1. Магнитни аудио-ленти и аудио-касети

Автор на тематиката: инж. Борис Й. Рибов
за контакти: [email protected]

Технически данни и параметри на някои от най-използуваните ленти.

    Ще започна първо с кратък обзор на основните величини използувани по-долу, какво точно означават те, как се проявяват те при записа на сигнал върху лентата и какво е тяхното звуково усещане.

Електро-акустични свойства на лентите

   Електро-акустичните свойства на магнитните ленти са: максимално изходно ниво на записа (или максимален остатъчен магнитен поток) при определени нелинейни изкривявания, относителна чувствителност, относителна честотна характеристика, относителен предмагнитващ ток, относително ниво на шума, остатъчно ниво на неизтрития сигнал, нелинейни изкривявания и копирефект.
  Максимално изходно ниво - MOL, отразява възможността за сапис върху лентата на сигнал с определена честота и представлява максималният остатъчен магнитен поток при зададени нелинейни изкривявания (3%). То зависи от преднамагнитващият ток и честотата и представлява максималното ниво на записа, което може да се достигне, когато не е задължително придържането към стандартното ниво на запис а е необходимо да се получи колкото може по-голямо отношение сигнал/шум. Максималното ниво при честота 10kHz представлява нивото на насищане на лентата и илюстрира едно от главните ограничения на записа при касетните магнетофони, а именно, че  възможността за запис на високочестотни сигнали с големи нива рязко спада с увеличаване на предмагнитването.
   Чувствителността на лентата - S, представлява максималното отношение на остатъчния магнитен поток към интензитета на полето на ниво -20 dB. Тя зависи от дебелината и магнитните свойства на активният слой на лентата, обемната концентрация и степента на ориентация на частиците а също така от широчината на процепа на записващата глава и режима на предмагнитване.
   Изменението на чувствителността във функция от честотата се нарича честотна характеристика на лентата.
 Оптимален преднамагнитващ ток е този при който чувствителността на лентата за средни честоти (315 Hz) е максимална.
  Шумът на магнитната лента е предимно този получен от въздействието на преднамагнитващият ток (предмагнитващ шум). Той остава относително постоянен при изменение на тока на преднамагнитване.
  Остатъчното ниво на неизтрития сигнал характеризира изтриваемостта на лентата. Това е отношението на изходните напрежения, получени при възпроизвеждане на записан с номинално ниво на сигнал с честота 1 kHz  към остатъчното ниво на същият сигнал след изтриването на лентата, изразено в децибели.
  Копир-ефектът е едно от най-забележимите смущения при възпроизвеждане на записа. Същността му се състои в това че при съхраняване на фонограмата участъци от лентата съответствуващи на паузи между записани сигнали, се намагнитват под въздействие на магнитното поле на съседни записани участъци. Копирефектът е толкова по-малък колкото по-висококоерцитивна е магнитната лента.
   С увеличаване на дебелината на слоя на магнитната лента при равни други условия се увеличава чувствителността, намаляват се нелинейните изкривявания и шумът от предмагнитването, но се влошава честотната характеристика и се увеличава копирефектът.
   С увеличаване на обемната концентрация на частиците в магнитният слой при равни други условия се подобрява чувствителността и честотната характеристика, намаляват се нелинейните изкривявания и шумът на лентата, но се увеличава копирефектът.
   Оптималната стойност на преднамагнитващият ток намалява с увеличаване на обемната концентрация на частиците в магнитния слой и се увеличава при увеличаване на дебелината му.
    Магнитните ленти за касетни магнетофони се разделят на четири големи групи (според характеристиките на магнитния материал използуван за направата на лентата). Тези четири групи са стандартизирани с цел да се създадат оптимални режими на запис и възпроизвеждане от всеки производител на касетни декове. Според IEC те се делят на : IEC I, IEC II, IEC III и IEC IV.

Ленти от тип I

  Това са лентите използуващи като магнитен материал гама окиса на желязото (g-Fe2O3). Появата на компакт касета наложи бързо подобряване на качествата на тези ленти в резултат на което се създаде т. нар. нискошумяща лента (LN). При нея се използува същият магнитен материал, но е подобрена структурата на слоя. Магнитните частици са с по-малки размери и са с отношение на осите 4:1 до 5:1. Остатъчната магнитна индукция достига до 0.09T а коерцитивната сила - до  20 kA/m. Такива ленти се означават понякога и като тип 0 и намират приложение в по-непретенциозните  и портативни касетни магнетофони.
   Най-често използуваните в касетните декове магнитни ленти от тип 1 са тези с повишена динамика (LH - Low Noise, High Output). Тези ленти изискват честотна корекция при възпроизвеждане - времеконстантата е 120 ms . Като магнитен материал се използува също железен окис, но с малки примеси на други метали: кобалт, магнезии, никел, цинк и титан. По този начин се повишава остатъчната магнитна индукция, която достига до 0.15T а коерцитивната сила -25-28 kA/m. Последното налага по-голям предмагнитващ ток в сравнение с LN.

