интегрирующую АЧХ, т. е. спадающую с увеличением частоты с крутизной 6 дБ/октава. Во-вторых, в УВ должно быть скомпенсировано отклонение от линейной характеристики стандартной АЧХ потока короткого замыкания Магнитной ленты N(f) в соответствии с формулой (5.1). Поэтому в УВ должна быть введена коррекщ!Я, обратная N(1). В-третьих, в У В нужно скомпенсировать собственные частотные и волновые (зависящие от длины волны записи) потери реальной ГВ.

При разработке УВ необходимо учитывать внутреннее сопротивление магнитной головки, имеющее индуктивный характер и изменяющееся в рабочем диапазоне частот почти в 100 раз. Для согласования ГВ с УВ, обеспечивающего отсутствие дополнительных частотных потерь, входное сопротивление У В Я„ув должно быть в несколько раз больще сопротивления ГВ на высшей частоте рабочего диапазона, т.е.

R ye(2... 3)27tf.LrB.

Уровень собственных шумов УВ зависит от выбора схемного решения, типа и режима работы усилительных элементов входного каскада. Для биполярного транзистора при заданном полном внутреннем сопротивлении источника сигнала существует определенное значение 1 при котором шумы, приведенные ко входу УВ, минимальны.

С учетом того, что входное сопротивление правильно спроектированного УВ по меньшей мере в несколько раз превышает сопротивление ГВ, напряжение шумов, приведенное ко входу УВ, обусловленное собственньпчи тепловыми шумами транзистора и ГВ, определяется по формуле

и„вт =

1,62 10-(К,--Г5)--

2,04-10-

3,210-M,

+ (f, + yn ) + (2nU{f (j + ) J (5.2 a) для входного каскада на биполярном транзисторе и

ишпг = 1д7- ю-у ад. + -[f, +гф1пр

(5.26)

для входного каскада на полевом транзисторе.

Для биполярного транзистора оптимальный режим, обеспечивающий минимальный уровень шумов, достигается при оптимальном токе коллектора

= 2,53 10-

(R, + r,)(f. + yn) +

(5.3)

а для полевого транзистора соответствует максимуму крутизны характеристики S в рабочей точке.

Значения U , рассчитанные по формулам (5.2), соответствуют взвешенному по кривой МЭК-А напряжению шумов УВ с АЧХ коррекцией, соответствующей стандартным постоянным времени = 50 мкс, Xj = 3180 мкс и резонансной коррекцией высокочастотных потерь ГВ на частоте f, глубиной 6...10 дБ. Для УВ с Xl =70 мкс полученные значения U необходимо увеличить на 2 дБ (1,25 раза), Xj = 90 мкс-на 3 дБ (1,4 раза), Xj = 120 мкс-на 5 дБ (1,8 раз).

Схему входного каскада УВ выбирают исходя из требований, предъявляемых ко входному сопротивлению и нелинейным искажениям. Рассмотрим простейшую схему входного каскада У В, показанную на рис. 5.16, а . Здесь выполнение условия R.j (2...3)27ff.L, зависит от параметров конкретного транзистора. Оно удовлетворяется вплоть до f. = 20 кГц и = 0,1 Гн, но при этом коэффициент нелинейных искажений достигает значения К, = 1%. Поэтому схему на рис. 5.16, а используют только в самых простых магнитофонах.

Резистор R2 отрицательной ОС по току (рис. 5.16,6) обеспечивает приемлемый коэффициент гармоник при заданном уровне входного сигнала. Сопротивление этого резистора должно быть

R2>

и.,у4к,-25 10-

(5.4)

Выполнение этого условия позволяет также повысить входное сопротивление и обеспечить его меньшую зависимость от параметров транзистора. К недостаткам каскада на рис. 5.16,6 относится ухудшение шумовых свойств, обусловленное тепловыми шумами эмиттерного резистора R2.

-, Выход у-

Выход

При расчете общего уровня шумов УВ по формуле (5.2 а) тепловой шум резистора R2 учитывают заменой сопротивления на сумму г^ -- R2. Каскад по схеме иа рис. 5.16,6 применяют в магнитофонах средней сложности.

В каскаде на рис. 5.16, в можно получить наименьший уровень собственных шумов при минимальных нелинейных искажениях. Сопротивление резистора R2 выбирают из условия R2 < Гб/(2...3), при этом коэффициент нелинейных искажений может быть доведен до сотых долей процента.

Наиболее жесткие требования по R и к УВ предъявляют на высших звуковых частотах, поэтому каскад с общей отрицательной ОС (рис. 5.16, в) оказывается особенно выгодным для УВ с интегрирующей АЧХ. Схема УВ с общей частотно-зависимой отрицательной ОС преобладает в высококачественных магнитофонах.

Стандартную АЧХ УВ без учета собственных потерь в ГВ описывают выражением

Кув(0= lOlg I +

-lOlg

(5.5)

(2nfxj)4

Значения приведенной АЧХ относительно опорной частоты f = 1 кГц для стандартных постоянных времени и Тг = 3180 мкс приведены в табл. 5.3.

