5.2. Основные параметры и сервисные функции магнитофонов
Основные параметры магнитофонов. Для современного магнитофона наиболее важными являются следующие параметры: число кассет; число моторов в каждом лентопротяжном механизме; число головок; номинальная скорость движения ленты; взвешенное значение детонации; скорость перемотки стандартной кассеты; эффективный диапазон частот при заданной неравномерности; отношение сигнал/шум; наличие устройства шумоподавления Dolbi B/C/S; наличие системы динамического подмагничивания Dolbi H. О влиянии количества и типов электродвигателей и головок на качество магнитофонов было сказано выше.
Число кассет. Магнитофонные панели могут быть с одним или двумя лентопротяжными механизмами, т. е. одно- или двухкассетные. В двухкассетных магнитофонах один из лентопротяжных механизмов предназначен для воспроизведения, другой – для записи и воспроизведения. Возможна перезапись фонограммы с одной кассеты на другую с нормальной или повышенной скоростью. Допускается также последовательное воспроизведение второй кассеты после окончания первой. Двухкассетники снабжаются обычно системой автореверса, что позволяет воспроизводить последовательно и многократно фонограмму на обеих кассетах.
Перезапись фонограммы с одной кассеты на другую всегда приводит к ухудшению копии - усиливаются шумы, сужается частотный диапазон, особенно ухудшается копия при перезаписи с двойной скоростью. Кроме того, в ускоренном режиме перезаписи в большинстве случаев невозможно использовать систему шумоподавления.
По этим причинам однокассетные магнитофоны имеют более высокие характеристики, чем двухкассетные того же класса.
Номинальная скорость движения ленты. В магнитофонах применяют четыре скорости движения ленты - 19,05; 9,53; 4,76 и 2,38 см/с. Скорости 19,05 и 9,53 см/с используют в катушечных магнитофонах. Более высокая скорость движения ленты обеспечивает высокое качество записи и воспроизведения. Скорость 4,76 см/с используется в кассетных магнитофонах. Скорость 2,38 см/с является дополнительной (необязательной) в кассетных магнитофонах для записи речевой информации. Минимальная скорость позволяет экономить ленту и увеличивает продолжительность непрерывной записи, однако при этом резко снижается качество записи и воспроизведения.
Движение магнитной ленты всегда сопровождается периодическими и непериодическими колебаниями скорости. В результате этого возникает частотная модуляция воспроизводимого сигнала с частотами от 2 до 200 Гц. Эта модуляция вызывает искажения звука, называемые детонацией, от музыкального термина «детонировать» (фальшивить)
Слух весьма чувствителен к детонации. Наиболее ощутима детонация с частотой 2 - 10 Гц, воспринимаемая как "плавание" звука. Колебания скорости с частотой 10 - 25 Гц воспринимаются как дрожание звука, а выше 25 Гц - уже как хриплость звука. Взвешенное значение детонации характеризуется как среднеквадратическое значение относительного изменения скорости. Причинами детонации являются, как правило, механические недостатки лентопротяжного механизма. Для уменьшения детонации вместо асинхронных ставят синхронные двигатели с регулируемой скоростью вращения.
Повышенная скорость перемотки пленки (примерно в 5 раз) обеспечивается наличием в лентопротяжном механизме боковых вспомогательных моторов, предназначенных именно для этой цели.
Эффективный диапазон частот - диапазон звуковых частот, внутри которого амплитудно-частотная характеристика канала записи и воспроизведения не выходит за пределы установленного поля допусков.
Отношение сигнал/шум показывает отношение выходного напряжения, полученного при воспроизведении сигнала (определенного уровня) к напряжению шума паузы. Причиной шумов являются неоднородность магнитного порошка на ленте, пульсация напряжения питания, низкое качество стирания и подмагничивания. Отношение сигнал/шум определяет максимально возможный динамический диапазон программы, которая может быть записана без искажения. Измеряют этот параметр в децибелах.
Кроме основных узлов и блоков, в магнитофонах могут быть применены дополнительные сервисные устройства.
