Каталог радиолюбительских схем

Регулировка магнитофона — операция длительная и трудоемкая. Для получения хороших характеристик приходится Многократно записывать сигналы различной частоты при различных предискажениях в канале записи (КЗ) и токах подмагничивания (Iп) и каждый раз их воспроизводить.

Предлагаемый прибор позволит радиолюбителям быстро отрегулировать электрический тракт магнитофона. С его помощью можно оценить АЧХ канала записи — воспроизведения, влияние на нее тока подмагничивания и цепей предискажений усилителя записи, измерить уровень шумов Nш и коэффициент третьей гармоники Кг3. установить необходимый ток записи Iз.

Записав на заведомо исправном высококачественном магнитофоне формируемые прибором испытательные сигналы, т. е. изготовив своего рода

измерительную ленту, можно установить требуемый угол наклона рабочего зазора магнитной головки, отрегулировать чувствительность канала воспроизведения (KB) и оценить его АЧХ. Такие узлы прибора, как формирователь испытательного сигнала частотой 1 кГц, взвешивающий фильтр для измерения уровня шумов и милливольтметр, можно использовать для настройки не только магнитофонов, но и других радиоэлектронных устройств.

Прибор несложен в налаживании и стабилен в работе. Это достигнуто использованием цифро-аналоговых методов формирования испытательных сигналов и синхронного фильтра для выделения сигнала третьей гармоники. Применение последнего позволяет измерять значения коэффициента Кг3 вплоть до 0,3 %, т. е. уверенно контролировать этот параметр даже в аппаратах нулевой группы сложности.

Принципиальная схема прибора приведена на рис. 1. Он состоит из кварцевого генератора (элементы DD1.1, DD1.2), формирователя испытательных сигналов (узел А1), синхронного (А2)

и взвешивающего (A3) фильтров и милливольтметра (А4). Блок А1 формирует серии испытательных импульсов левого и правого каналов уровнем — 20 дБ относительно номинального (0,5 В) сигнала частотой 1 кГц, вырабатываемого им же. Через переключатель SB2, разъем XS2 и соединительный кабель комплексный сигнал (или сигнал частотой I кГц) поступает на вход Кз регулируемого магнитофона. С линейного выхода магнитофона сигнал через соединительный кабель поступает на разъем XS1 прибора и через переключатель SB 1 — в блоки А2 и A3. Выходные напряжения блоков А1—A3, а также магнитофона (на линейном выходе) можно измерить милливольтметром А4, подсоединив его переключателем SA2. Милливольтметром можно пользоваться и как самостоятельным прибором, для чего предусмотрено гнездо XS3, на которое подают контролируемый сигнал (переключатель SA2 — в положении “мВ”). Для визуального контроля сигнала на линейном выходе магнитофона предусмотрено подключение одноканального или двухканального осциллографа. В первом случае используют гнездо XS4, во втором — XS4 и XS5.

Переключателем SB3 выбирают сигнал, подаваемый на осциллограф: серии тональных импульсов левого или правого каналов (в зависимости от положения переключателя SB1) или суммарный сигнал обоих каналов, формируемый пассивным сумматором R3, R4.

Рассмотрим кратко принципиальные схемы блоков А1—А4.

На вход формирователя сигналов А1 (рис. 2) от кварцевого генератора поступают импульсы с частотой следования 48 кГц. В делителе на 1,5 (DD1.3 DD1.4, DD2) формируются импульсы с частотой следования 32 кГц и скважностью 2. На выводах 3, 4, 5, 11 и 12 двоичного счетчика DD3 частоты следования импульсов соответственно равны 16, 8; 4; 1 и 0,5 кГц. С помощью пассивных RC-фильтров и мультиплексора DD6 из этих импульсов формируется серия испытательных сигналов с синусоидальным заполнением, а инверторы на ОУ DA1, DA2 и мультиплексор DD7 преобразуют ее в испытательные сигналы левого и правого каналов, отличающиеся один от другого только противофазным синусоидальным заполнением (см. рис. 3).

