/
Text
КАК VAVHLLII/ITb
ПАРАМЕТРЫ
МАГНИТОФОНА
Н. СУХОВ
МАГНИТНАЯ ЗАПИСЬ
Широкое распространение систем вы-
сокой верности звуковоспроизведе-
ния, неотъемлемой частью которых
является магнитофон, резко подняло значе-
ние объективных измерений параметров
всех их звеньев. Не вызывает сомнения,
что субъективную оценку качества магни-
тофона на слух нельзя считать вполне до-
стоверной: она в значительной мере зави-
сит от характера и качества воспроизво-
димой фонограммы, аппаратуры, исполь-
зуемой совместно с магнитофоном, и да-
же от настроения слушателя. От этих не-
достатков свободна оценка качества по
комплексу параметров, измеряемых стан-
дартными методами с помощью радиоиз-
мернтельных приборов [1]. Анализ резуль-
татов измерений, кроме определения при-
надлежности конкретного аппарата к тому
или иному классу по ГОСТу, позволяет
выявить узлы и детали магнитофона, огра-
ничивающие его качество. А это, в свою
очередь, дает возможность целенаправлен-
но доработать магнитофон.
Каким же образом, руководствуясь ре-
зультатами измерений, можно улучшить па-
раметры магнитофона? Прежде всего не-
обходимо определить те из них, которые
ответственны за ограничение качества ап-
парата в целом. Для этого сравнивают
каждый из параметров, характеризующих
тот или иной вид искажений, с требова-
ниями стандартов к аппаратуре разных
классов или с пороговым уровнем за-
метности данного вида искажений [1] и
выявляют параметры, значения которых
наиболее далеки от необходимых. В даль-
нейшем усилия следует направить на улуч-
шение именно этих параметров: улучшение
других становится нецелесообразным, по-
скольку это может привести к большим
затратам времени и средств без заметно-
го повышения качества звуковоспроизведе-
ния. Не имеет смысла, например, доби-
ваться снижения относительного уровня
шумов магнитофона, если он равен —60 дБ,
а коэффициент детонации, скажем, состав-
ляет ±0,4%. Ясно, что в этом случае в
первую очередь потребуется совершенство-
вание лентопротяжного механизма. Други-
ми словами, наилучшее отношение качест-
ва к затратам на его обеспечение дости-
гается при таком балансе параметров маг-
нитофона, при котором заметность харак-
теризуемых ими искажений одинакова.
Определив параметры, требующие улуч-
шения, можно приступить к выявлению
источника (или источников) искажений.
Делать это целесообразно, пользуясь при-
веденными ниже рекомендациями.
Амплитудно-частотные искажения. Боль-
шая неравномерность АЧХ сквозного кана-
ла (СК) магнитофона в области низших
частот чаше всего обусловлена отклоне-
нием АЧХ усилителя воспроизведения (УВ)
от стандартной на этих частотах н умень-
шением ЭДС головки воспроизведения
(ГВ) вследствие замыкания части магнит-
ного потока ленты магнптопроводом (ми-
нуя рабочий зазор), арматурой головки или
ее экраном на больших длинах волн запи-
си. Выявить причину неравномерности мож-
но либо путем проверки АЧХ УВ, либо
измерением АЧХ СК не менее чем в де-
сяти точках в области частот от низшей
воспроизводимой до 250. .350 Гц. Если в
последнем случае АЧХ носит колебатель-
ный характер (имеет вид «змейки»), то
неравномерность вызвана замыканием по-
тока ленты. Эффект «змейки» проявляется
пренмущественно в катушечных магнитофо-
нах с высокими скоростями движения лен-
ты (38 1 и 19 05 см /) и может быть
уменьшен применением ГВ с гиперболиче-
ской или, по крайней мере, округлой фор*
мой контактирующей с лентой поверхно-
сти магнитопровода.
В области высших частот неравномер-
ность АЧХ СК может быть вызвана сле-
дующими причинами: неправильно выбран-
ным током высокочастотнрго подмагничи-
вания /„, резонансными явлениями в си-
стеме ГВ - УВ (из-за большой входной
емкости УВ), частотными и волновыми по-
терями в головке записи (ГЗ) и ГВ. а так-
же неправильно выбранной глубиной ВЧ
предыскажений тока запнрн и ВЧ коррек-
ции УВ. На рис. 1 приведены характе-
ристики подмагничивания на двух частотах
записи (1 и 10 кГц), измеренные на вы-
ходе стандартного канала воспроизведе-
ния (КВ) для магнитной ленты типа
А4407-6Б и головки 6Д24Н.4О при скоро-
сти ленты 9,53 см/с и токе записи 0,05 мА.
Легко заметить, что для получения макси-
мума отдачи системы ГЗ — лента на
частоте 10 кГц (длина волны записи
Лэ = 9,5 мкм) требуется ток подмагничива-
ния, примерно вдвое меньший оптимально-
го для частоты записи I кГц (X, ~
Рис. 4
^95 мкм). Таким характеристикам под-
магничивания соответствует относительная
частотная характеристика подмагничива-
ния А'(7П), приведенная на рис. 2, нз ко-
торой видно, что уменьшению тока подмаг-
ничивании в рабочей области (/ЯО1(т-1 мА)
на 1 д Б примерно соответствует подъем
уровня высоких частот на 2 дБ .Следует .
однако, заметить, что уменьшать ток под-
магничивания до значений, при которых
достигается максимум отдачи на высших
частотах (точнее, на малых длинах волн
записи), нельзя, поскольку при этом пада-
ет чувствительность ленты на средних и
низших частотах и, самое главное, повы-
шается нелинейность характеристики на-
магничивания ленты (а значит, и ампли-
тудной характеристики СК магнитофона)
на средних длинах волй записи. На рис. 3
приведено семейство характеристик намаг-
ничивания для ленты А4407-6Б и магнит-
ной головки 6Д24Н.4О, снятых для Х3 =
— 95 мкм (/ = 1000 Гц, <’п = 9,5 см/с).
Из графиков видно, что при /п —0.5 мА (при
таком токе наблюдается максимум отдачи
на час Готе 10 кГц) амплитудная характе-
ристика тракта ГЗ — лента — ГВ отли-
чается большей нелинейностью, чем при
/п = 0,75... 1,5 мА. А это значит, что н не-
линейные искажения в СК магнито фона на
средних частотах будут больше. Поэтому
корректировать АЧХ СК подбором тока
подмагничивания допустимо, изменяя его
лишь в пределах от —3...—4 до 4- 4...+ 6 дБ
от оптимального, после чего желательно
измерить для контроля коэффициент гармо-
ник СК на средних частотах при номи-
нальном уровне записи.
Резонанс колебательного контура, обра-
зованного ГВ и емкостью входных цепей
УВ, может вызвать значительную неравно-
мерность АЧХ СК, если он возникает внут-
ри рабочего диапазона частот. Такой ре-
зонанс наблюдается обычно при использо-
вании неудачно изготовленных (с большой
собственной емкостью) высокоомных голо-
вок, а также низкоомных, если УВ совмест-
но с входным экранированным кабелем
Рис. 6
имеет большую входную емкость. Причи-
ной повышенной входной динамической ем-
кости УВ является эффект Миллера, кото-
рый в наибольшей степени проявляется в
усилительных каскадах с большим коэф-
фициентом усиления по напряжению, не
охваченных местной или общей ООС.
В некоторых случаях резонанс указан-
ного контура намеренно используют для
компенсации потерь в тракте ГЗ — лен-
та — ГВ на высоких частотах. Для этого
параллельно ГВ подключают конденсатор,
емкость которого подобрана таким обра-
зом. чтобы частота резонанса контура была
равна верхней частоте рабочего диапазона.
При этом следует иметь в виду, что па-
раметры магнитной головки (индуктивность
и сопротивление потерь) существенно из-
меняются по мере её износа. Поэтому та-
кой способ коррекции АЧХ СК нежелате-
лен из-за его нестабильности. Чтобы влия-
ние резонанса практически не сказывалось
на АЧХ, его частота должна, по крайней
мере, в 1,5...2 раза превышать верхнюю
граничную частоту рабочего диапазона маг-
нитофона.
Для измерения частоты резонанса вход-
ной цепи с низкоомной ГВ можно вос-
пользоваться несложной схемой, представ-
ленной на рис. 4. Включив питание УВ А1,
перестройкой частоты генератора сигналов
GI добиваются максимума показаний мил-
ливольтметра переменного тока PUL Это и
будет частота резонанса входной цепн. Со-
противление резистора R1 выбирают, исхо-
дя из условия ₽/> (20...50) - 2л/в£гв (/в —
верхняя граничная частота рабочего диапа-
зона, /_гв — индуктивность головки fi/).
выходное напряжение генератора G1 уста-
навливают таким, чтобы напряжение на го-
ловке BI было соизмеримо с ее ЭДС на
частоте измерения (для головки 6Д24Н. 40
и подобных ей ннзкоомных головок — 5...
10 мВ). При испытаниях высокоомных ГВ
для исключения погрешности .вносимой ем-
костью соединительного кабеля и входной
емкостью милливольтметраPUi, последний
следует подключать к выходу УВ. Естест-
венно. в этом случае необходимо учиты-
вать действие цепей, корректирующих
АЧХ УВ Ai.
По источникам возникновения потери в
ГВ можно подразделить на щелевые, по-
тери от азимутального перекоса рабочего
э ап фа , потери из ва неплотного прилега-
ния ленты, на вихревые токи и гистерезис.
Если длина волны воспроизводимой сиг-
налограммы соизмерима с шириной рабо-
чего зазора ГВ, то большое число маг-
нитных силовых линий замыкается через
немагнитную прокладку, т. е. внутри зазо-
ра. Возникающие при этом волновые по-
тери (в децибелах) описываются форму-
лой щелевой функции
Sin л
Ds=20lg
Л
где Х3 — длина волны записи, — эффек-
тивная ширина рабочего зазора. Из гра-
фика этой функции (рис. 5) видно, что
при значениях отношения S,/K3, равных це-
лому числу (I; 2; 3 и т. д.), щелевые
потери резко возрастают. Теоретически при
этих значениях отношения 5Э/Х3 ЭДС ГВ
равна нулю, однако вследствие непарал-
лельностн и шероховатости граней рабо-
чего зазора «провалы» щелевой функции
реальных магнитных головок несколько
сглажены (рис. 5, штриховая линия). Эф-
фективную ширину рабочего зазора S, мож-
но определить путем воспроизведения сиг-
налограммы с записью длин волн в ин-
тервале возможных значений эффективно-
го зазора с шагом, составляющим не бо-
лее 10% от его среднего значения [2].
