Главная Контакт Ссылки
Генератор стирания-подмагничивания для кассетного магнитофона класса High-End Версия для печати
Написал Е. Лукин   
четверг, 25 Сентябрь 2003

Не стоит лишний раз убеждать читателей, что от генератора стирания-подмагничивания (ГСП) существенно зависит качество записи. Так, посредственный ГСП может свести на нет высокие параметры усилителей записи и воспроизведения: ГСП практически всех современных магнитофонов выполнены по двухтактной трансформаторной схеме, как наиболее простой и вполне удовлетворяющей рядовых пользователей магнитофонов по качеству записи. Как известно, в ГСП особое внимание уделяется форме тока подмагничивания, который не должен содержать четных гармоник, так как даже небольшая асимметрия значительно увеличивает шум магнитной ленты. К сожалению, в двухтактных генераторах из-за несимметрии обмоток трансформатора или разброса параметров транзисторов уровень второй гармоники может достигать -35 дБ, что на целых 11 дБ ( почти в четыре раза!) выше, чем минимально требуемый для высококачественной записи.

В профессиональной аппаратуре ГСП также выполняются по двухтактной трансформаторной схеме. Однако в них обязательна подстройка симметрии тока подмагничивания. Для радиолюбительской практики такой способ рекомендовать нельзя, так как подстройка симметрии занимает неоправдано много времени (особенно в магнитофонах без сквозного канала). Поэтому ГСП стремятся разработать таким образом, чтобы симметрия формы тока подмагничивания была обеспечена схемотехнически. Грамотно спроектированный однотактный ГСП может вполне удовлетворить требованиям по форме тока подмагничивания. Однако, ввиду высокой частоты стирания и подмагничивания (порядка 100 кГц) для обеспечения достаточного тока стирания (особенно для металлических лент) транзистор ГСП приходится «загонять» в тяжелый режим, что отрицательно сказывается на надежности. Кроме того, при высокой частоте стирания ГСП становится мощным источником ВЧ наводок на всевозможные узлы магнитофона, как по звуковым цепям, так и по цепям питания.

Современная схемотехника позволяет достаточно простыми средствами произвести удвоение частоты. При этом можно выбрать частоту стирания порядка 50 кГц и тем самым значительно снизить мощность ГСП. Применять для этой цели раздельные автогенераторы для стирания и подмагничивания, работающие на разных частотах, нельзя, так как биения между их гармониками почти наверняка попадут в звуковой диапазон. Чем выше частота, тем большая мощность требуется для стирающей головки, так как мощность примерно пропорциональна квадрату частоты. Иными словами, на частоте стирания 50 кГц от ГСП требуется вчетверо меньшая мощность, чем на частоте 100 кГц. Кроме того, снижается и нагрев головки стирания.

Предлагаемый ГСП построен по классической структурной схеме, применяемой в профессиональной аппаратуре: задающий генератор - усилитель подмагничивания - усилитель стирания. Применение отдельного задающего генератора благоприятно сказывается на стабильности его частоты, что очень важно при применении фильтров-пробок с высокой добротностью и работе системы адаптивного динамического подмагничивания (САДП), без которой немыслим магнитофон категории High-End, кроме того появляется возможность простыми средствами произвести удвоение частоты для канала подмагничивания. В данном ГСП удвоение частоты задающего генератора производится аналоговым перемножителем, производящим операцию возведения в квадрат синусоидального напряжения.

Схема генератора с САДП
крупнее

Схема блока ГСП представлена на рис.1. Задающий генератор собран на транзисторе VT5 по схеме индуктивной трехточки и вырабатывает синусоидальный сигнал частотой 50кГц с малым уровнем гармоник. Этот сигнал (порядка 3В) поступает на усилитель стирания, выполненный по двухтактной бестрансформаторной схеме. Необходимый ток стирания получается благодаря частичному включению колебательного контура, образованного индуктивностью стирающей головки BG1 и конденсаторами С15 С16. Резистор R36 ограничивает максимальный ток стирания, когда цепь стирающей головки не настроена в резонанс, что имеет место при настройке ГСП. При напряжении питания +15В усилитель развивает ток стирания порядка 150 мА, потребляя от источника питания 35 мА.

