Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Основные теоретические положения

УСИЛИТЕЛЬ ЗАПИСИ

В бытовых магнитофонах усилитель записи должен быть рассчитан на работу от различных источников звукового сигнала. Такими источниками могут быть микрофон, звукосниматель, линейный выход другого магнитофона, радиоприемник (телевизор) и радиотрансляционная линия.

Усилитель записи должен выполнять следующие функции: усиление сигналов от различных источников; осуществление частотных предыскажений записываемых на магнитную ленту сигналов; смешивание сигналов звуковой частоты и высокочастотного подмагничивания.

Чувствительность и коэффициент усиления усилителя записи выбираются такими, чтобы выходное напряжение усилителя было достаточным для создания необходимого тока записи в записывающей головке при работе от источника сигнала с наименьшим уровнем выходного напряжения. При работе от других источников их выходные напряжения ослабляются входными делителями напряжения. Как и усилитель воспроизведения, усилитель записи должен обладать минимальным уровнем собственных шумов и минимальными нелинейными искажениями. Требования эти вполне выполнимы, так как уровень входного сигнала намного больше, чем у усилителя воспроизведения. Кроме того, выходной каскад усилителя записи должен обладать способностью к определенным перегрузкам. Это необходимо для неискаженного усиления пиковых значений сигнала. Различные элементы схемы оказывают влияние на амплитудно-частотную характеристику усилителя записи. Чтобы обеспечить линейную АЧХ канала записи — воспроизведения магнитофона, в усилителе записи осуществляется частотная коррекция. Пояснить необходимость применения частотной коррекции можно следующим образом. Если записать сигнал, частота которого последовательно изменяется от нижней частоты звукового диапазона до верхней, с таким расчетом, чтобы магнитный поток в сердечнике головки записи на всех частотах оставался неизменным, то остаточная намагниченность ленты в области верхних частот окажется значительно меньшей. Величина ослабления зависит от частотных свойств магнитной ленты, частоты записанных сигналов, скорости движения ленты, ширины рабочего зазора головки записи, частотных потерь в ее сердечнике (у современных головок они незначительны) и от величины тока подмагничивания.

В результате. АЧХ сигнала на выходе воспроизводящей головки окажется очень неравномерной: на верхних частотах она будет иметь большой спад из-за щелевых и частотных потерь головки, на нижних — из-за ее меньшей отдачи. Получение линейной частотной характеристики магнитофона за счет коррекции АЧХ только в канале записи или канале воспроизведения привело бы к увеличению нелинейных искажений или высокочастотных и низкочастотных шумов. Поэтому коррекцию осуществляют и в усилителе воспроизведения, и в усилителе записи.

Частотные предыскажения при записи должны быть такими, чтобы АЧХ канала записи — воспроизведения со стандартным каналом воспроизведения имела в рабочем диапазоне частот неравномерность в пределах допустимых стандартом отклонений. Особенностью этих АЧХ является подъем в области верхних частот, компенсирующий щелевые и частотные потери головки.

В усилителях записи частотные предискажения чаще всего создаются RС-цепями, включенными или в цепь сигнала, или в цепь обратной связи. Первый способ применяется редко ввиду сильного ослабления сигнала. Второй способ является основным. Как и в усилителях воспроизведения, форма АЧХ усилителя записи задается двумя постоянными времени: t₁ —для верхних частот, T₂ — для нижних.

Необходимый ток записи зависит от конструкции головки, числа ее витков, выбора величины тока подмагничивания и свойств магнитной ленты. Так как сопротивление обмотки зависит от частоты, то на нижних частотах оно мало. При непосредственном подключении головки к выходу усилителя записи могут возникнуть большие нелинейные искажения на этих частотах. Поэтому во всех усилителях записи применяют выходные каскады со стабилизацией сопротивления нагрузки.

Простейшим способом стабилизации сопротивления является применение ограничительного резистора с достаточно большим сопротивлением, включенного последовательно с записывающей магнитной головкой (рис. 1 а). Сопротивление этого резистора должно в несколько раз превышать сопротивление головки на верхней частоте. В этом случае сопротивление нагрузки усилителя во всем диапазоне рабочих частот можно считать постоянным. Однако способ этот не экономичен, так как требует от усилителя записи дополнительной мощности, компенсирующей потери на сопротивлении.

