Но можно ли вообще записать на магнитную ленту сигнал такой высокой частоты? Еще недавно мы выяснили, что чем выше записываемая частота, тем быстрее нужно продвигать ленту относительно магнитной головки (Т-236). Для записи звука в диапазоне до 20 килогерц в магнитофонах первого класса скорость движения ленты почти 20 см/сек (19,5 см/с), и отсюда можно подсчитать, что для записи видеосигнала ленту нужно протягивать мимо головки со скоростью 20∙300 = 6000 см/сек = 60 м/с, примерно 200 км/ч! Трудно представить себе магнитофон, где лента движется быстрее курьерского поезда, не говоря уже о том, что при такой скорости большой пятисотметровой катушки хватит на каких-нибудь 8 секунд.
И вместе с тем задача магнитной записи видеосигнала решена, причем решена просто и остроумно: сама лента движется сравнительно медленно, переходя с одной катушки на другую, а магнитная головка, вращаясь очень быстро, с огромной скоростью «прочерчивает» на ленте параллельные магнитные дорожки с записью видеосигнала. Эти невидимые дорожки располагаются поперек пленки (Р-139;8) либо под небольшим углом (Р-139;9). Чтобы запись, а затем и воспроизведение сигнала шли непрерывно, используются 2 или 4 вращающиеся головки, они размещены на блоке вращающихся головок БВГ, который сидит на оси отдельного двигателя (Р-139;6,7).
Уже много лет на телецентрах используют, как их называют, профессиональные видеомагнитофоны, довольно большие установки, с помощью которых записывают на ленту многие программы, а затем передают их в эфир. В последние годы появились небольшие бытовые видеомагнитофоны, они предназначены для того, чтобы просматривать программы на обычном домашнем или клубном телевизоре. Типичный представитель этого класса аппаратов — советский кассетный видеомагнитофон «Электроника ВМ-12», для которого был выбран наиболее распространенный в мире стандарт «VHS». Существуют и другие стандарты («Betamax», «Video-2000» и др.), причем все они друг с другом совершенно несовместимы, в том числе по типу кассет и размещению дорожек видеосигнала. В видеомагнитофоне ВМ-12 запись ведется на ленту шириной 12,7 мм (Р-139;9), она движется со скоростью 2,34 см/с, а БВГ обеспечивает движение головок ГИ для записи изображения относительно пленки со скоростью примерно 30 м/с. Это меньше, чем следует из нашего простейшего расчета, — снижение скорости намного упрощает аппарат, хотя и несколько ухудшает качество картинки.
На ленте выделено место для двух дорожек записи звука (Р-139;9), а также для дорожки сигналов автоматики. Изображение будет устойчивым лишь в том случае, если и лента и магнитные головки на БВГ будут двигаться очень точно и равномерно. Причем требования к механическим системам предъявляются настолько жесткие (БВГ, например, не должен отклоняться от своего «расписания» даже на миллионные доли секунды), что выполнить их можно только с помощью систем электронной автоматики, управляющих скоростью и фазой вращения двигателей ведущего вала и БВГ. Четкая система автоматического управления двигателями видеомагнитофона позволяет записывать изображение очень узкими дорожками и на небольшой, размером с ладонь, кассете видеомагнитофона ВМ-12 умещается трехчасовая программа, например два полнометражных фильма.
А сейчас нам пора возвращаться к аппаратам для записи звука, и видеомагнитофон ВМ-12 дает удобный повод — идея кассет для магнитной ленты, как и многое другое, пришла в видеозапись из звукозаписи. Удобство кассет не требует особых объяснений — кассета избавляет вас от необходимости каждый раз заправлять ленту, кассеты проще хранить, чем катушки, легче находить нужную запись. Первоначально кассеты применялись в переносных магнитофонах не очень высокого класса, с учетом этого и создавался соответствующий стандарт: невысокая скорость протягивания ленты, в основном 4,76 см/с, иногда еще и вторая скорость для записи речи (кассетный диктофон) — 2,38 см/с, пленка довольно узкая (ширина 3,81 мм) и сравнительно тонкая (до 0,018 мм, из них треть приходится на ферромагнитный слой); при небольшой скорости в компактной кассете умещаются ленты на 60 или на 90 минут звучания. Удобная мелочь: на кассете есть предохранительный пластмассовый язычок (упор). Если его выломать, то в образовавшуюся нишу будет входить рычаг, отключающий при этом систему записи; таким образом, выломав предохранительный язычок, вы защищаете дорогую вам запись от случайного стирания (Р-139;5).
Постепенно кассетные магнитофоны совершенствовались, появились аппараты четырехдорожечные и стереофонические (в них дорожки левого и правого каналов расположены рядом, и стереозапись можно проигрывать на монофоническом кассетном магнитофоне, разумеется без стереоэффекта; Р-139;4). По качеству записи и воспроизведения «кассетники» приблизились к катушечным аппаратам первого и даже высшего класса, хотя, конечно, в катушечном магнитофоне высокое качество получают проще и, пожалуй, надежнее. И все же удобство пользования, малые габариты самого аппарата и особенно домашней фонотеки на компактных кассетах сделали «кассетник» основным типом бытового магнитофона.
