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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Cabezas magnéticas de ferrita para grabación de sonido y características de su aplicación. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Audio La primera parte del artículo examina los diseños de los cabezales magnéticos de ferrita que se producen en masa en la CEI: se indican sus parámetros y se anotan las características de aplicación. Las siguientes partes describen la tecnología para fabricar cabezales, proporcionan métodos adicionales para medir los parámetros del cabezal y recomendaciones para ajustar las grabadoras con dichos cabezales. Esta información será útil para los radioaficionados y especialistas involucrados en la reparación y diseño de equipos de grabación de sonido magnético. La era del dominio de las grabadoras de casete puede estar llegando a su fin. Sin embargo, teniendo en cuenta las consideraciones económicas y la disponibilidad de una gran cantidad de fonogramas en casetes compactos entre la población, podemos suponer que en nuestro país durará y que las grabadoras de casetes servirán a sus propietarios durante al menos otros 15 a 20 años. En las páginas de “Radio” ya han aparecido publicaciones dedicadas a los cabezales magnéticos (MH) para grabación de sonido. Y, sin embargo, la información, en particular sobre los MG de ferrita, lamentablemente es claramente insuficiente. En los últimos diez años, sólo se pueden recordar unos pocos materiales en cabezas de ferrita, que aparecieron en [1]. Además, algunos materiales [2] contenían imprecisiones que provocaban graves problemas en su uso. El autor intentó proporcionar información más completa sobre las MG de ferrita que se producen actualmente y hablar sobre las características de su uso en grabadoras de casete. Tanto el nombre general MG “metal” se refiere a cabezas hechas de diferentes materiales (permalloy, sendust, aleaciones amorfas), como el nombre MG “ferrita” (o “ferrita de vidrio”) se refiere a cabezas hechas de diferentes materiales con diferentes tecnologías de fabricación. lo cual afecta significativamente sus parámetros y propiedades de rendimiento. Para los MG nacionales, la información sobre materiales y tecnología de fabricación está contenida en un número de dos dígitos (el número de modificación) después del punto en el símbolo MG. Ciertas tecnologías y materiales corresponden a áreas numéricas de modificación específicas; esto se estandarizó en los años 70 y, con raras excepciones, está en vigor ahora (Tabla 1). Las empresas extranjeras marcan las cabezas de acuerdo con una variedad de estándares internos (a menudo cerrados), por lo que es prácticamente imposible extraer la información necesaria. de la designación de un MG extranjero.
La ventaja más obvia de las MG de ferrita, su durabilidad, está determinada por el material de la superficie de trabajo. Hay ferritas de estructura policristalina y monocristalina. Las ferritas policristalinas utilizadas para la fabricación de MG se obtienen mediante tecnología de prensado en caliente: ferritas prensadas en caliente (HPP), o mediante tecnología de prensado isostático (IPP) u "Oxostat". Con el prensado isostático, la compresión del polvo de prensa se produce uniformemente en todos los lados, mientras que con el prensado en caliente se produce solo en una dirección. Como resultado, la porosidad de la ferrita GPF de grado 10000 MT-1 no supera el 0,5% y la porosidad de la ferrita (IPF) de grado 10000 MT-2 no supera el 0,1%. Ferrita prensada (en la etapa de moldeo) M1500NMZ ([ 1 ]) tiene una porosidad de hasta el 5% o más. La porosidad del material determina no sólo el desgaste del propio MG. pero, más importante aún, el desgaste de la capa de trabajo de la cinta magnética (MT). La superficie de trabajo de los cabezales de borrado (para grabadoras como "Or-bita-205") hecha de ferrita ordinaria con una porosidad de hasta el 20% es, de hecho, un "rallador" que pela sin piedad la capa de trabajo del ML (recuerde los montones de polvo en el mecanismo de accionamiento de la cinta). Sólo en MG se utiliza el tipo 6S24.710 IPF, lo que garantiza un bajo desgaste del ML (en [1] se indica incorrectamente que el material se produjo mediante prensado en caliente) . Las ferritas monocristalinas (MCF) se obtienen mediante la tecnología de cultivo de rubíes y zafiros artificiales mediante los métodos de Verneuil, Czochralski o Bridgman. Los dos primeros métodos son más productivos, pero los cristales resultantes son de menor calidad, por lo que se utiliza con mayor frecuencia el método Bridgman [6, 7]. El cultivo de un cristal (la llamada “bola”) que pesa 8 kg, incluido el enfriamiento, lleva unos 20 días. Un monocristal es un material anisotrópico y, cuando se produce MG, requiere orientación a lo largo de los ejes cristalográficos. La naturaleza del desgaste de la superficie de trabajo de GPP o IPF y de monocristal es muy diferente. La superficie de trabajo del cabezal se ve afectada por la abrasividad del ML, la adherencia (pegado) al ML, los efectos térmicos y electrostáticos de origen friccional (especialmente en dispositivos de reescritura de alta velocidad), así como los impactos de microinclusiones en la capa de trabajo. del ML (típico de ML nacional y extranjero desgastado). Si las cabezas de permalloy, como las más blandas, fallan debido a un cambio en la forma de la superficie de trabajo ("aserrada"), las cabezas arenosas, debido a la pérdida de linealidad de los bordes, que cubren el espacio bajo la influencia de la adherencia (Fig. 1), luego las cabezas de GPF (en mayor medida) o de IPF (en menor medida) se desgastan debido a la erosión y al desconchado de los granos de policristal. El tamaño de grano en GPF es de 15...30 µm, en IPF de 10...15 µm. La erosión se produce por la influencia de fuerzas electrostáticas, microtensiones térmicas y efectos de microinclusiones en las áreas más débiles: los límites de los granos. En el espacio de trabajo se forma un “bache” de 10 a 30 micrones de ancho. Las virutas individuales se convierten rápidamente en enormes y la cabeza falla. Con una profundidad de hueco de 60...80 micrones, la restauración de este tipo de cabezas es difícil. Además, los bordes de los “baches” rayan la capa de trabajo de la cinta, lo que provoca un aumento del nivel de ruido.
