盒式录音机的偏磁和抹音

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近年来盒式录音机日益普及,品种繁多,广大录音爱好者对于录音机的音质要求也在不断提高,现在已不满足于轰翁的低音了,而是讲究高音清脆、细腻、层次分明。有高音喇叭的录音机,高音要多些,但也不一定。因而挑选录音机时单单以喇叭的多少来鉴别好坏显然是不够的。音质的好坏根本来说还得取决于录音机的基本指标。假如一架盒式机的频响指标仅仅是125Hz~5000Hz,即使加装上高音喇叭也只能发出刺耳的噪声,不会得到好的高音音质。

大家知道盒式录音机有五大技术指标:带速误差、抖动、失真、频响、信噪比。前两项是机械指标,主要取决于传动机构;后三项是电气指标,虽然与线路有关,但主要取决于录放磁头和抹音磁头的质量及所采用的偏磁方式与抹音方式。因此,从盒式机所装配的磁头质量;偏磁及抹音方式来鉴别该机的好坏是根本方法。

为了说明盒式录音机的偏磁方式,我们必须首先简单阐述一下偏磁原理。录音过程中,磁带经过录音磁头之后,磁带就记录上了与音频信号电流相对应的磁迹。从图1可见磁带的磁化曲线始端AO段和终端BC段都是非线性的,只有AB段是线性的。如果不加偏磁(工作在A0段),只给磁头输入一个正弦音频电流,磁带通过磁头缝隙后,在磁带上记录下来的磁迹如图1所示,显然失真很大。如果在给磁头输入音频信号的同时再加进一个偏磁电流,就使磁带工作在AB段了,由于这段线性好,所以磁带记录的磁迹失真就小,而且灵敏度高,动态范围也大(如图2)。为了使工作点确定在线性良好的AB段的某一理想点上,现代录音机均采用录音时加偏磁的技术。所谓偏磁就是在录音时和信号磁场一起给磁带加一个用来确定工作点的偏磁磁场。具体方法是控制录音音频信号电流及偏磁电流的大小,建立合乎要求的磁场,就可以达到使录音失真最小的目的。在生产和维修工作中,常说的调偏磁就是改变偏磁电流大小来确定理想的工作点。录音偏磁有交流和直流两种方式。

图1
图1 🔍原图 (451×411)
图2
图2 🔍原图 (431×418)

直流偏磁录音方式录音时,在给录音磁头输入音频信号电流的同时加入一个直流偏磁电流,以产生一个大小适当而方向固定的偏磁磁场,使磁带工作在磁化曲线的线性部分,叫做直流偏磁录音方式。直流偏磁方式的电路可参考图3。这种偏磁方式电路简单,所需直流偏磁电流可从整机电源取得(一般为数毫安)。由于直流偏磁有功耗小,无需振荡器,成本低等优点,被广泛用于普及型盒式录音中。直流偏磁的缺点是抹音后磁带上留有直流剩磁,所以噪声较大,失真较大。

图3
图3 🔍原图 (494×338)

交流偏磁录音方式 录音时除了输入给录音磁头一个音频信号电流外,同时还加入一个超音频偏磁电流,使得磁带工作在磁化曲线线性部分,这种录音方式叫交流偏磁录音方式。交流偏磁电流由超音频振荡器产生,振荡频率一般约为最高信号频率的5倍左右。普及机取40~50KHz,高档机约取80~100KHz。偏磁电流低了会与所录音频的高次谐波差拍产生差频啸叫。频率高了会在磁头铁芯上损耗过大。交流偏磁电路见图4所示。超音频振荡器可分为单管振荡器或双管振荡器。单管振荡电路简单;双管振荡电路一般采用推挽式,以抵消偏磁电流中的偶次谐波成分及所含直流分量,以免磁头被直流磁化,偏磁电流的波形应该是正弦波,失真应很小。双管偏磁振荡器除供录音偏磁电流外,通常兼供抹音磁头所需的抹音电流。

图4
图4 🔍原图 (694×458)

交流偏磁录音的主要优点是磁带上不残存直流剩磁,所以噪声、失真均很小,被广泛用于中高档机中。

怎样调整偏磁电流 不同种类的磁带需要不同的最佳偏磁电流,各种磁带的录放输出、失真与偏磁电流的关系均大致如图5所示。从曲线可见偏磁电流很小时录放输出随偏磁电流的增加而增大(信号频率在315Hz的情况下),到达A点时为峰值,再继续增大偏磁电流录放输出开始下降,输出比A点下降1dB时的偏磁电流为最佳编磁电流。失真曲线也见图5,随着偏磁电流的增加,失真一直是减小的。对于交流偏磁和交流抹音的机器比较接近上述情形。其他偏磁方式和抹音方式的机器则相差甚远。生产中往往是综合平衡各项指标,使失真、频响、录音灵敏度等都符合盒式机国家等级标准,调定一个偏磁点就算作该机的最佳偏磁,不一定拘泥于上述曲线。

图5
图5 🔍原图 (559×379)

业余条件下凭经验可粗略调整最佳偏磁点。一般采用一盒质量较好的C-60磁带(质量好的磁带接近基准带)进行调整。首先从电路中找出偏磁调整电阻,然后逐点加大(或减小)阻值,每改变一次阻值,录一次音放一次音,直至试听音质满意为止。

抹音方式也直接影响录音特性,这点容易被人们忽视。下面简单介绍一下几种抹音方式:

