Главная Контакт Ссылки
Ещё один САДП-совместимый усилитель записи Версия для печати
Написал Е. Лукин   
понедельник, 29 Сентябрь 2003

В [1] был опубликован УЗ, отвечающий требованиям к современным магнитофонам, оснащенным системой адаптивного динамического подмагничивания (САДП). При более детальном рассмотрении этого УЗ обнаруживаются некоторые недостатки, один из которых был описан в [2]. Но есть еще чисто «эксплуатационные» недостатки, не снижающие качества УЗ, однако затрудняющие его настройку и установку в магнитофон. Обычно в магнитофоне для коммутации головки в режимах записи-воспроизведения используется реле с двумя группами перекидных контактов (по группе на один канал). Этих контактов оказывается вполне достаточно, чтобы коммутировать универсальную головку, так как при обычном включении один из выводов головки всегда соединен с общим проводом. Обычно это реле находится на входе усилителя воспроизведения (для снижения наводок на УВ). При установке УЗ [1] в магнитофон двух перекидных контактов оказывается недостаточно, так как головка подключается в режиме записи по мостовой схеме, для чего требуется еще два перекидных контакта. Иными словами, установка такого УЗ в магнитофон косвенно требует переделки и УВ.

К «эксплуатационным» недостаткам можно отнести и слишком большой диапазон регулировки тока записи резистором R1 (порядка 60 дБ). При этом во время установки тока записи под конкретную головку оператору придется «ловить блох»: малое перемещение движка резистора R1 приводит к большому изменению тока записи. Кроме того, в последнее время в связи с применением в магнитофонах компандерных шумоподавителей требования к точности установки тока записи возрастают (допустимый разбаланс по уровню в канале запись-воспроизведение не более 1 дБ), а стабильность параметров обычных подстроечных резисторов оставляет желать лучшего. В некоторых моделях престижных магнитофонов резисторы подстройки тока (а не уровня!) записи выведены на лицевую панель. В связи с вышеизложенным диапазон регулировки тока записи желательно сузить до 10...15 дБ. Сделать это очень просто: в «земляной» вывод резистора R1 следует включить постоянный резистор с сопротивлением 10...15 кОм.

Придется «ловить блох» и при регулировке подъема ВЧ резистором R12. В области его малых значений регулировка происходит очень резко, а во второй половине (то есть после среднего положения движка) очень медленно. В связи с тем, что глубина коррекции ВЧ в УЗ достигает 20 дБ, приходится работать обычно в первой половине R12 (т.е. в области его малых значений, где регулировка происходит очень резко). Такой нюанс не способствует стабильности параметров УЗ во времени. В связи с этим степень подъема ВЧ лучше регулировать путем перестройки частоты квазирезонанса гиратора, если в аппарате не предусмотрен режим ускоренной перезаписи. Для этого резистор R13 заменяют двумя резисторами подстроечным 47 кОм и постоянным 24 кОм. Вместо R12 впаивается постоянный резистор, обеспечивающий максимальный подъем на ВЧ порядка 20 дБ. Действие нового подстроечного резистора (для перестройки резонанса) будет аналогично приведенному на рис.4 в [1]. В случае, если требуется ускоренная перезапись, таких цепочек (для перестройки резонанса) потребуется две (с соответствующими цепями коммутации).