A diferencia de los cabezales basados en GPF e IPF, el desgaste de los cabezales fabricados con IPF es predominantemente de naturaleza abrasiva, prácticamente no se observa erosión (es decir, desprendimiento de partículas de material). Primero, el vidrio más blando que llena el espacio se desgasta, el agujero resultante expone los bordes del espacio y luego los bordes se "colapsan", lo que lleva a una expansión gradual del ancho efectivo del espacio. Es importante que el cabezal basado en ICF conserve la superficie de las cintas magnéticas como un espejo incluso cuando el cabezal está muy desgastado. Por cierto, las consecuencias del desgaste moderado de los cabezales MKF se eliminan fácilmente sin sacarlos de la grabadora pasando una cinta de pulido (electrocorindón con un grano de 10 micrones), cortada a un ancho de 3,81 o 6,3 mm. Esta cinta es producida por muchas fábricas (en San Petersburgo - LOMO, planta Magneton). Tiempo de ejecución: 1...2 min. Durante el pulido, se elimina una capa con un espesor de solo 2...4 micrones, lo que restaura completamente los parámetros del MG (durante el pulido, la respuesta de frecuencia se monitorea cada 30 s hasta su completa restauración). Gracias a esto, los MG de MCF se pueden fabricar con una profundidad de ranura de sólo 40...60 µm. Después de pasar la cinta de pulido, tiene sentido hacer funcionar la grabadora durante varias horas sobre una cinta de bajo valor con mayor abrasividad (Sound Breeze o TASMA MK 60-7) para finalizar la superficie. Es bien sabido que cuando una grabadora funciona durante 2 horas al día, los cabezales de aleación permanente fallan después de 1,5...2 años, los cabezales de polvo Sen después de 2...2,5 años, los MG de GPF o IPF, después de 2... 4 años. A modo de comparación: los MG de ICF duran 6... 10 años y, además, se restauran fácilmente. En los dispositivos de reescritura de alta velocidad, la vida útil disminuye en proporción al aumento de la velocidad y el tiempo de funcionamiento diario, excepto en los MG de GPF o IPF, que fallan más rápido (especialmente los cabezales de grabación). Una característica inesperada: los cabezales ICF con cinta MEK II (CrOg) suelen funcionar durante más tiempo que con cinta IEC I (y-Fe2O3). En la Fig. La Figura 2 muestra la naturaleza de la destrucción del espacio de la muestra de cabezal ZD24.712 de GPF 10000 MT-1 después de 1000 horas de funcionamiento, y en la Fig. 3 - autorización del cabezal 6V24.710 del MKF después de 5000 horas de funcionamiento. Cerca (abajo) se puede ver una pantalla intercanal erosionada hecha de GPF.
Los parámetros electromagnéticos de los cabezales se dan en la tabla. 2. Para las cabezas ZD24.012 (PO EVT, Penza) y 6A24.510 y 6B24.510 (Erevan) se proporcionan datos de pasaporte, para el resto, datos reales, medidos en un gran número de cabezas. Las condiciones de medición se dan de acuerdo con [8]. El coeficiente de derivación Ksh caracteriza las pérdidas en el cabezal magnético y se calcula mediante la fórmula donde E es la fuerza electromotriz (EMF) de la cabeza real, mV; Fin - EMF de la cabeza sin pérdidas, mV. En el caso general Fin \u2d 0p f F103 h W XNUMX. donde f es la frecuencia de medición, Hz; F0 es el valor efectivo del flujo magnético de cortocircuito por 1 m de ancho de vía según [9], Wb/m; h - ancho de vía, m; W es el número de vueltas. Sustituyendo los valores, obtenemos para grabadoras de casete a f = 315 Hz, Ф0 = 250 nWb/m, h = 0,6 mm, W = 1000 vueltas Fin = 2,97 10-4 V; y para grabadoras de carrete a carrete con h = 0,94 mm Fin = 4,6 5-10-4B. La respuesta de amplitud-frecuencia (AFC) del cabezal sin pérdidas, Dpnd dB, se calcula mediante la fórmula Dpnd = 20lg(fmedida Jf) + Nmedida donde fmeas - la frecuencia nominal de medición de la respuesta de frecuencia, Hz (frecuencia superior); f - frecuencia de referencia igual a 315 Hz; Nmeas es el nivel de registro relativo a la frecuencia de medición nominal según [9]. base de datos En mesa 2 no proporciona datos sobre cabezales borradores (HE). Esto se debe al hecho de que los parámetros del GS para grabadoras de carrete a carrete se dan en [1], y los GS domésticos para grabadoras de casete no son de interés, ya que están hechos de ferrita prensada y se desprenden sin piedad. La cinta. Además, estos cabezales no funcionan con cinta IEC IV ("Metal"). La desmagnetización de alta calidad de dichas cintas es el tema de un artículo aparte. Existe una clase especial de cabezales de borrado que se utilizan en dispositivos extranjeros baratos: los cabezales de imán permanente. Un núcleo de ferrita de alta coercitividad se magnetiza según una ley especial, lo que genera un campo magnético decreciente y alterno. El número de postes es de tres a diez o más. La calidad del borrado es baja: mayor ruido y distorsión no lineal. Utilizamos estos cabezales en las grabadoras "Electronics-402S", "Electronics 331S" y sus modificaciones (fabricadas en Zelenograd y Voronezh). En cuanto a los cabezales para grabación y reproducción, la planta de Magneton (San Petersburgo) los produjo con núcleo magnético tanto de GPF como de IPF, asignándoles el índice “P”, y de MKF con el índice “M”. Desde mediados de los años 80, según los resultados de las pruebas, los cabezales se fabrican únicamente con MKF. PO EVT (Penza) produjo cabezas a partir de GPF 10000 MT-1 (ferrita producida por la planta Magneton). La planta de Ereván produce cabezales de GPP de fabricación propia. Los cabezales de ferrita que llegan a nuestro mercado desde el exterior, casi todos, incluso los considerados de alta calidad (Hitachi, Sony, JVC), están fabricados en GPF o, en el mejor de los casos, en IPF.
