filtry v předzesilovačích

Zpráva

#1 Příspěvek od **Hill** » 25 úno 2019, 22:02

Když jsem se tak hrabal ve schémátku AKAI GX-75, všiml jsem si ve snímací cestě sériového odlaďovače (tedy to je otázka, ono totiž na příslušné frekvenci není co odlaďovat, ani pro obvod Dolby B ne, natož pro Dolby C). Ten potřebuje především, aby se mu na vstup nedostaly zbytky naindukovaného předmagnetizačního kmitočtu. Jde o tříhlavý deck, záznamová a snímací hlava jsou těsně vedle sebe, snímací zesilovač pracuje i při záznamu. Ale o přslech mazacího kmitočtu do snímací cesty se stará zádrž typu dvojité T. A pak by tam mohly být na pásku zbytky pilotního kmitočtu 19 kHz stereofonního multiplexu ve VKV rádiu (pomocná nosná 38 kHz se odlaďuje jen v záznamové vestě, z pásku se zřejmě neočekává), ale ty se odlaďují až za prvním stupněm obvodu Dolby.
Snímací zesilovač má v oblasti nad 100 kHz zisk ještě téměř 30 dB, ten operák je hodně rychlý, přesto očekávaná "díra v charakteristice" na kmitočtu zcela nezvyklém vzbudila moji pozornost. Přece jen - zapojení pochází z dob, kdy Japonci nedávali do přístrojů nic navíc, každá součástka měla dvůj význam a každá další by se mohla stát kurvítkem....
Hodil jsem to do simulátoru a vypadlo na mě, že v akustickém pásmu se korekce chovají podle očekávání (simulace nezahrnuje jen kompenzaci štěrbinových ztrát paralelní rezonancí indukčnosti snímací hlavy s kapacitou na vstupu zesilovače; ten kondík mimo jiné omezuje citlivost vstupu na vf rušení), ovšem právě na té "poněkud nelogické" frekvenci se fáze signálu skokem otáčí o 180°.
Může samozřejmě jít o potlačení druhé harmonické předmagnetizačního kmitočtu (nepřesnosti v odečtu ze simulace i vliv tolerance součástek nevylučuji), ale ta sinusovka mazacího a předmagnetizačního proudu je velmi čistá, tak kde by se tam vzala druhá harmonická?
Že například Sony nebo Yamaha vylepšují předzesilovače pro MM i MC přenosky různými LC obvody na vstupu, zjevně kvůli lepšímu impedančnímu i šumovému přizpůsobení, na to už jsem si celkem zvykl. Líbí se mi jednoduchá řešení bez nadbytku aktivních prvků... Ale tady je sériový LC odlaďovač(?) až na výstupu snímacího zesilovače, má snad význam jen to přetočení fáze kvůli oddálení Naquistovy podmínky kmitání v důsledku nějaké neodstranitelné parazitní vazby, případně jen impednčně přizpůsobuje zátěž k výstupu článku TT, je tam skutečněkvůli případně vzniklé druhé harmonické mazací frekvence, či co?
Kdo o tom ještě něco víte?

Generalsound · #2 Příspěvek od **Generalsound** » 26 úno 2019, 08:30

A nemá o přepínatelný 2 frekvence mazánní a biasu pro potlačení AM interferencí?

samec · #3 Příspěvek od **samec** » 26 úno 2019, 10:17

Hill píše:kde by se tam vzala druhá harmonická?

Z prebudeného alebo nekvalitného pásu?

#4 Příspěvek od **Hill** » 26 úno 2019, 14:57

Ne, tento stroj má jednu jedinou pevnou mazací frekvenci, ostatně jde o tak kvalitní stroj, že s nějakým záznamem z AM vysílání se nepočítá.
A i kdyby: mazací frekvenci lze i v nejlevnějších strojích měnit jen v rozsahu sotva ±5 %, jinak nebudou účinné zádrže předmagnetizačního kmitočtu v záznamové cestě a část předmagnetizačního proudu jimi odteče jinam, než do hlavy. A ve snímací cestě třhlavého stroje ztratí účinnost kompresor Dolby...

Na pásku z předmagnetizační frekvence kolem 100 kHz nezůstává při posuvových rychlostech do 19 cm/s nic čitelného, takový signál se může při záznamu indukovat do snímací hlavy jedině rozptylovým polem hlavy záznamové. Během snímání tam už nic není.
Takže přes úvahu o předmagnetizačním kmitočtu nahraném na pásku cesta nevede. Oscilátor totiž kmitá zhruba na pětinásobném kmitočtu, než na kterém se dají ještě nějak kompromisně kompenzovat štěrbinové ztráty (na 22 kHz ze snímací hlavy nejde vlivem štěrbinového efektu vůbec nic, i kdyby se takový kmitočet podařilo na pásek nahrát), čili zbytky předmagnetizační frekvence v pásku se samy "vyžehlí", než záznam opustí čelo hlavy. Ona vlastně předmagnetizace dokončuje naprosté odmagnetování pásku, není-li na ni nasuperponovaná nf modulace.
Snímací hlava tudíž nemá, co číst. A druhá harmonická z ničeho je zase nic.

