на увеличение уровня сигнала в любом из каналов. Одна из возможных схем такого индикатора приведена на рис. 2.20.

На входе индикатора включен диодный смеситель (VD1VD2) сигналов левого и правого каналов. Для повышения чувствительности устройства к диодам через резисторы RI, R2 с делителя R3R4 прикладывается небольшое положительное напряжение. Время интеграции определяется величинами номиналов элементов R5, СЗ, время обратного хода - параметрами цепи, состоящей из конденсатора СЗ и выходного сопротивления эмиттерного повторителя. Чувствительность индикатора устанавливается переменным резистором R8.

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).

ВхоВА>-\\

ВхоВВ>

Рис. 2.20. Схема простого индикатора для стереофонического магнитофона.

ВтЗЛКУ-

ВхоВПК>-

1Ю1

/02

УТ1

АО

УТ4

ве

UL2

Рис. 2.21. Принципиальная схема пикового индикатора на два уровня.

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 уровней. Схема наиболее простого индикатора на два уровня ( + 3 дБ и +6 дБ) показана на рис. 2.21.

Устройство предназначено для стереофонического магнитофона и является общим для обоих каналов. Суммирование сигналов происходит на подстроечном резисторе RJ, 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.

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.

На достоверность измеряемого уровня оказывает влияние также величина входного сопротивления индикатора. Входное сопротивление индикатора должно быть в 10...20 раз больше того участка схемы, к которому он подключается, и не зависеть от частоты контролируемого сигнала, чтобы не вносить дополнительные нелинейные искажения. Кроме того, величина входного сопротивления влияет на динамический диапазон индикатора, который для бытовых магнитофонов должен быть не менее 18 дБ.

В магнитофонах с универсальным усилителем индикатор уровня подключают к тому же каскаду, что и записывающую головку (см. рис. 2.15).

В современных магнитофонах применяются магнитные ленты разной чувствительности и несколько скоростей ее движения. При смене ленты или скорости изменяется и ток записи. Поэтому индикаторы должны иметь не постоянную чувствительность, а изменяющуюся, в зависимости от типа ленты и скорости ее движения. Изменение чувствительности индикатора осуществляют одновременно с переключением типа ленты или скорости.

На чувствительность индикатора оказывает влияние также добротность записывающей (универсальной) головки. При смене головок нередко приходится изменять ток записи, а иногда и частотную коррекцию соответствующего усилителя. Чтобы при этом избежать появления нелинейных искажений, необходима калибровка индикатора уровня записи. Для этой цели служат подстроеч-ные резисторы R1 (см. рис. 2.19, а, б). Если магнитофон стереофонический, то эти резисторы позволяют также сбалансировать каналы, чтобы разбаланс амплитудно-частотных характеристик усилителей записи (универсальных) не превышал 3 дБ.

1.7. Устройства, обеспечивающие повышение качества записи и воспроизведения

К устройствам с таким назначением относятся: автоматическая регулировка уровня записи; системы шумопонижения (шумоподавления); оптимизация тока подмагничивания и динамическое подмагничивание.

Применение перечисленных устройств в большей степени относится к кассетным магнитофонам. Однако применение их в отдельных случаях в катушечных магнитофонах оказывается целесообразным.

Цепь управления системы АРУЗ может быть включена как в цепь сигнала, так и в цепь отрицательной обратной связи. Примером АРУЗ с регулировкой в цепи сигнала является схема, приведенная на рис. 2.23, а, с глубиной регулировки порядка 30 дБ. Как видно из рисунка, регулируемый элемент представляет собой сочетание управляемого источника тока на транзисторе VT1 и регулируемого делителя напряжения сигнала, состоящего из резистора R1 и транзистора VT2 в диодном включении. При увеличении управляющего напряжения, подаваемого на базу транзистора VT1, динамическое сопротивление транзистора VT2 падает, и коэффициент передачи делителя R1VT2 уменьшается. Порог срабатывания АРУЗ обеспечивается формой входной характеристики транзистора VT1. Рассмотренный регулируемый элемент может быть включен после второго каскада усилителя записи или универсального усилителя. Для нормальной работы устройства необходимо, чтобы следующий каскад имел большое входное сопротивление.

