Teoría básica sobre platinas de casete

Transcripción

1 Mantenimiento de equipos electrónicos Tema xxxx Teoría básica sobre platinas de casete Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 1

2 Principios físicos de la grabación de señales en cinta magnética y su posterior reproducción (I). Las cabezas de grabación y/o reproducción de una platina de casete son básicamente electroimanes: Si por la bobina de la imagen superior hacemos circular una corriente alterna del tipo que sea, el campo magnético generado irá cambiando su polaridad e intensidad según sea el valor de la corriente en cada instante. Así, si la corriente introducida fuese una alterna sinusoidal el campo magnético generado sería variable de manera sinusoidal: Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 2

3 Principios físicos de la grabación de señales en cinta magnética y su posterior reproducción (II). Si se hace pasar una cinta magnética por la cercanía de la bobina en dicha cinta quedarán almacenadas las variaciones del campo magnético que se van produciendo en la bobina. Es decir, las partículas de la capa de material ferromagnético se imantarán con una u otra polaridad, y con una intensidad determinada, en función del campo magnético que en ese momento esté generando la bobina. Como la cinta se desplaza, en ella queda grabado el devenir del campo magnético de la bobina a lo largo del tiempo. Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 3

4 Principios físicos de la grabación de señales en cinta magnética y su posterior reproducción (III). El proceso de reproducción es inverso al de grabación. Se hace pasar una cinta grabada por la inmediata cercanía de una bobina. Esto provocará que la bobina quede inmersa en el campo magnético de la cinta, campo magnético que será variable debido al movimiento de la cinta. Esto provoca una serie de tensiones inducidas en la bobina que se corresponderán fielmente con los campos magnéticos almacenados en la cinta. Si dichos campos magnéticos son los debidos a una señal de audio, la tensión inducida en la bobina será una reproducción de dicha señal de audio. Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 4

5 Las cabezas magnéticas (I). Clasificación de las cabezas magnéticas según su función: existen tres tipos básicos de cabezas magnéticas: Cabezas de grabación: son usadas para grabar señales sobre la cinta magnética. Cabezas de reproducción: su misión es la de leer los campos magnéticos estáticos almacenados en la cinta magnética y convertirlos en tensiones eléctricas que puedan ser procesadas mediante circuitos electrónicos. Cabezas de borrado: permiten el registro correcto de señales sobre la cinta magnética ya que efectúan un borrado o limpieza previa a la grabación, evitando de esta forma que se puedan producir mezclas de señales nuevas y antiguas sobre la cinta magnética. Además, de esta forma se reducen los niveles de ruido en la posterior reproducción de la cinta magnética. En los equipos domésticos es habitual el uso no de tres cabezas, sino de dos, una de borrado y otra mixta de grabación/reproducción. Las cabezas magnéticas tienen todas la misma estructura básica, aunque existirán detalles constructivos que serán diferentes de una a otra según su función. La estructura básica de una cabeza magnética se muestra en la diapositiva siguiente. Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 5

6 Las cabezas magnéticas (II). Estructura básica de una cabeza magnética Las cabezas magnéticas presentan el siguiente aspecto externo en los equipos domésticos: Es conveniente fijarse en el detalle de que la parte activa o sensible de las cabezas magnéticas no se encuentra situada en el centro de la cabeza, sino que se encuentra situada en una de las dos mitades transversales y centrada en sentido longitudinal. Este hecho permite explicar cómo una cinta de casete tiene dos caras en las que se puede grabar señales de audio. Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 6

7 Las cabezas magnéticas (III). Imantación de materiales ferromagnéticos: campo magnético e inducción magnética: El campo magnético (H) se debe a la circulación de corrientes eléctricas libres, que son aquellas sobre las que se tiene control. Existen otros tipos de corrientes eléctricas, ligadas, no controlables, que también provocan efectos magnéticos. Se llama inducción magnética (B) a campo total que resulta de la suma de los campos magnéticos H y los campos debidos a las corrientes ligadas. Es posible establecer una relación entre B y H. Sin embargo, dicha relación no es lineal en los materiales ferromagnéticos, especificándose ésta mediante la llamada curva de imantación o magnetización (ver figura). Esta falta de linealidad en la curva de imantación conlleva que si se aplica una señal sinusoidal a una cabeza magnética para ser grabada sobre una cinta magnética, se grabará sobre esta última una señal distorsionada, ya que la magnetización de la cinta dependerá del valor que alcance B en ella, y B no responde linealmente a las variaciones de H: Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 7

