KEL, на первом этапе разработки не нужно уходить в сторону шумов и звука совсем. Это вопросы решаемые в рабочем порядке. Сейчас важно определить основные характеристики устройства - размеры плиты, количество головок, тип ленты, минимальное/максимальное время задержки и т.д. Потом - выбор скорости ленты и мотора. Затем входные/выходные уровни сигналов. И уже на последнем этапе прикидочки параметров нужно заниматься конкретно звуком.
ИМХО: аппарат должен быть относительно небольшим (носимым). С размерами не больше чем 300*250*50 мм, и весом 1,5-2,0 кг. Такой маленький кейсик.
Питание - или встроенный БП типа AC/DC с нужными вторичными напряжениями, либо внешний стандартный БП с выходным напряжением 15-18 вольт.
Лента 6,3 мм шириной (от бобинников), с такой легче работать, чем с узкой от кассетников. VHS оставим в покое. Для 6,3-мм ленты выбор головок шире - можно найти и full track, и dubl half track, и моно головки, и стерео. По относительно низким ценам. Можно, конечно, заморочиться, и поставить пяток ферритовых голов за 3-5 тыр за каждую, но это будет перебор. Аппарат должен быть подъемным и по цене. Головки для кассетников тоже есть, и тоже не дорого, но не такой спектр выбора.
Далее нужно выбрать скорость движения, и мотор под эту скорость. В идеале скорость должна регулироваться в пределах от 15 до 30 см/сек. Это позволит при реальных размерах головок получить как минимальное время повтора от 0,05 сек (20 повторов в секунду), и до... и больше.
Соответственно под эти скорости искать мотор, чтобы он поместился в задуманную высоту корпуса.
Я давно подумываю о приводе на базе мотора от видика. Этих моторов сейчас можно найти ведро за трешку (если кто здесь еще помнит такую советскую купюру
). Тонвал такого мотора рассчитан на перемещение ленты со скоростью примерно 3 см/сек. При этом требуются обороты примерно 600-650 об/мин. (Считаю в уме, могу лопухнуться.) А нам нужно в 10 раз быстрее. Или увеличивать диаметр вала во столько же раз. Вал там 3,5 мм. Раскрутить такой моторчик до 6000 об/мин вряд ли удастся - индуктивность обмоток не будет работать на повышенных в 10 раз частотах. А вот тысяч до 2,5 он вполне себе разгоняется, и сохраняет приемлемый крутящий момент на валу. Сейчас у меня на стенде крутится такой мотор, и без всяких ухищьрений оптический тахометр показывает примерно 2350 об/мин. Есть возможност догнать обороты до 2,5-3,0 тысяч. Это даст скорость ленты в 4-5 раз больше номинальной, т.е. около 15 см/сек. Оставшийся недостаток скорости (тафтология получилась) можно будет добрать за счет увеличения диаметра тонвала.
Это сделать тоже относительно не сложно: насадить на стандартный тонвал через дополнительную насадку прижимной ролик от того же видика. Эти ролики обычно имеют диаметр около 13 мм, в 4 с небольшим раза больше, чем диаметр самого тонвала. А можно сразу сделать насадку на вал с нужным (7-8 мм) диаметром. Т.е. здесь вариантов много, и все они доступны для повторения.
Теперь головки, и их количество. Я только однажды встречал ревер, на котором было установлено около десятка головок. Обычно ограничиваются двумя-четыльмя головками воспроизведения. Реверы, которые я в большом количестве делал в молодости, как правило имели 1-2 ГВ. И этого было за глаза.
Но для хорошей реверберации (не эхо!) головок воспроизведения должно быть не менее 3-5 штук, и расстояние между ними постепенно должно увеличиваться примерно на 20%-25% с каждой последующей головой. И скорость ленты должна быть максимальной, для того, чтобы время первого повтора было не более 0,03-0,05 сек. Последующие повторы должны следовать с постепенным увеличением времени. Только тогда можно будет получить красивый hall-эффект. При этом, как ни странно, не требуется высокого качества воспроизведения первоначально записанного звука.
