CUPRINS

ARGUMENT

CONTINUT PROPRIU-ZIS

Pag.
1. Structura generala a unui traductor 3- 4
2. Caracteristicile generale ale traductoarelor 4- 5
3. Sursele de semnal 5
4. Microfoane 5- 6
5. Caracteristici electrice si acustice ale microfoanelor 7- 9
6. Microfonul cu bobina mobila 9-10
7. Microfonul cu banda 10-12
8. Microfonul condensator 12-13
9. Microfonul cu electret 14-15
10. Doze de redare 16-17
11. Caracteristicile mecanice si electroacustice ale dozelor de
redare 17-19
12. Dozele cu cristal 19-20
13. Dozele ceramice 21
14. Dozele magnetice 21-23
15. Dozele electrodinamice 24
16. Dozele condensator 24-25

BIBLIOGRAFIE

ARGUMENT

Traductoarele electroacustice sunt subansambluri functionale care transforma energia acustica in energie electrica si invers.
In functie de energia primara cu care lucreaza le deosebim:
- traductoare care transforma sunetele(micile deplasari de natura mecanica ce sunt date de undele sonore) in curentul electric de audiofrecventa(AF): microfoane, doze de redat discuri
- traductoare care transforma curentii electrici de audiofrecventa in sunete: casca, difuzorul, gravorul de disc
O alta categorie de traductoare o constituie capetele de redare-imprimare a magnetofoanelor si casetofoanelor, care transforma campul magnetic variabil in curent de AF si invers.
Sursele de semnal si transductoarele electroacustice sunt parti componente indispensabile ale aparaturii electronice destinate reproducerii si transmiterii programelor sonore.
Este bine de stiut ca numai cunoscand constructia si modul de functionare al elementelor ce intra in componenta surselor de semnal si a traductoarelor electroacustice se va putea asigura o intretinere eficienta care sa mareasca durata de functionare.

CONTINUT PROPRIU-ZIS

1. Structura generala a unui traductor

Pentru masurarea marimilor fizice care intervin intr-un proces tehnologic este necesara, de cele mai multe ori, convertirea(traducerea) acestora in marimi de o alta natura fizica, convenabile pentru celelalte elemente din cuprinsul SRA. De exemplu, o temperatura sau o presiune sunt convertite in marimi de natura electrica-tensiune, curent electric-proportionale cu marimile generale care pot fi utilizate si prelucrate de celelalte elemente de automatizare ale SRA(comparatoare, regulatoare automate,etc.).
Se numeste TRADUCTORacel element al SRA care realizeaza convertirea unei marimi fizice-de obicei neelectrica-in marime de alta natura fizica-de obicei electrica-proportionala cu prima sau dependenta de aceasta, intr-un fel prestabilit, in scopul utilizarii intr-un sistem de automatizare.
Exista o larga varietate de traductoare, structura lor fiind mult diferita de la un tip de traductor la altul. Se poate stabili o structura generala a unui traductor(fig.1).

Fig.1 Structura generala a unui traductor
ES- element sensibil; AD- adaptor; SE- sursa de energie inclusa

Marimea de la intrarea traductorului i(reprezentand valori de presiune, temperatura, turatie, etc.) este convertita de elementul sensibil ES intr-o marime intermediara l care se aplica adaptorului AD(convertorul de iesire). Acesta transforma marimea l in marime de iesire y de obicei de natura electrica(tensiune, curent, rezistenta, etc.) ce poate fii observata sau prelucrata mai usor in circuitul de reglare. Convertorul de iesire are totodata rolul de a realiza si o adaptare cu celelalte elemente din cadrul SRA.

2. Caracteristicile generale ale traductoarelor

Se pot stabili urmatoarele categorii generale, valabile pentru orice traductor:
- natura fizica a marimilor de intrare si de iesire(curent, tensiune, rezistenta, temperatura, debit, nivel, etc.)
- caracteristica statica a traductorului, care reprezinta grafic dependenta y= f(i) dintre marimile de iesire respective de intrare a traductorului
- domeniul de masurare, definit de pragurile superioare de sensibilitate i max. si y max. si de cele inferioare i min. si y min.
- panta absoluta(sensibilitatea) Ka reprezentand raportul dintre variatiile marimilor de iesire ?y, respectiv de intrare ?i (fig. 2):
K=
- panta medie(Km), reprezentand coeficientul unghiular (panta) dreptei care aproximeaza caracteristica statica reala a traductorului(fig. 2):
Km= tga Ka

Fig. 2 Caracteristica statica a unui traductor

- puterea consumata la intrare(de obicei, o putere mica sau foarte mica, de ordinul catorva wati sau miliwati, sau chiar mai putin). Consumul propriu, fiind, de regula, neglijabil, inseamna ca puterea transmisa elementului urmator este insuficienta pentru a determina o actionare; de aceea, in schemele de automatizare un traductor este urmat, aproape intotdeauna de un amplificator.

