La magnetización en ingeniería eléctrica es la creación de un flujo magnético adicional (excepto el de trabajo) en el circuito magnético . La polarización se realiza suministrando corriente continua o alterna al devanado del sistema electromagnético y se utiliza para estabilizar la tensión en transformadores y generadores asíncronos, controlar suavemente la velocidad de los motores asíncronos , controlar el punto de funcionamiento de los amplificadores magnéticos , aumentar la flujo magnético en el sistema magnético del altavoz , etc. [1] [2] [3]
La polarización en la grabación magnética se utiliza para reducir la distorsión no lineal de la señal cuando se graba en un medio magnético. La corriente de polarización se aplica al cabezal de grabación simultáneamente con la señal grabada (útil), para sacar la capa magnética de la cinta de la región no lineal (ver Histéresis magnética ). Es posible magnetizar tanto corriente continua como alterna .
La polarización de CC, utilizada en las primeras grabadoras de cinta experimentales, aumentó significativamente el ruido de la cinta (o del cable). La primera patente para polarización de corriente alterna se emitió en 1921 a Carlson y Carpenter (Patente de EE. UU. 1640881) y permaneció sin reclamar hasta 1940, cuando la tecnología de grabación magnética experimental se acercó a la posibilidad de producción en masa. Las primeras grabadoras de cinta con polarización de CA entraron en producción durante la Segunda Guerra Mundial en Alemania y Gran Bretaña . Sin embargo, en muchas grabadoras de cinta, grabadoras de cinta de radio y grabadoras de voz extranjeras baratas y de precio medio , incluso de los últimos años de producción, incluidas las posicionadas como sistemas estéreo de bastante alta calidad, se utilizaron polarización de CC y borrado de imán permanente. En las grabadoras soviéticas, incluso las de clase baja, la magnetización se realizaba únicamente con corriente alterna.
La magnitud de la corriente de polarización requerida depende en gran medida de las características de diseño del cabezal magnético de grabación, así como del tipo de cinta magnética y su velocidad, y es de unos pocos miliamperios. Este es un orden de magnitud mayor que la corriente de grabación (la corriente de la señal de frecuencia de audio útil) suministrada al cabezal de grabación.
La corriente de polarización y la corriente de escritura se aplican conjuntamente al devanado del cabezal de impresión. A menudo, a la salida del amplificador de grabación, se coloca un filtro de barrera ("tapón de filtro"), sintonizado a la frecuencia de la señal de polarización y evitando que se propague a través de los circuitos del amplificador de grabación.
La frecuencia de la señal de polarización se establece de cuatro a cinco veces más alta que el límite superior del rango de frecuencia reproducible; Los equipos de clase HiFi se caracterizan por frecuencias de 85-100 kHz . A tal frecuencia de corriente de polarización, los productos de intermodulación entre ella y la señal grabada se encuentran por encima de la región de frecuencia de audio. La forma de la señal debe ser extremadamente cercana a una sinusoide , mientras que la asimetría de las medias ondas de la señal de polarización debe evitarse especialmente: incluso los armónicos de la corriente de polarización, y más aún la presencia de un componente constante en la corriente de polarización, aumentar significativamente el nivel de ruido de la cinta [4] y el nivel de distorsión no lineal [5] . Por lo tanto, en la tecnología de transistores , el generador de borrado y polarización (GSP) es un contrafase, por regla general, con una salida de transformador [6] . En las grabadoras de cinta de tubo, se utilizaron tanto GSP push-pull (por ejemplo, en un triodo doble 6N1P ) como de ciclo único en pentodos potentes . En algunas grabadoras de cinta simples (por ejemplo, Idas, Philips EL3300, Desna ), el papel del GSP en el modo de grabación lo realizaba la etapa terminal ULF . En los VCR , la señal de polarización se aplica solo al cabezal de grabación del canal de audio; la señal de video (así como la señal de audio modulada en frecuencia de alta fidelidad) se graba mediante un bloque de cabezales giratorios sin polarización.
El nivel de polarización es un parámetro crítico de la ruta de grabación; determina el rango dinámico de la señal grabada, la linealidad de su respuesta de frecuencia y el nivel de distorsión . En consecuencia, la corriente de polarización óptima para una cinta en particular se puede seleccionar en función de varios criterios:
En el caso general, estos criterios dan diferentes valores de la corriente de polarización óptima, lo que significa que la elección de la corriente de polarización óptima es un compromiso. Pero cuanto más perfecta sea esta copia de la cinta magnética, más cercanas estarán entre sí las corrientes de polarización óptimas obtenidas por estos criterios.
