音響技術(shù)第4章-錄音座課件

第4章錄音座4.1錄音座的組成及其性能指標4.2磁記錄原理4.3錄音,放音電路4.4降噪電路4.5選曲電路4.6錄音座機芯思考題與習(xí)題4.1錄音座的組成及其性能指標4.1.1雙卡錄音座的組成雙卡錄音座有A卡和B卡,一般A卡只能放音,而B卡既能放音又能錄音。同時雙卡錄音座一般還具有連續(xù)放唱,轉(zhuǎn)錄等功能。4.1.2錄音座的性能指標錄音座的錄音及重放聲音的質(zhì)量,取決于其機械性能和電氣性能,描述錄音座的性能指標有很多,主要有帶速誤差,抖晃率,頻率響應(yīng),諧波失真和信噪比等。1.走帶速度及帶速誤差錄音座中磁帶標準走帶速度是4.76cm／s,帶速誤差是指錄音座的實際走帶速度與標準走帶速度的相對誤差,即：帶速誤差＝實際平均走帶速度-標準走帶速度標準走帶速度×100%（4-1）2.抖晃率錄音座工作時,由于振動,摩擦及傳動機構(gòu)配合不嚴密等原因,使得機芯的旋轉(zhuǎn)部分發(fā)生偏心,失衡時,會引起錄音座走帶速度產(chǎn)生瞬時變化,從而使放音頻率也發(fā)生變化,這種因磁帶走帶速度瞬時變化而引起的放音頻率變化稱為錄音座的抖晃。設(shè)f0為標準頻率,由于帶速瞬時變化,重放時頻率為f,則抖晃率表示為抖晃率＝f-f0

f0

×100%（峰值）（4-2）3.頻率響應(yīng)頻率響應(yīng)有放音通道頻率響應(yīng)和全通道（自錄自放）頻率響應(yīng)。4.諧波失真錄音座的失真包括錄音放大器失真,放音放大器失真和磁帶失真,按照失真類型則主要有諧波失真和調(diào)制失真。5.信噪比錄音座的噪聲主要有背景噪聲和調(diào)制噪聲。

4.2磁記錄原理4.2.1基本電磁現(xiàn)象1.基本概念自然界中某些物質(zhì)能被磁化而帶有磁性。在磁性體的周圍空間存在磁場,通常可用磁力線來描述磁場。與磁場有關(guān)的基本概念簡述如下：

磁感應(yīng)強度

用來描述磁場的強弱及方向,記為B,其單位為T(特斯拉),1T＝{1N／(A·m)。

磁通量

定義為通過磁場中某一曲面的磁力線數(shù)目,即用磁力線的疏密程度來表示磁場中各點磁感應(yīng)強度的大小,簡稱磁通,記為Φ,其單位為Wb(韋伯),1Wb＝1T·m2。磁導(dǎo)率磁場空間中各種媒質(zhì)內(nèi)的磁感應(yīng)強度與真空中磁感應(yīng)強度的比值稱為該媒質(zhì)的相對磁導(dǎo)率μr,μr與真空的磁導(dǎo)率μ0的乘積μ＝μr

μ0稱為該媒質(zhì)的磁導(dǎo)率,單位為H/m(亨／米)。磁場強度定義為磁場中某點的磁感應(yīng)強度與媒質(zhì)的磁導(dǎo)率的比值,記為H,其單位為A／m。磁場中某點的磁場強度與媒質(zhì)無關(guān)。2.磁性材料的磁化磁性材料置于磁場中能大大增強原來磁場的磁感應(yīng)強度,此現(xiàn)象稱之為該材料被磁化了。磁性材料內(nèi)原子間的相互作用非常強烈,在這種作用下,磁性材料內(nèi)部形成了一些微小區(qū)域,稱之為磁疇。而總的磁場大大增強;當(dāng)外磁場增大到一定數(shù)值時,所有磁疇方向都與外磁場一致,此時總的磁場達到最大值,磁性材料已被充分磁化。磁性材料在充分磁化后相應(yīng)空間的磁感應(yīng)強度將比原有外磁場增大數(shù)十倍至數(shù)千倍。在磁性材料的磁化過程中,磁感應(yīng)強度B與磁場強度H之間的關(guān)系曲線稱為磁化曲線。圖4-1所示是某磁性材料開始磁化時的初始磁化曲線。圖4-1初始磁化曲線3.磁性材料的磁滯現(xiàn)象磁性材料的另一重要特性是其磁滯現(xiàn)象。當(dāng)磁性材料在磁場強度H由零增大的初始化過程中,其磁感應(yīng)強度B逐漸增大。實際應(yīng)用中,磁性材料往往工作于交變磁場中,H增大至一定數(shù)值后就要減小。當(dāng)H減小時,其B并不是沿初始磁化曲線減小,而是如圖4-2所示,由a點沿ab線較緩慢地減小。圖4-2磁滯回線磁帶上所留剩磁的大小表明磁性材料被磁化到初始磁化曲線上某一點時,再撤消磁場時磁帶上的剩磁大小。磁滯回線中ｂ點所對應(yīng)的剩磁是磁性材料飽和磁化后所留下的剩磁,是Br的最大值。剩磁Br與磁場強度H的關(guān)系曲線稱為剩磁曲線,如圖4-3所示。圖4-3剩磁曲線4.磁性材料的分類根據(jù)剩磁Br和矯頑力Hc的大小不同,磁性材料可以分為兩大類,即軟磁材料和硬磁材料。軟磁材料的剩磁小,矯頑力也小。在磁場的作用下既容易磁化,也容易消磁。

