卡式錄音帶雖然音質效果不及唱片,但它可隨時錄下收音機動聽的音樂,而且錄音座的製造技術不斷地提升,音質已趨近於唱片的效果,加上音樂帶來源極為廣泛,所以他在音響中被使用性已超過了唱機。
四、五年以前國內機箱製造業正值起步時期,當時錄音座的品質,實不堪與如今一比。大約兩、三年前錄音座的製造起了一次大革命,如按鍵式的錄音座都加上了電子自動停止式,要不就是採用最近流行的機械接觸式,不論外觀、線路設計都做了極大的改良,加上製造商兩年來的競爭,品質更大有提高,就今日的錄音座的性能,已不亞於國內普及性的舶來品,這似乎是已被公認的事實,價格也相當便宜。
近期的錄音座,似乎停寂於某種風格,而少有改變,如咏青、文聲、捷靈......等十數種不同廠別的機種。這類機型似乎已靜持一年多了吧,但卻不曾見有更新奇的機種出市,譬如自動迴唱錄音座、電子觸控式,或者是三磁頭錄音座。這些機型尚還不需要有高深的技術,或許製造商考慮成本與市場問題吧!小生我很喜歡逛電子街及音響店,有空沒空總往中華商場看電子新動向有錢沒錢總喜歡硬著頭皮跟著別人的屁股進入進口音響店試聽音響,有次詹別人的光是聽了一部三磁頭的錄音座,以普通帶錄製的效果就足以表現交響樂之任何音頻,而且可邊錄邊鑑聽錄音效果,從那時我始了解三磁頭錄音座的優點,不像我家那部老錄音座,雖具有鑑聽裝置,但它是鑑聽錄音頭以前的輸入訊號,有時磁頭表面髒了,錄音鑑聽輸入一切正常,但錄完倒帶後,始發覺中高頻都消失了,於是前功盡棄。禁不住它的吸引,又沒那麼多錢(三萬多元)購買,只好自購機座及磁頭,自行修改了。
三磁頭錄音座的特點
在談電路設計以前,我們先來了解一下有關三磁頭錄音座其優點及特殊功能:
1.由於錄放磁頭各自獨立,磁隙互異,錄音頭磁隙為4um,輸入阻抗極小,在20KHz下阻抗通常僅有500Ω~1KΩ,視各磁頭設計而異。阻抗小對錄音效果有益,磁隙由原來兼用磁頭1um的寬度擴大為4um,此對錄音的效率及失真度都稍有改進,而放音磁頭磁隙為1um,多線圈高阻抗約25K~35KΩ(在20KHz),所以拾音效率及頻率響應都相當的良好,綜合這些特點,三磁頭的錄放效果,當然較兼用磁頭來得優異。
2.因為它能在錄音時,同時聽出自錄音帶檢出的錄音效果,倘若錄音帶不良,或者磁頭有污垢,都可立刻察覺校正。另外它尚可在錄音中調出適合該磁帶的偏磁大小,除此外在製造生產時調整也較為容易,補償電路的調整,可使錄音的頻率響應達到最為平坦的要求。
3.目前三磁頭尖峯級的專業錄音座才具有的特殊功能,如下列:
a.自動頻率特性補償調整電路: 這種電路是利用電腦電路代替人工調整,所以靈活性較佳,對於任何廠牌的錄音帶,都能表現其最佳特性。如圖一為此電路之方塊圖,它不但具有頻率補償電路,同時還具有偏磁調整、感度調整;錄音座電路最完美也不過如此了。
b.錄音限幅電路: 有些錄音附帶有輸入限幅電路,但此種電路又分兩種,一種是兩磁頭錄音座,在輸入訊號端檢定訊號大小,並同時在輸入端限制其放大倍數;另一種是三磁頭錄音座,其在放音輸出電路上檢定放音的訊號大小及失真度,記憶此資料後,再將此資料送至限制電路,限制輸入的最大訊號,因為每一種錄音帶的錄音飽和的靈敏度都不一樣,所以後者的功能其靈活性較佳。
c.迴音電路: 三磁頭錄音機另一個特別的功能,就是錄音時可附加迴音效果,何以?見圖二由放音輸出提出一部分小於原輸入訊號的音頻訊號回輸入端。加設一單脈衝電波,設為10mV、1mS,經錄音電路錄進磁帶後,由錄音頭間隙至放音間隙會延遲S=L(cm)/4.8(cm/S)(L為兩磁頭磁隙之距離),今設L=0.48cm,則S=0.1秒,此效應正同於迴音器內之延時聲簧,經0.1秒的延遲後,由放音電路,回輸一小於10mV的脈波回原輸入,而此回輸的脈波訊號,再次錄音,又再次回輸一個比第二次輸入更小的輸入,於是就產生延遲效果,見圖三波形分析。回輸比B/A=次輸入/原輸入,倘若回輸比大於時,將產生迴音振盪,因為一次比一次大的輸入訊號,將造成錄音飽和,而一直持續地振盪。所以一般家用的錄音座極少利用此裝置。不過僅用幾個可變電阻,就可達到此效果,非常經濟實用。
