《音响技术》课件-第3章

第3章录音座3.1机芯基础知识3.2机芯相关知识3.3机芯拓展知识

3.4录放音前置均衡放大器基础知识

3.5录放音前置均衡放大器相关知识3.6录放音前置均衡放大器拓展知识

录音座是音响设备的主要设备之一，也是音响设备中使用较多的信号源，其任务是以盒式磁带作为记录声音的载体，通过电/磁和磁/电转换实现对声音的记录和重放。

录音座主要由机芯和电路两大部分组成，具有录音和放音两大功能。

3.1.1机芯的功能与分类

录音座电声性能的优劣，除了电路因素外，主要取决于机械传动机构(磁带驱动机构或俗称机芯)质量的好坏。另外，盒式磁带也是磁带驱动机构的一部分，因此，机芯应与标准的磁带盒机构严格配合，以保证机芯各种功能的正确实现。3.1机芯基础知识

1.机芯的基本功能

机芯的作用是保证磁带以规定的速度通过磁头，并将磁带上记录的磁信号不失真地转换成电信号送往放大电路或者将电信号不失真地转换成磁信号记录在磁带上。具体可概括为以下三种基本功能。

1)恒速运带

在录音(REC)或放音(PLAY)工作方式时，确保磁带以4.76cm/s的均匀速度通过磁头，同时使磁带以适当张力接触磁头，并且将磁带平整地卷绕在带盘心上。

2)快速运带

快速运带又分为快进/倒带、选听复听和高速复制三种方式。

在需要快进/倒带时，以正常录、放音速度的15～20倍使磁带前进或后退，并且磁头与磁带完全分开。

在需要进行选听复听播放时，以正常录放音速度的15～20倍使磁带前进或后退，磁头与磁带保持一定程度的轻接触。

在需要进行高速复制时，以正常录放音速度的2倍使磁带前进，磁头与磁带保持正常的接触。

3)停止

停止又可分为暂停、自动停止(半自停)和全自动停止三种方式。

暂停是指录放音过程中，当按下“暂停”(PAUSE)键时，压带轮离开主导轴，使磁带暂时停止走带运动，而电路和机芯电源未断开，处于等待状态。

自动停止是指录放音过程中，磁带卷绕完毕(或磁带张力过大)，机芯自动断电，并使机芯功能键复位。

全自动停止是指机芯在任何一种运动状态(录/放音、快进、倒带等)下，当磁带卷绕完毕，都能自动断电停机，功能键复位。全自动停止有电控式和机械式两种，音响录音座必须具备这种功能。

2.机芯的辅助功能

机芯具有录音、放音、快进、快倒、暂停和进/出盒六种基本走带方式，而高档机芯除具备各种走带方式的转换外，还具备许多辅助功能，其中包括防误抹、磁带计数、方位角自动调整、磁带选择、自动反转放音、选曲等。3.机芯的分类

对录音座的机芯，可以从总体结构、基板材料、功能、电动机与主导轴数量等方面进行分类。

1)按总体结构分类

按照总体结构可将机芯分为卧式机芯、座式机芯、立式机芯及卡式机芯四类。

卧式机芯是指磁带在机芯上是水平放置的，而机芯按键操作力方向与磁头滑板运行方向垂直。座式机芯又称倒立式机芯，磁带垂直放置且工作窗口向下，机芯按键操作力方向与磁头滑板运行方向相反，它广泛应用于录音座和立体声组合音响中。立式机芯是指磁带垂直放置但工作窗口向上，机芯按键操作力方向与磁头滑板运行方向一致。卡式机芯也称作插式机芯，磁带水平推入机芯中，它广泛应用于汽车收放机和双卡立体声收录机中。

2)按基板材料分类

按基板材料可将机芯分为金属机芯、铁塑机芯和全塑机芯三类。

金属机芯是用金属薄板冲压成形，把金属柱、销等铆压在金属薄板上而形成的基板。铁塑机芯是用金属薄板冲压成形，并用金属薄板作嵌件注塑出塑料带柱、塑料销而成的基板。全塑机芯是一次注塑出带柱、销的全塑料基板。

3)按功能分类

按照功能不同可将机芯分为基本功能机芯和多功能机芯两大类。

基本功能机芯是指具有录、放、暂停、半自停、快进、快倒、停止/出盒、防误抹、磁带记数等基本功能中三种以上功能的机芯。多功能机芯除具有全部基本功能外，按档次的高低还增设了许多其他功能，例如：全自停、单面自动选曲和可编程序自动选曲、全逻辑控制、自动循环走带、轻触、双卡等功能。

4)按电动机及主导轴数量分类

按电动机及主导轴数量可将机芯分为单电动机单主导轴式机芯、单电动机双主导轴式机芯、双电动机单主导轴式机芯、双电动机双主导轴式机芯及三电动机双主导轴式机芯等。

单电动机单主导轴式机芯只有一个电动机，要同时驱动主导轴、收带轮(供带轮)，电动机通过传送带、飞轮带动主导轴，再通过卷带中介轮带动收带轮。单电动机双主导轴式机芯采用传动带驱动主导轴的方式，由于双主导轴和双压带轮组成闭环系统，因此使走带更平稳、磁带张力更均匀、磁带与磁头的接触更紧密。双电动机单主导轴式机芯有两个电动机、一个主导轴，其中一个(主导轴)电动机用来驱动飞轮、主导轴和收带轮，另一个电动机为快速走带电动机，该电动机通过快进、快倒中介轮驱动收带轮快进或供带轮快倒。双电动机双主导轴式机芯采用直接驱动方式(利用电动机轴作主导轴)，减少了传动带引起的走带不稳，而且双主导轴结构使走带更加稳定。三电动机双主导轴式机芯在工作中通常一个电动机采用直接驱动方式和传动带驱动方式来驱动两个主导轴，而另两个电动机分别驱动供、收带轮，由于主导轴与供、收带分别用不同的电动机来驱动，从而避免了供、收带轮运转不良对主导轴运转的影响。3.1.2机芯的结构与工作原理

录音座中采用的机芯种类繁多，结构各不相同，但基本部件都包括有电动机、主导轴、飞轮、压带轮、供带盘轴、卷带盘轴、磁头以及其他控制或附属机构(如计数器)等。这些部件分别装在基板的正、反两面，其中，主导轴、压带轮、供带盘轴、卷带盘轴等直接与磁带或磁带盒接触的部分装在基板正面，而电动机、飞轮和其他传动部件则装在基板反面，如图3-1所示。

图3-1机芯驱动机构原理图主导轴实际上是飞轮的中心轴，与飞轮组成固定组件，是机芯中最精密的零件。机芯通电后，电动机通过传动轮和驱动皮带使飞轮旋转，通过主导轴与压带轮的配合带动磁带运动。

飞轮的作用有两个：一是作为电动机的减速轮，一般电动机的转速很高(每分钟数千转)，故用大直径的飞轮进行减速；另一个是消除各种其他运动部件因摩擦力不匀或负载变动而造成的对主导轴转速的影响，保证带速恒定。

压带轮的作用是使磁带带基紧贴在主导轴的外缘上而被匀速摩擦驱动。由于压带轮是与主导轴相配合一起驱动磁带的，因此压带轮的橡胶轮环外圆必须与主导轴保持平行，并且有合适的压力顶住主导轴。

录音座机芯大多设置有全自动停止机构，简称全自停机构。采用这种机构，一方面可以减少或避免机件损坏，另一方面还可以改善和提高性能指标，扩大机芯的使用性能，给操作者带来方便。全自停机构可分为机械传感式和电子控制式两种，机械传感式全自停机构的传感部分主要由传感凸轮、转矩支臂和传感摆杆等机件构成，通过这些机件来探测卷带盘的运行情况，并通过执行机构自动完成停机动作。

电子式全自停机构又可分为电磁传感式(磁控式)和光电传感式(光电式)两种。电磁传感式是利用磁控开关(霍尔传感器或干簧管)作为传感器，当由卷带盘带动磁带轮转动时，磁控开关相应地闭合和断开，从而产生脉冲信号，经由电子线路检测与控制，实现全自停功能。光电传感式是利用卷带轮旋转时带动具有等间隔开孔的圆盘转动，在圆盘两侧装有灯泡(或发光二极管)和光电晶体管(或光敏电阻)，随着圆盘的转动，光电晶体管就受到间断照射而相应导通与截止，产生电子脉冲。一旦卷带盘停转，光电晶体管就无脉冲输出，电子线路检测到后，就通过执行机构产生停机动作，实现全自停功能。