3. Sursele de semnal

Functional, sursele de semnal se pot imparti in trei mari categorii principale:
Din prima categorie fac parte traductoarele electromagnetice: microfoanele si dozele de redare.
Capetele de inregistrare si redare fac parte din a doua categorie. Ele sunt traductoare magnetoelectrice care transforma semnalele electrice in fluxuri magnetice ce creeaza pe banda magnetica o magnetizare remanenta in cazul capetelor de inregistrare sau transforma variatia magnetismului benzii in semnale electrice in cazul capetelor de redare.
In cea de-a treia categorie intra generatoarele de semnal, in principal de semnalele pur sinusoidale ce servesc in general la masurarea caracteristicilor unui lant electroacustic sau la crearea unor efecte sonore.

4. Microfoane

Dintre sursele de semnal enumerate mai sus microfoanele ocupa un loc de frunte. Ele sunt singurele aparate electroacustice capabile sa capteze oscilatiile sonore naturale, din care motiv sunt denumite si surse de semnal primare.
Microfoanele capteaza semnalele produse in spatiul inconjurator transformand oscilatiile acustice (mecanice) in oscilatii electrice, obtinanduse la bornele acestora semnale electrice de audiofrecventa.
Ele se pot clasifica dupa mai multe criterii:

din punct de vedere al principiului constructiv
dupa principiul de functionare
dupa tipul constructiv
dupa caracteristicile de directivitate
dupa dependenta de iesire
Din punct de vedere al principiului constructiv intalnim doua tipuri de microfoane. Microfoanele cu carbune utilizate in telefonie, care functioneaza pe principiul comandarii unei surse de curent continuu si microfoanele utilizate in electrostatica, functionand pe principiul transformarii energiei .
Dupa principiul de functionare intalnim: microfoane cu rezistenta variabila, electrodinamice, electromagnetice si piezoelectrice.
Acestea la randul lor se pot clasifica din punct de vedere constructiv:
Microfoane cu rezistenta variabila
microfoane cu carbune

Electrodinamice
microfoane cu bobina mobila
microfoane cu banda

Electroacustice
microfoane condensator
microfoane cu electret

Piezoelectrice
microfoane cu cristal
Dupa caracteristica de directivitate intalnim microfoane cu caracteristica de directivitate simpla si microfoane cu caracteristica de directivitate compusa.
Dupa impedanta de iesire se disting doua tipuri de microfoane de impedanta mica si de impedanta mare.
Microfoanele din primul tip au impedanta de 50O, 150 O, 200-500 O; microfoanele din al doilea tip au impedanta cuprinsa intre 20K O-50K O.

5. Caracteristici electrice si acustice ale microfoanelor

Cele mai importante caracteristici electrice care influenteaza esential calitatea transmisiunilor sonore sunt: sensibilitatea, caracteristica de frecventa, distorsiunile, zgomotul propriu si impedanta de iesire.

Directivitatea
Pentru a se putea analiza in mod unitar transformarea de catre diferite microfoane a oscilatiilor acustice in semnale electrice este util a se stabili o caracteristica, prin care sa se exprime sensibilitatea in functie de frecventa si directia din spatiu a oscilatiilor acustice.
Caracteristica se numeste caracteristica de directivitate si este trasata grafic prin diagrame de directivitate(fig. 3).

Fig. 3 Caracteristici de directivitate

Caracteristicile de directivitate sunt de trei feluri:
de forma circulara
de forma cardiodei
de forma cifrei opt sau dublu sferica
Sensibilitatea este calitatea microfonului de a transforma cat mai eficient energia acustica in energie electrica.
Ea se exprima cantitativ prin raportul dintre valoarea tensiunii efective U, obtinuta la bornele microfonului si valoare presiunii acustice P ce se exercita asupra microfonului:
S=
Caracteristica de frecventa sau raspunsul microfonului reprezinta nivelul tensiunii la bornele microfonului in functie de frecventa, la aplicarea unei oscilatii acustice de intensitate constanta.
Ea se prezinta grafic, in abscisa avand frecventa(scara este de regula logaritmica), iar in ordonata nivelul tensiunii la bornele microfonului(in general exprimata in dB).
Caracteristica unui microfon pentru voce este data in fig. 4.

