Magnetointi sähkötekniikassa on ylimääräisen (paitsi työskentelyn) magneettivuon luomista magneettipiiriin . Bias suoritetaan syöttämällä tasa- tai vaihtovirta sähkömagneettisen järjestelmän käämiin, ja sitä käytetään muuntajien ja asynkronisten generaattoreiden jännitteen stabilointiin, asynkronisten moottoreiden nopeuden sujuvaan ohjaukseen , magneettisten vahvistimien toimintapisteen ohjaamiseen, magneettisten vahvistimien toimintapisteen lisäämiseen. magneettivuo kaiuttimen magneettijärjestelmässä jne. [1] [2] [3]
Magneettisen tallennuksen bias- toimintoa käytetään vähentämään signaalin epälineaarista vääristymistä, kun se tallennetaan magneettiselle välineelle. Bias - virta kohdistetaan tallennuspäähän samanaikaisesti tallennetun (hyödyllisen) signaalin kanssa nauhan magneettisen kerroksen tuomiseksi pois epälineaariselta alueelta (katso Magneettinen hystereesi ). On mahdollista magnetoida sekä tasa- että vaihtovirta .
Varhaisissa kokeellisissa nauhureissa käytetty DC-bias lisäsi merkittävästi nauhan (tai johdon) kohinaa. Ensimmäinen patentti vaihtovirtabiasille myönnettiin vuonna 1921 Carlsonille ja Carpenterille (US-patentti 1640881), ja sitä ei haettu vuoteen 1940 asti, jolloin kokeellinen magneettinen tallennustekniikka lähestyi massatuotannon mahdollisuutta. Ensimmäiset AC-suuntaiset nauhurit otettiin tuotantoon toisen maailmansodan aikana Saksassa ja Isossa - Britanniassa . Siitä huolimatta monissa ulkomaisissa halvoissa ja keskihintaisissa nauhureissa, radionauhureissa ja ääninauhoissa käytettiin jopa viime vuosien tuotantoa, mukaan lukien melko laadukkaiksi stereojärjestelmiksi sijoitetut, DC-esijännitettä ja kestomagneettipoistoa. Neuvostoliiton nauhureissa, jopa alhaisissa luokissa, magnetointi suoritettiin vain vaihtovirralla.
Tarvittavan bias-virran suuruus riippuu vahvasti tallentavan magneettipään suunnitteluominaisuuksista sekä magneettinauhan tyypistä ja sen nopeudesta ja on muutama milliampeeri. Tämä on suuruusluokkaa suurempi kuin tallennusvirta (hyödyllisen äänitaajuuden signaalin virta), joka syötetään tallennuspäähän.
Bias-virta ja kirjoitusvirta syötetään yhdessä tallennuspään käämiin. Usein tallennusvahvistimen lähtöön asetetaan estosuodatin ("suodatinpistoke"), joka on viritetty bias-signaalin taajuudelle ja estää sen etenemisen tallennusvahvistimen piirien läpi.
Bias-signaalin taajuus asetetaan neljästä viiteen kertaa korkeammaksi kuin toistettavan taajuusalueen yläraja; HiFi-luokan laitteille on ominaista 85-100 kHz :n taajuudet . Tällaisella bias-virran taajuudella sen ja tallennetun signaalin väliset keskinäismodulaatiotuotteet ovat äänitaajuusalueen yläpuolella. Signaalin muodon tulee olla äärimmäisen lähellä siniaaltoa , kun taas bias-signaalin puoliaaltojen epäsymmetriaa tulisi erityisesti välttää: bias-virran tasaiset harmoniset ja vielä varsinkin vakiokomponentin läsnäolo bias-virrassa, lisää merkittävästi nauhan kohinan tasoa [4] ja epälineaarisen vääristymän tasoa [5] . Siksi transistoritekniikassa pyyhintä- ja bias-generaattori (GSP) on yleensä push-pull, jossa on muuntajalähtö [ 6] . Putkinauhanauhureissa käytettiin sekä push-pull GSP:itä (esimerkiksi kaksoistriodilla 6N1P ) että yksijaksoisia tehokkailla pentodeilla . Joissakin yksinkertaisissa nauhureissa (esimerkiksi Idas, Philips EL3300, Desna ) GSP:n roolia tallennustilassa suoritti ULF -pääteaste . VCR : issä bias-signaali syötetään vain äänikanavan tallennuspäähän; videosignaali (sekä korkealaatuinen taajuusmoduloitu äänisignaali) tallennetaan pyörivien päiden lohkolla ilman esijännitettä.
Biasitaso on tallennuspolun kriittinen parametri; se määrittää tallennetun signaalin dynaamisen alueen, sen taajuusvasteen lineaarisuuden ja särötason . Näin ollen tietyn nauhan optimaalinen esijännite voidaan valita useiden kriteerien perusteella:
Yleensä nämä kriteerit antavat erilaisia optimaalisen bias-virran arvoja, mikä tarkoittaa, että optimaalisen bias-virran valinta on kompromissi. Mutta mitä täydellisempi tämä magneettinauhan kopio, sitä lähempänä näillä kriteereillä saadut optimaaliset bias-virrat ovat toisiaan.