新型的录音座机芯还采用了一种轻触式按键结构。它是针对以往机芯按键操作力大，操作手感很差而做出的重大改进，轻触式机芯按操作方式可分为机械轻触式和电子轻触式两种。机械式轻触机芯是由机芯电动机通过一系列机械传动机构来驱动机件运动，按键只作为一种机械开关，起一个触发作用，按键力仅作为一种机械上的切换力，因而按键力大幅度下降。由于机件转换动作的动力来自机芯电动机，因此机械轻触式机芯的按键操作力不需要很大就能完成，而且其按键行程也比普通机芯按键小得多。电子式轻触机芯的按键通常采用微动开关，它比机械式轻触机芯所需的按键力更小，行程更短，手感更舒适。电子轻触机芯的另一优点是易于增加其他功能，如全自停、连续放音、自动选曲和遥控等，它也是微处理器应用于录音机中的一个重要条件。当电子式轻触机芯与微处理器配合使用后，可实现整机功能与操作的高度自动化，但它需要增设单独的控制电路，使成本提高，因此只在较高档的录音座中使用。

3.2.1磁头与磁带

1.磁头

磁头是电/磁换能器件，也是录音座的关键部件之一。磁头的好坏决定了整机电声性能的优劣，特别是影响频率特性、录放灵敏度和信噪比等指标。3.2机芯相关知识

1)磁头的分类与结构

磁头按用途可分为录音磁头、放音磁头和抹音磁头三大类。为了降低成本和简化电路，录、放音往往用一个磁头来完成，即所谓录/放兼用磁头，有时还可将上述三种磁头组合在一起，构成三合一磁头。

磁头按其铁芯所用材料可分为坡莫合金磁头、铁氧体磁头、其他合金(如铁硅铝合金)磁头及非晶态磁头等。坡莫合金磁头通常用于普及型录音机中，后几种磁头主要用于较高档的录音机或录音座上。

磁头按其声迹(或磁迹)可分为单声道(两磁迹)磁头、双声道磁头(四磁迹)或称立体声磁头、多声道(如四声道)磁头等。

磁头通常由铁芯、线圈及屏蔽罩三部分组成。其结构特点是在铁芯的前端和后端开有一定的缝隙，基本结构如图3-2所示。

图3-2磁头的基本结构铁芯的作用是组成磁通路，它采用导磁率高的软磁性材料制作。铁芯的前端与磁带相接触的部分开有工作缝隙，缝隙中填充非磁性薄片材料，使其磁阻加大，便于在这里集中磁力线。在铁芯的后端根据需要设有后缝隙，目的是防止磁头铁芯饱和。

线圈主要用于能量转换，录、抹音时实现电/磁转换，放音时实现磁/电转换。

屏蔽罩用于减少外界杂散磁场对磁头的干扰，它通常采用高导磁率的金属制作。磁头安装时，屏蔽罩是接地的，以起到屏蔽作用。

此外，磁头还安装有固定架及导向卡等部分。固定架还可分为标准架及非标准架等，在更换磁头时必须注意。

2)性能要求

对于不同的磁头，在性能方面也有不同的要求。

(1)录音磁头。录音磁头的作用是将电能转换为磁能。因为在记录信号时必须满足三个原则，即尽量小的失真、高效率地转换能量和较宽的录(放)音频响。为此，录音磁头必须在磁头的材料、结构、阻抗、工作缝隙宽度等方面采取措施。为了减小失真，应选用饱和磁感应强度尽可能大的软磁材料作铁芯；为防止铁芯出现磁饱和，铁芯要留有适当宽度的后缝隙(一般为0.2mm)和工作缝隙(一般为3～8μm)。由于录音磁头工作时，除信号电流外，还要加上幅度比信号大几倍的偏磁电流，为了使偏磁电流容易注入以提高换能效率，应使磁头线圈为低阻抗，其匝数不能太多，通常在1kHz时要求其阻抗在1kΩ以下。由于磁头线圈是电感元件，因此低阻抗可加大高音频信号电流的注入，改善录音频响。此外，为了减少涡流损耗，磁头铁芯常采用叠片式结构。

(2)放音磁头。放音磁头的作用是将磁能转换为电能。放音磁头的工作电流较录音磁头要小，因此不存在铁芯磁饱和问题。对放音磁头主要要求它具有较高的输出电压、较宽的放音频响和较强的抗干扰能力。为此，放音磁头应选用高导磁率的软磁材料作铁芯，在结构上不留后缝隙，尽可能多地增加磁头线圈匝数以提高感应电动势；为了得到较宽的频响，放音磁头的工作缝隙选得较窄，一般为0.8～1.5μm，而且加工精度要求很高，以减小高频损耗。磁头端面加工光洁度很高，以改善与磁带的接触状况，减小间隔损耗。

放音磁头工作在弱信号状态，通常它感应的输出电压只有0.2mV左右，因此，减小外界磁场对放音磁头的干扰就显得格外重要。为此，往往用一层至多层的高导磁材料制成磁头屏蔽罩来隔离外界磁场的干扰。

(3)录/放音兼用磁头。录/放音兼用磁头是录、放音两用的磁头，它与抹音磁头一起组成所谓“两磁头式”录音机。录/放磁头的性能要兼顾对录音头和放音头的要求，如工作缝隙宽度主要满足放音的要求，通常缝隙宽度为1～4μm；线圈阻抗和结构主要满足录音的需要，如阻抗选中阻(1kHz时为1kΩ左右)，结构上留有后缝隙，但其宽度较录音头窄些，一般为0.1mm左右。

(4)抹音磁头。对抹音磁头的要求有两条，一是抹音效果要好，二是抹音效率要高。由于在抹音磁头工作时，其线圈中往往通入很大的抹音电流(几毫安到几十毫安)，为提高抹音效率，抹音头需选用高频损耗小的铁氧体作铁芯材料(以免抹音头工作时发热)，而且磁头阻抗较低(100～300Ω左右)。为提高抹音效果，在结构上采用较宽的工作缝隙，以产生较强的磁场强度，其缝隙宽度一般为0.05～0.5mm。对于二氧化铬带和金属磁带等矫顽力很大的磁带，抹音磁头还采用了双缝隙结构以取得较好的抹音效果。

(5)立体声磁头。立体声磁头具有左、右两个声道独立的铁芯、线圈和工作缝隙，为了减小两磁头间的干扰，在立体声磁头的中间加有磁屏蔽层。

对立体声抹音磁头的要求与单声道时的抹音磁头一样，但对于立体声来说，抹音时左右声道的磁迹会同时抹去。

2.盒式磁带

磁带是录音机的磁性记录的载体，磁带的电磁性能将直接影响录、放音的质量。盒式磁带的规格和结构现已有国际通用的标准。

1)盒式磁带的基本结构

盒式磁带具有国际互换性，世界上各国均使用统一尺寸的盒式磁带，如图3-3所示，其内部结构如图3-4所示。

图3-3盒式磁带的带盒尺寸

图3-4盒式磁带的内部结构盒式磁带的带盒由上、下两片盒盖组成，采用五颗螺钉固定。在带盒的正面开有不同规格的窗口。其中三个大窗口，在录放音时从左到右依次放入抹音磁头、录放磁头和压带轮。左边的小窗口放入自停触头。在带盒的上面有两个定位孔，插入定位销以固定带盒在机芯中的位置。两个主导轴卓晒A面或B面走带时插入主导轴用。带盒的背面两侧装有两块防误抹片，将其折断便可起到防误抹作用，对于二氧化铬带和金属带在防误抹片的里侧还有相应的磁带识别窗口。

带盒内缠绕磁带的两个盘芯分别作供带和收带用，在盘芯上下还装有两片润滑片，以减小盘芯转动时的摩擦阻力。在前面两角上装有两个导带小滑轮，在带盒前面与磁头接触处装有屏蔽板，用于减小外界磁场对磁头的干扰，屏蔽板前面的弹性压片和毡垫，用于改善磁带与磁头的接触状态，减小间隔损耗。

