Ну, пока народ спорит, кто кого победил, помещаю для любознательных еще немного интересного материала.
Азимут
Поддержание азимута магнитной головки в точно выставленном положении является, наверное, самой сложной задачей в записи на ленту. Для энтузиаста подобной записи эта проблема – одна из самых важных, однако, хорошей литературы по данному вопросу крайне мало, так что постараюсь поделиться с Вами некоторыми своими знаниями.
Определение механического азимутального угла
Все сигналы записываются на магнитное покрытие ленты магнитным потоком, параллельно ее продольной оси. Обычно допустимое отклонение механического азимутального угла составляет ± 300 микрорадиан (т.е. ± 1 угловую минуту).
Более типичным способом оценки азимутальной ошибки является угол сдвига электрических фаз между внешними (находящимися ближе к краю ленты) каналами многодорожечного магнитофона (в случае кассетного магнитофона таких каналов всего 2 – левый и правый). Сдвиг фаз зависит не только от ошибки установки азимутального угла механически, но также и от ширины ленты, скорости ее движения, а также частоты, используемой для измерения.
Методы абсолютного измерения азимута
В разные времена предлагались различные схемы измерения абсолютного механического отклонения азимута головок магнитофонов. К сожалению, мне не известна ни одна из них, которая бы не содержала собственные источники ошибок. Как часто бывает при записи на пленку, «другой» механической системы (т.е. внешней по отношению к магнитофону), которая была бы более чувствительна или более точна, чем сам магнитофон, попросту не существует! В большинстве случаев «альтернативные» системы характеризуются еще более низкой чувствительностью и погрешностью измерений, чем магнитофон!
Наиболее надежной схемой является измерение сдвига электрических фаз с переворотом магнитной ленты рабочим слоем вовнутрь и воспроизведением сигнала с обратной стороны. Таким образом, ошибка в азимуте переворачивается на 180 градусов.
Источники ошибок
Будем исходить из того, что азимут измеряется путем измерения фазового сдвига или по временной задержке между двумя (обычно крайними) каналами магнитофона. При этом необходимо быть уверенным, что фазовые характеристики головок и усилителей идентичны. Обычно это так и есть, но лучше удостовериться. Воспользуемся индуктивной петлей и подведем магнитный поток к головке воспроизведения. Будем следить за тем, чтобы каналы оставались в фазе по всей длине исследуемого частотного диапазона. Поскольку эта система является минимально-фазовой, любые отклонения в частотной характеристике каналов (даже за пределами слышимого диапазона частот) найдут свое отражение в фазовой характеристике слышимого диапазона. Даже различия в резонансной емкости головки и демпфирующем резисторе могут вносить вполне измеряемые фазовые ошибки, которые, правда, очень малы по сравнению с механическими.
В любом ЛПМ существует несколько различных источников механических огрешностей, которые оказывают влияние на движение ленты (точнее, его непостоянство) и, тем самым, приводят к искажению азимутальных установок. К ним относятся:
· Различия по высоте в укладке пленки на катушках и/или различия по высоте размещения самих катушек и/или различия в толщине краев ленты – все это может приводить к тому, что лента будет подаваться к магнитным головкам на разной высоте (в поперечном направлении), и, следовательно под различными углами по отношению к зазорам головки.
· Ошибки в установке «зенита» как головок, так и направляющих, которые приводят к отклонению движения ленты от прямого направления, которое в свою очередь зависит от натяжения ленты и ее «податливости», и, следовательно, азимутальной ошибки, которая изменяется в зависимости от натяжения ленты у поверхности головок.
· Ошибка в «азимуте» ведущего вала ЛПМ, который втягивает ленту на или стягивает с головки, изменяя таким образом угол между головкой и лентой.
· Отполированный ведущий вал, который позволяет прижимному резиновому («пассивному») ролику направлять ленту, особенно в том случае, если ось ролика не саморегулируема и не точно параллельна ведущему валу. А если ширина ролика превышает ширину ленты, так что ведущий вал приводит в движение ролик, который в свою очередь цепляется за обратную сторону ленты и протягивает ее, то этот эффект становится очень похож на предыдущий, в котором «азимутальную» ошибку нес в себе ведущий вал.
· Обе вышеприведенных ошибки (азимутальная ошибка самого ведущего вала и прижимного ролика) могут «работать» в противоположных направлениях, так что при одном натяжении ленты лента будет «сползать» с ведущего вала (выдавливаться наружу), а при другом – выдавливаться внутрь .
· При переворачивании ленты (рабочим слоем вниз) различия в коэффициенте трения рабочего слоя и основы могут приводить к различиям в направлении движения ленты.
