8. Влияние амплитуды тока вчп на параметры магнитофона

Понятие критической зоны.Процесс записи с ВЧП характеризуется зависимостями остаточной на­магниченности B_r от поля записываемого сигнала Н_НЧ (так называемая харак­теристика намагничивания) и от поля подмагничивания Н_ВЧП (характеристики подмагничивания). Из рис.13.16 видно, что действие переменного поля приво­дит к повышению чувствительности и улучшения линейности процесса намаг­ничи­вания (кривые намагничивания изменяются от вогнутых при Н_ВЧП =0 до вы­пуклых при Н_ВЧП2.

По мере роста поля ВЧП крутизна характеристик намагничивания воз­растает. Однако, после превышения полем ВЧП некоторого значения, кру­тизна кривых намагничивания начинает уменьшаться (рис.13.17). Для объяснения графика зависимости остаточной намагниченности от поля ВЧП рассмотрим процесс перемагничивания частицы с коэрцитивной си­лой H_c в поле, представляющем собой сумму полей ВЧП и записи.

До тех пор пока Н_ВЧП  H_c запись будет происходить в точке 1, в центре рабочего зазора (рис.13.18-a). Именно в этой точке имеет место максимум на­пряженности поля записи (предполагаем для простоты, что форма поля имеет одногорбный характер). По мере роста Н_ВЧП растет крутизна характеристики остаточной намагниченности. Так происходит до тех пор пока Н_ВЧП  H_c .

П ри Н_ВЧП > H_c остаточная намагниченность не может возникнуть, так как высоко­частотное поле продолжает перемагничивать ферромагнитную частицу до тех пор, пока напряженность поля ВЧП не сравняется по величине с коэрцитивной силой. В соответствии с рис. 13.18–б за­пись может произойти только в точке 2, где Н_ВЧП = H_c. Однако, в точке 2 уровень поля записи очень мал. Поэтому, по мере дальнейшего увеличения тока ВЧП остаточная намагниченность уменьшается. Напряженность поля ВЧП равная коэрцитивной силе получила название критической^ напряженности.

а б

Рис.13.18. К вопросу о критической напряженности поля

Рассмотрим процесс перемагничивания частицы с коэрцитивной силой H_c в поле (рис.13.19), представляющем собой сумму полей ВЧП и постоянного (ес­тественно, что под постоян­ным понимаем низкочастотный сигнал). Считаем, что частица А движется слева направо. При прохождении мимо рабочего зазора эта частица подверга­ется серии перемагничиваний в положительном и отрица­тельном направлениях, причем перемагничивание происходит до тех пор, пока напряжен­ность действующего поля превышает коэрцитивную силу частицы.

Рис.13.19. К вопросу о формировании

критической зоны

Если учесть, что Н_ВЧП >> H_НЧ, то можно считать, что окончательный знак намагниченности определяется в точке 1, где Н_ВЧП= H_c. Очевидно, что это значение напряженности поля ВЧП является для частицы критическим.

Представим себе далее, что полем осуществляется намагничивание не от­дельной частицы, а магнитной ленты с толщиной рабочего слоя d, состоящего из абсолютно одинаковых частиц с коэрцитивной силой H_c. В этом гипотети­ческом случае критическая напряженность поля для всех частиц одинакова. По­этому формирование сигналограммы будет происходить в том месте ленты, где Н_ВЧП= H_c. Геометрическим местом точек, где Н_ВЧП= H_c является линия рав­ной напряженности поля, пересекающая рабочий слой в двух местах. точках 2 и 3. Таким образом, если считать, что лента движется слева направо, то оказы­вается, что запись, сделанная в области левее рабочего зазора, в дальнейшем уничтожается и окончательная запись произойдет в области, расположенной правее рабочего зазора, где напряженность поля головки спадает.

Реально рабочий слой состоит из частиц, имеющих различную коэрци­тивную силу в диапазоне от H_cмин до H_cмакс. Очевидно, что в этом случае сигналограмма формируется не вдоль одной линии, а в некоторой зоне, которой соответствуют напряженности поля ВЧП от H_cмин до H_cмакс. Если изобразить на чертеже топографию поля магнитной го­ловки, отметить на нем линии равной напряженности, соответствующие H_cмин и H_cмакс, то между ними образуется область, в пределах которой находятся частицы, приобретающие окончательный знак намагниченности при перемаг­ничивании (рис.13.20). Эта область называется критической зоной.

Рис.13.20. Форма критической зоны

Критическая зона имеет конечную протяженность. Величина и форма критической зоны зависят от величины тока подмагничивания, свойств рабочего слоя носителя и частично от ширины рабочего слоя головки.