Измерив частоту /01 первого минимума
ЭДС, эффективную ширину зазора опреде-
ляют по формуле 5, = у0//0|. Как прави-
ло, она оказывается на 15...30% больше
геометрической (последнюю можно изме-
рить под микроскопом с увеличением
300...600 раз).
К спаду волновой характеристики СК
магнитофона в области малых длин воли
записи приводит и непараллельность рабо-
чих зазоров ГЗ и ГВ. Величина вызы-
ваемых перекосом потерь (также в деци-
белах) может быть определена ло фор-
муле
с- • tg «
Sin Л----2—
________'•з
I • tg а
где / — длина рабочего зазора ГВ (тол-
щина набора пластин магнитопровода),
а — угол азимутального перекоса.
Из сравнения этого выражения с фор-
мулой щелевой функции следует интерес
D„ = 20lg
ный вывод: потери от иепараллельности
рабочих зазоров ГЗ и ГВ носят тот же
характер, что и щелевые, причем роль эф-
фективной ширины зазора играет величи-
на / • tga. Другими словами, перекос, на-
пример, четырехдорожечного блока голо-
вок, работающего с лентой шириной 6,25 мм
(у таких головок ( = I мм) всего на 14' вы-
зывает потери, равные щелевым у головок
с эффективной шириной рабочего зазора
4 мкм.
Следует иметь в виду, что для каждой
длины волны записи функция Dn (а),
помимо основного (при п=0), имеет мно-
го побочных максимумов (рис. 6), причем
чем меньше значение к3, тем меньше углы
перекоса, которым они соответствуют. Ина-
че говоря, с увеличением частоты записан-
ного сигнала вероятность неправильной
юстировки ГВ по азимуту возрастает. Ре-
Ю 10 50 I02 2# 50 Ю1 2Ю1 5Ю1 /Л
Рис. 7
зультатом такой ошибки может быть боль-
шая неравномерность АЧХ СК и на сред-
них частотах. Например, если азимут ГВ
при А3 = 9,5 мкм установлен по ложному
максимуму, соответствующему углу переко-
са п=±0,8*, то ЭДС ГВ при К3 — 14 мкм.
т. е. на более низких частотах, будет иметь
значительный (теоретически до нуля) спад.
В итоге не АЧХ СК возникнет глубокий
провал, изображенный на рис. 7 для ско-
рости ленты 9,53 см/с. Чтобы исключить
подобные случаи, юстировку ГЗ и ГВ по
азимуту целесообразно производить в два
этапа: приближенно — на частоте 0,65...
0.8 I, и точно — на самой высокой
частоте, воспроизводимой магнитофоном
^Потери (в децибелах) из-за неплотного
прилегания ленты к рабочей поверхности
ГВ могут быть вычислены по формуле
Оз- —54,6 d/X3, где d — зазор между
лентой и ГВ. Задор чаще всего обуслов-
лен шероховатостью поверхности магнит-
ных лент, которая в среднем составляет
0,2...1 мкм [3]. Зазор резко увеличивается
из-за загрязнения рабочей поверхности ГВ
продуктами износа ленты, а также из-за
отхода ее от ГВ, возникающего при ма-
лом удельном давлении ленты на головку.
В реальных условиях среднее значение за-
зора составляет примерно 0,7... 10 мкм. а
его переменная составляющая — 0.2...
0,3 мкм [3]. При этом волновые потери
определяются средним значением, а глуби-
на ПАМ — переменной составляющей. По,
следняя в значительной степени зависит от
радиуса рабочей поверхности ГВ: уменьше-
ние его, например, с 15 до 3 мм снижа-
ет переменную составляющую с 0,33 до
0.12 мкм [3].
Важную роль в минимизации этого ви-
да потерь играет правильный выбор удель-
ного давления ленты на головку, которое,
если оно создается натяжением ленты со
стороны подающего узла, можно опреде-
лить по формуле (в ньютонах на квадрат-
ный сантиметр):
360Г,| Bin 1
4 = пЛг/лу
где F, — сила натяжения ленты, Н;
у — угол обхвата головки лентой, градус;
Кг — радиус рабочей поверхности голов-
ки, см; /. — ширина магнитной лен-
ты, см.
Согласно ГОСТу 19775—74 (2) радиус
рабочей поверхности головок для катушеч-
ных магнитофонов должен составлять 4...
12 мм. для кассетных — 4...6 мм. а угол
обхвата — 16...20*. При этом удельное дав-
ление 0,4 Н/см2 для ленты толщиной
37 мкм и головки 6Д24Н.4О (Яг-=8 мм)
обеспечивается при силе натяжения ленты
со стороны подающего узла, равной|2 Н.
В кассетных магнитофонах требуемое дав-
Рис. •
ление создается в основном лентоприж»-
мом кассеты, а натяжение ленты обеспечи-
вает нормальную работу направляющих
штырей и ГС.
С уменьшением толщины эластичность
лент увеличивается, поэтому при использо-
вании тонких магнитных лент удельное дав-
ление можно снизить. Рекомендуемые для
лент разной толщины удельные давле-
ния [4] приведены в таблице. Дальнейшее
увеличение давления ускоряет износ лент и
головок, а потерь практически не снижает.
Толщине магнитной ленты, мкм Удельное давление, Н/см1
65 0,55..0,6
37 0,35...0,4
27 0,2..0.25
18 0,15...0,15
12 0,0в.,0,1
Приведенные данные говорят о важности
обеспечения равномерного прижима ленты
к головкам по мере изменения диаметров
рулонов ленты на катушках пли сердеч-
никах кассеты. Решением этой задачи мо-
жет быть применение системы автоматиче-
ского регулирования натяжения ленты,
или — в простейших магнитофонах — ис-
пользование лентоприжимных устройств
«плавающего» типа, обеспечивающих рав-
номерный прижим ленты во всей зоне кон-
такта с головкой.
Проверить правильность выбора силы
прижима можно путем воспроизведения фо-
нограммы с записью высшей частоты ра-
бочего диапазона. Для этого в процессе
воспроизведения следует фетровой поду-
шечкой слегка прижать ленту в зоне за-
зора ГВ или слегка притормозить подаю-
щую катушку. Если при этом увеличится
уровень воспроизводимого сигнала ил.и
уменьшится глубина его ПАМ, то удель-
ное давление слишком мало и его необ-
ходимо увеличить.
Что касается частотных потерь иа гисте-
резис и вихревые токи, то непосредствен-
ное измерение всех величии, необходимых
для их расчета, крайне затруднено, поэто-
му для определения суммарных потерь это-
го вида можно воспользоваться следую-
щим приемом. Любой головкой записыва-
ют иа магнитную ленту сигнал частотой,
на которой необходимо определить потерн.
Затем фонограмму воспроизводят с помо-
щью испытываемой головки на двух ско-
ростях движения ленты — номинальной
(р0) и вчетверо меньшей номинальной
(Оо/4) — и измеряют ЭДС головки мил-
ливольтметром. Частотные потерн (в деци-
белах) вычисляют по формуле О, —
“ 20 1g . где U, — ЭДС головки при
41/,
воспроизведении ив скорости u0/4; Ui —
to же, при воспроизведении на скоро-
сти I',.
Измерение всех видов волновых и частот-
ных потерь позволяет путем сравнения вы-
явить наиболее существенные из них и тем
самым определить пути расширения частот-
ного диапазона канала воспроизведения.
Полезным при этом может оказаться се-
мейство графиков (рис. 8) некоторых ви-
дов потерь для широко распространенных
головок. Волновые потерн приведены к ско-
рости ленты 9,53 см/с.
Волновые и частотные потери в ГЗ,
вообще говоря, вызываются теми же при-
чинами, что и в ГВ. Одняко ввиду того,
что в процессе намагничивания ленты при
записи с высокочастотным подмагничива-
нием главную роль играет не собственно
ширина рабочего зазора ГЗ, а так назы-
ваемая критическая зона перемагничива-
ния, определяемая не только параметра-
ми ГЗ, но и величиной тока подмагничи-
вания н магнитными свойствами ленты, по-
тери в ГЗ определяют в совокупности с
потерями в ленте называя их потерями
тракта ГЗ — лента. Для оценки этих по-
терь используют характеристики подмагни-
чивания (рис. 1) и намагничивания (рис.З).
Уместно заметить, что частотные потерн
в ГЗ на гистерезис и вихревые токи су-
щественно выше, чем в ГВ из-за того, что
магнитный поток высокочастотного подмаг-
ничивания имеет иа порядок большую
частоту и амплитуду по сравнению с по-
током, вызываемым током записи. Более
существенны и контактные потери записи.
Это объясняется тем, что зазор между
лентой и ГЗ при записи снижает эффек-
тивность подмагничивания, а это, в свою
очередь, значительно уменьшает чувстви-
тельность магнитной ленты (см. рис. 3).
Нелинейные искажеиия. При магнитной
записи с высокочастотным подмагничива-
нием основной причиной возникновения не-
линейных и интермодуляционных искаже-
ний является нелинейность амплитудной ха-
рактеристики системы ГЗ — лента. Как
видно нз семейства характеристик намаг-
ничивания (рис. 3), нелинейность сущест-
венно зависит от тока подмагничивания.
Особенно резко она возрастает при сни-
жении уровня подмагничивания на 6 дБ и
более по сравнению с оптимальным. При
дальнейшем уменьшении уровня подмагни-
чивания, кроме искажений типа «насыще-
ния», появляются искажения, напоминаю-
щие «ступеньку» в выходном сигнале уси-
лителя НЧ. Знание характеристик намаг-
ничивания позволяет определить коэффици-
ент гармоник СК для любого уровня запи-
си. Для этого с одинаковым успехом мож-
но пользоваться как методом <пятн орди-
нат» [5|, так и переводной формулой [1].
Следует заметить, что такие параметры
магнитофона, как коэффициент третьей гар-
моники К, и относительный уровень шумов
взаимосвязаны и в значительной степени
зависят от уровня записи. Обычно оба эти
параметра измеряют при уровне записи,
соответствующем показаниям <0 дБ» инди-
катора. Однако далеко не всегда такому
уровню записи соответствует предельно до-
пустимое значение коэффициента Ка. что
вносит немалую путаницу в измерение от-
ношения сигнал/шум: даже в одном и том
же магнитофоне при большем уровне запи-
си и, естественно, ббльшем значении Ка мо-
жет быть достигнуто большее отношение
сигнал/шум. Таким образом, результаты
измерений относительного уровни шумов
становятся зависящими от градуировки ин-
дикаторов уровня записи.