Tietyn nauhan optimaalinen esijännite voi poiketa tehtaalla asetetusta vakiovirrasta; tämä poikkeama ei ehkä ole merkittävä yksinkertaisissa järjestelmissä, mutta sitä ei voida hyväksyä käytettäessä kompanderin kohinanvaimennusjärjestelmiä ( Dolby NR ja analogit). Optimaalisen bias-virran ylittäminen "täyttää" ylemmät taajuudet ja kaventaa dynaamista aluetta ja päinvastoin; Dolby compander vahvistaa näitä vikoja epälineaarisesti, jolloin toistotaajuusvaste "moduloituu" signaalitason mukaan.
Siksi huipputason kasettinauhureissa 1970-luvun puolivälin lippulaivamalleista alkaen käytetään ainakin tietyn nauhan bias-virran manuaalista säätöä (kalibrointia) käyttämällä sisäänrakennettuja referenssigeneraattoreita, joiden vakioäänitaajuus on 400 ja 10 000. Hz . Säätöä varten nauhuri kytketään päälle tallennustilassa, 400 ja 10 000 Hz:n signaalit, joilla on sama esimerkillinen taso, syötetään vasemman ja oikean kanavan tuloon. Säätö koostuu sellaisen bias-virran asettamisesta, jolla vasemman ja oikean kanavan toistettavan signaalin tasot, jotka havaitaan sisäänrakennetulla indikaattorilla, vastaavat. Kun elektroniikan kustannukset halpenivat 1980-luvulla, keskitason malleihin ilmestyi läpimenokanavan manuaalinen säätö, samalla kun mikroprosessorin ohjaaman bias-virran säätöön tulivat täysin automaattiset piirit, jotka mahdollistivat virran säätämisen. bias-virta kansilla ilman läpimenokanavaa (kaksi päätä) [7] .
Tarvittava optimaalinen biasvirta pienenee hyötysignaalin suurtaajuisten komponenttien kasvaessa (hyödyllinen signaali "magnetoituu"). Siksi bias-virran pienentäminen sellaisina hetkinä, jolloin hyödyllisessä signaalissa on monia korkeataajuisia komponentteja, laajentaa dynaamista aluetta suurtaajuusalueella noin 10 dB . Piirejä, jotka toteuttavat tämän periaatteen, kutsutaan dynaamiksi bias-järjestelmiksi , SDP . SDP:llä varustetulla nauhurilla nauhoitettua nauhaa voidaan toistaa millä tahansa nauhurilla - edellyttäen, että sen toistopolun dynaaminen alue mahdollistaa korkeamman tason tallennetun signaalin korkean taajuuden alueella verrattuna standardiin.
Kaupallisista DPS:istä yleisin ja tunnetuin on Dolby HX Pro , jonka on kehittänyt Dolby Laboratories [8] .
SDP:n käyttö on erityisen tärkeää magneettinauhan alhaisilla nopeuksilla (4,76 cm/s ja alle). Tosiasia on, että kiinteällä (optimaalisella) esijännitevirralla ja tyypin I nauhan käytöllä kasettinauhurin tallennus-toistokanavan taajuusvaste on lineaarinen (keskihajonnan ollessa 3 dB toimintataajuusalueella ) vain "pienen signaalin" alueella (tallennustasolla, joka on luokkaa −20 dB suhteessa nimelliseen). Ja SDP:n käyttö mahdollistaa lineaarisen taajuusvasteen saavuttamisen ilman korkean taajuuden katkaisua huomattavasti korkeammilla tallennustasoilla [9] (luokkaa −10 ... −6 dB), mikä on verrattavissa tuloksiin. joka voidaan saada tyypin IV nauhalle kiinteällä esijännitteellä [10] [11] [12] .
1960-luvulla Tandberg ehdotti esijännityksen suorittamista erillisellä päällä, joka voitaisiin suunnata suhteessa tallennuspäähän, jotta saavutettaisiin optimaalinen bias-kentän jakautuminen tallennusalueella. Tässä tapauksessa magnetointipää sijaitsee nauhan kääntöpuolella tallennuspäätä vastapäätä, eikä se saa koskettaa nauhaa. Ilmeisistä syistä tällaista järjestelmää ei voida käyttää kasettinauhureissa .
Tällaista "Crossfield" -nimistä järjestelmää käytettiin joissakin korkealaatuisissa Tandberg- ja Akai -kela-nauhuttimissa 1960-luvun lopulla ja 1970-luvulla. Neuvostoliitossa ulkoisen magnetoinnin suoritti tunnettu äänentallennuslaitteiden suunnittelija V. V. Kolosov itse tehdyssä nauhurissa "Seliger-2" (ensimmäinen palkinto 25. radioamatöörien liittovaltion näyttelyssä ). [13]