Второй способ предполагает включение последовательно с головкой параллельно включенных резистора Rи конденсатора С(рис. 1 б). Применение стабилизирующей RС-цепочки позволяет получить тот же результат, что и в первом случае, но при меньшем сопротивлении резистора R. Этот способ находит широкое применение в усилителях записи магнитофонов.

а) б)

Рис. 1. Схемы стабилизации нагрузки усилителя записи.

Для уменьшения нелинейных искажений записанных на магнитную ленту сигналов и шумов фонограммы к сигналу звуковой частоты подмешивается сигнал высокочастотного подмагничивания. В функции усилителя записи входит смешение этих двух сигналов. Различают два способа смешения: последовательный и параллельный. На рис. 2 показана последовательная схема. При последовательной схеме смешения ток звуковой частоты от усилителя записи (УЗ) проходит на головку записи через вторичную обмотку трансформатора Тгенератора стирания и подмагничивания (ГСП). Величина тока подмагничивания подбирается подключением записывающей головки к отводам вторичной обмотки трансформатора.

Рис. 2. Последовательная схема включения записывающей головки.

Резистор R и конденсатор С ослабляют проникновение тока с частотой ГСП в усилитель записи. Очевидно, что, несмотря на принятые меры, величина тока подмагничивания, поступающего в усилитель записи, будет значительной. Ввиду сложности регулировки величины тока под магничивания и значительного проникновения его в усилитель записи схема последовательного смешения применяется редко. Кроме того, применение ограничительного резистора для стабилизации нагрузки требует от усилителя записи повышенного выходного напряжения. Применять же для стабилизации нагрузки цепочку LC нельзя, так как высокочастотный ток подмагничивания будет в еще большей степени проникать в усилитель записи.

В практических схемах магнитофонов чаще применяют параллельную схему (рис.3). Параллельная схема свободна от указанных выше недостатков, так как позволяет применить стабилизацию нагрузки RС-цепью и плавно изменять величину тока подмагничивания.

Рис. 3.Параллельная схема включения записывающей головки

В приведенной на рис. 3 схеме регулировку тока подмагничивания осуществляют переменным резистором R2и конденсатором С2. Для предотвращения попадания тока подмагничивания в усилитель записи применен параллельный колебательный контур LфСф(фильтр-пробка) Он настраивается на частоту генератора стирания и подмагничивания. Стабилизация сопротивления нагрузки осуществляется параллельной цепочкой R1C1.

Кроме рассмотренных схем возможна встречно-параллельная схема включения записывающей головки. В ней устранен такой недостаток, как потери тока подмагничивания из-за неточной настройки фильтра-пробки. Схема такого способа смещения сигналов (включения головки) изображена на рис. 4.

4. Встречно-параллельная схема включения записывающей головки.

Конденсатор С1выполняет двоякую функцию: он защищает выходной каскад от проникновения в него высокочастотного тока подмагничивания и образует с обмоткой записывающей головки параллельный контур, настроенный на верхнюю частоту рабочего диапазона. Этим обеспечивается компенсация частотных и щелевых потерь в цепи записывающей головки, и появляется возможность значительно снизить предыскажения сигнала в усилителе записи, расширив его динамический диапазон в области верхних частот.

Колебательный контур L1C2 настраивают на частоту тока подмагничивания. Большое резонансное сопротивление контура не оказывает шунтирующего действия на выход генератора тока стирания и подмагничивания, улучшая тем самым форму его напряжения. В то же время для токов записываемого сигнала сопротивление контура мало, поэтому он эффективно - защищает генератор от токов записи.

Резисторы R1 и R2 в реальной схеме могут отсутствовать. Они нужны при настройке для контроля соответственно тока записи и тока подмагничивания.

ГЕНЕРАТОР ТОКОВ СТИРАНИЯ И ПОДМАГНИЧИВАНИЯ

В бытовых магнитофонах запись осуществляют с высокочастотным подмагничиванием на размагниченную ленту. Размагничивание ленты (стирание записи) производят стирающей головкой, питающейся также током высокой частоты. Для получения токов подмагничивания и стирания используют один генератор высокой частоты. К генераторам токов стирания и подмагничивания предъявляется ряд требований, выполнение которых обязательно. Основными требованиями являются: обеспечение необходимой мощности генератора и создание строго симметричной формы выходного сигнала.