硬磁材料的剩磁大,矯頑力也大,磁滯回線面積較大,因而磁滯損耗較大。

5.磁阻不同的物質(zhì)的導(dǎo)磁情況是各不相同的,通常用磁阻來描述磁路中物質(zhì)阻礙磁力線通過的能力。某固定截面上,物質(zhì)的磁阻可以表示為（4-3）其中：L為磁路長度,單位為m；S為截面積,單位為m2；μ為該物質(zhì)的磁導(dǎo)率,單位為H／m；磁阻R的單位為1／H。6.電與磁的轉(zhuǎn)換電與磁之間是有聯(lián)系的。電荷運動可以產(chǎn)生磁場,即載流直導(dǎo)線或載流線圈周圍存在磁場。同樣,在一定條件下,磁能也可轉(zhuǎn)化為電流。(1)電流的磁場實驗證明,在載流直導(dǎo)線或載流線圈中通以電流時,導(dǎo)線周圍空間會產(chǎn)生磁場。(2)電磁感應(yīng)當(dāng)一塊永久磁鐵插入閉合線圈或從線圈中抽出時,串聯(lián)在線圈中的電流表指針將會偏轉(zhuǎn),且插入或抽出時指針偏轉(zhuǎn)方向相反。若磁鐵與線圈的相對運動停止,則電流表指示為零。實驗表明,當(dāng)磁鐵與線圈之間存在相對運動,并且使通過線圈的磁通量發(fā)生了變化,則線圈中將產(chǎn)生感生電動勢,這就是電磁感應(yīng)。若外電路閉合,線圈中將形成感生電流。線圈中所產(chǎn)生的感生電動勢可以表示為ｅ＝－N·ΔΦ／Δt（4-4）4.2.2錄音,放音,抹音原理磁記錄過程通常包括三個環(huán)節(jié)：錄音,放音和抹音。1.錄音原理(1)錄音過程如圖4-4所示,被錄聲音信號由話筒轉(zhuǎn)換為音頻電信號,經(jīng)過放大,補償?shù)忍幚砗?送到錄音磁頭線圈。圖4-4錄音原理圖圖4-5理想錄音過程圖4-5理想錄音過程設(shè)音頻電流按正弦規(guī)律變化,錄音磁頭縫隙處將產(chǎn)生相應(yīng)的變化磁場,t=t1時,線圈中電流i=iA,在工作縫隙處產(chǎn)生的磁場強度為HA,該磁場在縫隙中間處最大,向兩側(cè)逐漸減小。t=t1時刻,磁帶上的AB微段正好通過縫隙,根據(jù)剩磁曲線,當(dāng)AB微段離開縫隙后,在磁帶上將留下剩磁BrA,如圖4-5所示。由圖4-5(e)可以清楚地看到,在理想情況下,磁帶上所記錄的剩磁波形與磁場波形是一致的。圖4-6表示磁帶記錄有正弦音頻信號時剩磁分布情況,它實際上是一系列單元磁體,磁帶上的這樣一條磁化圖樣稱為磁跡。實際上,由于初始磁化曲線的起始部分剩磁很小,因而剩磁曲線的起始段Br隨H增大很緩慢,曲線的非線性較嚴重。所以,如果采用無偏磁的錄音方法,此時磁帶上所記錄的剩磁波形失真很大,剩磁也很小,如圖4-7所示。圖4-6磁帶上的磁化分布圖4-7無偏磁時的非線性失真設(shè)信號頻率為f,磁帶走帶速度為ｖ,則信號變化一周時,磁帶移動的距離為ｖ／f,即信號變化一周在磁帶上留下的小磁體的幾何長度為（4-5）式中λ稱為記錄波長,單位為m。它表明了磁記錄密度,并且磁頭縫隙寬度應(yīng)小于最小記錄波長λmin（對應(yīng)fmax）。(2)偏磁錄音圖4-5(e)所示的剩磁曲線是一條直線,因而剩磁Br的變化規(guī)律與磁場H的變化規(guī)律完全一致,重放時不會出現(xiàn)失真。直流偏磁錄音

直流偏磁錄音直流偏磁就是在錄音磁頭線圈中加一適當(dāng)?shù)闹绷麟娏?約200～

500μA

),使它所產(chǎn)生的磁場強度H1剛好處于剩磁曲線線性較好部分的中點,如圖4-8所示。圖4-8直流偏磁錄音

交流偏磁錄音目前錄音座中廣泛使用交流偏磁錄音方式,也稱為超音頻偏磁錄音方式。它是在給錄音磁頭線圈加上音頻信號電流的同時,再加一個超音頻振蕩電流,（一般頻率為45～100kHz）,用以改變音頻信號在剩磁曲線上的工作點,使其工作在剩磁曲線的線性段。其工作原理可用波形圖來說明。在交流偏磁方式下,若被錄信號為單一頻率正弦波,則磁頭線圈中合成電流的波形如圖4-9所示。在合成電流的作用下,磁帶上的剩磁波形如圖4-10所示。

圖4-9信號波形

圖4-10交流偏磁方式錄音2.放音原理放音原理的基本依據(jù)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象,放音過程是錄音的逆過程,是磁-電變換