Los cabezales de ferrita (Tabla 2) se fabrican según dos esquemas de diseño (Fig. 4,5): con contactores en forma de “U” y lineales. El primer diseño tiene un mayor volumen de material magnetizable, lo que conduce a una mayor no linealidad en la reproducción de señales con un nivel de grabación bajo (“sonido de ferrita”), pero permite la colocación de un devanado con un gran número de vueltas. Se utiliza en cabezales de grabadoras de cinta de carrete a carrete.
El segundo diseño (Fig. 5) proporciona una buena linealidad durante la reproducción, pero el número de vueltas está limitado por el tamaño de la ventana para el devanado y las dimensiones externas del MG.
Hubo un tiempo en que se creía que con un esquema de diseño de este tipo era imposible obtener un valor aceptable del MG EMF. Sin embargo, el cálculo detallado del circuito magnético realizado por el autor utilizando una metodología refinada reveló el área de parámetros de diseño en la que los MG que utilizan dicho esquema son competitivos. Esto hizo posible por primera vez crear MG de ferrita para grabadoras de casetes, caracterizados por la ausencia de "sonido de ferrita" durante la reproducción. La tecnología de fabricación de un cabezal de casete de dos canales en general se reduce a lo siguiente: - sobre los medios bloques se pulverizan los llamados limitadores de espesor normalizado (Fig. 6), dependiendo del ancho requerido del espacio de trabajo.
A continuación, los medios bloques se sueldan con vidrio. El vidrio fluye capilarmente hacia el espacio formado por los limitadores. Luego se cortan bloques de 1,55 mm (el ancho de dos canales) de la pieza de trabajo soldada, se corta una ranura en cada bloque para la pantalla entre canales (Fig. 7), se pega la pantalla entre canales y se rectifica el puente ( Figuras 8, 9).
Una vez terminado de pegar los elementos que forman la superficie de trabajo, la pieza de trabajo se rectifica a lo largo del radio (Fig. 10), manteniendo una profundidad de espacio de 40...60 micrones. Después de la clasificación, las piezas polares con el hueco formado están listas para el montaje.
La ventaja de esta tecnología que requiere mucha mano de obra es que el paralelismo y la alineación de los espacios de la unidad principal estéreo se garantiza automáticamente. Un método más sencillo es el montaje "elemento por elemento": las cabezas de los canales, la pantalla y otros elementos se fabrican por separado y luego se "apilan", ya sea pegados o soldados con vidrio. Pero tal sencillez, como suele decirse, resulta contraproducente: es casi imposible mantener la alineación y el paralelismo de las brechas. Con esta tecnología, se produjeron cabezales en la Asociación de Producción EVT de Penza, en particular ZD24.012. Las principales áreas de aplicación de los cabezales de MKF:
Por supuesto, los extremos también son posibles: instalar el cabezal ZD24.751 en un panel de grabadora de muy baja calidad (en la grabadora de radio Melodiya-106) en lugar de un MG tipo BRG ZD24.M (Hungría) transformó completamente el sonido ( como dicen, “¡es irreconocible!”). También es necesario tener en cuenta que los cabezales se muestran en la tabla. 2, no escriba en ML M3KIV ("Metal"). Al calcular los costos, podemos suponer que un cabezal hecho de MKF tiene la misma durabilidad que tres cabezales hechos de Sendust (el período está limitado por el desgaste total de la grabadora). Si compra en la fábrica, el costo de un cabezal del tipo ZD24.750 varía de 20 a 24 rublos, dependiendo de dónde comprarlo: en el departamento de ventas de la planta Magneton o en la tienda de la fábrica. En el mercado, esto se complementa con el “trampa” de los distribuidores. Al sintonizar grabadoras con cabeza de ferrita, aparecen características relacionadas con las propiedades del material utilizado: por ejemplo, la corriente de polarización es 2...2,5 veces menor que la de las cabezas de metal, y el factor de alta calidad conduce a una fuerte influencia. de fenómenos de resonancia en el proceso de sintonización. Los parámetros de las ferritas utilizadas para la fabricación de MG se dan en la tabla. 3. A modo de comparación, se dan los parámetros de algunas aleaciones magnéticas (para otros materiales, ver también [10, 11]).
Antes de instalar el MG es recomendable determinar su inductancia Lmg, su propia capacitancia Smg y el factor de calidad Qmg. Anteriormente, el fabricante en el pasaporte del MG proporcionaba valores individuales de Lmg, EMF, así como corrientes de grabación y polarización. Ahora el pasaporte sólo prevé límites injustificadamente ampliados de sus valores, lo que, dado el importante coste de las cabezas, sólo causa desconcierto. Si los valores actuales se pueden tomar en promedio de la tabla. 2, entonces es necesario determinar la inductancia con mayor precisión. Podemos recomendar el siguiente método para medir Lmg, Smg. El diagrama de medidas se muestra en la Fig. once.
