Magnetisering i elektroteknik er skabelsen af en yderligere (undtagen arbejdende) magnetisk flux i det magnetiske kredsløb . Forspændingen udføres ved at levere en jævn- eller vekselstrøm til viklingen af det elektromagnetiske system og bruges til at stabilisere spændingen i transformere og asynkrone generatorer, jævnt kontrollere hastigheden af asynkrone motorer , styre driftspunktet for magnetiske forstærkere , øge magnetisk flux i højttalerens magnetiske system osv. [1] [ 2] [3]
Bias i magnetisk optagelse bruges til at reducere den ikke-lineære forvrængning af signalet, når det optages på et magnetisk medium. Forspændingsstrømmen påføres optagehovedet samtidigt med det optagede (nyttige) signal for at bringe det magnetiske lag af båndet ud af det ikke -lineære område (se Magnetisk hysterese ). Det er muligt at magnetisere både jævn- og vekselstrøm .
DC-bias, brugt i tidlige eksperimentelle båndoptagere, øgede båndstøj (eller ledningsstøj) markant. Det første patent for vekselstrømsbias blev udstedt tilbage i 1921 til Carlson og Carpenter (US patent 1640881) og forblev uansøgt indtil 1940, hvor eksperimentel magnetisk optagelsesteknologi nærmede sig muligheden for masseproduktion. De første AC-forspændte båndoptagere gik i produktion under Anden Verdenskrig i Tyskland og Storbritannien . Ikke desto mindre blev der brugt DC-bias og permanent magnetsletning i mange udenlandske billige og mellemprisbåndoptagere, radiobåndoptagere og stemmeoptagere , selv fra de seneste års produktion, inklusive dem, der er placeret som stereoanlæg af ret høj kvalitet. I sovjetiske båndoptagere, selv af lave klasser, blev magnetisering kun udført med vekselstrøm.
Størrelsen af den krævede forspændingsstrøm afhænger stærkt af designfunktionerne for det optagelige magnetiske hoved, såvel som af typen af magnetbånd og dets hastighed, og er et par milliampere. Dette er en størrelsesorden større end optagestrømmen (strømmen af det nyttige lydfrekvenssignal), der leveres til optagehovedet.
Forspændingsstrømmen og skrivestrømmen tilføres i fællesskab til viklingen af skrivehovedet. Ved udgangen af optageforstærkeren er der ofte placeret et barrierefilter ("filterstik"), der er indstillet til frekvensen af biassignalet og forhindrer det i at udbrede sig gennem optageforstærkerens kredsløb.
Forspændingssignalets frekvens er indstillet fire til fem gange højere end den øvre grænse for det reproducerbare frekvensområde; HiFi-klasse udstyr er kendetegnet ved frekvenser på 85-100 kHz . Ved en sådan forspændingsstrømfrekvens ligger intermodulationsprodukterne mellem den og det optagede signal over audiofrekvensområdet. Signalformen skal være ekstremt tæt på en sinusformet , mens asymmetrien af halvbølgerne af forspændingssignalet især bør undgås: selv harmoniske af forspændingsstrømmen, og endnu mere tilstedeværelsen af en konstant komponent i forspændingsstrømmen, øge niveauet af båndstøj [4] og niveauet af ikke-lineær forvrængning [5] markant . Derfor er slette- og forspændingsgeneratoren (GSP) i transistorteknologien som regel en push-pull med en transformerudgang [ 6] . I rørbåndoptagere blev både push-pull GSP'er (for eksempel på en dobbelt triode 6N1P ) og single-cycle på kraftige pentoder brugt . I nogle simple båndoptagere (for eksempel Idas, Philips EL3300, Desna ) blev GSP'ens rolle i optagetilstanden udført af ULF -terminalen . I videobåndoptagere tilføres forspændingssignalet kun til lydkanalens optagehoved; videosignalet (såvel som det high-fidelity frekvensmodulerede lydsignal) optages af en blok af roterende hoveder uden forspænding.
Bias-niveauet er en kritisk parameter for registreringsvejen; den bestemmer det dynamiske område for det optagede signal, lineariteten af dets frekvensgang og niveauet af forvrængning . Følgelig kan den optimale forspændingsstrøm for et bestemt bånd vælges baseret på forskellige kriterier:
I det generelle tilfælde giver disse kriterier forskellige værdier af den optimale forspændingsstrøm, hvilket betyder, at valget af den optimale forspændingsstrøm er et kompromis. Men jo mere perfekt denne kopi af magnetbåndet er, jo tættere er de optimale forspændingsstrømme opnået ved disse kriterier på hinanden.