過程。

放音時,錄音磁頭和抹音磁頭都不工作。已錄音磁帶由電機帶動,以錄音時的速度勻速通過放音磁頭的工作縫隙,如圖4-11所示。圖4-11放音原理圖3.抹音原理抹音是指對已錄制音頻信號的磁帶進行消磁。磁性錄音最大的優(yōu)點是能方便地抹音,從而進行反復(fù)多次的錄音。實現(xiàn)抹音有3種方式：永磁,直流,交流（超音頻）抹音。如果按抹音后磁帶上的磁性狀態(tài)而言,又可分為飽和抹音和去磁抹音。(1)永磁抹音永磁抹音就是用永久磁鐵作磁頭,錄有信號的磁帶通過磁頭時被磁化至飽和狀態(tài),磁帶上各個部分都留下最大剩磁,因而原錄信號被消去。這種抹音方式抹音后留下較高的噪聲電平,故一般不采用。(2)直流抹音直流抹音是利用直流勵磁原理抹音的。在一個前面有工作縫隙的環(huán)形鐵芯上繞上線圈,抹音時在線圈中通以較大的直流電流,該直流電流在工作縫隙處產(chǎn)生一較強的單向磁場,當(dāng)錄有信號的磁帶通過工作縫隙時,即被磁化到飽和狀態(tài),從而達到抹音目的。直流抹音與永磁抹音的效果相同,統(tǒng)稱為飽和抹音。(3)交流抹音交流抹音也稱為超音頻抹音,它是利用超音頻交變磁場來對磁帶進行消磁的。這是目前使用最廣泛的抹音方式。交流抹音原理如圖4-12所示。

圖4-12交流抹音原理抹音信號與超音頻偏磁錄音所用的偏磁信號一般是由同一振蕩器所產(chǎn)生,即采用了相同的頻率。當(dāng)使用矯頑力較大的二氧化鉻等磁帶時,還可以采用雙縫式抹音頭,使磁帶能得到連續(xù)兩次抹音,提高抹音質(zhì)量,雙縫式抹音頭基本結(jié)構(gòu)如圖4-13

所示。

圖4-13雙縫抹音頭

4.2.3

磁頭與磁帶1.磁頭磁頭是錄音座中的電磁換能器。錄音時,磁頭將電信號轉(zhuǎn)換為磁信號并記錄于磁帶上；放音時則將記錄于磁帶上的信號還原為電信號；磁頭還可消除磁帶上記錄的磁信號。(1)錄音磁頭鐵芯一般由厚度為0.1～0.2mm的合金片疊制而成,兩組鐵芯的接合處留有兩個縫隙,前面一個,即靠近磁帶的縫隙稱為工作縫隙,另一個稱為后隙。根據(jù)磁頭線圈的匝數(shù)不同,錄音磁頭可分為高阻抗式和低阻抗式兩類。前者不需要耦合變壓器,使用方便,但磁頭引線過長則會影響其頻率特性；后者需變壓器,較麻煩,但性能良好,用于高檔錄音座以保證較寬的頻率特性。錄音磁頭要能正常工作,必須要求其工作縫隙兩邊尖銳平直,使信號電流產(chǎn)生的磁場集中在工作縫隙,如圖4-14所示。圖4-14錄音磁頭工作縫隙中的磁場分布

(2)放音磁頭放音磁頭的作用是將磁帶上已記錄的剩磁信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號,其結(jié)構(gòu)與錄音磁頭基本相同。放音磁頭也分為高阻式和低阻式兩類。前者的電感量在200～1000mH；后者的電感量約為幾十mH,其阻抗比錄音磁頭的阻抗要高些。高阻抗式放音磁頭可直接將感應(yīng)信號送至放大器；低阻抗式則需用耦合變壓器。(3)抹音磁頭抹音磁頭又稱為消音磁頭,其作用是消去磁帶上已記錄的剩磁信號。抹音效果好,方便通用的是超音頻抹音磁頭,其結(jié)構(gòu)大致與錄,放磁頭相似。(4)立體聲磁頭立體聲磁頭與單聲道磁頭的結(jié)構(gòu)基本相同。但立體聲錄音磁頭,放音磁頭中,左右聲道各自有其獨立的線圈,鐵芯和工作縫隙。抹音磁頭則是單聲道的與立體聲的完全相同。立體聲錄,放音與單聲道錄,放音所使用的磁帶完全相同,因此立體聲錄音時左右聲道的磁跡只能小于單聲道的一半,所以立體聲錄,放磁頭的工作縫隙長度也小于單聲道的一半。單聲道,立體聲錄音時磁帶上的磁跡寬度分別如圖4-15(a),(b)所示。磁帶的上,下兩半分別作正,反方向走帶錄音時使用,所以磁帶在單聲道錄音時有兩條磁跡,在立體聲錄音時有4條磁跡。圖4-15單聲道和立體聲錄音磁跡

(5)磁頭鐵芯材料用作磁頭鐵芯的材料主要有坡莫合金,鐵氧體,鐵鋁硅合金。坡莫合金是含79%鎳,4%鉬的鐵合金。其優(yōu)點是磁導(dǎo)率高,飽和磁通大,加工性能好,特性也非常穩(wěn)定。(6)磁頭的性能指標磁頭的主要性能指標有交流阻抗,靈敏度,頻率響應(yīng),偏磁電流,失真等。交流阻抗錄放磁頭的交流阻抗是指磁頭線圈在恒流(0.1mA)條件下對1kHz信號的阻抗,一般為幾百Ω～幾千Ω。

