АЧХ трактов магнитной записи - разбор по полочкам

[murzistor]

Хочу навести порядок в голове, спросить подсказки, совета...
Разложить информацию, собранную в сети, по полочкам.
Из чего строится эта самая АЧХ усилителей записи и воспроизведения.

Вот, допустим, есть простейший магнитофон без всяких коррекций АЧХ, протягивающий ленту чрезмерно быстро.
Ток записи подаём от источника тока - получаем плоскую АЧХ на плёнке.
Говоря сухими терминами - "поток короткого замыкания фонограммы прямо пропорционален току записи и не зависит от частоты".
При воспроизведении из-за того, что ЭДС сигнала прямо пропорциональна частоте, получаем подъём 6 дБ на октаву во всём диапазоне частот.

Вопрос первый. Я прочитал о режиме "короткого замыкания" магнитной головки - подключение её к усилителю с общей базой устранит этот подъём?

Дальше. Для экономии ленты её стандартную скорость снизили, причём снизили по максимуму - так, что заявленную частоту 12 кГц записать на кассету и воспроизвести с неё не так-то просто!
Всяческие потери вносят завал на ВЧ (при условии, что подъём 6 дБ на октаву скомпенсирован). Но этот самый завал не равен 6 дБ на октаву, а изогнут в дугу.

Дальше. Для компенсации завала поднимают ВЧ, причём поднимают и при записи, и при воспроизведении. (На подъём-спуск НЧ разрешено класть болт.) При этом подъём ВЧ при записи стандартизирован - и он опять-таки 6 дБ на октаву (верно?)
При этом частота среза фильтра не совпадает с частотой начала того самого завала - и АЧХ воспроизведения превращается в букву Зю.

(По другой инфе, АЧХ стандартизирована при воспроизведении.)

То есть, в принципе существует вариант не применять подъём ВЧ при записи? Тогда бы пришлось лишь компенсировать в УВ "дугу" потерь.
(Это влияет на шум при воспроизведении. Компенсируем потери - подымаем ВЧ. Применяем стандартный подъём ВЧ - опускаем ВЧ при воспроизведении, не забывая поднять ВЧ для компенсации искажений... )

Дальше. Поскольку индуктивность - она и при записи индуктивность - то при записи от источника напряжения будет спад опять 6 дБ на октаву во всём диапазоне - и придётся организовать подъем АЧХ во всём диапазоне и дополнительный подъём ВЧ начиная с частоты среза, которая определяется стандартной постоянной времени. Тогда АЧХ записи будет стандартная, а АЧХ воспроизведения нужно привести к такой букве Зю, чтобы суммарная АЧХ была как можно более плоская.

Чехарда какая-то...

Как бы это всё разложить по полочкам...

[As]

Про АЧХ могу сказать главное: стандартизована она с одной простой целью - обеспечения совместимости фонограмм... Если Вам не нужно слушать записанное Вами на других аппаратах - можете извращаться любым желаемым способом... Более того, стандартная коррекция во многих случаях не позволяет максимально использовать возможности современных качественных лент! Правда, на сегодняшний день бытовые ленты для магнитной записи и не производятся - технология ушла в прошлое...

[Mike_Solo]

В порядке наведения порядка могу сообщить следующее.
В теории всё просто: линейная АЧХ усилителя записи (УЗ), генератор тока - головка - записали.
При воспроизведении такой записи усилитель воспроизведения (УВ) должен иметь АЧХ со спадом 6 дБ/окт. (если, конечно, головка традиционная - индукционная)
Далее обнаруживаем неприятное.
1. На низких частотах ЭДС от головки воспроизведения совсем мала - недопустимо много шума при воспроизведении.
Особенно при малой скорости движения ленты.
Решение - при записи поднять НЧ, постоянная времени 3180 мкс.
2. Перегрузочная способность ленты ограничена, особенно у лент 1 типа (СДП тогда ещё не придумали).
Зато ЭДС от ГВ начиная со средних частот приличная.
Решили так - поставим ФНЧ в УЗ, а в УВ введём обратную коррекцию. Кассетные 120/70 мкс - как раз оттуда.
На картинке приведены формальные параметры АЧХ УЗ (УВ), которым должны соответствовать все магнитофоны для беспроблемного обмена записями.
3. Есть ещё волновые потери на ВЧ, и они зависят от нашей конкретной головки (головок), и нам их никто стандартизировать не будет.
Соломоново решение - половину потерь компенсировать подъемом ВЧ в УЗ, половину - подъемом ВЧ в УВ.
Так и перегрузочная способность сильно не пострадает, и на ВЧ шум терпимый.
Каждый производитель делает эти цепи коррекции в УЗ и УВ так, как ему захочется.

