Magnetisering inom elektroteknik är skapandet av ett ytterligare (förutom fungerande) magnetiskt flöde i den magnetiska kretsen . Förspänningen utförs genom att tillföra en likström eller växelström till lindningen av det elektromagnetiska systemet och används för att stabilisera spänningen i transformatorer och asynkrona generatorer, smidigt kontrollera hastigheten på asynkronmotorer , kontrollera driftspunkten för magnetiska förstärkare , öka magnetiskt flöde i högtalarens magnetsystem etc. [1] [ 2] [3]
Bias i magnetisk inspelning används för att minska den olinjära distorsionen av signalen när den spelas in på ett magnetiskt medium. Förspänningsströmmen appliceras på inspelningshuvudet samtidigt med den inspelade (användbara) signalen för att föra ut det magnetiska lagret på bandet ur det icke-linjära området (se Magnetisk hysteres ). Det är möjligt att magnetisera både lik- och växelström .
DC-bias, som användes i tidiga experimentella bandspelare, ökade avsevärt band (eller tråd) brus. Det första patentet för växelströmsförspänning utfärdades redan 1921 till Carlson och Carpenter (US-patent 1640881) och förblev osökt fram till 1940, då experimentell magnetisk inspelningsteknik närmade sig möjligheten till massproduktion. De första AC-inriktade bandspelare började produceras under andra världskriget i Tyskland och Storbritannien . Ändå, i många utländska billiga och mellanprisbandspelare, radiobandspelare och röstinspelare , även under senare år av produktion, inklusive de som är placerade som stereosystem av ganska hög kvalitet, användes DC-bias och permanentmagnetradering. I sovjetiska bandspelare, även av låga klasser, utfördes magnetisering endast med växelström.
Storleken på den erforderliga förspänningsströmmen beror starkt på designegenskaperna hos det inspelningsmagnetiska huvudet, såväl som på typen av magnetband och dess hastighet, och är några milliampere. Detta är en storleksordning större än inspelningsströmmen (strömmen för den användbara ljudfrekvenssignalen) som tillförs inspelningshuvudet.
Förspänningsströmmen och skrivströmmen appliceras tillsammans på lindningen av registreringshuvudet. Ofta, vid utgången av inspelningsförstärkaren, är ett barriärfilter ("filterplugg") placerat, inställt på frekvensen för biassignalen och förhindrar den från att fortplanta sig genom inspelningsförstärkarens kretsar.
Förspänningssignalens frekvens är inställd fyra till fem gånger högre än den övre gränsen för det reproducerbara frekvensområdet; Utrustning i HiFi-klass kännetecknas av frekvenser på 85-100 kHz . Vid en sådan förspänningsströmfrekvens ligger intermodulationsprodukterna mellan den och den inspelade signalen ovanför audiofrekvensområdet. Signalformen bör vara extremt nära en sinusform , medan asymmetrin hos halvvågorna i förspänningssignalen bör undvikas särskilt: även övertoner i förspänningsströmmen, och ännu mer närvaron av en konstant komponent i förspänningsströmmen, öka avsevärt nivån av bandbrus [4] och nivån av icke-linjär distorsion [5] . Därför, i transistorteknik , är raderings- och förspänningsgeneratorn (GSP) en push-pull, som regel, med en transformatorutgång [ 6] . I rörbandspelare användes både push-pull GSP:er (till exempel på en dubbeltriod 6N1P ) och enkelcykel på kraftfulla pentoder . I vissa enkla bandspelare (till exempel Idas, Philips EL3300, Desna ) utfördes GSP:s roll i inspelningsläget av ULF- terminalsteget . I videobandspelare tillförs förspänningssignalen endast till ljudkanalens inspelningshuvud; videosignalen (liksom den frekvensmodulerade ljudsignalen med hög kvalitet) spelas in av ett block av roterande huvuden utan förspänning.
Förspänningsnivån är en kritisk parameter för registreringsvägen; den bestämmer den inspelade signalens dynamiska omfång, linjäriteten hos dess frekvenssvar och distorsionsnivån . Följaktligen kan den optimala förspänningsströmmen för ett visst band väljas baserat på olika kriterier:
I det allmänna fallet ger dessa kriterier olika värden på den optimala förspänningsströmmen, vilket innebär att valet av den optimala förspänningsströmmen är en kompromiss. Men ju mer perfekt denna kopia av magnetbandet är, desto närmare är de optimala förspänningsströmmarna som erhålls med dessa kriterier varandra.