Наконец, эффект, который наблюдается на всех лентах без исключения. Записываем на отрезке ленты тестовый сигнал, затем разрезаем его на две половинки. Очевидно, азимут на обеих кусочках одинаков, как и должно быть. Один из кусочков убираем в шкаф, а другим пользуемся на регулярной основе для проверки/легкой коррекции азимутов в деках. По прошествии месяца или двух сравниваем «азимуты» на ленте пользованной и отложенной, и обнаруживаем, что они существенно различаются (точных значений, увы, под рукой нет).
Совершенно непонятно, каким образом лента изменяется, но этот опыт прекрасно повторяем. Это означает, что постоянное использование одной и той же мастер-ленты для установки азимута не гарантирует его постоянства! Это также означает, что, если при сравнении «азимута» (понятно, что речь идет об азимуте, который устанавливается с помощью ленты, а не об азимуте самой кассеты – это нонсенс) новой калибровочной ленты с «азимутом» попользованной обнаруживается разница, то возможны два варианта: либо они были по-разному записаны (в заводских условиях тоже возможны различия), либо на старой кассете из-за слишком частого ее использования «азимут» попросту «уплыл в сторону» от первоначального.
Измерение фазового сдвига
Электронно-лучевой метод
Электронно-лучевая трубка (тот же двухлучевой осциллограф, например) хорошо подходит для определения фазового сдвига между двумя напряжениями одной и той же частоты. Таким образом, если одно напряжение подать на горизонтальные отклоняющие электроды, а другое – на вертикальные, то в результате на экране можно будет наблюдать эллипс, форма которого зависит от относительной фазы и амплитуды этих двух напряжений. Типичные формы эллипсов для различных случаев приведены на рисунке (могу прислать, кому интересно). Разность фаз φ для двух волн дается формулой:
sin φ = ± (B/A),
где А и В принимают значения, показанные на рисунке. (Для тех, у кого рисунка нет, скажу, что А – это Y-координата наивысшей точки эллипса, а В –координата точки пересечения эллипса оси Y (понятно, X=0). Для случая, когда эллипс превращается в окружность (что соответствует разности фаз 90 градусов) A=B. Для случая, когда эллипс стягивается в прямую линию (что соответствует разности фаз 0 или 180 градусов) наклоненную к осям под углом 45 градусов, B=0).
Азимут
Поддержание азимута магнитной головки в точно выставленном положении является, наверное, самой сложной задачей в записи на ленту. Для энтузиаста подобной записи эта проблема – одна из самых важных, однако, хорошей литературы по данному вопросу крайне мало, так что постараюсь поделиться с Вами некоторыми своими знаниями.
Определение механического азимутального угла
Все сигналы записываются на магнитное покрытие ленты магнитным потоком, параллельно ее продольной оси. Обычно допустимое отклонение механического азимутального угла составляет ± 300 микрорадиан (т.е. ± 1 угловую минуту).
Более типичным способом оценки азимутальной ошибки является угол сдвига электрических фаз между внешними (находящимися ближе к краю ленты) каналами многодорожечного магнитофона (в случае кассетного магнитофона таких каналов всего 2 – левый и правый). Сдвиг фаз зависит не только от ошибки установки азимутального угла механически, но также и от ширины ленты, скорости ее движения, а также частоты, используемой для измерения.
Методы абсолютного измерения азимута
В разные времена предлагались различные схемы измерения абсолютного механического отклонения азимута головок магнитофонов. К сожалению, мне не известна ни одна из них, которая бы не содержала собственные источники ошибок. Как часто бывает при записи на пленку, «другой» механической системы (т.е. внешней по отношению к магнитофону), которая была бы более чувствительна или более точна, чем сам магнитофон, попросту не существует! В большинстве случаев «альтернативные» системы характеризуются еще более низкой чувствительностью и погрешностью измерений, чем магнитофон!
Наиболее надежной схемой является измерение сдвига электрических фаз с переворотом магнитной ленты рабочим слоем вовнутрь и воспроизведением сигнала с обратной стороны. Таким образом, ошибка в азимуте переворачивается на 180 градусов.
Источники ошибок
Будем исходить из того, что азимут измеряется путем измерения фазового сдвига или по временной задержке между двумя (обычно крайними) каналами магнитофона. При этом необходимо быть уверенным, что фазовые характеристики головок и усилителей идентичны. Обычно это так и есть, но лучше удостовериться. Воспользуемся индуктивной петлей и подведем магнитный поток к головке воспроизведения. Будем следить за тем, чтобы каналы оставались в фазе по всей длине исследуемого частотного диапазона. Поскольку эта система является минимально-фазовой, любые отклонения в частотной характеристике каналов (даже за пределами слышимого диапазона частот) найдут свое отражение в фазовой характеристике слышимого диапазона. Даже различия в резонансной емкости головки и демпфирующем резисторе могут вносить вполне измеряемые фазовые ошибки, которые, правда, очень малы по сравнению с механическими.