По вопросу подключения каскада с ОБ к ГВ - не надо, шум получите, потому что...
Почитайте С.И. Агеева по схемотехнике УВ - более фундаментальной работы я не встречал. Найдёте сами или подсказать?

[As]

Сейчас магнитной записью всерьёз никто уже не занимается, а во времена её использования я тоже с УВ экспериментировал... Противоречий там хватает, нужно и малый уровень шума получить, и АЧХ, максимально приближенную к стандартной... Для себя сделал вывод, что наилучший результат получается при УВ с полевыми транзисторами на входе и пассивной коррекцией. Правда, УВ этот работал с ферритовой головкой, относительно высокоомной, и на катушечном магнитофоне - кассетники я серьёзной техникой не считаю...

[murzistor]

То есть, я не понял, в усилителе записи ВЧ ослабляются что ли? А на фига?

Почитайте С.И. Агеева по схемотехнике УВ - более фундаментальной работы я не встречал. Найдёте сами или подсказать?

Поискал - эта фамилия сильно заболтана, поиск находит не литературу, а форумный трёп.

[As]

"Агеевский" УВ далеко не идеален! Тот же УВ от Яузы-221 гораздо интереснее...

[Mike_Solo]

[uquote="murzistor",url="/forum/viewtopic.php?p=3579380#p3579380"]То есть, я не понял, в усилителе записи ВЧ ослабляются что ли? А на фига?[/uquote]
Потому, что не записываются - магнитный материал ленты насыщается. Чем выше частота, тем меньше длина волны, тем раньше насыщение.
[uquote="murzistor",url="/forum/viewtopic.php?p=3579380#p3579380"]Поискал - эта фамилия сильно заболтана, поиск находит не литературу, а форумный трёп.[/uquote]

"Агеевский" УВ далеко не идеален! Тот же УВ от Яузы-221 гораздо интереснее...

Я не уверен, что мы об одном и том же говорим. Я вот про этот:
https://drive.google.com/file/d/1Hu_knT ... sp=sharing
И статьи:
https://drive.google.com/file/d/0B-0kT9 ... Mnbjm0E4VA
https://drive.google.com/file/d/0B-0kT9 ... bECikSA3tg
https://drive.google.com/file/d/0B-0kT9 ... 178VJRBTjQ
https://drive.google.com/file/d/0B-0kT9 ... steJMKUMig

Ну а в целом, всё это, конечно, некротехнологии

[murzistor]

Чем выше частота, тем меньше длина волны, тем раньше насыщение.

То есть, АЧХ усилителя записи могла бы быть просто нисходящей 6 дБ на октаву?
Тогда бы можно было просто питать магнитную головку при записи от источника напряжения (если ничего не путаю, там 6 дБ на октаву), а при воспроизведении корректировать только потери.

В усилителе 4 транзистора.
В принципе, так и есть. Существуют лишь два реальных способа снизить шум входного каскада.
1. Взять малошумящий транзситор.
2. Взять много малошумящих транзисторов.

Ну а в целом, всё это, конечно, некротехнологии

Ясен день. Были бы это хотя бы elcaset с 9,53 и катушечной лентой... Но не они стали стандартом...

[Mike_Solo]

[uquote="murzistor",url="/forum/viewtopic.php?p=3579498#p3579498"]То есть, АЧХ усилителя записи могла бы быть просто нисходящей 6 дБ на октаву?[/uquote]
Теоретически - да, но на практике при таком подходе всё плохо.
Если перегрузочная способность ленты на ВЧ падает это вовсе не значит, что она неограниченно растёт с понижением частоты - там тоже есть предел.
И по шумам не будет оптимально. См. псофометрический фильтр.
[uquote="murzistor",url="/forum/viewtopic.php?p=3579498#p3579498"]Тогда бы можно было просто питать магнитную головку при записи от источника напряжения (если ничего не путаю, там 6 дБ на октаву), а при воспроизведении корректировать только потери.[/uquote]
А вот мы сейчас как вспомним, что у головки есть не только индуктивность, но и активное сопротивление обмотки!
Опять же, это сейчас нам источник напряжения выглядит проще, чем источник тока.
А в те далёкие тёплые ламповые времена усилительный каскад на пентоде как раз являл собой простой и качественный источник тока.

[ssc]

2. Перегрузочная способность ленты ограничена, особенно у лент 1 типа (СДП тогда ещё не придумали).