直流抹音方式 最简单的直流抹音是使用一块磁性很强的永久磁铁,磁带在强磁场的作用下达到饱和状态,使原来音频信号磁迹消失。其实磁带经过直流抹音并没有“消磁”,而是经过一次饱和磁化,因而磁带上有直流剩磁,这就引起录音失真增大,录音噪声也增大。虽然有此缺点,由于直流抹音结构简单,成本低廉,仍为普及机所采用。直流抹音磁头有永磁式和电磁式两种。前者不需电源,放音时通过传动机构使它离开磁带,录音时贴近磁带。后者如图6所示,铁芯由高导磁坡莫合金制成,录音时需向线圈供给5~10mA直流抹音电流。由于匝数较多,线圈直流电阻约数百欧,录音时由开关接通抹音电流,放音时断开。

图6
图6 🔍原图 (355×211)

交流抹音方式 这种抹音方式是用交变磁场去消除磁带上的信号磁迹,由于没有直流剩磁,所以失真、噪声均很小,被广泛用于中高档盒式录音机。交流抹音电流由超高频振荡器提供,一般与交流偏磁共用一个振荡器。交流抹音磁头也有永磁式和电磁式两种。永磁式磁头是一块经过特殊工艺充磁的多极永久磁铁(如图7),各磁极的排列是自磁带进入端起依次由强至弱。抹音时磁带首先接触最强的一对磁极,使原有磁迹消去,磁带继续前进,下一对磁极使剩磁反向并且依次递减,当磁带离开最后一对磁极时磁带上的剩磁已经很小,消磁过程可参考图8。永磁交流抹音不需电源,结构简单,不少进口盒式机采用这种磁头。电磁式磁头的铁芯一般用铁氧体制造,以减小铁芯对超音频电流的损耗。线圈匝数比直流抹音磁头少得多,需要较大的抹音电流(约50mA),其直流电阻约4欧,大多用塑料外壳(图9)。这种抹音头为中高档盒式机广泛采用。由于需要消耗较大超音频功率,使振荡器成本稍有提高。

图7
图7 🔍原图 (545×299)
图8
图8 🔍原图 (321×447)
图9
图9 🔍原图 (489×221)

综上所述,偏磁方式和抹音方式有以下四种组合:1.交流偏磁交流抹音;2.交流偏磁直流抹音;3.直流偏磁直流抹音;4.直流偏磁交流抹音。除第4种少见外其余3种均有使用。我们选用同一个录音机芯,采用同一个录放磁头,用同一个放大电路,只是改变偏磁方式和抹音方式作一个试验(补偿网络都调在各组合方式的最佳状态,偏磁电流也调在各自的最佳点),得到如表一的数据。试验中录放磁头型号为H52931A;直流抹音头型号为9830R;交流抹音头型号为03AII;基准磁带型号为MTT501、超音频频率为55KHz,录音磁平均为负10dB,测得频响数据如表二。

图10
图10 🔍原图 (1230×473)
图11
图11 🔍原图 (1861×524)

由以上数据可见:1.交流偏磁交流抹音时,偏磁电流为0.26mA处接近最佳偏磁点,失真度为3.5%(信噪比为48dB),频响曲线平坦,高端可达13KHz(-4dB),充分发挥了录放磁头的优良特性,指标达到国家二级盒式录音机水平,可以进入中高档行列,基本满足家庭欣赏音乐和录制音乐的要求。2.交流偏磁直流抹音时虽然同样使用H52931录放磁头和MTT501磁带,由于采用了直流抹音失真变大,如仍使用0.26mA偏磁,失真度高达15%。为了改善失真只好加大偏磁电流。当偏磁电流提高到0.6mA时失真为5%。偏磁电流成倍增加造成信号高频特性变坏,8KHz时由+1dB降至-5dB,10KHz时由-0.5dB降至-12dB,信噪比也因直流抹音的影响降低5dB。如果采用永磁式直流抹音,失真度和信噪比更差。可见一个优良的录放磁头仅仅由于采用了直流抹音方式而使录音特性全面下降,整机将从中档机下降到普及机。这种交流偏磁直流抹音的机器还比较多,主要是为了平衡各项指标(如经济指标等)采取的一种折衷方案。3.直流偏磁直流抹音的失真度比交流方式要大。从图10特性曲线看出输出最高点和失真最低点是相对应的,偏磁电流再增大失真也增大,这点与交流偏磁不同。另外直流偏磁方式录音比交流偏磁方式录音的抹音损耗小,使高频响应得到改善,但仍比交流偏磁交流抹音方式差,失真度也差,信噪比明显变差,对此可选用高阻抗录放磁头弥补。

图12
图12 🔍原图 (493×367)

从上述三种偏磁和抹音组合方式来看,为了欣赏音乐并且能够转录音乐磁带无疑应该选择交流偏磁交流抹音的机器。如果手中有一个优质录放磁头想自己装置录音电路,同样也应选用交流偏磁交流抹音方式。

图13
图13 🔍原图 (587×531)
图14
图14 🔍原图 (299×303)

下面介绍一个实用的交流偏磁交流抹音电路。图11中BG\(_{1}\)、BG2组成推挽电路,工作稳定,输出功率大。该电路使用12伏电源,为了能适应不同种类磁带(如普通带、FeCr带、CrO\(_{2}\)带)该电路可设置电源电压变换开关,以改变振荡强弱,为不同磁带提供不同的偏磁电流。电路中R1、R\(_{2}\)为偏置电阻,R3、C\(_{1}\)为稳定工作用,C2、C\(_{3}\)为振荡反馈电容。振荡线圈可以自制,数据参考图12。C4(5600pF)与抹音磁头线圈谐振在50KHz左右,改变C\(_{4}\)容量可改变振荡频率。L1、C\(_{6}\)是超音频阻波器,调整L1磁芯可使其谐振点与振荡器频率一致,使偏磁电流尽可能少地流入放大器,以免造成不良影响。调整R\(_{4}\)可改变偏磁电流。C7、R\(_{6}\)为录音提升网络。交流抹音头可以采用苏州磁性材料厂的产品。(徐森 言国强)