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友情链接：磁头的读写原理
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& & &华军数据恢复工程师经过长期以来，对存储技术的刻苦钻研有了一些心得，并与大家分享讨论，本文章主要讲解了存储技术的介绍和多种相关技术的应用，希望对大家能有所帮助。在数据恢复技术上华军的工程师们都有高超的技术，恢复成功率非常之高，如果您有什么疑虑欢迎随时拨打我们的免费咨询电话，或登录我们的首页进行在线咨询。
& & 大多数永久性或半永久性电脑数据都是将磁盘上的一小片金属物质磁化来实现。然后再将这些磁性图可被转换成原始数据，这便是磁存储的原理也是本文将要介绍的主要内容。
磁存储的历史
&&&&在磁存储出现以前，初级电脑存储介质是1890年Herman&Hollerith发明的穿孔卡片。
磁存储的历史可以回溯到1949年6月，一群IBM工程师和科学家那时正开始研发新的存储设备。他们当时研究的正是用于电脑的第一个磁存储设备，而这个设备改变了整个行业。在日，IBM发布了带IBM&701&防御计算器的IBM&726磁带机，这标志着穿孔卡片计算器像电子计算机的变迁。
&&&&四年之后，一小群IBM工程师率先将第一个电脑磁盘存储系统引入308&RAMAC&(随机存取与控制)计算机。
&&&&305&RAMAC驱动可以在50个磁盘上保存5百万字符。个人数据保存的密度仅为2kb/平方英尺。与磁带驱动器不同，RAMAC的记录磁头可以直接到达每个磁盘表面的位置而不需要读取中间的信息。随机可访性曾有效提高电脑性能，这使得数据的保存和检索的速度都远快于原来保存在磁带上的速度。
&&&&在60多年的发展中，磁存储行业已经可以在3.5英尺大小的驱动上存储3TB数据。
磁场如何保存数据？所有磁存储设备都通过电磁学原理读写数据。基础物理原理认为电流通过导体的时候，导体周围会产生磁场。注意电子是从阴极流向阳极，如图所示，尽管我们通常认为电子是从阳极流向阴极。
电流通过时，在导线周围产生磁场
&&&&电磁现象是1819年由汉斯克里斯琴攠斯特发现，当时他发现指南针在靠近通电的电线时无法准确指示方向。而电流停止后，指南针恢复正常。
电线导体产生的磁场对其范围内的磁性物质会产生影响，当电流方向或电压极性变换时，磁极也随之变换。
&&&&电流方向随磁极方向而改变，磁存储设备中的读写磁头是U型导体。U型磁头被线圈包裹，从而让电流通过。当电流通过线圈时，会在驱动磁头中产生磁场。调换电流极性也会改变磁极。实际上，磁头的电压可在两级快速改变。
磁头读写原理
&&&&组成存储介质的磁盘或磁带形成了一些介质形式，在此之上，存放了一层磁化物质。该物质通常是一些带杂质的氧化铁。存储介质上的每个磁性粒子都有自己的磁场。介质为空时，这些磁场的磁极通常是杂乱的。由于每个粒子的磁场指示方向都随机，所以出现了相互抵消的情况，从而出现了无明显磁极的现象。
&&&&当驱动的读写磁头产生磁场时，磁场会在U型磁铁的两级之间跳动。因为磁场通过导体比通过空气要容易，所以磁场会向外弯曲，然后利用临近的存储介质作为最短途径到达另一端。磁场直接穿过介质将磁性粒子极化，使其与磁场保持一致。磁极的方向由通过线圈的电流方向决定。在磁存储设备的开发过程中，读写磁头和介质之间的距离显著减少。这样被记录磁畴也会变小。而被记录磁畴越小，数据保存的密度就越大。
&&&&磁场穿过介质的时候，磁头下部区域的粒子的方向都相同。当粒子磁畴统一时，就不会产生相互抵消，于是会形成明显的磁场。由许多磁性粒子生成的这个本地磁场现在就会整齐划一地产生一个可探测累积磁场。磁头中颠倒的磁通量会导致磁碟上磁化粒子磁极的颠倒。
通量逆转是存储介质表面磁性粒子的磁极发生了改变。一个驱动磁头在介质上创建颠倒的磁通量是为了记录数据。驱动写入任何一个字节，它都会在介质上创造正-负和负-正的颠倒磁通量。在转换区域里的通量逆转被用来保存给定数据，这种方法被称之为编码。根据所使用的编码方式，驱动逻辑或控制器保存好数据后将其编码成一系列的通量逆转。