Generalsound · #5 Příspěvek od **Generalsound** » 26 úno 2019, 19:12

Pakliže je to 3 hlavý deck, jako že asi jo, tak to bude opravdu zádrž 2. harmonické mazacího oscilátoru. Ta se tam může dostávat vzájemnou indukcí mezi hlavama

#6 Příspěvek od **Hill** » 26 úno 2019, 22:23

Možné to je, ale spíše by šlo o prevenci, mechanismus vzniku 2. harmonické mi totiž není jasný: oscilátor je symetrický, což samo o sobě takřka vylučuje vznik 2. harmonické. Oscilační indukčnost je na feritu (laděný primár trafa), což dále filtruje harmonické (Tesla používala jednočinný oscilátor a ve spojení s feritovou hlavou jako součástí oscilačního obvodu byl průběh mazacího proudu krásně sinusový, harmonických minimálně, v tom je AKAI o pár koňských délek lepší). Další filtraci předmagnetizačného průběhu zajišťují pro každý kanál vlastní laděné trafíčko, ze kterého se teprve odebírá předmagnetizační proud pro příslušný systém záznamové hlavy.
Při té péči o harmonickou čistotu průběhu mazacího i předmagnetizačních proudů bych skutečně chtěl objevit mechanismus, kterým přes veškerá opatření, aby nevznikla, ta 2. harmonická vznikne, když ji je pak třeba potlačovat.

samec · #7 Příspěvek od **samec** » 26 úno 2019, 23:52

Na TR105? Alebo cez napájanie? Ten sériový rezonančný obvod filtruje bez ohľadu na to, z ktorej strany pride rušenie.

#8 Příspěvek od **Hill** » 27 úno 2019, 06:05

Na tom taky něco je. Přece jen na vstup obvodu Dolby nesmí přijít žádný cizí signál, tím myslím signály mimo magnetofonem přenášený akustický rozsah, jinak bude fungoval špatně. U Dolby B by to asi příliš slyšet nebylo, zato se zapnutým Dolby C už by se kontrola "za páskem" lišila od původního signálu dost nepříjemně, protože kompresor i expander by rozhodně nechodily komplementárně. Filtruje se signál, který se do snímací cesty "za páskem" může dostat jen při záznamu. Při snímání mazací oscilátor nejede, potenciální zdroj potíží tedy odpadá a přehrávání při předem správně zkalibrované úrovni pro použitý pásek nemá chybu.
Ano, TR105 je dost nelineárním prvkem, aby na něm mohly nějaké harmonické naskákat. Jenomže je buď dobře zavřený, nebo dobře otevřený.

#9 Příspěvek od **forbidden** » 27 úno 2019, 10:07

Můžu se zeptat, co jsou ty hodnoty 70 µs a 120 µs? Vím, že to bylo psaný na kazetách a že se tak lišily "chromky" od "železa", ale víc netuším.
Dík

#10 Příspěvek od **Hill** » 27 úno 2019, 14:17

Jako u charakteristiky gramofonového záznamu, i zde je společným jmenovatelem kompatibilita nahrávek, a i zde jsou stanovené tak, aby se vlastností záznamového materiálů využilo co nejlépe a škodlivé vlivy zůstaly současně potlačené na akceptovatelnou, případně dále potlačitelnou úroveň.
Jde tedy o časové konstanty RC obvodů, parealelního s větší časovou konstantou, a sériového s menší časovou konstantou, které definují průběh korekce ve snímacím zesilovači.
Napětí na reprodukční hlavě teoreticky stoupá přímo úměrně kmitočtu zaznamenanému na pásek tak, aby jeho zkratový magnetický tok byl konstantní.
Prakticky to není tak jednoduché, proto byly stanovené tyto časové konstanty odpovídající konkrétním kmitočtům τ=1/ω=1/(2*π*f), aby nahrávku pořízenou na jednom přístroji bylo možné s co nejmenší chybou přehrát na přístroji jiném.
U kazet s rychlostí posuvu 4,76 cm/s to tedy dopadlo tak, že od 50 Hz (3180 µs) začne snímací charakteristika klesat se směrnicí až -6 dB/okt., ale jen do horního zlomu, nad nímž se už frekvenční průběh nekoriguje (tedy dál je to na konstruktérovi, jestli z toho dostane širší pásmo a za jakou cenu).
Pásky tedy musí být nahrané tak, aby při snímání přes uvedenou korekci byla frekvenční charakteristika na výstupu v rozsahu nejméně 125 Hz až 6,3 kHz pokud možno lineární. Samozřejmě podle třídy přístroje se počítá s jistými odchylkami, stejně jako pod aq nad uvedenými kmitočty, od toho jsou stanovená toleranční pole.
A teď proč pro železové pásky je stanovená časová konstanta 120 µs (1326 Hz), zatímco pro pásky s vysokou koercitivitou až na 70 µs (2273 Hz)? Je to především proto, že během záznamu, než pásek opustí čelo hlavy za štěrbinou, je zase část vyšších kmitočtů v důsledku předmagnetizace odmazána. Pásky IEC-I, γ-Fe₂O₃, NORMAL - prostě pásky obyčejné, s oxidem železa (říkejte si jim, jak chcete) jsou na to odmazání výšek háklivější, proto se s tím počítá při snímání, aby nebylo třeba ty výšky zdůrazňovat příliš při záznamu. Sice by to šlo, ale za cenu hromady jiných potíží.
Naproti tomu pásky s vysokou koercitivitou IEC-II, CrO₂ (chromky) a IEC-IV, METAL, MetaFine (prostě s napařenou kovovou vrstvou) na tu demagnetizaci výšek nejsou tak citlivé, zbude toho na nich víc, takže si můžeme dovolit přestat korigovat až od vyššího kmitočtu. Pásky FeCr, Ferrochrom a podobně pojmenované nemají pevně předepsané časové konstanty, protože záleží na tloušťkách vrstev obou kysličníků. Některý se víc podobá IEC-I, některá spíše IEC-II.