La corriente de polarización óptima para una cinta en particular puede diferir de la corriente estándar establecida en fábrica; esta desviación puede no ser significativa en sistemas simples, pero es completamente inaceptable cuando se utilizan sistemas de reducción de ruido del compander ( Dolby NR y análogos). Exceder la corriente de polarización por encima del valor óptimo "llena" las frecuencias superiores y reduce el rango dinámico, y viceversa; El compresor Dolby amplifica estos defectos de forma no lineal, lo que hace que la respuesta de frecuencia de reproducción sea "modulada" por el nivel de la señal.
Por lo tanto, en las grabadoras de cassette de alto nivel , a partir de los modelos insignia de mediados de la década de 1970, se usa al menos el ajuste manual (calibración) de la corriente de polarización para una cinta específica utilizando generadores de referencia integrados de frecuencia de audio estándar 400 y 10,000 Hz . Para el ajuste, la grabadora se enciende en modo de grabación, las señales de 400 y 10,000 Hz del mismo nivel ejemplar se alimentan a la entrada de los canales izquierdo y derecho. El ajuste consiste en establecer una corriente de polarización en la que coincidan los niveles de la señal reproducida de los canales izquierdo y derecho, observados en el indicador incorporado. A medida que el costo de la electrónica se abarató en la década de 1980, apareció el ajuste manual del canal pasante en los modelos de nivel medio, al mismo tiempo, aparecieron circuitos completamente automáticos para ajustar la corriente de polarización controlada por un microprocesador, lo que hizo posible ajustar el corriente de polarización en cubiertas sin canal pasante (con dos cabezales) [7] .
La corriente de polarización óptima requerida disminuye con el aumento de los componentes de alta frecuencia de la señal útil (la señal útil "se magnetiza"). Por lo tanto, reducir la corriente de polarización en aquellos momentos en los que hay muchos componentes de alta frecuencia en la señal útil expande el rango dinámico en la región de alta frecuencia en unos 10 dB . Los circuitos que implementan este principio se denominan sistemas de polarización dinámica , SDP . Una cinta grabada en una grabadora con SDP se puede reproducir en cualquier grabadora, siempre que el rango dinámico de su ruta de reproducción le permita reproducir un mayor nivel de la señal grabada en la región de alta frecuencia en relación con la estándar.
De los DPS comerciales, el más común y conocido es Dolby HX Pro , desarrollado por Dolby Laboratories [8] .
El uso de SDP es especialmente importante a bajas velocidades de la cinta magnética (4,76 cm/s e inferiores). El hecho es que con una corriente de polarización fija (óptima) y el uso de una cinta tipo I, la respuesta de frecuencia del canal de grabación-reproducción de una grabadora de cinta de casete es lineal (con una desviación estándar de 3 dB en el rango de frecuencia operativo ) solo en la región de "pequeña señal" (a un nivel de grabación del orden de − 20 dB con respecto al nominal). Y el uso de SDP permite obtener una respuesta de frecuencia lineal sin corte de alta frecuencia a niveles de grabación significativamente más altos [9] (del orden de −10 ... −6 dB), que es comparable a los resultados que se puede obtener en una cinta tipo IV con polarización fija [10] [11] [12] .
En los años 1960 Tandberg propuso llevar a cabo la polarización con un cabezal separado, que podría orientarse con respecto al cabezal de grabación para obtener una distribución óptima del campo de polarización en el área de grabación. En este caso, el cabezal de magnetización está ubicado en el reverso de la cinta, frente al cabezal de grabación, y es posible que no toque la cinta. Por razones obvias, dicho sistema no se puede utilizar en grabadoras de cassette .
Dicho sistema, llamado "Crossfield", se utilizó en algunas de las grabadoras de cinta de carrete a carrete Tandberg y Akai de alta calidad a fines de los años sesenta y setenta. En la URSS, el conocido diseñador de equipos de grabación de sonido V.V. Kolosov llevó a cabo la magnetización externa en una grabadora de cinta "Seliger-2" de fabricación propia (primer premio en la 25ª Exposición de radioaficionados de toda la Unión ). [13]