Beim Betrieb jedes Tonbandgerätes wirken Mechanik und Elektronik zusammen. In den ersten vier Folgen dieser Artikelreihe haben wir die grundsätzliche Bekanntschaft mit dem Laufwerkteil, also der Mechanik gemacht und gesehen, welch scharfe Forderungen an diese gestellt werden müssen.

In der letzten Fortsetzung (Teil 4) wurde zusätzlich einiges über die Laufwerkpflege gesagt. Ebensowenig wie die ersten vier Folgen die Aufgabe hatten, aus deren Lesern Feinmechaniker zu machen oder Reparaturanweisungen zu geben, sollen die kommenden Ausführungen kein Schnellkurs in Nachrichtentechnik sein, sondern nur grundsätzliche, möglichst leicht verständliche Informationen übermitteln.

Durch das bessere Verständnis der Wirkungsweise von Magnettongeräten aber kann sich die Freude an dem Umgang mit diesen vergrößern. Zusätzlich mag diese Artikelreihe, besonders bei jüngeren Menschen, den Wunsch auslösen, sich intensiver entweder mit der Feinmechanik oder der Nachrichtentechnik zu befassen.

Wie bereits erläutert, nimmt das Tonband von der linken Vorratsspule seinen Weg über einen Umlenkbolzen vorbei an den gut abgedeckten Lösch-, Aufsprech- und Wiedergabeköpfen (bzw. ziemlich oft anstelle der beiden letzten, einen kombinierten Aufnahme-Wiedergabekopf), an der Tonwelle mit Gummiandruckrolle, an dem rechten Umlenkbolzen zur Aufwickelspule.

Beim Vorbeigleiten des Bandes am Löschkopf wird zunächst die eventuell in seiner Magnetitschicht gespeicherte Aufzeichnung gelöscht. Die hierfür benötigte Hochfrequenzenergie wird in einem, mit einer Leistungsröhre (erste Buchstaben „EL") oder einem Leistungstransistor bestückten Hochfrequenzgenerator gewonnen.

Es mag manchem Magnettonfreund schon die Frage gekommen sein, warum man sich, anstelle des zusätzliche Kosten verursachenden HF-Generators, nicht eines kopfähnlich geformten Permanentmagneten  bedient,  oder — wie  bei  der  Löschdrossel, auch Löschpistole genannt - die im Gerät bereits vorhandene Netzfrequenz von 50 Hz zur Bandlöschung nutzt.

Bei der Löschung mittels eines Magneten, also in einem Gleichfeld, wird die Magnetitschicht des Tonträgers bis zu ihrer Sättigung magnetisiert. Nach dem Verlassen dieses Gleichfeldes verbleibt in der Schicht ein starker remanenter Magnetismus, d.h. das Tonband ist nicht mehr magnetisch neutral. Die auf einer sehr dünnen Kunststoffolie (Stärke zwischen ca. 35um und ca. 18um; 1um = einmillionstel Meter oder eintausendstel Millimeter) befindliche magnetisierbare Schicht, die noch dünner ist als die Folie, bildet keine homogene Masse, sondern besteht aus einer Unzahl kristall- oder nadeiförmiger Eisenoxydpartikelchen. Zwischen je zwei Eisenpartikelchen befindet sich ein mehr oder minder kleiner, eisenfreier Zwischenraum (siehe tonband-Titelbild 1/65 sowie Heft 2/65, Seite 20, Bild 5). Daher besitzt diese Magnetitschicht pro Flächeneinheit (z. B. 1um) eine unterschiedliche „Felddichte".

Läuft das in einem Gleichfeld aufmagnetisierte Band am Wiedergabekopf vorbei, so werden die vorgenannten Unterschiede der „Felddichte" in Spannungsschwankungen umgesetzt. Diese ergeben infolge ihrer unregelmäßigen Verteilung ein Rauschen. Aufgrund des Vorgesagten läßt sich leicht verstehen, warum eine Bandlöschung mittels eines Gleichfeldes für Heimmagnettongeräte völlig unbrauchbar ist. Weiterhin läßt sich aus dem Vorgesagten ableiten, warum Eisen- oder Stahlwerkzeuge mit remanentem Magnetismus - dazu gehört nicht nur ein Schraubenzieher, eine Zange o. ä., sondern ebenso eine zum Cutten verwendete normale Stahlschere *) - mittels Löschdrossel entmagnetisiert werden müssen, bevor diese wieder mit Eisenteilen eines Magnettongerätes oder dem Band in Berührung kommen.

*) Es gibt auch unmagnetische Cutscheren, z. B. von der Fa. K. Hammacher, Solingen. Postfach 66 (Preis DM 10.50).

Die Forderung nach einem - auch vor der Neuaufnahme - magnetisch neutralen Tonträger läßt sich durch Löschen in einem Wechselfeld erfüllen. Während des Löschvorganges werden die Eisenoxydteilchen, entsprechend dem augenblicklichen Vorzeichen des Wechselfeldes, mehrmals ummagnetisiert. Vorbedingung für die restlose Entmagnetisierung, d. h. Schaffung eines magnetisch neutralen Zustandes, ist das langsame Abklingen des Wechselfeldes bei gleichzeitig ausreichender Zahl von Vorzeichenumkehrungen (Bild 1).

Wird diese Forderung nicht erfüllt, also das Wechselfeld plötzlich unterbrochen, so verbleibt, ähnlich wie bei der Gleichfeldmagnetisierung, ein dem Momentanfeld entsprechender remanenter Magnetismus. Hieraus wird gleichzeitig verständlich, warum man bei dem Entmagnetisierungsvorgang mit der Löschdrossel diese nicht an dem zu entmagnetisierenden Gegenstand ausschalten darf, sondern die Drossel vielmehr langsam von diesem entfernen muß.

Das Wesentliche beim Löschvorgang ist also das langsam abklingende Wechselfeld. Dies ist gleichbedeutend mit einer geringen "Flankensteilheit". Im Magnettongerät steht zum Löschen des Bandes nur eine relativ kurze Zeit, die von der Bandgeschwindigkeit abhängig ist, zur Verfügung. Bei einer Bandgeschwindigkeit von z. B. 9,5cm/s passiert das Band den Löschkopfspalt, wenn dieser 0,2mm breit ist, in rund 1/200 Sekunde. In dieser Zeit also muß das Feld aufgebaut und wieder langsam abgeklungen sein. Für letzteres steht die halbe Spaltbreite oder, grob gerechnet, nur eine vierhundertstel Sekunde zur Verfügung.

Wollte man die Löschfrequenz aus dem Netz entnehmen, so wären bei dem vorgenannten Beispiel von den 50 Wellenlängen der Netzfrequenz nur 0,125 während des entscheidenden Abklingvorganges des Wechselfeldes wirksam.

Von einem mehrfachen Ummagnetisieren und gleichzeitigen langsamen Feldabbau könnte unter diesen Bedingungen keine Rede mehr sein. Selbst bei einem nur fünffachen Ummagnetisieren benötigte man bei 50 Hz Löschfrequenz und einer Bandgeschwindigkeit von 9,5 cm/s eine Löschspaltbreite von 2 x 9,5 = 19mm. Löschköpfe mit derartigen Mindestabmessungen, die wegen der großen Spaltbreite zusätzlich zu anderen, hier nicht erwähnten Nachteilen eine sehr hohe Leistungsaufnahme haben müßten, sind technisch völlig uninteressant.

Verwendet man hingegen eine ausreichend oberhalb des Hörbereiches liegende Frequenz, so erreicht man bei der gleichen Spaltbreite von 0,2mm eine 100malige Ummagnetisierung im abklingenden Feld. Bei der z. B. im Verhältnis zu einem Wiedergabekopf (siehe tonband-Titelbild 4/65) großen Spaltbreite eines Löschkopfes von ca. 0,2mm (Bild 2) entsteht, in Verbindung mit einer hohen Löschfrequenz, die für eine einwandfreie Bandlöschung erforderliche geringe Flankensteilheit des Wechselfeldes.

Zusätzlich erhält dieser Spalt noch eine Einlage aus Hartkupfer. Die hierdurch gegebenen starken Wirbelströme zwingen das Wechselfeld, bereits vor dem Luftspalt auszutreten (Bild 3). Die effektive Spaltbreite wird hierdurch vergrößert und gleichzeitig die Flankensteilheit des magnetischen Feldes zusätzlich verringert. Außerdem verhindert diese Kupfereinlage, daß der Spalt des Löschkopfes durch absplitternde Eisenpartikelchen langsam zugesetzt und hierdurch das Löschfeld geschwächt wird.

Unter den vorgegebenen Betriebsbedingungen klingt der in der Magnetitschicht des Bandes befindliche remanente Magnetismus mit Sicherheit völlig ab, das Band ist also nach dem Löschvorgang wieder magnetisch neutral.

Der durch die Wicklungen des Aufsprechkopfes fließende niederfrequente Signalstrom, auch Aufsprechstrom genannt, erzeugt in dessen Kopfspalt ein magnetisches Wechselfeld, das dem Aufsprechstrom proportional ist.

Eine verzerrungsarme Bandwiedergabe ist jedoch nur möglich, wenn das vorgenannte Signal-Wechselfeld einen der Modulation proportionalen remanenten Magnetismus erzeugt.

