями, с полосой пропускания 20—20000 Гц при неравномерности 0,25 дБ, формирующий из четырех входных сигналов LF, Rf, Lb, Rb (передних левого, правого и задних левого, правого) два выходных сигнала L и R (левый и правый). Эти последние определяют модуляцию ^левой стенки канавки (сигнал L) и правой (сигнал R) и записываются обычным образом двухканальным стереорекордером при с/гандартной характеристике записи.
Содержание исходных четырех сигналов Lf, Rf, Lb, Rb в двух кодированных сигналах L и R определяется уравнениями:
L = Lf-j\0,7Lb + 0,7Rb-9 1	7
R = JRF + /0,7RB-0,7LB. J	}
На рис. 7-4, а составляющие сигналов L и R представлены в векторном изображении.
Уравнение (7-1) показывает:
1) в модуляции левой стенки канавки L не содержится передний правый сигнал Rf, а в модуляции правой стенки R не содержится передний левый сигнал Lf, что свидетельствует о полном разделении передних каналов. Это происходит от того, что сигналы Lf и Rf вызывают колебания резца (или иглы), как в обычной двухканальной стереофонии, под углом ±45° к поверхности носителя, тем самым обеспечивается стереосовмести-218	-
мость пластинки SQ, т. е. возможность ее воспроизведения на двухканальной стереоаппаратуре;
2) как в модуляции левой, так и в модуляции правой стенок содержатся уменьшенные на 3 дБ сигналы обоих задних . каналов, причем одноименные сигналы даются с квадратурным сдвигом, т. е. со сдвигом на 90°, на что указывает множитель /. Составляющие Lb в обоих кодированных сигналах L и R приводят к результирующему круговому движению резца (иглы) по часовой стрелке, а составляющие Rb — к круговому движению про-. тив часовой стрелки. Круговое движение резца на вращающемся лаковом диске образует винтооб-" разную канавку с разверткой по часовой стрелке или против часовой стрелки соответственно.
Таким образом, при матричном SQ-способе два передних канала характеризуются модуляцией канавки под углом ±45° к носителю, а два задних — модуляцией по встречным окружностям, что в совокупности дает квадрафоническую канавку специфической винтообразной формы.
Представление о колебаниях резца при записи по способу SQ
дает рис./7-5. При построении колебаний резца предположено, что на входы матрицы-кодера подаются одинаковые когерентные сигналы A cos со/.
Рисунок 7-5, а соответствует случаю, когда сигналы поданы только на передние каналы: Lp—Acosayt и Rf =A cos со/. Согласно уравнениям (7-1) в этом-случае в выходном левом канале матрицы-кодера (L) содержится сигнал Lf=^cosco/, а в выходном правом канале (/?) сигнал 7?f = Xcos со/. Эти сигналы представлены на рис. 7-5, а в координатной системе с учетом выбранных положительных направлений осей L и R, совпадающих со стенками канавки в поперечном сечении. Результирующее колебание резца (вверху рисунка) является векторной суммой составляющих; оно получено пересечением прямых,
Рис. 7-5. Построение колебаний резца при записи равных когерентных сигналов с применением SQ-кодера.
а—-два передних сигнала Lp = Rp; б — один задний левый сигнал L& ; в — один задний правый сигнал R& .
219
исходящих из одноименных положений 1-1, 2-2 и т. д., которые характеризуют отклонение левой и правой стенок канавки в каждый рассматриваемый момент времени. При этом результирующее колебание представляет собой поперечную запись.
На рис. 7-5, б рассмотрен случай, когда сигнал подан только
* на задний левый канал: Lb = A cos со/.
Согласно уравнениям (7-1) матрица-кодер вырабатывает выходные сигналы:
в левом канале
L==—/0,7LB = 0,7A cos(co/—90°) = + 0,7А sin’co/,
в правом канале	-
=—0,7LB =—0,7 A cos со/.
Производя построение, аналогичное рис. 7-5, а, получаем результирующее колебание резца по окружности в направлении , движения часовой стрелки. Аналогичные рассуждения отно-
Аналогичные рассуждения относятся и к рис. 7-5, в для сигнала" Rb = A cos со/,' поданного на правый задний канал. Колебация-резца происходят по окружности, против движения часовой стрелки."
Рис. 7-6. Вид модулированных канавок при записи* по способу SQ.
Передние каналы: а —левый LF; б — правый Rpt задние каналы: в — Левый Ln', г— правый Rd . Сверху показало направление колебаний резца.
Вид канавок, соответствующих раздельным модуляциям в каждом переднем и каждом заднем каналах, дан на рис. 7-6.
Очевидно, что в музыкальных записях канавка будет содержать в различных сочетаниях все составляющие движения резца, задаваемые сигналами четырех каналов, и поэтому; будет иметь сложную форму.
Для получения квадрафонического звучания с SQ-пластинки в воспроизводящей аппаратуре предусматривается матрица-де-кодер (рис. 7-4, б), вырабатывающая четыре сигнала L'f, L'b. R'b, R'f — каждый для подачи на свой громкоговоритель. При способе SQ полного разделения нет, так как через каждый ка-  нал частично передается информация из других каналов, что показывают векторные диаграммы выходных сигналов матрицы-декодера, которые описываются уравнениями
LF = LF-/0,7LB + 0,7/?B; 1 к
Rf — ^f + /0,7Z?b — 0,7Lb;	?
