Рис. 1.5. Расположение дорожек записи на ленте шириной 3,81 мм: а - двухдоро-жечная монофоническая запись; б - четырехдорожечная монофоническая и стереофоническая запись.

жение дорожек записи на ленте шириной 6,25 мм показано на рис. 1.4.

Двухдорожечная запись в катушечных бытовых магнитофонах последних разработок не применяется.

Расположение дорожек на лентах кассетных магнитофонов отличается от расположения дорожек на ленте шириной 6,25 мм. Это обусловлено конструкцией стирающей головки, которая при стирании захватывает одновременно две дорожки, расположенные на одной половине ленты (рис. 1.5).

Хранить ленту следует плотно намотанной на стандартную катушку, а наружный конец должен быть закреплен на рулоне специальным зажимом или липкой лентой. Чтобы концы ленты не изнашивались, к ним обычно подклеивают цветную ракордную ленту. Катушку с лентой желательно поместить в полиэтиленовый чехол и держать в заводской упаковке в вертикальном положении.

Ленту нельзя хранить в сыром помещении и при температуре свыше +30 °С. Высокая температура приводит* к высыханию основы, и лента становится хрупкой, а повышенная влажность приведет к короблению.

Основные электроакустические параметры некоторых магнитных лент для катушечных магнитофонов приведены в табл. 1.1, а для кассетных - в табл. 1.2.

Таблица 1.1. Зависимость показателей от типа леиты катушечных магнитофонов

4.Нелинейные искажения, %, не более, при намагниченности, нВб/м:

256

320

5.Относительный уровень шума намагниченной ленты, дБ, не более

6.Относительный уровень шума паузы, дБ, не более

7.Относительный уровень копирэффекта, дБ, не более

8.Неравномерность амплитудной характеристики на верхних частотах, дБ, не более

9.Относительный уровень стирания, дБ, не более

10.Абразивность, мкм, не более

11.Толщина ленты, мкм

Таблица 1.2. Зависимость показателей кассетных магнитофонов от типа ленты

Электроакустическое испытание проводилось на скорости 9,53 см/с, в качестве типовой использовалась лента А4300-6.

Электроакустические испытания проводились на скорости 4,76 см/с, в качестве типовой использовалась лента РЕ-66 фирмы «Агфа - Геверт» (ФРГ).

Ленту следует оберегать от ударов, вибраций, пыли, от прямого воздействия солнечных лучей и сильных магнитных полей (трансформаторы, электродвигатели, головки прямого излучения и т. д.).

Пересохшую ленту за 10-15 минут до использования рекомендуется с торцевой стороны слегка протереть влажной тряпочкой. При длительном хранении целесообразно один раз в 6 месяцев перематывать ленту.

1.2. Магнитные головки

Магнитные головки (МГ) представляют собой электромагнитные (магнитоэлектрические) преобразователи энергии. Конструктивно они состоят (рис. 1.6) из сердечника /, выполняющего функции концентратора магнитного поля, преобразователя 2, в виде индукционной катушки (обмотки) и рабочего зазора 3, заполненного немагнитным материалом.

Рис. 1.6. Магнитная головка: / - сердечник; 2 - i, iобмотка; 3 - рабочий зазор.

В зависимости от требований, предъявляемых к магнитным головкам, они могут быть разделены на записывающие, воспроизводящие, универсальные и стирающие. Несмотря на различное назначение головок, конструктивно они мало чем отличаются друг от друга.

Записывающие головки предназначены для преобразования энергии низкочастотного сигнала в энергию магнитного поля, воздействующего на рабочий слой магнитной ленты (МЛ). Так как магнитная проницаемость рабочего зазора ц3 много меньше магнитной проницаемости сердечника \kq, то силовые линии магнитного потока в этом месте вспучиваются, создавая узконаправленное магнитное поле, обеспечивая намагничивание МЛ. Степень намагниченности рабочего слоя ленты соответствует уровню записываемых звуковых колебаний.

Воспроизводящие головки обеспечивают обратное преобразование. В них изменение намагниченности рабочего слоя МЛ, движущейся мимо рабочего зазора, преобразуется в колебания тока звуковой частоты.

Стирающие головки реализуют основное достоинство магнитной записи звука, а именно - многократность записи. Они преобразуют подводимые колебания токов высокой частоты от генератора стирания и подмагничивания в переменное магнитное поле, которое при движении МЛ по рабочей поверхности головки сначала намагничивает ее почти до насыщения, а затем размагничивает до нуля.

За время прохождения МЛ мимо рабочего зазора стирающей головки каждый ее участок успевает намагнититься и размагнититься несколько раз. Этим самым достигается почти полное размагничивание (стирание) ленты.

Несмотря на схожесть процессов, происходящих в магнитных головках, они отличаются друг от друга и конструктивно, и требованиями, предъявляемыми к ним. Поэтому целесообразно рассмотреть каждый вид головок в отдельности.

