Пристрій для багатоканального магнітного запису та відтворення сигналів з корекцією часових викривлень

Устройство для многоканальной магнит ной записи и воспроизведения сигналов с коррекцией временных искажений, содер жащее генератор опорного сигнала, усили тель записи опорного сигнала, выходом подключенный к головке записи опорного сигнала, в каждом канале записи информа ционного сигнала - входную шину информа ционных сигналов, соединенную через усилитель записи информационного сигна ла с головкой записи информационного сиг нала, последовательно соединенные головку воспроизведения опорного сигнала и усилителя воспроизведения опорного сиг нала, выход которого соединен с входом фазовращателя. а в каждом канале воспроизведения информационного сигна ла - последовательно соединенные головку воспроизведения информационных сигна лов, усилитель воспроизведения информа ционных сигналов, линию задержки, первый фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь, буферный накопитель, цифро-аналоговый преобразователь и вто рой фильтр нижних частот, выходную шину, последовательно соединенные первый фа зовый детектор, третий фильтр нижних час тот, первый сумматор, первый генератор, управляемый напряжением, первый полосовой фильтр и первый формирователь импульсов, выходом соединенный с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя и буферного накопителя, первый делитель частоты, включенный между входом первого фазового детектора и выходом первого генератора, управляемого напряжением, второй фазовый детектор, подключенный выходом к входу четвертого фильтра нижних частот, а одним входом - к выходу фазовращателя, о т л и ч а ю щ е е - с я тем, что введены для каналов записи опорных сигналов последовательно соединенные второй делитель частоты и пятый фильтр нижних частот, последовательно соединенные третий делитель частоты и шестой фильтр нижних частот, в каждый канал записи информационных сигналов - второй сумматор, через который входная шина информационных сигналов соединена с входом усилителя записи информационных сигналов, в канал записи опорного сигнала третий сумматор, выходом подключенный к входу усилителя записи опорного сигнала, одним входом и другим входом второго сумматора - к выходу шестого фильтра нижних частот, другим входом - к выходу пятого фильтра нижних частот, а входы первого и второго делителей частоты соединены с выходом генератора опорного сигнала и тактовым входом буферного накопителя каждого канала воспроизведения информационных сигналов, для каналов воспроизведения информационных сигналов введены последовательно соединенные седьмой фильтр нижних частот, вход которого подключен к выходу усилителя воспроизведения информационных сигналов с дорожки носителя, соседней с дорожкой записи опорных сигналов, третий фазовый детектор, восьмой С > со сь 13326 фильтр нижних частот, второй генератор, управляемый напряжением, и коммутатор, выходом подключенный к другому входу первого фазового детектора в каждом канале воспроизведения информационных сигналов, четвертый делитель частоты, включенный между выходом второго генератора, управляемого напряжением, и другим входом третьего фазового детектора, девятый фильтр нижних частот, через который выход усилителя воспроизведения опорного сигнала соединен с входом фазовращателя, последовательно соединенные фильтр высоких частот и второй формирователь импульсов, выходом подключенный к второму входу коммутатора, источник опорного напряжения, пороговый блок, включенный между выходом источника опорного напряжения и третьим входом коммутатора, и другим входом соединенный с входами девятого фильтра нижних частот и фильтра высоких частот, а в каждый канал воспроизведения информационных сигналов введены шина управления, подключенная к дополнительному выходу буферного накопителя, десятый фильтр нижних частот, подключенный между входом элемента задержки и другим входом второго фазового детектора, последовательно соединенные частотный детектор, входом подключенный к выходу второго фильтра нижних частот, квадратичный детектор, усилитель и регулируемый аттенюатор, другой вход которого подключен к выходу четвертого фильтра нижних частот, а выход - к другому входу первого сумматора в каждом канале воспроизведения информационных сигналов, и второй полосовой фильтр, включенный между входом второго фильтра нижних частот и выходной шиной. Изобретение