При поступлении команды «Запись» (как в TTL, так и в КМОП уровнях) открываются транзисторы VT2 и VT4 и напряжение питания +15В поступает на задающий генератор через цепь R20C7, обеспечивающую мягкий запуск последнего. С коллектора VT4 поступает питание (через резистор R21 и дроссель L2 ) на усилитель стирания. В режиме МЭК II (хромдиоксидная лента) резистор R21 закорачивается контактами реле К1.2 и ток стирания возрастает примерно в 2 раза. Режим МЭК-IV в данном ГСП не предусмотрен. Кроме того, применение САДП делает нецелесообразным применение этого режима, но если запись на металлопорошковые ленты все-таки потребуется, то ток стирания можно повысить еще вдвое, соединив эмиттер VT10 и нижний вывод R34 с источником напряжения -15В.

С выхода задающего генератора сигнал частотой 50 кГц поступает на вход аналогового перемножителя DA2. При этом на выходе DA2 получается напряжение удвоенной частоты - 100 кГц. Цепи балансировки DA2 можно существенно упростить, оставив для этой цели лишь один подстроечный элемент - R23. Так как усилитель подмагничивания (УП, транзисторы VT7, VT8) имеет относительно низкое входное сопротивление, а внутренний ОУ DA2 имеет недостаточную мощность, после перемножителя DA2 применен повторитель на ОУ DA3. Второй канал подмагничивания на схеме рис. 1 не показан, так как он полностью идентичен первому.

С выхода усилителя подмагничивания через резистор R35 напряжение поступает на колебательный контур L3C17C18. Частичным включением этого контура достигается его высокая добротность. Отсутствие постоянной составляющей, имеющей место в однотактной схеме, позволило резко уменьшить габариты катушки колебательного контура, не снижая добротность последнего. Применение распространенной арматуры для катушки позволило, кроме того, резко сократить время на настройку этого контура в резонанс после изготовления ГСП. Резистором R35 ограничивается максимальный ток, потребляемый УП при значительной расстройке контура, что может иметь место при первоначальной настройке ГСП. Через конденсатор С19 напряжение подмагничивания поступает на записывающую головку BG2 ( если используется комбинированная головка или универсальная головка, работающая в режиме записи). Цепи коммутации на схеме не показаны и зависят от конкретной схемы магнитофона. При использовании магнитной головки ЗД24.080 усилитель обеспечивает максимальный ток подмагничивания 1,2 мА. При подаче на вход УП напряжения с частотой 100 кГц от внешнего генератора, имеющего уровень второй гармоники 3% (-28 дБ), что, очевидно, совсем не годится для высококачественной записи, на выходе УПП суммарный коэффициент гармоник составил менее 0,3% (-50 дБ), что гарантирует высокое качество записи. Измеренная при этом добротность контура L3C17C18 была равна 16,6. Максимальный ток, потребляемый от источника питания - 30 мА.

САДП собрана на ОУ DA1.1 и DA1.2 и подробно описана в [Л]. Отличие состоит в применении вместо однотактного УП двухтактного, что повышает качество работы САДП и значительно упрощает настройку последней. При отсутствии команды «Запись» на инверсный вход интегратора DA1.2 через переход эмиттер-база VT4 и резисторы R16, R15 от источника +15В поступает положительное напряжение, надежно переводящее интегратор в насыщенное состояние. При этом на его выходе напряжение близко к -15В и транзистор VT6 надежно закрыт ( для снижения энергопотребления). Регулировка тока подмагничивания производится изменением постоянного напряжения на неинвертирующем входе DA1.2. В режиме МЭК I ( это основной режим) постоянное напряжение с делителя R1R2 через контакты реле К 1.1 поступает на базу эмиттерного повторителя VT1. Далее это напряжение делится делителем R3R4R5 и поступает на резисторы R6 и R6', служащие для раздельной установки токов подмагничивания в каждом канале в соответствии с параметрами конкретной магнитной головки. Резистор R4 вынесен на лицевую панель аппарата и служит для оперативного регулирования тока подмагничивания под конкретную магнитную ленту. Пределы регулировки тока подмагничивания этим резистором ±3 дБ. В режиме МЭК И напряжение на базу VT1 поступает с движка R1, который служит для установки тока подмагничивания для хромдиоксидных лент.