靈敏度分為放音靈敏度和錄音靈敏度。放音靈敏度指用錄有參考磁平（250×10-9

Wb／m）和規(guī)定頻率（315Hz）信號的磁帶放音時,放音磁頭的開路輸出電壓,立體聲磁頭一般為0.3mV左右。頻率響應(yīng)主要與縫隙寬度,精度及鐵芯材料的電磁性能有關(guān),其中放音磁頭的高頻特性主要由縫隙寬度決定。偏磁電流錄音磁頭的偏磁電流是指采用基準帶錄音,獲得最佳錄音效果時,磁頭所需的偏磁電流。一般立體聲磁頭的偏磁約為幾十μA～1mA。

失真磁頭的失真主要由于磁頭鐵芯飽和而引起,因此磁頭的失真主要是錄音失真。2.盒式磁帶為使盒式磁帶具有通用性,各國均按統(tǒng)一標準生產(chǎn)盒式磁帶。國際通用盒帶（PHLIPStape）的外型尺寸為102×64×12mm,帶寬為3.81mm。錄放音時間（雙面）有30,60,90,120min等幾種,其中C60（60min)較為普遍。(1)磁帶種類磁帶通常由帶基和磁性層兩部分組成。帶基一般用聚酯薄膜制成,磁性層由磁粉與粘合劑混合后均勻涂覆在帶基上。根據(jù)所涂覆的磁粉材料不同,磁帶可分為氧化鐵磁帶(鐵帶),二氧化鉻磁帶(鉻帶),鐵鉻帶,鐵鈷帶及金屬帶等。中高檔錄音機及錄音座中,通常使用“磁帶選擇”開關(guān)以充分發(fā)揮各類磁帶的優(yōu)良性能,一般設(shè)有“Normal”,“CrO2”,“metal”幾檔,分別設(shè)置不同的最佳偏磁及頻率補償特性。幾種盒帶磁性材料的性能如表4-1所示。表4-1幾種盒帶磁性材料比較(2)磁帶性能描述磁帶的電磁性能主要有磁平,相對靈敏度,失真度,不均勻度,頻率響應(yīng),噪聲,復(fù)印效應(yīng)及消磁程度等指標。磁平是指記錄在磁帶上的剩磁大小,單位為nWb/m(納韋伯／米)或pWb/m(皮韋伯／米)等,磁性錄音中,磁平又可分為飽和剩余錄音磁平,最大錄音磁平,參考磁平和工作磁平等。相對靈敏度是相對于標準帶的靈敏度而言的。若兩者相等,則為零,單位為dB(分貝)。失真度是描述由于磁帶的剩磁曲線的非線性而引起的錄音信號的非線性失真,以非線性失真系數(shù)表示。不均勻度是指在某一給定頻率上,磁帶相對靈敏度的變化。頻率響應(yīng)指磁帶相對靈敏度隨信號頻率的變化情況。噪聲磁帶本身引起的噪聲稱為磁帶噪聲,也叫磁帶本底噪聲。包括整體消磁噪聲,直流噪聲,調(diào)制噪聲,飽和噪聲等。復(fù)印效應(yīng)已錄音磁帶卷繞在一起時,相鄰磁帶層之間互相磁化的現(xiàn)象稱為磁帶的復(fù)印效應(yīng),其大小可用原來信號與被復(fù)印信號之比值表示,單位為dB。

消磁程度(抹音效果)是指消除磁帶上已錄信號的難易程度。4.2.4錄音,放音中的損耗及其頻率特性錄音過程中,隨著信號頻率的升高和記錄波長變短,會引起磁帶上所記錄的剩磁減小,這種現(xiàn)象稱為錄音高頻損耗。同樣,在放音過程中放音磁頭線圈中所產(chǎn)生的感生電動勢大小也將隨信號頻率升高而下降,即放音高頻損耗。高頻損耗的存在將引起錄放音頻率特性的不均勻性。下面簡單介紹幾種主要的高頻損耗及其產(chǎn)生的原因。1.錄放音過程中的幾種主要損耗(1)錄音去磁損耗錄音去磁是主要的錄音損耗之一,主要表現(xiàn)在信號頻率高端。當(dāng)信號頻率f較低,記錄波長大于磁頭工作縫隙寬度時,磁帶上某微段從工作縫隙的一邊移至另一邊時,磁通變化極小,因而去磁效應(yīng)不大。(2)自去磁損耗由圖4-5可知,磁帶上所記錄的剩磁可以看作一個個小磁體,沿磁帶長度方向排列,相鄰小磁體的極性排列方向不同,即同性磁極相鄰。(3)磁帶厚度損耗信號頻率高,記錄波長短時,由于錄音磁頭產(chǎn)生的磁場擴散區(qū)域小,不能達到磁帶磁性層深處,同時磁帶表面和內(nèi)部磁通方向不完全一致,因此高頻信號在磁帶上留下的剩磁將減小。這種損耗因為與磁性層厚度有關(guān),因而稱為厚度損耗,磁性層越厚,厚度損耗

越大。

(4)偏磁消音損耗通常,錄音偏磁電流與抹音電流是由同一個超音頻信號源提供的,只是偏磁電流較抹音電流小得多。(5)間隙損耗間隙損耗是由于磁頭與磁帶接觸不夠緊密,有間隔而引起的。如果磁頭與磁帶接觸不好,錄音時磁頭產(chǎn)生的磁場不能有效地作用在磁帶上,信號頻率越高,所產(chǎn)生的磁場向空間發(fā)散的范圍越小,越不易透入磁性層,因而高頻損耗增大；放音時則是磁帶上的剩磁不能全部穿過磁頭鐵芯而使放音輸出減小。所以,磁頭正面要經(jīng)過鏡面研磨,磁帶表面也要壓得很光亮,以保證磁頭與磁帶緊密接觸,減小間隙損耗。(6)渦流損耗在交流磁場作用下磁頭鐵芯中會產(chǎn)生渦流,其方向與繞組截面平行且與繞組中所通過的交變電流方向相反,因此,減小了工作縫隙處的磁場強度及磁帶上的剩磁大小,引起渦流損耗。信號頻率越高,渦流越大,因而渦流損耗越大。為減小渦流,可將鐵芯做成疊片式結(jié)構(gòu)。

