Магнитофоны.История развития

Введение

Магнитофон (от магнит и др.-греч. φωνή — звук) — электромеханическое устройство, предназначенное как для записи (преобразования акустических колебаний в электромагнитные и фиксации их на носитель), так и для воспроизведения ранее записанных на магнитные носители сигналов. В качестве носителя используются материалы с магнитными свойствами: магнитная лента, проволока, манжета, диск, магнитный барабан и т. д.

Разделяют магнитофоны для записи звука (собственно магнитофоны в  строгом значении слова, именно о  них и пойдёт речь ниже) и для  записи видеосигнала (видеомагнитофоны). Магнитофон для технической записи речи называется диктофоном. Магнитофонами в обиходе нередко называют также разнообразные устройства для магнитной записи цифровой и аналоговой информации не звукового характера (регистраторы параметров технических устройств, накопители вычислительных машин).

 

Регулировка и настройка магнитофонов

Основные  параметры магнитофонов:

 

1. Номинальная скорость движения ленты
2. Отклонение от средней скорости
3. Неравномерность движения, которая приводит к колебаниям высоты тона (коэффициент детонации)
4. Рабочий диапазон частот
5. Коэффициент гармоник. Характеризует искажение формы сигналов вследствие нелинейности характеристик магнитной ленты и каналов
6. Относительный уровень стирания
7. Разделение стереоканалов

Промышленностью выпускаются катушечные и кассетные  магнитофоны. Согласно требованиям  ГОСТ 8303-76 в катушечных магнитофонах ширина ленты 6.25 мм, а в кассетных – 3.81 мм.

В зависимости  от сложности магнитофоны имеют  различные составляющие. Несмотря на это основные узлы у магнитофонов одинаковы.

• блок питания
• лентопротяжный механизм
• усилитель записи
• усилитель воспроизведения
• генератор стирания
• цепи коррекции записи
• цепи коррекции воспроизведения
• шумоподавление

Блок питания  НРО

Особых особенностей в настройке и регулировке  нет. Т.е. все как в рассмотренном БП. Общие принципы.

НРО лентопротяжных механизмов

Рабочее и ускоренное движение ленты

Осуществление рабочего движения ленты связано  с решением следующих основных задач:

• протяжка ленты узлом ведущего вала
• намотка ленты на катушку или сердечник приемного узла
• устранением самопроизвольного раскручивания ленты
• подтормаживание ленты со стороны подающего узла или прижимом ее к магнитным головкам для создания хорошего прилегания ленты

Для ускоренной перемотки ленты требуется:

• повышенное количество оборотов на приемном или подающем узле в зависимости от направления перемотки и подтормаживание узла, с которого происходит сматывание ленты
• отвод головок для уменьшения износа
• при выключении рабочего хода или перемотки необходимо торможение вращающихся узлов для исключения обрыва или появления петель

Рассмотрим  обобщенную кинематическую схему ЛПМ

                                               2

                                                                                  

1

 

     6                    5                    4                    6                             3

Рис.1.Лентопротяжный механизм

Магнитофонная лента сматывается с катушки  подающего узла 1, фиксируется опорными роликами 6 проходит мимо магнитных головок 5 и наматывается на катушку приемного узла 3. Движение ленты осуществляется узлом ведущего вала (УВВ) 4

 

                                                                  1

                                                                             

                                                                                            2                                                                

 

 

Рис.2.Узел ведущего вала

 

При остановке  на подающие и приемные узлы действует  тормоз. Особенностью кассетного магнитофона является жесткая привязка узлов ЛМП, обусловленная стандартными размерами кассет. Т.о. ЛМП — это 3-и основных узла:

— приемный и его привод

— подающий и его привод

— узел ведущего вала (УВВ)

УВВ (рис.2) состоит  из вращающегося в подшипниках вала 1 определенного диаметра и ролика 2, который прижимает магнитную  ленту к ведущему валу (тонвалу), диаметр которого связан со скоростью движения ленты соотношением

где V — сеорость движения ленты (мм/сек)

n — количество оборотов тонвала

S — толщина  ленты (мм)

Сила прижима  ролика 3 имеет величину, исключающую  проектирование ЛМ в процессе рабочего хода. Для этого прижимной ролик  устанавливают т.о. , чтобы он работал на заклинивание . Угол    (угол между линиями соединяющими центры вращения тонвала и ролика, и центр ролика с осью рычага его крепления) лучше всего иметь близким к 90 град. В данном случае стабилизируется лента , которая может быть нестабильной из-за эксцентриситета ролика, с этой же целью на тонвал устанавливается маховик.

Привод тонвала м.б. прямым и косвенным (фрикционная или ременная передачи), (1-двигательный , 2-ух , 3-х). Все их основные характеристики рассмотрены на предыдущей лекции.

Приемный  и подающий узлы

Функции, которые  выполняют приемный и подающий узлы почти полностью совпадают и поэтому их конструкции похожи.

На основании  магнитофона закрепляется подвижная  или неподвижная ось 1 , на которую  свободно надета шайба подкассетника 2. На шайбе установлен шпиндель 4 , на который надета катушка с лентой или сердечник кассеты. Натяжение ленты в приемоподающих узлах обеспечивают фрикционные муфты 3 , которые могут быть с постоянным моментом подтормаживания (с вертикальным 4 трактом), так и с переменным моментом подтормаживания (зависит от нагрузки).

Движущаяся МЛ ориентируется относительно магнитной головки направляющими стойками или роликами. Направляющие ролики выполняют дополнительные функции демпфирования резких рывков МЛ, и связаны с датчиками натяжения МЛ и схемами автостопа.

В кассетных  магнитофонах лента ориентируется  относительно головок штырьками. Направляющие стойки и головки обычно конструктивно  объединены в один блок.