Мощность генератора в основном потребляется головкой стирания. Это можно объяснить малым сопротивлением головки. Потребляемая головкой стирания мощность пропорциональна ширине сердечника и зависит от материала сердечника. Стирающие головки для многодорожечной записи, сердечник которых изготовлен из феррита со слюдяной прокладкой в рабочем зазоре, потребляют значительно меньшую мощность, чем головки с пермаллоевым сердечником и металлической прокладкой. Незначительная потребляемая мощность ферритовых головок объясняется малыми потерями на вихревые токи в сердечнике.

Полезная мощность, которую должен обеспечивать генератор, зависит также от частоты. Чем выше частота стирания, тем большую мощность должен иметь генератор. Чтобы избежать излишнего расхода энергии источников питания, частоту стирания следует выбирать не слишком высокой. Выполнение этого условия особенно важно для переносных магнитофонов. Однако при этом ухудшается качество записи, так как при записи используется подмагничивание с частотой генератора стирания.

При узком рабочем зазоре записывающей головки и большой скорости движения ленты возможна запись тока подмагничивания, ухудшающая шумовые свойства фонограммы. Поэтому частота тока подмагничивания должна быть по крайней мере в 3...5 раз выше верхней записываемой частоты. Учитывая, что для стирания и подмагничивания используют ток одного генератора, а современная головка стирания обладает достаточной экономичностью, частоту генератора выбирают в пределах 40... 100 кГц. К стабильности частоты генератора специальных требований не предъявляется. Вполне допустимой можно считать нестабильность частоты до 5%.

На качество записи большое влияние оказывает асимметрия тока подмагничивания. Асимметрия порядка 1 %приводит к увеличению шумов фонограммы примерно на 4 дБ. Поэтому к этому параметру генератора предъявляются жесткие требования. Причем форма колебаний не обязательно должна быть синусоидальной.

Асимметрия вызывается наличием в выходном сигнале четных гармоник основного сигнала генератора. Обеспечить минимальный уровень этих гармоник наиболее просто в двухтактных генераторах. Это привело к широкому распространению таких генераторов в современных магнитофонах.

+Е_П

Рис. 5. Принципиальная схема двухтактного трансформаторного генератора токов стирания и подмагничивания

На рис. 5 изображена схема двухтактного трансформаторного генератора токов стирания и подмагничивания. Генератор выполнен по схеме с индуктивной обратной связью на транзисторах VT1 и VT2. Режим работы транзисторов задается резисторами R3, R4, R5 и стабилизируется цепочкой R1R2. Применение диода VD1 и стабилитрона VD2 позволяет поддерживать устойчивый режим генерации при изменении величины питающего напряжения на 30...40 %. Регулировку тока подмагничивания осуществляют подстроечными резисторами R1, R2. Частота генерируемых колебаний определяется индуктивностью стирающей головки и емкостью конденсатора С1.

Для получения формы выходного тока с малой асимметрией необходимо, чтобы плечи генератора были одинаковы. Это значит, что индуктивные и активные сопротивления обмоток 4 — 5, 7 — 8 были равны соответствующим сопротивлениям обмоток 5 — 6, 8 — 9. Кроме того, параметры транзисторов также должны быть одинаковыми. В этом случае четные гармоники в выходном сигнале будут отсутствовать, что приведет к снижению асимметрии формы тока.

В последнее время все больше внимания уделяется бестрансформаторным генераторам. Повышенный интерес к таким генераторам можно объяснить появлением новых способов повышения качества магнитной записи, таких, как динамическое подмагничивание и оптимизация тока подмагничивания.

ИНДИКАТОРЫ УРОВНЯ

Качество магнитной записи зависит от уровня намагниченности ленты, который для современных катушечных магнитофонов не должен превышать 320 нВб/м, а кассетных — 250 нВб/м. При малых уровнях намагниченности возрастают шумы фонограммы и сужается динамический диапазон, а большой уровень характеризуется значительным коэффициентом нелинейных искажений записанного сигнала.

Степень намагниченности ленты зависит от тока записи (уровня записи). Поэтому уровень записи следует выбирать таким, чтобы при наибольшей величине сигнала намагниченность не превышала максимально допустимого уровня, характерного для данного типа ленты. Для контроля уровня записи в магнитофонах применяют специальные индикаторы. В состав индикаторов входит электронная схема с выпрямителем, фильтром и указателем.

Основными параметрами индикаторов являются время интеграции (постоянная времени индикатора) и время обратного хода.