(7)磁滯損耗錄音磁頭處于交變磁場中,由于鐵芯受到反復(fù)磁化,使磁疇反復(fù)摩擦而引起的損耗稱為磁滯損耗。其大小與鐵芯材料有關(guān),與信號頻率成正比。(8)放音磁頭縫隙損耗當(dāng)磁帶上所記錄信號的記錄波長與縫隙損耗寬度可以相比擬時,放音磁頭在某時刻通過縫隙從磁帶上拾取的剩磁有極性相反的分量同時存在,它們互相抵消,因此放音磁頭輸出減小,產(chǎn)生高頻損耗。(9)方位角損耗錄音磁頭工作縫隙的方向直接體現(xiàn)為磁帶上磁化圖樣的方向。如果放音磁頭的工作縫隙的方向與錄音磁頭工作縫隙的方向有偏差,則會引起方位角損耗。因此,必須使錄音磁頭,放音磁頭的方位嚴格保持一致。2.錄,放音頻率特性以上討論的錄,放音過程中的各種損耗主要都是高頻損耗。此外,邊緣效應(yīng)和輪廓效應(yīng)還會影響低頻響應(yīng)。邊緣效應(yīng)是指記錄波長很長時,剩磁會泄漏到相鄰信號的磁跡上,使放音磁頭拾取那里的信號時輸出電平上升。由此可見,邊緣效應(yīng)實質(zhì)上是多通道錄音時相鄰磁跡之間的串音。通過采用多層屏蔽罩屏蔽磁頭,可以減少邊緣效應(yīng)。輪廓效應(yīng)是指記錄波長與磁頭-磁帶接觸長度可以比擬時,磁頭極片也會拾取磁帶上的部分磁通,在線圈中產(chǎn)生附加感生電動勢,從而引起低頻輸出上升?？紤]各種因素影響后的實際頻率響應(yīng)如圖4-16所示。圖4-16實際錄放頻率特性

4.2.5

錄音噪聲錄放音過程中,除有用信號之外,任何由其它原因而產(chǎn)生的聲音統(tǒng)稱為噪聲。主要有背景噪聲,調(diào)制噪聲和竄滲噪聲,下面分別予以介紹。

1.背景噪聲背景噪聲的主要來源是錄音磁帶和放大器。由磁帶引起背景噪聲的主要原因是磁帶抹音不完全,直流抹音時的飽和剩磁,磁帶磁性層的不均勻,磁帶走帶速度不均勻而產(chǎn)生抖動,磁頭有直流帶磁而使磁帶直流充磁,另外,磁頭鐵芯損耗也會產(chǎn)生噪聲。放大器引起背景噪聲的主要原因是構(gòu)成放大器的元器件產(chǎn)生的固有噪聲,元器件及電機等產(chǎn)生的雜散磁場影響磁頭而產(chǎn)生的噪聲,這些噪聲可以通過恰當(dāng)安排元器件并采取嚴格的屏蔽措施來防止,但很難完全消除。2.調(diào)制噪聲由于各種不穩(wěn)定因素而使原來應(yīng)有的磁場發(fā)生附加變化而產(chǎn)生的噪聲,都稱為調(diào)制噪聲。大致有振幅調(diào)制,頻率調(diào)制和內(nèi)在調(diào)制3種形式。產(chǎn)生振幅調(diào)制的主要原因是磁帶磁性層性能及磁頭-磁帶接觸壓力不均勻。3.竄滲噪聲竄滲噪聲來源于錄音放大器,放音放大器之間的信號竄滲；錄音磁頭與放音磁頭之間的信號竄滲；磁帶的復(fù)印效應(yīng)。4.3錄音,放音電路4.3.1錄音電路錄音電路方框圖如圖4-17所示。錄音信號源主要有傳聲器,調(diào)諧器,立體聲電唱機,CD唱機等的輸出信號,線路輸入信號,復(fù)制磁帶時放音卡的輸出信號等。輸入及轉(zhuǎn)換電路用于對各種錄音信號進行轉(zhuǎn)換。圖4-17錄音電路方框圖1.輸入轉(zhuǎn)換電路圖4-18所示為某組合音響中傳聲器輸入電路的一個聲道,另一聲道與之完全對稱。電路中,J5是該聲道外接傳聲器插口,S5-1是功能開關(guān)（唱機／磁帶／收音／定時）,圖中開關(guān)S5-1在磁帶位置,S1-6

是錄放開關(guān),圖中

S1-6在錄音(R)位置,A101為該聲道前置放

大器。

圖4-18傳聲器錄音輸入及轉(zhuǎn)換電路

2.錄音前置放大器由于來自輸入電路的信號電平較低,變化幅度很大,因此,錄音座中,前置放大器一般均采用高增益低噪聲且動態(tài)范圍大的集成電路放大器來擔(dān)任。雙卡錄音座中前置放大器所使用的集成電路約有幾十種型號,根據(jù)它們的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)可分為3類：一是普通雙聲道集成前置放大電路,例如μPC1228H；二是具有ALC電路的雙聲道集成前置放大電路,例TA7668；三是兩卡共用,內(nèi)設(shè)電子轉(zhuǎn)換開關(guān)的雙聲道集成前置放大電路,例如TA7784。其中錄音座中使用較多的是具有ALC電路的雙聲道集成前置電路。下面介紹這類錄音放大器中較有代表性的TA7668BP。TA7668BP的內(nèi)部電路方框圖如圖4-19所示,各引腳作用如表4-2所示。圖4-19TA7668BP內(nèi)部電路方框圖