Fig.4 Caracteristica unui microfon pentru voce

Neuniformitatea caracteristicii de frecventa reprezinta valorile extreme (maxima si minima) a tensiunii date de microfon in raport cu tensiunea de referinta. Ca nivel de referinta se considera nivelul debitat de microfon la frecventa de 1KHz si un nivel acustic de 30dB .
Valorile admisibile ale abaterii caracteristicii de frecventa sunt date in prospectul microfonului si ele depind de calitatea acestuia.
Distorsiunile neliniare pot afecta in mod neplacut auditia. Ele apar datorita deformarii formei sinusoidale a semnalului, deformari ce duc la aparitia armonicilor. Urechea umana este sensibila la distorsiunile neliniare, pe care la 2% le sesizeaza. Distorsiunile mai mari de 10% fac auditia neplacuta.
In tehnica moderna a microfoanelor s-au obtinut distorsiuni sub 0,5% in banda de 20-20000Hz(cazul microfoanelor HI-FI pentru studiouri) (fig.4).
Raportul semnal/zgomot este parametrul care pune in evidenta zgomotul propriu al microfonului. El reprezinta raportul dintre tensiunea utila si cea de zgomot pentru o presiune acustica stabilita. Ea se exprima in dB.
In cazul microfoanelor de calitate se obtine la o presiune de1bar raportul semnal/zgomot de 60dB (adica de 1000 de ori).
Rezistenta interna a microfoanelor depinde de principiul de functionare si de tipul constructiv al acestora. In majoritatea cazurilor, rezistenta interna este chiar impedanta de iesire a microfonului.
De valoarea rezistentei interne depinde si nivelul tensiunii de zgomot. Se stie ca la o rezistenta mica, zgomotul este scazut. De aceea se prefera microfoane cu rezistenta interna mica. La acestea se pot conecta si cabluri de legatura mai lungi fara a afecta calitatea semnalului.

6. Microfonul cu bobina mobila

Microfonul dinamic cu bobina mobila este compus dintr-un magnet permanent, o bobina circulara mobila si o membrana realizata din mase plastice(fig. 5).

Fig. 5 Microfonul dinamic; M-magnet permanent;
B-bobina mobila; D-membrana;

Fata membranei este in contact direct cu masa de aer. In spatele membranei este fixata o bobina cilindrica. Ea se afla intre polii magnetului, adica in flux magnetic constant creat de polii acestuia. Daca in masa de aer apar vibratii acustice, acestea vor actiona asupra membranei deplasand-o. Odata cu aceasta se va deplasa si bobina mobila a carei miscare va aduce la intersectarea liniilor campului magnetic generat de magnet.
Prin intersectarea liniilor campului magnetic la capetele bobinei va aparea o tensiune electromotoare indusa de audiofrecventa.
Caracteristica de frecventa a microfonului dinamic depinde in cea mai mare masura de forma si dimensiunile membranei, precum si de forma constructiva a microfonului. In diferite microfoane cu bobina mobila forma membranei utilizate poate fi: circulara, semisferica, conica, eventual sector sferic.
Sensibilitatea microfoanelor cu bobina mobila este cuprinsa intre 0,10,2mV/bar, iar nivelul tensiunii de iesire este cuprins intre 0,10,5mV. Datorita nivelului mic al tensiunii de iesire este necesara montarea dupa cel mult 2m de cablu a unui preamplificator sau a unui transformator de microfon.
Caracteristica de frecventa a microfoanelor cu bobina mobila difera de la un tip la altul. Microfoanele de calitate medie cu banda cuprinsa intre 8012000Hz, au o abatere de 46dB. Cele semiprofesionale au banda de frecventa intre 6016000Hz, cu o abatere de 4dB.
Distorsiunile acestui tip de microfon nu depasesc 2%. In cazul microfoanelor semiprofesionale HI-FI distorsiunile sunt de 0,51,5% in banda de frecventa data.

7. Microfonul cu banda

Microfonul cu banda este tot un microfon care se aseamana functional cu microfonul cu bobina. La acest tip de microfon, locul bobinei circulare este luat de o folie subtire de aluminiu(fig.6). Ea se afla situata intre polii unui magnet. Cand banda este antrenata de oscilatiile acustice, miscanduse intr-un camp magnetic, in ea se induce o tensiune electromotoare de audiofrecventa. (fig.6).

Fig.6 Microfonul cu banda.