Die Magnetisierungskurve von Eisen, also auch die der Magnetitschicht des Tonbandes, weist in der Nähe des Nulldurchganges eine starke Krümmung auf (Bild 4). Würde man nur den aufzuzeichnenden Signalstrom durch den Aufsprechkopf fließen lassen, so wären untragbar große, nichtlineare Verzerrungen die zwangsläufige Folge. Um diese Verzerrungen zu vermeiden, füllt man den in Bild 4 sichtbaren nichtlinearen Bereich der Magnetisierungskennlinie mittels einer, in ihrer Amplitude entsprechend gewählten Vormagnetisierung auf, verlegt also den Arbeitspunkt für den Aufsprechstrom.

Da ein Gleichfeld aus den bereits genannten Gründen hierfür untauglich ist, benutzt man die auch für den Löschvorgang erzeugte Hochfrequenz. Diesem hochfrequenten Vormagnetisierungsstrom wird die aufzunehmende Nutzmodulation = Aufsprechstrom überlagert (Bild 5).

Infolge dieses technischen Kunstgriffes verbleiben nur noch geringe nichtlineare Verzerrungen. Außerdem wird der Aussteuerungsbereich des Bandes erweitert.

Jedes Tongeschehen beansprucht eine gewisse Zeitdauer. Entsprechend der bei der Aufzeichnung gegebenen oder gewählten Bandgeschwindigkeit steht eine mehr oder minder große Bandlänge hierfür zur Verfügung. Dies bedeutet, daß eine Zeiteinheit in eine Längeneinheit transformiert wird.

Hieraus ergibt sich, daß die Informationsdichte unter anderem bei kleiner werdender Bandgeschwindigkeit zunimmt.

Um auch bei niedrigen Bandgeschwindigkeiten die vorgegebene Modulation, besonders die hohen Frequenzen, noch einwandfrei aufzeichnen bzw. abtasten zu können, sind hierfür extrem geringe Spaltbreiten erforderlich.
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Ein Zahlenbeispiel wird dies verdeutlichen. Bei einer Bandgeschwindigkeit von 9,5 cm/s und einer Frequenz von 10.000 Hz ergibt sich eine aufgezeichnete Wellenlänge von 9,5:10.000 = 0,00095cm - umgerechnet 9,5um.

Da die Spaltbreite höchstens 2/3 der aufzuzeichnenden bzw. abzutastenden Wellenlänge betragen darf, ergäbe dies eine Spaltbreite von weniger als 6um. Die obere Grenzfrequenz von Heimmagnettongeräten liegt bei einer Bandgeschwindigkeit von 9,5cm/s jedoch zwischen 12,5 und 15 kHz. Daher besitzen die Kombiköpfe dieser Geräte eine Spaltbreite zwischen 3-4um.

Aus dem Vorgesagten ergibt sich gleichzeitig ein Hinweis für die Praxis: Bei vorgegebener Spaltbreite steigt mit zunehmender Bandgeschwindigkeit der Frequenzumfang. Für Musikaufnahmen sollte man daher, bei mehreren zur Verfügung stehenden Bandgeschwindigkeiten, stets die höchste wählen und hierfür keine unter 9,5cm/s benutzen.

Gleichzeitig ergeben sich zwei grundsätzliche Unterschiede zwischen dem Löschkopf und dem Aufnahme- und Wiedergabe- bzw. dem Kombikopf:

1. Der Löschkopf besitzt eine große Spaltbreite (ca. 200um). Der zur Aufnahme und Wiedergabe bestimmte Kopf jedoch eine sehr geringe Spaltbreite (3 bis 4um).

2. Beim Löschkopf soll das Wechselfeld eine möglichst geringe Flankensteilheit aufweisen. Beim Aufsprech- und Wiedergabekopf muß es eine große Flankensteilheit besitzen.

Würde diese Forderung nicht erfüllt, so wäre eine einwandfreie Abtastung der Höhen, insbesondere bei kleinen Bandgeschwindigkeiten, nicht möglich.

Manchem Leser mag es beim vergleichenden Studium von Prospekten über Heimmagnettongeräte schon aufgefallen sein, daß bei manchen Geräten auf deren hohe Vormagnetisierungsfrequenz besonders hingewiesen wurde.

Was hat es hiermit für eine Bewandtnis? Infolge der Krümmung der Magnetisierungskennlinie bilden sich zwischen der Grundschwingung der Vormagnetisierungsfrequenz und den Oberwellen der Nutzmodulation u. a. Differenztöne. Diese fallen wiederum in den Hörbereich. Je höher die Vormagnetisierungsfrequenz ist, desto mehr wird man sich auch dem Ende des Hör- bzw. Aufnahmebereiches nähern, bevor die ersten Pfeif- bzw. Störstellen auftreten können. Da jedoch die für den Löschvorgang und die Vormagnetisierung benötigte Energie aus dem gleichen Generator entnommen wird, weist diese bei praktisch allen Heimmagnettongeräten die gleiche Frequenz auf. Mit zunehmender Frequenz steigen in den Köpfen die Hysteresis- und Wirbelstromverluste an.
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Außerdem benötigt ein Löschkopf, trotz Hochfrequenzspeisung, u. a. wegen des im Vergleich zum Aufsprechkopl großen Spaltes und gleichzeitig benötigtem starkem Wechselfeld, eine relativ große Energie. Bei der Entwicklung eines Magnettongerätes, das preisgünstig sein soll, muß daher ein Kompromiß geschlossen werden zwischen dem Aufwand für den HF-Generator, d. h. seiner Leistungsabgabe und der bei Nutzmodulation gerade nicht mehr wahrnehmbaren Differenztonbildung, also der optimalen Arbeitsfrequenz des Generators. Diese liegt bei Heimmagnettongeräten zwischen 40 und 60 kHz. Läuft das modulierte Tonband an dem Wiedergabekopf oder dem auf Wiedergabe geschalteten Kombikopf vorbei, so entstehen - infolge des auf dem Band gespeicherten remanenten Magnetismus - in diesem entsprechende Feldstärkeschwankungen. Diese wiederum werden in Spannungsschwankungen umgesetzt. In der nächsten Folge werden wir uns mit den weiteren Vorgängen bei der Wiedergabe und Aufnahme eines Bandes befassen.

Ende Teil 5 (Wird fortgesetzt)

In der fünften Folge begann unsere Bekanntschaft mit der Elektronik der Tonbandgeräte. Aufgrund von Überlegungen erkannten wir, warum z. B. für die Bandlöschung ein magnetisches Gleichfeld (also die Gleichstrom- Vormagnetisierung) völlig ungeeignet ist.

Weiterhin ergab sich auch die Antwort auf die Frage, weshalb anstelle des Netzwechselstromes in den Magnettongeräten eine im Ultraschallbereich liegende Frequenz zur Bandlöschung benutzt wird.

Der Aufnahmevorgang in seiner Gesamtheit wurde in der fünften Folge bewußt nur gestreift, dafür aber die hierbei gegebene Notwendigkeit der Hochfrequenz-Vormagnetisierung erklärt. Bevor auf die Details des Aufnahmevorgangs eingegangen wird, erscheint es zweckmäßig, zunächst auf die vielfältigen bei der Bandwiedergabe gegebenen Probleme einzugehen.

Der bei einer Aufnahme im Tonband entstandene (Anmerkung : also der in der Magnetschicht enthaltene) remanente Magnetismus tritt beim Vorbeilauf am Abtastspalt eines Wiedergabekopfes auch in diesen ein und verursacht dort ein Magnetfeld wechselnder Intensität und Richtung.

Durch diese Feldstärkeänderungen werden in die auf dem Kern des Wiedergabekopfes befindlichen Spule Spannungen, die der Bandmagnetisierung genau proportional sind, induziert.

Je stärker das dem Band aufgeprägte remanente niederfrequente Wechselfeld ist, desto größer wird auch die von der Kopfspule abgegebene Spannung sein.

Übertragen wir diese Erkenntnis auf die genutzte Spurbreite des Bandes, so ergibt sich, daß die induzierte Spannung proportional mit der Spurbreite zu- bzw. abnehmen muß.

Bei der halben Spurbreite eines 6,25mm breiten Tonbandes steht somit - unter der Voraussetzung gleichen Bandflusses - auch nur die Hälfte des bei Vollspuraufzeichnung (= 6,25mm) gegebenen Pegels zur Verfügung. Daraus ergibt sich, daß, bei gleicher Aussteuerungstiefe und damit gleichem Klirrfaktor beim Halbspurverfahren, dessen Breite pro Spur nur je 2,2mm des 6,25mm breiten Bandes beträgt, nicht der Störspannungsabstand einer Vollspuraufzeichnung erreicht werden kann.

Unter den gleichen Voraussetzungen wird der Störspannungsabstand und damit die Dynamik einer Viertelspuraufnahme, deren Breite nur 1mm beträgt, ebenfalls schlechter sein als die einer Halbspuraufnahme.

Um trotzdem auch bei Halbspur- und Viertelspuraufnahmen einen guten bzw. befriedigenden Signal-Fremdspannungsabstand zu erreichen, werden hierbei die Bänder tiefer ausgesteuert. Man nimmt also, im Interesse einer guten Dynamik, einen höheren Klirrgrad in Kauf.

Wie bereits in der fünften Folge aufgezeigt, wird bei der Magnettontechnik die Zeiteinheit in eine Längeneinheit transformiert.