Время интеграции показывает минимальную длительность импульса напряжения звуковой частоты, которая может быть еще отмечена. В зависимости от величины времени интеграции различают индикаторы среднего уровня, пиковые и квазипиковые.

За время обратного хода принимают длительность возврата в первоначальное положение показывающей части индикатора. Оно выбирается в пределах 1,0...2,5 с. Слишком малое время обратного хода затрудняет контроль уровня записи.

Индикаторы среднего уровня строятся на основе стрелочных приборов магнитоэлектрической системы с током полного отклонения стрелки не более 250 мкА. Ввиду значительной инерционности механической части прибора время интеграции таких индикаторов сравнительно большое. Для магнитофонов первой и высшей группы сложности оно выбирается в пределах 150...250 мс, а для остальных — до 350 мс.

Электрическая схема простого индикатора среднего уровня изображена на

рис. 6, а.

а) б)

Рис. 6. Принципиальная схема индикаторов среднего уровня

Он состоит из эмиттерного повторителя на транзисторе VT1, выпрямителя на диодах VD1, VD2 и стрелочного прибора-указателя PA1. Применение на входе эмиттерного повторителя с большим входным сопротивлением уменьшает влияние индикатора на контролируемую цепь. Малое выходное сопротивление каскада позволило получить сравнительно небольшое время интеграции, определяемое в основном незначительным прямым сопротивлением диодов VD1, VD2 и емкостью конденсатора С4. Недостатком индикатора является малый диапазон измеряемых уровней.

От указанного недостатка свободен индикатор, построенный по схеме рис. 6, б. Здесь контролируемый сигнал сначала усиливается каскадом на транзисторе VT1, а затем подается на выпрямитель. Это позволяет увеличить сопротивление нагрузки выпрямителя и расширить диапазон измеряемых уровней. Увеличение сопротивления нагрузки выпрямителя осуществляют включением резистора (R5) последовательно с прибором PA1

Основным недостатком индикаторов среднего уровня является невозможность регистрации кратковременных перегрузок канала записи.

Чтобы избежать заметных искажений, возникающих при кратковременных перегрузках, необходим индикатор с малым временем интеграции (5...20 мс). Индикаторы со временем интеграции до 10 мс получили название пиковых, а при времени интеграции 10...20 мс — квазипиковых. Такую классификацию измерителей уровня с малым временем интеграции можно считать условной, так как измерение пиковых значений сигнала записи процесс достаточно сложный и не очень нужный для магнитофонов. Поэтому индикаторы с таким временем интеграции следует называть квазипиковыми.

Индикаторы квазипикового уровня (индикаторы перегрузки) могут быть на один, два и более уровня. Схема наиболее простого индикатора на два уровня (+ 3 дБ и +6 дБ) показана на рис. 7.

Устройство предназначено для стереофонического магнитофона и является общим для обоих каналов. Суммирование сигналов происходит на подстроечном резисторе R1, которым устанавливается порог зажигания светодиода HL1 при уровне сигнала +3 дБ по отношению к номинальному. Светодиод HL2 показывает уровень сигнала, превышающий номинальное значение на + 6 дБ. Уровень зажигания этого светодиода устанавливается подстроечным резистором R4. Яркость свечения светодиодов зависит от сопротивлений резисторов R3 и R6.

Рис. 7 Принципиальная схема пикового индикатора на два уровня.

Однако применение в магнитофоне только квазипикового индикатора не позволяет обеспечить качественную запись. Дело в том, что превышение пикового значения сигнала над усредненным в отдельных музыкальных программах может достигать 20 дБ. Поэтому ориентация при записи на показания такого индикатора приведет к увеличению уровня шума фонограммы. Из сказанного следует, что индикатор уровня записи высококачественного магнитофона должен быть комбинированным, т. е. содержать индикаторы среднего и квазипикового уровня.

Достоверность показаний рассмотренных индикаторов уровня зависит от многих факторов. Одним из них является место включения индикатора. При выборе точки подключения индикатора необходимо учитывать, что усилитель записи имеет цепи коррекции, изменяющие частотную характеристику. Очевидно, что усилитель индикатора должен учитывать особенности частотной характеристики усилителя записи, чтобы не допускать превышения уровня записи. Это требование должно быть учтено и при подключении индикатора к усилителю воспроизведения.