Rezistenta interna proprie a benzii este foarte mica, in general 0,1O. Din acest motiv tensiunea de la bornele ei este deosebit de mica si nu se poate transmite prin cablu nici macar 1 m.
De aceea in interiorul microfonului se incorporeaza un transformator. Acesta are rolul, pe de o parte, de a ridica in secundar tensiunea de audiofrecventa, iar pe de alta parte, de a realiza adaptarea rezistentei foarte mici la impedanta cablului de microfon.
Transformatoarele de microfon utilizate au in general un raport de transformare de 1/45. In felul acesta se obtine o impedanta de iesire in jur de 200O.
Microfoanele cu banda au in general caracteristici calitative bune, motiv pentru care sunt utilizate in tehnica studiourilor. Ele sunt folosite atat pentru vorba cat si pentru muzica.
Una din caracteristicile specifice ale microfonului cu banda, este aceea ca in cazul surselor apropiate de microfon se produce o accentuare a frecventelor joase, care in cazul vocii, introduce o tenta sonora ireala. In cazul transmisiunilor muzicale, acest efect este utilizat pentru favorizarea instrumentelor solo din domeniul frecventelor joase.
Sensibilitatea microfoanelor cu banda este in jurul valorilor de 0,1mV/bar. Caracteristica de frecventa a microfoanelor de calitate medie de acest tip este 3014000Hz, cu o abatere de 6dB, iar a microfoanelor profesionale 3016000Hz, cu o abatere de 4dB.
Nivelul propriu este mai mic decat al microfoanelor cu bobina mobila 0,2V, iar distorsiunile sunt cuprinse intre 0,51,5%.

8. Microfonul condensator

Dintre toate microfoanele ce actioneaza pe principii electroacustice, microfonul condensator este cel mai bun transductor.
Principiul lui de functionare este deosebit de simplu. El se bazeaza pe variatia capacitatii in functie de oscilatiile sonore. Constructiv el este format dintr-o incinta acustica ce formeaza armatura fixa si o membrana de masa plastica metalizata ce formeaza armatura mobila a condensatorului. Odata cu vibratiile membranei mobile sub influenta oscilatiilor sonore, se modifica corespunzator si capacitatea electrica.
Intre cele doua armaturi se formeaza o perna de aer care readuce membrana mobila-dupa incetarea presiunii-in pozitia initiala. Pentru marirea elasticitatii pernei se practica in armatura fixa mici orificii. Acestea nu afecteaza esential capacitatea microfonului(fig. 7).



Fig. 7 Microfonul condensator.

Dupa cum se vede din figura armaturile condensatorilor sunt polarizate printr-un rezistor de ordinul unui megaohm, de catre o sursa de curent continuu. Cand oscilatiile sonore determina miscarea membranei, capacitatea se modifica, deci prin sarcina electrica a celor doua armaturi, si prin rezistor va trece un curent proportional cu variatia capacitatii.
De la bornele rezistorului se va culege tensiune de audiofrecventa.
Amplitudinea vibratiilor membranei bine tensionate este deosebit de mica, astfel inertia ei este neglijabila. Din acest motiv distorsiunile armonice ale microfonului condensator sunt foarte mici.
Rezistenta interna a microfonului condensator este foarte mare, iar nivelul semnalului de iesire foarte mic avand o valoare de 0,051mV. Acest nivel foarte mic nu permite conectarea unui cablu de o lungime acceptabila fara a nu afecta raportul semnal/zgomot. Deoarece utilizarea unui transformator de microfon nu este posibila, datorita rezistentei interne mari, s-a recurs la un preamplificator. Acesta are o impedanta de intrare de 100200O si se conecteaza chiar in carcasa microfonului.
Lungimea cablului de legatura dintre capsula microfonului si preamplificator este de 34cm.
In prezent datorita dezvoltarii circuitelor integrate, aceste preamplificatoare, au un gabarit mic, avand totodata si un raport semnal/zgomot foarte bun.
Dupa cum rezulta de mai sus caracteristica de frecventa si raportul semnal/zgomot ale microfonului condensator sunt intr-o stransa dependenta de performantele preamplificatorului cu care este prevazut.
Cu preamplificatoarele fabricate in prezent, microfoanele profesionale au o banda de 2020000Hz cu abaterea de 1dB si un raport semnal/zgomot de 6575dB.
Rezistenta de iesire a acestui tip de microfon este nominalizata la 200O. Nivelul semnalului de iesire este de 510mV valoare ce permite conectarea microfonului cu un cablu ecranat mai lung, fara a influenta semnificativ raportul semnal/zgomot.
Sensibilitatea microfoanelor condensator este intre 0,10,3mV/bar. Nivelul zgomotului este dependent de tipul preamplificatorului incorporat.

9. Microfonul cu electret

Electretul este un strat subtire izolant, care pe ambele fete este incarcat cu sarcini electrice de semne opuse. Electretul se realizeaza in felul urmator: izolantul topit este supus unui camp electrostatic foarte puternic sub actiunea caruia se produce polarizarea moleculelor. Se lasa apoi folia izolanta sa se raceasca in acest camp. In acest fel se obtine o folie incarcata cu sarcini electrice de semne opuse, pe cele doua fete, creandu-se intre acestea un camp electrostatic, asemanator campului magnetic permanent.
Functionarea si constructia microfonului cu electret este asemanatoare microfonului condensator.
Folia de electret (care inlocuieste folia metalizata de la microfonul condensator) se metalizeaza pe una din fete si va constitui armatura mobila a condensatorului. Armatura fixa, rigida, se realizeaza din metal si are o forma constructiva asemanatoare cu cea de la armatura fixa a microfonului condensator. Peste armatura fixa se aseaza fata nemetalizata (izolata) a foliei electretului (fig.8).