Würde man die Geschwindigkeit eines am Abtastspalt des Hörkopfes vorbeilaufenden, modulierten Tonbandes gegenüber der Aufnahme verdoppeln, so würde in der gleichen Zeiteinheit, z. B. eine Sekunde, von dem Abtastspalt die doppelte Feldlinienzahl geschnitten (abgetastet).

Anstelle von z. B. den 100 Maxima und Minima eines 100Hz-Tones würden, infolge der Geschwindigkeitsverdopplung, 200 Maxima und Minima den Abtastspalt passieren. Damit hätte sich die ursprüngliche Tonhöhe verdoppelt. Entsprechend dem Induktionsgesetz steigt auch die Wiedergabespannung proportional mit der Frequenz. Verdoppelt man also anstelle der Bandgeschwindigkeit die aufgezeichnete Frequenz von 100Hz auf 200Hz, so verdoppelt sich auch hierbei die vom Wiedergabekopf abgegebene Signalspannung.

Damit jedoch die Angelegenheit bei der Magnettonwiedergabe nicht zu einfach wird, gilt die vorgenannte Gesetzmäßigkeit für den Amplitudenverlauf leider nur im unteren Teil und dem Anfang des mittleren Frequenzbereiches. Oberhalb einer gewissen Grenzfrequenz, die auch von der Bandgeschwindigkeit abhängig ist, entsteht eine Amplitudenbedämpfung. Die Hauptursache hierfür ist die Selbstentmagnetisierung des Tonbandes.

Mit steigender Frequenz muß auf der pro Sekunde zur Verfügung stehenden Bandlänge eine zunehmende Zahl von Schwingungen untergebracht werden. Wir sprechen von der Informationsdichte. Infolge der besonders bei hohen Frequenzen gegebenen überaus engen Nachbarschaft unterschiedlich magnetisierter Eisenoxydpartikel erfolgt durch ihre gegenseitige Feldbeeinflussung eine partielle Löschung des remanenten Magnetismus.

Da bei einer Bandgeschwindigkeit von 9,5 cm/s und gleicher Frequenz die Aufzeichnungsdichte (besser die Informationsdichte) doppelt so groß ist wie bei 19 cm/s, läßt sich unschwer erkennen, daß mit abnehmender Bandgeschwindigkeit die Selbstentmagnetisierung und damit die Höhenbedämpfung bereits bei niedrigeren Frequenzen wirksam wird (Bild 1).

Um die Selbstentmagnetisierung bei niedrigen Bandgeschwindigkeiten möglichst klein zu halten, werden hierfür Bänder gefertigt, die der Entmagnetisierung eine möglichst hohe Kraft (= Koerzitivkraft) entgegenstellen (z. B. AGFA PE 31 und PE 41, BASF LGS 35 und LGS 26).

Die Koerzitivkraft von Bändern darf jedoch auch nicht zu groß gemacht werden, da sich sonst diese Bänder nur schwer löschen lassen, also eine unbefriedigende Löschdämpfung aufweisen würden.

Obwohl die Dicke der magnetischen Schicht sehr gering ist (je nach Bandsorte zwischen ca. 13 bis 6um), können die Eisenoxydpartikel nicht mikroskopisch exakt nur unter der Bandoberfläche liegen, sondern sind auch in die Tiefe gestaffelt.

Dies bedeutet, daß bei gegebenem Vormagnetisierungs- und NF-Aufsprechstrom die tiefer in der Schicht liegenden Eisenoxydteilchen, insbesondere bei hohen Frequenzen, schwächer magnetisiert werden als die unmittelbar an der Schichtoberfläche befindlichen.

Demzufolge entsteht durch diesen „Schichteffekt" bei der Abtastung im Hörkopf ein im Vergleich zu den tieferen Frequenzen schwächeres Feld, also eine Höhenbedämpfung. Dünnschichtbänder erleichtern die Höhenwiedergabe. Soweit diese in ihren magnetischen Daten wesentlich von den Eigenschaften der DIN-Bezugsbänder abweichen, empfiehlt es sich, den Aufsprechteil des Magnettonteiles für diese Bänder einmessen zu lassen. Hierauf wird ebenfalls in der nächsten Folge eingegangen.

Aus der Tatsache, daß bereits wenige "um" Zwischenraum zwischen Eisenoxydpartikel und Kopfspalt die Höhenwiedergabe verschlechtern, ergibt sich auch für den praktischen Betrieb unserer Tonbandgeräte eine Nutzanwendung. Für eine einwandfreie Bandaufzeichnung und -wiedergabe ist es - besonders bei Viertelspurgeräten - wichtig, daß sowohl auf absolute Sauberkeit der Kopfspiegel als auch auf weitgehende Staubfreiheit der Bänder geachtet wird (für letztere fertigen die Bandhersteller ebenso praktische wie schön aussehende Bandkassetten).

Sollten sich am Kopfspiegel Bandreste festgesetzt haben, so dürfen diese, wie bereits in der vierten Folge erwähnt, keinesfalls mit einem metallischem Gegenstand (Schraubenzieher, Messer o. ä.) entfernt werden. Dies würde unweigerlich zu feinen Kratzern auf dem polierten Kopfspiegel führen und damit die Bildung von Bandrückständen auf dem Kopf erleichtern.

Würde man den in Bild 1 dargestellten Amplitudenverlauf der Hörkopfspannung frequenzunabhängig verstärken, so wäre eine der Telefonqualität entsprechende Wiedergabe die zwangsläufige Folge.

Die Hörkopf-EMK (elektro magnetische Kraft) muß also linearisiert, d. h. entzerrt werden. Damit wird gleichzeitig ein bei der Magnettontechnik üblicher Ausdruck, nämlich „Entzerrerverstärker" verständlich. Die vorstehenden Erläuterungen über die Selbstentmagnetisierung der Tonbänder sowie Bild 1 geben Auskunft darüber, daß man mit abnehmender Bandgeschwindigkeit eine zunehmende Höhenentzerrung benötigt.
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Man könnte eine Frequenzganglinearisierung z. B. dadurch erreichen, daß man den Wiedergabeverstärker so auslegt, daß seine Frequenzkurve (Bild 2, Kurve B) spiegelbildlich zur Hörkopf-EMK verläuft (Bild 2, Kurve A).

Das Ergebnis einer solchen Entzerrung wäre zwangsläufig ein linearer „Über-alles-Frequenzgang" (Bild 2, Kurve C). Wie aus dem Verlauf der Kurve B ersichtlich ist, wäre bei einer derartigen Entzerrung eine starke Höhenanhebung im Wiedergabeverstärker erforderlich.

Eine derart kräftige Zusatzverstärkung (mit einem Aufholverstärker) für die hohen Frequenzen aber ist gleichbedeutend mit einer störenden Zunahme des Band- und Verstärkerrauschens, also einer nicht vertretbaren Verkleinerung des Signal-Störspannungsabstandes und damit der möglichen Dynamik.

Die in Bild 2, Kurve B, dargestellte Wiedergabeentzerrung wird daher bei der Magnettontechnik nicht angewandt. Aus Bild 3 ist u. a. ersichtlich, daß der Energieanteil im Bereich der hohen Frequenzen kleiner ist als bei tiefen Tönen.

Bei Sprache und Musik ist daher, bis zur Erreichung der Aussteuerungsgrenze, im oberen Frequenzbereich eine größere Gesamtverstärkung zulässig als bei mittleren oder gar tiefen Frequenzen. Hiervon macht man bei der Magnettontechnik dadurch Gebrauch, daß man einen Teil der Höhenentzerrung in den Aufnahmeverstärker verlegt, also in diesem die hohen Frequenzen mehr verstärkt als die mittleren und tiefen Töne.

Da es möglich sein muß, möglichst alle Bandaufnahmen völlig unabhängig von der Hersteller-Marke auf jedem Tonbandgerät mit gleicher Bandgeschwindigkeit ohne deutlich hörbare Frequenzgangverfälschungen wiederzugeben, wurde die Wiedergabeentzerrung (Bild 4) für die einzelnen Bandgeschwindigkeiten durch entsprechende Vereinbarungen weitgehend festgelegt.

Zum Einmessen der Wiedergabeverstärker auf linearen Frequenzgang dienen Bezugsbänder (z. B. DIN-Bezugsband 19 und 9,5, beide nach DIN 45 513).

In der fünften Folge dieser Artikelreihe wurde bereits darauf hingewiesen, daß für eine einwandfreie Höhenaufzeichnung die Spaltbreite höchstens zwei Drittel der aufzuzeichnenden Wellenlänge betragen darf. Wird die Spaltbreite gleich oder größer als die abzutastende Wellenlänge (Bild 5a), so heben sich die positiven und negativen Felder im Kopfspalt gegenseitig auf, ein magnetischer Kraftfluß ist dann nicht mehr möglich.

Die Spaltbreite der Wiedergabe- bzw. Kombiköpfe in Heimmagnettongeräten beträgt durchweg 3 bis 4um. Damit ist auch bei der Bandgeschwindigkeit 9,5cm/s eine einwandfreie Wiedergabe bis mindestens 12,5kHz gemäß DIN 45.500, Blatt 4, möglich.

Ein weiteres Kriterium für die einwandfreie Höhenabtastung bildet die Spaltstellung der Köpfe. Der Idealfall : Bei der Benutzung von Kombiköpfen sowie Aufnahme + Wiedergabe über das gleiche Magnettongerät ist die Gleichheit der Spaltstellung immer exakt erfüllt. Bei Geräten mit getrenntem Aufsprech- und Wiedergabekopf müssen die Spalte beider Köpfe zunächst exakt parallel zueinander stehen.

Wird diese Bedingung nicht erfüllt, so entsteht hierdurch, wie Bild 5b zeigt, eine scheinbare Spaltverbreiterung und damit eine verschlechterte Höhenwiedergabe. Da außerdem die Forderung nach Austauschbarkeit der Bänder besteht, ist es nicht allein ausreichend, daß in jedem Magnettongerät der Spalt des Aufsprech- und Wiedergabekopfes parallel zueinander stehen, diese aber einen beliebigen Winkel zur Laufrichtung des Bandes einnehmen.

Der Spalt eines jeden Magnettonkopfes, also des Kombi-, Aufsprech- und Wiedergabekopfes, muß genau senkrecht zur Laufrichtung des Bandes stehen. Bedenkt man, daß die Spaltbreite 3 bis 4um, die Spaltlänge bei Halbspur 2,2mm beträgt, so wird verständlich, daß bereits ein geringfügiges Verstellen der gesiegelten Kopf-Taumelschraube oder ein unfreiwilliger kräftiger Stoß gegen einen Magnetkopf die Höhenwiedergabe verschlechtern kann.

Ist dies geschehen, so erfolgt die Neujustierung der Köpfe ebenfalls mit Hilfe des bereits erwähnten DIN-Bezugs-bandes und eines Röhrenvoltmeters. Obwohl nur ein kleiner Prozentsatz von Tonbandfreunden ein Bezugsband und ein Röhrenvoltmeter besitzen dürfte, so wird dennoch, im Interesse einer möglichst vollständigen Information, in der nächsten Folge auch die Eintaumelung der Köpfe beschrieben.

Betrachtet man in Bild 1 die Kurve der Hörkopf-EMK z. B. für die Bandgeschwindigkeit 9,5cm/s, so sieht man, daß der von der Spule des Wiedergabekopfes bei 50Hz abgegebene Pegel um rund 26dB kleiner ist als bei 1kHz.

Soll am Ausgang des Wiedergabeentzerrers für beide Frequenzen die gleiche Signalspannung ausgegeben werden, so muß die Verstärkung für 50Hz um 26dB, d.h. 20mal größer sein als bei 1kHz. Hat der Wiedergabeverstärker für den Ausgangssollpegel bei 1kHz z. B. eine Eingangsempfindlichkeit von 3mV, so steigt diese infolge der Tiefenentzerrung bei 50Hz auf 150uV für den gleichen Ausgangspegel.

Der HiFi-Normentwurf DIN 45 500, Blatt 4, Ziffer 2 und 6 schreibt für Heimmagnettongeräte mit der Gütebezeichnung „HiFi" einen Mindest-Fremdspannungsabstand von 45dB, bezogen auf Vollaussteuerung, vor.

Da die Fremdspannung aus Rauschen und Brummen besteht und sich die am Ausgang des Wiedergabeentzerrers zu messende Störspannung aus der geometrischen Summe der von der Hörkopfspule und dem Verstärker gelieferten Fremdspannung zusammensetzt, muß der vom Hörkopf gelieferte Brummspannungsanteil mindestens 50dB unter der bei 50Hz für Vollaussteuerung benötigten Signalspannung liegen.

Somit darf die infolge einer 50Hz-Fremdfeld-Induktion von
der Kopfspule abgegebene Brummspannung höchstens 0,47uV betragen.

Dies bedeutet, daß der Wiedergabekopf in einem praktisch feldfreien Raum eingebaut sein muß. Um dies zu erreichen, wird zunächst der Wiedergabekopf in jedem Magnettongerät von einer Mu-Metall-Abschirmung umgeben.

Damit die Abschirmung während der Bandabtastung möglichst vollkommen ist, schließt bei der Betätigung des Wiedergabe- oder Aufnahmeschalters eine zusätzliche Mu-Metallplatte, die nur einen schmalen Durchlaß für das Tonband frei läßt, auch an der Frontseite des Hörkopfes dessen Abschirmung (Bild 6a und b).

Daß bei der großen Eingangsempfindlichkeit des Wiedergabeentzerrers für tiefe Frequenzen auch die Verbindungsleitung zwischen Hörkopf und Verstärkereingang abgeschirmt ist, versteht sich nach all dem von selbst.

• Anmerkung : Die Eigenschalten und Bezeichnung von MU-Metall Blechen sollte bereits hier erklärt werden.

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Anmerkung : Das hier stímmt nur für die ganz billigen Magnetbandgeräte. Bereits mit der REVOX A77 und später sogar bei den Grundig Kassettengeräten wurden Schnittbandkern-Trafos eingesetzt, die so gut wie kein 50Hz Streufeld mehr hatten und somit auch nicht abgeschirmt werden brauchten.
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Sowohl der Antriebsmotor als auch der Netztransformator eines Magnettongerätes erzeugen ein starkes 50Hz-Feld. Wären diese Teile innerhalb des Gerätes nicht so angeordnet, daß ihr Feld vor allem in der Nähe des Wiedergabekopfes sehr gering ist, so müßte eine wesentlich stärkere Hörkopf-Abschirmung vorgesehen werden, um den von der DIN-Norm geforderten Mindest-Störspannungsab-stand zu erreichen.

Das Wissen um die Einstreuempfindlichkeit des Wiedergabeteiles ist insbesondere für die Tonbandfreunde von Bedeutung, die beabsichtigen sollten, irgendwelche Änderungen an der Schaltung ihres Gerätes vorzunehmen.

Hierbei muß unter allen Umständen darauf geachtet werden, daß keine Netzfrequenz führende Leitungen (z. B. Heizleitung) oder Teile (Relais) in der Nähe des Wiedergabekopfes oder des Eingangs vom Wiedergabeverstärker vorbeigeführt oder angeordnet werden.

Unter ausländischen Erzeugnissen findet man auch Magnettonlaufwerke, die nur für Bandwiedergabe vorgesehen sind und keinen fest eingebauten Wiedergabeverstärker besitzen (sogenannte „tape-decks").

Die Hörkopfleitung dieser Laufwerke muß mit einem Verstärker verbunden werden, der auch einen zuschaltbaren Magnetton-Entzerrerteil (meist mit „tape-deck" oder „tape-head" beschriftet) aufweist.

Derartige Vollverstärker sind ebenfalls ausländischer Herkunft. Erfreulicherweise ist der Prozentsatz der in Deutschland benutzten „tape-decks" verschwindend gering. Dennoch sei für die Besitzer eines derartigen Gerätes an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß es hierbei für eine brummfreie Bandwiedergabe von ausschlaggebender Bedeutung ist, daß die Hörkopfleitung nicht nur eine doppelte Abschirmung aufweist, sondern auch die Schirmung vom Hörkopf bis zum Verstärkereingang - auch beim Anschlußstecker am Verstärker - keine Lücken aufweist. Des weiteren muß eine derartige Verbindungsleitung möglichst kurz sein.

Es darf nicht übersehen werden, daß die Hörköpfe in Heimtonbandgeräten relativ hochohmig sind. Die durch die Abschirmung bedingte Kabelkapazität verursacht sonst an der hochohmigen Kopfleitung einen zusätzlichen Höhenverlust.

Zieht man einen Vergleich zwischen der bei 9,5cm/s und 19cm/s Bandgeschwindigkeit zu erwartenden Wiedergabequalität, so ergibt sich etwa folgendes Bild: Magnettongeräte, die den Bedingungen der DIN 45 500, Blatt 4, bei der heute wohl am meisten benutzten Bandgeschwindigkeit von 9,5 cm/s entprechen, haben einen Übertragungsbereich von mindestens 40-12 500 Hz. Daher werden nur Menschen mit einem ausgezeichneten Gehör Frequenzgangunterschiede zwischen einer 9,5 cm/s und einer 19 cm/s Aufnahme bzw. Wiedergabe feststellen können.

Auch in bezug auf den Klirrgrad dürfte bei HiFi-gerechten Tonbandgeräten gehörmäßig kein Unterschied zwischen den Bandgeschwindigkeiten 9,5 cm/s und 19cm's wahrnehmbar sein.

Bei Tonhöhenschwankungen besteht leichter die Möglichkeit, daß bei kritischer Musik, z. B. Klavier, ein Unterschied zwischen den beiden angeführten Bandgeschwindigkeiten beobachtet werden kann. Es ist schwieriger bzw. aufwendiger, bei einer 9,5cm/s- als bei einer 19cm/s-Maschine die Gleichlaufschwankungen für Aufnahme und Wiedergabe an die 0,15%-Grenze heranzubringen. Unterhalb dieser Grenze nimmt das menschliche Ohr nur noch in seltenen Ausnahmefällen Tonhöhenschwankungen wahr.