Ленти от тип II

   В тази група влизат лентите чийто магнитен слой има коерцитивна сила 35-45 kA/m. Те изискват 4-6 dB по-голям предмагнитващ ток в сравнение с лентите тип I и времеконстанта при възпроизвеждане 70 ms. В първите магнитни ленти като коерцитивен материал се използуваше хромов  двуокис (CrO2).
   Несъмнено лидер в производството на висококачественни магнитни ленти е TDK. Още през 1980 година те въвеждат хромзаместители в своите ленти от II тип (TDK SA-X) .  За хром-заместител се използува магнитен материал наречен Avilyn, който се получава чрез бомбардиране на изключително еднородни и финни железноокисни частици с кобалтови йони във вакумна среда. Коерцитивният интензитет на слоя достига 43 kA/m, а остатъчната магнитна индукция - 0.16Т.  Естествено при това се увеличава максималното ниво на запис (MOL), отношението сигнал/шум и намаляват нелинейните изкривявания.
   През 1982 година фирмата TDK пуска на пазара лента от I тип (TDK AD-X) с използуването на Avilyn като магнитен материал, в резултат на което се проявяват отличните му качества при работа с оптимален режим за ленти тип I.
   Магнитната лента TDK SA-X е двуслойна с цел оптимално възприемане на ниските и високите честоти и линеаризиране на честотната характеристика.
   С въвеждането на лентите от този тип се заговори за навлизане на HiFi в касетните декове.

Ленти от тип III

  В тази група влизат т. нар. двуслойни ленти тъй като магнитният им материал е нанесен на два слоя.  Долният слой е по дебел (5 mm), има по-нисък коерцитивен интензитет а горният - по-тънък (1-1,5 mm) и съдържа висококоерцитивни метални окиси. Целта е да се обединят предимствата на лентите тип I (по-добър запис на сигнали с ниски и средни честоти) и тип II (по-добри високочестотни свойства).Такъв подход е оправдан поради факта, че нискочестотните сигнали проникват в цялата дълбочина на магнитния слой а високочестотните - само в повърхностният слой. Определението двуслойна не е най-подходящо за лентите от група III поради факта че съществуват двуслойни ленти,  които спадат към други типове (например TDK SA-X - тип II), но е по-точно от наименованието ферохромови, което се използува най-често за ленти тип III.
   Магнитните свойства на тези ленти са: коерцитивна сила - 25-28 kA/m; остатъчна магнитна индукция - 0.15 T. Предмагнитващият ток е с около 1-2 dB по-висок от този при лентите тип I.
   Лентите тип III работят с времеконстанта при възпроизвеждане - 70 ms . Най-големият недостатък на лентите тип III поради който губят все повече популярност, е лошото възпроизвеждане при сигнали със средни честоти. Това се дължи на граничното взаимодействие на двата магнитни слоя, което освен това поражда и сериозни проблеми при честотната корекция при запис. Честотната характеристика макар и разтеглена във високочестотната област е доста неравномерна. Именно поради това вече такива ленти не се срещат изобщо като носители с HiFi качества. Те се използуваха в автомобилните радио-касетофони, където при възпроизвеждане с времеконстанта 120 ms се получава повдигане на високите честоти. Неравномерната честотна характеристика и повишените шумове не се забелязват при акустичните условия на автомобилното купе, но тук не става дума за "висока вярност" въобще.

Ленти от тип IV

  Това са т. нар. "метални ленти", при които като магнитен материал се използуват частици от чисто желязо  (може и кобалт или сплав между тях) вместо съответните окоси. Чистото желязо има отлични магнитни свойства: остатъчна магнитна индукция 0.26-0.34T и коерцитивна сила 75-85 kA/m. Благодарение на това се увеличава записаният върху лентата магнитен поток, като по този начин се повишава MOL при средни честоти с около 2-3 dB, а при високи с 6-10dB. Шумът е практически еднакъв с този на лентите тип II, а нелинейните изкривявания са под 0.8%. Вече записаните метални ленти могат да се възпроизвеждат с времеконстанта 70 ms като такива от тип II например.
   Имаше много проблеми при производството на метални ленти. Технологичните трудности се състоят в това, че малките железни частици взаимодействат с влагата и кислорода в атмосферата , като се окисляват и се превръщат в обикновена ръжда. Освeн това се възпламеняват много лесно. Тези проблеми, които забавиха появата на металната лента бяха постепенно решени с разработката на подходящи свързващи вещества (биндери) и от 1979 година вече няколко фирми произвеждат метални ленти.
   Днес всички касeтни декове имат възможност за работа с метална лента (тип IV). Смята се, че проблемите с окисляването са решени окончателно. Фирмата 3M, която първа демонстрира метална касета през 1978 година, съобщава, че при тяхната лента Metafine не са забелязани измерими загуби в следствие на корозия дори след продължителен престой (2.5 години).
   Металните ленти изискват с 9 dB по-голям предмагнитващ ток в сравнение с лентите от тип I.  Също така и изтриващата глава трябва да осигури изтриващо поле с интензитет 240 kA/m за едно качествено изтриване на старата фонограма.

Сравнителна графика на хистерезисните цикли при различните типове ленти:
Image
Схема на отворите на задната част на касетата за автоматично опознаване на типа на лентата:
Image
 

Зависимост на предмагнитващият ток от типа лента:
Тиш лента
IEC I
IEC II
IEC III
IEC IV
Предмахнитващ ток (dB)
(опримален)
3
9
6
12

   Експериментите върху лентите от тип IV (TDK MA) и тип II (TDK CDing, TDK SA-X) направени в BJR labs потвърдиха отличните  параметри на лентите, отговарящи напълно на спецификацията на типа лента и влизащи в ръкав 2dB  (отклонение от нормите).
   Ще дам в таблична форма данните на лентите: TDK MA и TDK SA-X, съпоставени със висококачествена лента от тип I:

Image
ПАРАМЕТЪР
дименсия
TDK SA-X
(IECII)
TDK MA
(IEC IV)
(IEC I)
MOL - 315 Hz
(dB)
+5.5
+6.5
+3.5
MOL - 10 kHz
(dB)
-5.5
0.0
-9.1
Шум от пoдмагнитването
(dB)
-61.0
-58.5
54.5
Динамичен обхват
(dB)
66.5
65.0
58.0
Цена (2x30min)
(DM)
4.8
4.95
1.2

Image
 

Изследванията са направени в BJR labs със измерителна техника от висок клас.