2)盒式磁带的组成与分类

(1)盒式磁带的组成。磁带主要由带基、磁性体(磁粉)和磁粉粘结剂组成。磁性体的性能直接影响到录音灵敏度、最大录音磁平和录音频响等重要指标的优劣，而带基与粘结剂和磁带的运行质量密切相关，也是关键的材料。带基采用具有机械强度高、温度性能好和韧性好等特点的聚酯薄膜制成。

盒式磁带按磁性层的多少可分为单涂层磁带和双涂层磁带。普通的盒式带均为单涂层带，带基上只有一层磁性层。而双涂层磁带的带基上覆盖着性能不同的两层磁性层，表面一层是高频性能好的二氧化铬磁性层，靠带基的一层是中、低频特性好的氧化铁(γ-Fe2O3)磁性层。

(2)盒式磁带的分类。按正反面走带时间的长短可将磁带分为C-30、C-60、C-90和C-120等几种，数字表示正反面走带时间，数字越大，磁带越长，带基就越薄。如C-60磁带的带基为12μm，C-120磁带的带基只有6μm。带基太薄容易在走带时产生绞带现象。

按磁性层采用不同的磁粉材料可将磁带分为氧化铁带(铁带)、二氧化铬带(铬带)、铁钴带、铁铬带、金属带等。

按带盒尺寸可分为普通盒式磁带、微型盒式磁带和大盒式磁带。

3)盒式磁带的选用

选用的磁带不同，所需的偏磁电流和频率均衡时间常数也不相同。所以，录音座和高档录音机都设有磁带选择开关，当开关置于不同位置时，可使录音机分别选择相应的偏磁电流和频率均衡网络来适应不同的磁带，如表3-1所示。

表3-1盒式磁带的选择使用分类

第一类磁带是使用最广泛的普通氧化铁带，包括已改进的高性能氧化铁磁带，如低噪声高输出(LH)磁带、高保真度(HF)磁带和特大动态(UD)磁带等，它适用于各种盒式录音机。没有设磁带选择开关的盒式录音机只能使用这类磁带而不能使用第二、三、四类磁带，否则会加速磁头的磨损，并产生录音效果差和抹音不净的后果。

第二类磁带是铬类磁带，包括二氧化铬和铁钴带。其优点是高频性能好，频响宽，但由于矫顽力大，故需要较高的偏磁和抹音电流。二氧化铬带硬度较大，对磁头磨损也较大，而铁钴带的硬度类似氧化铁带，对磁头磨损较小。

第三类磁带是铁铬带，它是双涂层磁带，因此，它兼备二氧化铬带和氧化铁带的特性。使用时要特别注意它对偏磁电流的要求。

第四类是金属带，所用磁粉为铁、镍、钴等金属粉。这类磁带的动态范围大、高频特性好，是目前性能最好的磁带。但它所需偏磁电流大(约为普通带的2～3倍)，抹音电流也大。金属带的缺点是比较容易被氧化。

对于磁带的选择，应根据使用录音座的档次及所录制节目的要求来定磁带的类型。如录制语音时可选择氧化铁带，而录制交响乐时则需选用第二类以上的磁带。具体选用时，必须注意盒式磁带的质量，首先要看带盒的质量，因为它对磁带运行状况影响极大，带盒尺寸要符合规定，无变形，磁带盘转动灵活，带盒表面加工精良；其次要检查磁带质量是否优良，要选用带基平整，表面磁粉涂敷均匀、光亮的磁带。3.2.2机芯性能指标

磁带录音机(座)的性能大致可以用频率响应、信噪比、失真度、分离度、抖晃率和带速误差等指标来衡量。其中前四项属于电路部分的电声性能指标，后两项属于机芯部分的机械性能指标。

1.频率响应

频率响应指录音及放音时的频率响应，即从录音输入端到放音输出端之间的频率响应。它不包括传声器和扬声器的频率响应。

对于频率响应指标，通常要求在可听频率范围内的振幅偏差程度在±0.5~1dB内。由于在录音过程中受录音磁头、偏磁电流等因素的影响，在放音过程中受放音磁头、磁带与磁头接触等因素的影响，频率响应会发生畸变。因此，为保证良好的频率特性，在录音、放音放大电路中均包含有频率均衡电路，对高频或低频进行补偿。

录音座主要是用来欣赏音乐的，其频率响应要求较高，一类机需达到63Hz～1kHz(±1dB)，31.5Hz~16kHz(＋1，－3dB)。

2.信噪比

信噪比定义为：规定的输出信号电压与输入端短路后输出噪声电压之比，用dB表示。此值越大，表示信号比噪声的幅度越大，聆听效果越好。

噪声是分布在整个频段上的，噪声大小随所使用的磁带和录音机而有所不同。仅仅考虑噪声电平的大小，不考虑噪声与有用信号之间的关系是没有意义的。由于录音座的工作分为录音状态和放音状态两种，且在两种状态下，电路组成、信号流程均有所不同。因此，录音机的信噪比指标也分为放音通道信噪比和录放音全通道信噪比两类。放音通道信噪比是在放音状态下，在磁带不接触放音磁头的情况下测得的。录放全通道信噪比是指先用录音机以参考频率、参考电平在基准带上录音，测出放音系统输出电平，然后除去输入信号，在输入端改接屏蔽良好的600Ω电阻，对已录部分进行抹音，再重放已抹音部分，测出放音输出噪声电平。目前激光唱机的信噪比可高达90dB以上，而录音座的信噪比只有50dB左右。

3.失真度

失真度是指重放输出信号与原录入信号的差异程度，它可分为谐波失真和互调失真两种，通常是指谐波失真。

谐波失真是指信号从录音输入电路到放音输出电路之间，由于放大器、磁头、磁带等非线性原因而造成的信号失真。

一般规定录音座的谐波失真度指标为：一级机应小于等于0.5％，二级机应小于等于2％，三级机应小于等于5％，四级机应小于等于7％。

4.分离度

分离度是指在多声道录音座中相邻磁迹信号的相互影响。它反映在播放立体声节目时左、右声道相互的串音干扰程度，主要影响立体声的聆听效果。一般规定一级机为60dB，二级机为55dB，三级机为50dB，四级机为40dB。

5.抖晃率

抖晃率用来表示带速的均匀性，它主要受录音机传动机械的影响。走带速度的不均匀性可分为变化缓慢的带速不稳(晃动)和变化较快的带速不稳(抖动)。当主导轴或飞轮不圆或轴承陈旧，或其他机件不规则时，均会产生晃动。当磁带沿传动机构运动时，因张力、振动、电机力矩的脉动等，磁带悬空部分会产生抖动，使磁带运行速度产生随机变化，它们都会使原来录制在磁带上的信号频率f0发生偏移(称为寄生调频)，造成重放时音调发生瞬时变化，使声音变得颤抖、混浊。由抖晃产生的寄生调频的频偏Δf对记录信号f0的百分比称为抖晃率，即

由于人耳对音量变化的感觉较为迟钝，而对信号频率的变化却很灵敏，因此人耳对录音机的抖晃就非常敏感。机芯的抖晃率有严格的规定：一级机应小于等于±0.15％，二级机应小于等于±0.3％，三级机应小于等于±0.5％，四级机应小于等于±0.6％。降低抖晃率应通过对传动机构的改进来实现。

6.带速误差

带速误差指在录音机放音过程中，实际带速v对标准带速v0的误差的百分比，即

带速误差太大会使声音听起来变调、难听。因此，要求所有的录音机均按标准带速运转。盒式磁带录音机的标准带速规定为4.76cm／s，一般普及型录音机的带速误差在±3％以内，录音座在±2％以内。

3.3.1双卡机芯

双卡机芯主要由两套走带机械系统构成，相应的电路也由两个系统组成，每个系统电路均由放音电路和录音电路两大部分组成。双卡录音座的录音和放音实际上是两个相反的磁—电—声能量互换的过程。3.3机芯拓展知识音响系统中的双卡机芯有两种结构形式，一种是采用两个独立的机芯，用两个电机实现各自的驱动，其优点是便于整机结构布局的整体性、美观性和操作性；另一种是采用连体式机芯，用一个电机实现两个机芯的驱动，其优点是结构紧凑、节省空间、降低功耗和抖晃噪声，也降低了成本。3-5为TN-21SW双卡连体式机芯的结构示意图。由图3-5可见，由两套机芯合成的双卡机芯实际上只有一个录/放卡(B卡)，而另一个是放音卡(A卡)。该机芯采用一个电动机，由具有双沟槽的电机传动轮带动两根传动带驱动A、B卡上的飞轮组同时转动。当只需要一个机芯工作时，由滑轮—齿轮组机构在操作按键的控制下完成压带轮机构和盘心传动系统的驱动传递。当需要两个机芯同时工作(复录或混放)或进行连续放音时，由同步机构控制同步杆、启动片和暂停锁片等零件实现驱动传递。