8 Las cabezas magnéticas (IV). Polarización de las cabezas de grabación: Para evitar la distorsión debida a la no linealidad entre B y H se recurre a polarizar las cabezas de grabación mediante una corriente alterna de alta frecuencia (unos 100KHz o superior). Esta polarización hace que se eviten las zonas no lineales de la curva de relación entre B y H: La amplitud de la corriente de polarización debe ser tal que se alcancen, sin superponerle otra señal, de centro a centro las zonas lineales de la gráfica B en función de H. Este ajuste es crítico y si no se realiza adecuadamente se producirán distorsiones a bajas frecuencias (amplitud demasiado pequeña) o reducción del ancho de banda (amplitud excesiva). Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 8

9 Las cabezas magnéticas (V). Nivel de tensión de la señal de polarización de las cabezas: Como ya se ha comentado, la frecuencia de la señal de polarización es alta (de unos 100KHz a unos 500KHz, según equipos). Por tanto, teniendo en cuenta que el campo magnético H dependerá de forma directa del valor de la corriente, que ésta dependerá a su vez del valor de la impedancia de la cabeza a la frecuencia de la señal de polarización y esa impedancia será grande al serlo la frecuencia, resulta que los niveles de tensión que resulta necesario aplicar a las cabezas de grabación para que por ellas circule la corriente de polarización adecuada son bastante altos, estando próximos a los 100Vpp en muchas ocasiones. Histéresis en materiales ferromagnéticos: las cabezas de borrado: Si sometemos un trozo de material ferromagnético a un campo magnético H que pueda variar su intensidad desde cero en adelante y, tras llegar a un valor máximo de H hacemos que éste decrezca hasta cero, encontraremos que el material conserva cierta imantación (o sea, produce una inducción magnética B) aun habiendo desaparecido H. Este magnetismo residual o remanente es difícil de eliminar. Tal como se desprende de la siguiente curva: Curva de histéresis Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 9

10 Las cabezas magnéticas (VI). Para conseguir desimantar completamente un trozo de material ferromagnético imantado se deberá hacer que dicho material recorra varias veces su curva de histéresis cada vez con recorridos menores. Precisamente esto es lo que consigue hacer la cabeza de borrado sobre las partículas de material ferromagnético de la cinta magnética (con la salvedad de que primero se hace crecer la imantación de la cinta para después reducirla a cero): La cabeza de borrado se alimenta con la señal usada para polarizar a la cabeza de grabación. De esta forma, y debido también a que las cabezas de borrado se construyen con un gran entrehierro (lo que hace que la inducción magnética se disperse mucho más en él), conforme la cinta se acerca a la cabeza de borrado va recorriendo ciclos de histéresis cada vez mayores hasta llegar al máximo cuando pasa debajo de la cabeza. A partir de ese momento la cinta se aleja progresivamente de la cabeza y va recorriendo ciclos de histéresis cada vez menores hasta quedar desimantada. Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 10

11 Las cabezas magnéticas (VII). Respuesta en frecuencia de las grabaciones en cinta magnética y ecualización: Cuando se reproduce una cinta magnética la respuesta en frecuencia dista mucho de ser plana. Así, una respuesta en frecuencia típica es la siguiente: En esta gráfica puede apreciarse que la respuesta en frecuencia de la reproducción dependerá del ancho del entrehierro de la cabeza de grabación usada. Cuanto más reducido sea dicho ancho mejor respuesta a altas frecuencias se obtendrá. Debido a esta mala respuesta en frecuencia se hace necesario emplear filtros ecualizadores complementarios en la grabación y en la reproducción. Estos filtros modificarán la señal a Grabar y a reproducir según la siguiente gráfica: Sumando la compensación introducida en la grabación y la reproducción a la respuesta en frecuencia original se obtendrá una respuesta en frecuencia plana, que es lo que se quiere conseguir mediante estas ecualizaciones. La ecualización de las cintas de casete suele ser de 70 ó 120us (constante de tiempo del filtro), según el tipo de cinta. Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 11