Lb = Lb + /0,7Lf-0,7/?f; |	(7‘2)
Rb — Rb j 0,7Rf~\~ 0,7L p.
220
Из уравнений (7-2) следует, что каждый сигнал на выходе содержит соответствующий ему сигнал на входе с сохранением той же величины и фазы и, кроме того, два побочных сигнала меньшей интенсивности. Недостаточность переходного затухания между выходными передними и задними каналами — всего 3 дБ согласно уравнениям (7-2) , и снижение из-за этого стереоэффекта привело к разработке «логических схем», управляющих прониканием между каналами в зависимости от уровня нежелательных сигналов. Этим путем удается повысить переходное затухание более чём на 15 дБ. Фирма CBS продолжает работать над логическими схемами «Параматрикс» с целью достичь бесконечно большого переходного затухания между всеми выходными каналами, т. е. добиться при способе SQ подлинной дискретности.
Что касается воспроизведения SQ-пластинок на двухканаль-яой стереоаппаратуре, то они обеспечивают полную совместимость и высокое качество звучания благодаря хорошему разделению между правым й левым передними каналами в самой записи. X	’
I
7-2. Видеопластинки
X
Из упомянутых в гл. 1 видеопластинок различных систем пластинка TED (что означает «телевизионный диск») относится полностью к системе механической записи-воспроизведения.
Достаточно четкое изображение (250 строк на экране телевизора) может быть получено при передаче полосы частот 3 МГц. В случае видеопластинки это требует увеличения плотности записи по сравнению с грампластинкой примерно в 100 раз. Этому условию удовлетворяет видеопластинка TED с записью видео- и звуковрго сигналов в одной и той же канавке. Видеопластинка содержит глубинную запись .суммы двух частотно-модулированных сигналов. Видеосигнал занимает область 2,8—4,2 МГц, а звуковой сигнал имеет несущую 1,07 МГц с боковыми । полосами ±50 кГц. В случае стереозаписи вторая несущая имеет частоту 0,8 МГц. Благодаря применению частотной модуляции запись происходит с постоянной амплитудой, т. е. все гребни канавки находятся на одной высоте, а впадины, на одной глубине, но расстояния между гребнями различны в зависимости от частоты модулированного сигнала. Поскольку канавки сохраняют постоянную амплитуду, их располагают вплотную друг к другу; ширина канавки примерно равна 3,6 мкм, что дает исключительно большую плотность . записи 280 канавок/мм. При этом глубина канавки, имеющей угол раскрытия 150°, составляет 0,5 мкм, что соответствует наибольшему, значению двойной амплитуды. Принять такие размеры канавки оказалось возможным ввиду малого давления, оказываемого на нее видеоснимателем, при котором материал пластинки
221
)
испытывает только упругие деформации. Из-за малых размеров Д канавки требования к материалу пластинки высоки; специально 1 была разработана высококачественная пленка из поливинил- | хлорида толщиной 120 мкм. Шероховатость канавки в видео- | пластинке, отпрессованной из такой пленки, на два порядка ! меньше амплитуды записи видеосигнала, что дает отношение | сигнал/помеха около 40 дБ.
Запись для видеопластинок TED производится на оборудо-вании фирмы «Нойман», которое отличается от оборудования для записи грампластинок особо высокой точностью изготовле- v ния. Поскольку резец рекордера не может развить колебательную скорость, соответствующую видеосигналам, перезапись на лаковый диск производится при скорости движения ИСХОДНОЙ; видеофонограммы на магнитной ленте, пониженной в 25 раз. На диске один кадр занимает один оборот, что при но-рме ' 25 кадров в секунду приводит к частоте вращения планшайбы станка записи 60 об/мин и к частоте вращения видеопластинки при воспроизведении 1500 об/мин. Процесс записи на станке занимает 4,ч для одной видеопластинки, поэтому запись ведется параллельно на двух станках во избежание ее повторения в случае порчи лакового диска. Оба станка записи, й электронная аппаратура механической записи установлены в общем шкафу, в котором обеспечивается высокая обеспыленность > воздуха.
Видеопластинка имеет диаметр 210 мм, запись расположена на одной ее стороне; диаметры записи — начальный 205 мм, конечный 100 мм. Длительность воспроизводимой программы 10 мин.
Воспроизведение с видеопластинки осуществляется принципиально новым способом. Из-за высокой частоты воспроизводимых сигналов видеосниматель с подвижной системой не пригоден, так как развиваемые инерционные силы, приведенные к игле, оказываются чрезмерными и она не будет в состоянии колебаться.
В разработанном видеоснимателе — приемнике давления, игла, связанная с керамическим пьезоэлементом, не колеблется при воспроизведении, а воспринимает импульсы перепада давления при выходе каждого сжатого гребня канавки из-под острия иглы. Эти изменения давления, происходящие соответственно записанному сигналу, преобразуются пьезоэлементом в электрические сигналы. Благодаря малым линейным размерам пьезоэлемента (не более 0,2 мм) удается избежать механических резонансов в рабочем диапазоне частот.
На рис. 7-7, а дан общий вид видеоснимателя, а на рис. 7-7гб показан контакт иглы с гребнями канавки. Игла имеет вид данного полоза, опирающегося на несколько гребней (до ста) одновременно. Закругленным краем полоз обращен навстречу движению канавки, чем обеспечивается ее плавное скольжение.
222
Длина верхнего края полоза, связанного с пьезоэлементом, 150 мкм, а острие, сканирующее канавку, имеет радиус закругления 1 мкм?