Во избежание этого, за уровень сигна-
ла, относительно которого измеряетси уро-
вень шумов, следует принять такой, при
котором коэффициент Kj равен, ска-
жем, 3%. В этом случае отношение сиг-
нал/шум действительно будет характеризо-
вать динамический диапазон СК магнито-
фона. Причем для таких измерений вовсе
Рис. 9
ем, что для получения предельно допусти-
мого значения К9--3% уровень записи мож-
но увеличить примерно на 3,5 дБ- На эту
же величину необходимо увеличить и от-
ношение сигнал/шум (оно составит 53,5 дБ
и будет характеризовать реальный динами-
ческий диапазон СК).
Что же касается градуировки индикато-
ров уровня записи, то дли обеспечения за-
паса по перегрузочной способности СК на
средних частотах, нулю децибел на часто-
те I кГц должен соответствовать уровень,
меньший предельно допустимого на 6...9 дБ,
т. е. на величину коэффициента амплиту-
ды (отношение пикового уровня сигнала к
среднему) реального музыкального сигна-
ла. Это требование связано с тем, что
большинство индикаторов реагируют на
средний уровень сигнала (так называемые
индикаторы типа УСЛметр). искажения же
определяются мгновенными пиковыми уров-
нями.
Несколько слов о перегрузочной способ-
ности СК магнитофона в широком диапа-
зоне частот. Известно, что спектральная
плотность как речевых, так и музыкаль-
ных программ на высоких частотах мень-
ше, чем на средних. Однако модуляцион-
ная способность тракта ГЗ — лента —
ГВ также существенно снижается при
уменьшении длины волны записи. В связи
с этим важнейшую роль в достижении вы-
сокого качества звукозаписи играет согла-
сование двух характеристик — среднеста-
тистической спектральной плотности запи-
сываемого сигнала и частотной характе-
ристики максимального выходного уровня
СК при заданном коэффициенте гармо-
ник [I]. На рис. 10 приведены частотные
характеристики максимального выходного
уровня магнитофонов «Маяк-203» (кри-
вая / — для скорости ленты 19 J05. кри-
вая 2 — для скорости 9,53 см/с; лента
А4407-6Б) и «Тоника-310» (кривая 3; ско-
рость — 4.76 см/с; лента А420Э-ЗБ), со-
ответствующие эквивалентному коэффици-
енту третьей гармоники К3 „,-3%. Для
сравнения на этом же рисунке (кривая 4)
показан относительный спектр шума, ими-
тирующего нормальный речевой и музы-
с богатым в высокочастотной области
спектром: воспроизводимый сигнал теряет
структуру и окраску первоначального, пре-
вращаясь в шумоподобный.
Для уменьшения таких искажений чаще
всего снижают общий уровень записи,
жертвуя и без того небольшим отношени-
ем сигнал/шум. Однако существуют и бо-
лее эффективные способы повышения мак-
симального выходного уровня на высоких
частотах. Одни из них —- применение маг-
нитных лент с пониженной нелинейностью
амплитудной характеристики на малых дли-
нах волн записи (А4309-6Б, А4305-6Б.
А4205-ЗБ, А4212-ЗБ). Значительно увели-
чить максимальный выходной уровень запи-
си на высоких частотах ценой небольших
потерь в перегрузочной способности на
средних и низких частотах можно путем
небольшого снижения уровня подмагничи-
при котором Кэ достигает 3% — доста-
точно измерить этот коэффициент для сиг-
нала, записанного с любым близким к но-
минальному уровнем, а затем, воспользо-
вавшись графиком зависимости коэффици-
ента К, СК на средних частотах от
уровня записи (рис. 9), перейти к требуе-
мому уровню.
Поясним сказанное примером. Допустим,
что в результате измерений получены зна-
чения отношения сигнал/шум 50 дБ при
К3--2%. По графику (рис. 9) определя-
кальиый сигналы в соответствии с публи-
кацией МЭК № 268—1С. Легко заметить,
что условии для нормальной, без искаже-
ний. записи в широком диапазоне частот
обеспечиваются только на скорости
19,05 см/с. При меньших скоростях мак-
симальный выходной уровень на высших
частотах значительно ниже требуемого. Это
приводит к большим искажениям при вос-
произведении свистящих и шипящих фо-
нем, а также игры на тарелках, синтеза-
торах и т. п. музыкальных инструментах
вания. На рис. 11 приведены зависимости
максимального выходного уровня на часто-
тах 1 (кривая /) и 10 кГц (кривая 2)
для скорости 4,76 см/с от тока подмаг-
ничивания (6). Из графиков видно, что сни-
жением тока подмагничивания на 2...3 дБ
можно добиться повышения максимального
выходного уровня о области ВЧ на 6..9 дБ
при проигрыше в перегрузочной способно-
сти на средних частотах всего в 2.3 дБ.
Весьма эффективно в этом отношении
применение систем электронной обработки
сигнала записи — ADRS (система авто-
матического понижения искажений), пред-
ложенной японской фирмой «Акай» [7] и
DYNEQ (Динамический корректор), пред-
ложенной норвежской фирмой «Тандберг»
(8]. Действие этих устройств основано на
автоматическом ограничении уровня записи
в области высоких частот, что позволяет
сместить «загиб» амплитудной характери-
стики системы ГЗ — лента в область бо-
лее высоких значений входного напряже-
ния и тем самым поднять максимальный
выходной уровень без увеличения искаже-
ний. Сказанное иллюстрирует рис. 12, на
котором штриховыми линиями изображены
амплитудные характеристики обычного
магнитофона, а сплошными — оснащенно-
го системой DYNEQ.
В простейшем варианте [9] система
ADRS реализуется цепью нелинейной час-
тотнозависимой ООС. охватывающей вы-
ходной каскад усилителя записи (УЗ)
(рис. 13). При достижении уровня запи-
си —15...—10 дБ диоды V/ и V2 откры-
ваются, и глубина ООС на частотах, близ-
ких к резонансной частоте контура LiCt,
увеличивается. В результате уровень запи-
си на этих частотах ограничивается, а зна-
чит, предотвращается и перемодуляция лен-
ты. Параметры контура LlCi (резонанс-
ная частота и добротность) должны быть
близки к параметрам контура L2C4 ВЧ
предыскажений тока записи.
Положительных результатов можно до-
биться также снижением до 6...10 дБ (вме-
сто обычных 15...25 дБ) глубины высоко-
частотных предыскажений тока записи. Та-
кой способ, конечно, несколько сужает ма-
лосигнальную (при уровнях записи ниже
—20 дБ) полосу записываемых частот, од-
нако ее расширение ценой уменьшения
максимального выходного уровня субъек-
тивно намного заметнее. Как показали ис-
следования, проведенные с целью опреде-
ления параметров тракта цифровой звуко-
записи (Ю|, лишь несколько из сорока
трех высококвалифицированных экспертов
(специалистов звукотехники!), смогли от-
личить звучание канала с верхней гранич-
ной частотой 15 кГц от капала с гра-
ничной частотой 20 кГц. Примерно то же
значение верхней частоты рабочего диапа-
Рис. 13
зона (16 кГц) требует и стандарт на сту-
дийную аппаратуру [11]. Другими словами,
погоня за возможно более широкой мало-
сигнальной полосой записываемых частот,
не подкрепленная мерами по повышению
максимального выходного уровня в обла-
сти ВЧ, бессмысленна. Условиями дости-
жения действительно высокого качества
звукозаписи нужно считать верхнюю гра-
ницу малосигнальной АЧХ СК около
14...16 кГц при обязательном превышении
максимальным выходным уровнем значе-
ний, заданных в диапазоне частот кри-
вой 4 на рис. 10.
В магнитофонах невысокого качества не-
линейные искажения могут возникнуть и
в электронных узлах. Правильно спроек-
тированный и настроенный УЗ должен об-
ладать во всем рабочем диапазоне частот
перегрузочной способностью по току запи-
си не менее 15...20 дБ (т. е. обеспечи-
вать во всем частотном диапазоне без за-
метных искажений ток записи, на 15...20 дБ
больший номинального). Обязательным яв-
ляется и другое условие — скорость из-
менения выходного напряжения на выхо-
де УЗ не должна быть менее пронзве-
депия 2л/,1/,ыч таж, где (7,ик тах - мак-
снмальное значение напряжения на выхо-
де УЗ на высшей частоте рабочего диа-
пазона с учетом перегрузочной способно-
сти. К сожалению, последнее условие не
выполняется у большинства магнитофонов
второго и третьего классов (например,
«Юпнтер-202-стерео», «Иней-303», «Аст-
ра-207» н др.). Это, несомненно, снижает
их качество из-за того, что возможности
тракта ГЗ — лента в области малых
длин волн записи используются непол-
ностью.
Разумеется, УВ также должен обладать
перегрузочной способностью не менее 20 дБ
во всем рабочем диапазоне частот.
В некоторых случаях источником повы-
шенных нелинейных искажений может стать
генератор тока поди агничивагия Из-за
асимметрии этого тока характеристика на-
магничивания ленты также становится
асимметричной, а это приводит к появле-
нию квадратичных искажений При асим-
метрии тока, превышающей 3...5%, иска-
жения достигают такой величины, что ими
уже нельзя прене бр«ь. Кстати подобные
искажения могут быть вызваны и случай-
ным намагничиванием ГЗ.
(Продолжение следует)
42
РАДИО № 3, 1962 г. ♦
МАГНИТНАЯ ЗАПИСЬ
КАК УЛУЧШИТЬ
ПАРАМЕТРЫ
МАГНИТОФОНА
Н. СУХОВ
Шумы. Прежде чем перейти к
рассмотрению источников воз-
никновения шумов в магнито-
фоне, напомним, что для измерений
уровня сигналов в этом случае следу-
ет использовать взвешивающий псофо-
метриче<у<ий фильтр типа «МЭК-А»
[12] и милливольтметр истинных сред-
некйадратических значений. Игнориро-
вание первого из этих требований
приводит, как правило, к неправильно-
му определению основного источника
помех (а значит, и к неэффективно-
му их подавлению), игнорирование вто-
рого — к занижению измеренного уров-
ня шумов, т. е. к ложному повыше-
нию отношения сигиал/шум [12].