Den optimale forspændingsstrøm for et bestemt bånd kan afvige fra standardstrømmen, der er indstillet på fabrikken; denne afvigelse er muligvis ikke signifikant i simple systemer, men er fuldstændig uacceptabel, når der bruges compander-støjreduktionssystemer ( Dolby NR og analoger). Overskridelse af forspændingsstrømmen ud over det optimale "fylder" de øvre frekvenser og indsnævrer det dynamiske område og omvendt; Dolby-kompanderen forstærker disse fejl ikke-lineært, hvilket bevirker, at afspilningsfrekvensresponsen "moduleres" af signalniveauet.
Derfor, i kassetteoptagere på topniveau , fra flagskibsmodellerne i midten af 1970'erne, anvendes i det mindste manuel justering (kalibrering) af forspændingsstrømmen for et specifikt bånd ved hjælp af indbyggede referencegeneratorer med standard lydfrekvens 400 og 10.000 Hz . Til justering tændes båndoptageren i optagetilstand, signaler på 400 og 10.000 Hz af samme eksemplariske niveau føres til indgangen på venstre og højre kanal. Justeringen består i at indstille en sådan forspændingsstrøm, ved hvilken niveauerne af det reproducerede signal fra venstre og højre kanal, observeret på den indbyggede indikator, stemmer overens. Da omkostningerne til elektronik blev billigere i 1980'erne, dukkede manuel justering af den gennemgående kanal op på mellemniveaumodeller, samtidig opstod der fuldautomatiske kredsløb til justering af forspændingsstrømmen styret af en mikroprocessor, hvilket gjorde det muligt at justere forspændingsstrøm på dæk uden gennemgående kanal (med to hoveder) [7] .
Den nødvendige optimale forspændingsstrøm falder med stigende højfrekvente komponenter i det nyttige signal (det nyttige signal "magnetiserer sig selv"). Reduktion af forspændingsstrømmen i de øjeblikke, hvor der er mange højfrekvente komponenter i det nyttige signal, udvider derfor det dynamiske område i højfrekvensområdet med omkring 10 dB . Kredsløb, der implementerer dette princip, kaldes dynamiske bias-systemer , SDP . Et bånd, der er optaget på en båndoptager med SDP, kan afspilles på enhver båndoptager - forudsat at det dynamiske område af dets afspilningssti giver dig mulighed for at gengive et øget niveau af det optagede signal i højfrekvensområdet i forhold til standard.
Af de kommercielle DPS er den mest almindelige og velkendte Dolby HX Pro , udviklet af Dolby Laboratories [8] .
Brugen af SDP er især vigtig ved lave hastigheder af magnetbåndet (4,76 cm/s og derunder). Faktum er, at med en fast (optimal) forspændingsstrøm og brugen af et type I-bånd er frekvensresponsen for optage-afspilningskanalen på en kassettebåndoptager lineær (med en standardafvigelse på 3 dB i driftsfrekvensområdet ) kun i området "lille signal" (ved et optageniveau i størrelsesordenen − 20 dB i forhold til nominel). Og brugen af SDP gør det muligt at opnå en lineær frekvensgang uden højfrekvent cut-off ved væsentligt højere optagelsesniveauer [9] (i størrelsesordenen -10 ... −6 dB), hvilket er sammenligneligt med resultaterne der kan fås på et type IV-bånd med en fast bias [10] [11] [12] .
I 1960'erne Tandberg foreslog at udføre bias med et separat hoved, som kunne orienteres i forhold til registreringshovedet for at opnå en optimal fordeling af bias-feltet i registreringsområdet. I dette tilfælde er magnetiseringshovedet placeret på bagsiden af båndet modsat optagehovedet og rører muligvis ikke båndet. Af indlysende årsager kan et sådant system ikke bruges i kassettebåndoptagere .
Et sådant system, kaldet "Crossfield", blev brugt i nogle af højkvalitets Tandberg og Akai spolebåndoptagere i slutningen af 1960'erne og 1970'erne. I USSR blev ekstern magnetisering udført af den velkendte designer af lydoptagelsesudstyr V.V. Kolosov i en selvfremstillet båndoptager "Seliger-2" (førstepræmien ved den 25. All- Union Exhibition of Radio Amateurs ). [13]