Таблица 5.3. Значения приведенной АЧХ УВ отаосительно опорной частоты

Расчет элементов цепи общей частотно-зависимой отрицательной ОС (рис. 5.17), обеспечивающей стандартную АЧХ коррекции УВ и не ухудшающей шумовых свойств транзистора

входного каскада, может быть выполнен по формулам

R1 < rs/(2...3); С2 = т,/[Кув(1 кГц) 16R1];

R2 = Ci/C2; R3 = T2/C2,

(5.6)

где Tj-сопротивление базы входного транзистора; Кув(1 кГц)-коэффициент усиления УВ, обеспечивающий заданное выходное напряжение (обычно 0,5 В) при известной ЭДС ГВ на частоте 1 кГц.

Собственные частотные потери ГВ на высших частотах можно компенсировать включением последовательного колебательного контура, шунтирующего резистор R1 и подобного используемому в УЗ для формирования предкоррекции тока записи. Более простой способ коррекции-применение в качестве R2 подстроечного резистора. Тогда увеличение сопротивления R2 по сравнению с определяемым формулой (5.6) приведет к подъему усиления на высших частотах, а уменьшение-к спаду.

Для коррекции может быть также использован параллельный колебательный контур во входной цепи, образованный индуктивностью ГВ и емкостью конденсатора С1. Резонансную

частоту этого контура L =- устанавли-

вают несколько выше верхней частоты рабочего диапазона. Глубину коррекции определяет добротность контура. Для типовых значений Q = 1,5...3 она равна 3...10дБ. При необходимости добротность (и глубина коррекции) может быть уменьшена включением дополнительного шунтирующего резистора (он показан на схеме штриховой линией).

Практическая схема УВ высококачественного кассетного магнитофона с двумя головками показана на рис. 5.18. Отличительная особенность УВ-применение электронного коммутатора ГУ, выполненного на транзисторах VT1 - VT5, позволяющего расположить элементы коммутации в непосредственной близости от коммутируемых цепей и повысить надежность усилителя исключением механических контактов.

В режиме воспроизведения на базу транзистора VT4 подают открывающее напряжение, из-за чего транзисторы VT1-VT3 переходят в насыщение. Нижний по схеме вывод ГУ оказывается подключенным через открытые транзисторы VT1, VT2 к общему проводу. Сигнал воспроизведения беспрепятственно проходит через конденсатор С2 на вход усилителя, вьшолненного на транзисторах VT6, VT7, так как напряжение на базе ключевого транзистора VT5 равно нулю и он закрыт.

В режиме записи база транзистора VT4 имеет нулевой потенциал, поэтому транзисторы VT1-VT3 закрываются и нижний вывод ГУ В1 подключается к выходу УЗ и ГСП. На базу транзистора VT5 подается положительное напряжение, транзистор открывается и соединяет верхний по схеме вывод ГУ с общим проводом, одновременно блокируя вход У В. Транзисторы VT2 и VT5 коммутатора включены инверсно, что обеспечивает уменьшение почти в 10 раз их напряжения насыщения.

Н ГСП

( /RJOOfirn)

С¥ 50нк I ..+

В11 гтк

BI9 Юк Г

П1,т,¥П,УТ5, т КТ315Г;

т,УТ7 ктзюгв

т

KW ЮОк

СЗ 50т УТВ„

/ИЗ 8,2к

С? 82

i /(20 1,5к

+22 В

010 X 50пк /!2/ /Ок

Н1-с=и-

Юнк VT7

R22 8,2к ±011 8200

1ш

JJ1500

Выход (~0н8)

КЮ 82к К12 К17 120 S80

Рис. 5.18

Режим транзисторов VT6 и VT7 усилителя жестко стабилизирован по постоянному току двумя цепями отрицательной ОС-по напряжению через резисторы R11, R10 и по току через резисторы R17, R15, охватывающей оба каскада. Усилитель также охвачен цепью общей частотно-зависимой отрицательной ОС по напряжению (R13, R14, С6, R12), формирующей АЧХ коррекции, соответствующей постоянным времени Xl = R13C6 и Tj = R14C6. Входное сопротивление (около 80 кОм) определяется практически сопротивлением резистора R15.

Амплитудно-частотную характеристику коррекции при работе с магнитными лентами II МЭК, III МЭК и ГУМЭК (Xi = 70 мкс) формирует пассивная цепь R21, R22, СП, коммутируемая электронным ключом на транзисторе VT8.

Высокочастотную коррекцию потерь в ГУ обеспечивают контур С2В1 и пассивная перестраиваемая цепь R26, С13. Разделительный конденсатор СЗ на входе УВ имеет сравнительно большую емкость, что необходимо для снижения уровня собственных щумов УВ в области низших частот.

Усиление сигнала на частоте 1 кГц-около 34 дБ (50 раз), что при средней чувствительности ГУ 1 мВ соответствует выходному напряжению 50 мВ. Дальнейшее усиление до номинального уровня 0,5 В может быть выполнено любым линейным усилителем.

Схема УВ катушечного магнитофона показана на рис. 5.19. Входной каскад с линейной АЧХ и усилением 14 дБ вьшолнен на полевом транзисторе VT1. Он гальванически (без дополни-

Рис. 5.19 208