Для делея (эхо) достаточно одной ГВ, и регулировки скорости. Но при большом количестве головок можно будет путем их коммутации выбирать требуемую частоту повторов, и добиваться тап-эффекта, продолжительность которого может достигать нескольких десятков раз. И чем выше скорость канала(-ов) воспроизведения, тем больше "слухабельных" повторов сможет выдать аппарат.
По моим прикидкам для ревера вполне достаточно стандартных универсальных головок для магнитофонов 3-2 класса. Их много в продаже, и можно даже найти до десятка ГУ из одной партии. Хотя это не очень принципиально.
Продолжу позже, отвлекают.
Выше, в последнем абзаце допущена маленькая неточность. Предложение "И чем выше скорость канала(-ов) воспроизведения..." должно быть таким: "И чем выше
скорость протяжки ленты, и качество канала(-ов) воспроизведения..."
Продолжу.
При использовании монофонических дорожек необходимо их позиционировать так, чтобы дорожка записи (и воспроизведения) располагалась по центру ширины ленты. Так удастся добиться максимально длительной работы магнитного слоя, который, как правило, начинает разрушаться с верхнего или нижнего края ленты-подложки. Даже при использовании full track головок, пишущих и читающих сигнал сразу со всей ширины носителя, увеличение длительности жизненного цикла ленты возрастает весьма существенно. Но сегодня такие головки, встречающиеся в продаже, как правило, иностранного производтсва, и весьма дороги. Однако именно такие головки обеспечивают максимальное качество записи/воспроизведения и максимальный динамический диапазон (соотношение сигнал/шум) за счет повышенной отдачи.
Half full track головки (пишушие по одному каналу на каждой половине ширины ленты), пожалуй, наиболее редко встречающиеся в продаже. Они мало чем уступают в качестве записи full track головкам, но позволяют реализовать некоторые хитрости, о которых пойдет речь ниже.
И наконец, самые распространенные и доступные в продаже стереофонические головки, предназначенные для четырехдорожечной записи.
В советское и в поствоветское время, вплоть до середины десятых годов этого века в нашей стране выпускалось огромное количество самых разнообразных головок для всех типов магнитофонов от четвертого, до нулевого класса сложности. Пермаллоевые, сендастовые, стеклоферритовые... Чего только небыло! Но, к сожалению, официальное время магнитной записи закончилось, на смену магнитофонам и магнитной ленте пришли другие аппараты и носители информации, и постепенно выпуск магнитных головок в стране завершился. Я даже не знаю, выпускает ли сегодня какой-либо завод в России какие-нибудь головки, применимые в бытовой (да и в профессиональной) звукозаписывающей аппаратуре. О спецтехнике говорить не будем. Она была, есть, и как говорится, будет есть всегда. Но нам она не подходит.
Многообразие выпускаемых ранее МГ сложно объяснить исключительно классностью магнитофонов. Сегодня приходит на ум только одно: каждый завод, выпускавший свои головки, участвовал в каком-то соцсоревновании, и старался напридумывать кучу всяких-разных головок на каждый подходящий и неподходящий случай жизни. Мне кажется, что гораздо разумнее было бы разработать конструкцию и технологию производства трех-четырех разновидностей головок, с максимальным качеством звуковоспроизведения, и внедрить эти технологии повсеместно. Ан нет, каждый кулик хвалил свое болото.
Примерно в начале 80-х годов были разработаны новые стандарты на магнитофоны и магнитную запись в целом, на магнитные носители (не только ленты), и на магнитные головки.