Kritischer ist der Signal-Störspannungsabstand. Wie in dieser Folge erläutert, ist für die Bandgeschwindigkeit 9,5cm/s eine stärkere Höhenanhebung erforderlich als bei 19cm/s. Bei sinfonischer oder Kammermusik könnte es sein, daß mancher Tonbandfreund die bei 9,5cm/s gegebene etwas größere Rauschspannung bei Pianissimopassagen oder Modulationspausen nur ungern wahrnimmt. Für anspruchsvolle Tonbandliebhaber, die ein in den Geschwindigkeiten umschaltbares Gerät besitzen, sei daher an dieser Stelle der Hinweis wiederholt, bei anspruchsvoller Musik die Bandgeschwindigkeit 19cm/s zu wählen. Für Unterhaltungsmusik und Sprache ist die Bandgeschwindigkeit 9,5 cm s bestimmt ausreichend.

Wesentlich für die Beantwortung der Frage Halb- oder Viertelspurgerät ist neben dem Bandverbrauch auch die individuell als vertretbar empfundene Störspannung. Wegen der nur 1mm breiten Tonspur muß, wie bereits erläutert, die Dynamik kleiner sein als bei einer gleichartigen Halbspuraufzeichnung. Außerdem entstehen bei Viertelspuraufnahmen leichter Aussetzer durch winzige Staubkörnchen oder kleine Schichtfehler als bei Halbspuraufnahmen. Dafür bleibt infolge der 1mm breiten Spur bei einer leichten Schiefstellung des Spaltes der Höhenverlust geringer als bei Halbspurköpfen.

Häufig wird auch die Frage gestellt, worin sich konstruktiv die Kombiköpfe von den Aufsprech- und Wiedergabeköpfen unterscheiden.

Der kombinierte Aufsprech-/ Wiedergabekopf ist zweifellos ein Kompromiß, entstanden aus dem Wunsch einer Vielzahl von Interessenten, ein preisniedriges, aber trotzdem gutes Magnetton -Aufnahme -/Wiedergabegerät anbieten zu können.

Daß es sich bei diesem Kopftyp um einen wirklich guten und gesunden Kompromiß handelt, ist dadurch bewiesen, daß der überwiegende Prozentsatz aller Heimtonbandgeräte mit diesen Kombiköpfen ausgerüstet ist.

• Anmerkung : Das ist leider Unsinn. Daß damals so viele Bandgeräte mit Kombiköpfen ausgestattet waren, war die "Geiz ist geil" Devise, doch diesen Spruch kannte man damals noch nicht. Insbesondere bei Grundig mußten die Geräte so billig wie möglich produziert werden (können).

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In der siebten Folge dieser Artikelreihe werden wir unter anderem die Auswirkungen des bei Kombiköpfen eingegangenen Kompromisses ebenso kennenlernen wie die Funktionen bei der Bandaufnahme und das Einmessen von Magnettongeräten.
(Wird fortgesetzt) Di.

Die sechste Folge dieser Artikelserie vermittelte die nähere Bekanntschaft mit den Vorgängen und Kriterien bei der Magnettonwiedergabe.

In der vorliegenden Fortsetzung werden wir den Unterschied zwischen Kombi- und Aufsprech- bzw. Wiedergabeköpfen sowie den grundsätzlichen Vorgang bei der Magnettonaufnahme kennenlernen.

Jedem Tonband-Interessenten ist bekannt, daß der überwiegende Prozentsatz der Heimmagnettongeräte außer einem Löschkopf nur einen gemeinsamen Kopf für Aufnahme und Wiedergabe, den sogenannten Kombikopf besitzt.

Anmerkung : Das ist natürlich der Istzustand von 1966. In den Jahren nach 1970 hat sich das ganz enorm schnell geändert. Dort hatten die wenigsten Heimmagnettongeräte einen Kombikopf. Die Geräte-Invasion der Japaner hatte es erzwungen. Kombiköpfe waren auf einmal unverkäuflich.

Drücken wir die Taste „Aufnahme" an einem derart bestückten Magnettongerät, so wird hierdurch nicht nur der Lösch-/Vormagnetisierungsgenerator eingeschaltet, sondern unter anderem auch der Kombikopf vom Verstärkereingang an den Verstärkerausgang gelegt. Wie aus Bild 1 zu entnehmen ist, durchfließt der dem Vormagnetisierungsstrom überlagerte Modulationsstrom, auch NF-Aufsprechstrom genannt (siehe tonband-Titelbild 1/66), die Spule des Kombikopfes.

Das in diesem entstehende elektrische Feld tritt - wie bereits in der fünften Folge grundsätzlich erläutert (siehe Heft 1/66, Seite 7, Bild 6) - aus dem Luftspalt aus und verursacht in der Eisenoxydschicht (besser : in der Magnetschicht) des mit innigem Kontakt am Kopf vorbeilaufenden Tonbandes eine der Modulation entsprechende remanente Magnetisierung.

Im Gegensatz zu der in Heft 1/66, Bild 6, gezeigten Kopfansicht verjüngt sich der Kern der Köpfe an ihrem Spalt (Bild 2). Hierdurch wird am Luftspalt des Kopfes der durch den Vormagnetisierungs- und Sprechstrom erzeugte magnetische Fluß konzentriert.

Infolge dieser Feldlinienkonzentration kann ein großer Teil hiervon nicht den bequemen direkten Weg durch den Luftspalt des Kopfes wählen, sondern wird vielmehr aus diesem „herausgedrückt" und dringt dadurch tiefer in die Magnetschicht des vorbeilaufenden Bandes ein.

Gleichgültig ob für die Aufnahme bzw. Wiedergabe ein Kombikopf oder für jede dieser beiden Aufgaben je ein speziell hierfür entwickelter Aufsprech- und Wiedergabekopf Verwendung findet, der grundsätzliche physikalische Vorgang ist stets der gleiche.

Allein die Tatsache, daß rund 90% aller Heimtonbandgeräte Kombiköpfe besitzen und viele dieser Geräte die Mindestforderungen der DIN 45 500, Blatt 4, erfüllen, beweist, daß bei den Gesamtübertragungsdaten der meßbare Unterschied zwischen dem mit einem Kombi- oder Aufsprech- plus Wiedergabekopf bestückten Gerät nicht sehr groß sein kann.

• Anmerkung : Das ist in 1966 natürlich bereits überholt bzw. Unsinn, denn die DIN 45.500 Hifi-Norm ist leider auf solch niedrigem, fast schon primitivem Niveau festgelegt, daß selbst billigste Japan-Gurken diese Norm erreich(t)en. Später nach 1970 gab es fast kein Tonbandgerät mehr, das diese Daten nicht spielend leicht  überschritt, sodaß von dieser "Norm" nicht mehr viel übrig blieb als ein Lächeln.
  Wenn in einer Anzeige stand, die Hifi-Norm würde erreicht, war das quasi schon ein Negativ-Kriterium bei der Auswahl solcher Modelle. Angemerkt sei noch, daß natürlich das neue Revox A77 Bandgerät und die zugehörigen Tuner und Verstärker den echten Hifi-Welt-Maßstab setzten.

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Welches ist aber nun aber der echte Unterschied zwischen diesen Kopftypen ? Jeder Tonkopf wird während einer Aufnahme nicht nur von dem Tonfrequenzstrom, sondern ebenso von dem Vormagnetisierungsstrom, dessen Frequenz mindestens zwischen 40 bis 60 kHz liegt, durchflossen.

Da dieser Vormagnetisierungsstrom größer sein muß als der NF-Aufsprechstrom und der Widerstand einer Spule mit zunehmender Frequenz und Induktivität zunimmt, kann die Windungszahl einer Kombikopfspule nicht so groß gemacht werden wie die einer nur der Wiedergabe dienenden Hörkopfspule.

Deshalb wird die von einem Kombikopf abgegebene Wiedergabespannung etwas kleiner sein als die eines „Nur"-Hörkopfes.

Da aber der Signal-Störspannungsabstand eines Verstärkers um so besser ist, je größer die an seinem Eingang liegende Signalspannung gegenüber dem Eigenrauschen der Verstärker-Eingangsstufe wird, bedeutet die Verwendung eines Kombikopfes eine kleine, gehörmäßig kaum wahrnehmbare Verringerung des möglichen Signal-Störspannungsabstandes.

Sowohl die Spaltbreite von Kombi- als auch von Hörköpfen beträgt bei Heimmagnettongeräten 3 bis 4 µm. Bei dieser winzigen Spaltbreite kann ein großer Prozentsatz der magnetischen Kraftlinien nicht aus dem Luftspalt des Kopfes austreten. Das Tonband wird daher vor allem nur an seiner Oberfläche magnetisiert.

Würde man zur Aufnahme auf einem derartigen Heimtonbandgerät ein für kommerzielle Maschinen mit der Bandgeschwindigkeit 38cm/s gefertiges (produziertes) Band verwenden, so wäre eine schlechtere Höhenaufzeichnung und damit auch Höhenwiedergabe die Folge.

Um beim „Nur"-Sprechkopf einen tiefer in die Magnetitschicht des Tonbandes eindringenden magnetischen Fluß zu erreichen, macht man nicht nur dessen Kopfspalt etwas breiter als den eines Hör- der Kombikopfes, sondern legt in den Luftspalt zusätzlich eine aus Kupfer oder Berylliumbronze bestehende Folie ein (Bild 3). Durch diese beiden Maßnahmen treten beim Sprechkopf mehr magnetische Kraftlinien als beim Kombikopf aus dem Luftspalt. Es erfolgt daher bei der Aufnahme eine tiefere Durchmagnetisierung des Tonbandes.