Fig. 8 Microfonul cu electret.

Intre folia electret si armatura fixa exista un strat de aer de ordinul milimetrilor. Volumul aerului inchis de folii se mareste prin practicarea unor orificii de mici dimensiuni in armatura fixa. Odata cu cresterea volumului de aer se mareste si elasticitatea membranei microfonului si implicit si sensibilitatea lui.
Deoarece grosimea foliei de electret este foarte mica, capacitatea electrica este mai mare ca in cazul microfonului clasic cu condensator (capacitatea creste de aproximativ trei ori). De asemenea scade si valoarea rezistentei interne usurandu-se problema realizarii preamplificatoarelor. Existenta campului electric in folia de electret face inutila tensiunea mare de polarizare, necesara microfoanelor condensator.
Microfoanele cu electret de calitate medie au caracteristica de frecventa cuprinsa intre 2020000Hz, cu abatere de 3dB. Impedantele uzuale sunt: 50O, 250O, 600O si 1000O.
Raportul semnal/zgomot la constructiile mai simple este 4555dB, iar tipurile de calitate 6065dB.
Dimensiunile reduse a microfonului cu electret folosite la casetofoane au determinat constructorul sa foloseasca o folie de electret cu suprafata mica 11,5cm.
Prin reducerea suprafetei membranei, microfonul este mai putin sensibil la frecvente joase, asigurand o liniaritate buna a caracteristicii de frecventa numai pentru frecventele mai mari de 100150Hz.
In felul acesta s-au putut elimina zgomotele datorate vibratiilor mecanice din continutul semnalului util.
Microfoanele cu electret de buna calitate au suprafata membranei de 25cm. Sensibilitatea in cazul acestora este de 0,51mV/bar.
Amplificarea tensiunii de valoare mica ce provine de la capsula microfonului cu electret se realizeaza cu preamplificatoare moderne prevazute cu tranzistoare cu efect de camp(TEC), cu circuite discrete sau cu circuite integrate. Aceste preamplificatoare de regula sunt incorporate in microfon.

10. Doze de redare

Dozele de redare ocupa locul al doilea in ordinea importantei surselor de semnal. Ele mai sunt denumite surse secundare de semnal si sunt utilizate in doua situatii, la redarea discurilor fonografice si la captarea oscilatiilor coardelor metalice a unor instrumente muzicale.
Explorarea oscilatiilor gravate mecanic in santul discului si transformarea acestora in semnale electrice de audiofrecventa este realizata de catre dozele de picup.
Clasificarea lor se face dupa mai multe criterii:
Dupa modul de explorare a santului gravat
Dupa modul de transformare a semnalelor
Dupa principiul sistemului de transformare
Dupa principiul de functionare
Dupa principiul constructiv
Dupa calitatea semnalelor sonore
Dupa modul de explorare a santului gravat se intalnesc doua categorii de doze. Prima categorie este cea a dozelor cu explorare prin atingerea santului gravat, prin intermediul acului de redare. A doua categorie este a dozelor care nu ating suprafata discului facandu-se prin reflexiile produse asupra unui fascicul de lumina coerenta, de catre peretii santului gravat. Acest tip de doze datorita costului ridicat, sunt o raritate.
In prezent cele mai utilizate doze sunt cele prevazute cu traductoare electromecanice.
Dupa principiul sistemului de transformare intalnim doze active si pasive.
Constructiv, atat dozele active cat si cele pasive se pot grupa in:
Doze active:
piezoelectrice
cu caracter inductiv
Doze pasive:
cu caracter capacitiv
electronice
Dupa principiul constructiv sunt cunoscute urmatoarele tipuri de doze:
piezoelectrice:
doze cu cristal
doze ceramice
cu caracter inductiv:
doze magnetice
doze electrodinamice
cu caracter capacitiv:
doze condensator
electronice:
doze fotoelectrice
doze semiconductoare

11. Caracteristicile mecanice si electroacustice ale dozelor de redare

In prezent, cea mai mare parte a dozelor folosite fac parte din categorie celor cu explorarea prin atingere. Ele sunt constituite din trei parti componente: varful de redare, suportul varfului de redare si traductorul.
Deoarece in prezent majoritatea dozelor(99,9%) sunt de tip electromecanic, proprietatile acestora vor fi descrise de caracteristicile mecanice si electroacustice.
Caracteristicile mecanice cele mai importante ale dozelor sunt: masa echipamentului mobil, forma si starea varfului de redare, elasticitatea fata de amplitudinea de deplasare a santului.
Pentru stabilirea calitatii unei doze cele mai importante caracteristici electroacustice sunt: caracteristica de frecventa, atenuarea de diafonie, distorsiunile geometrice, asimetria canalelor.