Записав эти сигналы на заведомо исправном магнитофоне и воспроизводя их на регулируемом аппарате, можно наблюдать суммарный сигнал (рис. 3, нижняя осциллограмма). Правильному положению секций блока магнитной головки настраиваемого магнитофона по высоте и углу наклона рабочих зазоров, а также идентичным электрическим характеристикам левого и правого каналов соответствует отсутствие сигнала в течение времени Ту, так как противофазные и одинаковые по амплитуде составляющие сигналов взаимно компенсируются.

Управляют работой мультиплексоров импульсы, поступающие с выходов счетчиков DD3 (выв. 14) и DD4 (выв. 3, 11, 12) на входы А и В. Длительность цикла Тц=Тлев+Тсум + Тправ =48 мс, что позволяет рассматривать осциллограмму на экране любого низкочастотного осциллографа. Следует отметить, что коэффициент гармоник синусоидальных сигналов заполнения частотой 16; 8; 4 и 0,5 кГц достигает нескольких процентов, однако это обстоятельство практически не влияет на характеристики прибора при оценке АЧХ трактов и установке магнитных головок.

Для измерения коэффициента гармоник магнитофона в приборе формируется испытательный сигнал частотой 1 кГц. Его коэффициент гармоник снижен до 0,2 % пассивным ФНЧ R31C28R32C29 и активным полосовым фильтром на ОУ DA3. Элементы последнего рассчитаны по следующим формулам: добротность фильтра Q= f/Af, где f - частота квазирезонанса фильтра, а Af=100 Гц — полоса пропускания на уровне —3 дБ; сопротивления резисторов R36=Q/ПfC (здесь С= = С31 = С32), R34=R36/( —2 А) и R35=-AR34/(2Q2+A), где А= = - 2,2 — коэффициент передачи фильтра на квазирезонансной частоте.

Строго говоря, сопротивление резистора R34 необходимо выбирать с учетом выходного сопротивления предыдущего каскада, но в данном случае небольшой погрешностью расчета можно пренебречь, так как полоса пропускания фильтра выбрана достаточно широкой.

Между пассивным и активным фильтрами включен регулятор выходного напряжения R33 (см. рис. I). Максимальное (оно же - номинальное) выходное напряжение сигнала частотой 1кГц — 0,5 В, уровень сигналов в серии импульсов — на 20 дБ ниже номинального. Одинакового размаха синусоидальных сигналов в серии добиваются подбором резисторов R10, R14, R18, R22 (рис. 2).

Измеритель коэффициента третьей гармоники сигнала частотой 1 кГц (рис. 4) выполнен на основе синхронного фильтра (о принципе его работы рассказывалось в статье В. Морозова “Узкополосный синхронный фильтр”.— Радио, 1972, № 11, с. 53-54).

На ОУ DA4 выполнен буферный каскад. Требуемый коэффициент передачи синхронного фильтра устанавливают при калибровке прибора подбором резистора R40.

Собственно фильтр образован резистором R41 и конденсаторами С35--С42, коммутируемыми мультиплексорами DD9 и DD10. На счетчике DD8 выполнен формирователь коммутирующих импульсов. Напомним основные расчетные соотношения. Полоса пропускания синхронного фильтра Af= =l/ПnR41C (здесь С=С35=С36=...=...=С42; n=8 — число коммутируемых конденсаторов). Длительность коммутирующих импульсов t1 = t2=...= t8= T/n=l/nfo, где Т — период повторения импульсов, fo=3 кГц — их частота следования. На частотах, кратных fo, коэффициент передачи Кп= (nSin (кП/n) /кл)2, где к -- номер интересующей гармоники частоты fo. Соответствующая частотная характеристика для нашего случая показана на рис. 5 штрихпунктирной линией (кривая 1).

