2.1. Нормы на ачх

Нормы на АЧХ задаются с помощью специальных диаграмм, характеризующих поле допусков АЧХ. Вид такой диаграммы показан на рис.1.3. Если измеренная АЧХ КЗВ размещается внутри замкнутой фигурыKLMN, то считается, что АЧХ удовлетворяет норме.

Значение f₂ = 2f₁,f₃ =f₄/2. У студийных катушечных АМФА = 1,5 дБ,В = 3 дБ, аf₁,f₂, иf₃,f₄соответственно равны 31,5, 63 Гц и 10, 20 кГц для скоростей 38,1 и 19,05 см/cи 40, 80 Гц и 6,3, 12,5 кГц для скорости 9,53см/с. Для бытовых кассетных АМФ 2-й группы сложности эти частоты соответствуют 63, 126 Гц и 5, 10 кГц при скорости 4,76 см/с, аА = 4 дБ,В = 7 дБ. Использование современных типов лент и систем шумоподавления позволили довести значения частотf₁иf₄для кассетных АМФ высшей группы сложности соответственно до 20 Гц и 20 кГц.

2.2. Ачх идеального тзв

Напомним, что ТЗВ содержит ГУ и НЗ – магнитную ленту. ГУ (рис.1.4,а) представляет собой электромагнит с двумя зазорами в сердечнике – рабочим (РЗ) и технологическим (ТЗ). На сердечнике расположена обмотка, через которую пропускают ток записываемого сигнала. Ток создает магнитный поток, часть которого выходит за пределы рабочего зазора и намагничивает ферромагнетик МЛ. ТЗ не позволяет довести металл головки до магнитного насыщения при пропускании больших токов записи.

МЛ непрерывно транспортируется ЛПМ перед ГУ, и поэтому изменение тока сигнала записи превращается в изменение намагниченности по длине МЛ.

При синусоидальном сигнале остаточный магнитный поток МЛ будет равен:

, (1.1)

где – длина волны записи;х – координата вдоль ленты; v – скорость МЛ; f =/2 – частота записываемого сигнала.

При воспроизведении МЛ транспортируют перед ГУ. При этом силовые линии магнитного поля, записанного на МЛ, замыкаются через сердечник головки (рис.1.4,б), в обмотке которой наводится ЭДС – это считываемый сигнал.

Пренебрегая всеми видами потерь и полагая, что скорость движения МЛ при воспроизведении равна скорости движения МЛ при записи, а весь записанный на ленту магнитный поток (1.1) замыкается через головку, получим выражение для наводимой ЭДС:

, (1.2)

где W – число витков обмотки.

Следовательно, воспроизводящая головка обладает дифференци­рующим действием и ЭДС пропорциональна частоте , числу витковW и начальной намагниченности . В идеальном случае при отсутствии потерь при записи и воспроизведении АЧХ ТЗВ определяется только дифференцирующим действием воспроизводящей головки (W – const, Ф – const). Напряжение выходного сигнала растет пропорционально частоте и АЧХ представляет прямую линию с наклоном к оси частот 6 дБ на октаву, т.е. коэффициент передачи ТЗВ увеличивается в 2 раза с ростом частоты в 2 раза.

Отличия реальной АЧХ от идеальной определяются наличием потерь, вызванных нестабильностями ЛПМ и конструктивными параметрами ТЗВ. Потери– это уменьшение уровня сигнала в процессе записи и воспроизведения.

2.3. Ачх реального тзв

Потери записи и воспроизведения можно разделить на два вида: частотные, которые зависят от частоты и не зависят от длины волны записи, и волновые, которые зависят только от длины волны записи. Примером частотных потерь являются потери, возникающие на высоких частотах, вызванные расходом энергии на вихревые токи в сердечнике головки. В работе рассматриваются лишь волновые потери.

На величину потерь в ТЗВ оказывают влияние параметры ГУ, МЛ и ЛПМ. При анализе прохождения сигналов по ТЗВ рассматривают его идеализированную модель (рис.1.5).

Под идеализиро­ван­ной понимают такую модель реального ТЗВ, которая предполагает от­сут­ствие статических де­фектов и технологических допусков на параметры ГУ и ее расположение относи­тельно МЛ. МЛ с рабочим слоем толщинойd, с магнитной проницаемостью М = 1 намагничивается однородно по толщине гармоническим сигналом с ГУ, работающей в режиме записи. ГУ имеет зазор шириной 2 и расположена на расстоянии а от МЛ. Рабочая поверхность ГУ имеет бесконечную протяженность вдоль оси движения ленты x. Проницаемость сердечника ГУ М = .