Наиболее просто выявить главный
источник шумов в магнитофонах низ-
ких классов. В таких аппаратах отно-
сительный уровень шумов, как пра-
вило, определяется уровнем фона с
частотой сети и ее гармоник. При этом
главными источниками наводок явля-
ются трансформатор питания и элект-
родвигатель, а приемниками — голов-
ка воспроизведения (ГВ), входные кас-
кады усилителя воспроизведения (УВ),
а также проводники и переключатели,
через которые сигнал ГВ передается на
вход УВ. Помехи такого рода удобно
наблюдать при воспроизведении сигна-
ла паузы, подключив к выходу взве-
шивающего фильтра осциллограф, син-
хронизируемый от сети переменного то--
ка. В этом случае все неподвижные
периодические составляющие осцилло-
граммы характеризуют наводки,а «раз-
мытые» линии — флуктуационные со-
ставляющие общего уровня шумов СК.
Если при отключении электродвигате-
ля уровень наводок значительно умень-
шается, значит, он и является их ос-
новным источником, в противном случае
основной источник — трансформатор
питания. Методом исключения можно
определить и основной приемник помех.
Эффективный способ уменьшения
уровня фона — тщательное экраниро-
вание как источников, так и прием-
ников помех, однако хороших ре-
зультатов можно добиться и более
простым путем — рациональным их рас-
положением и правильной взаимной
ориентацией. Квалифицированные ре-
комендации по борьбе с паразитными
связями и наводками приведены в [13].
Продолжение. Начало <м. в «Радио», 1982,
№ 3.
В кассетных магнитофонах, ЛПМ ко-
торых приводятся в действие коллек-
торными электродвигателями постоян-
ного тока, помехи носят импульсный
характер, но способ их выявления и
устранения остается тем же.
В магнитофонах высокого класса уро-
вень фона, как правило, ниже уровня
флуктуационных помех, поэтому опре-
делить основные источники шумов в та-
кой аппаратуре значительно сложнее.
Сначала, пользуясь относительной не-
зависимостью канала записи (КЗ), лен-
ты и канала воспроизведения (КВ) маг-
нитофона, необходимо определить
вклад каждой из этих составных частей
в общий уровень шумов сквозного ка-
нала (СК) на линейном выходе. На-
пряжение шумов, создаваемое КВ
((4,кв). измеряют, включив магнито-
фон в режим воспроизведения, но без
магнитной ленты. Для определения на-
пряжения шумов ленты необходимо вы-
полнить несколько предварительных
, операций: полностью размагнитить лен-
ту в постепенно убывающем поле раз-
магничивающего дросселя, проделать
то же самое с магнитными головка-
ми и всеми элементами ЛПМЧ кон-
тактирующими с лецтой. После этого
включают магнитофон в режим вос-
произведения и измеряют напряжение
шумов, создаваемое совместно КВ и
лентой (1/ш,кв.л)' Напряжение шумов,
создаваемое только лентой (£7ШЛ) вы-
числяют по формуле:
Уш л = ^^.КВл —.КВ-
Далее шунтируют вход, пред-
назначенный для записи от дру того
магнитофона, резистором сопротивле-
нием 22 кОм, устанавливают регуля-
тор уровня записи в положение мак-
симального усиления и включают маг-
нитофон в режим записи. Перемотав
ленту, в режиме воспроизведения из-
меряют суммарное напряжение шумов,
создаваемое всеми составными частя-
ми магнитофона Напряжение шу-
мов КЗ (U ш кз) вычисляют поф ормуле
t/ц, .КЗ = V^-t'w.KB?-
Для высококачественных магнитофо-
нов характерно преобладание шумов
ленты: они, по крайней мере, в не-
сколько раз выше уровня шумов КВ
таких аппаратов и на порядок выше
уровня шумов КЗ.
Основные причины повышенных шу-
мов КЗ чаще всего кроются во вход-
ных каскадах усилителя записи (УЗ).
Дело в том, что в подавляющем боль-
шинстве магнитофонов сигналы от раз-
ных источников программ вначале ос-
лабляются резистивными делителями до
уровня, необходимого для микрофонно-
го входа, а затем усиливаются микро-
фонным усилителем, далеко не всегда
имеющим достаточно малый уровень
собственных шумов. Делается это для
упрощения коммутации, однако цена
такого упрощения оказывается слиш-
ком большой — отношение сигнал/шум
при работе с наиболее часто исполь-
зуемыми источниками программ — ЭПУ
и другими магнитофонами резко ухуд-
шается. Исключить такие шумы неслож-
но — достаточно подавать сигнал запи-
си непосредственно на каскады пред-
варительной коррекции УЗ , минуя мик -
рофонный усилитель.
Асимметрия токов высокочастотного
подмагничивания и стирания также вы-
зывает повышение уровня шумов КЗ.
Происходит это из-за того, что по-
стоянная составляющая магнитного по-
ля головок стирания (ГС) и записи
(ГЗ) приводит, вследствие небольших
различий в концентрации магнитного
порошка в рабочем слое ленты, к не-
однородности ее намагниченности. А по-
скольку сигнал ГВ пропорционален из-
менению намагниченности рабочего
слоя, то при воспроизведении на вы-
ходе КВ возникает дополнительное
флуктуационное напряжение, характе-
ризующее структурный шум магнитной
ленты. Относительный уровень шума со-
временных лент для звукозаписи, намаг-
ниченных постоянным магнитным по-
лем, напряженность которого равна
среднеквадратическому значению на-
пряженности переменного магнитного
поля, обеспечивающего номинальный
уровень записи, превышает уровень шу-
ма размагниченных дросселем лент на
15...25 дБ. Иллюстрирует сказанное
рис. 14, на котором приведена зависи-
мость шумов КЗ, отнесенных к шумам
размагниченной ленты, от асимметрии
токов стирания и подмагничивания для
ленты А4407-6Б. Нетрудно видеть, что
асимметрии тока, равной всего 2%, со-
ответствует увеличение шумов паузы
(1/ш) на 2..3 дБ.
Поскольку асимметрия периодиче-
ского напряжения вызывается его чет-
ными гармониками, генератор стирания
и подмагничивания (ГСП) целесооб-
разно делать двухтактным, обращая
особое внимание на идентичность па-
раметров и режимов работы транзи-
сторов, а также коллекторных обмо-
ток высокочастотного трансформатора
(их желательно наматывать в два про-
вода). Оригинальным решением [14]
является включение последовательно с
магнитными головками двухполюсника,
схема которого приведена на рис. 15.
Симметрируют форму тока в этом слу-
чае подстроечным резистором R2.
Часто постоянная составляющая по-
ля магнитных головок обусловлена не
только асимметрией высокочастотного
тока, но и их собственной намагни-
ченностью, возникающей из-за бросков
тока при включении и выключении ре-
жима записи. Поэтому в магнитофоне
целесообразно предусмотреть цепи,
обеспечивающие медленные (порядка
секунды) нарастание и спад напря-
жений питания ГСП и УЗ, которые,
кстати, избавят и от неприятных щелч-
ков на фонограмме.
Для рассмотрения источников шумов
КВ обратимся к его эквивалентной схе-
ме (рис. 16). Здесь t’ и z — соот-
ветственно генератор ЭДС ГВ и ее пол-
ное комплексное внутреннее сопротив-
ление, являющиеся для УВ AJ пара-
метрами источника входного сигнала,
а еш и 1Ш — приведенные ко входу
УВ генераторы шумовых ЭДС и тока
(сам УВ А1 подразумевается нешумя-
щим). Для такого эквивалента КВ квад-
рат напряжения шумов, приведенных ко
входу УВ, в единичной полосе частот
(1 Гц) определяется выражением
f4.»x - е2ш+«2шг2 + 4ЛГ/?,
где г — модуль полного комплексного
сопротивления z;
R — активная составляющая Со-
противления z;
k — постоянная Больцмана, рав-
ная 1,38 • 10“23 Дж/градус;
7" — абсолютная температура со-
противления R.
Для определения (7Ш ах в широкой
полосе частот (20...20 000 Гц) все чле-
ны формулы нужно проинтегрировать.
Однако, поскольку все величины (кро-
ме константы k, температуры Т и коэф-
фициента 4), входящие в правую часть
этого выражения, частотнозависнмы,
общий анализ шумов в диапазоне час-
тот оказывается крайне громоздким.
Ограничимся поэтому анализом каж-
дого из слагаемых, тем более, что это
позволит оценить вклад каждого из эле-
ментов эквивалентной схемы КВ в об-
щий уровень шумов.
Итак, при замыкании накоротко вхо-
да УВ шумы создаются только гене-
ратором еш. Физическими причинами,
вызывающими эту составляющую шу-
мов, являются тепловые шумы так на-
зываемого распределенного сопротивле-
ния базы у биполярных транзисторов
или распределенного сопротивления ка-
нала и генерационно-рекомбинацион-
ные процессы в затворе — у поле-
вых. Для малошумящих транзисторов
(и, естественно, малошумящих ОУ)
спектральную плотность шумовой ЭДС
в полосе звуковых частот в первом
приближении можно считать постоян-
ной. В полосе 20...20 000 Гц типич-
ные значения составляют 1,8 мкВ
(ОУ К553УД1А), 0,7 мкВ (УВ
К157УЛ1Б), 2,3 мкВ (ОУ К544УД1А),
0,6 мкВ (КТ3107Л), 1,1 мкВ (КПЗОЗБ).
Как видно, шумовая ЭДС у полевых
транзисторов (и ОУ на них) несколь-
ко больше, чем у биполярных. Вели-
чина еш практически не зависит от на-
Рис. 17
Рис. 18
пряжения 1/кэ и обратно пропорцио-
нальна корню квадратному из тока 1Э.
Вторая составляющая напряжения
шумов, приведенного ко входу УВ, рав-
на падению напряжения на сопротив-
лении источника сигнала г, возникаю-
щему при протекании по нему шумо-
вого тока /щ. Источники последнего в
биполярных транзисторах — широко-
полосные дробовые шумы токов базы и
коллектора, а в полевых — токов за-
твора. Кроме того, в биполярных тран-
зисторах процессы генерации и реком-
бинации носителей, происходящие на
поверхности коллекторного перехода,
являются источником дополнительных
низкочастотных шумов (так называе-
мых фликер-шумов), спектральная
плотность которых убывает с ростом
частоты по закону \/f. Влияние фли-
кер-шумов в реальных транзисторах и
ОУ приводит к увеличению тока 1ш на
частотах ниже 3...10 кГц. Типичные зна-
чения шумового тока в звуковом диа-
пазоне частот — 1,7* 10“4 мкА
(К553УД1А), 1,2 • 10—4 мкА
(К157УЛ1Б), 0,3-10-8 мкА
(К544УД1А), 9,2-10-5 мкА
(КТ3107Л; (7КЭ = 5 В, /к =
= 50...100 мкА), 0,45-10-8 МкА
(КПЗОЗБ). Шумовой ток полевых тран-
зисторов и ОУ на них на 4...5 по-
рядков ниже, чем биполярных, поэто-
му во всех встречающихся на практи-
ке случаях его можно считать рав-
ным нулю.