Masa echipajului mobil
La redarea discurilor, calitatea auditiei este dependenta in mare masura de calitatea contactului dintre varful de redare si suprafata santului gravat. Ea este influentata de masa echipajului mobil care este compus din: masa varfului de redare, a suportului acestuia si a partilor mobile ale traductorului.
La dozele uzuale se intalnesc valori intre 35mg, iar la dozele HI-FI valoarea masei nu trebuie sa depaseasca 2mg.

Forma si starea varfului de redare
In practica se cunosc patru tipuri de profile transversale ale varfului de redare: circulare, eliptice, patrulatere si hexagonale.
De dimensiunile si calitatea suprafetei de redare a acului depinde explorarea corespunzatoare a santului gravat.
Referitor la forma varfului de redare se exprima numeric raza de curbura a varfului slefuit, care, in cazul dozelor stereo la varfurile semisferice este intre 1318m.

Forta de apasare a varfului de redare
Reprezinta forta de apasare pe suprafata santului gravat necesara pentru obtinerea nivelului nominal al semnalului de iesire din doza. La dozele cu caracter inductiv si capacitiv forta de apasare necesara este, in functie de calitatea dozei, intre 0,53gf. Forma varfului de redare influenteaza si ea marimea fortei de apasare.

Elasticitatea suportului varfului de redare
Ea depinde de rigiditatea materialului din care este confectionat suportul. Elasticitatea dozelor moderne este mai buna de 0,08mm/gf.

Elasticitatea fata de amplitudinea de deplasare a santului
Aceasta caracteristica ne arata care este elongatia permisibila a varfului de redare, astfel ca la o frecventa si forta de apasare date, redarea sa nu fie insotita de distorsiuni.

Caracteristica de frecventa
Conform normelor DIN, o doza picup trebuie sa asigure o caracteristica de frecventa la redarea discului de masura (se foloseste un disc de masura DIN), intre 4063,5Hz cu abaterea de 5dB; 63,58000Hz cu 3dB; 63,510000Hz cu 1dB; 1000014000Hz cu 3dB; 1400020000Hz cu 3dB.
Aceste caracteristici sunt valabile numai daca sunt cunoscute caracteristicile discului de masura.

Atenuarea de diafonie
Valoarea numerica a atenuarii de diafonie a dozei de redare exprima cu cati decibeli (dB) este mai mic semnalul obtinut pe canalul nemodulat fata de semnalul din canalul modulat. Ea se determina in general la frecventa de 1KHz.

Distorsiunile neliniare
Distorsiunile neliniare pot aparea din cauza caracterului neliniar al transformarii sau din nepotrivirile de natura geometrica intre modul de gravare si modul de explorare a santului gravat pe suprafata discului.
In primul caz distorsiunile apar ca produse de modulatie care se traduc prin aparitia unor sunete combinate. Marimea acestor distorsiuni nu se poate pune in evidenta cu instrumentele de masura, din care motiv fabricile producatoare nu le prezinta printre datele tehnice. Valoarea acestor distorsiuni poate fi neglijabila.
Distorsiunile din cauza nepotrivirii de natura geometrica intre modul de gravare si modul de explorare au o influenta apreciabila asupra calitatii auditiei. Apar astfel erori ale unghiului de citire si efectul fortei centripete care duc la aparitia armonicilor pare si a unei modulatii de faza.
Deoarece modulatia de faza este proportionala cu modulatia de frecventa se pot efectua masuratori precise asupra distorsiunilor prin masurarea componentelor de intermodulatie. Distorsiunile de intermodulatie se masoara in functie de forta de apasare a varfului de redare si de elongatia vibratiilor gravate pe disc.
Valoarea permisibila a intermodulatiei la 6dB este 1%. Dozele moderne au valoarea intermodulatiei sub 0,5.