При поступлении команды «Запись» открывается транзистор VT2, подсоединяя нижний вывод R15 к общему проводу и переводя тем самым интегратор в активное состояние. На его выходе появляется некоторое положительное напряжение (относительно -15В), которое через повторитель на VT6 подается на УП. От величины этого напряжения зависит и напряжение на выходе УП, а следовательно и ток подмагничивания. Ток подмагничивания при отсутствии в спектре записываемого сигнала мощных ВЧ-составляющих определяется положением движков R4 и R6 (R6'). При появлении в спектре сигнала записи высокочастотных составляющих происходит нормированное снижение напряжения питания УП, а следовательно и тока подмагничивания, в соответствии с алгоритмом работы САДП [Л]. При наличии в спектре записываемого сигнала очень мощных ВЧ сигналов (более 0 дБ) происходит падение напряжения питания УП почти до 0В (относительно -15В), таким образом мощный ВЧ сигнал уже сам становится подмагничивающим для НЧ и СЧ сигналов.

Фильтр-пробка (ФП) выполнен по модифицированной схеме и, несмотря на простоту, позволяет практически полностью подавить основную частоту 100 кГц. Отсоединив выход усилителя записи (DA4) от ФП и подключив вместо него осциллограф, можно убедиться в его высокой эффективности и одновременно оценить уровень гармоник усилителя подмагничивания. Необходимость отсоединения УЗ вызвана тем, что напряжение подмагничивания может каким-либо паразитным образом (например, по цепям питания) попасть на вход УЗ , что вызовет появление напряжения этой частоты на выходе УЗ. которое не повлияет на качество записи, если наводка невелика, однако может внести погрешность в настройку ФП. Особенно это касается оценки нелинейных искажений тока подмагничивания с помощью предлагаемого ФП. При подаче на такой ФП сигнала частотой 100 кГц от генератора Г3-118. имеющего очень низкий коэффициент гармоник, удавалось полностью подавить основную частоту, несмотряна то, что осциллограф имеет входное сопротивление 1мОм и Свх=30пф (!).

К используемым деталям особенных требований не предъявляется. Катушки индуктивности выполнены на стандартной арматуре (например, катушки ФП и коррекции от катушечного «Маяка-201 ... 205» и т.п.). Катушка L1 содержит 230 витков провода ПЭЛ-1-0,1 мм с отводом от 140 витка, считая нижнего по схеме вывода. L3 содержит 600 витков ПЭЛ-1- 0,08 мм, L4 - также 600 витков и того же провода, с отводом от середины. В качестве емкостей колебательных контуров необходимо использовать конденсаторы, имеющие высокую стабильность и низкий ТКЕ (серии К-73 или КМ). Реле К1 - типа РЭС60 или РЭС80.

Настройку ГСП начинают с канала стирания. Для этого необходимо временно выпаять один вывод резисторов R25, R25', R38, R38'. Подается питание на ГСП. На вход «Запись» подается +15В, имитирущее эту команду. Осциллографом убеждаются в работе задающего генератора VT5. Затем осциллограф подключают к стирающей головке. Вращением сердечника L1 добиваются максимального напряжения на головке BG1. Проверяют работу канала стирания в режиме МЭК II, подавая на соответствующий вход напряжение +15В. Амплитуда напряжения на головке BG1 должна возрасти примерно вдвое. Резонансная частота контура C15C16BG1 должна быть равной 50±1 кГц. Если это не так - корректируют ёмкость С16.