Ввиду того что длина волны записанного видеосигнала равна примерно 2,5 мкм, затупление острия полоза недопустимо, поэтому в видеопроигрывателе предусмотрено устройство для автоматической заточки острия, длящейся несколько секунд после проигрывания каждой видеопластинки.
Под влиянием прижимной силы видеоснимателя (1 мН) гребень кйнавки под полозом сжимается, испытывая упругую деформацию; при
из-под полоза он мгновенно
выскальзывании
I
Рис. 7-7. Устройство видеоснимателя — приемника давления.
/ — неподвижная плата видеопроигрывателя; 2 — воздушная подушка; 3 — видеоплат стинка; 4 — игла;' 5керамический пьезоэлемент; 6 — упругая прокладка; 7 —трубчатый держатель; 8 — демпфер.
а
восстанавливает свою форму, а возникший перепад давления на полоз передается пьезоэлементу. Сигналы с пьезоэлемента, представляющие смесь видео- и звуковых сигналов, подаются на предварительный усилитель, вмонтированный в видеоснима-тель, а оттуда на электронный блок, в котором происходит разделение видео- и звуковых сигналов, их демодуляция, корректирование и усиление. Обработанные и преобразованные сигналы подаются на телевизор. В видеопластинках TED с цветным изображением передача цветов осуществляется по способу Tripal-D, что позволяет использовать телевизоры любых систем.
Кинематическая схема видеопроигрывателя показана на рис. 7-8. Поскольку видеопластинка проигрывается при 1500 об/мин, в видеопроигрывателе нельзя использовать привод с вращением опорного диска, так как из-за его неизбежных вибраций произойдет выбрасывание видеоснимателя из канавки. Поэтому видеопластинка 8 закрепляется на центральной шайбе 3, вращение к которой передается от вала двигателя 1. При вращении между видеопластинкой и неподвижной платой 2 создается «воздушная подушка» благодаря засасыванию воздуха через щели в неподвижной платечвокруг вращающегося вала 4. Эта упругая прослойка воздуха толщиной
223

Рис. 7-8. Кинематическая схема видеопроигрывателя.
/ — электродвигатель; 2 — неподвижная плата; 3 — вращающаяся центральная., шайба; J 4 — ведущий вал; 5 — вал привода видеоснимателя; 6 канатная тяга; 7 — видеоснима-тель на направляющей; 8 — видеопластинка; 9 — воздушный поток.
всего 10 мкм обеспечивает видеопластинке плоскостность и вращение практически без трения.
При проигрывании видеопластинки видеосниматель принудительно перемещается вдоль ее радиуса благодаря переносу по направляющей приводом 5, связанным с валом 4. 3<а каждый оборот видеопластинки видеосниматель перемещается на шаг записи. Некоторая неточность шага корректируется самой канавкой благодаря эластичной связи видеоснимателя с канатной тягой 6 привода.
Начало серийного выпуска видеопластинок TED и видеопроигрывателей для них относится к марту 1975 г.	'
Конкурентами видеопластинки TED являются видеопластинки других фирм, отличающиеся принципиально различными спосо-7 бами записи-воспроизведения.
Фирма «Филипс» продемонстрировала в 1972 г. долгоиграющие видеопластинки VLP (Video Long Play). Запись выполняется с использованием частотной модуляции для сигналов— яркостного с несущей 6 МГц, цветового с несущей 1,46 МГц и звукового с несущей 600 и 350 кГц для двух стереоканалов : соответственно. После суммирования и симметричного ограничения получают результирующий сигнал в виде следующих друг за другом с различными интервалами прямоугольных импульсов, имеющих постоянный "уровень и отличающихся по длительности. Этот сигнал подается на световой модулятор, управляющий процессом записи лазерным лучом.	J
“ Носителем служит стеклянный диск, плоскость которого обработана по высокому классу чистоты и покрыта тонким металлическим слоем. В этом слое при вращении диска с частотой 224
1500 об/мин луч аргонового лазера мощностью 100 мВт выжигает отпечатки, представляющие собой кодированную запись. После соответствующей обработки носителя эти отпечатки приобретают форму миниатюрных углублений шириной 0,8 мкм, ' глубиной 0,1 мкм и длиной, изменяющейся от 0,6 до 4 мкм; они следуют на .различном расстоянии друг за другом по спирали с шагом 2 мкм. В различии длины углублений и интервалов между ними отображена вся записанная информация о яркости, цветности и звуке.
Тиражирование видеопластинок VLP производится прессованием синтетического материала матрицами, изготовленными обычным гальваническим процессом. Сторона видеопластинки с записью металлизируется путем распыления для улучшения отражающих свойств и покрывается тонкой прозрачной защитной пленкой. Видеопластинка VLP имеет диаметр 30 см и проигрывается при частоте вращения 1500 об/мин; каждый оборот соответствует одному кадру изображения. Длительность программы на одной стороне доходит до 45 мин,
Воспроизведение осуществляется оптикоэлектронной системой, в которой применен луч гёлий-неонового лазера мощностью 1 мВт. Оптическая систёма, смонтированная на каретке суппорта, расположена по одну сторону видеопластинки и состоит из линз, призм, зеркал и микроскопа, направляющих лазерный луч на .видеопластинку. При ее вращении отраженный луч оказывается промодулированным соответственно рельефу канавки и той же оптической системой направляется на фотодетектор. Полученный в результате электрический сигнал после обработки подается на телевизор.