&&&&在写入过程中，磁头被加入电压。由于电压极性改变，磁场电极也随之改变。磁通变换区在极性改变的地方被准确写下来。在读取过程中，磁头生成的信号与写入时的有出入。相反，磁头只在通过通量逆转时产生了电压脉冲或尖峰电压。当正极变为负极，磁头探测到的麦种就是负极。当负极变成正极时，脉冲就是正极尖峰电压。这种效应之所以发生是因为导体只在以某种角度通过磁力线时才生成电流。由于磁头与磁场平行移动，所以磁头产生电压的唯一机会就是当它通过磁极或磁通变换区进行读取的时候。
硬盘驱动和其他存储设备对数据的读写其实采用的是基本的电磁法则。电流通过磁头时，磁头生成可以生成可以保存在介质中的磁场，驱动写入数据。磁头再通过介质表面式则驱动读取数据。由于磁头在保存的磁场中会出现更改，所以它会产生微弱电流指示信号中是否出现磁通变换区。
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为兴趣而生，贴吧更懂你。或3.3简述录音座的磁带录音原理和放音原理；磁带录音与磁带放音都是依靠磁带（硬磁材料）紧贴在；磁带录音原理：声音经过话筒转变为电信号，经放大器；磁带放音原理：磁带放音过程是录音的逆过程，它是将；3.4什么叫偏磁？录音时为什么要加偏磁？；所谓偏磁，是指在录音过程中，给录音磁头线圈加一个；录音时加入偏磁，可以使录音过程的电－磁转换的磁化；3.5简述交流抹音原理；交
3.3 简述录音座的磁带录音原理和放音原理。
磁带录音与磁带放音都是依靠磁带（硬磁材料）紧贴在磁头（软磁材料）上匀速走带来实现电信号与磁信号的相互转换的。
磁带录音原理：声音经过话筒转变为电信号，经放大器后，送入录音磁头，磁头线圈通入信号电流后可以产生磁场，其大小和方向与通电电流的变化一致，因此在磁头的缝隙周围便会产生与声音变化相对应的磁场，这时当磁带以一定速度紧靠着磁头移动时，根据磁化原理可知，磁带会被磁化，由于磁带采用硬磁性材料制成，因此磁带上的剩磁很大，从而把磁信号记录下来，实现了电信号与信号的转换。
磁带放音原理：磁带放音过程是录音的逆过程，它是将磁带上记录的磁信号通过转换变为电信号，再经放大，由扬声器还原成声音。由电磁感应定律可知，线圈回路在变化的磁场中会产生感应电动势和感应电流，线圈中感应电动势的大小与单位时间内的磁通量的变化成正比。因此在放音时，当记录磁信号的磁带以一定的速度经过磁头时，磁头铁芯中就会有磁通穿过，该磁通的大小会随着磁带上的磁信号的内容发生变化，使磁头线圈产生的感应电动势也相应地变化，从而实现了磁信号与电信号的转换。这个感应电动势再经过放大电路放大后，最后送入扬声器还原成声音。
3.4 什么叫偏磁？录音时为什么要加偏磁？
所谓偏磁，是指在录音过程中，给录音磁头线圈加一个大小合适的稳定的直流电流或超音频（录音信号最高频率的 3～8倍）振荡电流与音频信号电流相叠加后一起送入录音磁头线圈，使磁头缝隙产生一个附加磁场，这一过程称为偏磁。
录音时加入偏磁，可以使录音过程的电－磁转换的磁化过程中，使磁带工作在剩磁曲线的线性部分，避开其非线性部分，以达到减小磁带上磁迹波形失真的目的
3.5 简述交流抹音原理。
交流抹音是利用超音频交变磁场来抹音的。它是给抹音磁头线圈送入一个超音频振荡电流，在磁芯缝隙处产生与之相对应的交变磁场，由于超音频交变磁场的频率非常高，磁带经过抹音磁头的缝隙时，将被这个交变磁场反复磁化（几十次），这样当磁带离开磁头缝隙时，随着磁头缝隙处磁场强度分布的减小，磁带上的剩磁也逐渐减小到零，从而达到消磁的目的。交流抹音后，磁带上的剩磁全部被消除。
3.6 什么叫恒流录音？为什么要采用恒流录音方式？
恒流录音是指通入录音磁头中的录音电流的大小，不随录音信号的频率变化而变化，即录音电流的大小与录音信号频率无关。
采用恒流录音的原因是：录音磁头是电感元件，阻抗呈感性，磁头感抗的大小将随着录音信号频率的增加而增加，而在录音过程的电－磁变换过程中，磁带上记录的剩磁是与录音电流的大小成正比的。因此录音过程中必须在录音磁头上串联一个十几千欧的大电阻，使信号的中低频段的磁头感抗比该电阻小得多，磁头感抗可以忽略不计，这样录音电流的大小在中低频段就与信号的频率无关，实现了恒流录音。
3.7 什么叫微分效应？它会使放音频响发生怎样的变化？