图3-5双卡机芯结构示意图3.3.2自动反转机芯

自动反转机芯(又称全自动循环机芯)与普通机芯相比的主要区别有两方面。一是它采用了双主导轴结构，即有两套飞轮、主导轴组件和压带轮组件。两组主导轴和压带轮对称安置于两边，中间是录放磁头，其左、右两旁各安装一个抹音磁头。对应两个主导轴的两个飞轮通过皮带传动作相反方向的转动，使位于机芯两侧的主导轴的转向分别符合各自卷带时的要求。两侧的压带轮动作类似于杠杆形式，其中一个压带轮压住磁带，带动磁带运动时，另一个压带轮则自动复位，反之也一样，从而实现磁带的双向走带。二是为了适应双向走带录放音，自动反转机芯对所用的磁头和相关电路也有特殊的要求，自动反转机芯上的磁头与普通立体声磁头是不同的。

自动反转机芯的走带机构包括两个部分：一是双向走带机构，它用于实现磁带的正、反两个方向恒速走带；二是磁头自动换向机构，它与双向走带机构配合自动切换磁头与磁带的接触位置，使磁头工作缝隙始终能对准相应磁带面的磁迹，以实现磁带正、反两面的放音、录音。

1.双向走带机构

双向走带机构主要有开环双主导轴方式和闭环双主导轴方式两种。前者又有非直接驱动方式和直接驱动方式两种，后者则多采用直接驱动方式。

1)开环双主导轴方式

开环双主导轴方式属双飞轮单主导轴驱动方式。它采用压带轮交替工作方式，即运带时只有一个工作，因此它与普通机芯的主导机构工作情况基本类似。图3-6所示是目前常用的一种开环双主导轴驱动方式。它将两套飞轮主导轴组件设计成相反方向转动的形式，这样位于机芯两侧的主导轴的转向分别符合各自卷带的要求，只要转换两压带轮的工作状态而不必使电动机倒转就能进行走带换向，因此，它只需使用单向电动机即可。磁带运行的方向，取决于哪个压带轮压向主导轴，若一侧压带轮压贴主导轴驱动磁带往某一方向运行，则另一侧压带轮便自动复位而使主导轴空转；需要反转时，反转指令只需通过执行部件转换两个压带轮的工作状态即可。

图3-6开环双主导轴驱动方式图3-7所示为直接驱动开环双主导轴的反转方式(DD方式)，它是将两个飞轮用一根传动带带动而同向转动的形式，能使转动惯量相互补偿，从而抵消一些振动的影响，故可使抖晃率减小。因此，这种反转机芯的方式目前获得了广泛的应用。该方式通过改变电动机供电极性而改变转向，两个压带轮呈杠杆式交替压向主导轴进行驱带。这种方式要求电动机双向旋转的一致性要好，否则将造成双向走带一致性变差。

图3-7DD反转驱动

2)闭环双主导轴方式

闭环双主导轴方式是两套飞轮主导轴主件及压带轮组件同时工作，如图3-8所示，图(a)为反向走带的情形，图(b)为正向走带的情形。

图3-8闭环双主导轴驱动方式两只DD电动机交替工作，即收带侧电动机工作时，供带侧电动机断电而作为飞轮，反转时只需改变两电动机的状态即可。由于是双主导轴驱动，故使两主导轴之间的一段磁带与外界隔离，因而具有恒定的张力而与磁头保持良好的接触。该方式能较好地减弱开环双主导轴方式可能产生的带速误差和抖晃。

2.磁头自动换向机构

磁头自动换向机构的作用是完成磁头的安装形式及相应的电路连接方式，使磁头在正反向走带时能选用合适的磁头并始终对准相应的磁迹。

为实现双向录、放音，自动反转机芯，对磁头结构提出了新的要求。所用磁头主要有两磁迹上下移位式、两磁迹磁头旋转式、两磁迹正反向独立固定式、四磁迹固定式等四种形式。

1)两磁迹上下移位式

该方式采用的是普通的立体声磁头，磁头安装在能上、下移动的基座上。当磁带反向运行时，由控制部件使磁头向上(或向下)位移，如图3-9(a)、(b)所示。将磁头缝隙正好对准录放面的磁迹，该方式由于磁头方位角不能独立调整，故正反向走带性能可能略有差异。

图3-9两磁迹上下移位式磁头

2)两磁迹磁头旋转式

该方式也采用普通立体声磁头，磁头安装在一个能旋转180°的转台上。在执行反转指令时，磁头旋转180°，使原来处在磁带A面磁迹的磁头缝隙自动转向B面，如图3-10(a)所示。旋转通常设有正、反向方位角校正螺钉，故可使正、反向走带性能保持一致。有些旋转磁头甚至将抹音头与录放头做在一起，构成录、放、抹三合一组合式旋转磁头，如图3-10(b)所示。

图3-10两磁迹磁头旋转式磁头

3)四磁迹固定式

图3-11所示为四磁迹固定式磁头，它采用四磁迹(声道)磁头，磁头安装方式与普通立体声磁头一样。无论磁带是正转还是反转，其磁头不作任何运动，而是通过切换电路，将对应录放面的信号接入前置放大器。该方式的磁头方位角也不能独立调整，故也会影响正、反向走带性能的一致性。

图3-11四磁迹固定式磁头

4)两磁迹正反向独立固定式

图3-12所示为两磁迹正反向独立固定式，该方式相当于使用两个立体声磁头，分别固定接触在磁带的对应磁迹上。安装方式与普通立体声磁头类似。反转时，将对应的信号送入相应的放大器。独立设置的抹音头均安放在普通机芯安装机械自停触头的部位，即对应磁带盒正面的两个小窗口。

图3-12两磁迹正反向独立固定式磁头图3-13所示为适用于这两种反转机芯的磁头前置放大集成电路，它可与四磁迹固定式或两磁迹正反向独立固定式磁头配用。它有四个输入端，但有效输入端只有两个，用于播放其中的一面。当需要反转时，由外加直流电压来切换输入电路，自动播放另一面。该集成电路设有磁带(M/N)选择电路和正反向(F/R)选择电路。第15脚是磁带选择控制端，当其控制电压大于1.9V时，金属带(M)的均衡时间常数元件被接入；当其小于1.2V时，为普通带(N)均衡时间常数。当正反向选择控制端3脚为高电平(大于1.1V)时，两路放大器输入端分别与5脚和13脚连接，磁带正向信号被输入；当3脚为低电平(小于0.3V)时，两放大器输入端分别与7脚和11脚连接，磁带反向的信号被输入。

这种特殊结构的前置放大器也可用于双卡录音座，控制3脚的电平可以实现两卡的选择，由于是进行电切换，因此提高了可靠性。

图3-13TA7784P自动反转磁头专用前置放大器

3．自动反转信号的检测

检测反转信号的方法通常有机械方式、电路方式及光电方式三种。机械检测方式是利用磁带行至终端时的张力突增，推动反转传动杆并带动机械开关动作，发出换向指令；电路检测方式是随时检测收带盘座的转动情况，并在其停转时由电路发出反转指令；光电检测方式则是利用光敏元件把涂有磁粉的磁带与透明的引导带对反射光(或透射光)的差异检测出来，作为反转信号。无论哪种检测方式，一旦检测机构检测到反转信号，便能通过执行机构改变走带的方向、磁头的位置或磁头与电路的连接关系等，从而实现自动反转功能。

此外，自动反转机芯常设手动返转按键，每按一次键，即送入一个反转信号，磁带便可“翻面”一次，使用起来很方便。

录放音前置均衡放大电路包括放音前置均衡与放大电路和录音前置与均衡放大电路两部分。3.4录放音前置均衡放大器基础知识3.4.1放音前置均衡放大电路

1.放音前置均衡放大电路的作用和要求

放音前置均衡放大电路的作用是将磁头送来的信号电平很低(1mV左右)、幅频特性高、低端均下跌的放音信号进行均衡放大。为获得平坦的放音频响特性，须对放音信号进行大量的低频补偿和适量的高频补偿。所以，要求放音前置均衡放大电路必须是由具有高增益、低噪声、通频带宽和动态范围大的放大器组成，同时还应满足阻抗匹配和频率补偿合适的要求。