Сервисные функции магнитофонов.
Устройство шумоподавления служит для ослабления шумов, которые возникают в тракте записи и воспроизведения (шумы ленты, головок, усилителей). Особенно сильно шумы проявляются в высокочастотной части полосы звукового сигнала (обычно на частотах выше 4 - 5 кГц) при малом уровне сигнала или в паузах. При сильных сигналах шумы практически мало ощутимы.
В высококачественной настольной аппаратуре уровень шумов невелик и в них устройства шумоподавления необязательны. В малогабаритной носимой аппаратуре возникает необходимость борьбы с шумами.).
Для подавления шумов электронную схему магнитофона дополняют различными системами шумоподавления. Наибольшее распространение получили шумоподавители системы Dolby. В самой простой системе Dolby B принцип шумоподавления сводится к тому, что из общего сигнала с помощью электрических фильтров выделяется высокочастотная полоса, которая обычно является носителем шумов. Усиление по этой полосе происходит избирательно, до такого уровня, чтобы интенсивность шумов была за пределами слышимости. После этого оба канала усиления совмещаются. Эффективность такого шумоподавителя особенно заметна в паузах - не слышно шипения ленты.
Более сложные системы шумоподавления "вырезают" не один частотный канал, а два (Dolby С), или три (Dolby S), что позволяет более эффективно бороться с шумами.
Единственным недостатком системы шумоподавления Dolby является то, что фонограммы, записанные с шумоподавителем, должны обязательно воспроизводиться на магнитофоне, имеющем такое же устройство, иначе звучание будет фальшивым.
Система динамического подмагничивания предназначена для поддержания линейности амплитудно-частотной характеристики канала записи. Работа наиболее распространенной системы Dolby H, точнее, Dolby HX PRO основана на динамическом изменении тока подмагничивания в зависимости от уровня и спектрального состава записываемого сигнала. Если в спектре записываемого сигнала много высокочастотных компонентов, то ток подмагничивания для них автоматически уменьшается. Это объясняется тем, что сами высокочастотные составляющие спектра являются дополнительными эффективными источниками подмагничивания.
Наличие системы Dolby HX PRO приближает качество звучания кассетного магнитофона до уровня хорошего катушечного магнитофона. Важно отметить, что кассеты, записанные в системе Dolby HX PRO, можно без каких-либо ограничений проигрывать на обычных магнитофонах, так как обработка происходит только в процессе записи.
Известны системы шумоподавления, которые функционируют при воспроизведении обычной фонограммы. К таким системам относится, например, динамический фильтр DNL. Эта система учитывает тот факт, что при снижении громкости воспроизведения музыки высокочастотные составляющие в сигнале практически не прослушиваются, слышны лишь основные тона в полосе частот до 5 кГц. Поэтому, если при тихом исполнении музыкальных пассажей полосу пропускания канала уменьшить до уровня 5 кГц, то есть отсечь полосу частот, привносящую шумы, то это лишь незначительно ухудшит качество звучания
При увеличении громкости полоса пропускания автоматически расширяется, но одновременно шумы заглушаются полезным сигналом. Таким образом, принцип шумоподавления здесь заключается в том, что полоса пропускания усилителя автоматически расширяется или сжимается в зависимости от уровня громкости выходного сигнала. Применение системы DNL позволяет уменьшить уровень шумов в канале воспроизведения на 4 - 6 дБ.
Наличие переключателя типа ленты позволяет озвучивать на магнитофоне различные типы лент без искажения, благодаря изменению уровня подмагничивания. Обычно такие переключатели устанавливают только на высококачественной аппаратуре.
В современных магнитофонах используются ленты четырех типов. Для каждого типа ленты требуется свой, строго определенный уровень подмагничивания. Однако даже в пределах одного типа ленты имеется заметный разброс параметров магнитных материалов.