С этого времени, все головки для бытовых катушечных (бобинных) магнитофонов стали получать следующую цифро-буквенную индексацию:
6А24.ххх - головки шириной 6,25(6) мм, предназначенные для записи (А) на ленту, 2-канальные/4-дорожечные. Далее шли две-три цифры, которые характеризовали технологию производства, уровень качества, и диапазон применимости того, или иного типа головок. К примеру:
6В24.080 - головка шириной 6,25(6) мм, воспроизведения (В), пермаллоевая (8), предназначенная для аппаратов высшей (0) категории сложности. Или:
6А24.081 - головка шириной 6,25(6) мм, записи (А), пермаллоевая (8), предназначенная для аппаратов первой (1) категории сложности. По сути, это была отбраковка головок, параметры которых немного не помещались в требования ГОСТа или ТУ на головки высшего класса.
Цифрой 7 (вместо восьмерки) маркировались стеклоферритовые, самые дорогие и качественные головки. Но цифра 7 стояла первой в последней триаде цифр - 6В24.710. В первые годы выпуска стеклоферритовых головок, в конце маркировки могла стоять еще одна буква - "М" или "П" (6А24.710.П). "П" обозначала, что ферритовый материал, используемый для изготовления головки был прессованный, а "М" - монокристаллический. Время показало, что монокристаллические головки более качественные, и более живучие, срок их эксплуатации до начала разрушения был почти в два раза больше, чем у прессованных головок, Вскоре прессованные головки были повсеместно сняты с производства, и преффиксная буква вообще исчезла из маркировки головок.
Кроме головок, предназначенных или для записи, или для воспроизведения, очень широко выпускались универсальные головы. Они маркировались, к примеру, так:
6Д24.051/04/041, и т.д. - головка шириной 6,25 мм, универсальная (Д), 2-канальная/4-дорожечная. Последняя триада цифр характеризовала качество и применимость головки.
Этих головок и сейчас на рынке великое множество. Цена новой, непаяной головки, которая не была в эксплуатации начинается примерно от 400-500 рублей. Не сильно юзанную головку можно найти и за сотню.
Вот на таких головках и имеет смысл начинать конструировать ревербератор.
Но в любом магнитофоне и ревербераторе есть еще и головка стирания, предназначенная для стирания старой фонограммы перед записью новой. Эти головки маркировались так же, как и предыдущие, но имели в индексе букву "С": 6С24.ххх - головка шириной 6,25(6) мм, стирания(С), далее все, как описано выше.
К стирающим головкам мы вернемся позже, так как в ревербераторе требования к ГС несколько отличаются от того, что нужно иметь в магнитофоне. Если коротко, то ГС должна размагничивать ВСЮ ширину магнитной ленты. А для этого вполне подойдет и практически бесплатная ГС от любого видеомагнитофона.
Так что требуемый бюджет на приобретение головок вплне может уложиться в 2-3 тысячи рублей, а то и существенно меньше.
Сделаем шаг в сторону ревербераторов.
Для начала остановимся на варианте с пятью монофиническими головками - 1 стирающая, 1 записывающая и 3 воспроизводящих. В качестве записывающей и воспроизводящих головок используем довольно доступные УНИВЕРСАЛЬНЫЕ стереофонические головки 6Д24.051 (но вполне подойдут и другие). Будем условно считать, что эта головка монофоническая, т.е. пишет/читает только один канал звука. К стирающей головке вернемся позднее.
Головки 6Д24.051 предназначены для установки в аппараты магнитной записи второй категории сложности, т.е. в "середнячки". Старндарт на эту группу предусматривал частотный диапазон записи (насколько помню) 40 Гц...16 кГц на скорости 19 мс/сек. Динамический порядка 54-58 дБ. И первый, и второй параметры нас более чем устраивают, и позволяют реализовать вполне приличный ревербератор / делей машину. Еще не забыли, в чем разница?
