Короткі теоретичні відомості. Магнітний запис заснований на магнітних властивостях феромагнетиків намагнічуватися й зберігати залишкову намагніченість.

Магнітний запис заснований на магнітних властивостях феромагнетиків намагнічуватися й зберігати залишкову намагніченість.

Процес магнітного запису наступний: при протяганні магнітної стрічки з визначеною постійною швидкістю в області робочого зазору магнітної головки магнітний шар стрічки намагнічується магнітним полем звукової частоти, створеним за рахунок протікання струму звукової частоти по котушці головки, причому магнітне поле спрямоване уздовж магнітної стрічки (поздовжнє намагнічування). Ця намагніченість стрічки зберігається тривалий час несе в собі записану звукову інформацію. Для намагнічування стрічки необхідно щоб сигнал, одержаний з мікрофона або іншого джерела, був підсилений до відповідної величини.

Відтворення здійснюється при протяганні магнітної стрічки біля зазору відтворюючої магнітної головки з тією ж постійною швидкістю. При цьому змінне магнітне поле стрічки створює ЕРС індукції в котушці головки, що потім підсилюється підсилювачем відтворення (ПВ) й надходить на гучномовець і на лінійний вихід магнітофона.

Для зменшення нелінійних спотворень при записі вводять додаткове підмагнічування стрічки змінним струмом підвищеної частоти (40...100 кГц), що створюється генератором підмагнічування (ГП).

Стирання магнітного запису здійснюється змінним магнітним полем, що створюється головкою для стирання, що підключена до ГП, при протіканні по ній струму тієї ж підвищеної частоти.

Виходячи з вище сказаного, спрощена типова функціональна схема магнітофона матиме вигляд, представлений на рис. 4.1.

Канал запису-відтворення магнітофона, в якому для запису і відтворення використовуються окремі підсилювачі, називається наскрізним і використовується лише в магнітофонах вищих груп складності. В більш простих побутових магнітофонах використовують один універсальний підсилювач, який може переключатись в режим запису чи відтворення.

Підсилювачі і запису і відтворення обов’язково містять каскади з колами корекції амплітудно-частотної характеристики (АЧХ). В універсальному підсилювачі кола корекції переключаються в залежності від режиму роботи ("запис" чи "відтворення").

Держстандарт установлює, що магнітофони, в залежності від основних параметрів і виконуваних функцій розділяються на 5 груп складності (0, 1, 2, 3, 4). Основні параметри магнітофонів нормуються відповідно до груп складності (додаток 2).

Основними нормованими параметрами магнітофонів є:

швидкість руху магнітної стрічки;

відхилення швидкості від номіналу;

повний ефективний робочий діапазон частот (на лінійному виході);

повне зважене відношення сигнал/шум;

коефіцієнт третьої гармоніки;

відносний рівень стирання;

непогодження АЧХ стереоканалів на лінійному виході;

відносний рівень проникання з одного каналу в інший;

зважене значення детонації.

Важливими параметрами магнітофонів з точки зору їх якості та функціонування є: вихідна потужність; струм запису; струм підмагнічування; амплітудно-частотні характеристики підсилювача відтворення та каналу запису-відтворення та їх нерівномірність, діапазон корекції АЧХ регуляторами тембру та ін.

Для забезпечення приблизно однакової якості відтворення на різних магнітофонах, частотні характеристики каналів відтворення строго нормуються відносно стандартного каналу.

Частотні характеристики стандартного каналу з магнітною головкою середньої якості при різній швидкості руху магнітної стрічки приведені в табл. 4.1.

Поля допусків нерівномірності АЧХ стосовно стандартного каналу приведені на рис. 4.2.

Таблиця 4.1 Частотні характеристики стандартного каналу відтворення

Швид- кість, см/с	Рівень у дБ на частоті, Гц
4,76	+22	+24	+22	+18	+13		-1	-3	-	-	-	-
9,53	+24	+24	+22	+18	+13			-2	-12	+4	-	-
19,05	+22	+22	+21	+17	+13		-5	-8	-6	-5	-3	-1

Порядок виконання роботи

Порядок виконання лабораторної роботи відповідає стандартній методиці налагодження магнітофонів.

1. Використовуване обладнання. Для проведення експериментальних досліджень необхідно мати досліджуваний магнітофон, генератор сигналів звукової частоти (ГЗЧ), підсилювач потужності (якщо він відсутній у магнітофоні), акустичну систему, осцилограф, мультиметр, магнітну стрічку з записаними тестовими сигналами.

