Низкочастотные помехи прослушиваются как гудение или отдельные трески и шорохи. Появление гудения обусловлено влиянием внешних магнитных и электрических полей как на головку, так и на входной каскад. Устраняется эта помеха экранировкой головок воспроизведения и входных каскадов и питанием последних напряжением с малым коэффициентом пульсаций. Трески и шорохи возможны при микрофонном эффекте и низком качестве деталей усилителя.

Второе требование к усилителям воспроизведения - малые нелинейные искажения, возникающие при усилении. Величина их должна быть по возможности меньшей. Для их уменьшения необходимо правильно выбрать режим работы транзистора и обеспечить стабильность положения рабочей точки на прямолинейной характеристике транзистора.

На качество воспроизведения магнитной записи кроме нелинейных (гармо-

Рис. 2.4. Стандартизованные частот-Рис. 2.5. Принцип получения ли-

ные характеристики усилителя вое-нейиой частотной характеристики

произведения для различных ско-сквозного канала магнитофона, ростей.

нических) искажений и шумов существенное влияние оказывают частотные искажения. Форма амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) усилителя должна быть строго определенной. Это необходимо для того, чтобы запись, сделанная на одном магнитофоне при определенной скорости движения магнитной ленты, могла быть воспроизведена с тем же качеством на любом другом магнитофоне, имеющем такую же скорость. С этой целью частотные характеристики усилителя воспроизведения для различных скоростей движения ленты стандартизируются (рис. 2.4).

Форма АЧХ усилителя воспроизведения обусловлена физическими процессами, происходящими при записи и воспроизведении. Основными источниками частотных искажений являются магнитные головки, магнитная лента и усилитель воспроизведения.

Сложение всех частотных искажений, возникающих из-за специфических особенностей магнитной звукозаписи и воспроизведения, позволяет получить суммарную частотную характеристику магнитной записи (кривая / на рис. 2.5). Такая характеристика получается при постоянной величине тока записи и при линейной частотной характеристике усилителя воспроизведения. Очевидно, что для получения равномерного усиления в рабочем диапазоне частот (линия 2) частотная характеристика усилителя воспроизведения (кривая 3) должна быть зеркальным отображением кривой 1.

Таким образом, для получения неискаженного воспроизведения записанных сигналов в рабочем диапазоне частот частотная характеристика усилителя воспроизведения должна быть скорректирована с целью компенсации частотных искажений, возникающих за счет воспроизводящей головки.

На рис. 2.4 изображены стандартизованные частотные характеристики

усилителя воспроизведения при идеальной воспроизводящей головке для различных скоростей движения ленты. Идеальной считается такая воспроизводящая головка, у которой ЭДС при воспроизведении фонограммы с постоянным остаточным магнитным потоком пропорциональна частоте, а ее частотная характеристика представляет прямую линию с крутизной 6 дБ на октаву. Частотные характеристики реальной и идеальной головок отличаются друг от друга. Следовательно, и частотная характеристика усилителя с реальной головкой должна отличаться от стандартизованной. Так, для компенсации щелевых потерь частотная характеристика должна иметь подъем на 5...7 дБ в области верхних звуковых частот. Кроме того, необходим дополнительный подъем на 3...5 дБ на случай ухудшения частотной характеристики головки по мере ее износа. В области низших частот характеристика должна проходить ниже стандартизованной. Это связано с потерями вследствие конечных размене

-CZD-<-£к

ВыхаО

Рис. 2.6. Принципиальная схема усилителя воспроизведения на дискретных элементах.

ров полюсов головки и влияния экрана.(Спад АЧХ на частоте 30 Гц должен составлять 3 дБ при скорости 19,05 см/с и 1 дБ при скорости 9,53 см/с.

Коррекция частотной характеристики усилителя воспроизведения осуществляется RC- и LCfl-цепями, включаемыми как в. цепь сигнала, так и в цепь отрицательной обратной связи. Чаще коррекцию производят в промежуточных каскадах и лишь иногда на входе усилителя. АЧХ усилителя воспроизведения задается двумя постоянными времени цепей коррекции. Постоянная времени ti определяется последовательно включенными элементами цепи коррекции, а тг - параллельно включенными. Согласно ГОСТ 24863-81 для отечественных магнитофонов: ti для скорости 19,05 см/с -50 мкс, для скорости 9,53 см/с - 90 мкс, для скорости 4,76 см/с-120 мкс при использовании ленты с рабочим слоем из гамма-окисла железа или 70 мкс, если используется лента с рабочим слоем из двуокиси хрома; т2 для всех скоростей ленты.

Стандартизация постоянных времени вызвана влиянием их величины на качественные показатели магнитофонов. При уменьшении xi снижается частотная коррекция в усилителе воспроизведения, подчеркивающая частотные составляющие шумов паузы. При этом должны быть увеличены предыскажения в усилителе записи. Это может привести к повышению нелинейных искажений на верхних частотах. При увеличении п происходит обратное явление: возрастают шумы и уменьшаются нелинейные искажения. Увеличение Т2 уменьшает подъем нижних частот в усилителе воспроизведения, уровень фона и шумов. Однако при этом увеличивается подъем нижних частот в усилителе записи, что может привести к повышению нелинейных искажений на этих частотах.

