|
Вводная теория магнитной записи. Головка воспроизведения (ГВ) представляет собой катушку индуктивности, намотанную на пермалоевом, сендастовом либо ферритовом сердечнике с очень тонким зазором из немагнитного материала. ГВ устанавливается на лентопротяжный механизм т.о., что носитель (магнитофонная лента) плотно прижимается к зазору.
Таким образом, остаточное магнитное поле носителя (магнитофонной ленты) замыкается через сердечник и наводит в катушках ГВ Э.Д.С. индукции, пропорциональную намагниченности ленты – т.е. записанному сигналу. От ширины зазора зависит уровень воспроизведения высоких частот. АЧХ ГВ представлена на рисунке.
С повышением частоты воспроизведения отдача ГВ растет пропорционально за счет увеличения индуктивного сопротивления головки. Но на граничных частотах ширина немагнитного зазора становится соизмеримой с длинной волны записанного на носителе сигнала(домены носителя перестают успевать перемагничиваться в такт с сигналом на высоких частотах) – резко возрастают потери и отдача (Э.Д.С.) начинает падать. Характеристика усилителя воспроизведения (УВ) строго обратная АЧХ ГВ и может быть представлена эквивалентной цепью R1CR2 с постоянными времени:
t 1 = R1*C=3180 мкс;t 2 = R2*C=120 мкс,для магнитофонной ленты из двуокиси железа, и t 1 = R1*C=3180 мкс;t 2 = R2*C=70 мкс,для магнитофонной ленты на основе хрома и железных лент. Эти ленты имеют больший на 4…5 дБ динамический диапазон. Раньше была принята постоянная времени t 1 = R1*C=1590 мкс , но это приводило к большому подъему коррекции УВ в области НЧ(нижних частот) и соответственно к увеличению помех с частотами 50 (60) Гц и их гармоник. Для повышения верхней граничной частоты в УВ обычно делают высокочастотную коррекцию (ВЧ коррекцию), которая позволяет несколько компенсировать завал АЧХ ГВ в области верхних частот (ВЧ), а следовательно повысить граничную частоту системы. Однако злоупотреблять этим не следует – ведь одновременно повышается уровень ВЧ шумов. Обычно ВЧ коррекцию делают включая LC фильтр с низкой добротностью в цепь отрицательной обратной связи (ООС). Удается компенсировать 3…6 дБ завала АЧХ ГВ без заметного повышения общего уровня шума. Э.Д.С. ГВ обычно лежит в пределах 160…500мкВ на частоте 400(333)Гц. АЧХ принято изображать в дБ с логарифмической шкалой по оси частот. Белл – это логарифм отношения выходного сигнала к входному по - мощности(среднеквадратичному значению). Соответственно дециБелл (дБ) – десятая часть Белла по мощности или двадцатая по напряжению, соответственно: 1 дБ=20 lg (Uвых./Uвх.); Т.о. при измерении разницы двух напряжений сигналов мы переходим от операции умножения(деления) к операции сложения(вычитания). Обычно на всех стрелочных измерительных приборах нанесена дополнительная логарифмическая шкала. Чтобы легко и быстро ориентироваться в децибельной шкале надо запомнить следующую таблицу.
Впрочем ее можно точно рассчитать ну, например, в “офисном” редакторе XL набрав в одной колонке количество дБ, а в другой следующую формулу: “=СТЕПЕНЬ(10;(A3/20))”, где A3 – номер ячейки соответствующего аргумента.
Пример. 1)1250 раз=1,25*1000 раз=2 дБ+60 дБ=62 дБ 2)33дБ=(20+10+3) дБ=(10*3*1,41) раз=423 раз Выходной сигнал УВ обычно принимают равным 500 мВ на частоте 400 Гц. Т.о. УВ должен обеспечивать следующий коэффициент усиления: Кус=500 мВ/160 мкВ=500*10-3 /160*10-6 = 3125 =3,125*1000=70 дБ, к тому же необходимо обеспечить запас усиления для коррекции порядка 10…20 дБ и саму коррекцию – 10 дБ (по низким частотам). Из сказанного следует, что коэффициент усиления УВ не охваченного обратной связью должен быть не менее 90…100 дБ. Как правило, коэффициент усиления согласованного каскада на одном транзисторе не превышает 20 дБ, а УВ должен содержать не менее пяти однотранзисторных каскадов усиления.