所谓微分效应，是指磁头在放音过程中，磁头输出信号的大小 u0是与磁带上剩磁信号 Ψ
的变化率（频率）成正比的，即磁头输出电压 u0=dΨ/dt，这一微分关系的特性称为磁头放音输出的微分效应。
由于微分效应使得放音磁头的输出电压正比于放音信号频率，因此频率每升高一倍时，放音输出电压也将增加一倍（增加 6dB），即放音输出频响按 6dB／倍频程（即 6dB/oct）的规律直线上升，信号频率越高，放音磁头输出电压就越大。
3.8 为什么在录音、放音过程中要进行频率补偿？分别画出录音、放音频率补偿特性曲线。
在录音时，一是录音磁头在电－磁变换过程中磁头呈感性，因此在信号的中低频段需要进行恒流录音，使录音电流的大小与信号频率无关；二是在录音信号的高频段，录音磁头存在多种高频损耗，且频率越高，磁头损耗就越大，记录到磁带上的剩磁信号也就越小，因此录音输出电路中要对录音高频信号进行提升处理。根据上述二点原因，在录音过程中必须对录音输出电路送到录音磁头的电流的频率特性进行补偿，使录音电流的中低频段恒流而高频段提升，其补偿特性应如下图的 B曲线所示，这样记录到磁带上的剩磁信号的频率特性才是均衡的。
在放音时，由于放音磁头的微分效应和高频损耗，使放音磁头输出的电压的频率特性如下图的 A曲线所示，中低频段呈 6dB/倍频程变化，高频段的输出下降。为此，在放音电路中必须设置放音频率补偿电路，该电路在中低频端的频率补偿特性与放音磁头的频率特性相反，放音电路的中低频输出呈 6dB/倍频程上升，如下图的 C曲线所示，另外根据磁带的磁性材料，在放音频率补偿曲线中设置两个转折频率点，对于普通磁带，低端转折频率为 50Hz，高端转折频率为 1.3kHz；而放音磁头的高频损耗，则由放音磁头与所并联的电容所构成的 LC谐振电路进行补偿；这样就使得在录音和放音过程中，总的音频信号的频率特性呈均衡状态，如下图的 D所示。
录放音频率特性曲线：
A：放音磁头输出电压频率特性。
B：录音输出电流频率补偿特性。
C：放音均衡电路频率补偿特性。
D：录、放音过程总的频率特性。
3.9 试述驱动机构的录/放音恒速走带过程。
当按下录/放音键时，机芯开关接通了电机的工作电源，电机转动，通过橡胶皮带驱动飞轮转动，与飞轮固定在一起的主导轴随之转动，同时装有磁头和压带轮的磁头滑板移动，使磁头接触到盒式磁带，压带轮压向已穿过磁带盒的主导轴，将磁带压贴在主导轴上。匀速转动的主导轴和压带轮靠摩擦力带动磁带恒速走带。
磁带在主导机构驱动下恒速走带的同时，供收带机构也使供带盘、收带盘匀速转动。磁带因受供带盘的阻力而具有一定的反张力，使磁带不致松散。与此同时，橡胶皮带带动张力轮转动，其收带小轴在按下放音键时已靠至收带盘的橡胶外缘上，因而使收带盘在收带小轴驱动下转动，将主导轴送来的磁带平滑地收卷起来。恒速走带过程可见下图所示。
3.10 以 D系列集成电路立体声收录机为例，画出其电路结构框图，简述各部分电路的作用。
熊猫 SL-861型双卡台式立体声收录机，是典型的 D系列集成电路立体声收录机。整机电路主要由收音电路、录放电路和音频放大电路 3部分构成，该机的电路结构框图如下：
各部分的作用如下：
1. 收音电路 D7335P：FM调频头电路； D7640P：AM／FM中频电路，包括 AM检波和 FM鉴频电路； D7343P：立体声解码电路。
2. 录放电路
（1）录放卡电路 D7668P（IC101）：录/放均衡放大集成电路； BG103／BG104：放音输出放大器；超音频偏磁振荡器。
（2）放音卡电路 D7668P（IC201）：放音均衡放大集成电路； TC9165：自动选曲电路； BG204：话筒前置放大器。
3. 音频放大电路 BG301／BG302：音频前置放大器； D7796P（IC601／IC602）：双五段图示均衡器；D7240P（IC301）：功率放大器；AN6884（IC801）：电平显示器。
3.11 ALC电路的作用是什么？画出电路的组成框图，简述其工作原理。
ALC电路是录音座在录音状态下自动调整录音电平的电路，其作用是防止大信号时录音放大器产生过荷失真。 ALC的电路框图如下图所示，它由整流电路、延时电路和控制电路 3部分组成。