В наиболее высококачественных магнитофонах в целях оптимизации тока подмагничивания предусмотрена специальная система автоматической оптимизации записи, которая выполняет автоматически ряд пробных записей с разными значениями тока подмагничивания и устанавливает его оптимальное значение. Обычно такая система включается клавишей Rec Mute. Её нажатие сопровождается протяжкой ленты в течение нескольких секунд, при этом несколько раз меняется уровень подмагничивания. Электронный измеритель находит максимум отдачи ленты. Микропроцессор запоминает эти значения и производит соответствующую корректировку электрических цепей. После этого лента возвращается в исходное положение для записи фонограммы.
Автоматическая регулировка уровня записи (АРУЗ) предназначена для обеспечения оптимальной величины уровня записи. Это устройство особенно ценно, когда для записи используется микрофон, а источник звука постоянно перемещается. Принцип действия АРУЗ заключается в том, что слабые сигналы автоматически усиливаются до необходимой величины, а слишком сильные - ослабляются до такой степени, чтобы они не перегружали записывающую головку.
В некоторых магнитофонах имеется система ускоренной перезаписи. Следует учитывать, что для переписывания высококачественной фонограммы ею пользоваться не рекомендуется, так как в режиме ускоренной перезаписи полоса записываемых частот значительно сужается по сравнению с обычным режимом записи.
Автореверс предназначен для автоматической смены направления движения ленты. После проигрывания одной стороны кассеты проигрывается вторая сторона без её переворачивания. В таких магнитофонах применяются специальные поворотные головки. Наибольшее применение автореверс нашел в автомагнитолах.
Автостоп - это устройство, которое автоматически останавливает движение ленты при ее окончании или обрыве. Полный автостоп, кроме того, отключает магнитофон от источника питания.
Сенсорные и псевдосенсорсные кнопки управления повышают эргономические свойства аппаратуры. При прикосновении к сенсорным кнопкам резко увеличивается емкость отдельных электрических цепей, при этом включаются приводы исполнительных механизмов различных устройств. Псевдосенсорные кнопки требуют легкого нажатия, которое достаточно для микровыключателей или герконов (герметических контактов), включающих те или иные исполнительные механизмы.
Наличие пульта дистанционного управления (ПДУ) позволяет осуществлять многочисленные изменения режима работы аппаратуры в пределах комнаты. ПДУ могут быть кабельные, ультразвуковые и с использованием инфракрасных лучей. Кабельные пульты отличаются громоздкостью и путаются под ногами. Ультразвуковые пульты подвержены помехам, создаваемым, например, такими же пультами в соседних квартирах.
Наибольшее распространение получили ПДУ на инфракрасных лучах. В него входят пульт ДУ (он же источник ИК-излучения); фотоприемник и дешифратор команд, встроенные в магнитофон. В качестве ИК-излучателей используют светодиоды. Команда формируется кодированием временного интервала между импульсами излучения.
Наличие таймера, микропроцессоров и логических устройств позволяет производить автоматический поиск нужной записи, многократное проигрывание отдельных участков фонограммы, включение и выключение рабочего режима магнитофона в заданное время Отдельные таймеры выполняют также функции часов и будильников.
Известна система внутреннего поиска (intro scan), которая позволяет сканировать фонограмму, включая на несколько секунд воспроизведение каждого записанного фрагмента. Это самый быстрый и надежный способ определения содержания кассеты.
Наличие эквалайзера позволяет устранить искажения воспроизводимого сигнала, обусловленные трактом воспроизведения магнитофона и звукопоглощением стен помещения. Если в ползунки эквалайзера встроены светодиоды, то они эффектно показывают в темноте АЧХ сигнала и украшают панель аппарата.
На корпусе магнитофонов должны быть надписи или условные обозначения, поясняющие назначение основных органов управления и разъемов, предназначенных для подключения внешних устройств (рис. 2.7.).
Классификация магнитофонов
К аппаратуре для магнитной записи и воспроизведения звука относятся:
магнитофоны;
магнитофонные приставки (деки). Магнитофонные
Рис. 2.7. Пиктограммы аудиоустройств
приставки в отличие от магнитофонов не имеют оконечного усилителя низкой частоты и громкоговорителей;
магнитофонные панели служат для комплектации комбинированной аппаратуры;
аудиоплееры - миниатюрные магнитофоны; предназначены только для воспроизведения магнитных записей.
