спадающий ход частотной характеристики канала воспроизведения приводит к подавлению гармоник. Поэтому коэффициенты искажений, вычисленные по формулам (6-1) -(6-3), должны быть уменьшены в соответствии с отношением уровней сигнала основной частоты и рассматриваемой гармоники j стандартной характеристике канала воспроизведения.

При стереозаписи 45/45 оба канала работают в одинаковых условиях, поэтому они равноценны по искажениям. Каждая стенка канавки несет запись сигналов одного канала, произведенную в направлении, перпендикулярном ее поверхности, вследствие чего в каждом канале при воспроизведении появятся искажения, типичные для глубинной записи, т. е. вторая и

третья гармоники основного сигнала данного канала.

Перекрестных искажений между каналами, т. е. искажений в одном канале, вызванных сигналами другого канала при воспроизведении стереозаписи 45/45, в принципе нет; их появление может вызываться только неточностями в ориентации осей чувствительности подвижной сцстемы звукоснимателя относительно осей модуляции канавки.

Иначе обстоит дело при воспроизведении стереозаписи 0/90, где оба канала неравноценны. В этом случае возникают следующие искажения: 1) в канале глубинной записи: а) искажения от второй и третьей гармоник сигнала в данном канале; б) искажения от второй гармоники сигнала в канале поперечной записи, передаваемой в канал глубинной записи из-за пинч-эффекта; 2) в канале поперечной записи:

а) искажения от третьей гармоники сигнала в данном канале;

б) искажения от суммарных и разностных комбинационных частот, возникающих вследствие перекрестных искажений.

Приведенныйразбор предусматривает идеальную запись, таким образом, перечисленные искажения обусловлены только условиями воспроизведения.

Несоответствие форм резца и иглы проявляется тем сильнее, чем больше радиус иглы по сравнению с радиусом* кривизны стенок канавки на пиках модуляции. Рассмотрим случай поперечной записи. Следуя по канавке, игла вписывается в ее контур до тех пор, пока радиус закругления острия иглы г не превосходит радиуса кривизны стенки канавки Рк, проведенного в перпендикулярной к ней плоскости через точки контакта с иглой, как это показано на рис. 6-2, т. е. пока

Рис. 6-2. Огибание иглой канавки на пиках модуляции.

(6-4)

Ж-у---

ЖГ.-У,.

70

ШуУ"У

-1 --

I- /-!-,;*. -

- ,1

Общее выражение для радиуса кривизны, как известно,

имеет вид:

щтт

г::у. \

/ dy \ dx

(6-5)

В.случае синусоидальной модуляции канавки у

А sin

после подстановки производных этого выражения в (6-5) и учитывая, ЧТ0Рк = р/С08

имеем для радиуса кривизны стенок

канавки

А 0)2 cos

(HVq cos

(6-6)

Знак

минус -(6-6) и

плюс соответствует вогнутой стенке канавки, а знак выпуклой. Таким образом, (6-4) после подстановки (2-5) принимает вид:

(HVq cos

Для расширения частотного диапазона канала воспроизведения в сторону высоких частот при заданных числе оборотов ГминутуТи угле раскрытия канавки Y следует либо заканчи-Ltb запись на большем конечном диаметре D либо ограничить уровень записи, уменьшая амплитуду А, либо перейти-к игле Уменьшим радиусом закругления острия г. Выбиратьэти величины следует, исходя из допустимых f\ Выражая искажения от третьей гармоники (6-3) через радиус

Рк из формулы (6-6) при Y=90° имеем, %: -

8 V Рк

100.

(6-7)

с.та формула определяет искажения при воспроизведении том случае, когда чаЬтотные характеристики канала записи

" чГоКрГте записиимеет. подъем

6 дБ/октава в сторону высоких частот, а частотная характеристика кйала воспроизведения соответствующий завал, то искажения от третьей гармоники уменьшаются соответственно номеру гармоники и станут равными, %:

1 / г

8 \ Рк

100.

(6-8)

Поскольку стандартные характеристики канала записи имеют подъем менее 6 дБ/октава, искажения будут больше, чем рассчитанные по формуле (6-8), но меньше, чем рассчитанные по формуле (6-7).

Заметим, что искажения от третьей гармонику, рассчитанные по формуле (6-8), при г=рк составляют 12,5%, что указывает на целесообразностьвыбирать г<рк,

В качестве примера рассчитаем искажения для записи частоты 4000 Гц по формуле (6-7) с поправкой на стандартную частотную характеристику воспроизведения для долгоиграющих пластинок (гл. 3, табл. 3-4). Цо этой характеристике спад третьей гармоники относительно основной частоты 4000 Гц составляет 8,7 дБ. При воспроизведении иглой радиусом >= = 15 мкм сигнала, записанного с максимальной колебательной скоростью vo=l4: см/с, искажения от третьей гармоники на конечном диаметре записи i)= 12 см при 337з об/мин согласно формулам (6-6) и (6-7), т. е. без учета спада характеристики воспроизведения, составят 27,4, а с учетом этого спада 10%.

