Как спешка в борьбе с Dolby C заставила Technics упаковать в деку RS-M270X плату на 43 транзисторах

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Статья | Аудио и звук

Приборные замеры на клеммах линейного выхода кассетной деки Technics RS-M270X фиксируют отношение сигнал/шум на уровне 92 дБ при динамическом диапазоне тракта до 110 дБ. Для магнитофона 1981 года на стандартной компакт-кассете с собственным шумом ленты минус 52 дБ это аномальный параметр, сопоставимый с характеристиками студийных катушечников на скорости 38 см/с. Обеспечивает эти паспорта отдельная экранированная плата, на которой смонтированы 43 дискретных транзистора, 9 специализированных интегральных микросхем и 12 подстроечных резисторов. Инженеры Matsushita пошли на такое усложнение двухканального тракта не случайно: это было вынужденное решение в схемотехнике, продиктованное жестким графиком вывода модели на рынок.

В начале 1981 года лаборатория Рэя Долби передала ведущим японским производителям спецификации на двухдиапазонный компандер Dolby C. Новая схема обеспечивала подавление высокочастотного шума ленты на 20 дБ и стремительно готовилась к монополизации рынка бытовой магнитной записи. Корпорация Matsushita, продвигавшая аудиотехнику под маркой Technics, не собиралась уступать первенство прямому конкуренту и решила перекрыть его параметры встречным ходом: внедрить лицензионный американский студийный алгоритм dbx Type II с коэффициентом сжатия 2:1. Сроки поджимали: специализированный однокристальный чип для этой задачи еще находился на стадии проектирования кремниевой структуры, а производственный план требовал выкатить готовую серийную аппаратуру на прилавки немедленно.

Автор: Retired electrician / CC0 1.0 Источник: commons.wikimedia.org

Архитектура аналогового цейтнота

Вместо ожидания завершения полупроводниковых тестов заводской конвейер запустил сборку магнитофона RS-M270X с узлом dbx, собранным по временной дискретно-гибридной схеме. Под верхней крышкой стального корпуса габаритами 430 x 98 x 375 мм и массой 7,3 кг этот вспомогательный модуль занял почти 40% полезного внутреннего объема шасси, превзойдя по площади материнскую плату усилителя записи-воспроизведения. Двухголовочный тракт деки с головкой SX (Sendust Extra) и прямым приводом Direct Drive с детонацией не более 0,035% не требовал сквозного контроля. Однако для реализации логарифмического сжатия инженерам пришлось распаять на каждый канал многокомпонентный каскад: детектор истинного среднеквадратичного значения (RMS) на микросхеме Rohm BA651, управляемый напряжением усилитель (VCA) и сложную цепь термокомпенсации на согласованных парах кремниевых транзисторов.

Принцип действия компандера dbx Type II кардинально отличается от алгоритмов Dolby: он не делит звуковой диапазон на полосы и не следит за порогом громкости, а сжимает весь динамический диапазон строго вдвое при записи и расширяет его вдвое при воспроизведении. Чтобы схема не реагировала на инфранизкие колебания от коробления кассеты и паразитные наводки питающей сети 50 Гц, в цепь управления детектора включили полосовой фильтр с полосой пропускания от 27 Гц до 10 кГц со спадом 18 дБ на октаву.

Автор: Retired electrician / CC0 1.0 Источник: commons.wikimedia.org

Физика p-n переходов кремния накладывает жесткое ограничение: температурный дрейф напряжения база-эмиттер составляет порядка минус 2 мВ/°C. В замкнутом пространстве корпуса с силовым трансформатором мощностью 18 Вт и стабилизаторами питания любой нагрев приводил к рассогласованию передачи детектора. Если на входе возникала ошибка даже в 1 дБ, после логарифмического экспандера на выходе она превращалась в 2 дБ искажений амплитудно-частотной характеристики. Именно поэтому на субплате выстроили батарею из 43 транзисторов, задействованных в дифференциальных каскадах и цепях взаимной термокомпенсации.

