Владимир Поляков - Посвящение в радиоэлектронику
Вид амплитудно-частотной характеристики головки при разной скорости движения носителя.
Амплитудно-частотная характеристика каналов записи и воспроизведения.
Но частотный диапазон канала записи-воспроизведения еще далеко не полностью определяет качественные показатели магнитофона. Нелинейные искажения (соответствие формы воспроизводимого сигнала форме записываемого) — еще один важный фактор. Сейчас научились делать очень хорошие электрические усилители — они вносят нелинейные искажения менее сотых долей процента. Остаются искажения сигнала от пленки. Их с очень большим трудом удается снизить до десятых долей процента. Здесь играет роль и качество ферромагнитного материала головок и правильный выбор частоты и амплитуды тока подмагничивания. Еще один важный параметр — отношение сигнал-шум. Шум, прослушиваемый в паузах записи, складывается из двух компонент: собственного шума очень чувствительного усилителя воспроизведения и шума размагниченной ленты.
Для снижения первой компоненты применяют специальные малошумящие транзисторы и тщательно согласовывают входные цепи усилителя с магнитной головкой, чтобы получить максимальную отдачу сигнала в усилитель. У хорошего магнитофона практически весь шум в паузах определяется шумом ленты.
Если вы хотите проверить свой магнитофон, поставьте кассету, на которой запись начинается не с самого начала ленты, прибавьте громкость и послушайте. Пока мимо головки движется ракорда, вы будете слышать только шум усилителя. Когда мимо головки будет протягиваться размагниченная лента, шум возрастет. Затем шум еще повысится — это начало записи. Добавится шум усилителя записи, микрофона или другого аппарата, с которого производилась запись. И наконец, появится звук записанной программы. Отношение сигнал-шум обычно определяют в децибелах по формуле
где Uс макс - максимальное напряжение воспроизводимого сигнала; Uш — напряжение шума при протягивании размагниченной ленты.
Оба напряжения измеряют на выходах усилителя воспроизведения при одном и том же положении ручек регулятора громкости и тембра. У хороших бытовых магнитофонов отношения сигнал-шум достигает 50…60 дБ. У студийных магнитофонов оно выше. Для субъективной оценки заметим, что разность в 50 дБ это разность между сигналом, который «слышен довольно громко», и сигналом, который «почти не слышен».
Наконец, нельзя не упомянуть еще о нескольких параметрах магнитофона, целиком определяемых качеством лентопротяжного механизма. Сюда относятся стабильность скорости движения ленты, дополнительный шум и «рокот», создаваемые двигателем и другими вращающимися деталями. Эти помехи могут попадать в тракт воспроизведения как электрическим путем (электрические и магнитные наводки), так и чисто механическим. Последний, наверно, нуждается в разъяснении. Легонько стукните по воспроизводящей головке магнитофона, включенного в режим воспроизведения, каким-либо предметом. В громкоговорителе возникнет звук — это так называемый микрофонный эффект. Малейшие колебания витков обмотки, да и самой головки в магнитном поле, деталей механизма, имеющих остаточную намагниченность, приводят к возникновению ЭДС индукции, оказывающейся в данном случае помехой.
Кроме правильного проектирования (оно уже определено заводской конструкцией) важно размагнитить все детали лентопротяжного механизма и сердечники головок. Как это сделать, описано в специальной литературе по магнитофонам. Секретов тут нет. Достаточно взять катушку с железным сердечником, пропустить через нее достаточно большой ток от сети, медленно поднести катушку к лентопротяжному механизму, «поводить» над ним катушкой и также медленно отнести в сторону. Процессы, которые при этом произойдут, совершенно аналогичны процессам стирания записи с магнитной ленты высокочастотным полем.
О лентопротяжном механизме магнитофона можно рассказывать много, но, поскольку этот вопрос относится, скорее, к области механики, нежели радиоэлектроники, мы ограничимся лишь кратким описанием. Лента приводится в движение ведущим валом с обрезиненным прижимным роликом. Приемная катушка, или бобышка, в кассете подматывает ленту, создавая некоторое натяжение ее на выходе ведущего вала. Поскольку диаметр рулона ленты изменяется, подмотку осуществляют через фрикцион. Прижимается лента к головкам теперь чаще всего не за счет натяжения ленты, а примитивной фетровой подушечкой на плоской пружинке. Хорошую стабильность скорости ленты и малые детонации обеспечивает маховик, насаженный на ведущий вал. Такая конструкция лентопротяжного механизма выработалась за годы и годы экспериментов в области магнитной записи и пока представляется наилучшим решением.