12 Las cintas magnéticas (I). Estructura de una cinta magnética: Las cintas magnéticas se construyen usando un soporte de material plástico flexible y ligero, de pequeño grosor y en forma de cinta delgada, sobre en el que se deposita por una de sus caras una fina capa de material ferromagnético susceptible de ser imantado por la cabeza de grabación de una platina de casete: La velocidad de desplazamiento de la cinta magnética de un casete es de 4.75cm/s Según sea el material usado en la capa magnética tendremos cintas de diferentes tipos: TIPO I: Son las más usuales. Su capa magnética está formada por partículas de óxido de hierro (Fe 2 O 3 ). Buena respuesta a baja y media frecuencia. Mala respuesta a altas frecuencias. Son las cintas que más ruido de fondo presentan. TIPO II: La capa magnética es a base de dióxido de cromo (CrO 2 ). Buena respuesta en altas frecuencias aunque algo pobre en baja y media frecuencia. Necesitan corrientes de polarización de la cabeza de grabación un 50% mayores que las cintas de óxido de hierro. Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 12

13 Las cintas magnéticas (II). TIPO III: Cintas de ferricromo, mezcla de Fe 2 O 3 y CrO 2. Aunan las buenas características de las cintas de óxido de hierro para las bajas y medias frecuencias con la buena respuesta de las de dióxido de cromo en las altas frecuencias. Necesitan niveles de corriente de polarización adecuados que no pueden proporcionar la mayoría de las platinas domésticas. TIPO IV: Cintas de metal. La capa magnética está formada por partículas metálicas (un 70% hierro y un 30% cobalto). Necesitan un 50% más de polarización que las cintas de TIPO II. De todos los tipos de cintas, es la que más fielmente permite la reproducción de señales de audio. Las pistas de una cinta magnética: La señal que se graba en una cinta magnética no lo hace ocupando todo el ancho de la cinta, sino que ocupa sólo una fracción del ancho total. A la anchura de cinta que se graba en toda su longitud es a lo que se llama pista de la cinta magnética: En la figura se muestra el caso de una cinta magnética en la que se han grabado dos pistas de audio. Esto correspondería a una grabación monofónica (un sólo canal de audio) en una cinta reversible. Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 13

14 Las cintas magnéticas (III). Si queremos grabar sonido estereofónico en una cinta reversible (o sea, que se pueda grabar por sus dos caras ) necesitaremos grabar sobre ella un total de cuatro pistas, dos por cara: Tendremos que la grabación y posterior lectura de la cinta magnética se producirá de la siguiente forma: Las medidas de las pistas en una cinta de casete son las siguientes: Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 14

15 Defectos de posición relativa entre cinta y cabezas magnéticas (I). Pueden darse los siguientes casos: Error de azimut: quizás sea el que más frecuentemente se produce. Este tipo de error produce una pérdida de las frecuencias altas de la señal de audio. Consiste en una alineación inadecuada de la cabeza magnética respecto de la dirección de movimiento de la cinta: Error de altura: produce una reproducción deficiente y, si es muy acusado puede producir efectos extraños, tales como la perdida de uno de los canales o, incluso, la reproducción correcta de un canal y la reproducción invertida del otro. En el siguiente dibujo puede apreciarse en qué consiste el error de altura : Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 15

16 Defectos de posición relativa entre cinta y cabezas magnéticas (II). Error de ángulo: produce una reproducción deficiente: Error de tangencia: produce una reproducción deficiente: Error de contacto: produce una reproducción con bajo nivel de audio: Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 16

