Пристрій магнітного запису з адаптивним підмагнічуванням

Изобретение относится к магнитной записи, а именно к устройствам магнитной записи аналоговых сигналов с подмагничиванием переменным полем. Известно устройство магнитной записи [1], содержащее усилитель записи, выход которого соединен с магнитной головкой записи и входом фильтра нижних частот, вы ход которого через диод соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к источнику опорного напряжения, а выход подключен к амплитудно-модулирующему входу генератора подмагничивания, выход которого соединен с магнитной головкой записи. Недостатками известного устройства являются низкая устойчивость и большие нелинейные искажения, которые обусловлены отсутствием сглаживающих элементов после цепи детектора. Известно устройство магнитной записи [2], содержащее усилитель записи, выход которого соединен с магнитной головкой записи и входом фильтра нижних частот, выход которого соединен с неинвертирующим входом первого операционного усилителя (ОУ). выход которого соединен с катодом первого диода и анодом второго диода, причем анод первого диода соединен с первым выводом первого резистора и инвертирующим входом первого ОУ, а катод второго диода соединен с первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с неинвертирующим входом второго ОУ и первыми выводами третьего резистора и первого конденсатора, вторые выводы которых соединены с общей шиной. Выход второго ОУ соединен с инвертирующим входом второго ОУ, вторым выводом первого резистора и первым выводом четвертого резистора, второй вывод четвертого резистора соединен с инвертирующим входом третьего ОУ и первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого соединен с выходом третьего ОУ и модулирующим входом генератора подмагничивания, выход которого соединен с магнитной головкой записи. Неинвертирующий вход третьего ОУ соединен с источником опорного напряжения. Каскады на первом ОУ и втором ОУ выполняют амплитудное детектирование входного напряжения, каскад на третьем ОУ - интегрирование (сглаживание) продетектированного напряжения и компарирование (сравнение) результата интегрирования с опорным напряжением и выработку соответствующего модулирующего напряжения, подающегося далее на модулятор тока подмагничивания. Схема известного устройства является прототипом изобретения, при этом вспомогательные элементы обобщены до уровня блоков. Недостатками известного устройства являются сложность, большая потребляемая мощность и низкая устойчивость (склонность к самовозбуждению). Первых два недостатка обусловлены необходимостью для реализации устройства трех операционных усилителей и двух диодов (в стереоаппаратуре соответственно шести ОУ и четырех диодов), что соизмеримо по числу элементов с остальной частью бытового магнитофона и малоприемлемо для массового производства бытовых магнитофонов. Третий недостаток известного устройства - низкая устойчивость - обусловлен наличием в замкнутой петле автоматического регулирования (образуемой последовательно соединенными фильтром нижних частот, амплитудным детектором, интегратором-компаратором, модулятором тока подмагничивания и магнитной головкой) двух инерционных звеньев, каждое из которых в пределе вносит запаздывание по фазе, равное 90 угл. градусов (т.е. в сумме 180 град.), что преобразует отрицательную обратную связь петли авторегулирования в положительную и приводит к нарушению устойчивости. Первым инерционным звеном является цепочка второй резистор-первый конденсатор, входящие в состав амплитудного детектора, вторым инерционным звеном является интегратор-компаратор на третьем ОУ. На частотах выше 10 кГц ФЧХ детектора вносит запаздывание более 90 град. В связи с тем, что для работы петли авторегулирования обратная связь должна быть отрицательной, в компараторе требуется инверсия (переворот фазы на 180 град.), что обеспечивается подачей сигнала с выхода детектора на инвертирующий вход компаратора-интегратора. Для области низших частот значение ФЧХ составляет 180 град. Для более высоких частот дополнительное фазовое запаздывание интегратора-компаратора составляет 90 град. Суммарный фазовый сдвиг детектора и интегратора-компаратора на частотах выше 10 кГц превышает 360 град., т.е. отрицательная обратная связь преобразуется в положительную и если на этой частоте коэффициент петлевого усиления превышает единицу, то устройство самовозбудится. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства магнитной записи с адаптивным подмагничиванием, путем нового выполнения блоков детектора и интегратора-компаратора, что позволило бы уменьшить число инерционных и активных элементов схемы, и за счет этого снизить потребляемую мощность и повысить устойчивость. Поставленная задача решается введением в известное устройство вместо трех каскадов на первом третьем ОУ одного нового каскада, выполняющего функции упомянутых трех и содержащего лишь одно инерционное звено. То есть, в устройстве магнитной записи, содержащем усилитель записи, вход которого подключен к входной чине, а выход соединен с магнитной головкой записи и входом фильтра нижних частот, операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а инвертирующий вход подключен через первый резистор к первому выводу второго резистора и через конденсатор к выходу операционного усилителя, соединенному с модулирующим входом генератора подмагничивания, выход которого подключен к магнитной головке записи, диод и общую шин у, диод включен в прямом направлении между выходом фильтра нижних частот и первым выводом второго резистора, второй вывод которого соединен с общей шиной. На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства; на фи г.2 изображена АЧХ и ФЧХ каскада детектирования-интегрирования предлагаемого устройства. Устройство содержит усилитель 1 записи, вход которого подключен к входной шине, а выход соединен с магнитной головкой 2 записи и входом фильтра 3 нижних частот, операционный усилитель 5, неинвертирующий вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения 8, а инвертирующий вход подключен через первый резистор 4 к первому выводу второго резистора 9 и через конденсатор 6 к выходу операционного усилителя 5, соединенному с модулирующим входом генератора 7 подмагничивания, выход которого подключен к магнитной головке 2 записи, диод 10 и общую шину, диод 10 включен в прямом направлении между выходом фильтра 3 нижних частот и первым выводом второго резистора 9, второй вывод которого соединен с общей шиной. Напряжение на выходе ОУ 5 для схемы фиг.1 можно записать как Uвых = Uoп - Uc (1) где Uoп - напряжение на неинвертирующем входе ОУ, равное напряжению источника 8 опорного напряжения; Uc - напряжение на конденсаторе 6. Напряжение Uc может быть записано как t ò Uc = Ic ( t )dt (2 ) 0 где Іc(t) - мгновенное значение тока через конденсатор. В свою очередь, ток Іc(t) равен току Ir4 через резистор 4, поскольку ток не ответвляется в инвертирующий вход ОУ 5. Ток Ir4 через резистор 4 можно записать как Ir 4 = (Uв х - Uоп - Uд ) / R 4 при U в х > Uоп + Uд (3 ) или Ir 4 = - Uоп /( R9 + R 4 ) при Uв х > Uоп + U д (4 ) где Uвх - напряжение на аноде диода 10 (выходе фильтра нижних частот 3); Uд - напряжение прямосмещенного р-n-перехода диода 10; R4 - сопротивление резистора 4; R9 - сопротивление резистора 9. Очевидно, что при Uвх > Uoп + Uд будет происходить заряд конденсатора 6 и, согласно выражению (1), уменьшение Uвых, и наоборот. Если R9 >> R4, то при замкнутой петле авторегулирования стационарное состояние будет соответствовать условию, когда амплитуда Uвх равна сумме констант Uoп + Uд, которое совпадает с аналогичным условием устройства-прототипа Uвх = Uoп с точностью до напряжения Uд, не имеющего существенного значения для нормальной работы устройства в целом. Таким образом, вновь введенные элементы обеспечивают амплитудное детектирование с интегрированием и компарирование результата интегрирования с опорным напряжением, т.е. выполняют функции каскадов на первом - третьем ОУ прототипа. Без изменения существа и принципа работы направление включения диода 10 может быть изменено на обратное, при этом под модулирующим напряжением генератора 7 и опорным напряжением источника 8 следует понимать напряжение отрицательной полярности. В связи с наличием только одного конденсатора каскад на ОУ 5 имеет лишь одно инерционное звено, ФЧХ которого приведена на фиг.2 и имеет максимальное запаздывание по фазе, равное 90 угл. град. Такое звено является идеальным по стабильности. Таким образом, предложенное решение выполняет функции прототипа при меньшем числе ОУ (один вместо трех), меньшем числе пассивных элементов и при лучшей устойчивости.