Для выделения третьей гармоники испытательного сигнала и подавления остальных дополнительно использован полосовой активный фильтр на ОУ DA5 с частотой квазирезонанса 3 кГц. Его АЧХ показана на рис. 5 штриховой линией (кривая 2), а результирующая АЧХ всего фильтра — сплошной (кривая 3). Как видно из графиков, полоса пропускания Af на уровне —3 дБ практически определяется синхронным фильтром (она равна примерно 63 Гц). Это позволяет записывать испытательный сигнал частотой 1 кГц и впоследствии измерять уровень третьей гармоники при воспроизведении на всех магнитофонах, имеющих коэффициент детонации не более ±0,5...0,6 %. В то же время, благодаря достаточно высокой добротности синхронного фильтра, подавление сигнала частотой 1 кГц на выходе достигает 57 дБ. С учетом искажений испытательного сигнала частотой 1 кГц устройство позволяет измерять значения коэффициента третьей гармоники Кг3 вплоть до 0,3 %. Так как уровень искажений при записи на магнитную ленту определяется в основном третьей гармоникой, а вклад всех гармоник в общие искажения оценивается по квадратичному закону, то остаточные уровни высших гармоник частоты fo (6 кГц, 9 кГц и т. д.) практически не влияют на результаты измерений.

Добротность аналогового полосового фильтра (Q—10) выбрана из условия обеспечения стабильности квазирезонансной частоты (3 кГц). При изменении номиналов его частотозадающих элементов (под влиянием температуры или “старения”) центральная частота синхронного фильтра, определяемая кварцевым резонатором, остается в полосе пропускания аналогового фильтра.

Взвешивающий фильтр (рис. 6) выполнен на транзисторах VT1--VT3 и имеет коэффициент передачи +20 дБ. Его АЧХ соответствует кривой МЭК-А и формируется на нижних частотах рабочего диапазона цепями R45—R47C46, C49R50-R52C50, а на верхних — R48C48 и R53C51. Для снижения помех от пульсаций транзисторы VT1 — VT3 питаются через электронный стабилизатор на транзисторе VT4. Уровень шума измеряют среднеквадратичным милливольтметром, подключаемым к гнезду XS3 (рис. 1). При его отсутствии уровень шума на выходе взвешивающего фильтра с приемлемой для радиолюбительских измерений погрешностью можно оценить с помощью обычного милливольтметра средневыпрямленных значений, шкала которого верна лишь при .синусоидальном сигнале. В этом случае занижение показаний милливольтметра (например, типа В3-38 или В3-39) относительно истинных среднеквадратичных значений может составить 1 дБ, что необходимо учитывать соответствующей поправкой.

Строго говоря, уровень искажений также должен измеряться среднеквадратичным милливольтметром. Однако на выходе измерителя искажений после фильтрации остается практически синусоидальный сигнал частотой 3 кГц, поэтому для его оценки вполне можно использовать обычный милливольтметр.

В данном приборе измерения производятся встроенным милливольтметром (рис. 7), который можно использовать и как самостоятельное устройство. За основу взята схема из [1]. Милливольтметр позволяет измерять входное напряжение на пределе “3 мВ” в полосе частот 24 Гц ( -ЗдБ)... 20 кГц ( 0,7 дБ), “10 мВ” — 8 Гц (-3 дБ)... 35 кГц (—0,2 дБ), “30 мВ” - 4 Гц (-3 дБ)... 200 кГц (-0,2 дБ), “100мВ” - 4 Гц (—ЗдБ)... 800 кГц (+0,1 дБ), “300 мВ” - 4 Гц (—3 дБ)... 700 кГц ( +0,1 дБ). Входное сопротивление милливольтметра 51 кОм. Так как максимальное измеряемое им напряжение равно 0,3 В, уровни испытательного сигнала частотой 1 кГц и сигнала линейного выхода магнитофона (около 0,5 В) предварительно ослабляются в 2 раза делителем, образованным соответственно резистором R2 или R5 и входным сопротивлением милливольтметра следует увеличивать в 2 раза (при пользовании внешним милливольтметром с большим входным сопротивлением показания удваивать не надо).

Для питания прибора можно использовать любой стабилизированный выпрямитель с двуполярным выходным напряжением ±12 В при токе нагрузки не менее 30 мА. Напряжение пульсаций источника питания не должно превышать нескольких милливольт.