Необходимая точность функционирования видеопроигрывателя обеспечивается электронными сервосистемами, управляющими: 1) фокусировкой луча на канавку с точностью до 1 мкм при торцевых биениях, видеопластинки до 500 мкм; 2) перемещением оптической системы вдоль радиуса видеопластинки на 2 мкм за оборот, т. е. на шаг записи; 3) центровкой луча на среднюю продольную линию каждого из углублений канавки с точностью Л- 0,2 мкм. Для управления сервосистемами используются вспомогательные световые пучки, отведенные от основного лазерного луча и подаваемые на фотодетекторы сервосистем. Управляющий .сигнал возникает при наличии погрешности в ориентации луча относительно сканируемого следа.
Постоянство частоты вращения 1500 об/мин выдерживается с точностью 0,1% благодаря применению электродвигателя постоянного тока с тахогенератором.
Усовершенствованием видеопластинок VLP совместно с фирмой «Филипс» (Нидерланды) занимаются лаборатории фирмы «Эм Си Эй» (MCA) в США. В марте 1975 г. в Нью-Йорке состоялась публичная демонстрация совместно разработанного видеопроигрывателя, в котором, кроме того, предусмотрена воз-
225
можность ускоренного и замедленного воспроизведения изображения и остановки кадра; промышленный выпуск видеопластинок и видеопроигрывателей был намечен на 1976 г.
Французская фирма «Томсон» в 1974 г, опубликовала описание разработанной ею видеопластинки. Здесь запись и восйро- . изведение производятся с помощью луча миниатюрного гелийнеонового лазера мощностью 1 мВт в основном по технологии, сходной с применяемой фирмой «Филипс», и с сохранением тех же размеров записи.
Пластинки фирмы «Томсон» диаметром 30 см изготовляются из гибкой прозрачной пленки толщиной 150 мкм. При воспроизведении луч лазера, фокусируемый микроскопом на углубления канавки, проходит сквозь видеопластинку, подвергаясь при этом дифракции, и попадает на фотодетекторы. Полезный сигнал с одной пары фотодетекторов после соответствующей обработки подается на телевизор. Вторая пара фотодетекторов вырабатывает управляющий сигнал для сервосистемы, обеспечивающей прохождение лазерного луча точно над средней продольной линией канавки. Эта сервосистема аналогична примененной в видеопроигрывателе фирмы «Филипс—-Эм Си Эй».
Стабильность фокусировки лазерного луча в вертикальном направлении обеспечивается воздушной подушкой между вращающейся с частотой 1500 об/мин видеопластинкой и неподвижной опорой.
Демонстрация видеопластинок фирмы «Томсон» в Москве состоялась в феврале 1975 г.
Соразработчиком фирмы «Томсон» стала фирма «Зенит» в США.
Фирма «Метрике Корпорэйшн» (США) запатентовала фотографическую видеопластинку. Амплитудно-модулированный видеосигнал записывается гелий-неоновым лазером на светочувствительный диск диаметром 30 см. Ширина полосы частот 10 МГц. Тиражирование видеопластинок производится фотохимическим способом. При воспроизведении источником светового луча служит не лазер, а простая лампа тлеющего разряда мощностью 25 Вт. Такое упрощение оказалось возможным благодаря использованию для автоматической регулировки, поддерживающей точность сканирования канавки, отдельной оптической системы. Согласно публикации 1974 г. фотографическая видео-, пластинка содержит запись цветной программы длительностью 60 мин и благодаря малой стоимости как самой видеопластинки, так и аппаратуры для воспроизведения является перспективной.
В упомянутых выше устройствах оптическое воспроизведение информации исключает износ видеопластинки.
В отличие от видеопроигрывателей с оптическим способом воспроизведения фирма «Ар Си Эй» (RCA—США) разработала систему Селекта Вижн, в которой воспроизведение механической записи с видеопластинки осуществляется емкостным спо-
226
собом. Выпуск видеопластинок и видеопроигрывателей системы Селекта—Вижн был предусмотрен в 1976 г. -
Видеопласгинка имеет диаметр 30 см, длительность проигрывания каждой стороны до 30 мин при частоте вращения 450. об/мин.
Запись производится на диск, имеющий медную основу с вырезанной спиральной канавкой трапециевидного профиля, покрытой чувствительным к излучению рабочим слоем. Плотность расположения канавок 220 на миллиметр. Запись частот-но-модулированного сигнала производится в вакууме электронным лучом, который направляется оптической системой на середину канавки вращающегося диска, причем луч одновременно перемещается поступательно для*выполнения записи от края к центру. След от луча в канавке, после соответствующей обработки, имеет форму поперечных миниатюрных выемок одинаковой глубины, но разных по ширине и отстоящих на различном расстояний друг от друга, что отображает записанную видео- и звуковую информации. С полученного оригинала записи изготовляют по технологическому процессу, принятому для грампластинок, металлические матрицы, которыми прессуют видеопластинки. Заключительным этапом является нанесение на поверхность видеопластинки металлического слоя, повторяющего рельеф записи, и диэлектрического слоя, которые необходимы при емкостном способе воспроизведения; кроме того, диэлектрический слой по плоской наружной поверхности покрывается смазкой для увеличения срока службы щупа емкостного видеоснимателя и вйдеопластинки, находящихся в скользящем контакте.