I---------------------

Канал записи

Вход>-

I----

УПТ

УУН

I

.-ЛаЛ УЮоЬления

-<Выход

С1

Рис. 2.22. Структурная схема АРУЗ.

<Uynp

Рис. 2.24. Схема АРУЗ с регулировкой в цепи обратной связи.

К ЬшоВу

усшитш

Рис. 2.23. Схема АРУЗ (а) и выпрямителя для получения управляющего напряжения (б)

Для получения управляющего напряжения может быть применен однопо-лупериодный выпрямитель, выполненный по схеме рис. 2.23, б, включенный на выход универсального усилителя или усилителя записи. Выключатель SA1 служит для отключения системы АРУЗ в режиме воспроизведения.

Схема АРУЗ с регулировкой усиления цепи обратной связи приведена на рис. 2.24. Регулируемым является каскад на транзисторе VT1, охваченный отрицательной обратной связью по току. Напряжение обратной связи создается на резисторе R4, параллельно которому включена цепочка, состоящая из конденсатора С2 сравнительно большой емкости и участка эмиттер-коллектора VT2. Режим работы транзистора VT2 выбран так, что при отсутствии управляющего напряжения он открыт и шунтирует резистор R4. Коэффициент усиления каскада на VT1 будет максимальным. При подаче отрицательного управляющего напряжения на базу VT2 последний закрывается, и шунтирующее действие его на резистор R4 уменьшается, что приводит к увеличению на-

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 упростить 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. 2.22. 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-

В реальных схемах АРУЗ отдельные составляющие цепи управления могут отсутствовать. Не всегда, например, применяют усилитель управляющего напряжения и усилитель постоянного тока.

пряжения обратной связи и уменьшению коэффициента усиления регулируемого каскада. В таком регуляторе можно получить глубину регулировки уровня

Сигнала порядка 26 дБ.

Рассмотренные схемы являются простейшими и, безусловно, не позволяют реализовать всех достоинств АРУЗ. В практических схемах применяют более сложные системы. Системы шумопонижения

Возникновение шумов при записи обусловлено самим принципом магнитной записи звука. Причем уровень шумов возрастает с уменьшением скорости движения ленты и ширины дорожки записи. Усовершенствование техники магнитной записи и создание новых магнитных лент с высокой чувствитель-

Вш/од Y

Рис. 2.25. Принципиальная схема порогового ограничителя шумов.

ностью привело к появлению кассетных магнитофонов, отличающихся экономичностью, малыми габаритами, удобствами в эксплуатации, но с повышенным уровнем шумов. Высокие требования к качеству записи и воспроизведения вызвали острую необходимость в снижении шумов фонограммы, поэтому и были разработаны различные системы шумопонижения (DNL, dbx, ADDES).

Однако ни одна их этих систем не решает полностью проблему улучшения шумовых параметров кассетных магнитофонов. Это связано с принципом работы самого шумоподавителя, который характеризуется взаимосвязанными амплитудными, частотными и временными характеристиками. Произвольное улучшение одного из параметров обычно приводит к ухудшению одного или нескольких других.

Несмотря на очевидные противоречия, различные системы шумопонижения находят все более широкое применение в кассетных, а иногда и в катушечных магнитофонах. В зависимости от принципа работы шумоподавители делят на пороговые, динамические и компандерные.

Пороговые подавители шума относятся к наиболее простым и применяются в тракте воспроизведения для подавления шумов в паузах. Принцип их работы основан на следующем. В паузах, когда шумы проявляются сильнее, уменьшают коэффициент усиления универсального усилителя. Для этого в состав усилителя вводят специальное пороговое устройство, порог срабатывания которого выбирают таким образом, чтобы эффективное снижение шума не сопровождалось сужением динамического диапазона всего магнитофона.