Т-239. Лентопротяжный механизм магнитофона — механическая система в мире точной электроники. Лентопротяжный механизм — один из самых сложных и самых ответственных узлов магнитофона, от него зависят многие характеристики записи и воспроизведения звука, так же как в электропроигрывателях они зависят от системы вращения диска (Т-229). Для магнитофона также опасна неравномерность движения фонограммы, детонация, а кроме того, опасны рывки, проскальзывание пленки, слишком сильное или слишком слабое ее натяжение. В магнитофонах лентопротяжный механизм должен выполнять ряд вспомогательных операций — ускоренную перемотку вперед и назад, а также подмотку пленки на приемную катушку во время записи или воспроизведения.
В некоторых магнитофонах высокого класса работают три двигателя: один из них приводит в движение систему протягивания пленки, второй — приемную катушку, третий — подающую. На второй и третий двигатели подается пониженное напряжение, и один из них с небольшим усилием подматывает пленку вперед, второй (он вращается в обратную сторону) — тормозит ее, не дает подающей кассете раскрутиться и запутать пленку. Когда же нужно осуществить быструю перемотку пленки вперед или назад, на один из вспомогательных двигателей подается полное напряжение.
В большинстве магнитофонов среднего класса все, что требуется от лентопротяжного механизма, обеспечивает один двигатель (Р-140;1). Он связан с приемным и подающим узлом фрикционными, то есть проскальзывающими, передачами, и только при перемотке одна из них становится жесткой, без проскальзывания. В таких магнитофонах переход с одного режима на другой, например с перемотки на рабочий ход (запись или воспроизведение), связан с рядом механических операций, в то время как при трехмоторном лентопротяжном механизме дело в основном ограничивается электрическими переключениями. В некоторых магнитофонах встречаются двухмоторные лентопротяжные механизмы (Р-140;2), второй мотор используется для подмотки пленки и ускоренной перемотки вперед.
Р-140
В большинстве лентопротяжных механизмов встречаются одинаковые по своему назначению и даже по выполнению узлы. В частности, система протягивания пленки, в которую входят ведущий вал и прижимной ролик с плотно надетым на него внешним резиновым кольцом. Или рычаг, который во время перемотки отводит пленку от головок, предотвращает их стирание. А еще тормоза: они быстро останавливают некоторые вращающиеся детали, которые могут рвануть пленку и порвать ее.
Есть все эти узлы и в лентопротяжном механизме типичного бытового видеомагнитофона, упрощенная кинематическая схема которого показана на Р-140;4,5 (для упрощения на ней показана трехмоторная система вместо обычной одномоторной). Но есть в механике кассетного видеомагнитофона нечто такое, чего не встретишь в обычном магнитофоне, — система заправки ленты. После того как видеокассета установлена на место и нажата кнопка воспроизведения (или записи), заправочные ролики, которые приводятся в движение системой рычагов от отдельного двигателя, вытягивают ленту из кассеты и обхватывают ею блок вращающихся головок (Р-140;5). Эта же система после нажатия на кнопку «Стоп» возвращает ленту в кассету.
Коротко рассказать о лентопротяжных механизмах магнитофонов невозможно, так много в них разных интересных конструктивных решений, им посвящено немало книг, в том числе популярных. Тот, кто захочет серьезно заняться магнитофонами, наверняка обратится к этой литературе. А нам пора, оставив в стороне красивые и совершенные механические системы, вернуться к не менее красивым и совершенным системам электронным.
58. Прямое включение диода: электроны и дырки движутся к рn-переходу, идет ток (Т-133).
59.Обратное включение диода: электроны и дырки оттягиваются от рn-перехода, тока нет Т-133).
60.За счет неосновных носителей в диоде появляется очень небольшой обратный ток, с ростом температуры он увеличивается (Т-133, Т-162).
61.Вольт-амперная характеристика диода: зависимость прямого и обратного тока от напряжения (Т-134, Р-80).
Глава 15По следам кремонских волшебников
Т-240. Используя электронные генераторы и преобразователи спектра, можно создавать музыкальные инструменты. Примерно лет двести назад в итальянском городе Кремоне работали скрипичные мастера, чьи имена вошли в историю. Антонио Страдивари, Джузеппе Гварнери, братья Николо и Андреа Амати создавали скрипки, которые отличались поразительной красотой и силой звука. Инструменты кремонских мастеров быстро приобрели мировую известность. Они, подобно редким бриллиантам, покупались за бешеные деньги, ценились как уникальные произведения искусства, их похищали, скрывали в тайниках, секретно вывозили из страны в страну, показывали в музеях. И сегодня скрипки Страдив