17 Diagrama de bloques básico de una platina de casete. Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 17

18 Wow and flutter, W&F (lloro y centelleo o trémolo). Tanto el lloro como el centelleo o trémolo están producidos por fluctuaciones de la velocidad nominal con que la cinta se mueve respecto a la cabeza de lectura. Así, si la velocidad disminuye periódicamente, y con ella la frecuencia de la señal reproducida, tendremos el efecto de lloro. Si lo que se produce es un aumento periódico de la velocidad estaremos ante un efecto de centelleo, en el que la frecuencia de la señal aumenta de forma periódica. Estas fluctuaciones de velocidad se expresan en % de la velocidad nominal de la cinta y, por supuesto, deben ser lo menor posible, ya que el oído humano es bastante sensible a ellas, resultando desagradable la escucha de una señal de audio en esas condiciones. Para medir el lloro y centelleo de una platina de casete se puede usar un analizador de audio. Para ello es necesario disponer de una cinta patrón en la que se haya grabado una señal sinusoidal de 3150Hz. Para la medida del W&F se debe conectar la platina de casete al analizador tal como indica el manual de uso del aparato de medida y proceder a la reproducción de la cinta patrón. El analizador indicará el porcentaje de fluctuación de la frecuencia, o sea, el W&F, respecto al valor grabado de 3150Hz. Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 18

19 El sistema Dolby de reducción de ruido (I). En la reproducción de cintas magnéticas aparece un ruido de frecuencia media/alta en forma de soplido. Este ruido se superpone a la señal reproducida reduciendo su relación señal/ruido, empeorando, por tanto, la calidad de la reproducción, sobre todo en los pasajes con música de intensidad débil y en los silencios. Para evitar esto se inventaron los sistemas de reducción de ruido. Estos sistemas tratan de eliminar el ruido o soplido. Existen multitud de sistemas reductores de ruido (DNL, DBX, Telcom C-4, HIGH-COM, ANRS, etc.). Uno de los sistemas que más aceptación han tenido es el sistema Dolby. Este sistema es de tipo complementario, ya que actúa tanto en la grabación como en la reproducción de la cinta pero de forma inversa o complementaria en un caso respecto del otro. En la grabación se efectúa una acentuación, preénfasis o incremento de nivel de las señales de frecuencia media/alta (ver imagen en la siguiente diapositiva): Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 19

20 El sistema Dolby de reducción de ruido (II). Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 20

21 El sistema Dolby de reducción de ruido (III). En la reproducción se efectúa el proceso inverso o complementario al que se efectuó en la grabación, es decir, se realiza una atenuación de las frecuencias medias/altas de la señal reproducida. El efecto total conseguido es que se restituye el espectro inicial de la señal eliminando (o al menos reduciendo bastante) el nivel de ruido de fondo: Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 21

22 El sistema Dolby de reducción de ruido (IV). Los tipos de Dolby para la reducción de ruido: Existen varios tipos de sistemas Dolby destinados a la reducción del ruido propio de los soportes magnéticos: Dolby A: también llamado DNR (Dolby Noise Reduction). Es el mejor de todos. Sólo se usa en equipos profesionales. Dolby B: es el más común en los equipos domésticos y también el más básico de los sistemas reductores Dolby domésticos. Dolby C: presenta una mejora respecto al Dolby B, ya que consigue mejorar aún más la relación señal/ruido de la señal reproducida. Dolby S: reduce el ruido incluso en bajas frecuencias. Es el más avanzado de los sistemas reductores de ruido Dolby de tipo doméstico. Dolby HX: estrictamente hablando no se trata de un sistema de reducción de ruido tal como los anteriores. Dolby HX actúa de forma dinámica sobre el BIAS de las cabezas de grabación consiguiendo reducir la distorsión. Dolby HX corrige constantemente el BIAS según sean los valores de frecuencia y amplitud de la señal a grabar. Durante el proceso de reproducción el Dolby HX no actúa. Para información detallada sobre los sistemas Dolby visitar la WEB Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 22

23 Mantenimiento de equipos electrónicos Fin del tema xxxx Desarrollo de productos electrónicos Tema xxxx: Teoría básica sobre platinas de casete. 23