относится к магнитной записи, а именно к устройствам для коррекции временных искажений, возникающих в процессе записи и воспроизведения, и может найти применения в устройствах точной магнитной записи аналоговых сигналов. На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - взаимное расположение опорных сигналов в частотной области, на фиг. 3 - пример исполнения буферного накопителя. Устройство (фиг. 1) содержит в каналах записи входные шины 1 информационных сигналов, подключенные через последовательно соединенные вторые сумматоры 2 и усилители 3 записи к головкам 4 записи информационных и опорных сигналов на носитель 5 записи, а головка 6 записи опорных сигналов соединена с выходом генератора 7 опорных сигналов через последовательно соединенные усилитель 8 записи, третий сумматор 9, пятый фильтр 10 нижних частот и второй делитель частоты 11, при этом вторые входы всех сумматоров 2 и 9 канала записи объединены и соединены с выходом генератора 7 опорных сигналов через последовательно включенные шестой фильтр 12 нижних частот и третий делитель частоты 13, а в канале воспроизведения - головки 14 воспроизведения информационных сигналов соединены с выходной шиной 15 в каждом канале информационного сигнала через последовательно включенные усилители 16 воспроизведения информационных сигна лов, линию задержки 17, первый фильтр 18 нижних частот, аналого-цифровой преобразователь 19,буферный накопитель 20, цифро-аналоговый преобразователь 21 и второй 5 полосовой фильтр 22, причем выход усилителей 16 воспроизведения информационных сигналов в каждом канале информационного сигнала соединен со вторыми входами аналого-цифрового преобра10 зователя 19 и буферного накопителя 20 через последовательно соединенные десятый фильтр 23 нижних частот, второй фазовый детектор 24, четвертый фильтр 25 нижних частот, регулируемый аттенюатор 15 26, первый сумматор 27, первый генератор 28 управляемый напряжением, первый полосовой фильтр 29 и первый формирователь 30 импульсов, причем выход первого генератора 28 управляемого напряжением сое20 динен со вторым входом первого сумматора 27 через последовательно включенные первый делитель 31 частоты, первый фазовый детектор 32 и третий фильтр 33 нижних частот, при этом выход цифро-аналогового пре25 образователя 21 соединен со вторым входом регулируемого аттенюатора 26 через последовательно включенные второй фильтр 34 нижних частот, частотный детектор 35, квадратичный детектор 36 и усили30 тель 37, кроме того выход генератора 7 опорного сигнала соединен с третьим входом буферного накопителя 20 каждого канала информационного сигнала, а головка 38 воспроизведения опорных сигналов, распо35 13326 ложенная между головками 14, воспроизведения информационных сигналов, соединена со вторым входом второго фазового детектора 24 каждого канала информационного сигнала через последовательно соеди- 5 ненные усилитель 39 воспроизведения опорных сигналов, девятый фильтр 40 нижних частот и фазовращатель 41, кроме того выход усилителя 39 воспроизведения опорных сигналов соединен с пороговым устрой- 10 ством 42 и фильтром 43 верхних частот, выход которого соединен со вторым входом первого фазового детектора 32 каждого канала информационного сигнала через последовательно соединенные второй 15 формирователь 44 импульсов и коммутатор 45, а второй вход порогового устройства 42 соединен с выходом источника опорного напряжения 46, при этом выход порогового устройства 42 соединен со вторым входом 20 коммутатора 45, кроме того выход усилителя 16 воспроизведения информационного сигнала, записанного на дорожку, соседнюю с дорожкой записи опорных сигналов, соединен с третьим входом коммутатора 45 через 25 последовательно соединенные седьмой фильтр 47 нижних частот, третий фазовый детектор 48, восьмой фильтр 49 нижних частот и второй генератор 50 управляемый напряжением, выход которого соединен также 30 со вторым входом третьего фазового детектора 48 через четвертый делитель 51 частоты, а второй выход 52 буферного накопителя 20 одного из каналов информационного сигнала используется для управления скоро- 35 стью ведущего электродвигателя в режиме воспроизведения. Устройство работает следующим образом. На первые входы сумматоров 2 поступа- 40 ют со входных шин 1 информационные сигналы (ИС), а на вторые их входы вспомогательный низкочастотный опорный сигнал (НЧОС), формируемый по цепи - выход генератора 7 