Kassetten - Tonkopf ,Ausgangsspannung mit Röhren auf Line niveau verstärken?

Röhren sind für Spannungen ab etwa 10mV brauchbar, wenn man entsprechende rauscharme NF-Typen verwendet. Sie sind durch ihre Konstruktion in Kapazitätsarmut für hochohmige Quellen (47k) sehr gut geeignet.
Transistoren arbeiten besser mit niedrigen Quellimpedanzen bis maximal 10k rauscharm.

Bei Kassetten- und Tonbandgeräten gab es Zweikopf- und Dreikopfmodelle. Beim Dreikopfmodell konnte die Impedanz des Aufnahmekopfs relativ tief angesetzt werden, sodass keine zu hohe Sprechspannung erforderlich war, während der Wiedergabekopf mit einer Impedanz von 2 bis 50k (bei 1kHz) gebaut wurde (Transistor- oder Röhrengerät) und entsprechend höhere Ausgangsspannungen lieferte.
Es hängt daher erst mal von der Konstruktion ab, ob es sich um ein Zwei- oder Dreikopfgerät handelt. Dementsprechend kommen NUR Transistoren oder allenfalls auch Röhren in Betracht. Da müsste man schon etwas mehr wissen...

Ich habe keine weiteren infos ,es ist ein altes vollmechanisches Kassettenlaufwerk ,die ausgangsspannung ist etwa 2mV,konnte ich jetzt nachmessen.
Wie kann es sein das röhren erst ab 10mV rauschfrei arbeiten?
Ein Tonabnehmer von einem Plattenspieler und ein Mikrophon bringt doch auch nicht mehr spannung?

Bei einem Tonabnehmer ist man ja gerade an der Grenze des erträglichen. Bei dynamischen Mikrofonen reicht ohne Übertrager die Rauschfreiheit bei weitem nicht aus. Und auch bei Verwendung von Studiomikrofonen (Kondensator) wird noch ein Eingangsübertrager verwendet, um einigermassen rauschfrei arbeiten zu können.
Die Frage ist einfach, wei hoch das Rauschen sein darf. Wenn man natürlich keine Ansprüche stellt, so ist ein Betrieb immer möglich. Nur geht man ja davon aus, dass das leere Gerät ohne Band messbar weniger rauschen sollte als mit unbespieltem Band. Und das ist mit den 2mV Ausgangsspannung kaum zu erreichen.

Also muss ich gezwungenermasten einen Opamp oder sowas nehmen?

Eigentlich ja.
Aber noch eine Frage: Soll das Ding nur abspielen oder auch aufnehmen können?

Beides ,will ja sozusagen meinen eigenen Standart schaffen (höhere Bandgeschwindigkeit).das laufwerk wird als grundgerüst aus einem alten Teac Streamer bestehen,den löschkopf lasse ich drin ,nur einen neuen tonkopf muss ich einbauen.Die spannungsreglung für die 2 bandmotoren will ich mit lm317 herstellen ,und mit relais umschalten,also zwischen play vorwärts/rückwärts ,Vorspulen ,Zurückspulen,Play.
Aufnehmen ist so eine sache ,da werde ich mich von tonbandgeräten inspirieren lassen ,vielleicht gehts ja sogar schon ohne vormagnetisierung.Der Löschkopf gibt sich mit gleichstrom zufrieden ,oder?

Tonbandtechnik ist eine "eigne" Sache.
Ohne Vormagnetisierung geht gar nichts. Diese kann HF oder Gleichstrom sein. Und löschen kann man auch mit Gleichstrom oder HF. Nur, wenn man mit Gleichstrom löscht, so ist das Band nach dem Löschen nicht neutral, sondern es bleibt ein beträchtlicher Rest an Magnetisierung erhalten. Und dieser Rest addiert sich zum Nutzsignal, somit kann das Nutzsignal nicht so hoch werden. Und damit nimmt das Rauschen zu.
Und das Gleiche gilt für die Vormagnetisierung. Mit DC-Vormagnetisierung hast Du immer nur die Hälfte der Magnetisierungskurve, also zwischen Null und Plus (bezw. Null und Minus). Ausserdem wird durch diese Vormagnetisierung und/oder Löschung die ganze Bandführung im Lauf der Zeit magnetisch.

Ohne irgendwelche Tricks (Dolby) ist mit einem normalen Kassettengerät ein Fremdspannungsabstand von knapp 50dB machbar, mit DC-Löschung würde er sich auf etwa 46dB verringern und mit DC-Vormagnetisierung auf etwa 40dB. Und da ja ein normales Kassettengerät schon zu stark rauscht (sonst wäre Dolby nie eingesetzt worden), reicht das natürlich nirgends hin.

