Technics RS-AZ7: как магниторезистивная MR-головка из наследия DCC убрала искажения на 20 Гц

При подключении милливольтметра к обычной индуктивной головке воспроизведения на скорости 4,76 см/с сигнал на частоте 20 Гц редко превышает 0,05 мВ. По закону Фарадея амплитуда падает на 6 дБ с каждой октавой вниз, поэтому конструкторам приходится выкручивать усиление входных каскадов и мириться с ростом фонового шума. В конце 1996 года в аппарате Technics RS-AZ7 я впервые увидел на измерительной ленте ровную полку АЧХ от 15 Гц до 23 кГц на металлопорошковом типе IV с отклонением не более +-3 дБ. Добились этого полным отказом от использования катушек индуктивности в канале воспроизведения.

Инженеры Matsushita не создавали этот узел специально для финальной аналоговой деки. Четырьмя годами ранее корпорация вложила средства в совместный с Philips проект цифровой кассеты DCC. Для одновременного считывания девяти цифровых дорожек на участке ленты шириной 3,81 мм требовался микроскопический шаг. Намотать провод на ферритовый сердечник в таких габаритах невозможно, поэтому под проект построили вакуумные линии послойного фотолитографического напыления магнитных пленок на кремний. Когда формат DCC проиграл рыночную борьбу компакт-дискам и системам MiniDisc, заводские мощности перенаправили на аналоговую аппаратуру.

Разработку назвали Amorphous-Z и применили в комбинированном блоке RED0040. Запись оставили классической, на базе ламинированного аморфного железа, а для считывания применили тонкопленочный магниторезистивный сенсор.

Принцип прямого считывания потока и устранение контурного эффекта

Обычная индуктивная головка вырабатывает напряжение только при непрерывном изменении внешнего магнитного поля. В магниторезистивном датчике через полоску пермаллоя толщиной 1 мкм постоянно пропускают стабильный ток смещения.

Магнитное поле проходящей ленты изменяет внутреннее электрическое сопротивление этой полоски. Предварительный усилитель регистрирует падение напряжения, измеряя абсолютную величину внешнего магнитного потока, а не скорость его изменения. Датчик работает по схеме промышленного тензорезистора: сопротивление меняется пропорционально силе воздействия независимо от скорости движения ленты. Поэтому на самых низких частотах уровень сигнала с головки Technics не падает и не требует искусственного подъема в корректоре.

Одновременно это решение устранило контурный краевой эффект, известный при настройке магнитофонов как «эффект змейки». На частотах ниже 100 Гц длина волны записи сопоставима с линейными размерами сердечника обычной головки. Магнитный поток начинает замыкаться не только через рабочий зазор, но и через внешние ребра сердечника.

Из-за интерференции этих волн на частотах от 20 до 100 Гц возникают колебания АЧХ с перепадами до 3-4 дБ. Басовые ноты фонограммы звучат с разным уровнем из-за паразитных контуров замыкания.

В блоке RED0040 внешних полюсных наконечников нет. Тонкопленочный магнитопровод толщиной 1 мкм и рабочий зазор 0,5 мкм напылены прямо на кремниевую пластину. Длина зоны взаимодействия сокращена до долей миллиметра, поэтому низкочастотная волна не находит внешних металлических кромок для паразитного замыкания. На частотах от 20 до 80 Гц измерительный прибор фиксирует прямую горизонтальную линию.

Эксплуатационные риски и механические компромиссы

У тонкопленочной схемы есть серьезное эксплуатационное ограничение. Медная обмотка обычной головки переносит статическое электричество и наведенные потенциалы в сотни вольт. Напыленный слой пермаллоя толщиной 1 мкм при перегрузке по току разрушается мгновенно.

Попытка размагнитить головку стандартным сетевым электромагнитным дросселем гарантированно выводит RS-AZ7 из строя. Переменное поле дросселя наводит в микронном слое токи, которые пережигают напыленный мостик или разрушают ориентацию магнитных слоев. Чувствительность головки падает до нуля без возможности восстановления. Исправный оригинальный узел RED0040 на вторичном рынке РФ сейчас стоит от 8 000 до 12 000 руб., при этом найти рабочий экземпляр с каждым годом сложнее.

Второй недостаток аппарата заключается в конструкции привода. Получив головку с рабочим зазором 0,5 мкм и соотношение сигнал/шум 78 дБ в режиме Dolby C, дека ценой около 2 200 000 неденоминированных рублей на рубеже 1996-1997 годов была собрана на базе простого однотонвального механизма с пластиковым шасси.

В этой схеме нет закрытого тракта с двумя тонвалами. Положение ленты относительно зазора 0,5 мкм полностью зависит от точности отливки корпуса кассеты и состояния ее прижимной подушки. На кассетах с искривленным корпусом уход азимута приводит к фазовым искажениям на частотах выше 16 кГц, перечеркивая преимущества сенсора на низких частотах.

В итоге мы получили аппарат со сложным кремниевым детектором внутри упрощенного одномоторного шасси. Имеет ли смысл искать такую деку ради линейного баса, или надежный закрытый тракт с классической индуктивной головкой на практике дает более стабильный результат?