2. Ачх ідеального тзв

Нагадаємо, що ТЗВ містить ГУ і НЗ - магнітну стрічку (МС). ГУ (рис.4, а) являє собою електромагніт з двома зазорами в сердечнику - робочим (РЗ) і технологічним (ТЗ). На сердечнику розташована обмотка, через яку пропускають струм сигналу, що записується. Струм створює магнітний потік, частина якого виходить за межі робочого зазору і намагнічує феромагнетик МС. ТЗ не дозволяє довести метал головки до магнітного насичення при пропущенні великих струмів запису.

МС безперервно транспортується СПМ перед ГУ, і тому зміна струму сигналу запису перетворюється в зміну намагніченості по довжині МС.

При синусоїдальному сигналі залишковий магнітний потік МС буде дорівнювати:

, (1)

де - довжина хвилі запису; х - координата уздовж стрічки; v - швидкість МЛ; f = f =/2 - частота записуваного сигналу.

При відтворенні МС транспортують перед ГУ. При цьому силові лінії магнітного поля, записаного на МС, замикаються через сердечник головки (рис.4, б), в обмотці якої наводиться ЕРС - це зчитаний сигнал.

Рис. 4. Схематичне зображення:

а - магнітна головка, б - робочий зазор; UC - напруга сигналу; Ф - феромагнетик; О - основа, 2 - ширина РЗ; N, S - полюси сердечника магнітної головки

Нехтуючи усіма видами втрат, вважаючи, що швидкість руху МС при відтворенні дорівнює швидкості руху МС при запису, а весь записаний на стрічку магнітний потік (1) замикається через головку, отримаємо ЕРС, що наводиться:

 , (2)

де W - число витків обмотки.

Отже, відтворююча головка має дифференцюючі властивості і ЕРС пропорційна частоті, числу витків W і початковій намагніченості. В ідеальному випадку при відсутності втрат при запису і відтворенні АЧХ ТЗВ визначається тільки дифференцюючою дією відтворюючої головки (W - const, Ф - const). Напруга вихідного сигналу зростає пропорційно частоті і АЧХ представляє пряму лінію з нахилом до осі частот 6 дБ / октаву, тобто коефіцієнт передачі ТЗВ збільшується в два рази із зростанням частоти в два рази.

Відмінності реальної АЧХ від ідеальної визначаються наявністю втрат, викликаних нестабільністю СПМ і конструктивними параметрами ТЗВ. Втрати - це зменшення рівня сигналу в процесі запису і відтворенні.

\

3. Ачх реального тзв

Втрати запису і відтворення можна розділити на два види частотні, які залежать від частоти і не залежать від довжини хвилі запису, і хвильові, які залежать тільки від довжини хвилі запису. Прикладом частотних втрат є втрати, що виникають на високих частотах і викликані витратами енергії на вихрові струми в сердечнику головки. Розглянемо лише хвильові втрати.

Рис.5. Ідеалізованая модель реального ТЗВ

На величину втрат в ТЗВ впливають параметри ГУ, МС та СПМ. При аналізі проходження сигналів по ТЗВ розглядають його ідеалізовану модель (рис.5).

Ідеалізована модель реального ТЗВ  модель, яка припускає відсутність статичних дефектів і технологічних допусків на параметри ГУ та її розташування відносно носія запису. МЧ з робочим шаром товщиною d і з магнітною проникністю  = 1 намагнічується однорідно по товщині гармонійним сигналом з ГУ, що працює в режимі запису. ГУ має зазор шириною 2 і розташована на відстані а від МС. Робоча поверхня ГУ має нескінченну протяжність уздовж осі руху стрічки x. Проникність сердечника ГУ  = .

ТЗВ можна розглядати як лінійну систему і для аналізу використувати методи теорії лінійних ланцюгів. Вхідний вплив - залишковий магнітний потік доріжки Фr (х), а відгук - потік в сердечнику ГУ, що працює в режимі відтворення:

, (3)

де - функція чутливості ГУ; l - координата уздовж напряму запису.

