Ha рисунке упрощенно показано устройство магнитной головки. Основной частью любой магнитной головки является сердечник из магнитного материала, на котором размещается обмотка с проводом. В сердечнике имеется рабочий зазор с прокладкой из диамагнитного материала.
Головка взаимодействует с магнитной лентой в основном через рабочий зазор сердечника головки, который обеспечивает переход ' магнитного поля головки на ленту в процессе записи или стирания и поступление внешнего магнитного потока ленты в сердечник при воспроизведении.
В сердечниках записывающих головок для уменьшения уровня шумов в паузе при записи делается дополнительный зазор из изоляционного диамагнитного материала. Дополнительный зазор увеличивает магнитное сопротивление сердечника, предохраняя его от остаточного намагничивания. Магнитное насыщение сердечника головки может возникнуть из-за большой напряженности магнитного поля, от бросков тока при включении и выключении магнитофона, а также от значительных пиков сигнала при записи и настройке.
Неотъемлемой частью головок, особенно головок воспроизведения, является магнитный экран, влияющий на качественные показатели их работы.
Магнитная головка может работать как с одной дорожкой (моно), так и с несколькими — от двух (стерео) до 16 (см. Многодорожечная запись).
Для разных процессов применяются различные, несколько отличающиеся друг от друга по конструкции головки: считывающие (авоспроизводящие, ГВ), записывающие (ГЗ), универсальные (ГУ, применяемая и для записи и для воспроизведения) и стирающие (ГС) головки.
В случае использования нескольких головок в общем конструктиве (барабане, основании) говорят о блоке магнитых головок (БМГ).
Иногда применяются комбинированные головки, конструктивно объединяющие, например, ГУ и ГС. Также иногда применяется отдельная головка подмагничивания, записи и воспроизведения вспомогательных сигналов и др. Количество их, устанавливаемое на ЛПМ магнитофона, варьируется от одной-двух (ГУ + ГС — наиболее распространённый вариант) до четырёх и более.
Условное обозначение магнитных головок состоит из следующих элементов:
первый элемент — цифра, обозначающая ширину магнитной ленты, для которой предназначена головка: 3 — для ленты Шириной 3,81 мм, б — для ленты шириной 6,25 мм;
второй элемент — буква, указывающая назначение головки: А — головка записи, В — воспроизведения, С — стирания, Д — универсальная;
третий элемент — максимальное число одновременно воспроизводимых, записываемых или стираемых дорожек фонограммы;
четвертый элемент — максимальное число дорожек фонограммы на ленте;
пятый элемент — буква, обозначающая полное сопротивление головки: Н — низкое, П — высокое;
шестой элемент (после -т очки) — номер модификации;
седьмой элемент — буква, указывающая категорию: О — обычная, У — улучшенная. Например: ЗД24Н.15У,
Зазор
Для записывающих, воспроизводящих и универсальных головок геометрическая ширина рабочего зазора, перед которым возникает записывающее магнитное поле,— 2...10 мкм, а для стирающих—100...200 мкм. Задний зазор— вспомогательный, устраняющий возможность остаточного намагничивания сердечника при перегрузке, имеет ширину 50...300 мкм. Чтобы избежать засорения рабочих зазоров, их заполняют диамагнитными прокладками. Для прокладок стирающих головок используют медную или латунную фольгу, для всех других головок фосфористую или бериллиевую бронзу.
Ширина магнитного зазора определяет такой важный параметр, как минимальная длина волны записи (она равна удвоенной ширине магнитного зазора). Эффективность записи и воспроизведения волн, меньших минимальной, резко снижается из-за того, что намагниченные участки, проходя мимо зазора ГВ, создают поля разных знаков, компенсирующие друг друга. Для длин волн, равных ширине магнитного зазора, эффективность магнитной головки падает до нуля. В сочетании с скоростью движения магнитного носителя, ширина магнитного зазора определяет верхнюю границу записываемых и воспроизводимых частот тракта магнитной записи.
Важное значение для обеспечения совместимости записей, сделанных на разных магнитофонах, имеет правильная юстировка магнитных головок (их пространственное расположение по высоте и наклону относительно ленты) согласно принятым стандартам. Особенно сильно влияет на совместимость записей совпадение азимутов магнитных головок (угла между магнитным зазором головки и кромкой ленты) при записи и воспроизведении. Несовпадение азимутов всего на единицы угловых минут, приводит к резкому ухудшению воспроизведения высоких частот. В дешевых магнитофонах, нередко предусмотрено специальное отверстие в передней или задней панели, для юстировки головки "на слух", по максимуму воспроизводимых высоких частот.
