Индикаторы уровня

Часто причиной плохой записи, выполненной даже на исправных магнитофонах, является неправильный подбор уровня записываемого сигнала. Если, например, во время записи к записывающей (или универсальной) головке подводить слишком малое напряжение, то при воспроизведении потребуется значительно повысить коэффициент усиления, что в свою очередь вызовет и увеличение уровня шумов. Чрезмерное же повышение уровня записи влечет за собой резкий рост нелинейных искажений. Хорошее качество записи можно получить только при вполне определенном оптимальном уровне записываемого сигнала, Мерой уровня записи является эффективное значение остаточного магнитного потока на каждый миллиметр ширины магнитной ленты.

Для различных лент это значение различно. Так, для ленты типа 1 оно составляет 100-10-11 вбили 1000 пвб (пиковебер ) при коэффициенте нелинейных искажений 2,2%. Для ленты типа 2 номинальному уровню записи соответствует остаточный магнитный поток 1600 пвб при нелинейных искажениях до 3%, а для ленты типа 6 — 1600 пвб при нелинейных искажениях до 2 %.

В любительских условиях невозможно измерить эффективное значение магнитного потока на ленте, поэтому уровень записи определяется методом сравнения выходного напряжения при воспроизведении записи с контрольной ленты с выходным напряжением при воспроизведении записи с имеющейся ленты. Контрольной лентой обычно служит часть У тестфильма.

При воспроизведении тестфильма замечают выходное напряжение. Затем воспроизводят запись тона 400 гц на испытуемой ленте и измеряют выходное напряжение. Если оно, например, вдвое больше зафиксированного при воспроизведении тестфильма, то это говорит о том, что запись была произведена с вдвое большим, чем требуется уровнем и при нормальном сигнале (номинальном) она будет перемодулирована.

Не всегда у радиолюбителя имеется тестфильм. Для приближенной установки оптимального уровня записи, можно использовать какой-либо из имеющихся в продаже магнитофиль-мов. При его воспроизведении также фиксируют выходное напряжение, затем, переписывая этот магнитофильм на испытуемую ленту, подбирают такой уровень записи, при котором выходное напряжение во время воспроизведения соответствует зафиксированному.

Легче всего эту работу проделай с помощью какого-либо другого, лучше всего однотипного, магнитофона, но можно ее выполнить и имея всего один магнитофон, воспользовавшись устройством для перезаписи, описанным в журнале Радио, 1965, № 5, стр. 35 и: в статье Перезапись на одном магнитофоне в этом номере. Если требуемый уровень записи был найден, например, для ленты тина 2, то при работе с лентой типа 1 достаточно уменьшить его примерно в полтора раза. Тогда и эта лента будет иметь оптимальную остаточную намагниченность.

Обычно радиолюбители пользуются вольтметром переменного тока. Эти приборы приспособлены для измерения напряжений синусоидальной формы. Индикаторы же уровня контролируют напряжения несинусоидальные, быстроменяющиеся по уровню, поэтому они реагируют как на длительные, так и на короткие электрические сигналы и показания их не зависят от полярности отдельных импульсов.

Работа индикатора во многом определяется его так называемыми временными характеристиками, основными из которых являются время интеграции, время срабатывания и время возврата.

Под временем интеграции подразумевается продолжительность одиночного сигнала, при которой стрелка, начав свой путь от нулевой отметки, дойдет до положения, соответствующего отклонению на 80% при измерении длительного сигнала такого же уровня. Время интеграции определяет наименьшую продолжительность сигнала, уровень которого можно определить данным индикатором, и точность (с ошибкой не превышающей 20%), с какой может быть измерено то или иное импульсное напряжение. Обычно индикаторы разделяют на две группы: с временем интеграции до 20 мсек (пиковые) и свыше 200 мсек (среднего уровня). Пиковые индикаторы относительно сложны по устройству, требуют частой проверки, но способны с большой точностью следить за величиной контролируемого уровня, давая возможность более оперативно устранять перегрузки. Практически оказывается, что даже значительные превышения напряжения, вызывающие искажения длительностью до 20 мсек, не обнаруживаются на слух. Поэтому индикаторы этого типа имеют ограниченное применение.

Индикаторы среднего уровня просты конструктивно, более стабильны и надежны в работе и, что особенно ценно, их показания не зависят от фазовых и нелинейных искажений контролируемых напряжений. Однако они плохо реагируют на кратковременные превышения напряжения, допуская в измерениях ошибку до 8—10 дб.

В профессиональных звукозаписывающих устройствах применяют индикаторы (РИ-55, РИ-58, ИРМ-2 и др.) с промежуточным временем интеграции 60 мсек. Они имеют логарифмическую шкалу, по которой можно без дополнительной коммутации чувствительности прибора контролировать уровень в диапазоне 35 дб (изменение уровня в 55 раз) и более.