..с СДП появляются уже другие типы искажений - динамические..и на слух это заметно достаточно сильно - СДП как и любая инерционная система имеет вполне определенное время срабатывания/восстановления..в итоге, если во времени совмещаются фрагменты ВЧ спектра и НЧ, корректность работы системы нарушается..к примеру, если на фоне цыкающих тарелок начинает работать ударная установка, то первые ее удары имеют хорошо слышимое послезвучие, а спектрограмма содержит своеобразный хвост - последствия срабатывания СДП..от указанного недостатка свободны лишь параметрические СДП, но они уж больно сложны в реализации, а собственно, сам выигрыш, который они дают в области расширения динамического диапазона в области ВЧ в сторону больших значений уровня записи оказывается слишком мал, особенно при использовании современных лент МЭК-2 и выше - так что СДП это обычный PR совершенно не нужного узла..

Про АЧХ могу сказать главное: стандартизована она с одной простой целью - обеспечения совместимости фонограмм

..именно..публикация МЭК (номер не помню)

..а вот АЧХ тракта записи в большей степени зависит от параметров самой головки записи - на скрине - зона разброса АЧХ (заштриховано)




..опять таки, незыблемым можно принять только ход АЧХ в области низших частот, ибо в этой области влияние параметров головки записи минимально, поэтому в общем случае параметры УЗ регулируются для получения плоской АЧХ сквозного тракта под постоянные времени УВ..
..к примеру, при замене сендастовой МГ на стеклоферрит, имеющий лучшие характеристики в области ВЧ и меньшие вторичные потери, подъем АЧХ в УЗ на частоте 16кГц приходится существенно уменьшать, что очень положительно сказывается на перегрузочной способности УЗ..

В принципе, так и есть. Существуют лишь два реальных способа снизить шум входного каскада.

..тут я тебя порадую, много-много больше..

"Агеевский" УВ далеко не идеален! Тот же УВ от Яузы-221 гораздо интереснее...

..опять таки, Яуза-221 имела "интересный" усилитель только на двух первых годах своего выпуска, после чего он был заменен на суховский, что и отразилось на параметрах, разумеется, в худшую сторону..

..первые Яузы имели входной каскад со встречной динамической нагрузкой, где по постоянному току т-ры включены последовательно, по переменному - параллельно, т.е в этом случае уровень собственных шумов каскада уменьшается в корень из параллельно включенных приборов, более подробно это усилитель описан Галаховым



..от себя могу сказать, что разумной альтернативы ему не существует и на сегодняшний день - правильно приготовленный на качественной ЭБ он уделывает с легкостью по шумам (без систем шумопонижения) практически все, что крутит магнитную ленту - и хваленые драгоны, и акаи, и т.д..кроме того, входное сопротивление этого усилителя определяется только резистором, в входной импеданс его достаточно стабилен и частотонезависим, что существенно облегчает настройку входного колебательного контура МГ/УВ..

2. Перегрузочная способность ленты ограничена, особенно у лент 1 типа (СДП тогда ещё не придумали).

..ну, и наверно, последнее - у тебя устаревшая информация..на текущий момент насыщение МГ в области ВЧ наступает много раньше, чем насыщение носителя - к примеру, я сравнивал две МГ : H3331, которую ставили в Яузу-220 и нашу 3д24.810, носитель - BASF FERRO EXTRA 1 на УЗ Веги-120..



..результаты интересные - на частоте 14кГц МГ входит в насыщение раньше носителя.. ..т.е, лента приняла бы еще, но рост тока записи через головку уже прекратился.. ..причина оказалось в К157УД2.. ..после замены ее на OPA2604 удалось выиграть еще несколько дБ, но использовать модуляционные характеристики ленты до упора так и не удалось - не хватило напряжения питания УЗ и сказывалось значительное сопротивление резистора, стабилизирующего ток записи (24кОм), УЗ - генератор напряжения.. ..затем головка была заменена на 3Д24.750, имеющую лучшие характеристики. При этом пришлось уменьшить подъем АЧХ УЗ на ВЧ чуть ли не в 1,5 раза для получения плоской АЧХ СК и, в принципе, был достигнут некоторый паритет между насыщением МГ и ленты - удалось записать сигнал частотой 14кГц уровнем +11дБ (очевидно, и это еще не предел), отсюда вывод: - вполне может быть достигнута плоская АЧХ СК в диапазоне до 14кГц не только по уровню -20дБ, но и по уровню 0дБ, и наиболее критичным тут является не средства записи (УЗ,МГ и носитель), а качество и прецезионность ЛПМ - в принципе, по уровню -20дБ для носителя МЭК1 был получен частотный диапазон сверху не 14 кГц, как регламентирует МЭК, а примерно 16кГц..