12. Dozele cu cristal

Dozele cu cristal sunt cele mai vechi tipuri de doze. Sistemul traductor este alcatuit dintr-un jug de sustinere in care sunt fixate doua lame de cristal piezoelectric paralelipipedice, cuprinse intre doua planuri care fac intre ele un unghi de 45o. Cele doua lame de cristal piezoelectric au grosime aproximativ de 0,10,3mm si sunt realizate din cristalul de sare Seignette, taiate cu mijloace specializate dupa axele electrice.
Cele doua suprafete ale lamei de cristal se acopera cu un lac special conductor. La suprafetele exterioare celor doua lamele sunt conectate firele de iesire.
La capetele celor doua lamele se afla doua piese elastice din mase plastice de care este fixat suportul varfului de redare.
La redare varful exploreaza santul gravat, transmitand vibratiile mecanice ale acestuia celor doua lamele piezoelectrice. Prin deformatiile elastice ale lamelelor, la bornele de iesire ale acestora apar semnale electrice de audiofrecventa.
Sensibilitatea dozelor cu cristal este scazuta, ea nedepasind valoarea de 0,04mm/gf. De aceea, pentru obtinerea unor semnale de iesire suficient de mari pentru a pute fi utilizate, este necesara o forta de apasare mare care sa depaseasca valoarea de 3gf.
Forta de apasare mare determina uzura varfului de redare si a peretilor santului gravat, fapt ce duce la degradarea informatiei sonore de pe disc.
In general varful de redare este construi din safir, cu sectiunea circulara si raza de curbura intre 1525m. Durata de utilizare este dependenta de tipul dozei. In cazul dozelor mai sensibile, forta de apasare necesara este mai mica si uzura mai lenta.
Daca acul este folosit la doze mai putin sensibile, care sa necesite o forta de apasare mai mare, uzura acului este mai rapida.
Durata de utilizare a varfului de redare este de 200500ore, in functie de forta de apasare.
Dozele de calitate medie au distorsiunile cuprinse intre 45%, iar cele de calitate mai buna au 23%.
Dezavantajul principal al dozei cu cristal este sensibilitatea mare fata de variatiile de temperatura ale mediului ambiant. La o crestere cu 10oC fata de temperatura normala de lucru(18o22oC) are loc o scadere a semnalului de iesire cu 25%.
Singurul avantaj al dozelor cu cristal este nivelul destul de ridicat a semnalului de la iesire. Nivelul semnalului este cuprins intre 400800mV pe o impedanta de iesire de 0,52MO.
Caracteristica de frecventa la dozele de calitate medie este intre 6012000Hz, cu o abatere de 6dB, avand numeroase denivelari.

13. Dozele ceramice

Dozele ceramice sunt asemanatoare din punct de vedere constructiv cu dozele cu cristal.
La dozele ceramice, elementul traductor nu mai este o lamela de cristal taiata dintr-un macrocristal de sare Seignette, ci este format dintr-o lamela de ceramica policristalina(piezooxiodica).
Proprietatile piezoelectrice apar numai dupa tratamente termice speciale. Placuta ceramica se poate realiza cu grosimea mai mica si cu elasticitatea mai mare ca lamelele folosite la dozele cu cristal, din care cauza la forte de deformare mai mici produce un nivel corespunzator al semnalului de iesire.
La acest tip de doza se obtine la iesire o tensiune de aproximativ 500mVm la o forta de apasare de 24gf.
In comparatie cu dozele de cristal, dozele ceramice au o stabilitate mai buna cu temperatura. Astfel pana la +70oC nu sunt influentate de temperatura. Umiditatea mediului ambiant nu influenteaza proprietatile electrice ale placutelor, insa la actiunile mecanice(socuri) sunt mult mai sensibile decat dozele simple cu cristal.
Banda de frecventa, In cazul dozelor ceramice de calitate medie este cuprinsa intre 3016000Hz, cu 1dB iar in cazul celor de calitate ridicata intre 3018000Hz, cu o abatere de 6dB. Distorsiunile difera in functie de tipul dozei, valorile sunt cuprinse intre 0,52%.
Pentru a mari durata de utilizare a dozelor, varful de redare este realizat din diamant(in marea majoritate a cazurilor). In felul acesta se obtin durate de utilizare pana la 800 de ore in cazul unei forte de apasare de 5gf.
Constatari practice arata ca varfurile din diamant se pot folosi 1200 de ore la forta de apasare de 2gf, 1400 ore la 1gf, 1500 ore la 0,5gf. La aceasta contribuie si raza de curbura mica a varfurilor de redare.