Рис.13.21. Формы критической зоны при различных значениях тока ВЧП

При оптимальном подмагничивании критическая зона пересекает весь рабочий слой (рис.13.21–a), который используется в этом случае полностью. При подмагничивании меньше оптимального критическая зона лишь частично пересекает рабочий слой (рис.13.21–б), что приводит к неполному использованию рабочего слоя и уменьшению отдачи. При подмагничивании больше оптимального протяженность критической зоны возрастает (рис.13.21–в), она все больше удаляется от центра рабочего зазора головки, что приводит к уменьшению напряженности поля записи в пределах критической зоны и уменьшению остаточной намагниченности.

Нелинейные искажения при магнитной звукозаписи. Нелинейные искажения при магнитной записи могут возникать из-за магнитной нелинейности головки записи и магнитной нелинейности носителя.

В современных записывающих головках магнитная нелинейность очень мала благодаря применению сердечников из магнитомягких ферромагнетиков.

Следовательно, основной причиной искажений является нелинейность магнитной ленты - нелинейная зависимость между остаточной намагниченностью и напряженностью намагничивающего поля.

Как указывалось выше, для линеаризации этой характеристики применяется запись с ВЧП и, следовательно, величина нелинейных искажений зависит от того, насколько правильно выбран режим записи.

Выясним как зависит уровень нелинейных искажений от величины тока высокочастотного подмагничивания. Если рассмотреть динамические характеристики В_r=f(Н_ВЧП) (рис.4.1), то из них видно, что в зависимости от амплитуды поля ВЧП изменяется крутизна этих характеристик. При малых токах подмагничивания кривые вогнуты, а при больших токах выпуклы, т.е. казалось бы выбрав подходящий ток, мы могли бы получить характеристику близкую к линейной.

Однако, с изменением тока ВЧП изменяется и величина проникновения поля вглубь феррослоя. Реальный график зависимости нелинейных искажений от тока ВЧП представлен на рис. 13.22.

Оценку нелинейных искажений при магнитной записи производят обычно по третьей гармонике. Это объясняется тем, что динамическая характеристика при записи с ВЧП симметрична и для этого способа записи характерны симметричные искажения. появление нечетных гармоник и комбинационных частот нечетных порядков при записи сложных сигналов.

Первый минимум нелинейных искажений имеет место, когда линеаризуется кривая В_r=f(Н_ВЧП) для поверхностных слоев ленты. При дальнейшем увеличении тока ВЧП скорость проникновения поля вглубь феррослоя отстает от линеаризации характеристик. Поэтому, поверхностные участки феррослоя оказываются перегруженными, что приводит к увеличению нелинейных искажений. При дальнейшем увеличении подмагничивания, нелинейные искажения вновь уменьшаются. Причина появления этого минимума искажений состоит в следующем. В удаленных от головки слоях ферромагнетика уровень подмагничивающего поля меньше оптимального и кривая намагничивания является сим метрично вогнутой относительно оси абсцисс (кривая 1, рис.13.17). В ближних к головке слоях уровень поля ВЧП больше оптимального и кривая намагничивания становится выпуклой относительно оси абсцисс (кривая 3, рис.13.17). Этим двум характеристикам намагничивания соответствуют нелинейные искажения по третьим гармоникам, но такие, что третья гармоника намагниченности во втором случае имеет фазу, обратную третьей гармонике намагниченности, появляющейся в первом случае. Таким образом, по толщине ленты происходит как бы компенсация третьей гармоники одного знака третьей гармоникой другого знака, и общая величина коэффициента гармоник уменьшается. В результате суммарная характеристика намагничивания близка к линейной (кривая 2).

Компенсация получается тем лучше, чем толще рабочий слой ленты. Поэтому нелинейные искажения меньше у тех носителей записи, у которых больше толщина рабочего слоя.

Рис.13.22. Зависимость коэффициента гармоник К_г и отдачи магнитофона от тока ВЧП

Минимум нелинейных искажений обычно соответствует току подмагничивания, превышающему на 2025% оптимальный с точки зрения максимума намагниченности ленты. Именно таким выбирается номинальный (рабочий) ток ВЧП.

Подобный выбор рабочего тока обеспечивает не только минимальные нелинейные искажения, но и некоторую стабилизацию намагниченности ленты (выходного уровня). Так, если по каким-либо причинам (возникновение неконтакта, старение усилительных элементов) ток записи уменьшится, то, естественно, уменьшится и ток ВЧП. При этом, как видно из рис.13.22, рабочая точка сместиться в область максимума намагниченности магнитной ленты.

Что касается выбора тока записи (Н_НЧ), то в зависимости от типа записывающей головки его величина выбирается в 310 раз меньше тока ВЧП. Зависимость коэффициента гармоник от тока записи при постоянном подмагничивании имеет монотонно возрастающий характер.