Вираз (3) являє собою аналог інтеграла Дюамеля для ТЗВ. Фізичний зміст функції полягає в тому, що вона показує ступінь зв'язку між потоком в сердечнику ГУ і намагніченістю МС в кожній точці простору.

Для ГУ кільцевого типу при ширині робочого зазору 2 і відстані а до МС

  . (4)

Після підстановки (4) в (3) потік в ГУ запишеться як

  (5)

де  хвильова щільність запису.

Потік в ГУ в разів менше потоку в МС. Зазначені коефіцієнти залежать від довжини хвилі, тому визначені ними втрати називають хвильовими. Максимальне значення кожного коефіцієнта дорівнює одиниці. Коефіцієнти характеризують відмінності в рівнях при відтворенні сигналів з різною довжиною хвилі і визначаються конструктивними факторами:  -коефіцієнт щілинних втрат; Ка - коефіцієнт контактних втрат; Кd - коефіцієнт шарових втрат. Залежність вказаних і результуючого Kрез коефіцієнтів від довжини хвилі показана на рис.6.

Щілинні втрати (Рис.6, а) виникають через те, що ширина робочого зазору ГУ порівнянна з довжиною хвилі запису. У точці першого нуля 2= ширина робочого зазору дорівнює довжині хвилі запису і сигнал не буде відтворюватись, тому різниця магнітних потенціалів між полюсами ГУ дорівнює нулю. Зазвичай в аудіомагнітофон використовується діапазон довжин хвиль запису _min>2, тобто робочим діапазоном є ділянка ліворуч від першого нуля.

Контактні втрати (рис.6, б) викликані тим, що МС не повністю притиснута до ГУ, і тільки частина магнітного потоку замикається через сердечник і створює корисний ефект. Інша його частина замикається в просторі між ГУ і МС і втрачається. Контактні втрати визначають експоненційне зменшення рівня сигналу при вкороченні довжини хвилі запису. Контактні втрати показують в децибелах, К_а = 54,6 а/ При а =  віддача падає на 54,6 дБ (майже в 500 разів), що практично призводить до пропажі відтвореного сигналу.

Шарові втрати (рис.6, в) тим більше, чим товщий робочий ферроманітний шар стрічки d. При d = 5 шарові втрати знижують віддачу більш ніж у 30 разів. Однак зі зменшенням товщини робочого шару зменшується і абсолютна віддача. Стрічка має певну товщину шару. Зменшення шарових втрат досягається застосуванням МС з тонким робочим шаром і магнітним матеріалом з великою залишковою намагніченістю.

Результуючий коефіцієнт (рис.6, г) має вигляд спадаючої кривої без періодичного чергування нулів, так як в сучасних аудіомагнітофонах контактні і шарові втрати більше, ніж щілинні.

За відомою амплітудно-хвильовою характеристикою можна визначити і АЧХ ТЗВ. Підставляючи (5) в (2) обчислимо ЕРС на один виток ГУ:

. (6)

З (6) видно, що фаза сигналу зрушилася на /2, а коефіцієнт передачі ТЗВ (без урахування дефектів МС та ГУ) буде дорівнювати

, (7)

де   тимчасова затримка, яка завжди виникає в реальних ланцюгах.

АЧХ реального ТЗВ представлена ​​на рис.7. При =0 |К()|=0, так як постійний магнітний потік не зможе навести ЕРС в ГУ.

Із зростанням частоти модуль коефіцієнта передачі ТЗВ збільшується зі швидкістю 6 дБ / октаву, що є наслідком диференцюючої дії ГУ характерної для області низьких (НЧ) і середніх (СЧ) частот.

При подальшому збільшенні частоти - область високих частот (ВЧ) - починає позначатися вплив хвильових втрат і модуль, досягнувши максимума, починає знижуватися. Втрати на довільній частоті визначаються відстанню осі ординат між лінією 1 і кривими 2, 3, 4, відповідними АЧХ реального ТЗВ для різних швидкостей запису (v2 <v3 <v4).