Magnetizace v elektrotechnice je vytvoření dodatečného (kromě pracovního) magnetického toku v magnetickém obvodu . Předpětí se provádí přivedením stejnosměrného nebo střídavého proudu do vinutí elektromagnetického systému a používá se ke stabilizaci napětí v transformátorech a asynchronních generátorech, plynulé řízení otáček asynchronních motorů , řízení pracovního bodu magnetických zesilovačů , zvýšení magnetický tok v magnetickém systému reproduktoru atd. [1] [ 2] [3]
Zkreslení v magnetickém záznamu se používá ke snížení nelineárního zkreslení signálu, když je zaznamenán na magnetické médium. Zkreslení proudu je aplikováno na záznamovou hlavu současně se zaznamenaným (užitečným) signálem, aby byla magnetická vrstva pásku vyvedena z nelineární oblasti (viz Magnetická hystereze ). Magnetizovat je možné stejnosměrný i střídavý proud.
Stejnosměrné zkreslení, používané v raných experimentálních magnetofonech, výrazně zvýšilo páskový (nebo drátový) šum. První patent na zkreslení střídavého proudu byl vydán již v roce 1921 Carlsonovi a Carpenterovi (US Patent 1640881) a zůstal nevyžádaný až do roku 1940, kdy se experimentální technologie magnetického záznamu přiblížila možnosti hromadné výroby. První střídavě zaujaté magnetofony se začaly vyrábět během druhé světové války v Německu a Velké Británii . Nicméně v mnoha zahraničních levných a středně drahých magnetofonech, radiomagnetofonech a diktafonech , dokonce i z posledních let výroby, včetně těch, které jsou umístěny jako docela kvalitní stereo systémy, bylo použito stejnosměrné předpětí a mazání permanentním magnetem. V sovětských magnetofonech, dokonce i nízkých tříd, byla magnetizace prováděna pouze střídavým proudem.
Velikost požadovaného předpětí silně závisí na konstrukčních vlastnostech záznamové magnetické hlavy, jakož i na typu magnetické pásky a její rychlosti a činí několik miliampérů. To je řádově větší než záznamový proud (proud užitečného audiofrekvenčního signálu) dodávaný do záznamové hlavy.
Předpětí a záznamový proud jsou společně aplikovány na vinutí záznamové hlavy. Často je na výstupu záznamového zesilovače umístěn bariérový filtr (“filtrační zástrčka”), naladěný na frekvenci signálu zkreslení a zabraňující jeho šíření obvody záznamového zesilovače.
Frekvence signálu zkreslení je nastavena čtyřikrát až pětkrát výše, než je horní hranice reprodukovatelného frekvenčního rozsahu; Zařízení třídy HiFi se vyznačuje frekvencemi 85-100 kHz . Při takovém kmitočtu předpětí leží intermodulační produkty mezi ním a zaznamenaným signálem nad oblastí zvukové frekvence. Tvar signálu by měl být extrémně blízký sinusoidě , přičemž je třeba se zvláště vyvarovat asymetrie půlvln signálu zkreslení: dokonce i harmonické zkreslení proudu, a ještě více přítomnost konstantní složky v proudu zkreslení, výrazně zvýšit úroveň šumu pásky [4] a úroveň nelineárního zkreslení [5] . Proto je v tranzistorové technologii generátor mazání a předpětí (GSP) zpravidla push-pull s výstupem transformátoru [6] . V lampových magnetofonech se používaly jak push-pull GSP (např. na dvojité triodě 6N1P ), tak jednocyklové na výkonných pentodách . U některých jednoduchých magnetofonů (např. Idas, Philips EL3300, Desna ) plnil roli GSP v režimu záznamu koncový stupeň ULF . U videorekordérů je signál zkreslení aplikován pouze na záznamovou hlavu zvukového kanálu; video signál (stejně jako vysoce věrný frekvenčně modulovaný audio signál) je zaznamenáván blokem rotujících hlav bez zkreslení.
Úroveň zkreslení je kritickým parametrem záznamové cesty; určuje dynamický rozsah zaznamenávaného signálu, linearitu jeho frekvenční odezvy a úroveň zkreslení . V souladu s tím lze optimální proud předpětí pro konkrétní pásku vybrat na základě různých kritérií:
V obecném případě tato kritéria dávají různé hodnoty optimálního předpětí, což znamená, že volba optimálního předpětí je kompromisem. Ale čím dokonalejší je tato kopie magnetické pásky, tím blíže jsou k sobě optimální proudy zkreslení získané podle těchto kritérií.