Таблица с характеристиките на някой често използувани магнитни ленти:
Касета
Чувствителност,
dB
Максимално изходно ниво,
dB
Нелинейни изкривявания,
%
(0dB - VU)
Отношение сигнал/шум,
dB
Динамичен обхват,
dB
(315 Hz)
IEC I (Fe2O3)
 
 
 
 
 
 AGFA F-DXIS
 -1.1
+0.8
1.2 
52.8 
53.6 
 BASF FM-1
-0.4 
+1.8 
0.83 
52.2 
54 
BASF LH-EI 
+3.4 
0.76 
53.4 
 56.8
 DENON DX-4
+0.4 
+2.5 
0.65 
51.3 
53.8 
 FUJI FR-I
-0.1 
+6.1 
0.48 
54.6 
60.7 
 HIMAX HX3
-2.2 
-1.5 
3.8 
52.5 
51 
 PHILIPS FE-I
 0
 +2.2
0.72 
52.5 
54.7 
 SKC-AX
-0.4 
+3.0 
0.46
51
54 
RAKS HD-XI
-0.2
+2.2
0.54
52.2
54.4
SONY HF
+0.4
+4.6
0.38
55.7
60.3
 TDK AD
 0
+2.9 
0.38 
53.0 
55.9 
 THATIS TX
 -0.6
+1.4
0.92 
51,0 
52.5 
 TRAID F-X
 0
 +4.6
0.37
 55.4
60.0 
 IEC II
 
 
 
 
 
 AGFA C-DXII
-0.7 
+0.7 
1.7 
57.7 
58.4 
 BASF CM-II
+0.4 
+3.9 
+0.68 
57.4 
61.3 
 BASF CR-MII
+1.4 
+5.2 
0.92 
60.5 
65.7 
 FUJI FR-IIS
+1.5 
+4.2 
0.84 
58.5 
62.7 
 JVC UF-II
+1.3
+3.4 
1.15 
59.8 
63.2 
 PHILIPS UC-II
-0.7 
+1.8 
1.3 
57.5 
59.3 
 RAKS HD-XII
+1.0 
+0.2 
2.2 
55.0 
55.2 
 SKC HX
+1.1 
+1.7 
1.3 
55.0 
56.7 
 SONY UX-S
+2.0 
+3.4
1.14 
57.1 
60.5 
 SONY UX
+1.5 
+2.8 
1.33 
58.3 
61.1 
 SONY UX-PRO
+1.3
+6.0 
0.39 
58.1 
64.1 
 TDK SA-X
+0.6 
+2.4 
0.92 
57.5 
59.9 
 TDK SA-XG
+2.5 
+3.4 
1.11
61.5 
64.9 
IEC IV (METAL)
 
 
 
 
 
 JVC ME
+0.6 
+4.1 
0.62 
54.0 
58.1 
 TDK  MA-XG
+0.5 
+7.0 
0.62 
57.2 
64.2 
 SONY METAL ES
 +1.3
+9.0 
0.31 
58.5 
67.5 

 

2. Магнитен звукозапис


Малко теория и факти !

   Съвременните битови магнетофони се разделят на две големи групи - ролкови и касетно. Ролковите магнетофони са предимно висококачествени, полупрофесионални магнетофони (за пример виж по-долу), които представляват само 2-5 % от общото световно производство.
 

Image
Image
   Висококачествен звукозапис се получава върху ролков магнетофон поради много причини най-главната от която е високата скорост на движение на лентата. Получава се по-голям динамичен обхват и честотната характеристика е равномерна в звуковата област. Освен това поради високата скорост на лентата не се наблюдава осезаемо насищане при запис на високите честоти с високи нива.
   В следващата таблица са дадени времеконстантите на стандартната корекция при възпроизвеждане (честотната корекция) за различните скорости на движение на лентата. Дадена е и графика на амплитудно-честотната характеристика на канала за възпроизвеждане.
Скорост
Стандарт
tu/mS
tA/mS
76 см/с
DIN
-
17,5
31.8 см/с
DIN, IEC, CCIR
NAB, EIA
-
3180
35
50
19.05 см/с
DIN - студийни
CCIR, IEC
DIN - битови
NAB, EIA
-

3180

70

50

9.53 см/с
DIN, IEC, NAB, RIAA
3180
90
4.75 см/с
DIN до 1970 г.
DIN от 1970 г.
1590
3180
120
120
Касетни
декове
4.75 см/с
DIN до 1974(Fe2O3)
DIN / IEC 1(Fe2O3)
DIN / IEC 2 (CrO2)
DIN / IEC 3
DIN / IEC 4 (Fe)
1590
3180
3180
3180
3180
120
120
70
70
70
Image
   Веднага се вижда, че честотната характеристика при касетните декове е по-неравномерна поради наличието на две коригиращи времеконстанти.
   Напоследък все повече навлизат в практиката висококачествените касетни декове. Някой от най-скъпите модели по качество не отстъпват на студийните магнетофони. Ниската скорост на движение на лентата и ограничената динамика на компакт касетите са продиктували и скъпата цена. Внедряват се сложни и скъпи системи с които се оптимизира работата на магнетофона. На някои от системите ще се спра по долу. На следващата фигура са показани висококачествени касетни декове на фирмата PIONEER и TECHNICS.
Image
Image
Image
Image
Image
Image