На рис. 2.25 изображена одна из возможных схем порогового ограничителя

.шума, включенного между первым и вторым каскадами универсального усилителя. Первый каскад усилителя на схеме отсутствует, а второй - выполнен на транзисторе VT2. Сигнал с первого каскада через управляемый делитель, состоящий из резистора R2 и участка коллектор-эмиттер транзистора VT1, поступает на вход второго каскада универсального усилителя, выполненного на транзисторе VT2. Его входное сопротивление должно быть достаточно большим (порядка 20 кОм).

При отсутствии входного сигнала на базу транзистора VT1 подается отпирающее напряжение с делителя, состоящего из резисторов R12...R15 и прямого сопротивления диодов VD2, VD3. Малое сопротивление открытого транзистора делителя шунтирует вход входного каскада, что приводит к ослаблению шумов в паузе.

При появлении входного сигнала на выходе усилителя, выполненного на транзисторе VT3, появляется напряжение сигнала, выпрямляемое диодами VD2, VD3. Это напряжение запирает транзистор VT1. Его выходное сопротивление возрастает до нескольких десятков килоом, и коэффициент передачи входного делителя резко увеличивается, что приводит к увеличению усиливаемого сигнала на базе транзистора VT2.

Качество работы порогового подавителя шумов зависит от правильного выбора порога и времени срабатывания. Порог срабатывания устанавливается подстроечным резистором RI3. Для обеспечения высокой стабильности порога срабатывания в эмиттерную цепь транзистора VT1 включен в прямом направлении диод VD1. Порог срабатывания выбирается таким образом, чтобы получить резкое изменение коэффициента передачи регулируемого делителя при превышении управляющим сигналом выбранного уровня.

Время (скорость) срабатывания практически не может быть бесконечно малым, что приводит к заметности моментов срабатывания шумоподавителя. Кроме того, не обрабатывается сама фонограмма, также содержащая шумы. Указанные недостатки ограничивают применение пороговых подавителей шума.

Динамический ограничитель шума (система DNL) позволяет устранить недостатки пороговых ограничителей. Основой этой системы является управляемый фильтр нижних частот, полоса пропускания которого изменяется в зависимости от уровня высокочастотных составляющих входного сигнала. При малом уровне высокочастотных составляющих полезного сигнала будут хорошо прослушиваться составляющие шума, а при увеличении уровня полезного сигнала шумы маскируются этим сигналом. Ослабить влияние шумов на качество воспроизведения или записи можно изменением полосы пропускания канала звукопередачи таким образом, чтобы через него проходили только полезные составляющие сигнала. Этот принцип и положен в основу динамических ограничителей шума (динамических фильтров).

На рис. 2.26 приведена структурная схема динамического фильтра с автоматической регулировкой полосы пропускания. Выходной сигнал, снимаемый, например, с универсального усилителя, поступает на вход фазовращателя /. Фазовращатель формирует два сигнала, сдвинутых относительно друг друга на 180°. Один сигнал поступает непосредственно на сумматор 6, а второй - через дополнительный канал. Этот канал содержит управляемый фильтр 2 с частотой среза 4,5...6 кГц, усилитель 3, блок автоматической регулировки усиления 4 и делитель напряжения 5. До порога срабатывания АРУ возможна полная компенсация высокочастотных составляющих сигнала, находящихся в противофазе. Чтобы устранить это явление, порог срабатывания выбирается значительно ниже номинального значения уровня входного сигнала (- 38... ...-50 дБ).

Для изменения порога срабатывания иногда применяют специальные переменные резисторы, как это сделано в динамическом фильтре, изображенном на рис. 2.27. В состав устройства входит фильтр на транзисторе VT3, резисто-