2. Ознайомлення з будовою магнітофону. Студенти вивчають принципову схему магнітофона, визначають на ній основні вузли та елементи регулювання і настройки. Потім вони знаходять ці елементи безпосередньо у магнітофоні. Роботи виконуються при виключеному живленні.

3. Очищення головок. Робочі поверхні головок можуть забруднюватися магнітним порошком, що відокремлюється від магнітної стрічки, що рухається. Це різко погіршує якість запису і відтворення. Головки й інші контактуючі з магнітною стрічкою деталі чистять тампоном, змоченим у спирті.

4. Розмагнічування. Розмагнічування головок і металевих деталей, що контактують зі стрічкою, як правило, виконують після заміни магнітної головки, перед виконанням настроювання вузлів магнітофона, а також якщо збільшилися шуми між записами при відтворенні. Розмагнічування виконують при виключеному магнітофоні. Для цього пристрій, що розмагнічує, (електромагніт) розташовують на відстані 1..1,5 м від магнітофона і включивши в мережу змінного струму повільно підносять до деталей а потім описують кілька кругових рухів у безпосередній близькості від деталей і, повільно видаливши у вихідну точку, відключають електромагніт від мережі.

Параметри електромагніта: 2000 витків проводу ПЭВ 0,33,сердечник діаметром 15 мм і довжиною 80мм.

5. Оцінка функціонування. Оцінка виконується за допомогою органів почуттів у наступному порядку:

1) установити на магнітофон магнітну стрічку;

2) перевірити роботу стрічкопротягувального механізму в режимах відтворення запису і перемотувань. При цьому оцінюється якість намотування магнітної стрічки, утворення петель в перехідних режимах, натяг і прилягання магнітної стрічки до магнітних головок, відсутність підвищеного механічного й акустичного шуму, чітке спрацьовування перемикачів, наявність індикації режимів робіт і функціонування індикатора витрати магнітної стрічки (при його наявності);

3) перевірити функціонування каналу відтворення шляхом прослуховування фонограми з контрольною музичною програмою; при цьому оцінюється дія регуляторів голосності, балансу і тембру, якість роботи внутрішніх і зовнішніх акустичних пристроїв;

4) перевірити функціонування каналу запису — відтворення шляхом запису сигналу від будь-якого доступного джерела і наступного відтворення; одночасно оцінюється функціонування пристрою індикації рівня запису. При прослуховуванні треба звернути увагу на ступінь помітності нелінійних спотворень, фону і шуму. Причиною нелінійних спотворень можуть бути недостатній струм підмагнічування, неправильне настроювання індикатора рівня (через це виникає перемодуляція) і спотворення в підсилювачі. В останньому випадку спотворення чутні через, гучномовець магнітофона вже під час запису.

Джерелом фону в записі буває звичайно фон підсилювача через наведення від електродвигуна, трансформатора живлення і пульсацій живлячої напруги. Підвищений шум у записі (шипіння) свідчить про несиметричну форму струму підмагнічування або про залишкову намагніченість універсальної головки.

Результати перевірки повинні бути відбиті в звіті.

6. Вимір середньої швидкості стрічки. Для цього треба мати касету (котушку зі стрічкою), у якій на чистій ділянці уклеєний відрізок стрічки відомої довжини з фонограмою. Уключивши магнітофон на відтворення треба помітити початок і кінець фонограми по секундоміру і визначити швидкість протягання, розділивши довжину відрізка l на тривалість фонограми t:

.

Якщо такої касети нема, то можна скористатися студійною фонограмою відомої тривалості t_ф. Тоді

,

де V_ст – задана стандартна швидкість стрічки (19,05; 9,35; 4,76 см/с).

Допустиме відхилення швидкості від стандартної не повинно перевищувати 2%.

Причиною великих відхилень швидкості можуть бути неточність установки швидкості двигуна (якщо вона регулюється), прослизання в передачі від двигуна до ведучого вузла, надмірний натяг стрічки з боку вузла, що подає, (наприклад, через несправність гальма), поганий притиск стрічки до ведучого вала через вироблення гуми на притискному ролику.