..выводы сами делайте..

[As]

...Недостаток УВ на "биполярах" - ухудшение их частотных свойств на микротоках, нужных для получения низкого уровня шума... "Полевики" имеют наименьший уровень шума при достаточно большом токе (без смещения на затворе...), что позволяет получить несколько лучшие параметры... При реальных уровнях сигнала, обеспечиваемых головкой воспроизведения, уровень искажений без использования ООС получается ниже, чем у усилителя на биполярных транзисторах, охваченного цепью ООС большой глубины... Единственный, пожалуй, усилитель на биполярах, который мне нравился по звучанию - вот тот самый "яузовский", остальные показались мне худшими, по сравнению с версией на полевиках и пассивной коррекцией...

[murzistor]

Насколько я понял при реальных экспериментах, при изменении силы тока, а также при изменении рабочей точки, сигнал и шум на выходе изменяются пропорционально. Кроме того, выбор рабочей точки влияет на АЧХ - это заметно на слух.
В любом случае на биполярных транзисторах уровня C945 шум ленты оказывается громче, чем шумы усилителя. Ухищряться незачем.

----

Я так и не понял.
+11 дБ относительно кривой АЧХ?
Но стандарт не позволяет, так? Хотя для себя... Эдак можно и 9.53, раз для себя...

[ssc]

Я так и не понял.
+11 дБ относительно кривой АЧХ?

..а я так и не понял - относительно какой кривой..?..

..+11дБ - относительно номинального уровня 0дБ на частоте 315Гц (читай - потока короткого замыкания для 4,76см/сек, принятого примерно 250нв/гц в СССР, который соответствует 0дБ)

Насколько я понял при реальных экспериментах, при изменении силы тока, а также при изменении рабочей точки,

..о какой рабочей точке идет речь..?

В любом случае на биполярных транзисторах уровня C945 шум ленты оказывается громче, чем шумы усилителя. Ухищряться незачем.

..да как сказать - все зависит от качества ГСП и УВ..в любом случае, уровень шума качественного УВ как минимум на 2..3дБ ниже, чем шум стертого участка ленты, что хорошо заметно на слух (даже при постоянной времени 70мкс) - примерно таким и УВ обладает Яуза-221 - уровень собственных шумов КВ ниже шума ленты..если бы не трансформатор питания, наводки с которого на МГ не только являются источником фона, но и создают дополнительные интермодуляционные искажения..

[As]

Главная проблема Яузы - отвратительное качество ЛПМ... Есть два аппарата - и ни одного ЛПМ для них, хоть от Кометы приспосабливать...
(а хороший УВ должен иметь уровень шума, хотя бы на порядок ниже шума ленты... )

[ssc]

Главная проблема Яузы - отвратительное качество ЛПМ

..если это 221-я - то да, 220-я имела протяг на порядок лучше..

..вот прям из свеженького - 3-и Яузы, 2 - 221-е и 1 - 220-я как донор, надо из 3-х сделать 2 221-х, причем, не просто сделать, а чтобы потом стыдно не было..ну, с фоном от транса частично разобрался - повернул транс вокруг оси на доп. кронштейне, фон почти совсем пропал, теперь другое - треск на линейном выходе при перемотке - выяснил, виновник...двигатель перемотки... ..из-за плохого экранирования от работы щеток - наводки на МГ, при замене его на двигатель от 220-й Яузы - треск полностью пропал, единственно, в обоих Яузах транзисторная коммутация двигателя перемотки - движок от 220-й рассчитан на большее напряжение, поэтому крутит слабовато, если получится вытянуть перемотку заменой транзюков на импорт с меньшим Uк-э нас - то хорошо, если нет - то буду разводить плату управления на реле, как в первых версиях 221-й..

..идем дальше - в одной 221-й плавала скорость, причем, самопроизвольно, то увеличивалась, то уменьшалась, выяснилась причина - коррелированный дефект: двигатель рабочего хода ну просто устал, и РЧВ на транзисторах в этой версии Яузы - не справляется с возложенной на него задачей - замена на двигатель от 221-й с встроенным РЧВ - и дефект пропал..во второй - РЧВ на ОУ, к нему претензий не имею..