Записывающая магнитная головка - наиболее ответственная часть блока магнитных головок, обеспечивающая качество звукозаписи. Конструктивно она выполнена из двух полуколец, образующих сердечник (магнитопровод) головки. В месте соединения полуколец образуются зазоры. Один из них является рабочей щелью 6i, ширина которой фиксируется немагнитной прокладкой соответствующей толщины. Сечение в этой части сердечника значительно уменьшается для увеличения магнитного сопротивления рабочей щели. С противоположной стороны образуется задний зазор б2 (рис. 1.7).

В процессе записи переменный ток, протекающий в обмотке записывающей головки, создает магнитный поток в сердечнике, намагничивающий ленту при ее движении над рабочим зазором головки. Это происходит потому, что участок ленты, соприкасающийся с рабочим зазором головки, шунтирует его.

Очевидно, чем плотнее контакт «магнитная лента - рабочий зазор головки», тем больше напряженность намагничивающегр поля, а следовательно, и остаточная намагниченность ленты.

Рис. 1.7. Магнитопровод (сердечник) записывающей головки.

Значение остаточной намагниченности зависит также и от уровня записываемого сигнала. Кроме того, происходят своеобразные выбросы, которые совместно с толчками тока при включении «Запуск» способны вызвать остаточную намагниченность сердечника головки, повышая уровень шумов в паузе. Введение в сердечник записывающей головки дополнительного заднего зазора значительно уменьшает степень этого явления. Это происходит за счет увеличения общего сопротивления магнитной цепи. Поэтому изменения, вызываемые выбросами тока в обмотке головки, и изменения, вызываемые лентой, меньше влияют на магнитный поток в сердечнике головки при наличии заднего зазора, определяющего сопротивление магнитной цепи.

Во время записи в обмотку записывающей головки одновременно с током записываемого сигнала подается ток подмагничивания, поэтому рабочее поле является суммой полей обоих токов. В магнитофонах бытового назначения применяют высокочастотное подмагничивание, позволяющее получить остаточную намагниченность ленты, пропорциональную току записи. Применение подмагничивания сводит остаточную намагниченность ленты в паузах к нулю, что резко снижает шумы в паузах. Кроме того, уменьшаются и нелинейные искажения записанного сигнала.

Одним из основных параметров записывающей головки является ее чувствительность. Она определяется отношением средней напряженности поля в рабочем зазоре головки к току через ее обмотку. Следует отметить, что увеличение ширины рабочего зазора приводит к увеличению чувствительности головки и ухудшению ее частотной характеристики.

Частотная характеристика записывающей головки при записи с высокочастотным подмагничиванием не связана прямо с шириной рабочего зазора. Однако при выборе малого тока подмагничивания (для лучшей записи верхних частот) при слишком широком зазоре записывающей головки на высоких частотах может наблюдаться явление наложения записей, сделанных магнитными полями краев зазора.

При узком рабочем зазоре будут плохо записываться нижние частоты ввиду плохой «промагничиваемости» рабочего слоя ленты по толщине. Чтобы этого не было, ширину рабочего зазора выбирают не менее 3...5 мкм.

Воспроизводящая головка преобразует колебания магнитного поля ленты в колебания тока звуковой частоты. Главное требование к этим головкам - минимальные потери при преобразовании.

Основными параметрами воспроизводящей головки являются отдача и частотная характеристика.

Отдачей воспроизводящей головки называется напряжение, развиваемое ею в режиме холостого хода при воспроизведении записи максимального уровня. Величина отдачи зависит от магнитных сопротивлений сердечника и рабочего зазора. Чем меньше магнитное сопротивление сердечника, тем больше отдача головки. С этой целью сердечник головки выполняется из материала с большой магнитной проницаемостью и не содержит заднего зазора. Но этих мер недостаточно, чтобы получить максимальную отдачу. В любом случае магнитный поток в головке меньше остаточного магнитного потока ленты. Природа этих потерь волновая, так как величина их зависит от длины волны записанного сигнала. Волновые потери можно разделить на щелевые, контактные и слойные.

Величина щелевых потерь зависит от ширины рабочего зазора головки. Чем меньше ширина его, тем лучше отдача головки в области верхних частот. Более глубокий анализ работы головки позволяет установить, что сигналы с длинной волны, равной ширине рабочего зазора, не воспроизводятся, так как разность магнитных потенциалов между краями зазора равна нулю. Поэтому в магнитофонах применяют воспроизводящие головки, ширина рабочего зазора которых меньше минимальной длины волны рабочего диапазона.

Таким образом, для повышения отдачи в области верхних частот рабочий зазор головки воспроизведения должен быть достаточно узким. Однако при очень узком рабочем зазоре уменьшается отдача головки в области средних и особенно нижних частот. Кроме того, такой зазор трудно выполнить по технологическим причинам. Поэтому ширину рабочего зазора выбирают так, чтобы отдача головки в области верхних частот уменьшалась не более чем на 6 дБ.