В любом ЛПМ существует несколько различных источников механических огрешностей, которые оказывают влияние на движение ленты (точнее, его непостоянство) и, тем самым, приводят к искажению азимутальных установок. К ним относятся:
· Различия по высоте в укладке пленки на катушках и/или различия по высоте размещения самих катушек и/или различия в толщине краев ленты – все это может приводить к тому, что лента будет подаваться к магнитным головкам на разной высоте (в поперечном направлении), и, следовательно под различными углами по отношению к зазорам головки.
· Ошибки в установке «зенита» как головок, так и направляющих, которые приводят к отклонению движения ленты от прямого направления, которое в свою очередь зависит от натяжения ленты и ее «податливости», и, следовательно, азимутальной ошибки, которая изменяется в зависимости от натяжения ленты у поверхности головок.
· Ошибка в «азимуте» ведущего вала ЛПМ, который втягивает ленту на или стягивает с головки, изменяя таким образом угол между головкой и лентой.
· Отполированный ведущий вал, который позволяет прижимному резиновому («пассивному») ролику направлять ленту, особенно в том случае, если ось ролика не саморегулируема и не точно параллельна ведущему валу. А если ширина ролика превышает ширину ленты, так что ведущий вал приводит в движение ролик, который в свою очередь цепляется за обратную сторону ленты и протягивает ее, то этот эффект становится очень похож на предыдущий, в котором «азимутальную» ошибку нес в себе ведущий вал.
· Обе вышеприведенных ошибки (азимутальная ошибка самого ведущего вала и прижимного ролика) могут «работать» в противоположных направлениях, так что при одном натяжении ленты лента будет «сползать» с ведущего вала (выдавливаться наружу), а при другом – выдавливаться внутрь .
· При переворачивании ленты (рабочим слоем вниз) различия в коэффициенте трения рабочего слоя и основы могут приводить к различиям в направлении движения ленты.
Наконец, эффект, который наблюдается на всех лентах без исключения. Записываем на отрезке ленты тестовый сигнал, затем разрезаем его на две половинки. Очевидно, азимут на обеих кусочках одинаков, как и должно быть. Один из кусочков убираем в шкаф, а другим пользуемся на регулярной основе для проверки/легкой коррекции азимутов в деках. По прошествии месяца или двух сравниваем «азимуты» на ленте пользованной и отложенной, и обнаруживаем, что они существенно различаются (точных значений, увы, под рукой нет).
Совершенно непонятно, каким образом лента изменяется, но этот опыт прекрасно повторяем. Это означает, что постоянное использование одной и той же мастер-ленты для установки азимута не гарантирует его постоянства! Это также означает, что, если при сравнении «азимута» (понятно, что речь идет об азимуте, который устанавливается с помощью ленты, а не об азимуте самой кассеты – это нонсенс) новой калибровочной ленты с «азимутом» попользованной обнаруживается разница, то возможны два варианта: либо они были по-разному записаны (в заводских условиях тоже возможны различия), либо на старой кассете из-за слишком частого ее использования «азимут» попросту «уплыл в сторону» от первоначального.
Измерение фазового сдвига
Электронно-лучевой метод
Электронно-лучевая трубка (тот же двухлучевой осциллограф, например) хорошо подходит для определения фазового сдвига между двумя напряжениями одной и той же частоты. Таким образом, если одно напряжение подать на горизонтальные отклоняющие электроды, а другое – на вертикальные, то в результате на экране можно будет наблюдать эллипс, форма которого зависит от относительной фазы и амплитуды этих двух напряжений. Типичные формы эллипсов для различных случаев приведены на рисунке (могу прислать, кому интересно). Разность фаз φ для двух волн дается формулой:
sin φ = ± (B/A),
где А и В принимают значения, показанные на рисунке. (Для тех, у кого рисунка нет, скажу, что А – это Y-координата наивысшей точки эллипса, а В –координата точки пересечения эллипса оси Y (понятно, X=0). Для случая, когда эллипс превращается в окружность (что соответствует разности фаз 90 градусов) A=B. Для случая, когда эллипс стягивается в прямую линию (что соответствует разности фаз 0 или 180 градусов) наклоненную к осям под углом 45 градусов, B=0).