Самым главным недостатком УЗ [1] является применение простой токостабилизирующей цепи. Предложенный номинал (R8=20 кОм) не позволяет получить хорошую стабильность тока записи на ВЧ: на частоте 20 кГц он вносит потери -2 дБ при головке ЗД24Н810 «Монолит» и -2,5 дБ при головке DYNY 62 «АХ» ( « D X » ) . Естественно, на такую же величину приходится увеличивать и коррекцию ВЧ в УЗ, тем самым снижая его перегрузочную способность. В режиме ускоренной перезаписи потери из-за нестабильности тока записи еще больше и зависят от полосы частот, записываемой в этом режиме. Уменьшение номинала R8 недопустимо, ибо приведет к еще большей нестабильности тока записи, а увеличение - приведет к снижению перегрузочной способности УЗ. Кроме того, применение простейшей токостабилизирующей цепи не позволяет снизить нелинейные искажения тока записи, вызванные нелинейностью магнитной головки. ФЧХ такой цепи также оставляет желать лучшего: она нелинейна из-за резонансных цепей, образованных различными корректирующими емкостями и влияния фильтра-пробки (ФП), если он применяется. Для повышения качества токостабилизации можно параллельно токостабилизирующему резистору подключить небольшую емкость. Для оценки эффективности токостабилизации различными способами ВЧ коррекция УЗ исключалась. При этом качество токостабилизации оценивалось неравномерностью АЧХ на токоизмерительном резисторе 100 Ом, включенном в «земляной» вывод головки записи (или универсальной головки, работающей в этом режиме). Для измерений использовалась лишь одна половина «моста», то есть головка нижним выводом (по схеме на рис. 2 [1]) подключалась к токоизмерительному резистору. Использование лишь одной половины «моста» позволяет интерполировать результаты измерений на другие УЗ, выполненные на одном ОУ. Максимальный ток записи измерялся при напряжении на выходе ОУ на пороге ограничения. Результаты измерений сведены в табл. 1. Как видно из таблицы, подключение емкости компенсирует завал ВЧ, создаваемый резистором. Уменьшив резистор и увеличив емкость можно повысить перегрузочную способность УЗ (или, что то же самое, увеличить максимальный ток записи).

Таблица 1
ГоловкаDYNY62ЗД24Н810 "Монолит"
Емкость, пФ02200220
Частота, кГц1016201016201216201620
АЧХ, дБ-1-2-2,5000-1-1.5-2+0,3+0,5
Iз мах, мкА 340320 420420 350330440460
 
Таблица 2
ГоловкаЗД24Н810 "Монолит"
Емкость, пФ82010001200
Частота, кГц714162071416209131620
АЧХ, дБ+1+1,2+1+0,4+1+2+1,8+1+2+2,8+1,3+0,2
Iз max, мкА  950860  1000900  1150960
ГоловкаDYNY 62 AX
Емкость, пФ82010001200
Частота, кГц 111620 101620 121620
АЧХ, дБ +0,30-0,5 +0,8+0,5-0,2 +1+1+0,3
Iз max, мкА  820770  900800  950840

Такой способ токостабилизации применялся еще на заре магнитной записи. Особенно остро стоял вопрос получения необходимого тока записи в транзисторной технике при ограниченном напряжении питания. Полоса записи редко превышала 10 кГц , и простая RC цепь вполне отвечала требованиям времени. Для такой цепи сопротивление токостабилизирующего резистора выбиралось втрое меньшим обычного, что позволяло при питании 12 В записать полосу частот 10 кГц. В нашем случае для записи полосы частот 10 кГц вместо 10 кОм следовало поставить 3,3 кОм и параллельно ему подключить емкость 3300 пФ. Для записи полосы частот 20 кГц требуется 6,8 кОм, однако при этом не удается получить достаточную стабильность тока записи. Результаты измерений при R=10 кОм и различных С приведены в табл.2. Как видно из таблицы , применение стабилизирующей RC-цепи позволяет почти вдвое увеличить максимальный ток записи даже без применения мостовой схемы. Однако этому способу присущ такой недостаток, как необходимость подбора емкости под конкретную головку (что также видно из таблицы) и обязательного применения фильтра-пробки (ФП). Кроме того говорилось, что ФЧХ такой цепи нелинейна. Таким образом эти рекомендации можно использовать для повышения перегрузочной способности УЗ простыми средствами, не прибегая к мостовой схеме.

С целью сравнения различных схем были взяты 5 УЗ:

  1. УЗ магнитофона «Орель-101», выполнен на ОУ КР574УД1, Rст=45 кОм;
  2. использовалась половина «моста» УЗ [1], примерно такими же характеристиками обладает УЗ магнитофона «МАЯК» М240-С;
  3. УЗ [1] , «мостовой»;
  4. УЗ с активным источником тока на ОУ КР574УД1;
  5. УЗ с активным источником тока на ОУ К157УД2.