Den optimala förspänningsströmmen för ett visst band kan skilja sig från standardströmmen som är inställd på fabriken; denna avvikelse kanske inte är signifikant i enkla system, men är helt oacceptabel när du använder compander brusreduceringssystem ( Dolby NR och analoger). Att överskrida förspänningsströmmen utöver det optimala "fyller upp" de övre frekvenserna och minskar det dynamiska området, och vice versa; Dolby-kompandern förstärker dessa brister icke-linjärt, vilket gör att uppspelningsfrekvenssvaret "moduleras" av signalnivån.
Därför, i kassettbandspelare på toppnivå , med början från flaggskeppsmodellerna från mitten av 1970-talet, används åtminstone manuell justering (kalibrering) av förspänningsströmmen för ett specifikt band med inbyggda referensgeneratorer med standardljudfrekvens 400 och 10 000 Hz . För justering slås bandspelaren på i inspelningsläge, signaler på 400 och 10 000 Hz av samma exemplifierande nivå matas till ingången för vänster och höger kanal. Justeringen består i att ställa in en sådan förspänningsström vid vilken nivåerna för den reproducerade signalen för vänster och höger kanal, observerad på den inbyggda indikatorn, matchar. När kostnaden för elektronik blev billigare på 1980-talet, dök manuell justering av den genomgående kanalen upp på mellannivåmodeller, samtidigt dök det upp helautomatiska kretsar för justering av förspänningsströmmen styrd av en mikroprocessor, vilket gjorde det möjligt att justera förspänningsström på däck utan genomgående kanal (med två huvuden) [7] .
Den erforderliga optimala förspänningsströmmen minskar med ökande högfrekventa komponenter i den användbara signalen (den användbara signalen "magnetiserar sig själv"). Att reducera förspänningsströmmen i de ögonblick då det finns många högfrekventa komponenter i den användbara signalen utökar därför det dynamiska området i högfrekvensområdet med cirka 10 dB . Kretsar som implementerar denna princip kallas dynamiska förspänningssystem , SDP . Ett band inspelat på en bandspelare med SDP kan spelas upp på vilken bandspelare som helst - förutsatt att det dynamiska omfånget för dess uppspelningsbana gör att du kan återge en ökad nivå av den inspelade signalen i högfrekvensområdet i förhållande till standarden.
Av den kommersiella DPS är den vanligaste och mest välkända Dolby HX Pro , utvecklad av Dolby Laboratories [8] .
Användningen av SDP är särskilt viktig vid låga hastigheter på magnetbandet (4,76 cm/s och lägre). Faktum är att med en fast (optimal) förspänningsström och användningen av ett typ I-band är frekvenssvaret för inspelnings-uppspelningskanalen på en kassettbandspelare linjär (med en standardavvikelse på 3 dB i arbetsfrekvensområdet ) endast i området "liten signal" (vid en inspelningsnivå av storleksordningen − 20 dB i förhållande till nominell). Och användningen av SDP gör det möjligt att erhålla ett linjärt frekvenssvar utan högfrekvent cut-off vid betydligt högre inspelningsnivåer [9] (i storleksordningen −10 ... −6 dB), vilket är jämförbart med resultaten som kan erhållas på ett typ IV-band med en fast förspänning [10] [11] [12] .
På 1960-talet Tandberg föreslog att man skulle utföra förspänning med ett separat huvud, som skulle kunna orienteras i förhållande till registreringshuvudet för att erhålla en optimal fördelning av förspänningsfältet i registreringsområdet. I detta fall är magnetiseringshuvudet placerat på baksidan av bandet mittemot inspelningshuvudet och får inte vidröra bandet. Av uppenbara skäl kan ett sådant system inte användas i kassettbandspelare .
Ett sådant system, kallat "Crossfield", användes i några av de högkvalitativa Tandberg- och Akai -rulle-till-rullade bandspelare i slutet av 1960- och 1970-talet. I Sovjetunionen utfördes extern magnetisering av den välkända designern av ljudinspelningsutrustning V.V. Kolosov i en egentillverkad bandspelare "Seliger-2" (första pris vid den 25:e All- Union Exhibition of Radio Amatörer ). [13]