6.1. Физические основы магнитной записи и воспроизведения информации

Магнитная запись на подвижных носителях широко применяется во внешних запоминающих устройствах в виде записи на магнитную ленту, диски, проволоку, барабаны, как в аналоговых, так и цифровых устройствах, и в видеозаписи. Многообразное использование магнитной записи обусловлено рядом ее преимуществ по сравнению с другими видами памяти: компактность и надежность, малое потребление энергии в процессе записи-считывания, неограниченное время хранения без потребления энергии, возможность неоднократного использования магнитного носителя и отсутствие промежуточных процессов между записью и считыванием, удобства при архивном хранении.

Физической основой магнитной записи является свойство ферромагнитных материалов сохранить состояние остаточной намагниченности после воздействия напряженности внешнего магнитного поля. Магнитный носитель наносится тонким слоем на поверхность подложки и представляет собой магнитотвердый материал, петля гистерезиса которого имеет вид, показанный на рис. 6.1, а.

Перед записью та или иная информация преобразуется в колебания электрического тока. Ток, проходя по записывающей головке (рис. 6.2, б), создает напряженность магнитного поля, амплитуда которого пропорциональна величине записываемого сигнала. Размагниченный носитель равномерно движется в поле записывающей головки. Поэтому отдельные участки носителя намагничиваются в различной степени в зависимости от напряженности поля головки в момент прохождения носителя ( или  (см. рис. 6.1, а)) по начальной кривой намагничивания 0 – 1 или по частному циклу 0 –  соответственно.

Запись на магнитную ленту может производиться в продольном, поперечном и перпендикулярном направлениях (рис. 6.1, б).

Рис. 6.1. Магнитная запись

При выходе носителя из поля головки индукция снижается до остаточной , а затем до точек 2 или , которые обусловлены магнитной проницаемостью воздушной части магнитной цепи элементарного магнитика, возникшего в носителе. При записи, например, синусоидального сигнала частотой f, в зазоре записывающей головки создается напряженность:

.

Если скорость перемещения ленты постоянна , внутри носителя образуются элементарные магнитики, длина волны повторения которых определяется скоростью перемещения ленты и частотой сигнала:

.

Образовавшиеся элементарные магнитики имеют длину, равную половине длины волны , и расположены так, что их одноименные полюса направлены навстречу друг другу (рис.



6.2, б).

Если считать, что остаточный магнитный поток носителя пропорционален напряженности рабочего зазора записывающей головки, то при записи синусоидального сигнала этот поток также будет распределен во времени, а значит, и вдоль ленты синусоидально:

.

Рис. 6.2. Запоминающее устройство с продольной магнитной записью

При воспроизведении записи, благодаря высокой магнитной проницаемости головки считывания, весь поток участка ленты, расположенного перед зазором , замыкается по сердечнику головки. И в обмотке головки наводится ЭДС (рис. 6.2, в):

.

При этом состояние носителя переходит в точку 3 (или ), а затем вновь переходит в точку 2 (или ), сохраняя записанную информацию.

Поскольку  зависит от частоты f, то чем выше f  при равных интенсивностях записываемого сигнала, тем больше ЭДС, и выходной ток будет интенсивнее, а при постоянном токе сигнал вообще будет невозможно воспроизвести. Ограничена и верхняя частота , при которой рабочий зазор  будет равен длине волны . Максимальная ЭДС будет при , когда зазор головки равен  длины элементарного магнитика. Для устранения этих недостатков применяются специальные методы записи аналоговой информации.