Разбор начнем с канала (-ов) воспроизведения. В упрощенной версии аппарата можно сделать один усилитель воспроизведения, а нужную головку подключать к его входу путем коммутационного переключателя. Именно так были сделаны многие западные промышленные реверы второй половины 20-го века, например, Watkins Copicat, широко представленный в интернете. У большинства таких аппаратов ко входу одного усилителя воспроизведения можно было подключить одну, две, или сразу три ГВ. Но на мой взгля, это не лучшее решение. Сегодня стоимость электронных компонентов позволят без существенного увеличения затрат сделать сразу три усилителя воспроизведения (УВ), повысив при этом эксплуатационные параметры устройства. Именно этим путем мы и пойдем дальше. Но рассматривать будет только один канал - остальные будут идентичными первому.
Основная, но не единственная задача УВ это усиление слабого сигнала на выводах обмотки ГВ. Уровень сигнала головки 6Д24.051 составляет примерно 0,3...0,5 мВ. Но не забываем, что это стерео-головка, т.е. у нее две катушки, каждая из которых считывает сигнал со своей дорожки на поверхности ленты. Если предположить, что записывающая головка будет писать сигнал сразу на всю ширину ленты, то обе катушки ГВ будут генерировать два синхронных сигнала, ничем не отличающихся друг от друга. Ну а если включить эти сигнал в последовательную цепь, то мы сразу получим двухкратное увеличение уровня выходного сигнала. Да еще и уменьшим шумы ленты (есть такой эффект, но это тема для отдельного рассказа). Правда, это уменьшение довольно небольшое, всего в 1,4 раза, но тем не менее. В итоге мы получим чуть-чуть увеличенный динамический диапазон канала восроизведения.
Можно построить усилитель воспроизведения на дискретных элементах, но сегодня целесообразнее использовать малошумящие микросхемы. В советские времена выпускалась МС 548УН1 разных модификаций. Это сдвоенный операционный усилитель, позволяющий сделать УВ сразу для двух моно-каналов воспроизведения. Диапазон питающего однополярного напряжения 548УН1 примерно от 5 вольт, до 27 вольт. То, что доктор прописал.
Не буду рассматривать конкретные схемы, построенные на этой мелкосхемы, их есть в интернете. Да и моя задача заключается не в том, чтобы накормить вас рыбой, а в том, чтобы научить ее ловить.
Скажу главное: особенностью любого усилителя воспроизведения является форма АХЧ, которая имеет несколько точек перегиба на частотной оси, и определяемых так называемыми постоянными времени частотозадающих цепей. Без глубокого ныряния в теорию частотнозависимых цепей скажу, что у стандартного магнитофона АЧХ УВ на каждой скорости задается двумя такими цепями, имеющими ГОСТированные значения этих самых постоянных времени. Подробнее об этом желающие смогут прочитать в книге Д.П. Василевского "Частотные предыскажения и коррекция в магнитофонах". В интернете много ее электронных версий. На мой взгляд, это одна из самых толковых (но не заумных) работ по теории магнитной записи. Очень рекомендую. Я сам еще в 70-х годах прошлого века, уже когда клепал реверы направо и налево, много полезного из нее почерпнул.
Так как скорость ленты в нашем ревере будет довольно высокой, то есть возможность обойтись и без коррекции АЧХ, принятой в обычных магнитофонах. Или ограничиться только одной, ВЧ коррекцией. Это даст некоторое уменьшение шумов сквозного канала. Сквозной канал, это последовательный канал записи - воспроизведения, т.е. включающий в себя весь тракт магнитной записи от входа с источника сигнала, до выхода на последующие усилители.
Забегая вперед скажу, что и усилитель записи должен иметь свою АЧХ, обычно зеркальную АЧХ усилителя воспроизведения.
Так как у нас три головки воспроизведения, то нам потребуется и три усилителя воспроизведения, т.е. полторы микросхемы 548УН1. Остается еще половинка микросхемы. Ее можно использовать в качестве микшера, который будет замешивать сигналы всех трех каналов воспроизведения.
Добрались до канала записи.