La inductancia del cabezal magnético Lmg forma un circuito oscilatorio con una capacitancia total Smg + Spar + Sdop, donde Smg es la capacitancia del propio cabezal Spar - la capacitancia de la instalación; Sdop - capacidad adicional. Para las mediciones, es deseable tener de 4 a 5 valores de Sdop de 5 a 80 pf, conocidos con una precisión no peor del 5%, esto afecta directamente la precisión de la medición. La tolerancia en R1 y R2, la capacitancia de entrada y la resistencia de entrada del milivoltímetro no son críticas. La conexión al MG se realiza mejor mediante enchufes de un conector de tamaño pequeño adecuado (por ejemplo, de RG35-ZM, etc.). El cable de conexión a la MG y a los terminales R1, Sdop debe tener una longitud mínima para reducir Spar. El error requerido al configurar la frecuencia del generador es del 1...2%, el voltaje de salida en el rango de 20...200 kHz es de al menos 3 V. La sensibilidad requerida del milivoltímetro es de 3 mV. Al conectar condensadores Sdop de diferentes clasificaciones a su vez, comenzando con valores pequeños, la frecuencia de resonancia del circuito se cuenta de acuerdo con la lectura mínima del milivoltímetro cuando cambia la frecuencia del generador. Transformando la conocida fórmula, obtenemos CΣ=(2,53/Lmg)x104/f2res. donde СΣ - capacitancia total, pF; Lmg - inductancia, H (para cabezas de ferrita en este rango de frecuencia el valor es casi constante); fpe - frecuencia de resonancia, kHz. De ello se deduce que existe una relación lineal entre CΣ y 1/f2pe, a partir de la cual se puede determinar Cm. Esto se hace de la siguiente manera [12]:
Se traza una línea recta desde los puntos obtenidos hasta que se cruza con el eje de abscisas. El punto de intersección da el valor (Smg+Spar). Si la longitud de las conexiones entre R1, Sdop y MG es inferior a 2 cm, la capacitancia Spar se puede considerar igual a 2pF. En el ejemplo anterior (Cmg + Cpar) = 13 pF. Desde aquí encontramos Lmg \u2,53d 04 / (Smg + Spar) x 2 / f2,53res. = 13/0,485x0,0944 = XNUMX H; Smg \u13d 2-11 \uXNUMXd XNUMXpF. Los valores medidos de Smg para diferentes ejemplares de cabezales del tipo ZD24.750 - ZD24.752 se encuentran dentro del rango de 7...20 pF. Esta capacitancia difiere para diferentes canales y varía dependiendo de la conexión del cable común a uno u otro terminal del MG. Para las cabezas de metal, este método para determinar su propia capacitancia e inductancia no es adecuado debido a su bajo factor de calidad y, como consecuencia, a la fuerte dependencia de la inductancia con la frecuencia. La medición precisa de Qmg en condiciones de aficionados es difícil. En el caso general, el factor de calidad Q del circuito se determina a partir de la curva de resonancia (ver [12]): Q=fres/(fmax - fmin) donde f es la frecuencia de resonancia, kHz; fmin y fmax: frecuencias a las que el voltaje en el circuito cae al nivel de 0,707 Umax, kHz. La precisión de la medición depende del grado de derivación del circuito por las resistencias de entrada de los instrumentos de medición, la precisión de lectura de 0,707 Umax y las frecuencias fres fmin y fmax. Para mediciones con un error de hasta el 5% en Q = 20...40, es necesario que la resistencia en derivación sea de al menos 10 MOhm, y los valores fpez, fmin, fmax 0,707 Umax se midan con un error de no más del 0,2%. Según el diagrama de la Fig. 11, la resistencia de la derivación es aproximadamente igual a R1, lo que da una reducción de Q del 50...70%. El uso de transistores de efecto de campo con una alta resistencia de entrada obliga a tomar medidas de protección contra la electricidad estática (¡el potencial de tensión estática en las manos del operador en relación con el suelo puede alcanzar los 20 kV!). En el trabajo práctico, puede confiar en los datos de medición que figuran en la tabla. 5.
Las mediciones se realizaron tanto en el rango de altas frecuencias de audio como en el rango de frecuencia de la corriente de polarización. El error de medición es de aproximadamente el 5%. En las mediciones se utilizaron condensadores con bajas pérdidas y se tomaron Cmg y Cpar con un supuesto grande de 15 y 6 pF, respectivamente. Esta suposición y el error que se produjo durante los cálculos dieron como resultado una dispersión de los valores de inductancia Lmg, que se calcularon utilizando la fórmula dada anteriormente. La resistencia resonante del circuito oscilatorio paralelo Rpe y la resistencia de pérdida activa Rs se calcularon utilizando las fórmulas [12]:
donde Rres es la resistencia resonante, MOhm; Lmg - inductancia de la cabeza, H; CΣ - capacitancia total, pF; Rs - resistencia a la pérdida activa, Ohm. Para quienes quieran entenderlo con más detalle, recomendamos [13]. El análisis de los datos obtenidos muestra lo siguiente: el factor de calidad disminuye con una brecha de MG más amplia y con un aumento de CΣ, permaneciendo muy alto (decenas de unidades) en la región de las frecuencias de sonido superiores. A las frecuencias de la corriente de polarización, el factor de calidad de los cabezales de ferrita también es bastante alto (en una MG de metal es menor que la unidad, no es posible medirlo). En este caso, Rrez es tal que si la frecuencia frez coincide con la frecuencia de la corriente de polarización en el modo de grabación, resulta imposible establecer las corrientes de polarización nominales con el esquema habitual de su suministro (resulta ser "exagerado" ). El Rs de las MG de ferrita es significativamente menor que el de las MG metálicas, por ejemplo, tipo ZD24.211 ("Mayak"), especialmente en frecuencias medias y altas (¡200 ohmios frente a 3...5 kOhm!). Esto explica el nivel significativamente menor de ruido térmico de los cabezales de ferrita. Antes de pasar a cuestiones específicas de optimización de parámetros y ajuste de grabadoras con cabezales de ferrita, es necesario recordar algunos términos y disposiciones adoptados en la tecnología de grabación de sonido magnético. La frecuencia de referencia, adoptada como 315 Hz (anteriormente, antes del 01.07.88 de julio de 400, la frecuencia nominal era 8 Hz), permite comparar los resultados de las mediciones [14]. A esta frecuencia, la EMF de los cabezales se mide durante la reproducción y la respuesta de frecuencia también se mide en relación con esta frecuencia. Para ello se utiliza un señalgrama, registrado de acuerdo con las recomendaciones de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC). La respuesta en frecuencia del flujo magnético de cortocircuito de este señalgrama N, dB, se calcula mediante la fórmula [XNUMX]:
donde f - frecuencia, Hz; τ1, τ2 - constantes de tiempo, s. El nivel relativo de registro del flujo magnético de cortocircuito se calcula como la diferencia entre N(f) y N(315 Hz), donde 315 Hz es la frecuencia de referencia. Los valores numéricos del nivel de grabación relativo se dan en [9]. En base a estos valores, se calcula la lectura 0 sin pérdidas del cabezal. En mesa La Figura 6 muestra los valores calculados del nivel de grabación relativo (frecuencia de referencia 315 Hz, τ2 = 3180 μs, τ1 = 70 y 120 μs).