Как следует из физической эквива-
лентной схемы ГВ (рнс. 17), сопро-
тивление z носит индуктивный харак-
тер. У низкоомных головок индуктив-
ность Z.r-B составляет в среднем
45... 120 мг, активное сопротивление об-
моток Ягв—100...250 Ом, сопротивле-
ние потерь в магнитопроводе =
= 15...30 кОм. Зависимость модуля пол-
ного сопротивления |z| головки
6Д24Н.4О (Z-rB=85 <*Г, ЯГв=100 Ом,
Х?п = 20 кОм) показана сплошной ли-
нией на рис. 18. Как видно, среднее
значение этого сопротивления в звуко-
вом диапазоне — примерно 5 кОм,
следовательно, произведение i'z при ра-
боте головки, например, с У В К157УЛ1Б
составит 0,6 мкВ, т. е. Сравнимо с шу-
мами при замкнутом накоротко входе.
Третье слагаемое формулы общих
шумов КВ характеризует напряжение
тепловых шумов самой ГВ, появляю-
щееся нз-за хаотического теплового пе-
ремещения свободных электронов в об-
мотке и потерь энергии электронов
магнитопровода на вихревые токи и ги-
стерезис. Для оценки тепловых шумов
головки удобно использовать последо-
вательную схему замещения (рис. 19),
которая легко может быть получена
из физической. В этой схеме эквива-
лентное сопротивление потерь R' равно
сопротивлению обмотки только на низ-
ких частотах. С повышением частоты
сопротивление R* увеличивается, по-
скольку при этом растут потери в ма-
териале магнитопровода на вихревые
токи и гистерезис. Измерить сопротив-
ление потерь можно методом замеще-
ния, воспользовавшись несложной схе-
мой, приведенной на рис. 20. В верх-
нем (по схеме) положении переклю-
чателя S1 перестройкой частоты гене-
ратора G1 добиваются резонанса кон-
тура, образованного головкой В1 н ма-
газином конденсаторов С1 (при точной
настройке показания милливольтметра
Ри{ минимальны). Затем, изменяя со-
противления переменного резистора R2,
добиваются одинаковых показаний мил-
ливольтметра в обоих положениях пе-
реключателя SI. Измеренное омметром
сопротивление резистора R2 в этом
случае будет равно последовательному
сопротивлению потерь головки. Анало-
гично, изменяя каждый раз емкость
магазина конденсаторов С1, определя-
ют сопротивление потерь на несколь-
ких частотах в диапазоне 1...20 кГц.
При измерениях надо следить за тем,
чтобы напряжение на головке не пре-
вышало рабочего уровня (2...5 мВ).
График зависимости сопротивления R'
от частоты для головки 6Д24Н.4О при-
веден на рис. 21. При температуре
окружающей среды 20*С (Т-293 К) и
полосе частот 20...20 000 Гц напряже-
ние тепловых шумов 1/тщ (в микро-
вольтах) можно вычислить по формуле
1/т.ш -0,57где R' — среднее зна-
чение сопротивления потерь (в кило-
омах) в звуковом диапазоне частот.
В частности, напряжение собственных
шумов головки 6Д24Н.4О
— 750 Ом) равно 0,49 мкВ.' ₽
Строго говоря, при оценке шумов КВ
необходимо учитывать и АЧХ УВ. Од-
нако поскольку АЧХ УВ и взвешиваю-
щего фильтра «МЭК-А» [12] в доста-
точной степени «зеркальны», этого мож-
но и не делать. Надо только помнить,
что дополнительный подъем АЧХ УВ в
какой-либо области частот, например
увеличение глубины ВЧ коррекции, при-
водит к некоторому росту напряжения
шумов, и наоборот.
К сожалению, важные для определе-
ния шумов параметры микросхем, тран-
зисторов и магнитных головок далеко
не всегда приводятся в справочных
данных этих элементов. Вклад каждой
составляющей в общий уровень шумов
в таких случаях можно определить, из-
мерив дополнительно напряжение шу-
мов на выходе КВ (1/щ КВ1) при за-
мене ГВ ее индуктивным эквивалентом
с малыми потерями (например, катуш-
кой, намотанной на тороидальном фер-
ритовом магнитоцроводе) и при замк-
нутом накоротко входе УВ (6/ш КВ2).
Напряжение шумов (Л, гв, создаваемое
тепловыми потерями ГВ, вычисляют по
формуле
^ш.ГВ =^^ш.КВ —^ш.КВ1.
напряжение UmJ, создаваемое генера-
тором шумового'тока 1Ш,— по формуле
шj -^^ш КВ! —^щ.КВ2-
а напряжение, обусловленное шумовой
ЭДС, принимают равным 1/ш КВ2. Срав-
нением этих величин легко может быть
выявлен основной источник шумов КВ.
Рис. 20
Рис. 21
В<
Остановимся теперь на способах
уменьшения каждой из составляющих
шумов КВ. Для достижения малых
значений шумовой ЭДС во входных
каскадах УВ следует применять мало-
шумящие микросхемы и транзисторы.
Для ориентировки можно использовать
тот факт, что у микросхем величи-
на еш равна приведенному к их вхо-
ду напряжению собственных шумов при
замкнутом накоротко входе, а у тран-
зисторов — приблизительно пропорцио-
нальна квадратному корню из их коэф-
фициента шума, уменьшенного на еди-
ницу. Следует также избегать приме-
нения во входных каскадах резисторов
с углеродистым проводящим слоем
(ВС, УЛМ и т. п.) и конденсаторов
с большими токами утечки (например,
электролитических), поскольку они об-
ладают повышенным уровнем фликер-
шумов. Интенсивными источниками шу-
ма могут быть разъемные контактные
соединения.
Шумовой ток 1ш пропорционален
корню квадратному из тока базы бипо-
лярного транзистора. Поскольку кол-
лекторные токи транзисторов входных
каскадов УВ нельзя выбирать меньше
15...25 мкА (из-за резкого ухудшения
их усилительных и частотных свойств,
В также термостабильности режима по
постоянному току), для уменьшения,
этой составляющей шума предпочтение
следует отдавать транзисторам с наи-
большим статическим коэффициентом
передачи тока Л2|Э. Полностью изба-
виться от составляющей, порожденной
током /ш, можно, используя на входе
УВ полевые транзисторы с р-п перехо-
дом. Транзисторы с изолированным за-
твором из-за высокого уровня фликер-
шумов совершенно непригодны для ма-
лошумящих усилителей.
Следует обратить внимание еще на
один часто встречающийся источник
шумов — разделительный конденсатор
на входе УВ. Его емкость обычно
выбирают, исходя из приемлемых час-
«осных искажений в области НЧ. Ес-
ли, например, входное сопротивление
УВ равно 1а кОм, то для получения
малых потерь на частоте 20 Гц впол-
не достаточно использовать конденса-
тор емкостью 2 мкФ. Однако уста-
новка такого конденсатора на входе
УВ приведет к увеличению модуля пол-
ного внутреннего сопротивления источ-
ника сигнала на низких частотах
(штриховая линия на рис. 18) и, как
следствие, к существенному повышению
уровня шумов КВ. Положение усугуб-
ляется еще и тем, что спектр токовых
шумов биполярных транзисторов также
имеет значительный подъем в области
НЧ. Поэтому на входе УВ целесооб-
разно применять разделительные кон-
денсаторы достаточно большой емкости
(30... 100 мкФ), а если схемотехниче-
ски возможно, вообще их исключать,
используя непосредственную (гальвани-
ческую) связь ГВ с УВ.
Шумы размагниченной ленты вызы-
ваются хаотическим распределением по
величине и направлению магнитных по-
лей, создаваемых элементарными об-
ластями самопроизвольного намагничи-
вания — мельчайшими ферромагнитны-
ми частицами рабочего слоя. Напря-
жение шумов ленты 17ш л характеризует
тот потенциальный уровень, который до-
стижим на магнитофоне с идеальными
(нешумящими) магнитными головками
и электронными блоками. Уровень шу-
мов ленты зависит от ширины дорож-
ки записи I и определяется выраже-
нием Ущ-л = кл[1 . где
к —- постоянный коэффициент. Такая
зависимость объясняется случайным ха-
рактером полей, создаваемых элемен-
тарными частицами размагниченной
ленты, Уровень сигнала записи про-
порционален ширине дорожки, посколь-
ку в этом случае поля намагничен-
ных частиц сннфазны н суммируются
арифметически, а не геометрически. По-
этому относительный уровень шумов
ленты обратно пропорционален квад-
ратному корню из ширины дорожки
воспроизведения — сужение последней,
например, вдвое приводит к возраста-
нию относительного уровня шумов лен-
ты на 3 дБ.
Снизить уровень шумов ленты можно
уменьшением постоянной времени кор-
рекции АЧХ УВ на высоких частотах
(т,) при одновременном увеличении
глубины ВЧ предыскажений в УЗ. Так.
шумы леиты снижаются на 4...6 дБ
при уменьшении постоянной времени
вдвое, на несколько децибел снижают-
ся в этом случае и шумы КВ. Сле-
дует, однако, учесть, что перераспре-
деление коррекции между УВ и УЗ сде-
лает АЧХ КВ нестандартной и возмож-
но только в том случае, если имеется
достаточный запас по перегрузочной
способности СК в области ВЧ.
Существенного снижения общего
уровня шумов СК можно достичь ис-
пользованием шумоподавителей. Наи-
большее распространение получила
компандерная система Долби-Б фирмы
«Долби лэборетрио (СЦ1А), менее из-
вестны систем^ АДРЕС фирмы «Тоши-
ба» (Япония), «Хайком» фирмы «Те-
лефункен» (ФРГ) и некоторые другие.