Ситуация напоминала установку тяжелого судового дизеля в моторный отсек легкового седана исключительно ради того, чтобы опередить соперника по крутящему моменту на ближайшей выставке, пока легкий серийный мотор проходит заводские испытания. На сборочном конвейере Technics каждый экземпляр RS-M270X требовал трудоемкой регулировки. Инженер-настройщик с генератором сигналов и милливольтметром балансировал ноль логарифмического преобразователя по 12 подстроечным резисторам, контролируя совпадение характеристик каналов в контрольных точках на частотах 100 Гц, 1 кГц и 10 кГц.

Однокристальный финал и расплата за несовместимость

Эта схема продержалась на сборочных линиях меньше года. Уже к концу 1982 года полупроводниковое подразделение Matsushita отладило технологию и запустило массовое производство однокристальной микросхемы Panasonic AN6291. Один кремниевый корпус заменил собой все 9 микросхем, 43 дискретных транзистора и внушительный массив пассивных RC-цепей. Следующее поколение дек — Technics RS-M226 и RS-M240X — получило блок шумопонижения размером со спичечный коробок с двумя подстроечниками вместо двенадцати. Трудоемкость сборки снизилась в разы, а гигантская субплата модели M270X моментально перешла в разряд технических курьезов.

Автор: Retired electrician / CC0 1.0 Источник: commons.wikimedia.org

Основное эксплуатационное ограничение аппарата заключалось не в габаритах узла, а в практической несовместимости полученных 110 дБ динамического диапазона с парком портативной и автомобильной аппаратуры. На измерительном стенде при работе на ленте Type IV Metal (диапазон 20 Гц — 20 кГц) дека демонстрировала полное отсутствие слышимого шума в паузах. Но стоило вставить кассету, записанную с dbx, в автомобильный проигрыватель или носимый плеер без специального экспандера, как слушатель получал искаженную фонограмму. Сжатый вдвое сигнал звучал с резким подъемом средних частот и сдавленным диапазоном, делая запись непригодной для прослушивания.

Компакт-кассета строилась на концепции глобальной совместимости, где компрессия 2:1 оказалась уязвимым местом. Если магнитная головка со временем минимально загрязнялась частицами ферролака и отдача на частоте 10 кГц падала всего на 2 дБ, то при воспроизведении экспандер удваивал эту погрешность до 4 дБ. В моменты резких переходов от тишины к громким пассажам взвешивающий детектор запаздывал на доли миллисекунды, порождая характерный скачок уровня шума ленты, известный специалистам как эффект «дыхания».

Рэй Долби спроектировал систему Dolby C с более щадящей нелинейной коррекцией, что позволяло прослушивать записи даже на аппаратах без декодера лишь с умеренным подъемом высоких частот. Дека Technics RS-M270X осталась свидетельством жесткой производственной гонки: аппаратом, чья схема на 43 транзисторах доказала превосходство на стрелочных индикаторах, но уступила требованиям массового рынка.

Изображение в превью:
Автор: Retired electrician / CC0 1.0
Источник: commons.wikimedia.org
Другое
Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

8 комментариев

Добавить комментарий

Im2
И по традиции нет ни одного фото с этим курьёзом инженерной мысли.
F
Зато есть криво посаженый транс 🤓
i
Что за бред накатал уважаемый Джон скарлетсон? Лучше бы он свои изыскания по азовскому осетру продолжил....
Зачем сжимать а потом декодировать сигнал в 2 раза (это 3дб выигрыша) — если есть тракт на -92дб по шуму? При источнике на 40дб хуже?
Ну даже если это характеристика напряжения, а вторая мощности — 4 кратное улучшение меркнет с уже имеющимся в запасе преимуществом в 10 000 раз...
Потом — чем дальше в лес, тем толще партизаны… Если компрессор частотно-независимый — как ошибка в 1 дб может вызвать изменение частотной характеристики? На 2Дб, 5 или 20?
Идея про совместимость скомпандированной записи с бытовыми магнитофонами без этой фичи — это глюк нейросети — или самого Джона?
Или у него появилась подписка на машину времени — он мотнулся 80е, в R&D Мацушиты — и выведал там главный маркетинговый козырь? Имхо — в отличии от условно-досрочно освобожденного профессора Петрика — японские инженеры всё же уважали законы физики.
И своих покупателей...
За что собственно гики и простые юзеры тех лет ценили японскую технику.
...
Дорогой Джон. Всем форумом слезно умоляем — прекратите гнать свой искусственный разум по напряжению и частоте. Глюки получаются уж совсем невыносимые.
По крайней мере для людей, которые усвоили в школе курс физики в обьеме советских 10 классов.
Или давайте не выбираться за пределы блога «Кино и сериалы», где Вы мастер 5 дана…
k
А что не так, например, с НЕсовместимостью?
Написано так, как оно было — слушать запись dbx на обычной технике без dbx было невозможно. Естественно потребители были не очень довольны данным фактом. Собственно у Dolby C было то же самое, только в легкой форме — там можно было регуляторами тембра хоть как-то вытянуть.
В СССР был свой зоопарк таких систем с аналогичными проблемами. Нажав магическую кнопочку на одном кассетнике, можно было получить запись, весьма своеобразно звучащую на другом.
Михаил Швалёв
Читая Вашу статью понял, что я физику ВСЮ прокурил за школой)))
m
внедрить лицензионный американский студийный алгоритм dbx Type II