Chromky se od železa odlišují také pouzdrem kazety - chromky mají vedle každého vylamovacího okénka na hřbetě ochrany před smazáním rozlišovací otvor, který slouží v řadě přístrojů k automatickému rozlišení typu pásku a přepnutí jak korekcí, tak úrovní a mazacího výkonu. Podobné rozlišení mají i další materiály, jen jinde umístěné.

Těch časových konstant je samozřejmě víc u vícerychlostních strojů. Dolní (3180 µs, do roku asi 1969 u nás též 1590 µs) platí v přístrojích pro domácí použití, v profesionální technice se nepoužívá. Horní časové konstanty jsou stanovené jen pro pásek IEC-I:
pro rychlost 9,52 cm/s je to 90 µs, pro rychlost 19,05 cm/s pak 50 µs. Při této rychlosti posuvu už se kvalita záznamu nedá pozorovatelně vylepšit použitím pásku IEC-II nebo IEC-IV, aby to ospravedlnilo jeho vyšší cenu. Pásků IEC-II šíře 6,25 mm na cívkách nebo talířích pro audio se celosvětově vyrobilo a prodalo jen poměrně málo. Přece jen pásky IEC-I při vyšších rychlostech posuvu stačí i na profi kvalitu a IEC-II až IV se uplatnily spíše v magnetickém záznamu obrazu.

#11 Příspěvek od **forbidden** » 27 úno 2019, 17:06

Díky za detailní vysvětlení, netušil jsem, že je to až taková věda.

#12 Příspěvek od **Hill** » 27 úno 2019, 19:36

Ano, od roku 1932, odkdy se datuje použitelný záznam na pásek, se vývoj rozjel a stal se z toho skutečně zajímavý obor. Principy, z nichž nebylo radno couvat, byly známé už od čtyřicátých let, jen se vylepšovala technika i záznamové materiály. A nezáleží ani tak na tom, jestli na vývoji pracovaly týmy odborníků v dobře vybavených vývojovývh střediskách, nebo jeden vizionář, který to dotáhl k dokonalosti, případně parta nedšenců, která se snažila v bídných zásobovacích podmínkách udělat z ničeno Něco. Na to už nestačil celý vědní obor, který kolem toho vznikl, ale taky posedlost...
Ano, máš pravdu je to trochu věda, ale složená z několika oborů, od každého něco, a dovedená k praktickému využití. Dnes už tedy spíše pro muzejní účely, ale zapomenout na analogový záznam a jeho principy jen proto, že digitál, který, když se chce, umí být nesrovnatelně přesnějším a kvalitnějším, zrovna vládne, se mi jeví silně krátkozrakým.
A ano, nejspíš se taky řadím mezi ty posedlé...

Teď se vrátím k tématu: v simulaci jsem odpojil ten sériový LC obvod a ukázalo se, že byl velmi dobře zvolený, protože ten nesymetrický zatížený TT článek sám o sobě potlačí předmagnetizační kmitočet o asi 38 dB, ale s LC obvodem na výstupu, byť laděným o oktávu výše, se potlačení signálu téhož kmitočtu zlepší nejméně o dalších 15 dB!
Jestli tohle někdo vypočítal, tak to byl borec teoretik. Jestli na to přišel náhodou, pak to byl rovněž borec, protože ho napadlo něco takového zkusit. To už se asi nedovíme. Ale je to geniálně jednoduché a přitom účinné. Pro srovnání přikládám frekvenční a fázovou charakteristiku snímacího zesilovače v nadakustické oblasti, ovšem, jak by vypadaly v případě přerušení toho LC obvodu..