Обеспечивая значительное снижение от-
носительного уровня шумов — от 10 дБ
при использовании шумоподавителя
Долби-Б до 30 дБ при использовании
системы АДРрС, компандерные шумо-
подавители, однако, ухудшают другие
параметры магнитофона, В частности,
в большей или меньшей степени воз-
растает неравномерность АЧХ СК и
глубина ПАМ, проявляются так назы-
ваемые модуляционные шумы, что мо-
жет привести к превышению пороговых
уровней заметности таких искажений
и резкому снижению качества звуко-
записи, хотя относительный уровень шу-
мов и будет уменьшен. Поэтому к
магнитофонам, оснащенным такими шу-
моподавителями, предъявляется ряд до-
полнительных! требований: АЧХ СК
должна перекрывать всю ширину спект-
ра записываемой программы и быть
максимально плоской, уровень ПАМ
должен быть исчезающе мал, должно
быть полностью исключено проникание
напряжения ГСП на вход компандера
при записи; наконец, относительный
уровень шумов СК должен быть доста-
точно малым и без шумоподавителя.
Невыполнение этих требований ведет к
резкому снижению эффективности шу-
мопонижения и появлению других ви-
дов искажений. Иными словами, при-
менение компандерных систем'шумопо-
нижения целесообразно только в маг-
нитофонах среднего и высокого ка-
чества.
Названные выше шумоподавнтелн об-
рабатывают сигнал только в высоко-
частотной области, поэтому их приме-
нение эффективно лишь в кассетных
магнитофонах и катушечных при скоро-
сти 9,53 см/с. У катушечных маг-
нитофонов, работающих на высоких
скоростях ленты (38,1 н 19,05 см/с),
спектр шумов СК не имеет подъема
на ВЧ, поэтому в таких аппаратах це-
лесообразно использовать широкопо-
лосные компандеры Додби-А («Долби
лэборетрис», США), Телком («Телефун-
кен», ФРГ) и dbx (DBX, США).
(Окончание следует)
В1вМЕН
ОПЫТОМ
СИГНАЛИЗАТОР
ОСТАНОВКИ
ЛЕНТЫ
В последнее время в некоторых кассетных
магннтофонах, например. «Соната-201»,
«Соната-202», находят применение авто-
стопы, отключающие двигатель ЛПМ при
остановке приемного узла. Такой автостоп
полезно дополнить звуковой сигнализаци-
ей — это избавит от необходимости посто-
янно следить за работой кассеты при за-
писи.
М2
КТ315Б
VI
КС1Б8Я
Bl
ДЭМШ-!
=4= С2
0,1
_с/
aw
R3
2К
К контакту 3 платы
автостопа (Пл)
R1
1,5 К
R2
2к
VJ
-t (Г) КТ361Е
К коллектору*^/ к контакту Б
транзистора \ пл
мз(пя) ’
Принципиальная схема сигнализатора
приведена на рисунке. Генератор звуко-
вой частоты выполнен на транзисторе М2 и
получает питание от общего с автостопом
источника напряжением 12 В через участок
эмиттер—коллектор транзистора V3, рабо-
тающего в режиме ключа. Управляет этим
каскадом напряжение, снимаемое с коллек-
тора транзистора V3 автостопа. Порог
срабатывания определяется напряжением
стабилизации стабилитрона VI, благода-
ря чему во время движеиия-ленты устройст-
М. КОРЗИНИН
г. Южно-Сахалинск
во практически не потребляет энергии. При
остановке приемного узла транзистор V3
описываемого устройства открывается н
генератор на транзисторе V2 начинает вы-
рабатывать электрические колебания, кото-
рые капсюль В! преобразует в звук. Если
же движение ленты прекращается в резуль-
тате перевода магнитофона в режим *Стоп»
генератор не включается.
Детали устройства монтируют на неболь-
шой плате из изоляционного материала,
которую Закрепляют рядом с платой авто-
стопа. Капсюль ДЭМШ-1 устанавливают
на металлическом шасси магнитофона над1
вентиляционными отверстиями а задней
части днища корпуса.
А. ЙЯ*О«
г. Москва
ДОРАБОТКА ГОЛОВОК
Динамические головки 6ГД-6, 10ГД-34 и
т. п., предназначенные для работы в закры-
тых громкоговорителях, имеют такой не-
достаток, как малая жесткость бумажного
колпачка, защищающего магнитный зазор
головки от попадания пыли, металлических
частиц и т. д. При больших амплитудах
сигнала защитный колпачок деформирует-
ся из-за перепада давления между перед-
ней и задней поверхностями диафрагмы,
на слух это воспринимается как характер-
ные резкие щелчки.
Для предотвращения подобных помех я
предлагаю заменить бумажный колпачок
половиной обычного целлулоидного теннис-
ного шарика. Его аккуратно разрезают
лобзиком пополам, приклеивают одну из
половин к диффузору ннтроклеем («Аго»,
«Суперцемент», «Киттифнкс») и окрашива-
ют из пульверизатора черной нитро-i
эмалью. •
После такой доработки за счет увеличе-
ния массы подвижной системы несколько
снижается резонансная частота, а благо-
даря введению жесткого колпачка с доволь-
но большой поверхностью излучения рас-
ширяется диапазон воспроизводимых час-
тот примерно до 7 кГц.
1<В1
ПАРАМЕТРЫ
МАГНИТОЛ
РОНА
Н. СУХОВ
МАГНИТНАЯ ЗАПИСЬ
Паразитная амплитудная модуля-
ция (ПАМ) сигнала в магнито-
фоне вызывается в основном
следующими причинами: неоднород-
ностью рабочего слоя ленты, ее по-
перечными колебаниями и непостоян-
ством зазора между лентой и головкой.
Поскольку чувствительность тракта
ГЗ—лента зависит от тока высокочас-
тотного подмагничивания (см. рис. 1
и 3 в первой части статьи), нестабиль-
ность последнего также приводит к
амплитудной модуляции записываемого
сигнала. Выявление этого источника не
вызывает затруднений, поскольку при
этом ПАМ оказывается синхронизиро-
ванной с пульсациями напряжения пи-
тания ГСП и носит явно периодический
характер. Для устранения ПАМ, воз-
никшей по этой причине, достаточно
обеспечить малый (не более 0,1...0,2%)
коэффициент пульсаций напряжения
питания.
Глубина ПАМ, вызываемой неод-
нородностью рабочего слоя ленты,
не зависит от длины волны записи и
при использовании современных лент
не выходит за пределы 0,5...3%. Ее
вклад в общую ПАМ может быть
измерен при воспроизведении снгна-
лограммы с большой длиной волны
записи (Х3>400 мкм), записанной с
предельно возможным уровнем (в этих
условиях действие других источников
ПАМ оказывается несущественным).
При выборе магнитных лент следует
помнить, что глубина ПАМ пропорци-
ональна уровню шумов намагничен-
ной ленты.
Периодические и случайные смеще-
ния дорожки записи относительно маг-
нитопровода ГВ приводят к ПАМ, коэф-
фициент модуляции которой опреде-
ляется выражением КПАМпк= 100%,
где Дй. — амплитуда поперечных коле-
баний дорожки записи (ленты), h —
ширина дорожки записи. Как показы-
вают измерения, величина Дй может
составлять 20... 100 мкм, что соответст-
вует коэффициенту АПАМпк=2...10% при
й = 1 мм (катушечный четырехдоро-
жечный магнитофон). Коэффициент
АПам пк можно оценить по формуле
^ПАМ ПК “ ПАМ' ^ПАМ л >
где Апам, — коэффициент ПАМ, опре-
Окончание. Начало см. в «Радио», 1982,
№ 3 и 4.
деленный при воспроизведении сигна-
лограммы с длиной волны записи 70...
150 мкм (рис. 22). На больших длинах
волн записи из-за увеличения эффектив-
ной ширины магнитопровода ГВ глуби-
на ПАМ, вызываемой поперечными
колебаниями, заметно уменьшается.
Снижение уровня такой модуляции
может быть достигнуто тщательной
проработкой и изготовлением элементов
тракта движения ленты и использова-
нием ГЗ, обеспечивающей дорожку
записи с шириной, несколько превы-
шающей ширину магнитопровода ГВ.
Как уже отмечалось, потери из-за
неплотного прилегания ленты обратно,
ппоппппиональны длине волны записи.
Рис. 23
Поэтому глубина ПАМ, вызываемой
этой причиной, возрастает с уменьше-
нием длины волны записи, и при
Х3<20 мкм (рис. 23) плохое прилега-
ние ленты становится основной причи-
ной ПАМ. На верхней границе частот-
ного диапазона у бытовых магнитофо-
нов коэффициент ПАМ может дости-
гать 30...70%, а это ощутимо превышает
пороговый уровень заметности ампли-
тудной модуляции.
Способы снижения ПАМ, обуслов-
ленной непостоянством зазора между
лентой и головками — оптимизация
лентоприжима и повышение на 20...
50% (по сравнению с оптимальным)
тока высокочастотного подмагничива-
ния. В последнем случае положитель-
ный эффект объясняется тем, что при
увеличении зазора между лентой и ГЗ
уровень поля подмагничивания прибли-
жается к оптимальному и чувствитель-
ность ленты возрастает, вследствие че-
го и происходит частичная компенсация
ослабления поля сигнала записи.
При эксплуатации следует помнить,
что жировые отпечатки пальцев на
рабочей поверхности лент, разного рода
складки, перегибы, склейки также
вызывают ПАМ, поэтому обращаться
с магнитной лентой при зарядке в ЛПМ
надо аккуратно, а сам ЛПМ отрегули-
ровать так, чтобы она наматывалась
на катушки ровно, без выступающих
витков.
Эффективность стирания фонограмм
зависит от выполнения трех условий.
Во-первых, магнитное поле ГС в наибо-
лее удаленном от нее слое магнитной
ленты должно иметь достаточную
напряженность, а для этого напряжен-
ность поля в рабочем зазоре должна,
по крайней мере, в 3...4 раза превышать
коэрцитивную силу магнитной ленты.
Во-вторых, должно быть обеспечено
плавное затухание стирающего поля,
г. е, многократное (не менее 20...30 раз)
перемагничивание ленты по мере ее
удаления от рабочего зазора ГС. Для
этого произведение ширины рабочего
зазора Src на частоту тока стира-
ния f„ должно удовлетворять нера-
венству 5rJ„>(20...30)o0. Более пол-
ное стирание записи можно полу-
чить, применив ГС с двумя рабочими
зазорами, расположенными на рассто-
янии I...3 мм друг от друга. Наконец,
магнитопровод головки должен перек-
рывать дорожку записи с некоторым
запасом.