Щуп видеоснимателя состоит из сапфировой иглы, рабочая грань которой металлизирована и является одним из электродов; другим-электродом служит металлизированный слой видеопластинки. При воспроизведении щуп соприкасается ч с вершинами выступов в канавках, что вызывает изменение межэлектродной емкости в пределах 3,5* 10-4 пкФ и расстройку колебательного контура, в который эта емкость включена. Возникающий амплитудно-модулированный сигнал преобразуется в частотно-модулированный сигнал. Последующие демодуляция и отфильтровывание восстанавливают видео-, и звуковой сигналы для подачи на телевизор.
Приведенный перечень видеопластинок и устройств для видеозаписи на диск не претендует на полноту; он лишь знакомит с различными способами их выполнения. Исследования в области видеопластинок продолжаются с целью создать наиболее рациональную систему для воспроизведения видеозвукозаписи в быту.
227
яврк
*-
--' л*	.
>	t;?
	7
. / ’  f
. ? ••'  '> ^Фай^Ик'.?- '
-11Ир-
Список литературы	—s®
' Кг л. 1 и 2	.. ,	..;
»	: '  ->>’3*Я^ВЬ- 
, л'.'^одяЯК^ ;
1.	Регирер Е. И. Граммофонная пластинка. М., Госхимиздат, 1940. 756 с. 1 ЯКк С ил.
2.	Калашников Л. А. Очерк развития техники механической записи зву-
ка.— «Труды Института истории естествознания и техники». М., Изд-во АН 1И СССР, 1959, т. 26, с. 175—246.	, v	:Ж
3.	Шорин А. Ф. Аппарат «Шоринофон» и его применение в кино.—«Совет- ’ . ДИД ская кинопромышленность», 1935, №6.	, ШИР
4.	Dr. В. Fullschrift-Schallplatten.— “Funk-Technik”, 1953, Ж 1S,'	3®
S.	578—579.	'Я®-'
5.	Columbia Lp microgroove records.— “Audio Engng”, 1948, vol, 32, № 8.	fl®
6.	Goldmark P. C. Latest advances in extra fine groove recording.— “J.	||И
Audio Engng Soc.”, 1958, vol. 6, № 3, p. 152—153.	Я®	;
7.	Blumlein A. D. British patent specification 394—325.— “J. Audio Engng	f»
Soc.”, 1958, vol. 8, N 2, p. 91—98, 130.	.	Л1
8.	Cook E. Recording binaural sound on discs.— “Tele-Tech.”, 1952, vol.
IF, N il, p. 48—50, 136, 138, 140.
9.	Redlich H., Klemp H. J. Neue elektromechanische Zweikomponentenum-	®
setzer fur die stereophonische Aufzeichnung nach dem Nadeltonverfahren.—	1®^
“Telefunken Ztg”, 1958, vol. 31, N 120, S. 75—81, 135, 138—139.	’
10.	Schlechtweg W. Prinzipien der Zweikomponentenschrift bei der stereo- • phonischen Schallplatten.— “Funk-Technik”, 1958, N 12, S. 406—407.
11.	Moortgat-Pick W. Quadrophonie — ein Experiment oder technischer Fortschritt? — “Techn. Mitt. PTT”, 1973, vol. 51, N 10, S. 482—487.	. «
К гл. 3	• '
i
1.	Торон И. E. Исследование заметности искажений в радиовещательных каналах. М., Связьиздат, 1959.	-	/ .
2.	Moyer R. С. Evolution of a recording curve.—“Audio Engng”, 1953, - vol. 37, N 7, p. 19—22, 53—54.	•
3.	Guy P. J. Recording and reproducing equalization for coarse and fine	1®
groove records.— “Electronic Engng”, 1961, vol. 33, N 395, p. 9—15, 60, 6§.	Й®
4.	Plogstedt J. Probleme moderner Schallplattenwiedergabe.— “Radio Men-	8®
tor Electronic”, 1969, vol. 35, N 9, S. 621—623; N 10, S. 697—699.
5.	Ooms J. L., Bastiaans C. R. Some thoughts on geometric conditions in	 ®
the cutting and playing of stereodiscs.— “J. Audio Engng Soc.”, 1959, vol. 7,	f |В '
N 3, p. 115—121.	,	‘	'
6.	Plogstedt J. Storgrossen, die fur Giite zeugen. Messtechnik der Krite- Я rien hochwertiger Plattenspieler.— “Radio-Fernseh-Photo-Prax”, 1974, N 4, x . S. 18—19, 22.	_	Я® '
К гл. 4	\ Ч®
1.	Бабушкин В. Б. Стереофоническая передача и запись.— «Труды ~ ВНИИТР», 1972, 2(21), с. 265—291.	.	Ж
2.	Madsen Е. R. Vertical tracking angle a source of I. M. distortion.—	Ш
“Audio”, 1962, N 11, p. 21.	Я
228'	Я'
4
3.	Woodward J. G. Reducing distortion in stereo phonograph systems.— “Audio”, 1964, N 2, p. 23—32, 57; N 3, p. 28—40, 70>	,
4.	Olson Ji. F. The RCA Victor Dynagroove system.— “J. Audio Engng Soc.” 1964, vol. 12, N 2, p. 98—114.
5.	Redlich H., Klemp H. J. Tracing Simulator — ein Verfahren zur Schall-plattenaufzeichnung ftir verzerrunsarme Wiedergabe.— “Elektronische Rundschau” 1965 N 1 S. 15____20
6.	Manus H. D. Das Dolby-System.— “Radio-Fernsehen-Elektronik“, 1973, vol. 22, N 13, S. 413—415.
7.	Hulko R. L. How disc masters are made today.—“Audio”, 1969, vol.
53, N 11, p. 26—29, 79.	’	-
8.	Das dbx Rauschunterdriickungsverfahren fur Schallplatten und Tonband.— “Funkschau”, 1975, vol. 47, N 7, -S. 63—64.
9.	Feldman L. Noiseless discs at last.— “Radio-Electronics”, 1975, vol. 46, N 2, p; 31—34.
К гл. 5
V
1.	Хазанджи В. М. Производство граммофонных пластинок. М., «Высшая школа», 1965. 176 с. с ил.