опорного сигнала, третий 45 делитель 13 частоты и шестой фильтр 12 нижних частот. Сумма ИС и НЧОС усиливается в усилителе 3 записи и записывается головкой 4 записи на носитель записи 5. По цепи - выход генератора 7 опорного сигнала, 50 второй делитель 11 частоты и пятый фильтр 10 нижних частот формируется высокочастотный опорный сигнал (ВЧОС). Сигналы НЧОС и ВЧОС поступают на входы третьего сумматора 9, с его выхода - на усилитель 8 55 записи опорных сигналов и далее записываются на носитель записи 5 магнитной головкой 6 записи опорных сигналов. Фильтры 10 и 12 служат для выделения первый гармоники из выходных сигналов де лителей 11 и 13 с целью устранения возможности возникновения паразитных комбинационных составляющих при суммировании и записи сигналов. Магнитная головка 6 записи опорных сигналов производит запись на дорожку, находящуюся в средней части носителя, рядом с m-ным каналом записи ИС(ИС-ЖЧОС), где номер канала т определяется при общем числе г» каналов записи по формуле m — у при четном числе п И по формуле п +1 m = —2— ПРИ нечетном числе п Выбор взаимного расположения НЧОС, ВЧОС и ИС в частотной области (фиг 2) должен быть таким, чтобы спектры НЧОС и ВЧОС (кривые 1 и 2 на фиг 2 соответственно) находились в пределах АЧХ аппарата магнитной записи (кривая 3 на фиг 2) не перекрывались вследствие действия паразитной ЧМ, возникающей за счет колебаний скорости движения носителя, и, кроме того, спектры НЧОС и ИС (кривая 4 на фиг. 2) не должны перекрываться После воспроизведения в каждом канале информационного сигнала, считываемой головой воспроизведения 14 сигнал усиливается усилителем воспроизведения 16, задерживается линией задержки 17, выравнивающей время похождения информационного и опорного сигналов на входы аналого-цифрового преобразователя 19 Первый флиьтр нижних частот 18 предназначен для ограничения спектра на входе аналого-цифрового преобразователя 19. После преобразования в аналого-цифровом преобразователя 19 информационного сигнала с частотой сигнала управления взятием выборок f6 ^ 3fe, где fe - верхняя частота в спектре информационного сигнала, цифровой код записывается в буферный накопитель 20. Так как сигнал управления формируется из опорных сигналов, подверженных таким же временным искажениям, как и информационный сигнал, а считывание из буферного накопителя осуществляется со стабильной частотой Тсчит, формируемой генератором 7 опорного сигнала и равной среднему значению частоты f6, то после преобразования кодовых слов, считываемых из буферного накопителя 20, в аналоговую форму в цифро-аналоговом преобразователе 21 и фильтрации его полосовым фильтром 22 на выходную шину 15 устройства поступает сигнал со значительно меньшим временными искажениями, чем в воспроизводимом информационном сигнале. Сигнал управления аналого-цифровым преобразователем 19 формируется из опор 13326 8 ного сигнала ВЧОС канала опорного сигна- передачи. При отключенном входе управления ла следующим образом. После воспроизве- в процессе настройки устройства так дения суммы опорных сигналов НЧОС и регулируют его коэффициент передачи, инВЧОС головками 38 и усиления их усилите- дивидуально в каждом канале, чтобы до-5 лями воспроизведения 39 они разделяются биться минимума ВИ в выходном сигнале по частоте с помощью девятого фильтра устройства. Затем подключают вход управнижних частот 40 и фильтра верхних частот ления (замыкая тем самым цепь обратной 43, соответственно. связи) и в дальнейшем при раЬоте устройства Далее из сигнала ВЧОС с помощью вто- минимум ВИ на выходе устройства при 10 рого формирователя 44 формируется им- действии дестабилизирующих факторов успульсный сигнал, который через коммутатор танавливается автоматически. 45 поступает на умножители частоты, выполЦепь обратной связи, включенная между ненные на основе схемы ФАПЧ, в каждом выходом цифро-аналогового преобразователя канале информационного сигнала, 21 и входом управления аттенюатора 15 26, Схемы ФАПЧ, состоят из первого фазо- работает следующим образом. За счет вого детектора 32, третьего фильтра нижних неидеальности коррекции ВИ сигнал НЧОС на частот 33, первого сумматора 27, первого выходе цифро-аналогового преобразователя 21 генератора управляемого напряжением 28, имеет остаточные ВИ, проявляющиеся как первого делителя частоты 31. Для обеспече- паразитная частотная модуляция 20 сигнала ния равенства средних частот записи и