   В показаните по-горе модели се прилага двойно водене на лентата. Това е система при която се използуват две тоноси едната от които се върти малко по-бавно. По този начин се създава оптимално обтягане на лентата към блока от глави и се намалят контактните загуби при възпроизвеждане и запис.
   Допълнение към тази система се явява кварцовото стабилизиране на оборотите на тон остта. Това става чрез система с обратна връзка. При нормалните методи е възможна де-стабилизация на честотата на въртене на тоноста, която много трудно се корегира без обратна връзка. Метода PLL (ФАДЧ) е много удобен и се реализира сравнително просто. За целта на самият маховик  задвижващ тон остта  се поставят датчици на определено разстояние. Така при въртенето на маховика се получават поредица от импулси с честота пропорционална на честотата на въртене на тон остта. Тази честота се сравнява с кварцово-стабилизирана опорна честота и сигнала на грешката коригира напрежението задвижващо двигателя на маховика. Тази блокова схема е позната като "система с фазова авто-до-настройка" на честотата и е много устойчива към дестабилизиращи фактори.
   Системата за автоматична корекция на азимута на възпроизвеждащата глава е един необходим но скъп блок към касетния дек. Поради малката ширина на процепа на възпроизвеждащата глава малки отклонения в азимута на главата водят до значителни загуби при високи честоти. Те са от порядъка на 6-10 dB. В основата на системата стои специално конструирана възпроизвеждаща глава, при която единият от каналите е разделен на два под-канала. Сигналите от двата под-канала се усилват и се сравняват. Ако има грешка в азимута на главата се получава и фазова разлика между сигналите получени след обработката от специална схема. Тази фазова разлика се следи и компенсира от специален процесор, управляващ стъпков двигател с много малка стъпка на въртене, който пък директно коригира азимута на главата. С тази система се наблюдава значително подобрение при възпроизвеждане на фонограми, които са направени на друг касетен дек дори и с неправилно настроен азимут. Все пак цената на една такава система е прекалено голяма за да може тя да се вгражда и в по непретенциозните касетни декове.
   Друг основен блок от структурата на касетният дек е шумоподтискащата система. В касетните декове е наложително използуването на компандерна шумоподтискаща система. Като стандартна се е наложила "DOLBY B". Напоследък все повече се използуват линейни широколентови компандери с коефициент на компресия 2:1 дори и 3:1. Чрез тях (dbx например)се получава динамичен обхват надминаващ този на компакт диска с няколко децибела. Въпреки това се получват по-големи нелинейни изкривявания и неприятни странични звукови ефекти.
   Системата за динамично преднамагнитване на лентата е опция към касетния дек. Все по често се среща тази система. Подобрението от нея при запис на високочестотни сигнали на лента тип I и тип II е внушително (от порядъка на 6-10 dB). Действието на системата (DOLBY HX-PRO) не се усеща при метална лента (тип IV) поради факта, че там модулационната способност е много по-голяма. Философията на системата се състои в това, да се компенсира или по-скоро да се поддържа постоянен предмагнитващият ток. При запис той се променя като нискочестотният сигнал (особено първите хармонични на високочестотните съставки) се наслагва и така увеличава преднамагнитването. Ефекта е известен под името "взаимно преднамагнитване". Известни са и други системи имащи за цел да оптимизират динамично записващият тракт. BJR labs синтезира в дискретно изпълнение "DOLBY HX-PRO" процесор, при който информация за преднамагнитващият ток се получава не от отчетената стойност на напрежението върху записващата глава (както е при типичната реализация на системата), а от спада на напрежение върху еталонен резистор включен в тракта на записващата глава. Така се избягват импедансните разлики водещи до грешки при отчитане на ефективният преднамагнитващ ток през записващата глава.
   Системите за изместване на работната точка (ръчно и автоматично) по време на запис разкриват напълно качествата на магнитната лента. Тук става въпрос за фино до-установяване на преднамагнитващият ток, честотните корекции и реперното оптимално ниво на запис. Така се компенсират толерансите на различните магнитни ленти, които по някога надвишават 10%. С помощта на такава система може да се направи висококачествен запис на ленти със средно качество и евтина цена.
Напоследък се вграждат процесори, които сами контролират целия процес на настройка. Не трябва да се забравя обаче, че такива системи работят на стъпки (растер), които в повечето случаи са много малко. Използуват се 8 стъпки за регулиране на честотните корекции, 16 стъпки за регулиране на предмагнитването и 16 стъпки за регулиране на нивото на запис през 0.5 dB.
   В съвременните и скъпи модели касетни декове се използуват без-инерционни показващи прибори чрез които много точно и бързо може да се направи анализ на пиковото ниво на запис (пиков индикатор). Дисплеите са реализирани с флоурисцентни излъчващи тръби, които се оформят декоративно с различни цветове на показващите площадки. Индикацията е дублирана и с цифрова с помощта на която лесно се следи разхода на лента в реално време.
   Ще се спра накратко и върху някои от функционалните блокове на съвременните касетни декове:

Блокова схема на касетен дек:
Image

Възпроизвеждащ усилвател (ВУ)
   Целта на този блок е да усили сигнала от възпроизвеждащата глава до необходимото ниво както и да компенсира загубите възникнали при възпроизвеждането. С тази цел се въвеждат две честотни корекции в схемния блок. Първата се нарича стандартна и има за цел да компенсира спадането на нискочестотния сигнал индуктиран в главата поради индукционния характер на процеса. От физиката е известно, че при индукция сигналите с по-висока честота се предават по-добре. Стръмността е 6dB/oct. Стандартната корекция се въвежда в отрицателната обратна връзка на усилвателя като честотно зависим четириполюсник. Удобен е метода на времеконстантите при който стойностите на елементите се определят лесно и освен това се стандартизира възпроизвеждащият тракт. Стойностите на различните времеконстанти са показани в началото на главата в табличен вид.
   Другата корекция се нарича индивидуална и има за цел да компенсира загубите при високи честоти в следствие на лош контакт лента/глава, саморазмагнитване на лентата, загуби от вихрови токове в магнитопровода на главата. Тази корекция е от резонансен тип, а резонансната честота се избира близо до горната гранична на касетният дек. Не се препоръчва да се въвежда в обратната връзка (ООВ) на усилвателя поради факта, че така ще покачи и собственият шум на усилвателя (ВУ). Тази корекция се въвежда като директно, паралелно на възпроизвеждащата глава се включва кондензатор. Така на пръв поглед се получава паралелен резонансен кръг, но като се вземе в предвид, че сигнала към ВУ се взема от кондензатора (или главата) се установява, че кръга е последователен. Чрез регулиране на качествения фактор на така получения резонансен кръг се регулира и дълбочината на индивидуалната корекция. Така се избягва повишаването на собствения шум на ВУ а се усилват неизбежно възникналите топлинни шумове в намотката на възпроизвеждащата глава.
   Според начина на реализиране ВУ се делят на две големи групи - с предварително усилване на сигнала и последваща честотна корекция, и с непосредствена честотна корекция във входното стъпало. При първият тип усилватели се получава по-голям динамичен обхват поради факта, че първото стъпало не е критично към брум (а обикновено там се използуват и специални низко-шумящи полеви транзистори със собствен шум под 1dB).

Записващ усилвател (ЗУ)
   Основна цел на този блок от структурата на касетния дек е да осигури необходимия ток през записващата глава за създаването на остатъчният магнитен поток върху лентата. В записващият усилвател се въвеждат отново две честотни корекции - стандартна и индивидуална. Стандартната корекция повдига ниските честоти под 50Hz със стръмност 6dB/oct. (времеконстантата е 3180 микросекунди) При възпроизвеждане се повдига нискочестотната област от 50Hz а преди това честотната характеристика се линеаризира. Това е метод чрез който се получава по-голяма брумо-устойчивост, поради разделянето на честотната корекция в двата тракта (записващ и възпроизвеждащ). Стандартната корекция, която се въвежда в записващите усилватели е различна за всеки конкретен модел дек (зависи от параметрите на главата, от контакта лента/глава и много други параметри) и има за цел да компенсира загубите при високи честоти вследствие на загуби в магнитопровода на главата от вихрови токове, контактните загуби от лента/глава и загуби от саморазмагнитване на лентата. Именно чрез тази корекция се прави и избора за типа на лента (IEC-I, IEC-II, IEC-III и IEC-IV),а оттам и различните режими при високи честоти на ЗУ.
   Друга важна функция на ЗУ е да съгласува изходният си импеданс с този на записващата глава. Както е известно, последният е със силно индуктивен характер. За високите звукови честоти импеданса може да скочи с около 10000 пъти в сравнение с този при ниските звукови честоти. Целта на ЗУ е да поддържа честотно-независим ток през записващата глава. Всъщност тока през записващата глава не е честотно-независим поради наличието на честотни корекции в ЗУ. Целта е по-скоро да се намалят загубите от не-съгласуване с главата.
   В професионалните касетни декове последната функция се изпълнява от т.нар. генератор на ток през записващата глава. Философията е проста - генератора на ток представлява обикновено усилвателно стъпало, но вместо колекторен резистор се използува динамичен товар. Така изходното съпротивление на усилвателното стъпало става много високо (стотици кило оми) и като се има в предвид стойността на импеданса на записващата глава, може да се каже, че стъпалото работи в режим на късо съединение. Схемата е известна като "актилинейна схема на записващ усилвател".
   Друг метод за съгласуване на ниското изходно съпротивление на записващият усилвател със сравнително високоомния импеданс на главата е чрез допълнителен резистор. Стойността на този резистор се избира 10 пъти по-голяма от възможно най-големия импеданс на записващата глава (при 20 kHz). Този метод се използува при по-непретенциозните касетни декове поради големите загуби в допълнителният резистор и по-малкият динамичен обхват при запис.
   Често използуван метод в касетните декове от средно-висок клас е замяната на допълнителният резистор с пасивна RC група. Така чрез оптимизиране на стойностите може значително да се компенсират загубите в допълнителният резистор. Подробен метод за изчисление на тази верига дава BJR labs, като практическите опити на така оптимизираните звена дават отлични резултати.
   Още едно критично звено в ЗУ е т. нар. спирачен кръг. Спирачният кръг се използува за да възпрепятствува проникването на високочестотното напрежение за преднамагнитване към записващият усилвател. Проникването на преднамагнитващото напрежение е особено неприятно поради възможни интерференции с първите хармоници на записваният сигнал. А това се подсилва и от дълбоките индивидуални корекции при високи честоти в ЗУ, които в повечето случаи са от порядъка на +20dB до  +30dB. За целта последователно към записващата глава се поставя паралелен спирачен LC кръг настроен на честотата на преднамагнитването, а понякога той се дублира и с последователен, който се поставя паралелно на изхода на ЗУ. Така високочестотното напрежение от преднамагнитването се довежда до няколко миливолта - стойност която вече не е критична. Качественият фактор на LC кръговете е от порядъка на Q=100-200.

