磁带录音机

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1、基本原理

磁性录音是一种简便有效的录音方法。它是通过磁性物质的磁化作用和电磁感应原理实现的。如图1让一个音频信号电流通过绕在有隙缝环形铁心上的线圈,铁心间隙处的磁场便随着这个音频电流变化而时强时弱。这时如果有一条附有磁性物质的磁带从铁心间隙处移过,那么磁带各小段受磁化的程度也就不同。这样音频信号就录在磁带上了。反过来,如果线圈上不加音频信号,并将录了音的磁带沿铁心间隙处移过,那么带上磁性强弱不同的各段将对磁铁的磁场起作用,使它的强弱作相应的改变,线圈中也将感应出大小 随着改变的音频电流。这就是录音和放音的基本工作原理。

图1
图1 🔍原图 (426×345)

常见的磁录音机有磁带录音机和钢丝录音机两种。后一种由于使用不便,效果差,目前已很少应用。磁带录音机主要由磁带、几个磁头和录、放音放大、超音频振荡等电路,以及机械输带机构等几部分构成(见图2)。下面分别介绍各部分的结构和工作原理。

图2
图2 🔍原图 (527×391)

2、磁带

磁带一般是用人造树脂、纸或专门的塑料作为带的基体,再以铁钴铁氧体等磁性铁粉末,渗入适当的胶合剂后用机械方法均匀地涂抹在带基的一面,带基宽约几十厘米,经干燥磨光等处理后裁切而成磁带。磁带宽度一般在6.25~6.35毫米之间;厚度约为0.06毫米,其中磁层约占0.01~0.02毫米(图3);成品磁带每盒的长度除作特殊用途的以外,一般有200米、500米或1000米等几种。

图3
图3 🔍原图 (548×429)

3、磁头

磁头是录音机中的最重要的元件。根据它的用途不同,分有录音磁头、放音磁头和抹音磁头三种。在一些普通的录音机中,大多将录音和放音合用一个磁头,叫“录、放音磁头”。按照磁头上线圈的阻抗来分,又可分为高阻抗的和低阻抗的两种。有高阻抗线圈的磁头可以直接接到电子管的电路中,不需要耦合变压器,因此结构简单轻便,适宜在携带式录音机中采用。有低阻抗线圈的磁头需要通过阻抗变换变压器与电子管电路耦合,结构复杂,但频率特性好,适合在高级录音机中采用。下面分别叙述各种磁头的结构和性能。

录音磁头 简称“录音头”,它的铁心用0.2~0.35毫米厚的软磁性半圆环伏坡莫合金片,叠成厚约6.8毫米(单音轨)或2.5毫米(双音轨)的两个半圆环,对合而成一个环状铁心。在铁心的两个接合处留有间隙,前面一个靠着磁带的叫“工作间隙”,大约宽0.02毫米,里面填有坡铜、黄铜、磷青铜、铝片等非磁性物质。间隙作成缺口状,因而在这里集中了大量的磁力线。由于填片的磁阻很大,磁力线绝大部分将不通过它,而是通过在它旁边走过的磁带完成磁路(见图1),使磁带磁化,从而达到录音的目的。铁心后面的另一接合处也留有一个“辅助”间隙(大约0.3毫米),其中填有非金属物质,如纸片等;它的作用是避免铁心饱和而影响工作稳定。

图4
图4 🔍原图 (666×330)

录音头上套有线圈(图4,甲),它的电感高阻抗的为100~1000毫亨,低阻抗的为7~8毫亨。录音头和磁带相接触的工作面要十分光滑。工作间隙的两边要锐利平直,录音头外面要套上高导磁率合金做的屏蔽外罩,以防静电和杂散磁场的干扰,罩上开有小窗,以露出工作面(图4,乙)。

放音磁头 简称“放音头”。它也有高阻抗和低阻抗的两种。前一种的线圈电感约为200~1000毫亨;后一种约为70毫亨。它的线圈按双线圈平衡式绕制。铁心的构造和录音头基本相同,只是没有辅助间隙。工作间隙宽约为5/1000毫米,用坡铜箔或金箔作填片。工作面也要很光洁。放音磁头外面也要加装屏蔽罩。

录放音磁头 它是综合考虑录音、放音头的需要设计成的二用磁头。铁心用0.2毫米坡莫合金片叠成,厚度约为25毫米(双轨)和7毫米(单轨)两种。

将录音头或放音头铁心的叠厚从7毫米减小到2.5毫米,磁头的有效工作面就只占磁带宽度的1/3,磁带走过磁头时只有一半发生磁化作用,因此就可以用同一磁带的上、下两半边各作一次录音和放音,也就是录完一次后,可以将磁带盘反转过来,利用磁带的另一半边再作一次录音,磁带上的两半音迹互不干涉。这样一盘磁带就发挥了两盘磁带的效用。这种录音方法通常称作“双音轨”录音,以区别于普通的“单音轨”录音。

抹音磁头 抹音磁头简称“抹音头”也称“消音头”,它有交流和直流的两类。直流抹音可以用永久磁铁做抹音头,或在有隙缝的硅钢片环形铁心上绕了线圈,送入励磁直流电流,磁带在它旁边走过,便能抹去带上的音迹。这两种抹音头构造复杂,杂音大,目前已用得很少。

效果好而使用方便的是用交流超音频抹音磁头。它是利用录音机中偏磁用的40~100千赫的超音频电流,送入抹音头线圈,以得到一个强的交流磁场,从而使经过抹音头的磁带上的剩磁反复磁化而消磁。铁心大都用0.3毫米厚硅钢片或铁镍合金片叠成。为了得到强磁场,工作间隙放宽到0.2~1毫米,其中也填有与录音头相同的非磁性金属填片。