Контактные потери возникают в результате плохого контакта головки с магнитной лентой. Если лента не полностью прижата к рабочему зазору, то не весь остаточный поток дорожки замыкается через сердечник головки. Часть потока замыкается в пространстве между лентой и головкой и оказывается потерянной. В области верхних частот это наблюдается особенно четко.

На величину контактных потерь оказывает влияние состояние поверхностей ленты и рабочей части головки. С целью уменьшения указанных потерь по- . верхности ленты и головки должны быть полированными.

Слойные потери имеют ту же природу, что и контактные. Представим себе, что рабочий слой ленты имеет конечную толщину и разбит на большое число тонких элементарных слоев. Каждый такой слой удален на некоторое расстояние от головки и создает в сердечнике магнитный поток. Величина этого потока при каждом конкретном значении длины волны записи зависит от расстояния элементарного слоя до рабочей поверхности головки. Чем больше это расстояние, тем меньше магнитный поток и меньше отдача головки. Таким образом, на верхних частотах, когда расстояние от слоя до головки становится соизмеримым с длиной волны записи, будут наблюдаться контактные потери. Очевидно, что чем толще рабочий слой ленты, тем больше слойные потери, уменьшающие отдачу в области верхних частот.

Как следует из анализа потерь в воспроизводящей головке, все они оказывают влияние на амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) головки в области верхних частот, уменьшая отдачу.

В настоящее время воспроизводящие головки выпускаются с рабочим зазором порядка 1...5 мкм. Такие головки при использовании лучших современных лент позволяют даже при скорости 4,76 см/с воспроизводить диапазон частот до 20 ООО Гц.

Стирающая головка позволяет реализовать основное достоинство магнитофона - многократную запись на магнитную ленту. В функции стирающей головки входят стирание старой записи и размагничивание ленты. С этой целью в головку поступает ток от генератора стирания и подмагничивания (ГСП). Головка преобразует высокочастотные колебания от ГСП в переменное магнитное

поле у рабочего зазора.. Частота колебаний ГСП выбирается такой, чтобы за время прохождения магнитной ленты по рабочей поверхности головки лента могла перемагнититься несколько раз. В результате этого остаточная намагниченность ленты по выходе ее из поля стирающей головки практически отсутствует, т. е. лента размагничивается. Качество стирания зависит от двух основных условий: 1) полного удаления предыдущих записей и 2) размагничивания магнитной ленты. Выполнение последнего условия особенно важно, так как оно обеспечивает минимальные остаточные шумы.

Универсальная головка осуществляет несколько функций (поочередно или по выбору). Например, запись и воспроизведение или запись и стирание. В современных бытовых магнитофонах универсальные головки выполняют поочередно функции записи и воспроизведения.

Условия работы головки в каждом режиме различны, поэтому выбор параметров универсальной головки приходится делать компромиссным путем. При выборе параметров универсальной головки решающим фактором- является необходимость обеспечения оптимального режима воспроизведения. Поэтому ширина рабочего зазора выбирается малой, а обмотка выполняется с большим числом витков.

С целью снижения остаточной намагниченности сердечника и уменьшения уровня шумов в режиме записи в сердечнике головки делают дополнительный зазор шириной 60... 100 мкм, хотя это уменьшает отдачу головки в режиме воспроизведения.ч-

В последнее время в магнитофонах первой и высшей группы сложности находят применение комбинированные головки. Они позволяют одновременно осуществлять и запись и воспроизведение, сохраняя при этом оптимальные свойства головок записи и воспроизведения.

Устройство магнитных головок примерно одинаково. Отличие между головками различного назначения состоит в выборе материала и формы сердечника, в разном числе витков обмоток, в разной ширине рабочего зазора и в наличии или отсутствии дополнительного заднего зазора.

Наибольшее распространение получили магнитные головки кольцевой системы (см. рис. 1.6) с сердечником в форме тороида. Для уменьшения потерь на вихревые токи сердечник набирается из отдельных изолированных друг от друга пластин толщиной 0,1...0,2 мм. Материалом для пластин сердечника служат пермаллой, феррит, сендаст и аморфный металл. Некоторые характеристики этих материалов приведены в табл. 1.3.

Таблица 1.3. Материалы для магнитных головок и их эксплуатационный параметр (износостойкость)

Сравнивая данные, приведенные в табл. 1.3, можно сказать, что лучшим материалом для головок записи по всем магнитным параметрам является сендаст. Из-за низкой индукции насыщения, плохой технологичности и ухудшения свойств в процессе эксплуатации (выкрашивание в зоне зазора, появление микротрещин в сердечнике) менее всего пригодны ферриты.