счи- (ПЧМ). Такую же ПЧМ имеет и выходной тывания из буферного накопителя, информационный сигнал. Выделенный вторым коэффициент умножения частоты схемой фильтром нижних частот 34 НЧОС с ПЧМ ФАПЧ, определяемый коэффициент деле- поступает на частотный детектор 35, ния первого делителя частоты 31, выбирается выделяющий сигнал, пропорцио-25 нальный равным коэффициенту деления второго ПЧМ НЧОС, то есть остаточным ВИ. Он делителя частоты 11, а аппарат магнитной детектируется и фильтруется с помощью записи должен иметь систему регулирова- квадратичного детектора 36, формирующего ния средней скорости движения носителя, на выходе постоянное напряжение, сигнал управления которой формируется на пропорциональное остаточ-30 ным ВИ. После шине 52 одного из информационных кана- усиления усилителем 37 это напряжение лов устройства. Выходной сигнал генерато- управляет коэффициентом передачи ра управляемого напряжением 28 после регулируемого аттенюатора 26, через фильтрации полосовым фильтром 29 и фор- который подается сигнал, мирования из выходного сигнала фильтра 29 пропорциональный МВИ, на вход суммато-35 с помощью формирователя импульсов 30 по- ра 27 петли ФАПЧ, формирующей сигнал ступает на вход управления выборкой ана- управления записью в буферный накопитель лого-цифрового преобразователя 19 и вход 20. Причем сигнал управления фазируется так, управления записью буферного накопителя чтобы при возрастании МВИ коэффициент 20. передачи аттенюатора 26 воз-40 растал, а при Выделение сигнала ошибки, пропорци- уменьшении уменьшался. онального MB И,в каждом канале информаТаким образом, вводится следующая ционного сигнала осуществляется с обратная связь, обеспечивающая подстройку помощью второго фазового детектора 24, Иа эффективности коррекции МВИ автомапервый его вход поступает НЧОС, отфильт- тически при изменении геометрических 45 рованный от ИС десятым фильтром нижних параметров головок, при записи и воспроизчастот 23, а на второй вход - сигнал НЧОС, ведении на различных аппаратах магнитной записанный в канале опорного сигнала, вы- записи, при изменении параметров лентопделенный девятым фильтром нижних частот ротяжного механизма. 40 и сдвинутый по фазе на 90° фазовраща- Для предотвращения сбоев устройства 50 при телем 41, что необходимо для установки ра- действии ПАМ, воздействию которой может бочей точки фазового детектора 24 на быть наиболее подвержен ВЧОС, середине линейного участка. С выхода фазо- предусмотрена его замена при пропаданиях. вого детектора 24 сигнал через четвертый Замена осуществляется умноженным в 55 фильтр нижних частот 25 и регулируемый необходимое число раз НЧОС, записанным в аттенюатор 26 поступает на другой вход канале опорного сигнала, следовательно, первого сумматора 27 в петле ФАПЧ. Часто- имеющим те же ВИ, что и ВЧОС. Так как та среза фильтра нижних частот 25 равна НЧОС записан в низкочастотной области АЧХ верхней частоте в спектре MB И. Регулируе- АМЗВ, то действие ПАМ на него проявляется мый аттенюатор 26 имеет возможность на- значительно меньше, чем на ВЧОС. чальной регулировки коэффициента 13326 Замена происходит при проявлении сигнала управления на выходе порогового устройства 42, на один вход которого поступает ВЧОС, а на другой - с источника опорного напряжения 46 пороговый уровень, несколь- 5 ко превышающий уровень шумов в канале опорного сигнала. Таким образом, пока уровень ВЧОС выше порогового уровня, он поступает на выход коммутатора 45, При уменьшении уровня ВЧОС ниже порогового 10 происходит переключение коммутатора 45 и на его выход поступает НЧОС, умноженный схемой ФАПЧ, состоящей из третьего фазового детектора 48, десятого фильтра нижних частот 49, второго генератора управляемого 15 напряжением 50 и четвертого делителя частоты 51. Коэффициент умножения ФАПЧ К равен коэффициенту деления делителя частоты 51 и определяется по формуле 20 К __ Твчос НЧОС Усилители записи 3 и 8 выполнены на операционных усилителях (ОУ) типа 25 К1407УД1. Генератор опорного сигнала 7 выполнен на высокостабильном (± 1 • 10"8) кварцевом генераторе ГКВО-П-10-1 "Сонет" ЦЛ2.210.060 ТУ, делители частоты 11,13 и 51 на программируемых интегральных счетчи- 30 ках типа К155ИЕ7, фильтры нижних частот 10, 12, 18, 23, 25, 33, 34, 40, 47 и 49 устройства, фильтр верхних частот 43, а также полосовые фильтры 22 и 29 выполнены по схемам активных RC-фильтров с обратной 35 чебышевской аппроксимацией на ОУ типа К1407УД1, сумматоры 2, 9 и 27 - на ОУ типа К1407УД1 по схеме суммирующего усилителя, усилители воспроизведения информационного 14 и 16 и опорного 39 сигналов 40 выполнены на ОУ типа К140УД1, линия задержки 17 выполнена на дискретно-аналоговой интегральной линии задержки типа 528БР1, аналого-цифровой преобразователь 19 - на микросхеме К 1113ПВ1, цифро- 45 аналоговый преобразователь 21 - на микросхеме К594ПА1, формирователи импульсов 30 и 44 - на интегральных компараторах типа К521САЗ, генераторы управляемые напряжением 28 и 50 - на мик- 50 росхеме К531ГГ1, фазовые детекторы 24, 32 и 48 выполнены, например, по схеме, показанной на рис. 6.60 в книге В.Манасевич. Синтезаторы частот. Теория и проектирование. М.: Связь, 1979, стр. 288, регулируемый 55 аттенюатор 26 на полевом транзисторе КПЗОЗОЕ частотный детектор 35 представляет собой одновибратор типа 155АГ1 и фильтр нижних частот на ОУ типа К1401УД1, 10 соединенные последовательно, квадратичный детектор 36 собран на перемножителе 525ПС2 и фильтре нижних частот на ОУ типа К1401УД1, соединены последовательно, усилитель 37 - на ОУ типа К1407УД1, источник опорного напряжения 46 - на ОУ типа К140УД7 по схеме компенсационного стабилизатора напряжения, фазовращатель 41 выполнен по схеме фазового звена на ОУ типа К1407УД1, коммутатор 45 выполнен на микросхеме типа К590КИ2. Возможный вариант выполнения буферного накопителя 20 (структурная схема) приведен на фиг. 3. Запоминание цифрового кода информационного сигнала, поступающего от аналого-цифрового преобразователя 19, производится в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ), выполненном на микросхемах КР 537РУ10. Адреса записи и считывания кода из ОЗУ формируются счетчиками адресов записи и считывания. В качестве счетчиков адресов использованы счетчики с начальной установкой кода типа К155ИЕ7. Начальный сдвиг между адресами записи и считывания осуществляется схемой начальной установки, коммутация адресов на адресных входах ОЗУ производится с помощью мультиплексора адресов. Схема мультиплексора адресов, кроме того, обеспечивает приоритет считывания информации из ОЗУ и при одновременном приходе сигналов на запись и считывание задерживает сигнал записи до окончания цикла считывания. Как было указано выше в тексте заявки для нормального функционирования устройства необходимо обеспечить равенство средних скоростей записи и воспроизведения в аппарате магнитной записи. Для этих целей в буферный накопитель одного из каналов устройства добавлены вычитатель кодов и цифро-аналоговый преобразователь. Так как счетчик адреса считывания считает импульсы от высокостабильного опорного генератора 7, а счетчик адреса записи- импульсы, сформированные из умноженного воспроизведенного опорного сигнала ВЧОС, подверженного действию нестабильности движения носителя при воспроизведении, то цифровой код на выходе вычитателя кодов будет пропорционален измененным скорости движения носителя при воспроизведении. С помощью цифро-аналогового преобразователя этот код преобразуется в аналоговое напряжение и через выходную шину 52 управления скоростного движения носителя поступает на блок управления скоростью (на фиг, 1 не показан). 11 12 13326 Запись на носитель суммы двух опорных коррекции и, следовательно, повысить точность сигналов по одному каналу устройства и сум- коррекции временных искажений в каждом мы низкочастотного опорного сигнала и ин- канале по сравнению с аналогичформационного сигнала по остальным ным устройством в 3-4 раза. Кроме того, каналам позволяет устранить влияние меж- 5 повышается поперечная плотность запиканальных временных сдвигов на точность си -ШК j 1-й канал информационного сигнала ~] {_______, _________ щ-Й канал информационного сигнала ____ j _________________________________________ J і канал информационного сигнала і___________________ і Фиг Л 13326 m ,г г і/ і/ 1 , 2 - спектры сигналов НЧОС и ВЧОС соответственно за счет действия КНС в АМЗВ 3 4 - АЧХ АМЗВ - спектр информационного сигнала Фиг* 13326 го к блоку 21 Оперативное запоминающее устройство от блока 19 1 Мультиплексор адресов тате/ КОДОІ записи от блока 30 ЦАП ft, п, | | , Л1 f Тче!1 і,ж адреса считывания от блока 7 Л\ И-4 начальной установки Ус v к системе а^томатичес"у кого регулирования скорости Фиг. З Упорядник Замовлення 4110 Техред М.Моргентал Коректор М. Куль Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна. 101