Магнитная запись и воспроизведение звука. Одним из наиболее распространенных способов сохранения и последующего воспроизведения звуков речи и музыки является магнитная запись. Магнитная запись основана на свойстве ферромагнетиков сохранять остаточное намагничивание после снятия внешнего магнитного поля. Запись звука в магнитофонах производится на тонкую пластмассовую ленту, покрытую слоем порошка ферромагнитного материала. Колебания воздуха в звуковой волне преобразуются с помощью микрофона М в колебания силы тока в электрической цепи (рис. 200).

После усиления переменный ток звуковой частоты поступает в обмотку кольцевого магнита магнитной головки ГЗ. При протягивании магнитной ленты около зазора между полюсами кольцевого электромагнита различные участки ленты намагничиваются в соответствии с изменениями силы тока в обмотке. Полоса на ленте, намагниченная в процессе записи, называется дорожкой.    Для воспроизведения записи магнитная лента протягивается перед зазором кольцевого магнита магнитной головки воспроизведения ГВ с той же скоростью, с которой она протягивалась при записи. При движении намагниченной ленты происходят изменения магнитного поля в кольцевом электромагните — в обмотке электромагнита возникает переменный ток. После усиления переменного напряжения усилителем воспроизведения УВ напряжение звуковой частоты подводится к катушке громкоговорителя Гр. Переменный ток в катушке громкоговорителя вызывает колебания катушки в магнитном поле постоянного магнита. Прикрепленный к катушке диффузор воспроизводит звук.     Для стирания ненужной записи с ленты служит магнитная головка стирания записи ГС. К ее обмотке подводится переменное напряжение от генератора ультразвуковой частоты ГУЗЧ. В бытовых магнитофонах при записи и воспроизведении обычно используются одна и та же универсальная головка и один усилитель.

 Видеозапись. На магнитную ленту может быть записан не только сигнал звуковой частоты, но и сигнал для управления электронным лучом кинескопа телевизора. На магнитную ленту видеомагнитофона записывается информация об изображении в каждой точке экрана телевизора и звуковом сопровождении. При считывании записи с ленты с помощью магнитных головок на экране телевизора получается изображение и динамик воспроизводит звуковое сопровождение изображения.

 Магнитная память ЭВМ. Для работы ЭВМ необходим обмен информацией с внешними устройствами. Так как вся информация для компьютера представляет собой набор сигналов типа «да» или «нет», эта информация может быть записана на магнитную ленту или магнитный диск в виде чередующихся участков с различной полярностью намагничивания.    В персональных компьютерах для записи информации используется тонкий пластмассовый диск, покрытый слоем магнитного материала. Запись и считывание производятся с помощью электромагнитной головки, перемещающейся над поверхностью диска по его радиусу (рис. 201).

Диск вращается со скоростью 300 оборотов в минуту, запись производится на концентрических дорожках, продольная плотность записи информации достигает 275 бит/мм, поперечная плотность — до 60 дорожек на 1 мм по радиусу. Полная емкость записи информации на одной стороне диска диаметром 133 мм достигает 500 Кбайт.

Магнитная головка

Магнитная головка — устройство для записи, стирания и считывания информации с магнитного носителя: ленты, или диска (жесткого илигибкого).

Разновидности

Магнитная головка может работать как с одной дорожкой (моно), так и с несколькими — от двух (стерео) до 16 (см. Многодорожечная запись).

Для разных процессов применяются различные, несколько отличающиеся друг от друга по конструкции головки: воспроизводящие (ГВ), записывающие (ГЗ), универсальные (ГУ, применяемая и для записи и для воспроизведения) и стирающие (ГС) головки.

В случае использования нескольких головок в общем конструктиве (барабане, основании) говорят о блоке магнитых головок (БМГ).

Иногда применяются комбинированные головки, конструктивно объединяющие, например, ГУ и ГС. Также иногда применяется отдельная головка подмагничивания, записи и воспроизведения вспомогательных сигналов и др. Количество их, устанавливаемое на ЛПМ магнитофона, варьируется от одной-двух (ГУ + ГС — наиболее распространённый вариант) до четырёх и более.

Конструкция и принцип действия

Воспроизводящие, записывающие и универсальные головки имеют сходную конструкцию и в простейшем случае представляет собой катушку индуктивности, имеющую сердечник с магнитным зазором, представляющим собой промежуток в магнитопроводе, заполненный немагнитным материалом. Огибая магнитный зазор, силовые линии магнитного поля проходят через поверхность движущегося возле магнитной головки носителя. Между носителем и сердечником может быть как непосредственный контакт (при малой скорости носителя относительно головки — в аналоговых аудиомагнитофонах и флоппи-дисководах), так и воздушный зазор (в видеомагнитофонах, R-DAT и жёстких дисках). При движении носителя вдоль рабочей поверхности магнитной головки мимо магнитного зазора остаточная намагниченность воздействует на магнитное поле магнитопровода и наводит ЭДС в обмотке головки, с помощью чего производится чтение с магнитного носителя. Если через обмотку магнитной головки пропускать ток, магнитное поле в зазоре головки изменяет намагниченность участка магнитного носителя возле рабочего зазора, что позволяет стирать и записывать информацию на носитель.

Конструкция ГВ и ГУ обязательно содержит экран, защищающий от внешних электромагнитных полей. Они также требуют защиты от постоянных магнитных полей, вызванных паразитной остаточной намагниченностью окружающих деталей лентопротяжного механизма — механическая вибрация, воздействующая на головку, находящуюся в постоянном магнитном поле, приводит к возниковению микрофонного эффекта.

Типичная ширина магнитного зазора составляет единицы или доли микрометров (ГВ и ГЗ для аудио- и видеозаписи), и 100 мкм (ГС). Ширина магнитного зазора определяет такой важный параметр, как минимальная длина волны записи (она равна удвоенной ширине магнитного зазора). Эффективность записи и воспроизведения волн, меньших минимальной, резко снижается из-за того, что намагниченные участки, проходя мимо зазора ГВ, создают поля разных знаков, компенсирующие друг друга. Для длин волн, равных ширине магнитного зазора, эффективность магнитной головки падает до нуля. В сочетании с скоростью движения магнитного носителя, ширина магнитного зазора определяет верхнюю границу записываемых и воспроизводимых частот тракта магнитной записи.

Важное значение для обеспечения совместимости записей, сделанных на разных магнитофонах, имеет правильная юстировка магнитных головок (их пространственное расположение по высоте и наклону относительно ленты) согласно принятым стандартам. Особенно сильно влияет на совместимость записей совпадение азимутов магнитных головок (угла между магнитным зазором головки и кромкой ленты) при записи и воспроизведении. Несовпадение азимутов всего на единицы угловых минут, приводит к резкому ухудшению воспроизведения высоких частот. В дешёвых магнитофонах, нередко предусмотрено специальное отверстие в передней или задней панели, для юстировки головки «на слух», по максимуму воспроизводимых высоких частот.

В процессе работы как зазор, так и поверхность магнитных головок засоряются осыпающимся с ленты магнитным слоем и потому подлежат периодической очистке.

Стирающие головки

Стирающие головки (ГС) отличаются от универсальных более широким зазором и более низкими нормами изготовления (для этого процесса не требуется высокая точность). На ГС подаётся переменное напряжение высокой частоты (порядка 100 кГц) от генератора стирания и подмагничивания (ГСП). В результате каждый участок магнитной ленты, проходя мимо широкого магнитного зазора ГС, несколько раз успевает перемагнититься до насыщения, а по мере удаления от магнитного зазора намагниченность ленты плавно спадает до нуля.