Verstehe ich das recht, dass das Laufwerk ursprühglich zur Aufzeichnung digitaler Daten gedient hat?
In diesem Falle ist nicht garantiert, dass es einen für Analoganwendungen genügenden Gleichlauf besitzt. Ab Band werden die Daten ja auf den Arbeitsspeicher geladen und von dort verarbeitet. Somit spielt die Kopiergenauigkeit was das Timing angeht keine Rolle.
Bei Analogfunktion muss aber die zeitrichtige Aufzeichnung und Wiedergabe gewährleistet sein, sonst kommt es zu Jaulen. Es kann natürlich sein, dass das Laufwerk einem normalen Kassettenlaufwerk entspricht und somit bei 4,75cm/S oder schneller den Anforderungen genügt.
Du schreibst, dass Du Deinen eigenen Standard einführen möchtest.Ich gehe aber davon aus (hoffentlich zu recht), dass Du die Bandgeschwindigkeit nicht reduzierst, sondern beibehälst oder erhöhst.
Eine niedrigere Bandgeschwindigkeit fürht zu höherem Rauschen (andere Entzerrung, kleinere Spannungen) schlechterem Gleichlauf (weniger Schwungradwirkung), schlechterem Frequenzgang und höherem Klirr.

Wenn Du den normalen Kassettenstandard einhalten würdest, könnte man mit einer Referenzkassette (DIN Bezugsband) den Wiedergabeteil optimal gestalten und danach den Aufnahmeteil entwickeln und optimieren. Ohne eine Referenz wird die Sache etwas schwierig.

Ausserdem sind da Tongenerator, HF-Generator und Klirrmessbrücke unerlässlich, neben einem guten NF-Messgerät und wenn möglich noch ergänzt durch eine Wobbelmessbrücke.

Die Entwicklung eines solchen Gerätes ist schon mit etlichem Aufwand verbunden, was das Equipment angeht, aber auch was den technischen Hintergrund anbelangt. Ich habe mich während Jahren mit solchen Geräten (Studio-Tonbandgeräte, Studio-Jingle-Maschinen und Studio-Kassettengeräte) herumgeschlagen und ich würde mich ohne viel Zeit und das nötige Equipment nicht an eine solche Aufgabe wagen.

Ja,es war für digitale wiedergabe gedacht und ist direkt angetrieben.
Ich hatte vor die bandgeschwindigkeit auf das 2 und vierfache zu erhöhen.Das müsste das Problem mit dem mangelnden gleichlauf und den fehlenden Hochtonfrequenzgang etwas verbessern.Wenn ich den Löschkopf mit einem Rechtecksignal von etwa 100khz füttere ,wäre das besser?
Wie stelle ich das mit der vormagnetisierung am Tonkopf an?
Ein halbwegs hochfrequentes signal anlegen,und das ganze dann mit einem übertrager und dem "nutzsignal" modulieren?

Also,
Dann machen wir halt mal ein Stück Theorie. Ziel ist es, auf dem Band eine frequenzunabhängige Magnetisierung hin zu bekommen. Das ist ungefähr so, wie man bei der Schallplatte eine frequenzunabhängige Auslenkung möchte.
Wenn wir eine lineare Magnetisierung haben, so bekommen wir am Wiedergabekopf eine Höhenanhebung von 6dB/Oktave, weil ja die Magnetisierung linear ist, mit zunehmender Frequenz aber die Magnetisierungswechsel pro Zeit zunehmen. Diese Zunahme ergibt eine höhere Spannung.
Nun haben wir aber nicht nur das, sondern wir haben im Band, im Kopf und durch den nicht idealen Band-Kopfkontakt Höhenverluste. Diese müssen wir ausgleichen.

Wenn wir uns eine Testschaltung vorstellen, an welcher wir den Wiedergabkopf über ein Koppel-C an den Noninvers-In eines OPV legen (er darf keinerlei DC bekommen, weil er sonst das Band mit jedem Durchgang etwas löscht) und über 100k an den gleichen Punkt den Tongenerator anschliessen, so müssen wir eine Entzerrung in die Gegenkopplung einbauen, die die Bässe anhebt. Dies geschieht normgemäss miteiner Zeitkonstante von 3180 Mikrosekunden.
Je nach Bandgeschwindigkeit machen sich die Höhenverluste mehr oder weniger bemerkbar. Daher wird diese Kompensation bei Tonbandgeräten mit einer unterschiedlichen Zeitkonstante ausgeglichen. Bei 4,75 wäre es 120 Mikrosekunden, bei 9,5 75 miS und bei 19 50 miS.