La corrección de frecuencia del canal de reproducción, es decir, la ruta del amplificador de reproducción (PA), debe garantizar que se cumplan los requisitos de desigualdad de la respuesta de frecuencia en un rango de frecuencia determinado. Así, la estandarización de la dependencia de la respuesta en frecuencia N(f), propuesta por Heegaard en los años cincuenta, conduce a la estandarización de la respuesta en frecuencia del canal de reproducción. La elección de la distribución del preénfasis entre los canales de grabación y reproducción se realizó, como se indica en [15], “en base a la respuesta en frecuencia del flujo magnético residual del fonograma grabado, que se puede obtener con cintas existentes y un cantidad razonable de preénfasis en el amplificador de grabación”. Por un lado, esto permite el intercambio de registros, pero por otro, obstaculiza el desarrollo y uso de nuevas cintas magnéticas "no estándar". No consideraremos aquí las razones para elegir valores específicos de τ1 y τ2. En mesa La Figura 6 muestra los valores de Dread de la respuesta en frecuencia sin pérdidas del cabezal, y la Fig. La Figura 13 muestra su vista junto con la respuesta en frecuencia de los cabezales de los tipos ZD24.752 (τ1 = 120 μs), ZD24.751 y ZD24.750 (τ1 = 70 μs).
La alta limpieza de la superficie de trabajo de los cabezales permite bajas pérdidas de contacto. Por cierto, gracias a la "resbaladiza" de la superficie MG, prácticamente no se ensucian y no requieren una limpieza frecuente. Las altas propiedades magnéticas de la ferrita monocristalina garantizan pérdidas insignificantes debido a las corrientes de Foucault y la inversión de magnetización del material. Sin embargo, el curso de las características reales de las ondas se caracteriza por un cierto "aplanamiento" del pico y una disminución más gradual en la región de alta frecuencia. Esto podría explicarse por la forma de cuña del espacio, como se muestra en [16], pero las mediciones del ancho del espacio no revelaron esto (dentro de los límites de precisión de la medición). La explicación más probable para esto es un cambio en la permeabilidad magnética del material en el área del hueco debido a la difusión del vidrio en el núcleo (que puede representarse mediante el funcionamiento paralelo de varios huecos de diferentes anchos). La respuesta de frecuencia en la región de baja frecuencia es aproximadamente 1 dB mayor que Drid y en la Fig. 13 no está detallado. El diagrama de bloques del canal de reproducción se muestra en la fig. catorce.
El amplificador de reproducción tiene una respuesta de frecuencia que es inversa a la respuesta de frecuencia de un cabezal Drid ideal (ver Fig. 13), y la corrección de la respuesta de frecuencia en frecuencias de audio altas generalmente se lleva a cabo debido a la resonancia del circuito en serie formado por la inductancia Lmg y la capacitancia total compuesta por Smg, la capacitancia de montaje Spar. capacitancia de entrada del amplificador Svh y capacitancia adicional Add. El voltaje a través de la capacitancia total, es decir en la entrada de la onda de choque, para dicho circuito en la frecuencia de resonancia aumenta Q veces, donde Q es el factor de calidad del circuito. El aumento de la respuesta de frecuencia a la frecuencia de resonancia desde el nivel de la señal sin tener en cuenta la resonancia es igual a 20lgQ, dB. Debido al efecto de derivación de Rin y Rsh, el factor de calidad disminuye. La influencia de Rin sin tener en cuenta las pérdidas en la capacidad total se puede estimar con suficiente precisión mediante la fórmula Qsh=Q Rin/(Rres+Rin) donde Q es el factor de calidad inicial de la MG (ver Tabla 5); Rin - resistencia de entrada SW, kOhm; Rres - resistencia resonante (ver Tabla 5), kOhm; Qsh - factor de calidad del circuito derivado. Entonces, con Q = 15, Rres = 150 kOhm, Rin = 100 kOhm, obtenemos Qsh = 6, es decir, un aumento en la respuesta de frecuencia de 15,6 dB. En Rin = 1000 kOhm, Qsh = 13 (aumento de la respuesta de frecuencia en 22,3 dB). Debido a la alta calidad de la superficie del MKF MG, el aumento realmente necesario en la respuesta de frecuencia es de sólo 6 a 10 dB, lo que corresponde a Qsh = 2...3. Puede calcular el valor aproximado de Rsh necesario para obtener el factor de calidad deseado utilizando la fórmula 1/Rsh=(Q-Qsh)/(QshRres)-1/Rin, donde Rsh - resistencia de derivación, kOhm; Qsh - factor de calidad requerido del circuito derivado; Rres - resistencia según la tabla. 5, kiloohmios; Rin - impedancia de entrada del amplificador, kOhm; Entonces, para Qsh = 3 (aumento en la respuesta de frecuencia no más de 10 dB) en Q = 15, Rres = 150 kOhm, Rin = 100 kOhm, Rsh = 60 kOhm; para Rin = 1000 kOhm - Rsh = 39 kOhm. Podemos distinguir dos problemas para cuya solución es recomendable utilizar MG de ferrita:
La última tarea se reduce al desarrollo de un amplificador de reproducción "compatible" con un ruido intrínseco no peor que -65...-70 dB y una baja distorsión de intermodulación. La onda de choque debe funcionar de manera estable con MG de alta calidad (la mayoría de las ondas de choque existentes se excitan en ausencia de Rsh). Además, existe el requisito de poder operar al doble de velocidad para la reescritura. Esto requiere cambiar el valor de la capacitancia total de 1300...630 pF a Lmg = 100 mH (alta frecuencia 14...20 kHz) a 320...160 pF (alta frecuencia a doble velocidad 28...40 kHz ). Si Cm = 11 pF, Cpar = 20...40 pF, entonces con una gran capacitancia de entrada del SW, resulta imposible obtener buena calidad al doble de velocidad. Cambiar la capacidad total se logra de dos maneras:
Determinemos la frecuencia superior fеpx para diferentes tipos de MG de ferrita producidas, en función del requisito de la desigualdad necesaria de la respuesta de frecuencia del canal de reproducción. En la Fig. 15 se muestran las respuestas de frecuencia típicas de los canales de reproducción para tres tipos de MG sin tener en cuenta la corrección en altas frecuencias. XNUMX.