Для создания равных условий использовалась одна и та же АЧХ УЗ: 1кГц - 0дБ; 16 кГц +13.6дБ; 20кГц +17дБ. Кроме того, измерения проводились на одной и той же головке DYNY 62 «АХ» (Aiwa). Ток записи этой головки был равен 48 мкА на частоте 1кГц, при котором намагниченность ленты составляла 200 нВб/м (уровень Dolby) на ленте МЭК-1. Перегрузочная способность оценивалась как отношение максимально возможного тока записи (определяемого ограничением выходного напряжения ОУ) к номинальному на частотах 16 и 20 кГц в режиме МЭК-1.

Таблица 3
Усилитель записи №12345
Iз ном. (1 кГц), мкА4848484848
Iз ном. (16 кГц), мкА230230230230230
Iз ном. (20 кГц), мкА340340340340340
Iз ном. (16 кГц), мкА180350700700900
Iз ном. (20 кГц), мкА 330640640740
Перегрузочная способность, дБ, на частоте16 кГц-2,1+3,6+9,7+9,7+11,9
20 кГц-5-0,3+5,5+5,5+6,8

Результаты измерений приведены в табл.3. Первым выбыл из соревнований УЗ №1: полоса пропускания УЗ по уровню 0 дБ составила всего 13 кГц. Несколько дольше продержался УЗ №2. Усилители №3 и №4 заметно ушли вперед, не выявляя какого-либо явного преимущества между собой (преимущество, как будет показано ниже, все же на стороне УЗ №4). И, наконец, явный лидер: УЗ №5.

Рис. 1

Упрощенная схема этого УЗ приведена на рис.1. А1- предварительный УЗ, в котором осуществляется коррекция АЧХ. На ОУ А2 собран активный источник тока, представляющий собой преобразователь напряжение-ток и являющийся упрощенным вариантом источника тока, предложенного в [3]. Таким образом каскад на А2 как бы заменяет собой токостабилизирующий резистор. При R1R4 = R3R2 Iз= UвхR2/R1R5. Как видно из формулы чувствительность такого каскада можно изменять с помощью одного резистора R5. Реально (при R1=R3=130 кОм, R2=R4=20 кОм) она составляет 320 мВ (на частоте 1кГц, 0 дБ). Для получения номинального тока записи от предварительного УЗ, в котором формируется АЧХ УЗ, с учетом коррекции +20дБ на частоте 20 кГц требуется всего 3,2 В. Таким образом, предварительный УЗ работает в значительно более легком режиме, чем в случае стабилизации тока резистором. Максимальный ток записи определяется типом ОУ и сопротивлением резистора R5. Этим и отличаются УЗ №4 и №5.

Здесь следует упомянуть об одном важном свойстве активного источника тока - способности снижать искажения тока записи, связанного с насыщением магнитопровода головки. Так, в моих экспериментах насыщение головки DYNY 62 происходило (на частоте 2 кГц) при токе 0,65 мА, а головки ЗД24Н810 - при токе 0,9 мА. Максимальный неискаженный ток записи, создаваемый активным источником тока, на этой частоте был 1,4 мА. Для ЗД24Н810 этот ток сохранялся до частоты 10 кГц, а для DYNY 62 - до 5 кГц. В случае применения токостабилизирующей RC- цепи (R=10 кОм, С=820 пФ) эти токи были соответственно равны 0,7 мА и 0,8 мА.

Кроме того следует учесть, что источник тока на ОУ не вносит искажений ФЧХ, что улучшает переходные процессы записываемых сигналов. В этом и заключается преимущество УЗ №4 перед УЗ №3.