Вторым фактором является выбор схемы выпрямителя. Выпрямитель может быть выполнен по однополупериодной или двухполупериодной схеме. При однополупериодной схеме выпрямления не учитывается второй полупериод записываемого сигнала, который в отдельных случаях может превышать контролируемый на 6 дБ. Это может привести к нелинейным искажениям записанного сигнала. Поэтому целесообразнее применять двухполупериодные выпрямители.

АВТОМАТИЧЕСКАЯ РЕГУЛИРОВКА УРОВНЯ ЗАПИСИ.

В основу автоматической регулировки уровня записи (АРУЗ) положен принцип автоматической регулировки усиления в радиовещательных приемниках. Отличие состоит в том, что в первом случае регулирование происходит по низкой частоте, а во втором — по высокой. Основное назначение АРУЗ заключается в обеспечении неискаженной записи сигналов с малым уровнем, следующих непосредственно за сигналами с большим уровнем.

Необходимость применения АРУЗ продиктована созданием качественных записей музыкальных и речевых программ с достаточно большим динамическим диапазоном. При записи таких программ приходится непрерывно следить за показаниями индикатора уровня записи и одновременно производить регулировку его. Во-первых, это затруднительно, а во-вторых, даже при тщательном наблюдении избежать кратковременных перегрузок практически не удается. Если же вести запись с пониженным уровнем в расчете на перегрузки, то лента не будет полностью намагничиваться, что ограничит динамический диапазон записи из-за ухудшения отношения сигнал/шум.

Таким образом, применив АРУЗ, можно повысить качество записи и простить эксплуатацию магнитофона. При этом индикатор и ручной регулятор уровня записи могут отсутствовать.

Чтобы система автоматической регулировки уровня записи выполняла возложенные на нее функции, она должна отвечать следующим требованиям: точность поддержания выходного уровня сигнала усилителя записи должна быть не менее 1,5...5 дБ при изменении уровня входного сигнала на 25...40 дБ; вносимые нелинейные и частотные искажения должны быть минимальными, иметь малый уровень собственных помех, в том числе при переходных процессах при срабатывании АРУЗ; иметь временную и температурную стабильность.

Основным параметром АРУЗ является ее инертность. Инертность работы АРУЗ характеризуется временем установления (срабатывания) и временем восстановления. Время срабатывания определяет запаздывание системы АРУЗ относительно момента резкого увеличения уровня входного сигнала. Чем меньше время срабатывания, тем меньше искажения записи начальных звуков при скачках входного сигнала. В бытовых магнитофонах время срабатывания выбирают в пределах 20...80 мс.

Время восстановления определяет запаздывание процесса установления амплитуды выходного сигнала относительно момента уменьшения уровня входного сигнала. Чтобы избежать искажений динамического диапазона и не допустить шумов в паузах записи, время восстановления выбирается достаточно большим. Для бытовых магнитофонов оно устанавливается равным 1...5 с при записи речевых программ и 5...20 с — при записи музыкальных программ.

Структурная схема системы АРУЗ изображена на рис. 8. Напряжение с выходного усилителя (ВУ) канала записи поступает на усилитель управляющего напряжения (УУН), служащего для развязки цепей канала записи и нелинейных цепей канала управления, а также для усиления сигналов в цепи управления. Выходное сопротивление УУН выбирается малым, чтобы совместно с выпрямителем (Д) и фильтром (Ф) обеспечить необходимое время срабатывания и восстановления АРУЗ. Выпрямитель и фильтр преобразуют сигналы звуковой частоты в медленно меняющееся

управляющее напряжение или ток. При необходимости управляющее напряжение усиливается усилителем постоянного тока (УПТ), а затем поступает на регулируемый каскад (РК) усилителя записи. Под действием управляющего напряжения изменяется коэффициент усиления РК.

Рис. 8. Структурная схема АРУЗ

Задание по работе.

1. Проанализировать состав и принцип построения предложенных усилителей записи, схему стабилизации нагрузки усилителя и порядок включения записывающей головки.

2. В схеме представленной для анализа рассмотреть устройство и порядок работы генератора токов стирания и подмагничивания.

3. На основании методических указаний к работе произвести установку оптимального тока подмагничивания, измерить величину тока стирания и подмагничивания, проконтролировать его форму и частоту.

4. Проверить относительный уровень стирания записи, установить номинальный уровень записи и откалибровать индикатор уровня.

5. Результаты проведенной работы отразить в отчете. Сделать вывод.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 789 10 Следующая ⇒