表4-2TA7668BP引腳作用

該電路具有如下特點：(1)內(nèi)電路齊全,內(nèi)部錄音放大器,放音放大器各自獨立,還帶有自動電平控制(ALC)電路和靜噪電路。(2)內(nèi)部設(shè)有穩(wěn)壓電源,外接工作電源電壓范圍較寬,為6～15V。(3)ALC電路可外接通斷開關(guān)。圖4-20所示是錄音座中錄放卡的雙聲道錄音放大器電路。圖4-20錄放卡雙聲道錄音放大器電路3.錄音輸出電路錄音輸出放大器和輸出電路如圖4-21所示,前置放大器輸出的被錄信號經(jīng)輸出放大器進一步放大后,進入錄音輸出電路,其中R1為恒流電阻,R1,C1為高頻補償電路,L1,C2為偏磁陷波電路。圖4-21錄音輸出電路

(1)恒流錄音電路錄音磁頭是錄音放大器的負載,這是一感性負載：Z=2πfL,其中f為信號頻率,L為磁頭線圈電感量。當(dāng)錄音信號電壓一定時,顯然流過磁頭的錄音電流ir將隨信號頻率升高而下降,如圖4-22(a)所示,因而產(chǎn)生高頻損耗,錄音帶上剩磁Br將隨頻率f升高而減小,而錄音噪聲BN卻在頻率變化時保持恒定,如圖4-22(b)所示。當(dāng)重放這種磁帶時,由于放音磁頭阻抗正比于頻率,因此放音磁頭輸出電壓us大致是平坦的,而噪聲電壓uN則隨頻率升高而增大。所以信噪比在高頻端要惡化,如圖4-22(c)所示。圖4-22非恒流錄音時磁頭錄音特性

重放采用恒流錄音的磁帶時,有用信號與噪聲輸出電壓都將隨頻率升高而增大,因而信噪比保持恒定,如圖4-23所示。若放音時加入適當(dāng)?shù)木饩W(wǎng)絡(luò),就能獲得平坦的綜合頻率特性。圖4-23恒流錄音原理(2)錄音高頻補償(均衡)電路在錄放過程中,由于各種損耗的存在,為獲得平坦的綜合頻率特性,必須在錄放過程中進行一定的頻率補償。從信噪比和失真考慮,補償?shù)脑瓌t是：錄音時主要針對高頻進行補償；放音時則主要針對低頻進行補償。錄音高頻補償電路的位置有兩種：一是設(shè)置在錄音輸出回路中,采用諧振回路補償；二是設(shè)置在錄音輸出級電路中,采用負反饋式補償。錄音高頻補償電路設(shè)在錄音通道后級電路中,在ALC電路控制環(huán)路之外。這是為了避免ALC電路對錄音高頻補償?shù)挠绊?達到大幅度提升高頻信號的目的。高頻補償特性與所使用磁帶類型等因素有關(guān)。高頻補償特性如圖4-24所示,曲線A是未經(jīng)補償時的特性,曲線B為加入補償后的

特性。

圖4-24錄音高頻補償特性曲線(3)偏磁陷波電路設(shè)置偏磁陷波電路是為了防止錄音時超音頻偏磁信號進入錄音放大器,干擾其正常工作。4.ALC電路

ALC(AutoLevelControl)電路設(shè)置于錄音通道,用來自動地對錄音信號電平進行控制,以避免錄音信號過大時使磁帶產(chǎn)生飽和失真。

TA7668BP集成電路中設(shè)置了雙聲道ALC電路,圖4-25所示為其中一個聲道的ALC電路,另一聲道與此完全對稱。

圖4-25TA7668BP中的ALC電路5.超音頻振蕩器及偏磁供給電路錄音座中通常采用交流偏磁及交流抹音。超音頻振蕩器就是用來提供錄音偏磁電流及超音頻抹音電流的。超音頻振蕩器的電路形式很多,例如互感耦合式振蕩器,三點式振蕩器,雙管推挽式振蕩器等。圖4-26所示是目前使用最為普遍的雙管推挽式超音頻振蕩電路。圖4-26雙管推挽式超音頻振蕩器4.3.2放音電路放音電路一般由前置(均衡)放大器,后級放大器和杜比降噪電路組成,如圖4-27所示。由圖中可知,錄放卡和放音卡的前置放大器是各自獨立的,后級放大器則是兩卡共用。后級放大器的輸出信號經(jīng)過杜比降噪電路處理后,送至主功率放大器。其中,杜比降噪電路將在4.4節(jié)討論。圖4-27放音電路方框圖