2.	Аршинов А. И. Гибкие пластинки.— «Радио», 1965, № 6, с. 36. е 3. Ollard Е. A., Rumble С. Н. Manufacturing defects in disc records.— “J. of the British Sound Recording Association”, 1962, vol. 6, N 12,
4.	Humfeld G. P. Control of static electricity on a phonograph record.—; “J. Audio Engng Soc.”, 1962, vol. 10, N 4, p. 290—293.
/	5. Gin aux G. Les presses a disques microfusion en France.—“Revue du Son”, 1959, vol. 1, N 69, p. 7.
6.	Duru P. L’electricite et les arts phoriographiques 33 petits tours.— “Rev. Applic. electr.”, 1966, vol. 39, N 214, p. 62—69.
7.	Ratheiser L. Moderne Schallplattenproduktion an der Waterkant.— “Radioschau”, 1969, N 1, S. 21—23.
8.	Hohmuth G. Die messtechni'sche Untersuchung der Knack- und Kniste-rerscheinungen von Schallplatten.— “Radio-Fernsehen-Elektronik”, 1972, vol. 21, N 13, S. 442—443.	J
9.	Die Herstellung der Schallplatte.— “Fernseh+Filmtechn.”, 1972, vol. 23, N 8, S. 312—313.
10.	Engel F. K. Wichtiges von der Schallplatte.— “Fernseh+Filmtechn.”, 1974, vol. 25, N 2, S. 46—47. ’b
К гл. 6
*
1.	Фурдуев В. В. Электроакустика. М.— Л., Гостехиздат, 1948. 515 с. сил.
2.	Полозов Ю. С. Механизмы электропроигрывающих устройств. Л., «Энергия», 1974. 160'о? с ил.
3.	Аполлонова Л. П., Шумова Н. Д. Грамзапись и ее воспроизведение. М., «Энергия», 1973. 72 с. с ил.
4.	Милзарайс Я., Мижуев А. Электрофон «Аккорд-стерео».— «Радио», 1971, № 10, с. 17—20.
5.	Pierce J. A., Hunt F. V. On distortion in sound reproduction from phonograph records.— “J. Acoust. Soc. Am.”, 1938, vol. 10, N 1, p. 14—28.
6.	Lewis W. D., Hunt F. V. A theory of tracing distortion in sound reproduction from phonograph records.— “J. Acoust. Soc. Am.”, 1941, vol. 12, . 'N 3, p. 348—365.
7.	Roys H. E. Analysis by the two-frequency intermodulation method of tracing distortion encountered in phonograph reproduction.— “RCA Rev.”, . 1949, vol. 10, N 2, p. 254—269.
8.	Corrington M. S., Murakami T. Tracing distortion in stereophonic disc recording.—“RCA Rev”, 1958, vol. 19, N 2, p. 216—231.
9.	Bauer В. B. Tracking angle in phonograph pickups.— “Electronics”, 1945, vol. 18, N 3, p. 110—115.	ч
229
10.	Bastiaans C> R. Further thoughts on geometric conditions in the cutting and playing of stereo discs.— “J. Audio Engng Soc.”, 1963, vol. 11, N 1, p. 6—15.
11.	Hunt F. V. The rational design of phonograph pickups.—“J. Audio Engng Soc.”, 1962, vol. 10, N 4, p. 274—289.	’	. -
12.	Haase H. J. Beeinflussung des Frequenzganges von Tonabnehtnersy-stemen durch mechanische und elektrische Resonanzen bei der Schallrillenab-tastung.— “Funk-Technik”, 1968, vol. 23, N 5, S. 169—171.
13.	Kornei O. On the playback loss in the reproduction of phonograph records.— “J. S. M. P. E.”, 1941, vol. 37, N 12, p. 569—590.
14.	Kerstens J. B. Mechanical phenomena in gramophone pickups at high audio frequencies.— “Philips Techn. Rev.”, 1956/1957, vol. 18, N 3, p. 89—97.
15.	Walton J. Pickup arm design.— “Wireless World”, 1959, N 6, p. 269—272.
16.	Wegner W. Tonarme fur Phonogerate.— “Techn. Mitt. AEG-Telefun-ken”, 1969, vol. 59, N~5, S. 287—290.
17.	Schulz W. Hi-Fi Plattenspieler mit Tangentialtortarm und digltaler Steuerung.— “Funkschau”, 1973, vol. 45, N 1, S. 7—8; N 2, S. 51—52., f
18.	Freudenstein F., Soylemez E. Kinematic design of tone,-atm articulation for minimum tracking error in automatic turntables.— “Meeh, and Mach. Theory”, 1973, vol. 8, N 4, p. 517—532.