Eine größere Eindringtiefe aber ist gleichbedeutend mit einer stärkeren Aufzeichnung, insbesondere im Bereich der Höhen. Dies wiederum ergibt bei der Wiedergabe einen "etwas" ?? besseren Signal-Störspannungsabstand. Diese Dynamikverbesserung beträgt für Aufnahme + Wiedergabe bei einem guten Heimtonbandgerät 3 bis 4dB.

Hebt sich ein Tonband infolge eines Staubpartikels auch nur ein klein wenig von dem auf Aufnahme geschalteten Kombikopf ab, so bildet das Band an dessen schmalen Luftspalt keine magnetische Brücke mehr. Hierdurch ändert sich der magnetische Fluß durch Kopf und Band. Es entsteht eine kurzfristige Verschlechterung der Aufnahme.

Die nur Aufsprechzwecken dienenden Magnetköpfe erhalten im Gegensatz zu den Kombiköpfen an ihrer Rückseite einen zweiten Luftspalt, der breiter ist als der vordere Luftspalt. Ändert sich unter diesen Voraussetzungen kurzzeitig der Band-Kopfkontakt, so ist die hierdurch entstehende Änderung des magnetischen Flusses im Aufsprechkopf, infolge des rückwärtigen breiteren Luftspaltes, vernachlässigbar klein.

Der wirkliche Vorteil von Heimmagnettongeräten mit getrenntem Aufsprech- und Wiedergabekopf gegenüber solchen mit einem Kombikopf ist jedoch nicht bei der um 3 bis 4dB besseren Dynamik zu suchen.

Magnettongeräte mit Kombiköpfen besitzen, wie Bild 1 zeigt, einen für Aufnahme und Wiedergabe gemeinsamen Verstärker. Bei den 3-Kopf-Maschinen hingegen ist sowohl dem Aufsprech- als auch dem Wiedergabekopf je ein eigener spezieller Verstärker zugeordnet.

Der Tonbandfreund ist mit einem derartigen Gerät daher in der Lage, die Qualität jeder Aufnahme mit einer winzigen Zeitverzögerung (0,4s bei 9,5cm/s und 0,2s bei 19 cm/s) „über Band" zu kontrollieren.

Ist überdies der Gesamtaufbau und die Einpegelung der Magnettonanlage geschickt durchgeführt, so kann man sogar durch Umschalten von „Vorband" auf „Überband" eine vergleichende Abhörkontrolle der Aufnahmequalität ohne Pegelsprung, das heißt Lautstärkesprung durchführen. Überdies ergeben Heimtonbandgeräte mit getrenntem Hör- und Sprechkopf erweiterte Trickmöglichkeiten.

In der sechsten Folge dieser Artikelreihe wurde bereits anhand von Kurven aufgezeigt, daß bei einem mit konstantem Aufsprechstrom aufgenommenem Band die Hörkopf-EMK durchaus keinen linearen Verlauf aufweist, sondern in Abhängigkeit von der jeweils benutzten Bandgeschwindigkeit, besonders im Bereich der hohen Frequenzen, mehr oder minder stark entzerrt, d. h. linearisiert werden muß. Vielleicht hat mancher Tonbandfreund schon folgende Beobachtung gemacht: Stellte er bei einer Frequenz zwischen 200 und 1000 Hz mittels des Aufsprechpegelreglers die Aussteuerungskontrolle am Tonbandgerät so ein, daß diese gerade Vollaussteuerung anzeigte und erhöhte dann die Aufsprechfrequenz ohne jedoch hierbei deren Spannung zu ändern, so zeigte die Aussteuerungskontrolle bereits im Bereich von ca. 4 Hz eine kräftige Übersteuerung des Bandes an.

Dies war durchaus keine Fehlmeldung der Aussteuerungsanzeige. Vielmehr erfolgt bereits während der Aufnahme eine Höhenentzerrung dadurch, daß man, je nach Bandgeschwindigkeit, den Aufsprechstrom im Bereich der mittleren und hohen Frequenzen gegenüber den tiefen Tönen anhebt.

Um bei Frequenzgangsmessungen Fehlergebnisse zu vermeiden, schreibt die DIN 45 511 auf Seite 2 unter anderem vor, daß diese Messungen bei Magnettongeräten bis zu einer Bandgeschwindigkeit von 9,5cm/s mit einem Pegel von -20dB unter Vollaussteuerung, bei einer Bandgeschwindigkeit von 4,75cm/s sogar bei einem Pegel von etwa -30dB unter Vollaussteuerung durchzuführen sind.

Bei der Übersteuerung eines Tonbandes entstehen mindestens ebenso unangenehm klingende nichtlineare Verzerrungen wie bei der Übersteuerung von Verstärkern. Um diese zu vermeiden, besitzen Heimtonbandgeräte außer einem Aufsprechpegelregler auch eine Aussteuerungskontrolle. Diese ist hinter der Höhenanhebung angeordnet und zeigt somit, unabhängig vom Frequenzbereich, die effektiv gegebene Bandaussteuerung an.

Bei mit Röhren bestückten Magnettongeräten finden hierfür trägheitslos arbeitende Anzeigeröhren mit der Bezeichnung „Magisches Auge", „Magisches Band", „Magischer Strich" u.a. Verwendung.

Bei transistorbestückten Magnettongeräten findet man Anzeigeinstrumente. Im Gegensatz zu den vorgenannten Anzeigeröhren arbeiten die Anzeigeinstrumente nicht trägheitslos, sondern benötigen für 90% Ausschlag - je nach Konstruktion - 50 bis 200 ms.

Die Zeitkonstante einer Fortissimostelle ist häufig kleiner als 50 ms. Steuert man trotz der stark unterschiedlichen Zeitkonstante zwischen Aussteuerungskontrolle und Klangereignis am Zeigerinstrument bis zur 100%-Marke aus, so ist das Band übersteuert.

Deutlich hörbare Verzerrungen sind die unangenehme Folge hiervon. Die Bereitstellung von Anzeigeröhren in transistorbestückten Magnettongeräten würde wegen der hierfür benötigten Anoden- und Heizspannung einen zu großen Aufwand bedeuten. Es empfiehlt sich daher für die Besitzer von Transistor-Tonbandgeräten, die Aussteuerungscharakteristik des Zeigerinstrumentes, die überdies stark von dem jeweiligen Modulationsinhalt abhängig ist - am schwierigsten sind hierbei starke Klangimpulse exakt auszusteuern -, durch entsprechende Versuche möglichst genau kennenzulernen.

Man wünscht einerseits nicht zu Unrecht, daß eine Anzeigevorrichtung möglichst genaue Meßwerte liefern soll. Wollte man andererseits bei Heimmagnettongeräten die Bandaussteuerung bei Nutzmodulation mittels Zeigerinstrumente möglichst genau anzeigen, so wäre zur Erfüllung der hierbei erforderlichen Zeitkonstante von weniger als 30 ms ein sehr hoher, das Gerät stark verteuernder Zusatzaufwand erforderlich.

Um einerseits die vorgenannten Schwierigkeiten zu beseitigen und außerdem die Bedienung von Heimtonbandgeräten weiter zu vereinfachen, haben einige namhafte Hersteller derartiger Geräte eine nicht nur meß-, sondern auch gehörmäßig sehr gut funktionierende Aussteuerungsautomatik entwickelt. Unter anderem wird in der nächsten Folge auch deren Wirkungsweise erläutert.

(wird fortgesetzt) Di.

Mancher Leser mag sich vielleicht nach der Lektüre der letzten Fortsetzung (das war Teil 7) gefragt haben, warum die Aussteuerungskontrolle bei Magnettonaufnahmen kritischer ist als z. B. bei Verstärkern. Es erscheint zweckmäßig, kurz auf die Problematik der Aussteuerung bei Magnettonaufnahmen einzugehen.

Außer einem möglichst großen Frequenzumfang erwartet man von Magnettonaufnahmen auch eine möglichst fremdspannungs- und verzerrungsarme Wiedergabe. Diese beiden Forderungen sind jedoch miteinander gekoppelt. Je größer einerseits der bei der Aufnahme gewählte Signalstrom und damit Bandfluß ist, desto größer wird auch der bei der Bandwiedergabe zu erwartende Pegel und damit der Signal-Fremdspannungsabstand sein.

Aus der Lektüre der fünften Folge wissen wir bereits, daß der Signalstrom nicht so groß gemacht werden darf, daß dessen Spitzen in den gekrümmten Teil der Magnetisierungskennlinie hineinreichen. Starke nichtlineare Verzerrungen wären die Folge einer derartigen Übersteuerung. Der Größe des zulässigen Aufsprechstromes sind also Grenzen gesetzt.

Bei optimal eingestelltem Vormagnetisierungsstrom nehmen die nichtlinearen Verzerrungen mit kleiner werdendem Signalstrom ab. Die Dynamik einer (Heimtonband-) Aufzeichnung beträgt normgemäß 1:100, also etwa 40dB. Da diese bei der Wiedergabe voll reproduzierbar sein soll, benötigt man einen Mindest-Signal/Störspannungsabstand von 45dB.

Anmerkung : Im Jahr 1966 gab es bereits eine Menge Tonbandgeräte mit mehr als 52dB Störspannungsabstand, in 1967 sogar 56 bis 58db.