..и еще дальше - в обоих - слабое подтормаживание, при откате вперед значительный выбег ленты - слабые пружинки фрикциона на подающем узле (точнее, даже не просто слабые - а другие, с меньшей примерно в два раза мощностью) - были в запасе, заменил, засаленные фрикционы промыл, высушил, заворсил и приклеил назад двухстронним скотчем, выбег ленты при откате исчез, субъетивно значительно улучшилось воспроизведение верхов из-за нормального контакта МГ-лента..

..заодно всплыли косяки в сервис-мануале по ремонту: мануал регламентирует напряжение на выходе модуля УЗВ 550мВ СКЗ, то же значение подписано на входе индикатора уровня, и в то же время он регламентирует напряжение на линейном выходе тем же значением (550мВ СКЗ), в то время, как сигнал на линейный выход подается через делитель с номиналами 6,2кОм (т.е коэффициент деления=2), другими словами, чтобы получить такое напряжение на линейном выходе, напряжение на выходе модуля УЗВ должно быть 1100мВ, а при таком напряжении практически не работает шумодав в режиме ДФ, кроме того, такое напряжение на модуле УЗВ выставить не представляется возможным - подстроечники регулировки уровня выкручены в максимум, и все одно не хватает..

..в общем, 221-я Яуза - недоделанное сырое гавно, не особо пригодное даже под переделку по причине уебищности дизайна - в 220-й хоть винтажный деревянный макинтош есть, да места - еще такой кассетокрут можно запихнуть..

(а хороший УВ должен иметь уровень шума, хотя бы на порядок ниже шума ленты... )

..ну, нащщет порядка - эт ты загнул малость, уровень собственных шумов ленты МЭК 1 при постоянной времени 120мкс несколько лучше -52..54дБ (если на порядок - то это получается чуть ли не - 100, что даже теоретически не выполнимо).. ..теоретически достижимое соотношение с/ш УВ с постоянной времени 120 мкС около -64дБ, на практике можно реализовать примерно -58..-60дБ.. это без шумодавов..с ДШП соотношение с/ш улучшается примерно на 8..10дБ, немногим больше - с компандером, но ДШФ имеет преимущество в плане совместимости с любым трактом - исходный сигнал не подвергается какой-либо обработке..

[As]

Для катушечного - уровень шума УВ на 20 дБ ниже уровня шума ленты - достижимо... Кассету, как средство хранения, не рассматриваю - лучше уж МР3...

[ssc]

Для катушечного - уровень шума УВ на 20 дБ ниже уровня шума ленты - достижимо

..если тока на 19-й или выше скорости..

Кассету, как средство хранения, не рассматриваю - лучше уж МР3..

..а еще лучше - лосслес, 24 бит..

..кассета с хорошим компандером по шумам - где-то в районе -72..74дБ..уже слушать можно.. ..а уж если сравнивать с каким-нибудь гадским МП-3, звенящим на верхушке, то кассета - просто хай-энд..

..хотя, знаю много долбодятлов с закосом на "хай резолюшн" - пишут на кассету 24/96, потом ее и слушают..

..а хранить беспонтово, что кассету, что катушку - вона, в Госфильмофонде посмотрел, как оцифровывают архивы - лента с некоторых просто сыпется, это при особых условиях хранения..

..а тут положил катушку или кассету на S-90 - и с записью в принципе, можно попрощаться..

[As]

...Сейчас обдумываю "прожект" по переделке Кометы-225: вместо магнитофона - всучить медиаплеер с небольшим ТВ-монитором на месте кассетного отсека и чуть-чуть переделать штатный усилитель... (преимущества - поддержка того же FLAC, возможность установки HDD и работы с сетевыми ресурсами... Ну, а качество мне пока не так нужно... )

[murzistor]

[uquote="ssc",url="/forum/viewtopic.php?p=3579888#p3579888"]

Насколько я понял при реальных экспериментах, при изменении силы тока, а также при изменении рабочей точки,

..о какой рабочей точке идет речь..?[/uquote]
О смещении входного транзистора. При его изменении одинаково меняется и тембр звука, и тембр шума.

[ssc]

..тембр звука ну никак не меняется (тембр - это, по сути, соотношение амплитуд различных гармоник), эмм..тембр..эмм..шума - тоже (в радиотехнике нет такого понятия - "тембр шума", есть понятие "спектр шума"..

..если же вести речь о уровне шумов каскада и влияния на него напряжения смещения (читай - тока эмиттера), то Кш каскада можно считать равным сумме квадратного корня из тока эмиттера и напряжения шумов, приведенного ко входу..

..все - без учета импедансов..