2.放音前置均衡放大电路的组成与基本工作原理

放音前置均衡放大电路主要由放音放大电路和均衡补偿电路两部分组成，它的电路形式主要有两种：一是设置有录音、放音两套前置均衡放大器，它们在各自的工作状态下独立工作，无需录放开关转换；二是录音和放音状态下共用一个前置均衡放大器，工作状态的转换由录放开关完成。

来自放音磁头的微弱信号首先送入前置放大电路中进行电压放大，由于放音过程中存在着微分效应和方位角损耗等，因此，在放大信号的同时还要进行频率补偿。按照标准的放音频率补偿特性曲线，放音时主要应对中、低频信号进行提升；同时，由于放音时存在着多种高频损耗，因此，对于高频信号也要进行一定提升。由于均衡放大电路要对信号进行频率补偿，因此要求电路的增益不能设得过高。音频信号经后级放大电路放大并经降噪处理后，送到功率放大电路，最后经扬声器还原成声音，完成放音过程。

在中、高档立体声录音座中，放音前置均衡放大器一般都采用集成电路，而且录音和放音通常共用一个前置均衡放大器，通过录放音转换开关来切换录音和放音时放大器的频率补偿电路。图3-14所示为TA7668双前置集成放大器构成的立体声放音前置均衡放大电路的典型应用实例。

图3-14TA7668典型应用电路

TA7668具有对称的左、右声道通路，还有自动电平控制(ALC)、静噪控制、内部电源稳压等功能。实际应用时，在录放音状态下共用一个前置均衡放大器，开环增益达78dB，输出信号幅度达400mV，可直接作为线路输出使用。下面以左声道为例，分析TA7668的工作原理。

放音时，来自放音磁头的信号经C2送入7脚，经前置放大电路(Pre)放大后由5脚输出；输出信号经耦合电容C9和R8送入后级功放电路，R6、C8构成了放音频率补偿网络，同时C1能适当补偿高频，使放音频响曲线均匀；反向输入端6脚通过C7、R7引入交流负反馈，也起到高频消振作用，以保证工作的稳定性。此时，由录放开关S1-7担任的静噪开关和S1-8担任的ALC开关均处于“放音”的位置，使15脚和8脚接地，则内部的静噪电路V1、V2和ALC电路均不工作，不会对放音信号产生影响；C10为高频去耦电容，以防止高频自激。3.4.2录音前置均衡放大电路

1.录音前置均衡放大电路的作用和要求

录音前置均衡放大电路的作用是完成录音信号的输入、转换、放大、频率补偿等一系列处理过程，并将信号记录在磁带上。为获得平坦的录音频响特性，须对录音信号进行大量的高频补偿和适量的低频补偿。因此，要求录音前置均衡放大电路必须是由具有高增益、低噪声和动态范围大的放大器组成，同时还应滿足ALC控制和频率补偿合适的要求。

2.录音前置均衡放大电路的组成与基本工作原理

录音前置均衡放大电路主要由录音信号源、录音输入电路、录音均衡放大电路、ALC电路、录音输出电路和偏磁(超音频振荡器)电路等组成。

录音输入电路，又称录音前置电路，其作用是对不同来源的录音信号进行转换，以适合后级录音放大电路的信号电平和阻抗要求。

录音输入电路有话筒输入、线路输入和收音信号输入等多种输入形式。话筒输入信号来自于机内话筒或者外接话筒。话筒输入信号幅度比较微弱，通常仅有几百微伏至几十毫伏。话筒阻抗通常在600Ω左右，可直接与放大电路的输入端相连接。

线路输入信号来自于其他音视频设备的线路输出端。这些信号都是经过放大的信号，信号幅度在0.1～0.3V之间，与话筒输入信号相比要大得多。因此，在送入放大电路之前，必须通过衰减器，将其幅度降到与话筒输入信号相当的水平。在需要录制广播电台的节目时，录音输入信号来自本机调谐器的输出端，信号幅度在几十毫伏～几百毫伏之间，同样需要经过衰减后才能输入到录音放大电路。

ALC电路的作用是在录音状态下自动调整录音电平，防止大信号时放大器产生过荷失真。ALC电路由整流电路、延时电路和控制电路三部分组成负反馈环路，其电路框图如图3-15所示。当录音输入信号较弱时，录音输出信号也相对较弱，整流、延时电路及控制电路均不工作，录音输入信号直接经录音放大电路放大后输出到录音磁头，此时录音信号能够获得最大的增益，使小信号的信噪比提高。当录音输入信号较强时，录音输出信号也较强，信号经过整流、延时后，使控制电路动作，从而降低录音放大电路的增益，使录音放大电路输出的信号得到衰减，达到自动控制录音电平的目的。

图3-15ALC电路原理框图在录音时为了避开磁带磁化特性的非线性区，保证磁带高保真地记录信号，应给录音磁头加上一定的偏磁电流。偏磁电路的作用就在于此。常用的偏磁方式有直流偏磁和交流偏磁两种。

同时，超音频振荡器还要向抹音磁头提供一个抹音电流，在录音前将要录制的磁带上原有内容消去。实现抹音的方式有永磁抹音、直流抹音和交流抹音三种。在普及型录音座中，一般采用直流偏磁、直流(或永磁)抹音；高档组合音响的录音座中，一般采用交流偏磁、交流抹音的方法，而且偏磁和抹音共用一个超音频振荡电路。超音频振荡器的振荡频率为40~200kHz。

录音均衡放大电路一般常采用具有ALC控制作用的双声道集成前置放大电路构成，外接频率补偿网络。随着录音信号频率的增加，录音磁头的各种损耗逐渐加大，为了在录音时获得平坦的频率特性，必须进行一定的频率补偿，而且重点是进行高频补偿。由于在录音通道中设置了ALC电路，为使高频提升不受ALC电路的影响，补偿电路通常放在录音放大器的末级。常用的频率补偿电路有两种形式：RC并联补偿网络和负反馈式补偿网络。

图3-14所示为由TA7668双前置集成放大器构成的立体声录音前置均衡放大电路的实例。下面以左声道为例，分析它的工作原理。录音时，来自话筒的信号经耦合电容C2送入7脚，经内部前置放大电路(Pre)和录音放大电路(Rec)放大后由4脚输出；输出信号经过耦合电容C11送入R9、C12组成的网络进行高频提升，R9是恒流录音电阻，然后送入录音磁头线圈，完成录音过程。录音时，ALC开关(S1-8)置于“录音”的位置，8脚经R4、C5接地，内部ALC电路工作，自动调整录音电平，以避免产生失真；同时，静噪开关(S1-7)也置于“录音”的位置，15脚获得高电位，使内部静噪电路工作，V1、V2饱和，使14脚和3脚交流接地，将前置放大器的12脚和5脚的输出信号短路到地，使信号不能加至后级放大器，实现静噪以获得良好的录音效果；前置放大电路的反向输入端6脚通过C7、R7引入交流负反馈，用来保证工作的稳定性。

3.5.1磁记录与录音偏置

1．磁记录原理

磁带录音最基本的原理是任何硬磁材料在受到磁场的作用时，能够被磁化，并且在磁场去除后仍能保持一定的剩磁。3.5录放音前置均衡放大器相关知识电信号与磁带上磁信号之间的相互转换是靠磁头实现的。磁头由铁芯、线圈等部分组成，铁芯前部开有极窄的缝隙。

输入信号由录音放大器放大后，在录音放大器输出端输出一个随时间变化的音频电流，此电流流过录音磁头线圈时，磁头铁芯中就产生与信号电流的大小、频率相应的磁场。由于磁头前部缝隙处磁阻最大，从而在此处形成了较强的集中磁场，而紧贴磁头运动的磁带的磁阻比较小，所以磁头铁芯中的绝大部分磁通就通过磁带形成磁路，使磁带上的磁粉磁化，当磁带不断地向前运动，与音频电流相应的剩磁信号就被保存下来。