. Усилители воспроизведения магнитофонов могут быть построены как на дискретных элементах, так и на интегральных микросхемах. На рис. 2.6 изображена одна из возможных схем усилителя на дискретных элементах.

Усилитель выполнен на двух малошумящих транзисторах VT1 и VT2. Основная коррекция АЧХ осуществляется в цепи глубокой частотно-зависимой отрицательной обратной связи, охватывающей оба каскада. Корректирующая цепь составлена из конденсатора С7, резистора R7 и резисторов R8 или R9, (в зависимости от скорости движения ленты). Постоянная времени ti обеспечивается элементами С7, R8 (или С7, R9). Элементы R7, С7 определяют величину тг.

Подъем АЧХ в области верхних частот осуществляется параллельным колебательным контуром, составленным из индуктивности воспроизводящей головки и емкости конденсатора С2 (для скорости 9,53 см/с). Частоту настройки контура выбирают величиной емкости конденсаторов CI, С4 с учетом паразитной емкости схемы. Регулировать подъем АЧХ можно включением шунтирующего резистора (20...50 кОм) параллельно конденсатору.

Г.Рис. 2.7. Принципиальная схема усилителя

~Т~воспроизведения на микросхеме.

На рис. 2.7 изображена схема усилителя воспроизведения на интегральной микросхеме К548УН1. Как и в предыдущей схеме, коррекция АЧХ осуществляется /?С-элементами в цепи обратной связи. В цепь обратной связи включены резисторы RI, R3 и конденсатора С4. Постоянная времени ti обеспечивается элементами R1.C4, а тг - С4, R3. Изменением сопротивления резистора R1 можно изменять постоянную времени п и применять усилитель для разных скоростей движения ленты.

Частота подъема АЧХ в области верхних частот осуществляется подбором емкости конденсатора С1.

Достоинством рассмотренных схем является коррекция АЧХ цепью отрицательной обратной связи. Такая коррекция стабилизирует параметры усилителя и уменьшает нелинейные искажения, особенно в области тех частот, где обратная связь сильна. Поэтому такой способ коррекции является основным в современных магнитофонах.

2.3. 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 запи-

сываемых 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.

Рис. 2.8. Примерный ход частотных характеристик усилителя записи.

<+£»

выход

Рис. 2.9. Принципиальная схема предварительного усилителя записи.

Различные элементы схемы оказывают влияние на амплитудно-частотную характеристику усилителя записи. Чтобы обеспечить линейную АЧХ канала записи -г- 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 (см. рис. 2.4) 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 (рис. 2.8).

В усилителях записи частотные предыскажения чаще всего создаются RC-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: п - для верхних частот, тг - для нижних.

Схема предварительного усилителя записи с элементами коррекции, включенными в цепь обратной связи, приведена на рис. 2.9. Он представляет собой двухкаскадный усилитель с непосредственной связью. Частотные предыскажения в области верхних частот формируются цепью частотно-зависимой отрицательной обратной связи, состоящей из элементов R3, R8, R9, R10, С4, С7. Подъем АЧХ на этих частотах регулируют подстроечными резисторами R8 (при скорости 9,53 см/с) и R10 (при скорости 19,05 см/с). В области нижних частот коррекция осуществляется цепью R8R10C5.

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. 2.10, 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 R и конденсатора С (рис. 2.10, б). Применение стабилизирующей /?С-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.

Высокую стабильность нагрузки можно обеспечить, применяя выходной каскад с динамической нагрузкой. На рис. 2.11 изображен выходной каскад, собранный на транзисторе VT2. Нагрузкой этого транзистора является каскад на транзисторе VT1. Применение динамической нагрузки позволяет получить выходное сопротивление, измеряемое десятками килоом. Благодаря этому неравномерность АЧХ в рабочем диапазоне частот при работе на записывающую головку не превышает ±0,1 дБ.

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. 2.12 показана последовательная схема. При последовательной схеме смешения ток звуковой частоты от усилителя записи (УЗ) проходит на головку записи через вторичную обмотку трансформатора Т генератора стирания и подмагничивания (ГСП). Величина тока подмагничивания подбирается подключением записывающей головки к отводам вторичной обмотки трансформатора.

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 подмагничивания и значительного про-

с

Уош ГСП

Рис. 2.12. Последовательная схе-Рис. 2.11. Выходной каскад усилителяма включения записывающей го-

записи с динамической нагрузкой.ловки.

никновения 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. 2.13). Параллельная схема свободна от указанных выше недостатков, так как позволяет применить "стабилизацию нагрузки /?С-цепью и плавно изменять величину тока подмагничивания.

В приведенной на рис. 2.13 схеме регулировку тока подмагничивания осуществляют переменным резистором R2 и конденсатором С2. Для предотвращения попадания тока подмагничивания в усилитель записи применен парал-