Канал записи магнитофона (и ревера) должен усилить внешний входной сигнал до требуемого уровня, и обеспечить необходимый ток записи в обмотке головки записи. Для этого обычно используют два регулятора - первый (входной регулятор уровня) нормирует уровень входного сигнал до требуемого стандартного значения, при котором на индикаторе уровня записи отображается уровень, равный 0 дБ. Это ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ уровень, и для разных аппаратов и применений он может сильно отличаться, если его перевести в вольты. Положим, что у нас он будет равным 0,7 вольт. Условно говоря, это Volume.
Затем, уже на выходе УЗ, непосредственно перед ГЗ ставится еще один регулятор, который называется регулятором тока записи (в музыкальной терминологии - Gane). Это "служебный" регулятор, он настраивается один раз при общей настройке магнитофона и ревера, и не доступен пользователю. Подробнее о рметодике настройки всего тракта устройства я расскажу ближе к концу этого занудного повествования.
Для обеспечения оптимального процесса записи сигнала на магнитную ленту, на головку записи подается еще один сигнал - сигнал высокочастотного подмагничивания. Его частота обычно выбирают в 5-8 раз больше самого высокочастотного сигнала, поступающего на вход УЗ. В аппаратах высшего класса частота подмагничивания достигает 100...150 кГц, а в студийных аппаратах может быть и больше. При нашем диапазоне записи (50...10000 Гц), нам достаточно будет иметь частоту подмагничивания порядка 50...70 кГц. Но амплитуда сигнала подмагничивания может достигать десятков вольт! К этому вопросу мы вернемся, когда дойдем до головки стирания, и генератора стриания и подмагничивания.
Очевидно, что сигнал записи это ТОКОВЫЙ сигнал, т.е. в канале записи нам будет нужен не столько усилитель напряжения, сколько усилитель тока. По крайней мере, выходной каскад УЗ должен быть построен по схеме усилителя тока. И здесь тоже есть выбор - или применять дискретную "рассыпуху", или подобрать интегральную микросхему, которая обеспечит нужный ток в головке записи. Не помню, какой ток оптимален для 6Д24.051, но думаю, что не больше 0,1...0,2 мА. Нужно будет посмотреть параметры этой головки.
Еще одним обязательным элементом УЗ является фильтр-пробка. Этот фильтр пропускает сигнал с УЗ на головку, но отсекает от выходного каскада усилителя записи высоковольтный высокочастотный сигнал подмагничивания. Стандартным решением фильтра-пробки является обычный колебательный контур, настроенный на частоту генератора стирания.
Головка стирания и генератор стирания / подмагничивания (ГСП).
Головок стирания тоже великое множество как по конструкции, так и по параметрам.
Не зависимо от того, на каком носителе сделан ревер (кольцо, или лента на катушке), магнитная лента перед проходом мимо головки записи должна очищаться от предыдущей записи, размагничиваться, стираться. Для этого и нужна головка стирания. В процессе стирания на ГС подается синусоидальный сигнал с большой амплитудой, который индуцирует в магнитном зазоре ГС знакопеременное магнитное поле, проходя мимо которого домены магнитного порошка, которым покрыта лента размагничиваются от предыдущей записи, и выстраиваются в хаотичном положении. Так как магнитное поле ГС в области зазора имеет некоторую пространственную протяженность, то каждый участок магнитной ленты при движении попадает в переменное магнитное поле, которое сначала постепенно нарастает, а затем, после прохождения магнитного зазора, постепенно снижается. Именно это и позволяет доменам магнитного порошка перестроиться в хаотичном порядке, точнее - в беспорядке.
Существуют стирающие головки с двумя параллельными магнитными зазорами, т.е. лента дважды перемагничивалется при прохождении мимо головки стирания.
В аппаратах низшего класса иногда в качестве стирающей головки даже применяли обычные постоянные магниты, при прохождении мимо которых магнитная лента не стиралась, а наоборот - намагничивалась. При это все домены магнитного слоя устанавливались в одинаковое состояние. Но это очень сильно ухудшало качество последующей записи.