Реализация  привода приемного и подающего  узлов зависит от количества двигателей. Наиболее просто реализуется прямой привод. В этом случае подкатушечники расположены на валах реверсивных двигателей.

 

ТРАКТ ЗАПИСИ

 

Основным требованием является АЧХ. Нормирование АЧХ обеспечмвает сохранение правильного тембра при обмене фонограммами.

принцип нормирования токов:

— при воспроизведении-записи гармонических сигналов в пределах рабочего диапазона выходное напряжение магнитофона д.б. постоянным в пределах допуска, которые указаны в ТУ.

Усилитель записи подключен к магнитной головке.

Для соответствия нормированных АЧХ реального усилителя записи и магнитной головки в УЗ вводят цепи предискажений. Схемные решения различны в зависимости от элементной базы.

Для ВЧ подмагничивания  в магнитофонах имеется генератор. Стабильность частоты м.б. невысокой, но к форме колебаний предъявляются повышенные требования с точки зрения минимизации нелинейных искажений.

                             

   ЗГ                mV                          УЗ                       mV           

  

                                                                      

                                                                                 R1        

Рис.3.Схема  подключения приборов для снятия частотной характеристики усилителя  записи.

 

ТРАКТ ВОССПРОИЗВЕДЕНИЯ

 

Для правильного  воспроизведения фонограммы необходимо введение корректирующих цепей в  усилитель воспроизведения. Коррекция  АЧХ м.б. осуществлена в промежуточных каскадах в цепях ОС. Важно чтобы при воспроизведении был малый коэффициент шумов. В кассетных магнитофонах обычно применяют систему шумоподавления.

 

                                                                  R1                 ГВ

    ЗГ                         V1                                                    R2            УВ             R                  V2

Рис.4.Схема  для снятия частотной характеристики канала воспроизведения.

 

СИСТЕМЫ ШУМОПОДАВЛЕНИЯ

 

Одним из способов улучшения качественных показателей  современной аппаратуры магнитной  записи служит применение электронных  средств шумоподавления. Особенно остро этот вопрос относится к кассетным магнитофонам, имеющим небольшую скорость движения ленты и узкую дорожку записи, т.е. к магнитофонам, рассчитанным на запись с повышенной плотностью. Следует отметить, что при повышенной плотности записи отношение сигнал/шум ухудшается в большей степени, чем, например, нелинейные искажения, детонация и другие параметры.

Наибольшее  распространение в бытовых магнитофонах получила компандерная система шумоподавления, названная, по имени американского инженера Р.М.Долби. Достаточно ссказать, что более 22 млн. бытовых магнитофонов во всем мире оснащены этой системой.

Как и все  компандерные устройства шумоподавитель состоит из сжимателя (компрессора) и расширителя (экспандера). В сжимателе, который включается перед входом усилителя записи магнитофона, происходит усиление слабых сигналов при неизменном уровне относительно мощных сигналов. Величина подъема уровня слабых сигналов составляет 8 – 10 дБ. Обработанный таким образом сигнал поступает на вход усилителя записи и записывается на магнитофонной ленте, при этом слабые сигналы как бы отрываются от уровня шумов ленты. В процессе воспроизведения сигнал с выхода усилителя воспроизведения поступает на расширитель, в котором усиленный в сжимателе сигнал ослабляется до первоначального уровня (т.е. 8 -- 10 дБ). На такое же значение уменьшается уровень шума, тем самым повышается отношение сигнал/шум, т.е. расширяется динамический диапазон магнитофона. Принцип работы шумоподавителя поясняется диаграммой на рис.5.

В системе Долби шумоподавление осуществляется на частотах свыше 500 Гц, что позволяет избавиться от высокочастотных шумов ленты и модуляционных шумов.

Большому  распространению системы Долби способствует выпуск специальной интеграционной схемы, содержащей все элементы системы шумоподавления. Ограничивает ее применение ощутимое неудобство: записанную фонограмму с применением такой системы шумоподавления можно воспроизводить лишь на магнитофонах, имеющих такую же систему.

Наиболее  простое шумоподавляюшее устройство, также получившее широкое распространение в бытовой аппаратуре, -- это динамический ограничитель шума DNL (Dynamic Noise Limiter) , предложенный фирмой Philips. Принцип ограничения шума основан на динамической фильтрации сигнала, заключающийся в ограничении полосы пропускания канала звукопередачи со стороны высоких частот, когда уровень сигнала передачи становится меньше установленного порогового значения. Таким образом, ослабляются высокочастотные шумы, которые особенно заметны в паузах и тихих местах программы. Поскольку гармоники слабого сигнала плохо различаются ухом, то их подавление практически не ухудшает восприятие звука. При высоких уровнях сигнала шумы маскируются полезным сигналом.

Динамический  фильтр подключается к выходу усилителя  воспроизведения, поэтому он может быть использован для уменьшении шума при прослушивании ранее сделанных записей, что невозможно достичь в магнитофонах с компандорной системой, требующей двукратной обработки сигнала (при записи и воспроизведении).

Важно также, что динамический фильтр позволяет  уменьшить не только шумы канала записи, но также шумы, записанные на ленте в процессе выполнения записи. Применение шумоподавителя DNL позволяет уменьшить уровень шума в канале воспроизведения на 4 – 6 дБ.

 

  Входной  сигнал             Сигнал после       Сигнал после сжимателя расширителя

Сигнал 

с большим

уровнем

 

 

 

 

                                                                                                                                                                    

                                                                                                                                       10 дБ 

                                                                                 Шум ленты                               

                        Сигнал 

                        с малым 

                        уровнем                                                                                                                                               10 дБ