В приборе применены розетки ОНЦ-ВГ-4-5/16-р (СГ5) и СР-50-73Ф, магнитоэлектрическая головка М93 (100 мкА, 388 Ом), резисторы МЛТ с допускаемым отклонением от номиналов ±5%, СПЗ-22 (R60), СП3-3б (R33), конденсаторы КМ-5, КМ-6, К53-1, К50-6, К10-28В группы H30 (С35—С42). Конденсаторы С31, С32, С43, С44 — К73-15 с допускаемым отклонением емкости от номинала ±5 %. Микросхемы серии К564 можно заменить на соответствующие микросхемы серии К561, ОУ К153УД2 - на К553УД2. ОУ К140УД7 — на К140УД6. Транзисторы указанных на схемах серий могут быть с любым буквенным индексом, диоды VD5—VD8 — любые кремниевые. Конденсаторы С2--С7 размещают на плате равномерно по всей площади. Монтаж следует вести короткими проводами, избегая соединений в жгуты.

У многих радиолюбителей при повторении прибора могут возникнуть трудности в приобретении кварцевого резонатора на частоту 48 кГц. По просьбе редакции авторы разработали новый узел формирования тактовых частот для управления синхронным фильтром. Благодаря использованию системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) в нем можно использовать кварцевые резонаторы и с другими резонансными частотами.

На рис. 8 показана схема узла при использовании в кварцевом генераторе (DD1.1, DD1.2) довольно широко распространенного (“часового”) резонатора на частоту 32,768 кГц. Вновь введена лишь одна микросхема — DD11, выполняющая функцию “исключающее ИЛИ”, а в системе ФАПЧ — функцию фазового детектора. На один из входов этого устройства поступает сигнал кварцевого генератора, частота которого поделена счетчиком DD3 (см. рис. 2) на 4, на другой — сигнал генератора, управляемого напряжением (ГУН, DD2.1), частота которого понижена делителем (DD8.2, DD1.3, DD1.4, DD2.2) на 6. На выходе интегрирующей цепи R72C68 формируется напряжение, управляющее работой ГУН. Таким образом, замыкается цепь обратной связи системы ФАПЧ, работающей в режиме умножения частоты, и на выводе 2 триггера DD2.V (ГУН) формируется напряжение частотой 8,192X6= = 49,152 кГц. Следует отметить, что при использовании “часового” кварцевого резонатора частоты всех синтезируемых прибором сигналов оказываются на 2,4 % выше, поэтому полосовые фильтры (на DA3, DA5) необходимо соответственно перестроить.

Налаживание прибора начинают с калибровки милливольтметра. Одинаковых показаний образцового и регулируемого приборов добиваются подбором сопротивлений резисторов R60— R62, R64, R66 (см. рис. 1). Затем с помощью милливольтметра проверяют АЧХ взвешивающего фильтра, подавая на его вход от генератора сигналов напряжение около 10 мВ. Достаточно проверить соответствие АЧХ в следующих контрольных точках: 20 Гц (-50,5±ЗдБ),50Гц (—30,2±1,5 дБ), 100 Гц (- 19,1±1 дБ), 200 Гц (- 10,9± ±1 дБ), 1 кГц (0 дБ), 2,5 кГц (1,3± ±1 дБ). 6,3 кГц (— 0,1 +1,5-2дБ), 12,5 кГц (—4,3+3-6дБ). 20 кГц (-9,3+3 дБ). Формирователь испытательных сигналов налаживают, пользуясь осциллографом и милливольтметром. При исправных элементах и правильном монтаже регулировку начинают с настройки на резонансную частоту (подбором резистора R35) полосового фильтра на ОУ DA3 (если использован формирователь с ФАПЧ, то правильная его работа достигается при установке движка подстроечного резистора R73 в положение, в котором напряжение на нем равно 0,8 В). Требуемого максимального напряжения сигнала частотой 1 кГц (0,5 В) добиваются подбором дополнительного резистора, включаемого параллельно или последовательно переменному резистору R33. Далее, наблюдая на экране осциллографа серии импульсов, проверяют равенство амплитуд всех тональных посылок и в случае необходимости подбирают резисторы R10, R14, R18, R22.