19.	Pfeiffer H. G. Das Phanomen der Skatingkraft.— “Funkschau”, 1970, N 10, S. 323—326.
20.	Barlow D. A. Notes on pickup design and response.— “J. Audio Engng...,
Soc.”, 1971, vol. 19, N 3, p. 222—228.
21.	Zumkeller H. Tonabnehmersysteme und ihre Wartung.— “Der Elektro-meister Deutsches Elektrohandwerk”, 1975, vbl. 28/50, N 1—2, S. 40—44.
22.	Hardt W. Abtastsysteme zur Schallplattenwiedergabe — ein Vergleich der technischen Moglichkeiten.— “Funkschau”, 1973, vol. 45, N 7, S. 215— 218; N 8, S. 267—268.
23.	Inoue T., Shibata N., Goh K. Technical requirements and analysis of ‘ phono cartridges for proper playback of CD-4 discrete fourchannel records.— “J. Audio Engng Soc.”, 1973, vol. 21, N 3, p, 166—171.
24.	Gunter F. Tonabnehmer fur CD-4 Schallplatten.— “Radio-Elektronik-Schau”, 1974, N 9, S. 514—518.
25.	Development, and commercialization of the electret condenser cartridge.— “Res. and Develop. Jap. Awarded Okochi Mem. Prize”, 1975, p. 65—70.
26.	Haase H. J. “V15-IH-Super-Track Plus” — ein neues Hi-Fi-Stereo-Tonabnehmersystem.— “Funk-Technik”, 1973, N 17, S. 634, 636, 639.
27.	Krzystek Z. J. Schneidkennlinien-Entzerrung fur piezoelektrische Tonabnehmer.—“Funk-Technik”, 1973, N 4, S. 129—130.	:
28.	Bastiaans C. R. Les facteurs affectant les relations entre la pointe et le sillon dans les systemes de reproduction phonographique.— “Electronique professionelle”, 1969, N 1197, p. 30—35.
29.	Schlegel W. E. Messungen an Fonogeraten.— “Radio-Fernsehen-Elek-tronik”, 1973, vol. 22, N 14, S. 450—452.
30.	Madsen H. S. From the Ortofon test record library.— “Audio”, 1974, N 3, p. 28—33.
31.	Ploegsma A. W. Fabrication of sapphire and diamond styli for gramophone pickups.— “Philips Techn. Rev.”, 1957/1958, vol. 19, N ll,p.324—326.’
32.	Ikeda K. Ogura’s welded diamond stylus reproducing perfect tones.— “Radio and TV”, 1962, vol. 5, N 2, p. 59—62.
33.	Technical features, possible problems.— “J. E. I. Jap. Electron Ind.”, 1973, vol. 20, N 2, p. 26—28, 30, 32, 34, 36.
34.	Kiihne F. Die Shibata-AbtastnadeL—“Funkschau”, 1971, N 21, S. 695.
35.	0,22-mg effective Nadelmasse fur CD-4 pickup. Pramanik entwickelte В und O-Diamant.—“Radio Mentor El.”, '1974, vol. 40, N .10; S/ 402—403.
36.	Pathemax record stylus weighs 0,000042 grams.—“J. E. I. Jap. Electron Ind ”, 1974, vol. 21, N 8, p. 46—47.	.
230
К гл. 7
1' Schmidt U. Die Technik der Quadrophonie.—“Funk-Technik”, 1973, N 16, S. 572—576; N 17, S. 647, 650—651; N 18, S. 685, 688; N 19, S. 727—728/	/
2.	Scheiber P. Four channels - and compatibility.— “J. Audio Engng Soc.”, 1971, vol. 19, N 4/p. 267—279.
3.	Henne W. Quadrofonie.—“Bull. SEV 64”, 1973, Bd. 22, 27 Oktober, S. 1439—1450.
4.	Bauer В. B., Gravereaux D. W., Gust A. J. A compatible stereoqua-draphonic (SQ) record system.—“J. Audio Engng Soc.”, 1971, vol. 19, N 8,. p. 638—646.
5.	Bauer В. B., Budelmah G. A., Gravereaux D. W. Recording techniques for SQ matrix quadraphonic discs.— “J. Audio Engng Soc.”, 1973, vol. 21, N 1, p. 19—26.,
6.	Bauer В. B., Allen R. G., Budelman G. A., Gravereaux D. W. Quadraphonic matrix perspective — advances in SQ encoding and decoding technology.— “J. Audio Engng Soc.”, 1973, vol. 21, N 5, p. 342—350.
7.	Inoue T., Takahashi N., Owaki I. A discrete four-channel disc and its reproducing system (CD-4 systerii).— “J. Audio Engng Soc.”, 1971, vol. 19, N 7, p. 576—583.
 8. Inoue T., Owaki I., Ishigaki Y., Goh K. Half-speed cutting of the CD-4 discrete four-channel records and other improvements oj the system.— “J. Audio Engng Soc.”, 1973, vol. 21, N 8, p. 625—629.
9.	Клименко Г. К. Видеопластинка. М., «Энергия», 1976. 56 с. с ил.
10.	Redlich Н. Der technische Weg zur Farbbildplatte. Der Information-strager.—“Tonband”, 1971, vol. 8, N 6, S. 7—9.
11.	Dickopp G. Der technische Weg zur Farbbildplatte. Die Wiedergabe-technik.— “Tonband”, 1971, vol. 8, N 6, S. 10—13.
,	12. Das TED-Bildplatte-System-Technik und Arbeitsweise.— “Funk-Technik”, 1975, N 14, S. 418—422.