So würde das mit der Wiedergabe dann aussehen. Die Verstärkung könnte auf etwa Maximum 60dB (das wäre das Verhältnis R 3180 miS zu R Geg gegen Masse, also am Inv.In) eingestellt werden.

Fortsetzung folgt.

Das wäre das Prinzip des Aufnahmeverstärkers.
Er muss eigentlich eine konstante Magnetisierung des Bandes unabhängig von der Frequenz gewährleisten. Dies wird dadurch erreicht, dass in Reihe zum Nutzsignal ein Widerstand liegt, der rund 3* XL bei 20kHz entspricht. Damit ist bei linearem Spannungsverlauf ein linearer Stromverlauf gegeben. Und damit entsteht die lineare Magnetisierungskurve.
Mit dem RC-Glied der Gegenkopplung wird der Höhenverlust ausgeglichen, der aufnahmeseitig entsteht.
Wie hoch die Verstärkung sein darf oder muss, hängt von der ganzen Dimensionierung und dem Tonkopf ab.

Die Vormagnetisierung wird hier über einen kapazitiven Trimmer eingekoppelt, weil er so gut wie keinen Einfluss auf das NF-Signal ausübt.
Man kann natürlich statt des Trimmers auch eine fixe Kapazität verwenden und einfach die Grösse des Vormagnetisierungssignals verändern.

Zum Lösch- und Vormagnetisierungssignal ist noch folgendes zu sagen: Es sollte ein Sinussignal mit etwa 100kHz sein. Im Rundfunkbereich sind die 100kHz praktisch nicht genutzt, sodass allfällige Störstrahlungen (der Oszillator ist abgeschirmt zu konstruieren!) keinen Schaden anrichten. Aus diesem Grund ist Rechteck nicht empfehlenswert, weil die Oberwellen so ziemlich alles versauen und zustopfen, was sich in Reichweite befindet, von Tuner über CD bis PC.

Zur Einstellung der Vormagnetisierung: Ausnahmeverstärker linear (ohne Höhenkompensation)!!
10kHz Nutzsignal (relativ leise) auf den Aufnahmekopf, ohne Vormagnetisierung. Dann die Vormagetisierung zugeben und schrittweise erhöhen, aufschreiben (bei Gerät mit Kombikopf). Anschliessend Wiedergabe und Pegel beobachten. der Pegel sollte anfänglich zunehmen, ein Maximum erreichen und danach um etwa 6dB fallen (bei noch höherer Vormagnetisierung weiterer Abfall). Dies kann ein Ausgangspunkt sein.
Jetzt idealerweise mit Klirrbrücke 1kHz zuführen und mit der Vormagnetisierung den geringsten Klirr anvisieren. Dabei den Eingangspegel nach dieser Einstellung so erhöhen, dass ein Klirr von 3% (kein Clipping!!) entsteht.
Falls keine Klirrbrücke vorhanden, diesen Teil mal weg lassen.

Jetzt 1kHz (ohne Klirrbrücke, nur mit Oszilloskop) so weit im Pegel erhöhen, bis leichte Verformung entsteht, aber KEIN Clipping!!

Nun Aufnahmeverstärker mit provisorischer Höhenkorreektur versehen (50myS)

Anschliessend Frequenzgang aufnehmen, mit 20dB verringertem Aufnahmepegel (Tongenerator um 20dB zurücknehmen).
Höhenausgleich (bis maximal 100myS) zur Höhenkorrektur verwenden, bei Bedarf leichte Basskorrektur in die Gegenkopplung einbauen (max. 3dB).
Falls der Frequenzgang noch nicht brauchbar ist, im Wiedergabezweig noch einige Anpassungen vornehmen.

Einstellung Löschung:
Zuerst mit etwa 6dB Übersteuerung 300Hz aufnehmen (lange Aufnahme) und stufenweise die Löschspannung erhöhen, nach jeder Erhöhung Löschung kurz unterbrechen (Markieren),aufschreiben. Bei Wiedergabe die stelle suchen, ab welcher KEIN Signal mehr hörbar ist. Die Löschspannung ab diesem Punkt um ca. 20% erhöhen und als Betriebseinstellung verwenden.

Wow ,da gibt es ja doch ziemlich viel zu beachten - Ich hatte mir das einfacher vorgestellt .
Gut ,dann sage ich mal Byebye Röhrentechnik ,und lese mich etwas in Op Amps rein.Ich hätte noch eine akute frage ,wo ich einfach nicht weiterkomme:kann man mit einem Ua741 einen 35Hz Subsonic filter bauen?Und wären 12db abfall ausreichend um eine endstufe und einen Basslautsprecher effektiv vor tiefen frequenzen zu schützen?

Könnte man das praktisch so aufbauen?


Danke für deine kompetente Hilfe!