Estas respuestas de frecuencia se obtuvieron de los datos de MG ZD24.750 - ZD24.752 (ver Fig. 13). Al superponer las curvas resonantes del circuito de entrada a estas curvas con diferentes disminuciones de la respuesta de frecuencia, se puede convencer de que se obtiene una desigualdad aceptable de la respuesta de frecuencia total si se toma fеpx como la frecuencia a la cual la respuesta de frecuencia disminuye sin corrección. no exceder los -10 dB. Para 3D24.752fВеpx = 14...16 kHz, para ЗД24.751 fВеpx = 16...18 kHz y para ЗД24.750 fВеpx = 18...20 kHz. La Figura 15 muestra curvas de resonancia a partir de un nivel de -10 dB a una frecuencia de 20 kHz con Qsh igual a 10, 3 y 2, así como el tipo de respuesta en frecuencia total del canal de reproducción. Como puede ver, la corrección óptima de altas frecuencias para MG ZD24.750 se produce con un valor Qsh entre 2 y W. Por lo tanto, al instalar un MG de ferrita en una grabadora, si el HF tiene un ajuste para la corrección de alta frecuencia (excepto para la formación de constantes de tiempo estándar τ1 y τ2), y/o un circuito de retroalimentación positiva para aumentar el factor de calidad de el circuito de entrada [17], es necesario reducir al mínimo sus ajustes. Después de esto, en paralelo con el MG, es necesario conectar una resistencia de ajuste de pequeño tamaño con un valor nominal en el rango de 80...100 kOhm como Rsh, estableciendo su valor máximo y apagando la resistencia de derivación presente en el MG. . Al instalar el MG, además de la inclinación (azimut), la alineación y el "asentimiento" del cabezal que normalmente se verifican, es necesario verificar la profundidad de inserción del MG en el casete. Debido a la presión excesiva de la cinta sobre la superficie de trabajo, además del mayor desgaste del MG, también se producen "silbatos" de fricción, especialmente si la superficie de trabajo está contaminada con restos de pegamento de la cinta adhesiva que se utiliza para pegar las tablas de clasificación. . Es más conveniente realizar la prueba utilizando un casete, en cuya cubierta superior hay un corte en el lugar por donde el cabezal ingresa al casete. El área de contacto de la superficie de trabajo con la cinta magnética debe estar comprendida entre 3,5...4,5 mm simétricamente con respecto al espacio. Si las ondas de choque se excitan cuando se enciende el dispositivo, es necesario reducir el valor de Rsh hasta que desaparezca la excitación. La frecuencia superior se toma igual a fBepx de un tipo específico de MG o se subestima si la grabadora no proporciona la estabilidad necesaria del azimut del movimiento de la cinta magnética o si el MV tiene una limitación en la frecuencia superior. El circuito de entrada se sintoniza a esta frecuencia seleccionando Agregar. Debido a la alta resistencia al desgaste de los cabezales de MKF (desgaste de 3 micrones cada 1000 horas), no es necesario realizar ajustes durante el funcionamiento. La frecuencia de resonancia está determinada por la señal de salida máxima de la onda de choque cuando se aplica un campo magnético de la señal al espacio MG usando una bobina en el formador de marco de acuerdo con [9]. El marco de dicho marco tiene unas dimensiones de 8x75x3 mm, el número de vueltas es 20±5 con cable PEV 0,2. La señal del generador se suministra a través de una resistencia limitadora de 100 ohmios. Este método no requiere soldaduras no deseadas en las placas de circuito de la grabadora. El campo magnético también se puede suministrar al espacio mediante un conductor flexible pegado a la superficie de trabajo del MG en el área del espacio (es conveniente pegar con pegamento soluble en alcohol tipo BF-6). Es más conveniente ajustar el fеpx y la respuesta de frecuencia del canal de reproducción utilizando el señalgrama de cintas métricas del tipo ZLIT1.4.4-120 [9], que consta de paquetes de ráfagas de frecuencia. La frecuencia de repetición de las ráfagas es de 18 Hz, la duración de una ráfaga de frecuencia es de al menos 3 ms, la pausa entre ráfagas es de 1 ms y la frecuencia máxima es de 14 kHz. La frecuencia de resonancia se determina mediante un osciloscopio mediante la amplitud máxima de la señal de frecuencia correspondiente. Si fеpx es mayor que 14 kHz, o no existe tal cinta métrica, entonces se puede generar usando una computadora personal. En la memoria se registran una serie de mensajes necesarios, que se graban en un casete utilizando una grabadora bien sintonizada con un rango de frecuencia suficiente. La duración de los mensajes y la frecuencia de repetición son las mismas que en ZLIT.Ch.4-120. El número de ráfagas de frecuencia es de hasta 10. Con una frecuencia de muestreo de 44 kHz, se puede obtener una frecuencia máxima de hasta 20 kHz, con una frecuencia de muestreo de 54 kHz, hasta 24...25 kHz. También es adecuada una cinta como ZLIM.UNCHK.4 de Magnolia JSC (unos 8...10 dólares), que tiene todas las señales necesarias (para comprobar la respuesta de frecuencia, la detonación, el nivel nominal, el equilibrio, etc.). Después de configurar el circuito de entrada en ftop, configure el nivel nominal en la salida lineal y las lecturas del indicador correspondiente en el modo de reproducción. Para hacer esto, necesita una cinta métrica con un señalgrama de la frecuencia de referencia del nivel nominal. La linealidad de la respuesta de frecuencia se ajusta mediante una resistencia Rsh ajustada, que luego se reemplaza por una constante. Cuando utilice una cinta métrica casera para ajustar la respuesta de frecuencia, debe asegurarse de que el nivel de grabación esté en -20 dB. Para hacer esto, al grabar en una grabadora de referencia, el voltaje de entrada se reduce 10 veces con respecto al nominal. Con suficiente experiencia, es posible ajustar la respuesta de frecuencia sin cinta métrica según el diagrama de la Fig. 16, estableciendo el aumento de las frecuencias superiores igual a la disminución de la respuesta de frecuencia típica (ver Fig. 15). Es posible ajustar la respuesta de frecuencia de manera bastante satisfactoria configurando Rsh con la resistencia calculada según los datos de la tabla. 5 para Qsh = 2 con RBX conocido. La sintonización "de oído" utilizando bandas sonoras musicales, por regla general, da resultados negativos debido al enmascaramiento de las señales de frecuencia más alta por las de frecuencia media y la diferencia en la calidad y el equilibrio espectral de las grabaciones. Al mismo tiempo, el RBX se puede medir fácilmente, por ejemplo, mediante el método de compensación.