Рис. 2
Рис. 3

Все вышесказанное иллюстрируется осциллограммами, изображенными на рис.2. На осциллограмме 1 приведена форма выходного сигнала ОУ с линейной АЧХ. В случае применения токостабилизирующего резистора этот сигнал является как бы входным. На осциллограмме 2 изображена форма тока записи при применении в качестве токостабилизирующего резистора R=20 кОм. На осц. 3 изображена форма тока при применении RC-цепи (R=10кОм,С=820 пФ). Как видно из осциллограмм форма тока записи значительно отличается от требуемой. На осц. 4 приведена форма тока записи в случае применения активного источника тока на ОУ. В этом случае форма тока записи практически совпадает с требуемой. Осц. №5 иллюстрирует влияние емкости кабеля (С=30 пФ), подключенного к ГЗ: на фронте сигнала возникает небольшой выброс, дающий на АЧХ тока записи подъем 0,5....1 дБ на частоте 20 кГц. И, наконец, самая интересная осциллограмма 6, изображающая ток головки (кривая а) и напряжение на ней (б) при достаточно больших токах записи на частоте 2 кГц. Как видно, форма напряжения на головке значительно искажена третьей гармоникой из-за насыщения магнитопровода. Несмотря на это форма тока записи не искажена. Здесь же виден и фазовый сдвиг между током и напряжением на головке, вызванный ее индуктивностью.

На рис.3 показано влияние разделительной емкости (С=1 мкФ) в цепи головки записи на частоте 30 Гц. На осц.1а показан ток записи при наличии разделительной емкости, а осц.1б - при ее отсутствии. На осц. 2 (рис.3) показан тот же случай, но с использованием активного источника тока. Эта осциллограмма дана в большем масштабе, чем осц.1, с тем, чтобы отчетливей была видна разница между сигналами а и б. Также, как и в предыдущем случае сигнал а - при наличии разделительной емкости. Как видно из рис.3, в случае применения разделительной емкости активный источник тока также существенно снижает ее влияние на форму тока записи: происходит лишь изменение наклона плоской части прямоугольного импульса, которая остается линейной.

Таким образом УЗ с активным источником тока имеет неоспоримые преимущества перед другими. Необходимость обязательного применения ФП - не столь большая плата за существенное улучшение качества записи, особенно на ВЧ.

Можно предложить установку активного источника тока и в уже существующие УЗ. При этом придется лишь изготовить плату источника тока и установить ФП, если он отсутствует в магнитофоне. ФП следует располагать в непосредственной близости от ГСП с тем, чтобы минимизировать ВЧ наводки на отдельные цепи магнитофона. Кроме того, не требуется переделка коммутации головки с помощью реле, как это имеет место в мостовой схеме. В качестве корректирующего усилителя будет штатный УЗ. Возникающий при этом большой запас по чувствительности можно убрать с помощью простейшего пассивного делителя напряжения, включенного на входе штатного УЗ.

Полная принципиальная схема предлагаемого УЗ приведена на рис.4. Несмотря на схожесть предлагаемого УЗ и УЗ [1] в корректирующей части, этот усилитель был разработан задолго до публикации [1]. После публикации [1] возник интерес произвести сравнительную оценку различных УЗ. После проведенных измерений были несколько скорректированы некоторые номиналы в предлагаемом УЗ.

Рис. 4
крупнее

Характерная особенность предлагаемого УЗ - отсутствие конденсаторов в цепи прохождения звукового сигнала, что значительно улучшает ФЧХ на низких частотах, кроме того отсутствуют так называемые «ионные» искажения, свойственные электролитическим конденсаторам.

Максимальная чувствительность УЗ 500 мВ. УЗ в современных магнитофонах подключается к выходу компандера (Dolby, dbx), в котором происходит нередко и усиление сигнала. Для получения номинального уровня записи на частоте 1 кГц на выходе А1.1 требуется напряжение 340 мВ. Так как сам корректирующий усилитель имеет коэффициент усиления на средних частотах порядка 3, то излишняя чувствительность компенсируется ослаблением входного сигнала цепью R4R5R6C1C2. Одновременно этой же цепью формируется АЧХ УЗ на низших частотах (t2) - элементы R4R5C7. Цепь R4C1C2 является ФНЧ с частотой среза 25 кГц. Резистором R2 производится подстройка чувствительности УЗ под конкретную головку. Резистор R1 служит для калибровки тока записи под конкретную магнитную ленту и устанавливается на лицевой панели аппарата. Применение такой подстройки особенно актуально для компандерных систем Dolby - C,S и dbx с целью получения единичного коэффициента передачи магнитофона для любых лент и корректной работы компандеров. Единичный коэффициент передачи в магнитофонах без сквозного канала устанавливается путем пробных записей от специального (нередко встроенного) калибровочного генератора. Пределы регулировки Iз резистором R1: ±2 дБ; R2: ±5 дБ. АЧХ УЗ на ВЧ формируется гиратором на VT2, включенным в цепь ООС А1.1. Частота квазирезонанса зависит от резисторов R12R13 и емкостей С4С5. Подстройка частоты квазирезонанса, а следовательно и величины подъема АЧХ на fвмагнитофона производится резистором R13. Максимальный подъем ВЧ ограничивается резистором R10. Несмотря на то, что вместо ОУ в гираторе применен транзистор (VT2), он отлично справляется со своей задачей. На ОУ А1.2 собран преобразователь напряжение-ток, о котором уже говорилось выше.