1.信號源及輸入電路雙卡錄音座的信號源是放音卡和錄放卡磁頭輸出的左右聲道放音信號。放音信號電平很低,為1mV左右,且輸出信號的高,低頻段都有損耗,因此,放音電路必須對放音信號進行高頻補償和低頻補償。一般,錄放卡的放音輸入電路與放音卡的輸入電路相同。但因為錄放卡有錄音,放音兩種工作狀態(tài),因此輸入回路中設(shè)有錄放轉(zhuǎn)換電路。錄放轉(zhuǎn)換電路有普通機械錄放開關(guān)和電子錄放開關(guān)兩種形式。其中,電子錄放轉(zhuǎn)換電路的性能較好,故障率較低。圖4-28所示是錄音座中的錄放卡放音輸入電路,采用電子錄放開關(guān)進行錄,放轉(zhuǎn)換。圖中僅畫出左聲道電路,另一聲道與之完全對稱。其工作原理如下所述。圖4-28錄放卡放音輸入電路圖4-29放音高頻補償電容轉(zhuǎn)換電路

2.放音前置均衡放大器放音前置均衡放大器主要包括前置放大器和低頻補償（均衡）網(wǎng)絡(luò)。對于錄放卡,有兩種情況,一是錄音,放音狀態(tài)的前置放大器各自獨立,無錄放轉(zhuǎn)換開關(guān),此時放音前置放大器一般與放音卡的前置放大器完全相同；二是前置放大器在錄,放音狀態(tài)下共用,通過錄放轉(zhuǎn)換開關(guān)進行工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換。圖4-20所示是錄音座中錄放卡的前置均衡放大器,錄,放音狀態(tài)共用。為使已錄音磁帶在任何機器上重放時都能得到平坦的頻率特性,使磁帶具有放音的互換性,目前世界各國對放音補償曲線都有標準化規(guī)定。標準放音補償特性如圖4-30所示。圖4-30標準放音補償特性3.后級放大器

在雙卡放音前置均衡放大器電路之后一般設(shè)有一個兩卡共用的雙聲道后級放大電路（線路放大器）,可以采用一級分立元件放大器或集成電路放大器,該放大器的頻率特性是平坦的。4.4降噪電路降噪是磁帶錄音中需要解決的重要問題。在磁帶錄放過程中,由于多種原因,會產(chǎn)生各種噪聲（見4.2.4節(jié)）。為降低噪聲,提高信噪比以改善錄放音質(zhì)量,通常在錄音座中設(shè)置降噪電路。4.4.1降噪的物理基礎(chǔ)1.人耳的掩蔽效應(yīng)降噪系統(tǒng)的理論依據(jù)是人耳所具有的掩蔽效應(yīng)。它可分為兩種。人耳第一掩蔽效應(yīng)是指當(dāng)人耳聽到某一單強音時,在該單音頻率附近的其它弱音,聽起來好像比其本來還要弱得多,甚至聽不見,似乎被單強音所掩蔽。

人耳第二掩蔽效應(yīng)是指當(dāng)某一較強音(可以是復(fù)音)突然停止后,人耳約在150ms內(nèi)對其它弱音聽不清楚,甚至聽不見。人耳所具有的這兩個效應(yīng)為磁帶降噪提供了可能性,即可以用以提高信噪比,在信號和噪聲共存的情況下,使人耳聽不見噪聲。2.噪聲和信號的能量分布對磁帶噪聲分布的研究表明,噪聲主要分布在中,高頻段,而對音樂,語言信號能量分布的研究則表明,能量主要集中在中頻段,低頻和高頻段能量較小,如圖4-31所示。由此可見,中頻段盡管磁帶噪聲大,但由于信號能量大,所以信噪比較高；在低頻段,盡管信號能量較小,但此時噪聲也較小,所以仍有較大的信噪比,也可以通過掩蔽效應(yīng)克服噪聲影響。

圖4-31噪聲和信號的能量分布示意圖

4.4.2DOLBY-B降噪系統(tǒng)基本原理

DOLBY-B降噪系統(tǒng)為互補型降噪系統(tǒng)。它通過提高音頻信號高頻段的信噪比來達到降噪目的。該系統(tǒng)在錄放音過程中對信號的處理如圖4-32所示。圖4-32DOLBY-B壓縮擴展示意圖圖4-33DOLBY錄音標志為區(qū)別一般磁帶與采用DOLBY-B系統(tǒng)錄制的磁帶。磁帶盒套上注有DOLBY錄音標志,如圖4-33所示。采用DOLBY系統(tǒng)錄音的磁帶必須在有同樣DOLBY系統(tǒng)的設(shè)備中放音,才能獲得預(yù)期的,令人滿意的降噪效果。DOLBY-B系統(tǒng)對高于5kHz的頻率有大約10dB的降噪效果。4.4.3DOLBY-B降噪系統(tǒng)1.方框圖及工作原理錄音時DOLBY-B系統(tǒng)方框圖如圖4-34(a)所示,該系統(tǒng)由主通道和副通道兩部分組成。輸入的錄音信號分為主,副信號兩部分。主信號直接送到主通道的相加電路,副信號經(jīng)可變高通濾波器再送到主通道相加電路。由于可變高通濾波器在控制電路作用下只能輸出高頻段小信號,其高通特性受信號中高頻分量控制,輸入信號越小,高通濾波器輸出越大,因此副通道輸出信號是經(jīng)過提升的高頻段小信號。它與主通道信號疊加后得到經(jīng)過編碼（壓縮）處理的錄音信號。其特征是錄音信號中高頻段小信號被提升了,因而信號高頻段信噪比增大。圖4-34(b)所示為放音時降噪系統(tǒng)方框圖,它同樣也由主,副通道兩部分組成。由于錄,放音時DOLBY-B降噪系統(tǒng)中的可變高通濾波器和控制器的工作原理與特性完全一致,所以該部分電路為錄,放音狀態(tài)共用,通過開關(guān)S-1進行工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換,見圖4