d.磁頭偏角自動調整電路: 電子科技的時代,都講求自動化,錄音機也不例外,在我認為錄音座加裝此設備極其必要,一般市售錄好的音樂帶,各廠的各個錄音磁頭角度,似乎都有誤差,往往一些錄有頻寬12KHz以上的音樂帶,在您的機器下,可能僅能播放頻寬8KHz以下的聲頻,而這4KHz的頻寬,可能就在兩者之間磁角的誤差給吃掉了,這多可惜啊!不過自己錄製的音樂帶就不致有此情形出現,如圖四說明磁角偏差對頻率響應之影響。解決之道就是在磁頭加裝自動調整電路,至於其電路原理是由放音輸出級,經高通電路感應出一個相對電壓,經比較電路後,以最佳的控制電壓去控制磁頭偏角的伺服馬達。例如Nakamichi ZX-9也有此類裝置,不過它是利用相位的偏差來做調整,因為ZX-9錄放音各自分離固定,加上磁帶的後張力,很容易引起錄音頭角度偏離或發生音軌偏差,它的電路構造則是以400Hz作測試音頻錄放音,並檢出左右聲道相位,其間若有發生相位差,見圖四當錄音頭傾斜時,則上方的磁隙將領先下方磁隙一個相位,則經比較電路及伺服電路修正錄音頭。
製作三磁頭錄音座所面臨的大問題
如今的卡式帶是以二磁頭式作為開發的,所以要在卡帶五個窗口上,分配給消音頭、壓帶軸、錄音頭及放音頭汲引帶軸,問題就出在一個壓墊片如何同時供給兩個磁頭使用呢?目前三磁頭的機種似乎有下列兩種:
1.如圖五,錄音頭放在卡帶的第二個小窗口,由於小窗口上缺少壓墊片,所以必須有適當的後張力,如圖五主驅動軸的限制,拉引軸的拉張,形成兩軸間的磁帶拉力,達到錄音頭接觸緊密性的目的,但此類機型因導帶不完全直順,易引起錄音時的方位角變偏壓,此為其缺點。
2.如圖六,目前的三磁頭錄音座大多採用此類複合磁頭,但此型式也有許多問題:由於壓墊片的寬度大約是3.8~5.6mm,而且壓墊片又有0.4mm左右移動誤差,除非有雙驅動裝置,否則複合磁頭兩個磁隙的距離必須在3.4mm以下,不然會造成錄音頭接觸的緊密性不良。放音頭部分無論有否接觸到壓墊輪,放音效果都很正常,因為自壓貼片右邊的磁帶都有相當的拉張力。
如圖七為Tokyo出品間隙3mm的鐵銈複合磁頭,它的設計相當特殊,它的面向稍微偏右,如此設計為了增加錄音頭與磁帶的接觸緊密姓,而放音頭有拉張力關係,緊貼性還是相當良好。這類磁頭的優點是不必使用雙驅動軸錄音座,TEAC某機型就採用此種磁頭,目前台灣所代理的日本錄音座機械結構,都可適用。這種磁頭不會有信號位準的變動,而且頻率響應也大致良好,最適於台灣製造商發展三磁頭錄音座的磁頭,成本多不了多少,但身價卻高出一等。不過兩磁隙愈近,則由於靜電及磁性漏磁關係,錄音的偏磁及高頻錄音信號很容易感應置放音頭,造成交錯感應,這是唯一難解決的問題。
3.除以上兩種型式外,小弟我尚構思一種具有鑑聽裝置且不致有低頻浮動及錄音頭與磁帶緊密性不良之現象的三磁頭錄音座,如圖八中間的窗口置放一個錄放兼用磁頭而右邊小窗再置一個鑑聽用放音頭,錄音時左邊磁頭作為錄音用,右邊磁頭做為鑑聽放音用,放音時右邊錄放音頭做放音磁頭,而鑑聽磁頭此時就不用了。構造和一般兩磁頭式相似,線路也類似,只不過附加了一個鑑聽用磁頭。鑑聽磁頭由於壓貼片及磁頭產生的阻尼,產生足夠的緊密姓,所以兩磁頭都不會有浮動現象及交錯感應。倘若引帶上的誤差,致使鑑聽放音高音稍許不良,也無大礙,因為放音時是使用兼用磁頭放音,所以也無錄音磁角偏差的問題發生。或許國外已有採用,只是我尚未得知。
因為小弟目前尚在學期間,出門在外財源有限,所以沒有任何儀器,僅靠一個VOM測試電路好壞,因此製作過程無法講求精密,電路都力求克難,不過本電路都是三磁頭錄音座最具代表性的電路,讀者可依本模式,在電路元件、結構加以改良設計,相信品質不亞於舶來品的。祝成功!