При последующем прохождении магнитного зазора головки записи магнитные домены рабочего слоя ленты также возбуждаются в переменном поле подмагничивания, но уже гораздо меньшем, чем поле зазора головки стирания. Это "возбуждение" подмагничивания существенно увеличивает мгновенную чувствительность ленты к сигналам звукового диапазона, и позволяет записать на ленту эти сигналы с гораздо большим уровнем. Уровень остаточной намагниченности современных магнитных лент достигает 250...320 нановебер на метр. Без подмагничивания достичь такой намагниченности не реально. При превышении номинального для каждого типа ленты уровня остаточной намагниченности начинают рости нелинейные искажения, которые в качественной аппаратуре не должны превышать 0,5...2,5%. В ревербераторе КНИ допустим до несколько большего уровня (5...8%), так как записанный эхо-сигнал при воспроизведении маскируется основным сигналом, а искажения сигнала эхо гораздо менее заметны на слух.
Чуть выше я написал, что ток стирания и ток подмагничивания должны изменяться по синусоидальному закону. Это не совсем верно. Главное, чтобы форма сигнала стирания/подмагничивания была СИММЕТРИЧНОЙ. Это может быть синус, меандр (прямоугольник), треугольный сигнал, у которого время нарастания и спада равны между собой, и т.д. При этом у сигнала не должно быть никакой постоянной составляющей, т.е. сигнал должен принимать как положительные, так и отрицательные значения.
Несоблюдение этого требования намагничивает полюсные наконечники головки, которые образуют магнитный зазор, и в нем постепенно возникает постоянное магнитное поле, ухудшающее рабочие режимы головки записи и стирания.
С учетом необходимости получения симметрии формы тока стирания и подмагничивания, генераторы стирания (которые питают и головку записи) чаще всего строятся по схеме симметричного мультивибратора. При этом колебательный контур, являющийся нагрузкой обоих плеч генератора, преобразует прямоугольную форму тока в активных элементах (в транзисторных ключах) генератора в синусоидальную.
Однако существуют и другие, несимметричные схемы ГСП, построенные на одиночных активных элементах.
Головка стирания ревербератора, в идеале, должна стирать ленту по всей ее ширине. Такие головки есть, но как правило, они применяяются только в профессиональных студийных магнитофонах, и довольно дороги. Но практически бесплатно можно найти стирающую головку от видеомагнитофона. Несомненным ее достоинством является то, что все СГ от видиков изготавливались из стеклоферрита, и практически были вечными. Ну, если только не сжесь или не оборвать ее обмотку.
Существенным недостатком такой головки является ее высота, которая достигает 30 мм, т.е практически в два раза больше, чем высота любой СГ для катушчного магнитофона. Но этот недостаток, обусловленный 12-миллиметровой шириной лент для видеозаписи, с лихвой покрывается дешевизной, доступностью, и надежностью головок стирания от видеомагнитофонов.
Кажется, коротенько я рассказал о всех основных моментах, которые необходимо знать каждому магнитофоно-строителю. Ленточный ревер - это тоже магнитофон, но специфичный, и не такой требовательный к качеству записи и воспроизведения. Поэтому прощает многие ошибки. Или делает их почти незаметными.
Если народ еще не устал от моего нудения, дальше могу рассказать кое-что более конкретное.
Жду вашей реакции.
Помощь
И довольно прилично. При диаметре вала 3,5 мм, и оборотах порядка 2000 в минуту, скорость протяжки ленты будет: 3,5*3,14*2000/60/10 = ~36,7 см/сек. Именно то, что нужно для очень качественной реверберации! При этом, НИКАКОЙ переделки мотора не требуется. А если просто натянуть на вал силиконовую трубку с внешним диаметром 5,0...5,5 мм, то можно будет увеличить скорость ленты аж до 57 см/сек. Это очень сильно увеличит качество записи и расширит рабочий диапазон ревера до 15...20 кГц.