Генератор за изтриване и преднамагнитване (ГИП)
   Основната функция на изтриващият генератор е да осигури необходимата мощност за изтриването на старата фонограма. За лентите от тип 1 и тип 2 това не е проблем, но за високо-коерцитивните "метални ленти" от тип 4 мощността е сериозна (интензитета на изтриващото поле трябва да е от порядъка на 240 kA/m). Предпочитат се двутактни трансформаторни автогенераторни схеми. При тях се получава и по-добра брумо-устойчивост и освен това активните елементи работят в по-икономичен клас (АБ).
   Същият генератор в повечето случаи се използува и за преднамагнитване на записващата глава. За това към генераторите на изтриване и преднамагнитване (ГИП) се дават особени изисквания. Изходният сигнал трябва да е с честота 5-8 пъти по-висока от най-високата записвана честота (за избягване на интерференциите в записващият усилвател - честотата на генератора обикновено се избира в границите 85-105 kHz). Освен това високочестотното преднамагнитващо напрежение трябва да е със строго симетрична форма относно абцисната ос. Всяка не-симетрия довежда до увеличаване на шума от преднамагнитването. Доказано е, че формата на сигнала не е критична, но симетрията му е много важна! Не трябва да се забравя също, че ако се използува правоъгълно напрежение за преднамагнитване и изтриване, отстраняването от спирачните кръгове ще е доста трудно поради наличието на много висши хармоници. Добър избор е използуването на "чисти форми" каквато е синусоидалната, но такъв сигнал се получава много трудно.

Индикатор на ниво (ИН)
   Един на пръв поглед допълнителен блок се явява индикатора на ниво.  Във висококачествените касетни декове към индикатора на ниво се предявяват големи изисквания. Именно за това този блок се отнася към основните. Нивото на запис е един от най-важните параметри на фонограмата. Ако е прекалено ниско ще изпъкне шума на лентата. Ако е прекалено високо ще се увеличат нелинейните изкривявания а даже може и да настъпи ограничаване на записаният сигнал. Най-добра представа за силата на сигнала дават индикаторите на ефективна стойност. Както е известно от Физиката и "Теоретичната Електротехника", ефективната стойност е пропорционална на гръмкостта на сигнала. Измервателната единица която се е наложила е VU (Volume Unit - единици гръмкост). Прието е: 1VU=1dB.  Технологично се конструира много трудно измервател на ефективна стойност за променливотоков сигнал с произволна форма, за това в практиката и във висококачествените касетни декове се срещат пиковите индикатори на ниво. Те се конструират с без-инертни показващи прибори (флуоресцентни тръби, течно-кристални екрани или пък светодиодни показващи стълбове). Тяхното преимущество е възможността за отчитане на изключително краткотрайни изменения на входният сигнал (пикове). В съвременните показващи прибори е предвидена и възможност за запаметяване на последният пик (PEAK-HOLD) за определен интервал от време (обикновено за 3 секунди).  Трябва да се има в предвид и, че ефективната стойност при синусоидален сигнал се намира на -3dB под пиковата и на +0.9dB над средната, а за типичен музикален сигнал  на -5-11dB под пиковата и на +1dB над средната..
3. РЕВЮ
Малко от класната техника...

Тук е мястото да споменем някой от моделите открояващи се с отличните си характеристики. Доста информация за ролкови и касетни декове може да се изчерпи от следния линк, където е даден външният вид на доста производители и модели на лентови декове:

http://vintage-audio.com.ua/

Тук ще предложа това което на мен ми е харесало с годините. За по-детайлни снимки натиснете върху картинките!

3.1. Касетни декове

Ще започна от един модел на Накамичи ZXL-1000:

Дека се откроява с непреходен за времето си дизайн, превъзходна честотна характеристика (18Hz-25kHz) и схемотехника не-характерна за тези години. Цената му възлиза на 6'000USD в началото на 1981. Сензорното управление, съчетанието на 3 глави, прецизния лентодвижещ механизъм са част от нещата не-характерни за касетните декове през това време.

Като слаба черта може да се отбележи липсата на ефективна шумоподтискаща система (dbx), въпреки това в този касетен дек е вградена Dolby B, както и е предвиден вход/изход за включването на външна ефективна шумоподтискаща система.

Technics RS-9900US

Предлага се между 1978-1979. Дека е триглав, с шумоподтискаща система Dolby B. Честотната характеристика е 25Hz-20kHz. Това е първия дек на фирмата Техникс в който се набляга на качествените параметри. Имайки в предвид годината на производство можем да заключим, че това е била една много добра за времето си машина, закономерно със скъпа цена (около 2'000 долара).