Максимальное ускорение, испытываемое иглой на пиках модуляции, при которых еще выполняется условие (6-4), как вытекает из (6-6),

wq=:(0vq =--тг-- (6-9)

Рк COS

Расчеты показывают, что игла получает очень большие ускорения; так, например, для поперечной записи на 337з об/мин при У=21-см/с (что соответствует конечному диаметру записи D=12 см) при Y = 90° и предельном значении рк = г=15 мкм ускорение ш = 42-10 см/с, т. е. более чем в 400 раз превышает ускорение свободного падения. При г>рк игла не вписывается

в канавку, а соприкасается с ней только в двух точках, образуя просвет (рис. 3-4, б); вследствие этого направления колебательной скорости и ускорения изменяются скачком при переходе иглы через пик модуляции канавки, а ускорение иглы намного превышает значение, подсчитанное по формуле (6-9). Это явление наблюдается на больших уровнях записи и особенно ближе; к центру пластинки, где запись сжата. При таких условиях запись воспроизводится с большими нелинейными искажениями, с большими частотными искажениями от неогибания и, кроме того, канавка быстро изнашивается из-за больших ускорений.

Перемещение иглы вверх и вниз при воспроизведении поперечной записи (пинч-эффект). Отмеченные Пирсом и Хаитом вертикальные колебания иглы при воспроизведении поперечной записи поясняются рис. 6-3, на котором изображена синусоидальная канавка со сферической иглой,

\Ц-- ... -л

ГШ:-

; .УЖ-

г.- *

Щ4-:

. til it

,r

Рис. 6-3. Вертикальные перемещения иглы, обусловленные профилем канавки.

Ввиду того что резец при записи колеблется в направлении радиуса диска, канавка в этом направлении имеет неизменную Ширину mm; однако кратчайшее расстояние между стенками канавки на различных участках различно, причем оно максимально на пиках модуляции (mm) и минимально в местах нулевого смещения (пп). В связи с этим Д«™/"Р"°Лзам санного колебания игла занимает низшее положение огибая гребни канавки, и дважды-высшее положение в наиболее уз., ких местах канавки, где ее крутизна наибольшая; при этом игла касается канавки по линиям k. Таким образом, при поперечной записи игла совершает, кроме поперечных, еще и вертикальные колебания, причем с удвоенной частотой.

При недостаточной вертикальной гибкости подвижной системы звукоснимателя и большой массе его головки, как это было в звукоснимателях старых конструкции, в hfee узких местах канавки игла заклинивается и разрушает канавку. Если в вертикальном колебании участвует вся масса головки, то периодическое движение иглы вверх и вниз также вызывает из-кос пластинки и иглы; если, кроме того, вертикальные колебания генерируют э. д. е., то в выходном сигнале звукоснимателя появляются искажения от второй гармоники.

Из оис 6-3 следует, что двойная амплитуда вертикальных колебаний определяется разностью высот центра сферической иглы в сечениях пп и mm: 2A=h-h, так как

1l. 2

принимая Y = 90°, после некоторых преобразований иМеём:

4]/2

(6-10)

где р -угол, характеризующий крутизну канавки; Л- амплитуда поперечной записи.

Подставляя в (6-10) наибольшее значение А, определяемое из условия огибания (6-4) и (6-6), получаем:

макс

отсюда

в. макс

макс

т. е. наибольшая амплитуда вертикальных колебаний иглы, обусловленных периодическим. сужением канавки, в 4 раза меньше наибольшей амплитуды поперечной записи, допустимой исходя из огибания иглой канавки на пиках модуляции.

Поскольку вертикальные перемещения иглы происходят с удвоенной частотой поперечного колебания, то амплитуда колебательной скорости вертикального движения

2 у 2

2,22г/

1щ \ У

(6-11)

Формула (6-10) показывает, что амплитуда вертикальных колебаний возрастает с крутизной канавки и что она тем больше, чем больше радиус воспроизводящей иглы.