Generalmente se requiere una evaluación de la no linealidad del canal de reproducción cuando se desarrollan hidrocarburos o cuando se comparan MG de diferentes materiales. Si surge tal necesidad, se recomienda evaluar la no linealidad utilizando el método de diferencia Twin-Ton-Test [18]. En este caso se suministran a la entrada dos señales de prueba de la misma amplitud con una relación de frecuencia de 1:1,06. Si la amplitud de sus productos de intermodulación es el 4,7% de la amplitud de las señales de prueba, esto corresponde al coeficiente K3 = 3% para una de las señales de prueba. Para obtener un buen sonido, como se ha demostrado desde hace tiempo en el extranjero y finalmente se reconoce aquí [19], es necesario alcanzar un coeficiente de distorsión de intermodulación Ki inferior al 0,003%. En la práctica, una evaluación cualitativa de Ki se lleva a cabo aplicando un campo magnético de señales de prueba a la brecha MG, como se describió anteriormente. En este caso, es conveniente seleccionar la frecuencia de la señal de fвepx a fвepx/2 con una diferencia entre ellas de 0,5...1 kHz. La amplitud de las señales aumenta desde cero hasta el nivel nominal en la salida lineal del UV. Si al escuchar acústicamente dicha combinación, preferiblemente con auriculares de alta calidad, comienza a escucharse un tono diferente, esto significa que Ki llega a ser superior al 0,003% [18; 19]. Para estimar Ki con mayor precisión, se necesita un analizador de espectro. Como ya se señaló, debido al volumen mínimo de material magnetizado, la normalización de la fuerza coercitiva Hc y las buenas propiedades de alta frecuencia del material, los cabezales de casete hechos de MKF tienen una no linealidad bastante baja durante la reproducción: menor que la de los cabezales Sendust. y comparable a las mejores cabezas de permalloy. Sin embargo, al grabar en IEC tipo IV ML, se observan fenómenos asociados con la saturación de los bordes del espacio de trabajo. Los resultados de un estudio de este efecto se presentan en [20], donde se muestra que un aumento del campo en el gap HG (en oersteds, Oe) por encima del valor correspondiente a la mitad de la inducción de saturación Bs (en gauss, G ), provoca la saturación de los bordes del espacio de trabajo. Como resultado, el área de grabación se expande, aumentan las pérdidas y aumentan las distorsiones no lineales. También proporciona una fórmula empírica para determinar el campo requerido en el espacio HG (E) con un ancho de espacio g (μm) requerido para grabar con el nivel máximo de una señal con una longitud de onda λ (μm) en un portador con una fuerza coercitiva. HC (E): HG \u1,7d (0,33 / g0,8 + 0,78VgXNUMX) x Hc. También se demostró en [20] que este valor está cerca de la intensidad de campo de polarización óptima para grabar con polarización de alta frecuencia. La fuerza coercitiva Hc de varios tipos de ML se encuentra dentro de los límites [18]:
De ahí el campo requerido en el espacio HG (E):
Para trabajar con ML tipo I se requiere un material con Vsat > 2900 Gs (0,29 T):
Comparando los valores obtenidos para Vs con los datos de la Tabla. 3, podemos concluir que no sólo las MG de ferrita, sino también las MG metálicas no garantizan grabaciones sin excesiva distorsión en todos los ML de tipo IV disponibles. El informe sobre el desarrollo de ML para la grabación de sonido con Hc = 160 kA/m (2000 Oe) en [18] aumenta el requisito de material Vus hasta Vus > 1,4 Tesla. Existe un diseño MG de ferrita en el que, para proteger los bordes de la ranura de la saturación, se aplica a las paredes internas de la ranura una capa de una aleación metálica con Bmax > 1,4 T y un espesor de 2...10 μm. Estos son los llamados cabezales "MIG" ("Metal-ln-Gap" - metal en el espacio) [21; 22]. Estos cabezales se utilizan bastante en equipos de vídeo, pero nuestra industria (y la extranjera) prácticamente no los produce para grabar sonido, probablemente debido a la distribución limitada de cintas tipo IV (mayor costo y, lo más importante, la falta de dispositivos que darse cuenta de sus ventajas). Para una MG tipo ZD24.750 producida comercialmente con g = 1 μm, al grabar una señal con fеpx = 20 kHz en una MG tipo II, se requiere un material central en la zona de separación con Bmax > 0,36 T, lo cual se hace con un margen suficiente (según Tabla 3 ICF Vmax = 0,43...0,5 T). Por lo tanto, la afirmación de que “las cabezas de ferrita... dan el nivel más alto de distorsión no lineal (en modo de grabación)” [2] cuando se aplica a cabezas ICF parece incorrecta. Las mediciones directas muestran lo contrario. Y, finalmente, sobre la configuración del amplificador de grabación al instalar MG de ferrita. Al configurar un canal de grabación, en primer lugar, debe asegurarse de que la frecuencia de polarización fsubm sea menor que la frecuencia de resonancia fpe del circuito formado por la inductancia del MG Lmg y la capacitancia total CΣ que consiste en la propia capacitancia del MG. , las capacidades de salida del generador y del amplificador (enchufes de filtro) y la capacidad de montaje. Es deseable que fsub < 0.8 fpez o, según la tabla. 