комбинированная аппаратура: магнитолы, музыкальные центры;
диктофоны - миниатюрные магнитофоны для записи и воспроизведения речи (рассматриваются в Ш разделе учебника).
Комбинированная аппаратура будет рассмотрена в 6 главе, после изучения радиоприемников.
Магнитофоны классифицируются:
по принципу обработки сигнала – на аналоговые и цифровые (DAT);
по способу размещения магнитной ленты – на катушечные и кассетные;
по количеству лентопротяжных механизмов – на однокассетные и двухкассетные;
по количеству звуковых каналов – на монофонические и стереофонические;
по степени мобильности – на стационарные, переносные, автомобильные и носимые (их называют также walkman);
по источнику питания – с питанием от сети переменного тока, от бортовой сети автомобиля и с универсальным питанием;
по количеству скоростей движения ленты – на одно– и двухскоростные.
В зависимости от величин функциональных показателей и эксплуатационных удобств магнитофоны подразделяют на пять групп сложности: высшую, первую, вторую, третью и четвертую. В катушечном исполнении предусмотрены модели высшей и первой групп сложности, в кассетном – модели всех групп.
Зарубежная аудиотехника высокого класса обозначается аббревиатурой HI–FI или HI–END.
Hi–Fi – (от англ High Fidelity – высокая точность – аббревиатура, означающая высокое качество звуковоспроизведения. Требования к HI–FI устройствам находятся на уровне требований к аппаратуре высшего класса по стандартам России и выше.
Hi–END (от англ High END – конец или предел совершенства) – аббревиатура, означающая, что отдельные разработки аудиотехники приблизились к пределу высококачественного звуковоспроизведения, после чего дальнейшее улучшение качества начинает терять смысл.
Ассортимент магнитофонов
Катушечные магнитофоны
Современные катушечные магнитофоны выпускаются исключительно стационарные в виде комплексов, состоящих из магнитофонной приставки, усилителя и акустической системы.
Современные катушечные магнитофоны выпускаются исключительно стационарные в модульном исполнении, т.е. в виде комплексов, состоящих из магнитофонной приставки, усилителя и акустической системы.
Магнитофонная приставка содержит все механические и электронные узлы магнитофона, кроме усилителя мощности и акустической системы.
Спрос на катушечные магнитофоны обусловлен тем, что качество воспроизведения музыки на них превосходит качество звучания кассетных магнитофонов. Это объясняется более высоким подъемом у катушечных магнитофонов АЧХ в области высоких частот, что приводит к расширению динамического диапазона и к повышению прозрачности звучания. Музыка, записанная с компакт дисков, на катушечном магнитофоне почти не отличается от оригинала. Люди с развитым музыкальным слухом это знают и останавливают свой выбор на дорогой катушечной модели, которая наиболее подходит для внимательного прослушивания музыкальных произведений.
Многие любители музыки приобретают катушечную приставку, для доукомплектования имеющегося аудиокомплекса с целью возможности перезаписи, сортировки и для создания архива музыкальных произведений. Магнитофонные катушки имеют большую емкость. Суммарное время звучания всех дорожек на катушке № 22 при скорости 19,05 см/с составляет более 6 часов, а при скорости 9,53 см/с - 12 часов. Современные магнитофоны, оснащенные системой шумоподавления и коррекции спектра звуковых частот, позволяют восстанавливать и даже повышать качество звуковоспроизведения "старых" аудиозаписей.
Выпускаются катушечные магнитофоны в ограниченном количестве. Из отечественных катушечных магнитофонных приставок высшей группы сложности известны Электроника-004, выпускаемая НПО "Исток" (г. Фрязино), и приставка Идель-001С.
Пример 4.3.
Катушечная магнитофонная приставка Электроника-004, $500. НПО "Истоки" г. Фрязино.