2．录音偏置

由于磁带的剩磁感应强度与磁场强度之间并不是一种线性关系，因此，当把音频电流直接加到录音磁头上时，磁带上记录下的剩磁信号就会产生失真，如图3-16所示。产生失真的原因在于正好利用的是B-H曲线中的非线性部分，由曲线可以看出，如果在录音过程中，在音频电流上再加一定的电流，改变磁头的工作点，利用B-H曲线的直线部分，就可以避免这种失真。把使信号产生偏移的外加电流称为偏磁电流，这种录音方法称之为偏磁录音。根据偏磁电流性质的不同，偏磁录音可分为直流偏磁录音和交流偏磁录音两种。

直流偏磁录音时，根据所用的直流电流的极性不同，工作点可选为上半支或下半支，如图3-17所示。但由于它只利用了特性曲线的一半，它所能得到的剩磁感应强度较小，不利于弱信号记录，并且由于附加的直流电流使磁头有一固定的直流磁场，一方面易使磁头磁化，另一方面引起磁带上有一个固定的偏移剩磁，产生直流噪声。

图3-16无偏磁录音时的失真

图3-17直流偏磁法录音交流偏磁是利用超音频振荡器产生超音频电流作为偏磁信号，录音时，将音频电流信号叠加在超音频交流偏磁电流上，音频信号转变成了大幅度偏磁信号的包络，如图3-18所示。

图3-18超音频偏磁信号和音频信号合成将复合信号送入录音磁头线圈中，通过磁头缝隙使磁带磁化。由于磁带上留下的偏磁信号频率很高，因此在放音时只会重现音频信号，而不会重现超音频偏磁信号。采用交流偏磁，可以在磁带上不失真地记录和重放音频信号，且信号幅度也大，如图3-19所示。

图3-19超音频偏磁改善信号的处理超音频偏磁信号频率的选择对录音质量有很大的影响。如果此信号频率取得太低，就会在录音时同音频信号一起录在磁带上，影响音频包络线的完整形状，产生不需要的拍频；如果偏磁信号频率太高，则导致磁头的铁芯涡流损耗加大，引起磁头发热，降低效率。超音频振荡信号频率一般为40～100kHz。3.5.2抹音原理

1．抹音的作用与方式

要使已录有信号的磁带重新录制信号，就要对原有的录音带进行消音，或称抹音，也就是说，把磁带上原有的信号磁迹抹去。其基本原理是对磁带施加一个强磁场，淹没或消去原有的剩磁。磁带的消音方法有直流消音和交流消音两种方式。

2．抹音的原理

消音通过消音磁头实现。消音磁头的结构与录、放音磁头相似，但其工作缝隙较宽。

直流消音是在消音磁头上加一个直流电流，此时消音磁头产生一个直流强磁场。当磁带通过其工作缝隙时，磁带即被这个直流强磁场磁化到饱和状态，然后留下的为同样大小的剩磁，这样就抹去了原有的信号磁迹。利用直流消音方式并不能使磁带恢复到未录音前的无磁化状态，而是在磁带上留下很强的直流磁化磁迹。因此用这种方法消音将留下直流噪声。但由于直流抹音线路简单，成本低，故通常只在普及型录音机中使用。

交流抹音时，在消音磁头中施加超音频电流，此电流通常和超音频偏磁电流来自同一个超音频振荡器，但消音用的超音频电流比偏磁电流要大得多。

当磁带通过消音磁头时，它将受到消音磁头工作缝隙处足够强的交变磁场的影响。当磁带运动到临近磁头时，磁带上原有的剩磁受到一个交变的、幅度逐渐增强的磁场磁化。当磁带的某一小段到达工作缝隙中央时，这一段磁带的磁场达到饱和。当磁带继续前进，逐渐离开磁头时，又受到一个交变的、幅度逐渐减小的磁场作用，当磁场强度逐渐减弱到零时，其磁感应强度也接近于零，于是就达到了消音的目的，如图3-20所示。

图3-20消音磁头的工作原理3.5.3放音原理

放音磁头也由铁芯、线圈绕组构成。在其前部有一工作缝隙，当磁带通过此工作缝隙时磁带上的剩磁使放音磁头的线圈上产生相应的输出电压。

当录有信号的磁带以与录音时相同的速度紧贴放音磁头通过工作缝隙时，磁带上的剩磁大部分会进入磁头铁芯。由于磁头铁芯上绕有线圈，当通过放音磁头铁芯的磁通因磁带上剩磁的变化而变化时，这一变化的磁通就切割绕组，根据电磁感应原理，铁芯上线圈的两端便产生相应的感应电动势。理论上讲，这个感应电动势的绝对值大小与线圈绕组的匝数成正比，同时还与磁头铁芯中磁通的变化率成正比，当信号频率升高一倍，磁通的变化率也升高一倍，因此，放音磁头线圈上的感应电动势以每倍频程6dB的速率上升。然而，在实际的录、放音过程中，存在着各种损耗，从而引起频率特性曲线发生畸变。为了解决这个问题，录音放大器和放音放大器必须带有一定的频率补偿电路。3.5.4录音与放音的频率补偿

录音座输入和输出的都是音频电信号，为了保真的需要，希望它对信号(音频频带内)进行等幅的传输。但是，由于磁头和电路对信号不是等幅变换和传输的，为了在整体上满足频率特性的要求，必须使录音和放音放大器的频率特性不平坦，需要对某些频率给予补偿，其补偿特性取决于磁带和磁头的性能。

1.恒流录音的录、放音综合频率特性

磁头是一个电感元件，感抗随频率变化，其结果会使磁头线圈中的电流随频率的升高而下降，造成磁场强度下降，使磁带上的剩磁随之下降，引起信号高频成分丢失而失真。

恒流录音是指录音电流不随录音信号频率的变化而变化的录音方法。采用恒流录音虽然磁带上记录信号的剩磁不再随信号的频率变化而变化，但由于在放音过程中存在“微分效应”，录、放音过程中还会有高频损耗，因此，频率特性依然是不平坦的。

1)微分效应

磁带录音机在放音过程中，放音头内磁通的变化，会在磁头线圈两端产生出感应电势，其大小与磁通变化率成正比。在恒流录音的情况下，磁带上不同频率的信号剩磁是相等的，但不同频率信号的记录波长要发生变化。显然，当带速恒定时，频率越高，记录波长越短，磁通变化率也就越大，放音头输出电压就越高。理论上和实验结果都可证明，感应电势随频率的变化是一条以6(dB)／倍频程斜率而上升的直线。

2)高频损耗

录、放音过程中存在着各种损耗，高频损耗尤为突出，它们主要来自磁头、磁带和两者之间接触的过程，其结果使恒流录音的综合频率特性变坏。

造成高频损耗的原因很多，除磁头铁芯在交变磁场作用下产生涡流、磁滞损耗外，录音和放音过程中还有以下损耗：

(1)录音去磁损耗：磁带在通过录音头缝隙进行磁化的过程中，如果磁场反转，会使剩磁出现部分抵消现象。频率越高，抵消现象越严重。减小这种损耗的方法是尽量减小录音头的工作缝隙。

(2)磁层厚度与自去磁损耗：信号磁化是趋于磁带表面的，因此，磁层未被深层磁化的部分会感应出反向磁场，减弱放音头拾取磁场的作用。另外，记录波长越短的相邻信号剩磁靠得也越近，同性相斥的减磁作用就越严重。为了克服这种损耗，要提高磁带的矫顽磁力，适当减小磁层厚度。

(3)间隔损耗：这是磁头与磁带之间接触间隔不紧密，使磁场在两者之间受到衰减而引起的。这种情况在录音和放音时都会发生。记录波长越短的信号磁场分布越近，这种损耗就越大。因此。保持磁头清洁，提高表面光洁度和磁带的柔韧性，是消除间隔损耗的途径。

(4)缝隙损耗：当磁带上的记录波长短到可与放音头缝隙相比拟时，在同一瞬间，放音头通过缝隙拾取的剩磁通信号就会因极性相反而产生一种抵消现象，造成损耗。一般要求放音头最高放音频率的波长应远小于磁头缝隙，以避免发生这种损耗。

(5)方位角损耗：当录音头和放音头缝隙不平行时，已录磁带通过放音头时，因经过缝隙上下两侧的剩磁磁通的信号异相，从而产生相互抵消现象，波长越短，抵消越多，损耗也就越大。这种损耗在用录、放兼用的磁头进行自录自放时表现不出来。但为了使已录磁带能在不同的机器上互换放音，通常希望录放头的缝隙都垂直于磁带的前进方向，以此确定为“基准方位”。磁头缝隙与基准方位的夹角称为方位角，在记录波长和方位角相同的条件下，磁带上磁迹的宽度越宽，缝隙上下两边剩磁信号的相位差就越大，损耗也就加大。为了消除方位角损耗，录音座出厂前都要对磁头方位角进行精确的校正调整。