ТЗВ можно рассматривать как линейную систему и для анализа использовать методы теории линейных цепей. Входное воздействие – остаточный магнитный поток дорожки Ф_r(х), а отклик – поток в сердечнике ГУ, работающей в режиме воспроизведения

, (1.3)

где – функция чувствительности ГУ;l – координата вдоль направления записи.

Выражение (1.3) представляет собой аналог интеграла Дюамеля для ТЗВ. Физический смысл функции заключается в том, что она показывает какова в каждой точке пространства степень связи между потоком в сердечнике ГУ и намагниченностью МЛ.

Для ГУ кольцевого типа при ширине рабочего зазора 2 и расстоянии а до МЛ:

. (1.4)

После подстановки (1.4) в (1.3) поток в ГУ запишется как

, (1.5)

где - волновая плотность записи.

Поток в ГУ враз меньше потока в МЛ. Указанные коэффициенты зависят от длины волны, поэтому определяемые ими потери называются волновыми. Максимальное значение каждого коэффициента равно единице. Коэффициенты характеризуют различия в уровнях при воспроизведении сигналов с различной длиной волны и определяются конструктивными факторами:- коэффициент щелевых потерь,К_а – коэффициент контактных потерь, К_d – коэффициент слойных потерь. Зависимость указанных и результирующего K_рез коэффициентов от длины волны показана на рис.1.6.

Щелевые потери(рис.1.6,а) возникают из-за того, что ширина рабочего зазора ГУ соизмерима с длиной волны записи. В точке первого нуля 2=ширина рабочего зазора равна длине волны записи и сигнал не будет воспроизводиться, т.к. разность магнитных потенциалов между полюсами ГУ равна нулю. Обычно в аудиомагнитофонах используется диапазон длин волн записи_min>2, т.е. рабочим диапазоном является участок левее первого нуля.

Контактные потери (рис.1.6,б) вызваны тем, что МЛ не полностью прижата к ГУ, и только часть магнитного потока замыкается через сердечник и создает полезный эффект. Другая его часть замыкается в пространстве между ГУ и МЛ и теряется. Контактные потери определяют экспоненциальное уменьшение уровня сигнала при укорочении длины волны записи. Контактные потери выражают в децибелах К_а = 54,6 а/. При а =  отдача падает на 54,6 дБ (почти в 500 раз), что практически приводит к пропаданию воспроизводимого сигнала.

Слойные потери (рис.1.6,в) тем больше, чем толще рабочий ферромагнитный слой ленты d. При d = 5 слойные потери снижают отдачу более чем в 30 раз. Однако с уменьшением толщины рабочего слоя уменьшается и абсолютная отдача. Лента имеет определенную толщину слоя. Уменьшение слойных потерь достигается применением МЛ с тонким рабочим слоем и магнитным материалом с большой остаточной намагниченностью.

Результирующий коэффициент (рис.1.6,г) имеет вид спадающей кривой без периодического чередования нулей, так как в современных аудиомагнитофонах контактные и слойные потери больше, чем щелевые.

По известной амплитудно-волновой характеристике можно определить и АЧХ ТЗВ. Подставляя (1.5) в (1.2), вычислим ЭДС на один виток ГУ:

. (1.6)

Из (1.6) видно, что фаза сигнала сдвинулась на /2, а коэффициент передачи ТЗВ (без учета дефектов МЛ и ГУ) будет равен

, (1.7)

где   временная задержка, которая всегда возникает в реальных цепях.

АЧХ реального ТЗВ представлена на рис.1.7. При =0 |К()|=0, так как постоянный магнитный поток не сможет навести ЭДС в ГУ.

Сростом частоты модуль коэффициента передачи ТЗВ увеличивается со скоростью 6 дБ на октаву, что является следствием дифференцирующего действия ГУ и характерно для области низких (НЧ) и средних (СЧ) частот.

При дальнейшем увеличении частоты – область высоких частот (ВЧ) – начинает сказываться влияние волновых потерь и модуль, достигнув максимума, начинает снижаться. Потери на произвольной частоте определяются расстоянием по оси ординат между линией 1 и кривыми 2, 3, 4.

Положительными по знаку считают потери, соответствующие отклонению кривой 2 вниз от линии 1, отрицательными – вверх. На участке А потери малы, однако иногда наблюдаются «змейки». На участке Б потери отсутствуют. На участке В потери только положительные. При пропорциональном изменении скорости ленты v и частоты сигнала  форма АЧХ тракта должна полностью сохраниться.