В процессе работы как зазор, так и поверхность магнитных головок засоряются осыпающимся с ленты магнитным слоем и потому подлежат периодической очистке.
ЗГ должна прописывать ленту с минимальными Кг и максимальной отдачей.
Введение заднего зазора как раз и необходимо для кардинального уменьшения Кг, магнитные поля в ГЗ довольно значительные (в отличие от ГВ), а кривая намагничивания при таком размахе довольно нелинейна. Большое магнитное сопротивление заднего зазора сильно линеаризует зависимость напряженности магнитного поля от тока в катушке.
повышению отдачи (на ВЧ) способствует правильный выбор ширины переднего зазора и формы наконечников
на рисунке видно как сильно меняется магнитное поле при незначительном
изменении формы полюсов. Поскольку лента прописывается фактически одним полюсом (последним мимо которого проходит лента) то именно пик возле этого полюса и прописывает ленту. Чем круче спад магнитного поля тем больше отдача
на ВЧ. Связано это со следующим эффектом - участок ленты попав в этот пик намагничивается и начинает "выезжать" если в это время магнитный поток в сердечнике изменится (вплоть то изменения полярности) то данный участок
частично размагнитится, и тем меньше чем быстрее спадает поле и дальше успевает "уехать" данный участок. Отсюда выводы - для улучшения отдачи на ВЧ надо делать поле максимально быстро спадающим или.... увеличивать скорость ленты, а еще лучше и то и другое поскольку в кассете скорость ленты довольно маленькая, то данный эффект проявляется довольно сильно.
была такая система "focused-field recording system" где ставили дополнительную головку которая при записи своим полем делала спад гораздо круче. видимо имеет смысл поставить такую систему в кассетный магнитофон.
это должно сильно расширить динамический диапазон.
Применяемые материалы
На первых моделях кассетных магнитофонов стояли головки с сердечником из мягкого пермаллоя, служившие порядка 2000 часов.
В середине 1970-х годов им на смену пришли износостойкие головки из стеклоферрита (FX-головки, срок службы до 10 лет), а чуть позже — из сендаста (DX-головки, срок службы 6-8 лет). Более технологичные и дешевые сендастовые головки получили широкое распространение как универсальные (запись и воспроизведение сигнала), так и в качестве записывающих в магнитофонах средней ценовой группы. Стеклоферритовые головки использовались преимущественно в качестве универсальных или воспроизводящих у флагманских моделей.
В середине 1990-х годов были разработаны магнитные головки из аморфного металла (А-головки), практически не имеющего кристаллической структуры и отличающегося прекрасными магнитными свойствами и износостойкостью на уровне стеклоферрита.
Примерно в это же время по технологии тонкоплёночных микросхем были созданы магниторезистивные головки (Z-головки), которые изменяли своё сопротивление в зависимости от интенсивности магнитного потока магнитофонной ленты. Выходной сигнал с этих головок, включенных в диагональ измерительного моста, мог достигать единиц милливольт. Соответственно — собственные шумы кассетного магнитофона снижались до уровня −62-68 дБ и приближались к уровню шумов качественного катушечного магнитофона. Эти два типа головок составляли БМГ «запись-воспроизведение» в трёхголовочных AZ-аппаратах со «сквозным каналом» фирмы Technics (RS-AZ6,7).
Стирающие головки
Стирающие головки (ГС) отличаются от универсальных более широким зазором и более низкими нормами изготовления (для этого процесса не требуется высокая точность). На ГС подаётся переменное напряжение высокой частоты (порядка 100 кГц) от генератора стирания и подмагничивания (ГСП). В результате каждый участок магнитной ленты, проходя мимо широкого магнитного зазора ГС, несколько раз успевает перемагнититься до насыщения, а по мере удаления от магнитного зазора намагниченность ленты плавно спадает до нуля.
Также, в самых дешёвых моделях магнитофонов (переносные, диктофоны и тп.) применяется ГС в виде постоянного магнита специальной формы, которая механически подводится к ленте при стирании. Уровень шумов при стирании постоянным магнитным полем больше, чем при стирании высокочастотным переменным магнитным полем, но для низкокачественной записи это не критично.
Реверсные головки
В наиболее дорогих маннитофонах для этого применяются две раздельные головки ГВ/ГУ. Специализированные головки для фунции «реверс» (для кассетных магнитофонов) могут быть двух типов:
• иметь пару сдвоенных стереоголовок (т. е. 4 дорожки);
• стереоголовка с механизмом «переворачивания» на 180° (англ. flip-flop);
Также может использоваться обычная ГУ/ГВ, но ЛПМ магнитофона имеет специальный механизм для сдвига её по высоте.