Схема классического УВ. Первый каскад на транзисторе VT1 для обеспечения максимального соотношения сигнал/шум и максимального усиления работает в режиме микротоков с коэффициентом усиления порядка 40 дБ
Каскад на транзисторе VT2 не усиливает напряжение и служит для согласования импедансов (входных-выходных сопротивлений) (усиливает по току) предварительного (входного) каскада и корректирующего двухкаскадного усилителя на транзисторах VT3, VT4, который выравнивает подъем характеристики ГВ на высоких частотах. Цепь коррекции R15C6R10. Т.к. разница отдачи ГВ при воспроизведении высоких и низких частот составляет 20 дБ на вход корректирующего усилителя не стоит подавать слишком большие сигналы, что бы избежать ограничения по питанию. Следующий каскад на транзисторе VT4 осуществляет основное усиление откорректированного сигнала. Каскад на транзисторе VT5 усиливает как по напряжению, так и по току. Он является выходным каскадом УВ и должен иметь низкое выходное сопротивление для согласования с усилителем низкой частоты (УНЧ). Реально на практике такие схемы не применяются ииз-за большого количества ненадежных переходных(разделительнх) электролитических конденсаторов и необходимости стабилизиолвать режимы по постоягготу току каждого каскада. Для сокращения количества переходных емкостей и высокой повторяемости схемы, транзисторы объединяют по постоянному току в единые каскады.
За счет общей ООС как по постоянному току, так и по переменному току, в таком каскаде удается получить стабильное усиление по переменному току и стабильные рабочие точки по постоянному, а значит и высокую повторяемость. Следовательно можно более точно нормирровать параметры схемы и уменьшить число транзисторов до 4. Тогда цепь ВЧ коррекции R9C4R5 переносится в первую двойку транзисторов. Для расширения динамического диапазона во второй двойке транзисторов применена вольтодобавка -цепь C7R11, поднимающая питание предоконечного каскада и позволяющая макимально использовать возможности выходного транзистора VT4, включенного по схеме повторителя напряжения. Впрочем коррекцию можно вынести и во вторую двойку транзисторов (смотри следующую схему) - R12C5R10. А для повторяемости лучше добавить усиления - еще один транзистор VT4. ВЧ коррекцию осуществляют включением последовательного колебательного контура L1C6 в цепь ООС. Его добротность, а следовательно и сопративление на резонансной частоте и суммарное усиление второй двойки за счет уменьшения ООС регулируют подстроечным резистором R13.
Все шумы при воспроизведении магнитофонограммы определяются в основном собственными шумами ленты. Но также довольно заметны собственные шумы УВ, вернее собственные шумы первого каскада УВ. Так для снижения уровня собственных шумов УВ особое внимание следует обратить на построение его первого какада. Тут необходимо применить малошумящий транзистор (например КТ3102Д,Е), работающий в режиме микротоков с минимальным внутренним входным сопративлением (это сопративление вносит наибольшие шумы). Хорошие результаты дает паралельное включение двух транзисторов (это снижает внутреннее входное соративление и шумы каскада примерно на 3...4 дБ). Паралельное включение трех транзисторов не дает дальнейшего заметного снижения шумов и поэтому не применяется.
В качестве дальнейшего усиления сигнала и для частотной коррекции применим усилитель с дифференциальным каскадом - аналог операционного усилителя на дискретных элементах. Такой каскад обеспечивает достаточно большое входное соротивление, а следовательно получить максимальное усиление первого каскада на транзисторах VT1, VT2. Сигнал ООС подается через корректирующую цепочку R13C6R12 на базу VT4. Выходной каскад на транзисторе VT5 имеет достаточно низкое выходное сопротивление. Неколько слов о построении усилителей воспроизведения. Почти что правила! При разводке обратить внимание: |
Здесь я публикую наиболее интересные на мой взгляд материалы из своих радиолюбительских архивов. В основном выкладываются проверенные схемы, которые были воплощены в "железо" или просто собирались на монтажках.
Эхх!.. |