Трехмоторная приставка Электроника-004 имеет сквозной канал и рассчитана на применение катушек № 22, вмещающих 1000 метров магнитной ленты. Магнитофон имеет две скорости движения ленты - 19,05 см/сек и 9,53 см/сек и четырехдорожечный формат записи.
Основные технические характеристики:
Отклонение скорости движения ленты
от номинального значения, %. не более ± 0,7
Рабочий диапазон частот на скорости:
19 см/с, Гц, не менее 20-25 000
9,5 см/с, Гц, не менее 31,5.. 16 000
Коэффициент детонации на скорости:
19 см/с, %, не более ± 0,08
9,5 см/с, % не более ± 0,15
Относительный уровень шумов и
помех в канале воспроизведения, дБ, не более - 62
Коэффициент гармонических
искажений, %, не более 1,2
Относительный уровень
стирания, дБ, не более -70
Магнитофон блочно-модульной конструкции отличается высокой степенью автоматизации управления лентопротяжным механизмом, широко развитой электроникой, совершенной коммутацией. Особенностью является устройство электронно-логического управления, в котором формируются все основные команды управления отдельными узлами при оперативных переключениях режимов работы магнитофона. Магнитофон выполнен в виде вертикально стоящей конструкции, что позволило использовать катушки с максимальным диаметром – 220 мм.
Сквозной канал магнитофона позволяет не только вести слуховой контроль фонограммы непосредственно во время записи, но и проводить комбинированные записи: синхронную двухканальную монофоническую запись от двух источником программ, перезапись с дорожки на дорожку, запись с эффектом «эхо», вписывание отдельных фрагментов или стирания записи в точно выбранном месте.
Этой же фирмой выпускается другая модификация Электроники-004, имеющая двухдорожечный формат записи и скорость движения магнитной ленты 38,1 см/сек и 19,05 см/сек. Это, по существу, аппарат профессионального качества.
Пример 4.4.
Одной из наиболее престижных отечественных моделей является катушечный магнитофон-приставка Идель-001С, которая отличается повышенной надежностью благодаря применению трехмоторного ЛПМ с электронным управлением частоты вращения ведущего двигателя
Стеклоферритовые магнитные головки отличаются от обычных меньшим износом. Натяжение ленты в режиме перемотки и рабочего хода автоматическое. Электронно-логическое устройство управления лентопротяжным механизмом обеспечивает переключение режимов работы в любой последовательности, в том числе "Реверс".
Наличие сквозного канала позволяет выполнять трюковые записи путем смешивания сигнала со входа «Микрофон» с сигналом любого другого входа. Доступна также многократная перезапись с одной дорожки на другую и монофоническая запись с эффектом "эхо". В магнитофоне имеются функции "Откат" и "Пауза". Имеется пульт дистанционного управления и автостоп.
Кассетные магнитофоны. Кассетная аппаратура подразделяется на стационарную и носимую.
К стационарной аппаратуре относятся магнитофоны и деки. Популярность кассетных магнитофонов объясняется исключительной простотой в обращении:
кассета легко вставляется в специальный отсек, и аппарат включается на запись или воспроизведение. Кроме того, кассету можно в любой момент вынуть и заменить новой, не теряя времени на перемотку;
лента в кассете хорошо защищена от пыли и от возможных повреждений: к ней невозможно даже прикоснуться руками;
кассеты компактны и не занимают много места при хранении;
малая скорость обусловливает низкий уровень механических воздействий на ленту, при этом увеличивается её долговечность;
малые размеры кассеты и экономичность мотора предопределили возможность миниатюрного исполнения аппаратуры с автономным питанием от гальванических элементов или аккумуляторов.
Стационарные кассетные магнитофонные приставки принято называть деками. Деки могут быть однокассетные, двухкассетные и двухкассетные с проигрывателем компакт–дисков (CD-плеером). Одной из лучших однокассетных дек отечественного производства является настольная магнитофонная приставка Вега МП-124С.
Пример 4.5.
Магнитофонная приставка Вега МП-124С.