Уменьшение износа пластинки и искажений от пинч-эффекта достигается применением легких звукоснимателей с достаточной вертикальной гибкостью подвижной системы; если они предназначены для воспроизведения только поперечной записи, то, кроме того, э. д. с, генерируемая от вертикальных колебаний, должна быть очень мала; уменьшение радиуса иглы также целесообразно, однако оно должно быть увязано с максимально допустимым давлением на канавку в месте ее контакта с иглой. Для сферической иглы это уменьшение радиуса лимитируется еще и тем, что между иглой и дном канавки должен сохраняться гарантийный зазор, чтобы игла велась обеими стенками канавки и не «собирала» шум с ее дна. Более эффективным оказалось применение эллиптических игл и игл специального профиля, ближе подходящего к профилю 1езца. Кроме того, известны способы, при которых искажения, вносимые иглой при воспроизведении, компенсируются искажениями, преднамеренно вносимыми в запись. Один из предлагавшихся способов заключался в том, что сигнал, записанный на лаковом диске, перезаписывался в противофазе на второй диск, который уже исполь-

Ш-;V,-

1 hC

:лШу г-,-;

i.

sySi-.-.y;.::-

"i

Щ

,M mi-.

-A.

it. •

11/; -

-j.,-;

тл-.-"- :

зовался для изготовления пластинок. Увеличение шумов из-за перезаписи и дополнительная трата времени делают этот способ невыгодным и трудоемким. Более эффективный способ заключается в применении специального электронного устройства, включаемого в канал записи для создания таких искажений записываемого сигнала, которые компенсируют искажения, вно;-симые сферической иглой при воспроизведении.

Впервые способ записи с преднамеренными искажениями, названный «Дайнегрув», был разработан американскими инженерами Фоксом и Вуд-ва}дом для. стереопластинок и применен в 1963 г. фирмой «Арсией Виктор» (США). При разработке этого способа авторы рассматривали искажения огибания как фазовые изменения сигнала при проигрывании. Записываемый сигнал предварительно подается на динамический коррелятор записи, где модулируется по фазе посредством линии задержки, которая изменяет время задержки в: зависимости от амплитуды и частоты сигнала. Для возможности лучшей компенсации искажений огибания линия задержки разделена на ряд ячеек, каждая из которых предназначена для определенного интервала диаметров записи. Промодулиробанный по фазе, т. е. искаженный, сигнал с выхода коррёл-ятора записывается на диск, при этом,ячейки линии задержки автоматически переключаются по мере перемещения рекордера по диаметру диска. Внесенные в записанный сигнал сдвиги фаз компенсируются соответствующими фазовыми изменениями при проигрывании.

Фирма «Тельдек» для внесения преднамеренных искажений в запись применяет «симулятор огибания» - электронный прибор, сообщение о котором было сделано Редлихом и Клемпом в 1964 г. Симулятор огибания представляет: собой аналоговое вычи1Слительное устройство, изменяющее каждое мгновенное значение сигнала, подаваемого на его вход; с выхода симулятора сигнал поступает на рекордер для записи.

Симулятор.учитывает искажения: от четных и нечетных гармоник, появляющихся при проигрывании глубинной записи; нечетных гармоник и обусловленных. пинч-эффектом четных гармоник, возникающих при проигрывании поперечной записи; четных гармоник, вызванные расхождением в вертикальных углах записи и воспроизведения.

Поскольку исследования нелинейных искажений показали преобладающее значение второй- и третьей гармоник, в аналоговом вычислительном устройстве симулятора фирмы «Тельдек» ограничились квадратичными и кубичными членами характеристики передачи основного сигнала для создания предыска жений. В содтветствии с этим симулятор содержит два блока функциональных датчиков для каждого стереоканала. Каждый из датчиков блока формирует свою компоненту искажений, обусловленную тем или иным параметром, вычисленную на основании формул (6-1) - (6-3).

Фирма «Нойман» также разработала симулятор огибания и с 1966 г. комплектует им канал записи. Исходя из предложенного Редлихом и Клемпом способа компенсации искажений и принимая во внимание, что искажения огибания характеризуются преимущественно появлением второй гармоники, фирма «Нойман» в своем симуляторе предусмотрела формированиетолько второй гармоники, которая в противофазе подается на рекордер для записи вместе с исходным сигналом (см. гл. 4).

Японская фирма «Токио Сибора Электрик Компани» в 1970 г. сообщила о разработанном симуляторе огибания, позволяющем записать модулированную канавку такой формы, при которой эффективно снижаются искажения от второй и третьей гармоник при проигрывании иглой заданного радиуса; отличительной особенностью данного симулятора является то, что канавка поперечной записи имеет одинаковое поперечное сечение по всей длине волны, благодаря чему устраняется пинч-эффект при проигрывании.

Эффективность действия одного из симуляторов огибания показана на рис. 6-4, где приведены результаты измерения интермодуляционных искаже-