13.	Mennie. Television on a silver platter.—“IEEE Spectrum”, 1975, August, p. 34—39.
14.	C. R. Video-Langspielplatte spielt 40 Minuten.— “Radio Mentor Electronic”, 1972, N 10, S. 456, 458, 460.
15.	Neues Bildplattensystem der RCA.— “Fernseh- und Kino-Techn.”, 1975, N 5, S. 130—132.
Оглавление
|
.1

1
/
2-2
2-4

7
Предисловие . . ...... ..... .... ...
Глава первая. Общие сведения о механической звукозаписи
1-1. Принцип механической записи . . ... ...
1-2. Сравнение механической записи с другими системами^ записи область применения . . . . . .	.	.	.	.	.
1-3. Обзор развития механической звукозаписи . .
Глава вторая. Механическая фонограмма	.	.	.	.	.
Геометрические особенности фонограммы при различных способах монофонической и Стереофонической записи . . .''-г.':ЙЙ-1Д1 Влияние скорости носителя записи, частоты и амплитуды записанного сигнала на форму канавки . . . —.: .
Длительность записи . . . . . . . . .. . .	\/'’;йййЗ
Использование площади носителя записи при различных способах механической записи на диск . . . ... <. ". р..'й:й-.Й;
’ 1	-	,	0 ( .•		•• .	. ‘ . 1 •-••'_ , I*1' '• ''t'1-' »* ','
Глава третья. Качественные показатели механической записи-воспроизве-% •..	’ дения  ... . .. .. . • . . . . . .. . л
3-1. Показатели, относящиеся к монофонической и стереофонической записи . . . .	..	...
3-2. Специфические показатели, относящиеся к стерёофонйчйкрй У записи ; . < .'	. . . ... :/ Л-..'
Глава четвертая. Запись . . .	. . . . . . .
;  4-1. Студийная запись на магнитную ленту . 
4-2. Перезапись с магнитной фонограммы на диск
4-3. Рекордеры .	.	,	.	i.	.	.	'.-Л
4-4. Резцы ...	.	.	.	,.
4-5. Станок записи	.	.	.	...	.	•	•	. • •
4-6; Носители записи	.	.	.	.	.	...	.	?.	"...	.
й 4-7. Геометрические параметры записи . . . . ..
Глава пятая. Получение с лакового диска металлических копий и пласти
F	нок . .	. .	.	.	.:
5-1. Металлизация .	.	.	.	.4
5-2. Гальванический процесс . . . ./ . . . . .
5-3. Формование граммофонных пластинок ... . . / .ййй-S
5-4. Форма, размеры, материал пластинок . . .\
5-5. Требования, предъявляемые к пластинке . й л  ' ’ййй<^йЙ|
Глава шестая. Воспроизведение .. . й /.. .  ,. . Лйй.й
й 6-1. Особенности воспроизведения механической записи. Виды иска жений ..... . .' й ;. й.. й	,	.	, й;	й.	. йЙ'ййЙйЙй
Электрические звукосниматели	.	.	.	.	*	,	.йД;ЙЙД
Исследование частотных характеристик звукоснимателей L Тонармы звукоснимателей . .	.	.	.	.	.,	й-	,йй?Щ
Иглы для звукоснимателей .	./	.	.	.	.	.	./.' i й?
Электропройгрывающеё устройство и его испытание "ЙЙЖ
ft

Л'

г;
•J
5
26
26
й~ЙЙ t-S'.CSt ййй:
;Й?
6-2
6-3
6-4
6-5
6-6
4 й 1 г ‘ 
Глава седьмая. Новые виды пластинок .
7-1. Квадрафонические пластинки -. .
7-2, Видеопластинкц 1 . . . . .
ЙЙййЙйЪй 'й'... .-й  'й‘"; /ййЭйЙЙ"' ‘ ;Й.  '	‘	' •
Список литературы х й . ..... . .
: ?г*'.
i
ЙЙЙ
< -г-:/ _•  ' 1 -,s -'ч  Й\ ^й:^ Йй'-й;.Йй
ЙУ/;' ’Лжй Й .ЙЙ'Й,.
,.»й
tfWfifi&l
' W- Й-йЙй л'ЗЭж ЙЙй.^йй?й йй^йфЯ Йй| :Й^'ЭД| - J J’Ai --.. ST Л6ЯЯ ,<•£ ‘ь -Л'Ll <-. . ^?'*.;^чИ rtfej f©£4 IW ten Wi| lilt Й5Я :ййййй*$^ РЙ Й ЙЙЖ^
Ш» 11Я шя 12.51 1291 ' J*.U„ • . .... ;.’ Jj{.;M. 4.30
•- Й‘йййй ИЭД и» гйл’йЙ?
У.й .. .У-й-УЙ* 131» w®i' Я1 I» 10§чЯ 20ЙЯ ада шя
 Ъи яййх'Уй <: ..TZfi <; ’ ч- jU ,-.,-. С*$ЯЛ>Ь t’тай Шй
<b
йй-уй
'• '{i’c

•ЙУйЙ. ./ЙЖЙ
'Й-ЙУ.&;
ЙЙЙй';;
.'''С й;й-йй :й=Ж *г>:	й’* ’
й-.*йй.

V..


•У:
А-;
У  Л\
X
я.

й; ;Г
?
ЖЙЙ
>ЙЙЙ
- V • 4 -**Ь