5, fsub < 84...96 kHz. Si se midió la capacitancia Smg, como se analizó anteriormente, entonces se puede obtener una limitación más precisa del valor de fsubm. Cuando fsubm = fpez, el circuito LmgCΣ funciona como un filtro-resonador, y cualquier cambio de temperatura en los valores de Lmg y CΣ conduce a un cambio en la corriente de polarización, y su valor resulta muy sobreestimado. Si fsub>frez, entonces la corriente de polarización es desviada por CΣ y, si no se regula mediante resistencias, sino mediante condensadores de ajuste, la carga en el generador puede aumentar considerablemente. Debido a las bajas pérdidas de magnetización de las MG de ferrita, la corriente óptima resulta ser 2...3 veces menor que la de las cabezas metálicas (en igualdad de condiciones). La corriente de escritura es menor, pero no significativamente. Esto lleva al hecho de que los ajustes estándar para configurar (reducir) la corriente de polarización no son suficientes; es necesario introducir una resistencia adicional de 50...200 kOhm en el interruptor de corriente o, si el nivel de borrado lo permite, Reduzca el voltaje de suministro del generador (lo cual es peor). Si la corriente de polarización se suministra a través de la capacitancia de separación, entonces no debe reducirse (es mejor instalar una resistencia en serie) para no entrar en la resonancia en serie de esta capacitancia y la inductancia del cabezal. Debe tener especial cuidado con esto al instalar las grabaciones MG ZA24.751 y ZA44.171 en dispositivos de doblaje de alta velocidad. Si la frecuencia fsub es superior a 200 kHz para ZA24.751 y superior a 500 kHz para ZA44.171, es posible que no sea posible ajustar la corriente de polarización debido a fenómenos de resonancia. Al configurar la corriente de polarización para un MG tipo ZA44.171, debido a la penetración de la polarización desde un canal adyacente, a veces no hay suficientes ajustes que reduzcan la corriente de polarización (a una frecuencia de 500 kHz, el nivel de penetración para este MG es -30dB). La penetración se puede combatir puenteando el canal donde se produce este fenómeno con una resistencia de 10 kOhm. Antes de configurar la corriente de polarización óptima, es recomendable seleccionar el tipo principal de ML con el que pretende trabajar. La elección suele basarse en la relación calidad-precio. Como regla general, cada usuario tiene un tipo de MG "habitual" probado, pero al instalar un MG nuevo y duradero, se pueden usar otros tipos, según los datos [23, 24, 25]. Por experiencia, las cintas producidas por la no muy conocida empresa coreana Sunkuong Magnetics Corp. muestran buenos resultados, especialmente en términos de características de frecuencia, distorsión y "transparencia" del sonido. (marca registrada SKC). Como ya se señaló, anteriormente, el pasaporte individual para el MG contenía los valores de las corrientes de grabación y polarización obtenidas para los MG estándar: R723DG (IEC I) y S4592A (IEC II). A partir de estos datos, mediante recálculo [23, 24], fue posible determinar las corrientes para el tipo de ML seleccionado. Actualmente estos datos no están disponibles. La configuración del iPod actual óptimo comienza determinando la zona de regulación y, si es necesario, instalando resistencia adicional. Para ello, disminuyendo Ipm, encontramos el punto en el que se registra una señal con una frecuencia de 6,3 kHz en el nivel máximo. Luego, aumentando esta corriente, reduzca el nivel en 1...3 dB. La corriente óptima está determinada por el ruido mínimo del tipo de ML seleccionado o por la distorsión no lineal mínima al grabar un tono con una frecuencia de 315 Hz. Estos valores suelen ser cercanos. La configuración final depende de las capacidades de la grabadora. Si el SW (en τ1 = 120 μs) tiene un ruido peor que -54...-57 dB (por desgracia, hay muchos de este tipo de SW), entonces es difícil sintonizar el ruido ML mínimo. El ajuste para una distorsión mínima se puede realizar sin un voltímetro selectivo, utilizando el método descrito en [18]. La distorsión no lineal está determinada por la desviación de la característica de transferencia al registrar una señal de frecuencia de referencia desde una línea recta (en una escala logarítmica en dB). Una desviación de 0,5 dB corresponde a una distorsión no lineal del 3% (Fig. 17). Este método se describe en [18] para grabadoras de cinta de carrete a carrete; para grabadoras de cinta de casete, se debe verificar la precisión de los resultados obtenidos. En términos generales, un afinador experimentado notará una distorsión del 3% o más según la distorsión de la forma de la onda sinusoidal.
Después de configurar las corrientes de polarización, es necesario verificar la linealidad de la respuesta de frecuencia en todo el rango de frecuencia. Puede ser necesario reducir la corrección de alta frecuencia en la ecografía. El ajuste del "cero" de los indicadores de registro al nivel nominal se realiza, como es habitual, después de calibrar el ultrasonido con una cinta métrica o en función de la capacidad de sobrecarga del ML (y del ultrasonido) en términos de un compromiso entre ruido y distorsión. . Este artículo está dedicado únicamente a los cabezales en serie, por lo que aquí no se consideró la influencia de parámetros de diseño como el ancho del espacio, la presencia de un espacio posterior, etc., en la calidad de grabación. Una última advertencia: debido a las buenas propiedades dieléctricas y de alta frecuencia del material, las perlas de ferrita son susceptibles a interferencias de alta frecuencia provenientes de radios, chispas de conmutadores de motores y motores controlados por pulsos. Esto requiere un desacoplamiento cuidadoso de sus circuitos de alimentación, incluido el cable común. A veces, para reducir la interferencia, es necesario girar los motores del conmutador alrededor de un eje (que generalmente está previsto en el diseño de las grabadoras), y cuando esto no ayuda, es necesario instalar una pantalla de cobre de alta frecuencia debajo. la pista de aterrizaje del MG. Si el diseño lo permite, es una buena idea proteger también el receptor del casete. Literatura
Autor: V.Sachkovsky, San Petersburgo
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