-34(c)。

圖4-34DOLBY-B型降噪電路方框圖2.可變高通濾波器及其控制電路圖4-35所示為DOLBY-B型降噪系統(tǒng)中的可變高通濾波器及其控制電路。可變高通濾波器是由R1,C1組成的固定高通濾波器以及由R2,C2和場效應(yīng)管漏-源電阻r組成的可變?yōu)V波器所組合的兩級RC濾波器。圖4-35可變高通濾波器及其控制電路

3.DOLBY-B型降噪集成電路杜比降噪集成電路的型號較多,主要有TA7770N,LM1011N,CX20187,CXA1097Q,LM1112,NE646,NE645,TA7629P,μPC1180C等,下面僅介紹TA7770N及其應(yīng)用電路。圖4-36所示是錄音座中采用集成電路TA7770N所構(gòu)成的DOLBY-B型降噪系統(tǒng)。圖中只畫出了TA7770N的左聲道應(yīng)用電路,另一聲道與之完全對稱。TA7770N各引腳功能如表4-3所示。圖4-36TA7770N應(yīng)用電路

表4-3TA7770N引腳作用4.DOLBY-C型降噪系統(tǒng)

DOLBY-C型降噪系統(tǒng)是由DOLBY-B型發(fā)展而來的。它對1kHz以上頻率的降噪效果約為20dB。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看,DOLBY-C型系統(tǒng)相當(dāng)于兩節(jié)DOLBY-B型電路,所以通過開關(guān)轉(zhuǎn)換可以實現(xiàn)B,C型的兼容。DOLBY-C系統(tǒng)方框圖如圖4-37所示。圖4-37DOLBY-C系統(tǒng)方框圖4.5選曲電路4.5.1選曲方式選曲方式有手動選曲,自動選曲和電腦選曲3種方式。手動選曲也就是選聽和復(fù)聽功能,即在放音狀態(tài)下,按下快進或快倒鍵,使磁帶快速通過放音磁頭,同時降低此時放音磁頭的輸出,當(dāng)磁帶快速走帶至兩節(jié)目之間時,則放音磁頭無輸出,此時松開快進或快倒鍵,機器進入放音狀態(tài),即可達到選聽或復(fù)聽目的。自動選曲是在手動選曲基礎(chǔ)上發(fā)展而來的具有一定智能的選曲方式,但它仍只能選一首樂曲,不具備跨過一首或多首樂曲的功能,而且只適合具備標準錄音特性的音樂磁帶

選曲。

電腦選曲則可以跨過所設(shè)定的數(shù)首樂曲后,找到一首樂曲的曲首,其程序的智能化程度比自動選曲高得多。4.5.2自動選曲電路自動選曲是利用放音磁頭檢測磁帶上曲間3～5s的空白間隙而實現(xiàn)的。為避免快速走帶時磁頭和磁帶的損傷,磁頭磁帶一般為輕接觸。自動選曲電路方框圖如圖4-38所示。主要由限幅放大,電平檢出,無曲時間檢出,驅(qū)動電路及電磁鐵組成。圖4-38自動選曲電路方框圖

4.5.3電腦選曲電路電腦選曲與自動選曲的區(qū)別主要是,前者可以跨過多首樂曲,找到某首所需樂曲。1.電腦選曲電路方框圖電腦選曲電路方框圖如圖4-39所示。與自動選曲電路相比,它增加了預(yù)置電路,清除電路,計數(shù)記憶電路及顯示電路。圖4-39電腦選曲電路方框圖2.電腦選曲集成電路電腦選曲集成電路型號很多,按其能跨過的最大樂曲數(shù)劃分主要有：3曲,如LC7512；5曲,如TC9165P,LC7515,IR3R20A；7曲,如LC7517；9曲,如TC9167P；15曲,如TC9138AP等。下面以LC7515為例簡要介紹電腦選曲集成電路的工作原理。

LC7515為5曲電腦選曲電路,各引腳作用如表4-4所示。圖4-40是組合音響中采用的由LC7515構(gòu)成的電腦選曲電路。圖4-40LC7515電腦選曲電路表4-4LC7515引腳作用4.6錄音座機芯4.6.1電子邏輯控制輕觸機芯電子邏輯控制輕觸機芯（又稱微觸機芯）的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,可靠性高。它是通過對集成電路的邏輯控制來實現(xiàn)工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換的。由于使用邏輯電平作控制信號,因而操作鍵可在任何位置,同時便于實現(xiàn)遙控,更重要的是微觸機芯可以與微機組合,實現(xiàn)整機功能與操作的高度自動化。1.LX-401輕觸機芯

LX-401輕觸機芯傳動機構(gòu)示意圖如圖4-41所示。M1為錄放電機,M2為快進快倒電機,機芯上僅有一個艙門鍵。艙門打開時,控制電路電源總開關(guān)K1斷開,控制電路不工作。控制鍵用6個無鎖式微觸點開關(guān)擔(dān)任,每個開關(guān)對應(yīng)一只發(fā)光二極管,用于指示功能鍵的工作狀態(tài)。圖4-41LX-401機芯機械傳動部分示意圖2.電子邏輯控制機芯電路

TC9121是一種有代表性的電子輕觸控制集成電路。各引腳功能如表4-5所示。表4-5TC9121引腳功能圖4-42是LX401輕觸機芯與以TC9121P為核心組成的電子邏輯控制機芯電路,其控制過程簡介如下。

TC9121P的初始狀態(tài)是：指令輸入端②～⑦腳為高電平；控制信號輸出端除17腳為高電平外其余為低電平。當(dāng)按動某個鍵時,