Die bei der Bandwiedergabe entstehende Störspannung wird u. a. durch die inhomogene Eisenoxydstruktur der Magnetitschicht (siehe tonband, Heft 2/65, Seite 20) und vom Eingangsrauschen des Wiedergabeverstärkers verursacht.

Mit der Verkleinerung des niederfrequenten Aufsprechstromes sinkt also zwangsläufig die vom Wiedergabekopf abgegebene Signalspannung und damit der Signal-Fremdspannungsabstand.

Der Verkleinerung des Signalstromes und damit der nichtlinearen Verzerrungen ist daher - beim heutigen Stand der Technik - ebenfalls eine Grenze gesetzt.

Die vorstehende, etwas kritische Betrachtungsweise mag vielleicht deshalb etwas Verwunderung erregen, weil bekannt ist, daß die in der Studiotechnik verwendeten Magnetton-Anlagen sowohl einen sehr guten Signal-Fremdspannungsabstand als auch geringe nichtlineare Verzerrungen aufweisen.

Man darf hierbei folgendes nicht übersehen: Kommerzielle Studios arbeiten mit Vollspuraufzeichnung, d. h. es wird die volle Breite des 6,25 mm breiten Tonbandes für eine Aufzeichnung benutzt.

• Anmerkung : Das stimmte in 1966 bereits nicht mehr, die Rundfunk- und Platten-Studios hatten nach 1958 auch die Halbspurtechnik eingeführt.

Die sich hieraus ergebende relativ große Hörkopfspannung ergibt auch dann einen sehr guten Signal-Fremdspannungsabstand, wenn der Signalstrom bzw. der daraus resultierende Bandfluß nicht den gesamten linearen Teil der Magnetisierungskennlinie ausnutzt.

Anders sind die Betriebsbedingungen bei Heim-Magnettongeräten. Bei diesen nutzt man das 6,25mm breite Magnetband für zwei bzw. sogar vier Aufzeichnungen aus. Bei Halbspurgeräten hat man anstelle einer Nutzbreite von 6,25mm eine solche von 2,2mm, bei Viertelspurgeräten sogar nur von 1mm zur Verfügung.

Bei gleichem Bandfluß nimmt, entsprechend der verringerten Aufzeichnungsbreite, die Hörkopfspannung und damit der Signal-Fremdspannungsabstand ab. Man vertritt nicht zu Unrecht die Auffassung, daß ein deutlich wahrnehmbares Rauschen bei der Wiedergabe wesentlich störender ist als eine begrenzte Zunahme der nichtlinearen Verzerrungen.

Daher wählt man bei Heim-Magnettongeräten einen größeren Bandfluß, nutzt also den geraden Teil der Magnetisierungs-Kennlinie völlig aus.

Wird infolge falscher Bedienung des Aussteuerungsreglers ein Band weiter ausgesteuert, so liegen die Spitzen des Signalstromes im Kennlinienknick. Die nichtlinearen Verzerrungen steigen daher stark an. Bei Heim-Magnettongeräten wurde, zugunsten eines sparsamen Bandverbrauches, ein Kompromiß zwischen optimalem Signal-Fremdspannungsabstand und Klirrgradverhalten geschlossen.

Hierdurch gestaltet sich die dynamik- und klirrgradgerechte Aussteuerung kritischer als bei Vollspur-Magnettongeräten.

Wie bereits gesagt, beträgt die Maximaldynamik eines Musikstückes sowohl bei Aufzeichnungen als auch bei Live-Übertragungen zwischen Fortissimo und Pianissimo maximal 40dB.

• Anmerkung : Das ist falsch bzw. nur noch bedingt richtig. Der UKW-Rundfunk muß die 40db einhalten, die moderne Stereo-Schallplatte wird bereits mit 50 bis 55db Dynamik geschnitten und bei Live-Konzerten (Klassik) kann es bis zu 70 und 80db Dynamik geben.

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Die Aussteuerungsanzeige bei Heim-Tonbandgeräten erfaßt bis zur Vollaussteuerungsmarke jedoch nur einen Bereich von 20 bis 25 dB. Wird bei leisen Passagen zu Anfang einer Aufnahme der Pegelregler schon so weit geöffnet, daß man gerade eine Aussteuerungsanzeige erhält, so steht bis zur Vollaussteuerung nur noch ein Bereich von 20 bis 25 dB zur Verfügung.

Man hat also nicht nur die Dynamik von 40dB auf den vorgenannten Wert eingeengt, sondern erhält außerdem, infolge Übersteuerung, stark verzerrte Forte- bzw. Fortissimopassagen (Bild 1).

Öffnet man aus Furcht vor Übersteuerung den Pegelregler zu wenig, so gehen Pianissimo- bzw. Pianopassagen im Band- und Verstärkerrauschen unter (Bild 2). Im Interesse einer die volle Dynamik von 40 dB erhaltenden Aussteuerung empfiehlt es sich, vor Beginn der eigentlichen Aufzeichnung den Aufsprechregler entsprechend der Amplitude der gegebenen Forte- bzw. Fortissimopassagen einzustellen.

Da dies manchmal, besonders für noch weniger erfahrene Tonbandfreunde, nicht ganz einfach ist, hat die Geräteindustrie eine automatische Aussteuerungskontrolle bzw. -regelung entwickelt.

• Anmerkung : Um keinem Hersteller weh zu tun, wurde kein Wort über diese extrem billigen und primitiven Instrumente verloren. Es war einfach zu billig, was da um 1965/66 an Technik in die billigen Geräte eingebaut wurde. Und mit dem "magischen Band" konnte man sowieso keine dBs ablesen oder einstellen.

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Bereits von Diktiergeräten her ist die Regelautomatik bekannt. Deren Aufgabe ist es, dort den Nf-Aufsprechstrom, unabhängig von der Mund-Mikrofonentfernung oder der Sprachlautstärke, in etwa konstant zu halten.

Gleichzeitig sorgt diese Anordnung dafür, daß auch bei lauter Sprache der höchst zulässige Aufsprechstrom nicht überschritten wird.

Soll hingegen die Aussteuerung von Musik automatisch kontrolliert bzw. geregelt werden, so darf (Anmerkung : soll !!) hierbei weder die zulässige Aussteuerungsgrenze überschritten noch die vorgegebene Dynamik geändert, d. h. gefälscht werden.

Die bei Diktiergeräten angewendete Kompressorschaltung ist daher für die vorgenannte Aufgabenstellung völlig ungeeignet.

Wie arbeitet aber eine die Dynamik erhaltende Aussteuerungsautomatik? Bis zu einem Ausgangspegel, der dem maximal zulässigen Signalstrom entspricht, bleibt die Automatik durch entsprechende Arbeitspunkteinstellung gesperrt.

Übersteigt jedoch der Ausgangspegel seinen zulässigen Höchstwert, so wird mittels eines Gleichrichters aus dem den Sollwert übersteigenden Betrag eine Gleichspannung gebildet. Mit dieser wird die Empfindlichkeit des Aufsprechverstärkers augenblicklich und damit unhörbar so weit verkleinert, daß keine Bandübersteuerung stattfindet.

Würde nach einer derartigen Aussteuerungsspitze der Verstärkungsfaktor sofort seinen ursprünglichen Wert wieder annehmen, so wäre eine Dynamikeinengung die zwangsläufige Folge. Es muß also dafür Sorge getragen werden, daß während einer längeren Zeit der Verstärkungsfaktor - bezogen auf die Aussteuerungsspitze, die den Regelvorgang auslöste - in etwa konstant bleibt bzw. nur langsam und damit nicht wahrnehmbar wieder ansteigt.

Diese Forderung wird durch ein entsprechend dimensioniertes Zeitkonstantenglied erfüllbar. Ein Zeitkonstantenglied besteht aus einem Kondensator und einem Widerstand. Die Wirkungsweise der beiden Schaltelemente kann man sich vereinfacht wie folgt vorstellen: Der Kondensator kann mit einem Gefäß, der Widerstand mit einem Abflußrohr verglichen werden. Je größer die Kapazität des Kondensators - ausgedrückt in Mikrofarad (1 Mikrofarad/1 uF) = 1 Millionstel Farad) -, die mit dem Fassungsvermögen eines Gefäßes vergleichbar ist, und je größer der Widerstand ist, der mit dem abnehmenden Durchmesser des Abflußrohres verglichen werden kann, desto längere Zeit wird erforderlich sein, bis der Kondensator entladen, sprich der Gefäßinhalt abgeflossen ist (Bild 3).

In die Praxis der Aussteuerungsautomatik übersetzt, bedeutet dies, daß der Verstärkungsgrad des Aufsprechteiles nach Forte- oder Fortissimostellen, die eine Regelung erforderten, noch einige Minuten heruntergeregelt bleibt.

Durch diese Maßnahme wird - bezogen auf die festgelegte Aussteuerungsgrenze - die Dynamik der eingespeisten Modulation unverfälscht aufgezeichnet (Bild 4).

• Anmerkung : So strimmt das auch nicht. Es ist eine Gratwanderung zwischen zu schnellen Änderungen und dem gefürchteten Pumpen der Regelung. Es gab da nur wenige gute Kompromisse.

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In der 6. und 7. Folge haben wir bereits erfahren, daß und warum bei Magnettonaufnahmen die höheren Frequenzen gegenüber den tiefen und mittleren Tönen kräftiger verstärkt, also angehoben werden. Die Energieverteilung moderner Kompositionen stimmt mit der Amplitudenstatistik (siehe tonband, Heft 2/66, Seite 28, Bild 3), besonders im Bereich der Höhen, häufig nicht mehr überein.

