Устройства запаздывания с точным воспроизведением фазо-частотной характеристики

Устройства запаздывания с применением магнитной записи

Наиболее универсальным методом построения устройств запаздывания является метод, использующий магнитную запись. С помощью этого метода возможно осуществлять запаздывание электрических сигналов, представленных как в непрерывной, так и в дискретной форме в широком диапазоне по времени запаздывания с передачей требуемой полосы частот входных сигналов. При этом для передачи сигналов, имеющих постоянную составляющую и инфра-низкие частоты, которые свойственны процессам в системах автоматического управления, необходимо предварительно промодули-ровать этими сигналами некоторое напряжение несущей частоты. В этом случае можно получать чистое запаздывание процессов, имеющих полосу частот от 0 до 100—200 гц.

Головка стирания ГС подготовляет магнитную ленту для последующего цикла.

Скорость ленты регулируется с помощью управляющего устройства УУ, на выходе которого включен двигатель Д с редуктором Р. Для помещения между головками большого количества ленты, достигающего при больших временах запаздывания десятков, а иногда и сотен метров, может быть использовано специальное устройство в виде так называемой кассеты непрерывного действия КНД [34].

Схемы отдельных элементов блока запаздывания (модулятора, демодулятора и т. д.) зависят от вида модуляции, применяемой для записи входного напряжения инфранизкой частоты.

ширина полосы получается сравнительно узкой. Это является достоинством данного типа модуляции. Кроме того, устройства, осуществляющие амплитудную модуляцию и демодуляцию, очень просты, что также может быть отнесено к преимуществам этого типа модуляции перед другими.

Однако при применении амплитудной модуляции на точность работы устройства оказывают большое влияние собственные шумы магнитной фонограммы, возникающие из-за неоднородности магнитной ленты по ее длине и из-за различных геометрических размеров магнитного слоя ленты. В результате колебаний толщины и ширины магнитного слоя ленты одно и то же магнитное поле, создаваемое головкой записи, дает различную остаточную намагниченность в ленте.

Кроме того, при использовании для записи и воспроизведения стандартных кольцевых головок степень контакта между лентой и сердечником головки непрерывно изменяется из-за неодинаковой гладкости поверхности ленты и вибраций ленты во время ее движения.

дб. Вследствие этого погрешность воспроизведения амплитудно-модулированных сигналов при применении стандартной аппаратуры составляет 12— 18%. Эта погрешность может быть снижена до 5—7% при введении дополнительных приспособлений для создания неизменного во времени контакта между магнитной лентой и головками.

Кроме того, наличие высокого уровня шумов и нелинейность характеристик магнитной записи значительно сокращает при амплитудной модуляции динамический диапазон устройства до 25—30 дб. Лучшие результаты с точки зрения динамического диапазона дает применение амплитудной модуляции с подавлением несущей. Но и при этом виде модуляции не устраняется погрешность воспроизведения записанных сигналов, связанная с неоднородностью чувствительности магнитной ленты. Все указанные недостатки не позволяют использовать амплитудную модуляцию в схеме блока запаздывания.

— девиация частоты.

При воспроизведении частотно-модулированных колебаний полученный с головки воспроизведения сигнал после предварительного усиления подается на ограничитель, с помощью которого устраняются изменения амплитуды модулированных колебаний, вызванные паразитной амплитудной модуляцией и шумами фонограммы. Благодаря этому можно получить весьма высокую точность воспроизведения инфранизкочастотных сигналов. Поэтому во многих случаях частотную модуляцию используют и при наличии сигналов звукового диапазона частот. Основным источником погрешности при частотной модуляции являются флюктуации скорости носителя, вызываемые неточностью изготовления ведущих узлов лентопротяжного механизма и нестабильностью скорости приводного двигателя. Эти флюктуации производят дополнительные изменения частоты записанного сигнала, что приводит при воспроизведении к ошибкам.

Величина погрешности зависит от глубины модуляции и от значения флюктуации скорости. При 50%-ной глубине модуляции (v = 0,5) и 0,2%-ной флюктуации скорости (указанные величины могут быть получены с помощью сравнительно простых элементов и узлов) максимальная погрешность работы устройства с частотной модуляцией при идеальных преобразователях составит всего лишь 0,6%. Выбор несущей частоты необходимо производить с таким расчетом, чтобы спектр получаемых частотно-модулированных колебаний находился в области частот (200—5000 гц), имеющих наименьшее ослабление при передаче их с помощью магнитной записи при относительно небольших скоростях ленты.

При частотной модуляции нелинейность процесса магнитной записи не влияет на точность передачи низкочастотного сигнала, в связи с чем можно отказаться от ультразвукового смещения при записи, а стирание фонограммы производить постоянным током. Это значительно упрощает записывающую и. стирающую части устройства. Кроме того, в устройствах магнитной записи с частотной модуляцией погрешности воспроизведения передаваемых сигналов, возникающие за счет флюктуации скорости ленты,, могут быть скомпенсированы с помощью дополнительных схем, что значительно увеличивает точность работы устройств магнитной записи с частотной модуляцией. Все указанные выше преимущества частотной модуляции обусловили ее широкое применение в устройствах, где требуется запись на магнитную ленту непрерывных сигналов, содержащих инфранизкие и звуковые частоты.

В связи с этим рассмотрим более подробно применяемые в устройствах запаздывания схемы частотных модуляторов и демодуляторов, являющихся основными элементами узлов записи и воспроизведения.

Узел записи блока запаздывания при частотной модуляции входного сигнала содержит входное устройство, частотный модулятор и усилитель мощности. Входное устройство служит для согласования параметров источника сигналов, подлежащих запаздыванию с последующими цепями узла записи. Прошедший через: входное устройство сигнал подается на вход частотного модулятора, на выходе которого получается напряжение с частотой, пропорциональной амплитуде входного сигнала.