7. Перевірка і регулювання положення універсальної (відтворюючої) головки. Головка встановлюється по висоті у відповідності зі стандартним розташуванням доріжок запису, а її робочий зазор повинний знаходитися в середині кута обхвату головки стрічкою і під кутом 90° до напрямку руху стрічки. Правильне розташування робочого зазору 2магнітної головки 1 стосовно магнітної стрічки 3показане на рис. 4.3. Виконання перших двох вимог визначають оглядом взаємного положення головки і стрічки.

Кут нахилу магнітної головки 1 (рис. 4.4) регулюють гвинтом 4, щозмінює положення площадки 2,на якій кріпиться головка. Гвинт 5 є стопорним; 3 - панель магнітофона,6 - сталева кулька.

У заводських умовах регулювання проводиться з використанням вимірювальної стрічки зі спеціальними сигналами.

При відсутності такої стрічки можна використовувати високоякісну музичну фонограму, зроблену на магнітофоні з заздалегідь правильно встановленою головкою.

Положення головки по висоті регулюють так, щоб у паузах не прослухувалися зворотні доріжки, а нахил підбирають по найкращому відтворенню високих частот. При цьому регулятор тембру треба поставити в положення, що відповідає максимальному посиленню на верхніх частотах.

Можна виконати регулювання нахилу, використавши фонограму із сигналом частотою 10..12 кГц і рівнем запису в 4..6 разів (на 10...15 дБ) менше номінального. При відтворенні цього запису на магнітофоні, що набудовується, регулюють нахил головки так, щоб мати максимальну амплітуду сигналу на лінійному виході.

8. Випробування високочастотного генератора.Уключивши магнітофон на запис, але без стрічки, вимірюють частоту і струм через головку стирання. Частоту та струм стирання вимірюють осцилографом, підключеним паралельно резисторові опором 10 Ом, включеному на час вимірів послідовно з головкою стирання в заземлений провід. Струм розраховують за законом Ома. Перевіряють також симетричність кривої струму стирання (звичайно це синусоїдальний струм).

Якщо струм стирання для даної головки малий, треба перевірити транзистор генератора, режим його роботи і змінити ємність включеного послідовно з головкою конденсатора. Відсутність коливань або спотворена їхня форма найчастіше буває внаслідок пробою між витками котушки контуру або при несправності транзистора.

Перевіривши роботу генератора, випробують якість стирання записів. Для цього можна скористатися непотрібними фонограмами, записаними з великим рівнем. Зарядивши стрічку в магнітофоні, включають його на 2...3 хвилини на запис при виведеному регуляторі рівня запису. Перемотавши після цього стрічку, прослухують стерту ділянку при цілком уведеному регуляторі голосності і визначають на слух якість стирання.

Причинами поганого стирання можуть бути недостатній струм стирання, забруднення головки стирання, поганий контакт її зі стрічкою, що рухається, неправильна установка головки по висоті (сердечник головки не перекриває цілком доріжку запису) або несправність головки (найчастіше коротке замикання частини витків обмотки). Несправність головки можна знайти, виміривши її індуктивність.

9. Установка струму підмагнічування. На лінійний вхід магнітофона подають від звукового генератора напругу частотою 1 кГц і регулятором встановлюють рівень запису, при якому індикатор відхилиться до половини допустимого рівня. Проводять підряд кілька записів при різних положеннях резистора, що регулює струм підмагнічування, і запам'ятовують ці положення. Потім, при відтворенні, порівнюють запису між собою і визначають, для якого із них вихідна напруга підсилювача відтворення буде найбільшою (контролюється осцилографом, підключеним до лінійного виходу). Відповідного цього і встановлюють струм підмагнічування у магнітофоні.

У магнітофонах із двома або трьома швидкостями підмагнічування підбирають для більшої швидкості.

10. Перевірка настройки індикатора запису. На лінійний вхід магнітофона від генератора звукової частоти подають напругу частотою 1000 Гц і амплітудою 150...250 мВ (вимірюється осцилографом). Осцилографом вимірюють амплітуду сигналу на лінійному виході. Регулятором рівня запису установлюють індикатор на оцінку шкали, що відповідає номінальному рівневі запису. Проводять запис, перемотують стрічку і відтворюють записаний сигнал, вимірюючи вихідну напругу . Якщо , то індикатор рівня запису настроєний правильно. Якщо ж ці напруги неоднакові, необхідне регулювання потенціометра або резисторного дільника напруги на вході індикатора. Замість осцилографа тут можна скористатись вольтметром, вимірюючи діюче значення напруги.