Стрелка прибора вследствие инерции не может сразу полностью отклониться при появлении напряжения звуковой частоты заданного уровня. На ее передвижение требуется некоторое время, которое и принято называть временем срабатывания. В течение этого времени стрелка индикатора достигает с требуемой точностью своего станционарного положения.

По времени срабатывания можно судить, с каким запаздыванием измеряется величина сигнала в данном приборе. Запаздывание до 200 мсек оказывается вполне допустимым, так как глаз человека все равно не успевает реагировать быстрее. Поэтому в индикаторах с промежуточным, временем интеграции и пиковых время срабатывания выбрано равным 250 мсек ; в индикаторах среднего уровня — 200 мсек.

Не менее важным параметром индикатора уровня является продолжительность возврата стрелки прибора к началу шкалы после отключения сигнала. За время возврата принято считать такое время, в течение которого показания прибора уменьшатся в 20 раз после отключения подводимого к индикатору напряжения. В индикаторах среднего уровня время возврата обычно 3—4 сек, в остальных 1,3—2 сек.

Частотная характеристика индикатора уровня должна соответствовать рабочему диапазону частот, воспроизводимых магнитофоном. Желательно, чтобы индикатор не вносил погрешность в диапазоне 30—12000 гц. Однако небольшое ограничение частотной характеристики, например, до 80—8000 гц, практически не сказывается на точности контроля максимального уровня.

Существует множество самых различных схем индикаторов, которые можно применять в тех или иных любительских магнитофонах. При выборе схемы индикатора нужно учитывать, что большинство из них имеет на входе нелинейный элемент (например, полупроводниковый диод или выпрямительный мостик), входное сопротивление которого непостоянно и зависит от величины и направления приложенного напряжения. Чтобы индикатор не вносил дополнительных нелинейных искажений, минимальное входное сопротивление его должно быть в 15— 25 раз больше сопротивления того участка схемы, к которому он подключается.

Для удобства отсчета уровня записи индикатор должен иметь достаточный диапазон измерений. Для любительского (бытового) магнитофона диапазон измерений 12—18 дб (что соответствует изменению уровня в 4—6 раз) можно считать вполне достаточным.

Наиболее примитивным указателем уровня (точнее указателем его максимально допустимой величины) является индикатор с неоновой лампой (рис. 1). Подобный индикатор во время свечения лампы вносит в схему, к которой он подключается, большие нелинейные искажения и потому применяется только в самых простых конструкциях, например в магнитофонах для записи речи.

Несколько сложнее индикатор среднего уровня с электроннооптическим указателем (рис 2), однако он потребляет относительно большую мощность от источника питания и может быть рекомендован главным образом для сетевых магнитофонов.

В портативных (батарейных) магнитофонах более удобными оказываются индикаторы со стрелочным прибором или неоновой лампой.

Две схемы стрелочных индикаторов среднего уровня в ламповом и транзисторном вариантах приведены на рис. 3. Измерительные приборы в них имеют ток полного отклонения стрелки до 1 ма. Изменение времени интеграции лампового индикатора уровня (рис. 3, а) осуществляется подбором емкости конденсатора С₃. Время обратного хода стрелки зависит от внутреннего сопротивления прибора и резистора R₅. В транзисторном индикаторе (рис.3, б) время интеграции зависит от емкости используемого стабилитрона Д₁.

Индикатор с неоновой лампой, выполненный по схеме, приведенной на рис. 4, используется в батарейных магнитофонах. В этой схеме можно применить любой маломощный транзистор с коэффициентом усиления В-10—30. Диод Д₂, шунтирующий первичную обмотку трансформатора, защищает транзистор от пробоя.

В большинстве любительских магнитофонов с одним универсальным усилителем сигнал на индикатор снимается с анода лампы последнего (в режиме записи) каскада усилителя. Недостатком такого способа контроля является некоторая неточность измерения уровня в области высших частот рабочего диапазона, но поскольку он используется главным образом в простых магнитофонах, то с этим недостатком можно мириться. Гораздо большую неточность в измерения вносит отсутствие в магнитофонах с универсальным усилителем непосредственного контроля качества записи (неизвестны конечные результаты) Величина звуковой энергии в области высших частот у большинства реальных звуковых сигналов (музыка, речь) относительно невелика и потому случаи перемодуляции ленты на этих частотах наблюдаются редко.

В более совершенных любительских магнитофонах (с раздельными усилителями записи и воспроизведения) индикатор уровня подключается к выходу предварительного усилителя канала воспроизведения (рис. 5). Предварительный усилитель включает в себя цепи коррекции частотной характеристики тракта воспроизведения и регулятор усиления, которым устанавливается (эталонируется) при воспроизведении измерительной ленты определенный выходной (для предварительного усилителя) уровень, отмечаемый индикатором. При этом предварительный усилитель становится как бы эталоном. По уровню его выходного сигнала во время записи можно судить, насколько правильно корректируется уровень записи.

Изменение громкости звучания в таких магнитофонах производится регулятором в оконечном усилителе.

Естественно, что при таком контроле допустимо оперативно учитывать смену чувствительности ленты