Аппарат укомплектован трехмоторным лентопротяжным механизмом с сенсорным управлением. В нем применены двигатели с электронным управлением. Сендастовые головки обеспечивают сквозной канал записи и воспроизведения. В электронной схеме использованы шумоподавитель типа Dolby В, электронный счетчик ленты, светодиодный индикатор уровня записи и воспроизведения. Предусмотрена возможность работы в режимах - «Ускоренный поиск», «Память», «Обзор», «Возврат», «Запись паузы».
Скорость ленты 4,7 и 9,5 см/сек. Приставка рассчитана на работу с двумя типами лент МЭК I и МЭК II. Устройство калибровки под применяемый тип магнитной ленты позволяет максимально использовать ее параметры.
Диапазон воспроизводимых частот:
для ленты МЭК 1 на скорости 4,75 см/с - 40 - 14000 Гц,
для ленты МЭК II на скорости 9,5 см/с - 31,5 - 22 000 Гц.
Коэффициент детонации 0,13 %.
Относительный уровень шумов без
системы шумоподавления при работе
с лентой МЭК II <56 дБ,
с системой шумопонижения 74 дБ,
коэффициент гармоник на линейном выходе 2,5 %
Аппарат снабжен пультом дистанционного управления на инфракрасных лучах
Зарубежные настольные кассетные деки принято делить по ценовым категориям на классы.
К однокассетным декам ниже среднего класса относятся модели стоимостью менее $200.
Такие деки имеют двухголовочную конструкцию, с одним или двумя моторами и обычным счетчиком ленты. Контроль качества фонограммы в процессе записи невозможен. Во всех моделях имеются системы шумоподавления и автоматические переключатели типа ленты. Нормой для данной ценовой категории является наличие системы Dolby HX-Pro, ручной установки тока подмагничивания, а также различных режимов поиска фрагментов записанного материала. Дистанционное управление отсутствует. Отношение сигнал/шум – 74 дБ, коэффициент детонации – 0,19 %.
К таким декам можно отнести модели Kenwood KX-3080 ($193), Sony TC-KE 300 ($195), Technics RS-BX 501 ($170), и др.
К декам среднего класса относятся модели стоимостью до $300.
Характерными особенностями этих моделей является наличие электронно-логического управления и автоматической системы подстройки тока подмагничивания. У всех моделей предусмотрен пульт дистанционного управления. Отношение сигнал/шум – 81 дБ, коэффициент детонации – 0,14 %.
Известные в России модели: Denon DRS-640 ($290), Pioneer CT-S550S ($290) и др.
К декам выше среднего класса относятся модели стоимостью более $300.
В этих высококачественных деках используется трехголовочный лентопротяжный механизм с двумя ведущими валами (система "Реверс"). Головки сендастовые с обмотками из сверхчистой меди. Все модели оснащены полным комплектом шумоподавителей, в том числе и Dolby S. Имеется также система автоматического выбора типа магнитной ленты с их автоматической калибровкой. К таким моделям относятся Marantz SD-63 ($413), Pioneer CT 740S-G ($505), Sony TC-K815C ($480) и др.
Двухкассетные деки отличаются наличием двух независимых лентопротяжных механизмов с автореверсом. Предусмотрена возможность выбора автоматического режима работы: переключение направления движения в конце ленты, последовательное однократное воспроизведение обоих кассет и многократное. У большинства моделей запись может осуществляться только одним лентопротяжным механизмом. В отдельных моделях предусмотрена возможность записи и воспроизведения на обоих механизмах. В этом случае запись фонограммы может быть осуществлена на любом из них или на обоих одновременно.
Двухкассетные деки обычно обеспечивают копирование с удвоенной скоростью. В этом случае приходится мириться с невысоким качеством копии, что проявляется, в частности, в нехватке высоких частот. Кроме того, в ускоренном режиме перезаписи в большинстве случаев невозможно использование систем шумоподавления Dolby.
Основные технические характеристики двухкассетных дек показаны в таблице 5.1.
К носимой кассетной аппаратуре относятся магнитофоны и аудиоплеееры.
Таблица 2.1.