2.录、放音补偿的分配与标准化

1)补偿的分配

由于录、放音过程中产生的微分效应和高频损耗，使录放综合频率特性与理想频率特性相差甚远。为此，必须进行大幅度的频率补偿。通常在放音中主要补偿低频；在录音中主要补偿高频，如图3-21所示。

图3-21录放电路频率特性的补偿实际上，为了避免放音时低频补偿过度而引入低频噪声(主要是交流声)，放音补偿曲线在最低频段要进行适当压缩，而由录音补偿特性加以弥补。同样，录音时对高频的补偿也不能过大，以免造成磁头饱和，失真增大。为此，放音补偿特性在高频段也开始回升。另外，录放过程中的各种损耗，基本上是由磁头、磁带的特性来决定的，补偿特性也会因此而有差异。

2)补偿特性的标准化

为了使磁带具有放音的互换性，在录音和放音进行补偿量分配时，国际上规定了磁带上记录磁通随频率变化的特性，图3-22所示就是国际带磁通频响曲线。它既让录音特性在高频端下跌和低频端上翘，又统一了下跌和上翘的程度。因此，任何按带磁通频响曲线标准录制的磁带，在放音后均能获得平直的频率特性。

图3-22国际带磁通频响曲线该曲线规定了两个频率转折点，为了便于电路设计，通常用时间常数τ来表示。时间常数τ与频率f之间的关系是：τ＝1/(2πf)。由于普通带(γFe2O3)和铬带(CrO2)的高频性能不同，因此给它们规定的高频转折频率也不同，普通带为1326Hz(120μs)；铬带为2274Hz(70μs)，而低频转折频率相同，均为50Hz(3180μs)。

3.6.1静噪与降噪电路

1.静噪电路

1)静噪电路的作用和工作原理

静噪电路的作用是在无有用信号输入时，消除无用信号产生的干扰噪声。例如，调谐静噪，选曲静噪，开机、关机、录放转换和操作按键时静噪等。3.6录放音前置均衡放大器拓展知识静噪电路虽然功能不同，但基本工作原理相同，即在没有节目信号时，停止通道中某一级的工作或切断信号通道，使噪音不能进入后级；当节目信号输入时，自动恢复电路的工作状态。静噪功能的实现主要是利用电子开关或机械开关进行转换。

2)基本静噪电路

许多集成电路内都设有静噪控制电路，如TA7668内部包含有录音静噪功能。还有一些专用静噪集成电路，如TA7324就是一个具有多功能的静噪电路。最常用的还是用晶体管组成的电子开关式静噪控制电路。图3-24是最基本的静噪电路，其工作原理如下：

当机器处于工作状态时，将S1处于断开状态，V1、V2基极电压为0V而处于截止状态，对左、右声道的音频信号Vi(L)、Vi(R)的传输无影响。当S1接通后，V1、V2管基极处于高电平而导通，R1、R2传输过来的噪声分别由V1、V2接地，达到静噪目的。另外，左、右声道后级放大器的输入端被短接，使后级放大器输入回路也不能拾取噪声。S1可以是电子开关也可以是机械开关，该电路常在调谐静噪、选曲静噪和机械操作静噪中使用。

图3-24基本静噪电路电路中，C1是静噪电容，它的作用是利用电容两端的电压不能突变的原理，使V1、V2基极电压的产生或消失有一个延迟过程，从而消除V1、V2管本身的截止、导通变化时产生的开关噪声。

3)多功能静噪电路图3-25所示为组合音响双卡录音座中的多功能静噪电路，图中V7和V8是放音输出回路中的左、右声道静噪开关管；V1和V2是录音电路中的左、右声道静噪开关管；V4、V5、V6都是控制开关管；C02为静噪电容，利用它的充电、放电特性，以消除各电子开关管截止、导通变化时产生的开关噪声。

图3-25多功能静噪电路放音静噪：按下放音键S073，V4基极电压为0V而截止，＋V经R14、VD5加到V5的基极，使V5处于饱和导通状态，V6发射极为低电位也处于饱和导通状态，使V6集电极为低电位。这一低电位经R65、R66加到V7、V8的基极，使两管处于截止状态，对R59、R60送来的左、右声道放音信号无影响。同时，＋V经录放开关S012、VD7和R110、R120分别加到V1、V2管基极，使两管处于饱和导通状态，将输入左、右声道录音放大器的信号Vi(L)、Vi(R)对地短接，实现放音静噪。

停机静噪：在停机时，放音开关S073处于断开状态，使＋V经R10加到V4基极，V4处于饱和导通状态，其集电极为低电位，经R11将V15正极钳位于低电位而截止，则V5也截止。＋V经R16加到V6发射极(R20为V6提供偏置电流)，V6饱和导通，其集电极输出高电平。这一高电平由R65、R66分别加到V7、V8基极，使两管饱和导通而处于静噪状态。同时，V6集电极输出的高电平还经过VD6、R110和R120分别加到V1、V2基极，使两管导通也处于静噪状态。

倒带静噪：按下倒带开关S072，则＋V经S072、R65、R66加到V7、V8基极，使两管饱和导通而处于静噪状态。录放开关操作静噪：录放开关S01-1是一个特殊刀组开关。它的特点是在开关进行录放音转换的过程时，其R、P触点有一个“接通—复位”过程，在开关转换到位后，R、P触点便断开。这样，在录放开关转换时，S01-1的P、R触点“接通—复位”使VD5正极有一个接地再断开的过程，在VD5正极接地时，VD5、V5截止，使V6、V7、V8导通，处于静噪状态；很快VD5正极又不接地，VD5、V5导通，使V6、V7、V8截止，为不静噪状态，这样可以消除录放开关操作过程中产生的开关转换噪声。录音静噪：录音静噪又称录音编辑。为了在两段乐曲间留下3～5s空白段磁带，可按下录音编辑开关3～5s。在录音时，录放开关S01-2在录音(R)位置上，此时＋V不能通过VD7加到V1、V2管基极上，所以无静噪作用，左、右声道录音信号能够加到录音放大器中，录音正常进行。当曲目结束时，按下录音编辑开关S074，则＋V经S074、VD8、VD7、R110和R120加到V1、V2基极，使之处于静噪状态，这样左、右声道录音信号不能加到录音放大器中，左、右声道录音磁头中无录音信号电流，而此时磁带仍正常走带，但磁带录不到信号而且噪声电平很小，经3～5s后释放录音编辑开关S074，即完成录音静噪。

2.降噪电路

1)降噪电路的作用和工作原理

降噪电路的作用是消除(或降低)与有用信号同时存在的无用信号产生的干扰噪声，其应用范围很广。例如，对磁带本身的固有噪音降噪，对电路产生的热噪声降噪，在录放音时对运带机构及磁带/磁头接触摩擦产生的机械噪声降噪等，其中主要应用在对磁带本身的固有噪音进行降噪处理。磁带的固有噪声除与磁带上磁性层的磁粉材料、磁粉的颗粒大小、涂敷的均匀度和表面光洁度等有关外，还与磁迹宽度以及带速快慢等因素有关。磁带的噪声主要集中在中、高频端，而录音机在录放音时的损耗也集中在中、高频段，这样就使得中、高频段的信噪比很差，特别是信号电平较低时，高频噪声更加明显。

用于克服磁带固有噪声的降噪系统，其基本原理是在录音过程中提升低电平信号，称为电平动态压缩；而在放音过程中压低低电平信号，称为电平动态扩展。经过这种压缩—扩展处理后，有效电平信号保持了原样，而磁带本底噪声却大大降低，明显改善了整个录放系统的信噪比指标。

降噪方法基本上可归为两大类：一类是非互补型降噪法，如动态降噪系统(DNL)；另一类是互补型降噪法，如杜比(Dolby)降噪系统。这两类降噪系统，都是利用人耳听觉上的“掩蔽效应”进行噪声抑制的。非互补型降噪法只在录音或放音时对信号进行处理，一般在放音时进行，而在录音时不对信号进行编码处理，使用通常录制的磁带放音就可获得降噪的效果，同时对于各种节目源噪声、音响设备产生的噪声也具有一定的降噪能力。这种降噪法的优点是只对信号进行录或放的单端处理，因此处理后的信号肯定与原信号有出入，难以满足高质量录放音的要求。