Optimální předpětí pro konkrétní pásku se může lišit od standardního proudu nastaveného ve výrobě; tato odchylka nemusí být významná v jednoduchých systémech, ale je zcela nepřijatelná při použití systémů redukce šumu kompanderu ( Dolby NR a analogy). Překročení zkreslení proudu nad optimální „vyplní“ horní frekvence a zúží dynamický rozsah a naopak; Kompander Dolby zesiluje tyto nedostatky nelineárně, což způsobuje, že frekvenční odezva přehrávání je „modulována“ úrovní signálu.
Proto se u špičkových kazetových magnetofonů, počínaje vlajkovými modely z poloviny 70. let, používá alespoň ruční nastavení (kalibrace) předpětí pro konkrétní pásku pomocí vestavěných referenčních generátorů standardní zvukové frekvence 400 a 10 000 Hz . Pro nastavení je magnetofon zapnut v režimu nahrávání, na vstup levého a pravého kanálu jsou přiváděny signály 400 a 10 000 Hz stejné vzorové úrovně. Úprava spočívá v nastavení takového předpětí, při kterém se úrovně reprodukovaného signálu levého a pravého kanálu, pozorované na vestavěném indikátoru, shodují. S tím, jak se v 80. letech zlevnily náklady na elektroniku, objevilo se u modelů střední úrovně manuální nastavení průchozího kanálu a zároveň se objevily plně automatické obvody pro nastavení předpětí řízené mikroprocesorem, které umožňovaly nastavení předpětí na palubách bez průchozího kanálu (se dvěma hlavami) [7] .
Požadovaný optimální proud předpětí klesá s rostoucími vysokofrekvenčními složkami užitečného signálu (užitečný signál se „magnetizuje sám“). Proto snížení zkreslení proudu v těch okamžicích, kdy je v užitečném signálu mnoho vysokofrekvenčních složek, rozšiřuje dynamický rozsah ve vysokofrekvenční oblasti asi o 10 dB . Obvody, které implementují tento princip, se nazývají systémy dynamického předpětí , SDP . Kazetu nahranou na magnetofonu s SDP lze přehrát na jakémkoli magnetofonu – za předpokladu, že dynamický rozsah jeho přehrávací dráhy umožňuje reprodukovat zvýšenou úroveň nahraného signálu ve vysokofrekvenční oblasti oproti standardnímu.
Z komerčních DPS je nejrozšířenější a nejznámější Dolby HX Pro , vyvinutý společností Dolby Laboratories [8] .
Použití SDP je zvláště důležité při nízkých rychlostech magnetického pásku (4,76 cm/s a méně). Faktem je, že při pevném (optimálním) předpětí a použití pásku typu I je frekvenční odezva nahrávacího a přehrávacího kanálu kazetového magnetofonu lineární (se standardní odchylkou 3 dB v rozsahu provozních frekvencí ) pouze v oblasti „malého signálu“ (při úrovni záznamu řádově − 20 dB vzhledem k nominální hodnotě). A použití SDP umožňuje získat lineární frekvenční odezvu bez vysokofrekvenčního omezení při výrazně vyšších úrovních záznamu [9] (řádově −10 ... −6 dB), což je srovnatelné s výsledky které lze získat na pásce typu IV s pevným předpětím [10] [11] [12] .
V 60. letech 20. století Tandberg navrhl provést zkreslení se samostatnou hlavou, která by mohla být orientována vzhledem k záznamové hlavě tak, aby se dosáhlo optimálního rozložení zkreslení v oblasti záznamu. V tomto případě je magnetizační hlava umístěna na zadní straně pásku proti záznamové hlavě a nesmí se pásku dotýkat. Ze zřejmých důvodů nelze takový systém použít v kazetových magnetofonech .
Takový systém, nazývaný "Crossfield", byl použit v některých vysoce kvalitních kotoučových magnetofonech Tandberg a Akai na konci 60. a 70. let 20. století. V SSSR vnější magnetizaci prováděl známý konstruktér zařízení pro záznam zvuku V.V. Kolosov ve vlastnoručně vyrobeném magnetofonu "Seliger-2" (první cena na 25. Celosvazové výstavě radioamatérů ). [13]