最新的抹音磁头用铁氧体的铁心,制造方便,涡流损失小,效果更好。

还有一种直接用50赫交流市电抹音的磁头,适合作大量磁带抹音之用。

抹音头除工作间隙外不应再有其它间隙。它的外面也要加装屏蔽罩,以防止本身产生的磁场散发出去影响录音机其它部分的工作。

4.电路部分

一架录音机除了机械部分外,通常都装有一套完整的电路,其中包括录、放音放大器、超音频振荡器、音调控制、录、放音指示电路等几部分。录音和放音的信号大都经过二到三级的高增益电压放大和一级功率放大。现以“钟声”810型磁带录音机为例,来说明录音机电路部分的工作原理如下(见图5)。

图5
图5 🔍原图 (1707×1121)

录音 录音时,开共S\(_{1}\)的各接点接到“录”位置。由话筒或电唱机、收音机等送来的音频录音信号,通过插孔J2或J\(_{1}\)和 C5加到右边三极管V\(_{1b}\)的栅极。经过第一级电压放大后,通过C6、J\(_{э}\)、R11加到V\(_{2a}\)的栅极,作第二级电压放大。然后再通过C8交连到V\(_{3}\)作末级功率放大。放大后的信号从输出变压器初级线圈取出,通过Cll、R\(_{2}\)0送入录、放二用磁头H2的线圈,进行录音。同时由图中虚线方框内的超音频振荡器产生一个34千赫的振荡电压,通过C\(_{15}\)也送入二用磁头的线圈,作录言时所需的偏磁。偏磁的目的是使磁带被磁化的程度与录音头磁化力的大小成直线地变化。磁带从录音磁头旁边走过,便录上了信号。为了避免声音回授,此时把扬声器断开,另换入电阻R18,作为负载录音时输入电压较大,需要特V1管左栅极接地,以免起振而引起杂音。

放音 放音时,录有音迹的磁带走过录、放头,使它的线圈内感应出音频电压,通过C\(_{1}\)输入V1a栅极电路。经它作第一级电压放大后,再通过音调控制网络R\(_{3}\)C3R\(_{4}\)C4和交连电容器 C\(_{5}\)加到Vlb栅极,作第二级电压放大,然后再通过交连电容器C\(_{6}\)、音量控制电位器Rll输入V\(_{2a}\)作第三级电压放大。放大后通过C8交连到V\(_{3}\)作末级功率放大。放大了的信号通过输出变压器由扬声器放出。

为了减小放大时产生的失真和交流声,由输出变压器次级引出负回授电压,通过R\(_{19}\)加到V2a阻极。该阴极的电路中未接旁路电容器,所以还有电流负回授的作用。

在作慢速录、放音时,为了减少对高频的影响,闭合S\(_{3}\)使C7、R\(_{13}\)并接到阴极,将高频回授电压旁路,从而提升高音。

输出插孔J\(_{3}\)与音量控制电位器Rll并联,但不受它的控制。放音信号如从这里输出,虽然较弱,但却可避免通过下面几级放大时带来的失真。

接在V\(_{1a}\)屏路中的音调控制电路仅在放音时起作用。

录、放音指示 录音或放音时,信号从V\(_{3}\)屏极取出一部分经过V2b(接成二极管)整流和滤波电路后加到指示管V\(_{5}\)上。

抹音 由超音频振荡电路输出的振荡电压由振荡回路取出,经过C\(_{16}\)加到抹音磁头的线圈,进行抹音。因为超音频振荡管的高压由录、放开关控制,只有录音时才接通电源,这样在录音时抹音头才能工作,磁带在录音机中先经过抹音头抹去旧音迹,然后再经过录音头录上新的音迹。如果只需要抹音而不要录音,开关仍放在“录”的位置,这时只要不送入录音信号,就将磁带上的音迹抹去了。在放音时,振荡管高压被切断,没有振荡电压输出。这时磁带虽然先走过抹音头,也不会被抹去音迹。

6、机械输带机构

在高级录音机中,主轴、卷带轴和倒带轴都各配备一只电动机作独立运转。但在一般的录音机中大都采用一个电动机,作间接传动,带动各部分。

图6
图6 🔍原图 (560×457)

图6是“钟声”810型录音机的机械传动机构示意图。当录音机的电源接通时,电动机转动,它的滚抽带动动力传动轮,从而又带动主轴的飞轮转动起来。这时如将录音按键按下,压带皮轮就贴紧在主轴上端的滚轮上,因而被带动旋转起来。压带皮轮又通过传动带把卷带盘的转盘带动,于是卷带轴上的卷带盘开始卷带,使磁带运行起来。磁带从供带盘放出以后,先经过一个导带轮(本机用的是一个固定的光滑圆柱),使磁带能够平稳地通过抹音头和录、放音头,以及另一个导带轮,然后从压带皮轮和主轴滚轮之间穿过,卷到卷带盘上。

飞轮的作用是产生惰性,使动转速度能稳定在一定限度内。快速传动轮由电动机滚轴通过传动带带动;并通过开关和连杆的控制,使它向右能贴靠在卷带盘的转盘上,带动卷带盘快速正向运转;也可以使它向左贴靠在倒带轮上,通过倒带轮使供带盘转盘快速反向运转,卷回录音时放出的磁带。

需要停止磁带的运动时,可以用“停止”开关控制,使动力传功轮离开电动机的滚轮,各部分也就停止运转,但电动机还是继续单独在运转着的;此时制动器也随着贴紧卷带转盘或倒带轮的边沿,使各部分能迅速停止下来。(毛瑞年)