ALC电路的工作原理：当录音输入信号较弱时，录音输出信号也较弱，不能使这 3部分电路工作。输入信号全部加到录音放大电路的输入端，此时录音信号能够获得较大的增益，使小信号的信噪比提高。当录音输入信号较强时，录音输出信号也较强。信号经过整流、延时后，使控制电路起控，从而使录音输入信号得到衰减，使增益降下来，达到自动控制录音电平的目的。
3.12 试分析自动选曲电路的工作原理。
自动选曲电路是在快进或倒带状态下根据磁带上节目之间的间隙来确定某一放音节目的起始位置的。其自动选曲电路的工作原理为：自动选曲系统在选曲时，先按下放音键，这时电路处于放音状态，然后再按下快进或倒带键，压带轮离开主导轴，机芯部分处于快进或倒带状态，同时放音磁头稍向后退，磁带微贴着磁头快速走带，放音磁头仍然能感应出节目信号，这样电路和机芯处于选曲状态。当磁带到达节目开始或结束位置时，由于节目之间留有 3～5 s的空白段，在这一空白段磁头感应不到信号，导致自动选曲电路产生一个脉冲信号，由该脉冲来驱动机芯的电磁铁动作，使相应的快进或倒带机构停止，电路和机芯恢复放音状态，最终完成自动选择节目内容的目的。
3.13 试分析双卡连续放音控制电路的工作原理。
录音座的连续放音功能有两种类型：①由 A卡到 B卡的磁带单方向的连续放音；②A卡或 B卡中磁带的双向连续放音。
双卡间的磁带单方向连续放音的控制原理较为简单，只需将两个卡的放音键都按下，当一个卡放音结束时，由自停机构自动释放该卡放音键，并控制另一卡自动进入放音状态即可。
磁带的双向连续放音，是指磁带正向走带时，1、2磁迹工作；当正向走带结束时，在控
制电路的控制下能够自动反向走带，此时 3、4磁迹工作。
在放音时为了使磁带不需要翻面而能交替连续放音，实际上是借助磁头能自动换向来达到目的。能够进行自动换向连续放音的录音座机芯与控制电路必须具备以下基本要求。
（1）磁带能按标准速度朝两个方向行走。
（2）不论哪个方向走完，磁带都能发出换向指令。
（3）换向指令发出后，磁带立即反向行走，同时磁头的工作磁道切换到磁带上的另2个磁迹。磁带的双向连续放音的控制方式主要有磁头旋转式，磁带移动式，磁带换向式三种。
3.14画图说明杜比―B降噪的基本原理。
杜比-B降噪系统的降噪重点是消除磁带上的高频固有噪声，其原理框图如下所示：基本原理是：将信号分离成主、副两个通道，主通道
作一般放大，而进入副通道的高频信号则进行非
线性压缩，然后将主、副通道输出信号迭加再记
录（或传输）；放音时在副通道中对高频信号进行
扩张，再与主信号迭加，恢复成原信号，从而使
录音时（或传输中）混入的噪声进行衰减，实现
第四章 音频功率放大器
4.1 前置放大器的功能是什么？有哪些基本组成部分？各部分有何作用？
前置放大器功能有两个：一是要选择所需要的音源信号，并放大到额定电平；二是要进行各种音质控制，以美化声音。
前置放大器的基本组成有：音源选择、输入放大和音质控制等电路。
各部分的作用：
音源选择电路的作用是选择所需的音源信号送入后级，同时关闭其他音源通道。
输入放大器的作用是将音源信号放大到额定电平，通常是 1V左右。
音质控制的作用是使音响系统的频率特性可以控制，以达到高保真的音质；或者根据聆听者的爱好，修饰与美化声音。
4.2 功率放大器的作用是什么？有哪些基本组成部分？主要的性能指标有哪些？
功率放大器的作用：一是对各种音源输出的音频信号进行加工处理和不失真放大；二是对音频信号进行功率放大，使之达到足够的功率去推动扬声器发声。
功率放大器的基本组成：由激励级、输出级和保护电路等基本电路所组成。激励级用来提供足够的电压增益或功率增益，以便能激励功放输出级；输出级用来产生足够的不失真输出功率；保护电路用来保护输出级的功率管和扬声器，以防过载损坏。
功率放大器的主要性能指标有：过载音源电动势；有效频率范围；总的谐波失真；输出功率。
4.3 试简述图 4-3所示电子开关选择电路的工作原理。
图 4-3所示为飞利浦公司生产的 TDA1029音源电子开关选择电路。该音源电子开关可以输入四组立体声信号，当它的D控制开关‖扳到开路时，第一组信号通过；当 11
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