互补型降噪法是在录音前先对信号进行压缩处理(也称编码)，在放音时再对信号进行扩展处理(也称解码)。由于压缩和扩展特性互补，因此这种降噪方法可以使信号完全复原。目前，这种降噪法多用在录音座中，专门用来处理磁带在录音、放音过程中产生的噪声。在录音时，如果信号电平较高，降噪电路允许信号可以几乎不变地加到录音头上，因为噪声此时只是小信号，强的有用信号可以把噪声掩蔽掉。而当信号电平较低时，信噪比就显得不够，这时降噪电路可利用人耳的掩蔽效应，对低电平信号中的中、高频部分进行提升(从动态范围来讲是压缩)后录制到磁带上，放音时再将提升的部分进行衰减，并且衰减量与提升量相等。这样通过对信号进行压缩、扩展处理，使磁带的固有噪声得到衰减，录放音信噪比得到提高。这种降噪系统对节目源的噪声不能处理。

2)杜比降噪电路

杜比降噪电路是目前广泛使用的降噪电路，它有A、B、C三种类型。其中A型可在全音频范围内降低噪声，主要用在专业录音机中；B型主要是针对高频小信号进行处理，对高于5kHz的信号大约有10dB的降噪效果，多用于中高档盒式录音机中；C型是在B型的基础上形成的，它主要对中高频信号进行降噪处理，对lkHz以上的信号有大约20dB的降噪效果，多用于高档盒式录音机中。图3-26为杜比B型降噪电路框图，主要由主、副两个信号通道组成。副信号通道在录音时是一个提升电路，而在放音时则是一个衰减电路。副信号通道主要由可变高通滤波器(由两级RC滤波器组成，其中第二级的R为变阻器，由场效应管组成)、放大器、限幅器、整流器和平滑滤波器等组成。主信号通道对信号不进行处理，副信号通道将高频小信号进行提升(录音时)或衰减(放音时)处理后，在加法器中再与主信号相加或相减，从而使噪声大大降低。

图3-26杜比B型降噪电路框图录音时，若输入为低频信号，由于高通滤波器的阻碍作用，无论其电平高低，使送往加法器的副信号电压都很小，因此电路对低频信号几乎无提升。若输入为高频大信号，由整流器和平滑滤波器输出的直流控制电压使可变高通滤波器内的场效应管漏、源极间的等效电阻变得很小，副通道几乎被封锁，电路输出只有主信号，因此对高频大信号也无提升作用。但当输入为高频小信号时，整流器和平滑滤波器输出的直流控制电压较小，可变高通滤波器内的场效应管漏、源极间的等效电阻变得较高，高通滤波器对信号的衰减作用很小，于是高频小信号顺利通过副信道，经加法器与主信号进行相加，从而使输入信号得到较大的提升。

放音时，副通道相当于负反馈网络，其输出与主通道信号相减，使放音时对中、高频的衰减恰好等于录音时对中、高频的提升，这样就恢复了音频信号原来的频率特性。经过上述方式处理后，磁带噪声被大大抑制了，从而使放音效果得到明显改善。

3)使用杜比降噪电路时应注意的事项

使用降噪电路虽然能够降低磁带噪声，但若使用不当，会影响录放音效果。因此，在使用杜比降噪电路时应注意以下几个问题：

(1)设有自动降噪系统的录音机和利用降噪系统录制的磁带，在面板和带盒上都注有标记，如DOLBYNR字样，代表该机和磁带使用了杜比降噪系统。

(2)采用某种降噪电路录制的磁带，只能用同种降噪电路放音时才能有降噪的效果。否则会由于高频部分得不到相应的衰减，噪声反而会增加，影响放音效果。

(3)杜比降噪系统只能降低磁带的固有噪声，对信号中原有噪声以及由于录音机性能不良引起的噪声等不起作用。

(4)使用杜比降噪系统录音时，应尽量采用低电平录音，这样可使降噪系统发挥最大的作用。

(5)杜比降噪电路的作用与频率补偿电路的作用不同。频率补偿电路是使录放音频响特性保持平坦，而降噪系统则是在频率补偿电路的基础上有目的地先提升或衰减中、高频，最后再恢复原来平坦的频响特性。

降噪系统开始是为消除磁带录音机的噪声而提出的，但现在其应用范围已扩大到了许多其他模拟方式的音响设备中，如调频广播、录像机等具有降噪要求的设备。目前，许多高级音响设备一般都带有1～2种降噪系统，以满足用户播放不同系统的节目，甚至有人以是否具有降噪系统或具有几种降噪系统来衡量一个音响系统的水平。3.6.2电平指示电路

1．电平指示电路的作用

电平指示电路又称电平显示电路，其作用是指示放音和录音的电平高低，并通过醒目的显示器件显示出来，让使用者了解信号电平的大小。收录机多采用发光二极管指示电路，这种电路是通过对信号电平进行检测后，来驱动发光二极管工作，使发光二极管能随信号电平的变化节奏而闪烁，这样不但能将信号电平的变化情况反映给使用者，还能给人一种美的享受。

2．电平指示电路的组成与工作原理

电平指示电路可以由分立元件构成，也可以由集成块构成。录音座中所用的电平指示电路大都由集成块构成，这里仅以TA7666为例来分析电平指示电路的工作过程。

由TA7666构成的双声道电平指示电路如图3-27所示。TA7666是日本东芝公司推出的双声道五灯驱动集成块，它内含两个独立的通道，每个通道中均含一个放大器(AMP)、一个射随器和五个比较器(COM)。两个通道的结构完全一样，工作原理也一样，这里仅对L(左声道)通道进行详细分析。

图3-27TA7666构成的双声道电平指示电路

L信号从16脚输入，经放大器AMP1放大后，再经射随器V1对C3充电，在C3上获得一个反映输入信号大小的直流电压，该电压直接加至五个比较器的同相端。五个比较器的反相端分别加有逐步递减的基准电压，基准电压由基准电路提供。当输入的音频信号幅度很低时，C3的直流电压也很小，VD1～VD5均不亮。当输入的音频信号幅度升高时，C3上的直流电压也上升，只要C3上的直流电压高于VA，VD1就被点亮；若C3上的直流电压高于VB，则VD1和VD2均被点亮。这样当输入信号由小变大时，五个比较器会相继点亮VD1～VD5，从而出现VD1～VD5随着信号电平变化而闪烁的现象。3.6.3双卡倍速复制电路

双卡录音座的最大优势是可以方便地利用双卡机芯复制磁带。在进行双卡复制时，把原声带放入放音卡放音，空白带放入录/放卡。从放音磁头上检取的信号经放音均衡放大电路、线路放大电路放大后，一路送入音调音量电路、功放电路和扬声器进行录音监听；另一路送入录音均衡放大电路进行录音补偿放大，最后由录/放卡的录音磁头将信号记录在空白磁带上。一般双卡录音座均具有倍速复制功能，在录音座中设置两种走带的速度，即普通走带速度4.76cm/s，供正常重放使用；而另一种走带速度是普通走带速度的一倍，即9.52cm/s。将复制磁带的速度提高一倍，则录制的时间可以缩短一半，同时由于快速复制时带速较高，高频能量损耗小，因此对录音和放音的高频补偿量较小。倍速复制的实现原理是在常速复制电路的基础上增加了控制电路、电机转速控制电路、倍速放音补偿电路、倍速录音补偿电路和防误动作电路，其原理框图如图3-28所示。

图3-28倍速复制磁带的原理框图倍速复制电路的控制方式有机械开关控制和电子开关控制两种，目前很多高档的双卡录音座已采用集成电路式的逻辑电路进行转换控制。

1．电动机的常速、倍速转换电路

常速、倍速转换原理是利用改变放大器的负反馈量进行转速转换。放大器的负反馈量越大，放大器的增益就越小，输出电压也就越低，电动机的转速相应地变慢。反之，电动机的转速则变快。图3-29为录音座双卡电动机的常速、倍速控制电路。图中的S为电动机常速、倍速转换开关，当S位于常速L位置时，V1管因无基极偏置而截止，相当于V1开路。直流工作电压＋V通过R1、VD1和R2、VD4分别使V2和V3管饱和导通。由于两管的导通，使R3、RP1和R4、RP2