11. Зняттята оцінка АЧХ підсилювача відтворення. В заводських умовах якість роботи каналу відтворення оцінюється і настроюється за допомогою спеціальних вимірювальних стрічок з тестовими сигналами. В умовах навчальної лабораторії це можна зробити лише на слух, порівнюючи відтворення фонограми на досліджуваному магнітофоні зі звуковою якістю фонограми на відрегульованому магнітофоні. При цьому повинні використовуватись одні й ті ж підсилювач потужності і гучномовець.

Оскільки основним вузлом каналу відтворення є підсилювач, то перед усім потрібно оцінити його роботу. Це можна зробити наступним чином.

На вхід підсилювача в режимі відтворення подати напругу від звукового генератора через дільник R1R2 (рис. 4.5), розташовуваний безпосередньо біля головки.

В схемі R₁=5...10 кОм, R₂ – (сотні Ом) підбирають так, щоб U_{вх ПВ} » 0,2 мВ на частоті 1000 Гц, але в будь-якому випадку у межах усього робочого діапазону частот U_вых £ U_{вых доп}. Для лінійного виходу U_{вых доп} = 250 ... 500 мВ.

Підтримуючи напругу постійною, змінювати частоту генератора з дискретністю в 1 октаву або відповідно до табл. 4.1 і для кожного її значення визначити вихідну напругу підсилювача (на лінійному виході).

Побудувати АЧХ у фізичних одиницях U_вих = F(f) та в [дБ] по відношенню до рівня вихідного сигналу на частоті 1000 Гц U_вих[дБ] = F(f), де

.

(4.1)

Характеристика підсилювача з магнітною головкою середньої якості повинна відповідати зазначеної в табл. 4.1.

Корекцію АЧХ роблять зміною параметрів елементів кіл корекції схеми підсилювача.

Причиною поганої АЧХ каналу відтворення, при задовільній АЧХ підсилювача, звичайно є магнітна головка. Найбільш часті наступні її дефекти: забруднення робочої поверхні, непрямолінійність робочого зазору (дефект виготовлення), знос сердечника головки і розширення внаслідок цього робочого зазору.

12. Перевірка відносного рівня завад в каналі відтворення. Перевірка проводиться шляхом виміру напруги на лінійному виході магнітофона в режимі відтворення без магнітної стрічки.

Відношення виміряної напруги до напруги на лінійному виході при номінальному рівні сигналу (наприклад до U_вих1000 з попереднього експерименту) характеризує відносний рівень перешкод каналу відтворення. Цей рівень в [дБ] обчислюється за формулою (4.1).

Якщо цей рівень не відповідає вимогам, то необхідно зробити аналіз і усунути можливі джерела завад.

12. Зняттята оцінка АЧХ каналу запису-відтворення. На лінійний вхід магнітофона подають напругу від звукового генератора амплітудою 150...250 мВ, проводять запис сигналів ряду частот робочого діапазону (з дискретністю в 1 октаву або відповідно до табл. 4.1) при незмінній амплітуді вхідного сигналу, відтворюють їх і за результатами виміру напруги на лінійному виході будують АЧХ.

В лабораторній роботі будують АЧХ у фізичних одиницях U_вих = F(f) та в [дБ] по відношенню до рівня вихідного сигналу на частоті 1000 Гц U_вих[дБ] = F(f), де

.

(4.1)

Оцінюють нерівномірність АЧХ у робочому діапазоні частот.

13. Зняттята оцінка АЧХ підсилювача запису. Перед перевіркою АЧХ відключають провід, по якому від генератора подається в головку струм підмагнічування. У заземлений провід, що підходить до головки, включають резистор опором 100 Ом і паралельно йому підключають вольтметр або осцилограф. Показання вольтметра будуть пропорційні струму запису. Після цього магнітофон переключають у режим запису і знімають АЧХ (залежність струму запису від частоти при постійній вхідній напрузі) аналогічно попередньому. Вона повинна бути близька до приведених на рис. 4.6.

Причинами поганої АЧХ каналу запис-відтворення крім незадовільної АЧХ підсилювача запису можуть бути надмірно великий струм підмагнічування і дефекти робочого зазору магнітної головки. У деяких випадках універсальна головка може задовільно працювати при відтворенні, але погано при записі і навпаки. При роздільних головках запису і відтворення обов'язкове регулювання нахилу робочого зазору головки запису (здійснюється при записі сигналу високої частоти шляхом ряду проб).