Синхронный фильтр измерителя коэффициента третьей гармоники Кг3 (см. рис. 3) налаживания почти не требует. Необходимо лишь настроить полосовой фильтр на ОУ DA5, для чего на левый (но схеме) вывод резистора R42, временно отключенный от вывода 3 микросхемы DD10, подают сигнал напряжением 50 мВ и частотой 3 кГц. Максимального выходного напряжения добиваются подбором резистора R43.

Затем восстанавливают соединение резистора с микросхемой, и сигнал того же уровня подают на вывод 3 ОУ DA4. Плавно изменяя частоту генератора относительно частоты 3 кГц, убеждаются в том, что АЧХ синхронного фильтра соответствует кривой 3 на рис. 5. Выходное напряжение фильтра на частоте 3 кГц должно быть равно 100 мВ (при необходимости подбирают сопротивление резистора R40).

Несколько слов о работе с прибором. Прежде чем приступить к регулировке магнитофона, необходимо на промышленном аппарате высокого класса записать испытательные сигналы на магнитную ленту того типа, которая будет затем использоваться при эксплуатации регулируемого магнитофона. Для .этого нажимают на кнопку SB2, соединяют гнездо XS2 прибора кабелем, предназначенным для записи стереопрограмм, со входом промышленного магнитофона и, установив уровень записи “0 дБ” по его пиковому измерителю уровня, записывают сигнал частотой 1 кГц в течение 10... 15 минут. Затем, переведя переключатель SR2 в положение “Серия” и не трогая регулятора уровня записи, в течение такого же времени записывают серии тональных импульсов. Подготовленную таким образом измерительную ленту полезно сохранить для периодической проверки параметров магнитофона в дальнейшем.

В качестве примера использования прибора рассмотрим процесс регулировки сетевого катушечного магнитофона, описанного в [3]. Разумеется, перед этим все модули последнего должны быть проверены и налажены по методикам, приведенным в |4].

Вход налаживаемого магнитофона (гнездо X1) соединяют с гнездом XS2 прибора, а линейный выход (гнездо Х4) — с его гнездом XS1. Вход осциллографа подключают к гнезду XS4 прибора (двухканального — к гнездам XS4, XS5). Переключатели SB1, SB2 и SB3 устанавливают соответственно в положения “ЛК”, “1 кГц” и “Раздельно”, а переключатели SA1 и SA2 — в положения “0,3 В” и “Лин. вых.”. Установив на магнитофон катушку с измерительной фонограммой, воспроизводят ее и измеряют уровни сигналов частотой 1 кГц левого и (при нажатой кнопке SB1) правого каналов. При первом включении эти уровни обычно отличаются от требуемого значения 0,5 В (как уже отмечалось, напряжению 0,5 В и в этом режиме работы прибора соответствуют показания милливольтметра 0,25 В). Подстроечными резисторами RI5, R15' усилителя воспроизведения устанавливают напряжение на линейном выходе, равное 0,5 В.

После этого приступают к регулировке положения блока головок по высоте и углу наклона рабочего зазора. Для этого используют ту часть измерительной ленты, на которой записаны серии

тональных посылок. Переключатель SB3 переводят в положение “Вместе” и, медленно вращая регулировочные винты крепления головки, наблюдают за осциллограммой воспроизводимого сигнала. Необходимо добиться максимального размаха высокочастотного заполнения серии в моменты времени TЛЕВ, Т ПРАВ и возможно более полной взаимной компенсации всех импульсов серии а моменты времени Tсум (см. рис. 3). Точность компенсации на частоте 16 кГц ограничена детонацией лентопротяжного механизма, поэтому на высоких частотах добиться полной компенсации практически невозможно.

Если не удается добиться компенсации и на средних частотах, то необходимо вновь воспроизвести испытательный сигнал частотой 1 кГц и точнее выравнить коэффициенты усиления каналов УВ. Эту операцию необходимо повторить и после регулировки положения магнитной головки по высоте и углу наклона рабочего зазора.