Technics RS-B100

Модела се предлага между 1984 и 1986.Силните черти на модела са: двойното водене на лентата; 3 глави за прослушване на фонограмата непосредствено в момента на запис; 3 двойни шумоподтискащи системи. Честотната характеристика е: 15Hz-21kHz за нормална лента; 15Hz-23kHz за лента тип II и 15Hz-25kHz за метална лента. Отношението сигнал шум е: 61dB без шумоподтискаща система; 68dB с Dolby B; 74dB с Dolby C и 92dB при използването на dbx. Коефициента на детонации е 0,022%. Цената на този дек е била около 800 долара.

Technics RS-B905

Този модел е наследник на RS-B100, като в него е променен дизайна. Произвежда се между 1987-1989. Честотната характеристика е: 20Hz-20kHz за нормална лента; 20Hz-21kHz за лента тип II и 20Hz-22kHz за метална лента. Отношението сигнал шум е: 60dB без шумоподтискаща система; 66dB с Dolby B; 72dB с Dolby C и 92dB при използването на dbx. Коефициента на детонации е 0,04%. Преимущество на дека е трицветният фрорисцентен дисплей с широк динамичен обхват (-40dB до +18dB), като червения сектор е предвиден при работа с dbx. В жълтият сектор се намира реперното долби ниво, като с него се работи когато не се ползва dbx. Предвидена е фина калибрация на чувствителността на лентата по време на запис, както и на предмагнитващият ток. По време на запис работи постоянно системата Dolby HX-PRO с която се намаля възможността от насищане на лентата при големи нива на високочестотните съставки. Цената на дека е възлизала на около 790 долара, но като цяло модела има по-лоши характеристики спрямо RS-B100!

Рекламните брошури за този модел предложени от производителя са впечатляващи:

 

Technics RS-B965

Като наследник на RS-B905 следва неговата базова линия. Основната разлика е в директното водене на основната тонос за разлика от предишния модел. Допълнение са следните екстри: разход на лентата в реално време, директен вход за CD, вграден генератор за калибрация на лентата, дисплей с променящ се фактор на показанията (скалата се превключва в тесен и широк диапазон), запомняне на пиковете, система позволяваща контрол/скалиране на силата на запис за избягване на насищането на лентата. В схемотехническо отношение разликите са следните: използвана е една ИС за реализирането на DolbyB/C, като отзивите за нея не са положителни за жалост. В RS-B905 е използвана интегрална схема на Филипс за тази цел, като за всеки канал тя е индивидуална. (общо 4 заради двойнствения принцип). Добавено е диференциално стъпало с полеви транзистори във входа на възпроизвеждащия усилвател. Въпреки това отношението S/N не е подобрено спрямо RS-B905, може би заради по-непретенциозните интегрални схеми, използвани в останалата част от дека. Честотната характеристика е: 20Hz-18kHz за нормална лента; 20Hz-20kHz за лента тип II и 20Hz-21kHz за метална лента. Отношението сигнал шум е: 57dB без шумоподтискаща система; 66dB с Dolby B; 74dB с Dolby C и 92dB при използването на dbx. Коефициента на детонации е 0,03%. Цената на дека е възлизала на 680 долара. Като цяло по-слаб модел по отношение на качествени параметри спрямо RS-B905!

Technics RS-AZ7


Един от последните модели на Техникс (1999г.), който въвежда коренно нов подход в тракта за възпроизвеждане (заедно с модела RS-AZ6). Използвана е магниторезистивна възпроизвеждаща глава, която значително подобрява честотната характеристика в режим на възпроизвеждане. Отношението сигнал/шум съшо е подобрено като в този дек отсъства шумоподтискащата система dbx. Разликата между RS-AZ7 и RS-AZ6 е подобна като тази при RS-B905 и RS-B965 - във входното стъпало на възпроизвеждащия усивател при AZ7 има добавен диференциален усилвател с нискошумящи JFET транзистори докато при AZ6 усилването се извършва директно от операционен усилвател. Коефициента на детонации при RS-AZ7 е 0.07%, честотната характеристика е: 20Hz-17kHz за нормална лента; 20Hz-18kHz за лента тип II; 20Hz-23kHz за метална лента. Отношението сигнал шум е: 62dB без шумоподтискаща система; 71dB с Dolby B; 78dB с Dolby C. Личното ми мнение за този дек не е много високо, сравнявайки го с доста по-старите му събратя. Цената на дека е възлизала на около 330 долара.

3.2. Ролкови декове

Истинско възхищение у мен правят ролковите декове. Една фонограма прослушана от добра ролкова машина е нещо несравнимо (естествено ако източника за запис е бил също толкова качествен). Тук ще се спра накратко на няколко революционни за времето си модели ролкови декове.

Revox A700 (1973г.)

Въпреки ранната година на производство този ролков дек има превъзходни характеристики. Машината е три-глава, три-скоростна. Коефициента на детонации за скоростите 38см/с, 19см/с и 9.5см/с е както следва: 0.06%, 0.08% и 0.1%; отношението сигнал/шум е: 65dB, 66dB и 63dB. Честотната характеристика за съответните скорости е: 30Hz-22kHz/38см; 30Hz-20kHz/19см; 30Hz-16kHz/9.5см. Схемотехнически дека е реализиран с 19 интегрални схеми, 93 транзистора, 92 диода, 7 дву-полупериодни изправителя и 2 интегрални схеми с голяма степен на интеграция. Цената по време на 1973 на този дек е била 1'800USD.