Причины недостаточного уровня
стирания чаше всего в плохом контакте
ГС с лентой, загрязнении рабочего
зазора ферромагнитной пылью или
в малом токе стирания
Межкамдльиые помехи. Помехи это-
го рода возникают из-за емкостных
и индуктивных связей между каналами
электронных блоков и магнитных голо-
вок, а также — на больших длинах
волн записи — из-за проникания маг-
нитного потока с участков ленты, не
перекрываемых магнитопроводом ос-
новного канала ГВ, в том числе и с
дорожки записи другого канала.
Основной канал проникания помех
на средних и высоких частотах можно
определить сравнением переходного
затухания КЗ, УВ и ГВ. Для измерения
этого параметра КЗ на вход одного
из УЗ подают сигнал с номинальным
уровнем и измеряют ток записи в обоих
каналах. Переходное затухание (в де-
цибелах) рассчитывают по формуле
^мк КЗ = “20 *8 ’
'а.и
где /3 р и /3 н — соответственно токи
записи рабочего (основного) и нерабо-
чего каналов. При измерениях пита-
ние ГСП нужно отключить, но цепи
подмагничивания нарушать нельзя.
Аналогично можно измерить переход-
ное затухание в УВ, однако в расчет-
ную формулу в этом случае следует
подставлять значения напряжения на
выходе рабочего и нерабочего каналов.
Для измерения затухания между
секциями блока воспроизводящих го-
ловок на одну из них подают напря-
жение с номинальным уровнем ЭДС
воспроизведения Ue и измеряют наве-
денное в обмотке другой секции напря-
жение LL (эта секция блока головок
должна быть подключена к входу УВ).
Затухание (в децибелах) вычисляют
по формуле
^м,гв----
Уменьшить межканальное проника-
ние на средних частотах можно компен-
сацией переходной помехи. Такая ком-
пенсация достигается противофазным
введением в сигнал основного канала
небольшой части сигнала другого кана-
ла. Оригинально решена эта задача в
сигналом ООС для переходной помехи.
Поскольку схема симметрична, точно
так же происходит компенсация помехи
и в первом канале. Простота способа
позволяет использовать его в любом
магнитофоне, а эффект достигается
значительный — уровень переходной
помехи снижается на 15...20 дБ.
С увеличением частоты эффектив-
ность компенсации помехи уменьшает-
ся. Происходит это из-за значительных
на высоких частотах фазовых искаже-
ний СК, приводящих к нарушению про-
тнвофазности компенсирующего и ком-
пенсируемого сигналов. Поскольку
высокочастотные переходные помехи
мало влияют на стереофоническое вос-
приятие, каких-либо мер по устранению
этого нарушения обычно не принимают.
По мере увеличения длины волны
записи ГВ все в большей степени
воспринимает магнитный поток с участ-
ков сигналограммы, не перекрываемых
ее рабочим зазором. Проявление такого
бокового эффекта зависит от располо-
жения дорожек на магнитной ленте.
При четырехдорожечной записи в ка-
тушечном магнитофоне между дорож-
I канал
R2 ЮОк
VI ВСЮОС
КГВ 220К
С2 М
160Ц0*ЗВ Т 220
П канал
RL1
СЗ1
Рис. 24
ИЗ /00 К
100
R5 220к
R6 47л-
W'
ками
R3'
ОС
3,3*15 В
R7
12к
СВ
0.01
С5 З.ЗИ5В
V2 ВС109С
R8 58
С7 1000
R9
(к
R<0\
8к\
U
С8300=г2
И 330К
42 ‘t.lK
9 3300 =4=
/Г „9
ВЫХОВ ~20мВ
гок
стереоканалов расположена
седняя дорожка, поэтому боковой
со-
эф-
магнитофоне А77 швейцарской фирмы
«Студер Ревокс». На рис. 24 приведена
фект приводит в основном к повышению
уровня проникания с соседней дорожки
записи. В четырехдорожечном кассет-
ном магнитофоне дорожки записи
принципиальная схема входного кас-
када УВ этого магнитофона. Цепь
компенсации переходных помех обра-
зована всего двумя резисторами —
R5 и R6. Как видно, через нее сигнал
из эмиттерной цепи транзистора VI
входного каскада одного канала пере-
дается с ослаблением, устанавливае-
мым резистором R5, в цепь эмиттера
транзистора VT другого канала, а та-
кой сигнал является, по существу,
обоих стереоканалов расположены
рядом, поэтому боковой эффект прояв-
ляется в основном в ухудшении меж-
канального переходного затухания.
Поскольку составляющие частотой
ниже 100...150 Гц практически не несут
стереоинформации, увеличение межка-
нального проникания на этих частотах
вполне допустимо, хотя при желании
его нетрудно снизить увеличением глу-
бины противофазной компенсации.
Что же касается проникания с сосед-
ней дорожки записи, то такая помеха
в катушечном магнитофоне может стать
одной из главных причин, ограничива-
ющих качество звукозаписи. Так, при
скорости ленты 19,05 см/t ее теорети-
чески достижимый минимальный уро-
вень на частоте 40 Гц составляет
—20 дБ, а на частоте 20 Гц даже —7 дБ.
Положение усугубляется еще и тем,
что такой уровень «организованных»
помех никак не маскируется в паузах
фонограммы. В кассетных магнитофо-
нах обычно такой проблемы нет: из-за
малой скорости ленты помеха соседней
(записанной в обратном направлении)
дорожки имеет значительно меньший
теоретически достижимый уровень
(—42 дБ на частоте 40 Гц и — 22 дБ
на частоте 20 Гц).
Снизить уровень помехи с соседней
дорожки записи можно ограничением
частотного диапазона СК с помощью
ФВЧ с частотой среза 40...60 Гц и
крутизной спада АЧХ 12...18 дБ на
октаву.
Качество ЛПМ магнитофона при-
нято характеризовать коэффициентом
детонации [I]. Однако для всесторон-
него исследования причин, вызывающих
повышенный уровень детонации, прос-
того знания величины этого коэффици-
ента недостаточно — надо еще выявить
основные источники возмущений ско-
рости ленты. Сделать это можно спект-
ральным анализом процесса колеба-
ний скорости. Вначале, пользуясь кине-
матической схемой ЛПМ, вычисляют
частоты вращения всех его деталей и уз-
лов и отмечают их точками на оси час-
тот. Далее сигнал с выхода детономет-
ра (после частотного детектора и взве-
шивающего фильтра) подают на осцил-
лограф с открытым входом. Анализ ос-
циллограммы позволяет определить ча-
стоты периодических составляющих де-
тонации и амплитудные соотношения
между ними. Сопоставляя данные из-
мерений с частотами, вычисленными
ранее (их наносят на один и тот же
график), можно достаточно точно опре-
делить вклад каждого элемента ЛПМ
в общую нестабильность скорости лен-
ты.
Поскольку выпускаемые промышлен-
ностью спектроанализаторы не позво-
ляют проводить анализ сигналов в
инфразвуковой области частот с дос-
таточной разрешающей способностью,
выходной сигнал детонометра анализи-
руют непосредственно по осциллограм-
ме. В записи механических колебаний
обычно не более трех-четырех главных
компонентов. При большом отношении
их частот (более пяти) для определения
спектра можно применить метод огиба-
ющих. В этом случае рекомендуется
следующая схема анализа [15].
Сначала следует определить наиболь-
ший период осциллограммы, пользуясь
характерной формой участков кривой.
Если случайная . (шумовая) составля-
ющая делает период неопределенным,
то ее действием можно пренебречь,
определяя период для остальных компо-
нентов, когда заметно, что без этой
случайной составляющей кривая сос-
тояла бы из определенных периодов.
Для разделения низкочастотных и
высокочастотных компонентов необхо-
димо построить огибающие. Если обе
огибающие (верхняя и нижняя) иден-
тичны (рис. 25, а), то средняя (на ри-
сунке штриховая) линия будет им
идентична и представляет собой низко-
частотный компонент (компоненты).
ВЧ составляющая в этом случае одна.
Если же верхняя и нижняя огибаю-
щие не идентичны (рис. 25, б), то
обычно ширина полосы между ними
периодически изменяется: это признак
биения высокочастотных компонентов.
При построении огибающих следует
учитывать все видимые пики наиболь-
шей частоты, даже если некоторые из
них замаскированы. Если видимое
увеличенное расстояние между пиками
нельзя отнести за счет биения ввиду
отсутствия закономерности, то в этом
месте следует вставить дополнительные
пики, распределяя их приблизительно
равномерно.
Основную, самую низкую частоту
(она обратна периоду кривой) определя-
ют, пользуясь масштабной сеткой осцил-
лографа с калиброванной разверткой.
Частоты отдельных компонентов нахо-
дят умножением порядков гармоник на
основную частоту. Порядок гармоники
нетрудно найти, подсчитав число пери-
одов данного компонента на протяже-
нии основного (наибольшего) периода.
Число биений на протяжении основ-
ного периода представляет разность
порядков главного (с большей ампли-
тудой) и второстепенного (с меньшей
амплитудой) ВЧ компонентов. Второ-
степенный компонент биения имеет
большую частоту, чем главный, если
расстояние 7\ (рис. 25, б) между сосед-
ними максимумами колебания при на-
ибольшем размахе меньше расстояния
Т, при наименьшем, и наоборот.
Частота некорогентной составляю-
щей, источник происхождения которой
отличается от источника других компо-
Рис. 27
нентов и которая не является гармони-
кой основного колебания, определяется
таким же образом. Для расчетов ее
можно считать нецелочисленной гармо-
никой основного колебания.
Идентичность верхней и нижней
огибающих свидетельствует, как уже
говорилось, о единственном в спектре
ВЧ компоненте. Ширина полосы между
огибающими равна в этом случае его
двойной амплитуде. Амплитуду единст-
венной НЧ волны определяют по сред-
ней линии огибающих, которая во всех
отношениях представляет собой низко-
частотный компонент. В кривой коле-
баний с биениями наибольшая ширина
полосы между огибающими равна
сумме двойных амплитуд ВЧ компонен-
тов, а наименьшая — разности двойных
амплитуд главного и второстепенного
ВЧ компонентов.
Метод огибающих удобен для ана-
лиза кривых, состоящих из двух или
трех компонентов со сравнительно боль-
шим отношением частот. Однако на
практике нередки случаи, когда отно-
шение частот главных компонентов
соответствует ряду 3:2:1 или подобному
простому ряду. В таких случаях более
эффективен метод наложения.