Но неужели оно последнее в области техники магнитной записи? Наверное, нет. Совсем недавно появились крошечные микрокассеты, открыв дорогу производству карманных магнитофонов и магнитол. С микрокассетой удалось встроить магнитофон даже в рукоятку телефонной трубки! В то же время выпускаются и кассеты сравнительно больших размеров с широкой лентой. Это видеокассеты для видеомагнитофонов — одного из последних достижений техники магнитной записи.
Бытовые радиокомплексы и электроакустика
Если у вас нет видеомагнитофона, то прочей радиоаппаратуры обычно набирается немало. Это — радиоприемник, телевизор, проигрыватель и магнитофон. Среди них только телевизор стоит несколько особняком, а все остальные устройства имеют одинаковые выходы — усилители и громкоговорители. Напрашивается мысль о радиокомлексе. Ведь действительно нет никакого смысла иметь отдельные выходные устройства для каждого из приборов. За ту же стоимость можно получить единый усилитель с акустическими колонками значительно более высокого класса. Так и поступают.
Основу радиокомплекса составляют усилитель со многими переключаемыми входами и громкоговорители. Иногда универсальный усилитель сокращенно называют УКУ-усилительно-коммутационное устройство.
Радиокомплекс легко наращивать. Приобретя сначала усилитель с колонками, вы можете подключить его, например, к трансляционной радиосети. Но такое решение вряд ли доставит удовольствие. Зато, если усилитель достаточно высокого качества, вы усвоите одну очень простую истину: весь радиокомплекс работает не лучше, чем самый плохой его элемент. Послушав работу усилителя, Вы снова подключите к трансляционной сети «динамик», висящий на кухне, и поедете присматривать проигрыватель или магнитофон.
Выбор значительно облегчается благодаря разделению аппаратуры на классы. Проигрыватель второго класса «Аккорд» — нет никакого смысла подключать к усилителю высшего класса «Радиотехника 001». И наоборот, если у вас уже есть усилитель и колонки относительно невысокого класса, бесполезно приобретать дорогой и высококачественный проигрыватель. Часто радиоаппаратура выпускается подобранной в комплексы различного класса.
Мы уже обсудили возможности улучшения качества проигрывателей и магнитофонов. Пора перейти к оконечным устройствам радиокомплекса. Прежде всего надо заметить, что электроника в вопросах повышения качества продвинулась гораздо дальше смежных областей техники. Действительно, качественные показатели проигрывателей и магнитофонов определяются главным образом их механической частью, качеством грампластинки или ленты. Предварительные усилители электрических сигналов, вмонтированные в эти устройства, практически не вносят искажений. То же относится и к оконечным усилителям. Современные усилители мощностью несколько десятков ватт вносят нелинейные искажения в сотые доли процента и имеют практически равномерную частотную характеристику в диапазоне звуковых частот 20 Гц… 20 кГц, т. е. практически во всем диапазоне частот, слышимых человеческим ухом. Все чаще подобные усилители оформляются в виде одной интегральной микросхемы и кроме обычных выводов оснащаются крепежным винтом или металлической пластиной для крепления на радиаторе с целью отвода тепла от мощных оконечных транзисторов микросхемы.
Электрическая схема устройства получается предельно простой: два интегральных усилителя для двух стереоканалов да несколько навесных деталей — вот и все.
К сожалению, такими же успехами пока не может похвастаться электроакустика. И это не случайно. Спроектировать хорошую акустическую систему — очень сложная задача, связанная со многими чисто физическими ограничениями. Главной проблемой обычно является воспроизведение наинизших частот звукового спектра. На этих частотах громкоговоритель должен излучать довольно длинные звуковые волны. Длину звуковой волны можно рассчитать по обычной формуле λ = v/f, где v — скорость звука в воздухе, равная 330 м/с, а f — частота звуковых колебаний. Если на частоте 300 Гц длина звуковой волны чуть больше метра, то на частоте 30 Гц она составляет уже 11 м! Чем же это плохо? А вот чем. Устройство обычной динамической головки громкоговорителя вы наверняка знаете. Имеется звуковая катушка, скрепленная с диффузором и помещенная в поле сильного постоянного магнита. Когда по катушке проходит ток звуковой частоты, возникает сила Ампера, заставляющая двигаться катушку и диффузор. Двигаясь вперед, диффузор создает волну сжатия. По в то же самое время на задней стороне диффузора возникает волна разрежения, и если скорость движения диффузора невелика, то воздух просто перетекает от передней стороны диффузора к — задней, не создавая звуковой волны в окружающем пространстве.
