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Scheda 21

La polarizzazione

La cosiddetta curva di rimanenza di un materiale ferromagnetico, ovvero la caratteristica di trasferimento della rimanenza Br in funzione del campo magnetizzante H, non è lineare; essa è diversa a seconda del tipo e dello spessore del rivestimento magnetico usato. La linearità di questa caratteristica è molto importante nel processo di registrazione magnetica. Una notevole distorsione armonica si otterrebbe se il segnale applicato alla testina creasse un campo magnetizzante che portasse a lavorare il nastro magnetico in prossimità del ginocchio inferiore oppure superiore della caratteristica; pertanto è indispensabile polarizzare il nastro in modo che in assenza di segnale il punto di lavoro si trovi nel tratto lineare compreso tra i due ginocchi.
Figura 4_2
Si pensò di risolvere il problema della non linearità ricorrendo alla polarizzazione (o premagnetizzazione) in corrente continua del nastro (bias). Ciò poteva essere fatto in due modi diversi. Con il primo metodo, partendo da un nastro smagnetizzato, una corrente continua veniva sovrapposta al segnale da registrare in modo da portare il punto di lavoro del nastro al centro del tratto lineare della caratteristica di trasferimento B=f (H). In questo modo si poteva registrare un segnale con una distorsione armonica abbastanza contenuta. Poiché tuttavia veniva utilizzato solo il quadrante positivo della caratteristica di magnetizzazione, l'induzione residua sul nastro era relativamente piccola; inoltre la componente continua magnetizzava il nastro e la testina di registrazione, determinando un basso rapporto segnale rumore. Il secondo metodo di polarizzazione in c.c. consisteva nel magnetizzare il nastro alla saturazione prima di registrare il segnale. Ciò serviva anche a cancellare una eventuale precedente registrazione. In questo modo il nastro rimaneva magnetizzato conservando un'induzione residua Br. Alla testina di registrazione veniva quindi applicato il segnale da registrare sovrapposto ad una tensione continua di valore tale che il punto di lavoro del nastro fosse quasi coincidente con la coercitività del nastro. Rispetto al precedente, questo metodo aveva il vantaggio di sfruttare un tratto più ampio della curva B-H. Ciò consentiva di registrare un segnale di ampiezza maggiore con la conseguenza che il livello del segnale riprodotto era più elevato e quindi il rapporto segnale-rumore migliorava notevolmente. Rimaneva tuttavia il problema del rumore prodotto dalla polarizzazione in continua, a meno di portare il punto di lavoro del nastro oltre la forza coercitiva. La polarizzazione del nastro magnetico mediante sovrapposizione di un segnale ad alta frequenza al segnale ad audiofrequenza ha consentito di migliorare notevolmente il processo di registrazione magnetica . La sovrapposizione dei due segnali linearizza il processo di magnetizzazione del nastro, che diventa quasi ideale. Questa tecnica è simile a quella utilizzata per eliminare il fenomeno dell'isteresi magnetica (magnetizzazione anisteretica), in modo da rendere più lineare la curva Br = f (H) di un materiale magnetico. (La magnetizzazione ideale di un materiale magnetico si ottiene sovrapponendo al campo magnetizzante continuo un campo alternato, variabile simmetricamente in direzioni opposte, gradualmente crescente fino a portare alla saturazione il materiale e quindi gradualmente decrescente fino ad annullarsi). L'applicazione della polarizzazione AF, oltre ad avere effetto sulla linearità, è molto efficace anche sulla sensibilità. Quando il nastro passa davanti alla testina di registrazione è sottoposto ad un campo periodicamente crescente il quale, dopo aver raggiunto un massimo, decresce fino a zero. La legge di decremento di detto campo è determinante ai fini della registrazione delle frequenze alte. Se il decremento è molto lento rispetto al periodo del segnale si ha una pseudo cancellazione; la magnetizzazione residua acquisita da un elemento di nastro è limitata ad una zona nella quale l'intensità del campo di premagnetizzazione raggiunge un valore critico H. Il segnale a bassa frequenza registrato sarà quindi quello che esisteva al momento in cui questo campo critico ad alta frequenza è stato attraversato. Questo valore è leggermente inferiore alla coercitività del materiale magnetico utilizzato. Con la polarizzazione in c.a. viene eliminato il rumore che si ottiene con la polarizzazione in c.c. Inoltre, poiché vengono utilizzati tutti e due i quadranti della curva B = f(H), l'induzione residua sul nastro è molto maggiore e ciò comporta, conseguentemente, un ulteriore miglioramento del rapporto S/N. Per utilizzare i vantaggi della premagnetizzazione ad alta frequenza è necessario soddisfare le regole seguenti:
  1. la frequenza del segnale di premagnetizzazione deve essere almeno 3-5 volte superiore alla frequenza massima del segnale audio da registrare, al fine di evitare la formazione di battimenti derivanti da effetti di modulazione che avvengono nel canale di registrazione. Essi producono un aumento del rumore di fondo. Una frequenza di polarizzazione elevata (circa 200KHz) riduce di circa 2 dB il rumore di modulazione. Nei registratori professionali da studio la frequenza della corrente di polarizzazione va da 131 KHz a 240 KHz. Negli apparati non professionali e per uso domestico la frequenza di polarizzazione è intorno ai 100KHz.
  2. Il segnale di polarizzazione deve avere un contenuto armonico molto basso. Le armoniche pari comportano picchi di corrente di ampiezza diversa e questa asimmetria produce una componente continua che genera rumore.
  3. L'ottimizzazione della corrente di polarizzazione va effettuata in base alle caratteristiche magnetiche del nastro, al suo spessore e alla sua velocità, nonché in base alle dimensioni fisiche del traferro della testina di registrazione. Il rapporto tra la corrente di polarizzazione e la corrente del segnale generalmente è intorno ai 20 dB.
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