14. Dozele magnetice

In prezent dozele magnetice sunt cele mai utilizate in tehnica HI-FI. Dupa modul constructiv ele se impart in trei grupe:
cu magnet mobil(magnetodinamice)
cu miez de fier mobil(ferodinamice)
cu reluctanta variabila
Functionarea dozelor magnetice se bazeaza pe principiul inductiei electromagnetice; daca spirele unei bobine sunt strabatute de linii de camp magnetic variabil, in bobina se induce o tensiune electromotoare. Tensiunea electromotoare indusa este:

e = -n
unde: n este numarul de spire al bobinei; F este fluxul magnetic; dF/dt este variatia fluxului magnetic.
Variatia fluxului magnetic dF/dt este proportionala cu viteza de oscilatie a varfului de redare, v, deci rezulta e= k*v unde k este o constanta tipica dozei.
Dozele cu magnet mobil transforma vibratiile mecanice explorate de varful de redare in tensiune de audiofrecventa pe baza principiului inductiei electromagnetice expus mai sus.
La acest tip de doze traductorul este alcatuit din una sau mai multe bobine cu miez magnetic, in dreptul carora oscileaza un minuscul baston de magnet permanent. Acesta este solidar cu suportul varfului de redare. La miscarea varfului de redare se misca si bastonul de magnet permanent, care va determina un flux magnetic in corespondenta cu vibratiile modulate in santul gravat.
Prin vibratia fluxului in dreptul miezurilor bobinelor se induce in acestea o tensiune de audiofrecventa.
Dozele moderne sunt realizate cu doua sau patru bobine. De numarul acestora depinde nivelul de audiofrecventa de la iesire. Acesta este cuprins intre 210mV. De numarul bobinelor depinde si impedanta de iesire care este cuprinsa intre 10..50KO.
Dozele cu miez de fier sunt asemanatoare cu dozele magnetodinamice. La acestea in locul magnetului mobil se foloseste un miez de fier moale. Miezul de fier moale se afla intr-un camp magnetic constant, creat de un magnet permanent. El se comporta ca un magnet secundar. O data cu vibratiile varfului de redare se va modifica si fluxul magnetic din bobinele dozei, inducandu-se in spirele acesteia o tensiune electromotoare de audiofrecventa.
Prin folosirea miezului de fier s-a redus masa echipajului mobil, marindu-se astfel elasticitatea acestuia.

Dozele cu reluctanta variabila
Principiul de functionare al acestor doze se bazeaza pe modificarea reluctantei circuitului magnetic in functie de oscilatiile varfului de redare in timpul explorarii santului modulat.
Despre caracteristicile calitative generale se poate arata caracteristica de frecventa intre 3020000Hz, distorsiunile armonice intre 0,10,5%(fig. 9).

a

b

c
Fig. 9 Caracteristica de frecventa a dozelor magnetice; a- magnetodinamica; b-ferodinamica; c-cu reluctanta variabila

15. Dozele electrodinamice

La acest tip de doza bobina este fixata de suportul varfului de redare. Din acest motiv dozele electrodinamice se mai numesc si doze cu bobina mobila.
Bobina se afla intr-un camp magnetic constant care este creat, ca si in cazul celorlalte doze, dintr-un magnet permanent. In timpul explorarii discului, prin miscarea bobinei in campul magnetic, se induce in spirele acestuia tensiune de audiofrecventa.
Masa mica a bobinei duce la scaderea mesei echipajului mobil. In felul acesta se obtine o buna elasticitate.
Din cauza numarului mic de spire al bobinei, tensiunea de audiofrecventa este foarte mica(de ordinul zecimilor de mV). De aceea este necesara utilizarea unor transformatoare pentru a putea realiza conectarea dozei la preamplificator.
In general dozele electrodinamice se folosesc in studiourile profesionale.
Caracteristica de frecventa este intre 10..50000Hz. Aceasta permite utilizarea dozelor la reproducerea discurilor cuadrofonice.
La dozele electrodinamice se utilizeaza numai varfuri de redare diamant.

16. Dozele condensator

Dozele condensator se produc in doua variante:
doze condensator de inalta frecventa
doze condensator de audiofrecventa
Doza condensator de audiofrecventa are suportul varfului de redare realizat dintr-un tub subtire metalic, care constituie armatura mobila a condensatorului. Aceasta se afla intre doua folii de electret perpendiculare, care pe fetele posterioare sunt metalizate; in felul acesta se obtin armaturile fixe.
In timpul miscarii varfului de redare se modifica capacitatea electrica a sistemului si la bornele armaturilor apare tensiune de semnal.
Nivelul acesteia este foarte mic si nu se transmite nici macar la mica distanta fara a se inrautati raportul semnal/zgomot. De acea, in doza se incorporeaza preamplificatoare cu circuite integrate capabile sa debiteze un semnal de 200mV la 1KHz cu o abatere de 1dB. Raportul semnal/zgomot se apropie de cel al dozelor magnetice si dinamice, avand insa elasticitatea mult mai buna ca acestora(fig. 10).

Fig. 10 Doza condensator.

BIBLIOGRAFIE:

1.Emil Marian
Ilie Mihaiescu
Mircea Schmol
Imre Szatmary

2.Al. Iulian Stan

3.E. Damachi

4.Theodor Danila

5.Constantin Radoi

Autor: Popescu Marius
e-mail: marius.popescu@k.ro