Es sind dort zum Teil sogar größere Lautstärken und damit Amplituden gegeben als in den Mittellagen. Würde die Automatik die Aufsprechanhebung und gleichzeitig die modulationsgegebene Überbetonung der Höhen nicht ebenfalls bewerten, so wären Bandübersteuerungen die zwangsläufige Folge.

Um dies zu verhindern, befindet sich die Aussteuerungsautomatik ebenso wie die Aussteuerungsanzeige schaltungsmäßig zwischen Höhenanhebung und Aufsprechkopf. Hierdurch wird eine von der Frequenz unabhängige, korrekte Amplitudenregelung gewährleistet. Diese Art der Regelschaltungen nennt man Begrenzungsverstärker.

Zum Abschluß dieser Artikelreihe sei noch kurz auf Trickaufnahmen eingegangen, zu denen nur ein Magnettongerät benötigt wird. Deren einfachste Art besteht darin, daß man beim Zweitdurchlauf einer aufgezeichneten Modulation diese ergänzt, also eine Einblendung vornimmt.

Besitzt das Magnettongerät eine sogenannte „Tricktaste" oder „Trickblende", so ist diese bei der Einblendung zu drücken. Hierdurch wird die sonst den Löschkopf durchfließende Hochfrequenz abgeschaltet und damit eine Löschung der Erstaufzeichnung verhindert.

Besitzt ein Gerät keine Tricktaste, so können dennoch einfache Aufnahmeergänzungen dadurch erreicht werden, daß man zwischen Löschkopf und durchlaufendem Band ein Stück ca. 1,5mm starke Pappe (oder Folie) einklemmt und so die Bandlöschung verhindert.

Mit dem vorgenannten Verfahren können theoretisch mehrere Einblendungen nacheinander vorgenommen werden. Es empfiehlt sich jedoch, es bei einer Einspielung zu belassen. Dies auch deshalb, weil durch einen einzigen Fehler bei der Ergänzung die Gesamtaufnahme unwiederbringlich verdorben ist.

Aus folgenden Gründen ist es mit der vorgenannten Methode auch unmöglich, taktgenaue Einblendungen vorzunehmen: Steht ein Gerät mit kombiniertem Aufsprech-Wiedergabekopf zur Verfügung, so kann nur die Ergänzungs-, nicht aber die Erstmodulation abgehört werden. Benutzt man ein Gerät mit getrenntem Aufsprech- und Wiedergabekopf, so kann man wohl beide Modulationen gleichzeitig kontrollieren. Man darf aber hierbei nicht übersehen, daß infolge des Abstandes zwischen Aufsprech- und Wiedergabekopf ein von der Bandgeschwindigkeit abhängiger Tonversatz entsteht, der eine eventuell gewünschte exakte Tonsynchronität beider Aufzeichnungen verhindert. Das vorgenannte Verfahren eignet sich daher wirklich nur für Tonergänzungen, z. B. für Kommentare.

Wie wir aus Heft 1/66, Seite 5 und 6, wissen, fließt während der Aufnahme ein Hochfrequenzstrom auch durch den Aufsprechkopf. Wenn dieser auch wesentlich kleiner ist als der Löschstrom, so schwächt er dennoch eine bereits auf Band befindliche Aufzeichnung. Bei der vorbeschriebenen Methode sollte man, soweit möglich, die Aufzeichnung, die im Endprodukt überwiegen soll, als letzte durchführen.

Aus der durch die Vormagnetisierung bedingten Dämpfung der Erstaufnahme ergibt sich auch der Unterschied zwischen „Tricktaste" und „Trickblende". Bei dem Betätigen der ersteren beginnt bzw. endet die Dämpfung der Erstmodulation plötzlich. Bei vorhandener „Trickblende" steht nicht sofort der volle Hochfrequenz-Vormagnetisierungsstrom zur Verfügung. Der Dämpfungsverlauf erfolgt daher beim Betätigen dieser Taste weicher.

Will man anstelle einfacher Einblendungen echte Aufnahmetricks, z. B. Trickduette, erhalten, so benutzt man das Play-Back-Verfahren.

Voraussetzung für die Anwendung dieses Verfahrens ist das Vorhandensein eines Magnettongerätes, dessen Kopf zwei voneinander unabhängige Spalten bzw. Systeme aufweist. Außerdem muß beim Banddurchlauf z.B. das obere Kopfsystem auf Wiedergabe, das untere auf Aufnahme schaltbar sein.

Hierfür geeignet sind z. B. Stereo-Halb- oder -Viertelspurgeräte. Es genügt auch ein Mono-Viertelspurgerät, wenn bei diesem die Möglichkeit gegeben ist oder geschaffen werden kann, während der Aufzeichnung auf der einen Spur gleichzeitig die zweite abzuhören.

Soll mit Hilfe dieses Verfahrens das bereits als Beispiel genannte Trickduett produziert werden, so nimmt man zunächst z. B. auf Spur 1 die erste Stimme auf. Da sich die zweite Stimme genau nach der ersten richten muß, hört der oder die Singende beim zweiten Banddurchlauf die Erstaufzeichnung ab, während hierbei gleichzeitig die Ergänzungsstimme auf Halbspur 2 bzw. Viertelspur 3 aufgenommen wird.

Bei Kombiköpfen stehen die Kopfspalte genau übereinander. Gibt man ein derart aufgenommenes Band wieder, so hört man zwangsläufig anstelle der beiden Einzelstimmen das gewünschte Duett. Dieses Verfahren ist nicht nur relativ einfach, sondern bietet auch gleichzeitig den Vorteil, daß beim Verpatzen während der Zweitaufnahme die bereits gut gelungene Erstaufzeichnung hiervon unberührt bleibt.

Die gerätemäßigen Voraussetzungen bei Multi-Playback-Aufnahmen oder -Aufnahmemontagen sind grundsätzlich die gleichen wie beim einfachen Playback-Verfahren. Im Gegensatz zu diesem befinden sich die einzeln aufgenommenen, aber Schritt für Schritt taktgenau vereinigten Ton- oder Klanggeschehen auf einer einzigen Spur. Mit Hilfe der MultiPlayback-Technik ist es also möglich, daß z. B. von einem einzigen Musiker ein ganzes Orchester vorgetäuscht werden kann.

Bild 5 möge das Verständnis für dieses Verfahren erleichtern. Die Aufzeichnung auf der ersten Spur wird abgetastet und vor ihrer Wiederaufnahme über eine Mischeinrichtung, hinter der auch ein Kopfhörer angeschlossen ist, mit der Ergänzungsmodulation im richtigen Lautstärkeverhältnis auf der zweiten Spur wieder aufgenommen. Im Gegensatz zu dem einfachen Einblendverfahren wird bei einem Fehler während dieses Mischvorganges die Aufnahme auf Spur 1 nicht unbrauchbar. Es muß lediglich die Zweitaufzeichnung nochmals wiederholt werden. Ist diese dann gelungen, wird die auf der zweiten Spur befindliche Summe der beiden Modulationen als Leit- und Taktmotiv benutzt und, wie vorstehend beschrieben, mit der neu aufzunehmenden dritten Stimme auf Spur 1 überspielt.

Dieser Vorgang kann theoretisch beliebig oft wiederholt werden. Für die Praxis ist aber folgendes zu bedenken: Die auf der zu überspielenden Spur bereits vorgegebenen nichtlinearen Verzerrungen werden bei der Überspielung größer, weil ja auch bei dieser von neuem gleichgroße Klirrgradverzerrungen hinzukommen. Die Zahl der qualitativ noch vertretbaren Trick-Überspielungen ist außerdem bei Geräten mit Kombiköpfen geringer als bei solchen mit getrennten Aufsprech- und Wiedergabeköpfen. Bei den Kombiköpfen gelangt z. B. vom unteren auf „Aufnahme" geschalteten Kopfsystem ein, wenn auch geringer Teil des dort vorhandenen und relativ großen magnetischen Feldes, besonders bei den höheren Frequenzen, in den oberen auf „Wiedergabe" geschalteten Kopfteil.

Dieses übergesprochene Feld kann über den in Bild 5 gezeigten Verstärkerweg wieder in den Aufsprechteii gelangen und dort, infolge Rückkopplung zumindest ein störendes Pfeifen hervorrufen. Um dies zu vermeiden, werden in Heimtonbandgeräten mit Kombiköpfen bei Multi-Playback-Aufnahmen automatisch die hohen Töne gedämpft, also der Frequenzbereich eingeengt. Geräte mit getrenntem Sprech-und Hörkopf ermöglichen daher bei Multi-Playback-Aufnahmen bei gleicher Zahl der Umspielungen eine bessere Qualität in bezug auf den Frequenzumfang am Ende einer derartigen Trickreihe.

In den insgesamt acht Fortsetzungen unterhielten wir uns über einen anderen Abschnitt des Innenlebens von Magnettongeräten und deren Arbeitsweise. Wenn diese Berichte ein klein wenig dazu beigetragen haben, das Verständnis für die Vorgänge bei der Magnettontechnik zu wecken oder zu vertiefen und gleichzeitig dadurch die Freude an diesem Hobby zu vergrößern, so wurde das Ziel dieser Artikelserie erreicht. Di.