В связи с тем, что в УЗ отсутствуют разделительные конденсаторы, а также тем, что каскад А1.1 имеет усиление и по постоянному току, в схему введен каскад компенсации постоянной составляющей на выходе А1.2 с помощью ОУ А2, эффективно справляющийся даже с весьма значительной постоянной составляющей, могущей возникнуть в предыдущих каскадах. Он производит сравнение потенциала на выходе А1.2 с потенциалом общего провода, и при наличии разности вырабатывает корректирующий сигнал, сводящий эту разность к нулю. В связи с тем, что наличие постоянной составляющей на головке В1 совершенно недопустимо, А2 имеет подстройку смещения (R22), сводящую постоянную составляющую на головке до долей милливольта. Без этой подстройки это напряжение находится в пределах 5 мВ.

Впрочем, для упрощения УЗ каскад на А2 можно не ставить. При этом исключаются все элементы, относящиеся к А2, нижний вывод R18 присоединяют к общему проводу, а в разрыв провода, идущего к ФП необходимо поставить емкость (1...2.2 мкФ) типа К73-17. Емкость желательно также поставить и на входе УЗ.

Рис. 5В УЗ применен модифицированный ФП, позволяющий практически полностью подавить основную частоту ГСП. Его настройка сводится к поочередному вращению подстроечников L1 и R21 до максимального подавления частоты подмагничивания. Если в процессе настройки форма напряжения (на левом выводе L1) будет несимметрична относительно оси X, это верный признак наличия в колебаниях ГСП четных гармоник. В этом случае следует обратить внимание на сам ГСП. Неполное подавление основной частоты может быть в том случае, если напряжение ГСП проникает на вход УЗ каким-то «обходным» путем (например, через паразитные емкости неудачно разведенной печатной платы). Если в магнитофоне уже имеется ФП, то модифицировать его можно, как показано на рис.5. При этом не требуется перемотка индуктивности. Вместо одного конденсатора в ФП устанавливается два, но вдвое большей емкости с тем , чтобы их суммарная емкость осталась прежней. Средняя точка соединяется с общим проводом через подстроечный резистор, номинал которого зависит от типа примененной индуктивности. Катушка L1 в моем варианте содержит 600 витков провода ПЭЛ-0,08 на стандартной арматуре ФП катушечных магнитофонов («Маяк», «Снежеть» и т.п.)

При повторении УЗ следует обратить внимание на подбор резисторов в цепи ОС А1.2. Важно соблюсти отношение R15/R16=R18/R19. При этом три из них можно взять произвольно, измерив, однако, сопротивления цифровым прибором. Номинал четвертого резистора вычисляется в соответствии с вышеприведенной формулой и подбирается также с помощью цифрового омметра. Без предварительного отбора можно применять резисторы с допуском 1%.

Налаживание данного УЗ не отличается от описанного ранее в [1].

ЛИТЕРАТУРА

  1. Сухов H. САДП-совместимый усилитель записи. - Радиоаматор, №9/95, с.8
  2. Каранда Ю. Совершенствование совершенного. - Радиоаматор, №8/96, с.5
  3. Гутников B.C. Интегральная электроника в измерительных устройствах.- 2 изд., пере - раб. и доп. -Л.:Энергоатомиздат, 1988, с. 72

РадиоХобби№ 5 1998 г.

< 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.