Далее приступают к настройке удвоителя частоты. Для этого осциллограф подключают к контрольной точке КТ1 и вращением движка R23 добиваются равной амплитуды соседних положительных полуволн. Затем резистором R18 устанавливают амплитуду напряжения на КТ1 в пределах 1,4...1,5В. На этом настройка удвоителя частоты закончена.

При снятом питании ГСП впаивают на место один резистор R25. Осциллограф (с открытым входом) подключают к КТ2. При отсутствии команды «запись» напряжение на КТ2 должно быть близко к -15В. При подаче команды «запись» оно должно возрасти. При сильной расстройке контура L3C17C18 оно может повыситься до +15, вращением сердечника L3 добиваются его минимальной величины. Если это не удается, необходимо немного скорректировать номинал С18. Далее, вращая движки R6 и R4, убеждаются в пропорциональном изменении напряжения на КТ2. Аналогично производится настройка второго канала. Следует отметить, что при настройке УП головка BG2 должна быть подсоединена к ГСП именно через тот кабель, который будет использоваться в магнитофоне. Затем необходимо удостовериться в достаточности диапазона регулировки тока подмагничивания резистором R4. Для этого осциллограф подключают к КТ2, ГСП переводят в режим МЭК II, движками R1, R4, R6 устанавливают максимальное напряжение. При этом напряжение на КТ2 должно быть близко к +15В. При вращении любого движка вышеуказанных резисторов в «земляную» сторону напряжение на КТ2 также должно уменьшаться. Если оно некоторое время остается прежним, т.е. не реагирует на на вращение движков подстроечных резисторов, то необходимо увеличить сопротивление R3. Если же напряжение на КТ2 не достигает +15В (при максимальном напряжении на входе DA1.2), то R3 необходимо уменьшить.

После этого впаивают резисторы R38, R38' и производят настройку ФП. Для этого к выходу УЗ (DA4) подключают осциллограф и поочередным вращением подстроечников L4 и R37 добиваются минимального напряжения частоты подмагничивания. При настроенных ФП напряжение на КТ2 может несколько возрасти.

При трассировке печатной платы ГСП детали удобнее располагать в той последовательности, в какой они показаны на принципиальной схеме. При этом ОУ DA1 необходимо расположить подальше от усилителей стирания и подмагничивания, а точки «а» (рис.1) соединяются короткими отрезками экранированного кабеля, чтобы избежать «левых» наводок на этот провод, нарушающих нормальную работу САДП.

Настройку САДП и окончательную настройку ГСП производят после установки ГСП в аппарат. Настройка САДП производится вращением подстроечника R10. Критерий правильной настройки САДП - минимальная неравномерность АЧХ канала записи до 16 кГц при повышенных уровнях записи (-10...-6 дБ от номинального).

Более подробно настройка аппарата с САДП описана в [Л]. Способ магнитной записи с адаптивным подмагничиванием и САДП запатентованы во всех странах СНГ и их коммерческое изготовление и применение, равно как и коммерческая запись компакт-кассет с применением САДП допускаются исключительно по лицензии. По вопросам приобретения лицензии обращайтесь в редакцию «Радиохобби».

Качество записи с правильно отрегулированной САДП настолько высоко, что подавляющее большинство слушателей просто не верит, что так может звучать обычная компакт-кассета. Запись музыкальных кассет по аналоговой технологии с адаптивным подмагничиванием выполняется по лицензии киевским Клубом любителей Hi-Fi записей. Вы можете заказать по почте или приобрести непосредственно в Клубе музыкальные кассеты с разнообразным репертуаром классической / джаз / рок / поп / new age (несколько сотен наименований на любой вкус) музыки. Адрес Клуба: 252025, Киев-25, а/я 286, Клуб; тел./факс (044)211-04-82.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Сухов Н.Е. Адаптивное динамическое подмагничивание - Радиоежегодник -1991, С. 7-3

Радиохобби № 1 1998г.

< Пред.   След. >
up Главная | Новости | Усилители мощности | Предусилители | Акустика | Источники сигнала | FAQ | Форум | Карта сайта up
 

Mambo is Free Software released under the GNU/GPL License.