1.麥克風放大電路: 如圖九,麥克風輸入端多加了一個電壓耦合電路,使中聲道的音訊平均分配至左右聲道,且左右的聲訊亦不至於相混,這個電路其用途在於錄製單源音訊號時,如獨唱、鋼琴獨奏時,就不必得用兩支麥克風,而且此裝置在錄製現場音樂,三點式錄音更具現場效果。電路相當簡單,只可惜未曾被採用。目前從灣裡帶回NE4558數十個,為求省錢省事,於是用了三個分別當作耳機放大一個、麥克風放大一個及VU表一個,NE4558的頻率響應還不錯,差的是雜音實在大得驚人,或許是舊貨攤的東西吧!所以讀者設計麥克風放大最好用雜音較小的IC諸如NE5534等。不過也不必用那麼好的IC,因為錄製現場時,外界雜音遠大於該電路所產生的雜音。
2.混音輸入電路: 如圖九,Q2 Q3及Q4 Q5構成一個電路,十分簡潔,且效果不菲的混音兼具15倍放大電路。
3.放音電路: 因為放音頭的輸出電壓只有1mV般大小,所以必須經約600倍的放大,所以電路之晶體及IC必須採用低雜音元件(見圖十)。
在這種放大倍數的情形下,輸入阻抗愈低則外界感應雜音就愈小,但因放音高頻的阻抗很大(20K at 12KHz),不得已放音輸入阻抗愈大愈好。C3為提高高頻輸入阻抗電容,放音頭之並聯電容C1與電感性的放音頭產生諧振,提高高頻響應,但相對地雜音也增大了。Q3 Q4組成一個10倍至25倍的緩衝放大級,增益可由R25調整。Q5及Q6構成瞬間之靜音電路,當電源ON之瞬間,電路中電容充放電未穩定前,靜音電容先將其截流,使其不致影響AMP而破壞喇叭。L1及C19為並聯諧振電路,對放音頭及C1之諧振頻率可能產生的振盪加以隔絕。
4.錄音電路: 一部錄音機錄音的效果好壞都取決於錄音電路。在錄音輸入端我加了一個靜音電路,以消除錄音瞬間之不穩,諸如馬達起始不穩,或者是錄音頭與磁帶起始接觸不良。本電路之錄音與放音的切換開關,改用一個Relay四組開關來代替,如此故障可稍為減低。電路中影響音質的,除串聯諧振補償電路外,R71也是佔有地位,因為三磁頭式的錄音頭其阻抗較一般兼用磁頭為低,約為兼用磁頭的十分之一,相對之下錄音電路的輸出阻抗必須要相當低才行,R7之大小該如何決定?一般設計是倘若錄音頭阻抗1KHz時為100Ω,則R71必須為其值之15倍以上,也就是說R61愈大則錄音頭上的高頻及低頻錄音電流的差異愈小,不過亦不能太大,否則將致使錄音電流不足。
5.偏磁振盪電路: 振盪器以推挽式作振盪,R61 C40及C41,其作用是為防止消音頭帶磁,R61 R59及R60對偏磁的大小具有很大的影響,必要時改以半可調電阻,以求精密。另外電路中加了R69及R70作為偏磁微調。
6.迴音電路: Q7為電壓隨耦器防止REC IN的信號交連至輸出。R34其作用在調整使限制迴音最大回輸量,不致產生回音振盪。
7.電源電路: 本電路中有兩組+24V的電源,A組乃供麥克風、放音、錄音等小電流電路;至於B組則供振盪級、繼電器、耳機放大等大電流電路,如圖十一所示。
測試結果
大功告成之後高高興興地帶至學校測量,但先先後後發生了很多問題,譬如磁頭位置不合、抖動率大、高頻不良、低頻浮動很大等等;但這些問題的根源就在於磁頭硬體規格與原機械設計之磁頭不符所致。雖然本機在抖動率、穩定性及S/N比都稍有欠佳,但論錄音效果及頻率特性都相當良好,錄音特性如圖十二所示,普通帶頻寬約可達14KHz,二氧化鉻更可達15KHz,由曲線圖可顯明地看出8KHz左右的信號提升很多,這是因為本電路原設計磁頭高頻損失大,以致增高其補償,如今用於此磁頭上後,高頻損失小,相對的增益加大;可見得補償大小必須視磁頭特性而定。
視聽結果高頻果然清晰明亮,低頻更是蒼勁有力,但中頻似乎衰減了很多。播放二氧化鉻帶時,高頻不見得好得很多,但雜音較小,這些都是補償電路設計不當所致,不過平常我很少用鉻帶,以普通帶來錄調頻節目已經是足足有餘了。目前的原裝帶很便宜,品質又好,買那些地下工廠的空白帶實在划不來。
轉載音響技術第94期NOV. 1983 三磁頭卡式座試製報告/蔡宇曙
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