Type II бытовой, студийный — Type I.
Уже к концу 1982 года полупроводниковое подразделение Matsushita отладило технологию и запустило массовое производство однокристальной микросхемы Panasonic AN6291. Один кремниевый корпус заменил собой все 9 микросхем, 43 дискретных транзистора и внушительный массив пассивных RC-цепей.

Глобально — нет, не заменил из-за плохого соотношения сигнал/шум, эта микросхема вообще под батарейное питание в плеерах была разработана. В дорогих деках использовался чипсет NEC.
Adapt0id
В юности 'допиливал' до совершенства магнитофон Маяк 232 и надо сказать что шумопонижение на 157хп3 весьма достойно работало, но только после того, как перед ней поставил 157ун10 +регулировка тембра на/вч уровнем напряжения, для тех, кто не в курсе) и надо сказать, что «эффект дыхания» был сведён до минимума такого, что «ухом» не слышно было уже😉 во всём этом 'великолепии' участвовала цепочка обратной связи по ВЧ, которая позволяла мгновенно 'прижать' ВЧ при отсутствии ВЧ звуков и при малейшем появлении тут-же 'открыть' и 'открыть' столько сколько нужно чтобы воспроизвести звук ложным образом! А не «как под подушкой»))>, а 157ХП3 (с завода установленные в Маяк232) корректировали сигнал на выходе (с меньшим порогом) и «эффект дыхания» становился весьма короче и незаметнее при прослушивании….
n
Но вроде как СШП «Маяк» резал частоты верхние… или я не прав?

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Юпитер-203-1: как пористая бронза в подшипниках избавила механизм от шума

Откройте любой рекламный буклет катушечного магнитофона конца семидесятых, и там будет красоваться частотный диапазон, выходная мощность, модный люминесцентный индикатор. Про...

Макс Ферстаппен выигрывает первую гонку в 2026 году, Джордж Расселл сходит: итоги Гран-при Бахрейна Формулы-1 в Малайзии

Завершился Гран-при Бахрейна Формулы-1. По причинам, независящим от руководства чемпионата, уикенд проходил в Малайзии. Королева автоспорта приехала на «Сепанг» впервые за девять лет. В этой статье...

Нейросеть впервые написала промпт человеку: как ИИ-агент использовал ученых для отладки кода

В августе профессор Ахац фон Харденберг, работающий на кафедре экологии в Университете Павии в Италии, получил на рабочую электронную почту необычное сообщение. Автор письма задавал технический...

Почему привычные 40 °C не всегда лучший режим для стирки

У меня режим 40 °C долго был почти автоматическим выбором. Не холодная вода, значит вещи должны отстираться лучше. Но и не 60 °C, поэтому ткань вроде бы не испытывает лишней нагрузки. В общем,...

Еще одна MicroSD 256Gb с таобао за 650 рублей и с фэйковым объёмом. История покупки и возврата

Продолжаю покупать на Таобао дешевые MicroSD в надежде найти правду. Но снова попался фэйк. Теперь это некая Shengjie на 256Gb, которая по заверениям производителя должна иметь честный объём, всего...

Как монумент «Родина‑мать зовёт!» массой 8000 тонн стоит без крепления на основании

Монумент «Родина‑мать зовёт!» на Мамаевом кургане — не только мощный художественный образ, памятник главной битве Великой Отечественной войны, но и выдающийся инженерный проект. Общая...