Осциллограмма серии импульсов (кнопка SB2 - в положении, показанном на схеме) при настроенном канале воспроизведения должна соответствовать нормам на АЧХ аппаратов высокой группы сложности. При спаде на высших частотах нужно подобрать конденсаторы С1 и С1' усилителя воспроизведения, а при излишнем подъеме -уменьшить сопротивления резисторов R2 и R2'.

Затем регулируют канал записи. На магнитофон устанавливают катушку с новой магнитной лентой, например, типа А4409-6Б. Переключатели SB2 и SB3 переводят в положения “1 кГц” и “Раздельно”, движок неременного резистора R33 — в верхнее (по схеме) положение, и в режиме записи регуляторами уровня магнитофона устанавливают на линейном выходе напряжения 0,5 В. После этого в режиме воспроизведения оценивают уровень записанного сигнала в обоих каналах. Если он отличается от 0,5 В, подстроечными резисторами R2. R2' оконечного усилителя записи увеличивают пли уменьшают ток записи Iз.

Далее, записывая и воспроизводя серии импульсов (SB2 - в положении “Серия”), подбирают ток подмагничивании Iп (подстроечными резисторами R8 и R9 генератора тока стирания и подмагничивания), добиваясь требуемой АЧХ сквозного тракта, Возможный вид осциллограммы серии воспроизводимых импульсов показан на рис. 9. Для контроля можно ориентироваться на следующие соотношения амплитуд синусоидальных сигналов серии импульсов на осциллограмме: В=(1... ...1,4)А, С=(0,5...1)В.

Далеко не всегда целесообразно стремиться к повышению уровня отдачи на высших частотах до значения С=В, так как это достигается, как правило, за счет снижения тока Iп, что неизбежно связано с увеличением нелинейных искажений и некоторым снижением отдачи на средних частотах (А). Поэтому после достижения требуемой АЧХ сквозного тракта необходимо снова скорректировать ток Iз (обычно его приходится несколько увеличить) и измерить коэффициент Кг3.

Для контроля вносимых искажений вновь записывают сигнал частотой 1 кГц и измеряют искажения отдельно в левом и правом каналах (SA2 — в положении “Кг3”, SA1 — на пределе “30 мВ”, соответствующем максимальной величине Кг3 равной 3 %). Если измеренное значение коэффициента Кг3) превышает 1,5%, целесообразно увеличить ток Iп несколько пожертвовав отдачей на высших частотах, но не более чем на 6 дБ относительно уровня сигнала частотой 8 кГц. Если сделать этого не удастся, нужно подобрать цепи коррекции усилителя записи, пользуясь рекомендациями соответствующей статьи [4].

Чтобы измерить взвешенное значение относительного уровня шумов и помех Nш, нужно размагнитить детали ЛПМ, отключить кабель от входа магнитофона, подключить между контактами 3-2 и 5-2 этого гнезда резисторы сопротивлением 22 кОм, установить переключатель SA2 в положение “Nш”, регуляторы уровня записи магнитофона в положение максимального усиления и включить режим записи. Уровень шумов и помех при последующем воспроизведении должен находиться в пределах -56...-60 дБ относительно уровня 0,5 В, в противном случае необходимо симметрировать форму напряжения генератора тока стирания и подмагничивания. Следует помнить, что истинный уровень взвешенного шума на 1 дБ больше соответствующего показания милливольтметра.

На этом регулировку магнитофона можно считать законченной.

Валентин и Виктор ЛЕКСИНЫ.
С. БЕЛЯКОВ.
г. Москва.

ЛИТЕРАТУРА

1. Игнатьев Ю. Выходной каскад низкочастотного милливольтметра. - Радио, 1983, №7, с. 43.
2. Сухов Н. Измерение основных параметров магнитофона. - Радио, 1981, №7-8, с. 50-51 и № 9, с. 29-31.
3. Валентин и Виктор Лексины. Магнитофон из готовых узлов. - Радио, 1883, № 12, с. 43-47.
4. Валентин и Виктор Лексины. Узлы сетевого магнитофона. - Радио, 1983, №№ 8-11.

РАДИО № 9, 1985 г., с. 42. РАДИО № 10, 1985 г., с. 38

Размещено на нашем сайте по официальному разрешению Николая Сухова.