Основной период АС (рис. 26, а)
в этом случае определяют так же, как
и при использовании метода огибаю-
щих. Затем его делят на две равные
части (АВ и ВС) и накладывают их
одну на другую, как показано на рис.
26, б, где колебания АВ. и ВС показаны
штриховыми линиями, а сплошной —
их средняя линия, являющаяся второй
гармоникой с добавлением постоянного
О 0,2 44 0,6 t,c
Рис. 28
члена (в общем случае эта линия обра-
зована всеми четными гармониками).
Поменяв на обратные знаки всех орди-
нат полупериода ВС и проведя новую
среднюю линию (рис. 26, в), получаем
кривую, представляющую собой сумму
первой и третьей (в общем случае —
всех нечетных) гармоник. Дальнейшим
делением полупериодов можно опре-
делить гармоники и более высоких
порядков.
Очень эффективным методом спект-
рального анализа осциллограмм явля-
ется вычисление коэффициентов ряда
Фурье с помощью программируемых
микрокалькуляторов — ЭКВМ. Такой
метод для ЭКВМ «Электроника БЗ-21»
и «Электроника БЗ-34» реализуется
программой 166 [5], по которой вычис-
ление амплитуды любой гармоники по
равноотстояшим отсчетам осциллограм-
мы занимает всего 10...15 с машинного
времени. По этой же программе можно
определять спектральную плотность и
непериодических (случайных) колеба-
ний, что позволяет оценить составля-
ющие детонации, вызванные непостоян-
ством моментов трения в подшипниках
или вибрациями ленты.
Как правило, периодические компо-
ненты детонации частотой 0,1...2 Гц
обусловлены подающими и приемными
узлами ЛПМ и сердечниками компакт-
кассеты, 1...5 Гц — прижимным роли-
ком и деталями компакт-кассеты,
3...15 Гц—ведущим валом. Более
высокочастотные составляющие (де-
представлять четные гармоники нсход-
шкива ведущего двигателя и вибра-
цией его ротора,
В качестве примера проанализируем
детонацию унифицированного ЛПМ
магнитофона «Юпитер-202-стерео» для
скорости 9,53 см/:. Осциллограмма
детонации приведена на рис. 27 (масш-
таб по оси абсцисс 0,2 с на деление,
по оси ординат 0,2% на деление).
Легко заметить, что основной период
колебания здесь равен 0,8 с. Непосред-
ственным подсчетом определяем, что
высокочастотная компонента за это
время совершает 37 полных колебаний.
Двойная амплитуда этой ВЧ составля-
ющей равна 4 мм (эквивалентный
коэффициент детонации составляет
0,04%). После сглаживания кривой
(см. рис. 28, а) определяем низкочас-
тотные компоненты.
Для этого воспользуемся методом
наложения: период АС (рис. 28, а)
разбиваем на равные части АВ и ВС, а
затем переносим отрезки кривой штри-
ховыми линиями на один график (рис.
28, б). Построив среднюю линию,
получаем кривую, представляющую
собой четные гармоники исходного ко-
лебания в первом полупериоде. Свойст-
во периодичности позволяет построить
кривую четных гармоник и во втором
полупериоде — достаточно сместить по-
лученную кривую на половину основ-
ного периода (т. е. на период второй
гармоники).
Поскольку полученная кривая, как
и исходная, имеет сложную (не сину-
соидальную) форму, анализ необхо-
димо продолжить. Для этого разбиваем
полупериод DF на равные отрезки
DE и EF и переносим кривые с этих
отрезков на следующий график (рис.
28, а) штриховыми линиями. Сплошной
линией на этом рисунке проводим
среднюю линию, которая уже будет
периодичности, достраиваем кривую
на остальных участках основного пери-
ода. Полученное колебание имеет прак-
тически синусоидальную форму (рис.
28, а), а это значит, что наивысшей
четной гармоникой исходного колебания
является в данном случае четвертая
(дальнейший анализ не выявит гармо-
ник более высоких порядков).
Вторую гармонику выделяем из
сложного колебания четных гармоник
(рис. 28, б) вычитанием четвертой
гармоники. На новый график (рис.
28, а) штриховыми линиями переносим
кривые с отрезков DF и КР, причем
знаки всех ординат последней изменяем
на обратные («переворачиваем» кривую
относительно оси КР). Средняя линия
(сплошная на этом рисунке) представ-
ляет собой вторую гармонику.
Для выделения первой и других
нечетных гармоник изменяем на проти-
воположные знаки ординат второго
полупериода исходного колебания
(рис. 28, а, отрезок ВС) н переносим
полученную кривую совместно с кривой
первого полупериода АВ на новый
график (рис. 28, б) штриховыми линия-
ми. Средняя линия этих двух колебаний
представляет собой нечетные гармоники
(включая первую) на протяжении
первого полупериода. Для построения
кривой нечетных гармоник на осталь-
ной части периода необходимо сместить
полученную кривую, изменив знаки ее
ординат на противоположные. Как вид-
но, форма построенной таким образом
кривой практически синусоидальная,
поэтому дальнейшего деления полупе-
риодов делать не надо: Исходное коле-
бание не содержит третьей, пятой и бо-
лее высоких нечетных гармоник (конеч-
но, за исключением определенной ранее
непосредственно по осциллограмме
тридцать седьмой гармоники).
Таким образом, в результате спек-
трального анализа сглаженной осцил-
лограммы выявлены первая, вторая и
четвертая гармонические составляю-
щие сложного колебания. Их амплиту-
ды, выраженные в значениях эквива-
лентного коэффициента детонации,
можно определить непосредственным
измерением по рис. 28, д, г, в.
Данные, полученные эксперименталь-
ным путем, переносим на график
(рис. 29), на котором точками отмече-
ны частоты вращения различных
элементов ЛПМ, вычисленные по кине-
матической схеме для скорости
9,53 см/:. Как видно, основной вклад
в нестабильность скорости ленты
вносит прижимной ролик — его биение
обуславливает составляющую частотой
1,25 Гц, а эллиптичность — составля-
ющую частотой 2,5 Гц. Значителен
также компонент детонации, вызывае-
мый биением ведущего вала (5 Гц).
Четвертая по значимости составляющая
(47 Гц) — гармоника частоты враще-
ния вала электродвигателя.
Описанные методы спектрального
анализа, естественно, могут быть ис-
пользованы при исследовании не только
источников детонации, но также и шу-
мов, ПАМ. В последнем случае анализу
следует подвергать огибающую сигнала
воспроизведения.
Для снижения уровня детонации
все вращающиеся детали ЛПМ — ва-
ды, обводные и инерционные ролики,
маховики, шкивы двигателей и т. п.
элементы необходимо изготовлять с
минимальными радиальными биениями,
обеспечивая максимально возможную
однородность и минимальную разнотол-
щинность эластичного слоя прижимных
роликов и пассиков, применять пре-
цизионные шариковые подшипники:
поверхности подшипников скольжения
и деталей, соприкасающихся с лентой
(направляющих стоек, роликов, бара-
банов), изготовлять с возможно боль-
шей чистотой обработки. При установке
шарикоподшипников необходимо уст-
ранять осевые и радиальные зазоры
Двигатель ведущего узла должен иметь
минимальное качание ротора, а двига-
тели приемного и подающего узлов
(в трехдвигательных ЛПМ) — мини-
мальную нестабильность вращающего
момента за один оборот. Все вращаю-
щиеся массивные детали (маховики,
шкивы) должны быть тщательно сба-
лансированы.
В особо прецизионных ЛПМ для
дальнейшего уменьшения колебаний
скорости ленты используют механичес-
кие стабилизаторы скорости на основе
инерционных роликов, а также электро-
механические системы стабилизации
скорости. Конструктивное исполнение
элементов и узлов прецизионных ЛПМ,
в том числе механических стабилизато-
ров скорости, подробно рассмотрено
В 141.
г. Киев
ЛИТЕРАТУРА
1. Сухов Н. Измерение основных пара-
метров магнитофона.— Радио, 1981, № 7—
8. стр. 50— 53; № 9, стр. 29—31.
2. ГОСТ 19775—74. Аппаратура магнит-
ной записи бытовая. Головки магнитные.
Общие технические условия.
3. Гнтлиц М. В. Магнитная запись в
системах передачи информации. — М.,
Связь, 1978.
4. Травников Е. Н. Механизмы аппара-
туры магнитной записи — Киев, «Техниках.
1976.
5. Трохименко Я- К., Любич Ф. Д.
Инженерные расчеты на микрокалькуля-
торах.— Киев, Техника, 1980.
6. Бояиова М., Клименко Г. К. Пере-
грузочная способность магнитных лент.—
Техника кино и телевидения, 1980, № 11,
стр. 30—32.
7. Автоматическое регулирование высо-
кочастотных составляющих сигнала, запи-
сываемого на магнитофон. Амамия Митио
(Акаи дэнки к. к.). Япон. пат., кл. G11
В 5/033, № 53—30324, заявл. 31.07.72.
№ 47—76664, опубл. 26.08.78.
8. Two of the most important new words
in tape recording.— Audio, 1980, April, p. 41.
9. Усилитель записи магнитофона. Фуд-
знмото Эйсукэ (Акаи дэнки к. к]. Япон.
пат., кл. G11 В 5/033, № 53—16684,
заявл. 11.02.72. № 47—14483. опубл.
2.06.78.
10. Plenge G., Jakubowski Н., Schone Р.
Which bandwidth is necessary for optimal
sound transmission.— Journal of the Audio
Engineering Society, 1980. N 3, p. 114—119.
II. ГОСТ 12107—74. Магнитофоны сту-
дийные и репортерские. Основные пара-
метры. Технические требования.
12. Сухов Н. Среднеквадратичный мил-
ливольтметр.— Радио, 1981. .№ 11, стр.
53—55; № 12, стр. 43—45.
13. Волин М. Л. Паразитные процессы
в радиоэлектронной аппаратуре.— М., «Ра-
дио и связь», 1981.
14. Симметрирование подмагничивания.
Кравка Антонин, Матушек Богумил. Авт.
св. ЧССР, кл. G 11 В 5/47, № 174976,
заявл. 10.08.72, № 5583—72, опубл.
15.11.78.
15. Мэнли Р. Анализ и обработка за-
писей колебаний. Перевод с английского,—
М., «Машиностроение», 1972.