Akai GX-77 (1981г.)

Това е една от доста сериозните машини на фирмата Акай. Дека е реверсен и позволява запис в двете посоки на движение. За целта дека е снабден с 6 глави, 3 мотора, директно задвижване. Поддържа 2 скорости на движение на лентата (9.5 и 19см/с) и 3 типа ленти. Има регулатор за до-настройка на преднамагнитването и регулатори за настройка на чувствителността на лентата по време на запис. Честотната характеристика при 19см/с е от 20Hz-33kHz. Отношението сигнал/шум е 63dB а коефициента на детонации е 0,03%.

Akai GX-747 / dbx (1981г.)

Двата модела са с директно задвижване, като модела 747dbx (в дясно) има вградена шумоподтискаща система dbx Type 1. Моделите са с 3 двигателя, 6 глави. Поддържат 2 скорости на движение на лентата (9.5 и 19см/с). Честотната характеристика при 19см/с е от 20Hz-33kHz. Отношението сигнал/шум е 65дБ а с включен dbx е 128dB, а коефициента на детонации е 0,03%.

Pioneer RT-707 (1977-1981)

Модела е реверсен, съдържа 4 глави, като може да прави запис в едната посока на движение на лентата и да възпроизвежда в двете посоки. По интересните параметри са: директно задвижване на тон-оста, 4 глави, 3 мотора, 2 скорости на лентата (9.5 и 19см/с), отношение сигнал/шум: 58dB, коефициент на детонации: 0,05%, честотна характеристика при 19см/с: 20Hz-28kHz, честотна характеристика при 9.5см/с: 20Hz-20kHz, честота на преднамагнитване и изтриване: 125kHz.

Technics RS-1800 (1978-1986г.)

Дека е конструиран с 6 глави, има директно задвижване на тон-оста, използва се "затворена верига" при воденето на лентата, която осигурява оптимален опън и натиск върху главите. Някой параметри: коефициент на детонации: 0.018%; 3 скорости (19см/с, 38см/с, 76см/с); 3 двигателя, честотна характеристика: 30Hz-35kHz, отношение сигнал/шум: 57dB.

3.3. Компак Касети

Неминуемо човек занимаващ се с магнитен звукозапис е прослушал множество ленти за да избере производител и модел, които отговарят на HiFi изискванията за конкретния дек който използва. Повечето от касетните декове не са снабдени с регулатори за преднамагнитването и чувствителността по време на запис, затова те са оптимизирани да работят добре с един тип ленти (специфициран модел на специфициран производител).
Едно добро местенце, където може да си припомните как изглеждаха сега забравените стари аудио касети се намира тук! Все пак приличен снимков материал може да се намери и тук: http://www.melofanas.lt/1left/kol/kolekcija_sarasas.htm

Тук ще покажа някой от лентите които са ми направили заслужено впечатление:

TDK SA-X

Както стана ясно от началото на страницата тази лента е двуслойна от втори тип. Личното ми наблюдение от нейното представяне е много добро. Мога спокойно да твърдя, че тя е най-добрата от лентите втори тип. Все пак ето някой тънкости и характеристики: Тази лента е реализирана като двуслойна с два магнитни слоя с различна дебелина от Avilyn, което способства за по-доброто възприемане на различните честотни съставки и съответно по-ниското насищане при високи честоти. Лентата има по-добра линейност спрямо чистия хром, което я прави по-добро решение за HiFi приложения. Тази лента изисква малко по-голям преднамагнитващ ток, което подобрява както отношението сигнал/шум, така и нелинейните изкривявания при средни честоти. Пълните качества на лентата се наблюдават при декове снабдени с фин регулатор на предмагнитващият ток. При фиксирано преднамагнитване се наблюдава повишаване на възприемчивостта при високи честоти, което на пръв поглед прави добро впечатление при възпроизвеждане, но не пресъздава реципрочно звуковата картина. Ето някой по-важни параметри на лентата:

Шум от предмагнитването: -61dB; динамичен обхват: 66,5dB; максимално изходно ниво за честота 315Hz: +5,5dB; максимално изходно ниво за честота 10kHz: -5.5dB

TDK SA-XS

Основната разлика спрямо TDK SA-X е това, че в тази лента е използувано три-слойно покритие от Avilyn. Лентата е тип 2 и изисква леко завишен преднамагнитващ ток. Някой основни параметри са както следва:

Шум от предмагнитването: -61.5dB; динамичен обхват: 67,0dB; максимално изходно ниво за честота 315Hz: +6,0dB; максимално изходно ниво за честота 10kHz: -6.0dB

BASF Reference Maxima TP-II
BASF Metal Maxima TP-IV

Това са ленти от висок клас, съответно от втори тип (хромни) и от четвърти (метални). За отбелязване е, че при механичната конструкция на двете касети са взети всички мерки за озбягване на резонансни механични вибрации и неточности при воденето на лентата към блока с главите. Това е класа касети може би с най-прецизното шаси: 3 компонентно с азимутален стабилизатор.

Самата лента е предвидена да работи при температури на околната среда до 95 градуса. Някой от по-важните параметри на двете ленти и сравнителна характеристика с другите ленти на BASF е дадена в следващата таблица:


Надявам се, че поднесената информация ви е била полезна. С цел да не затормозявам страницата и поради други съображения не съм представил принципни схеми на конкретни блокове. Ако все пак имате въпроси по материята или разполагате с допълнителна информация - пишете....

[email protected]