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

Устройство для многоканальной магнит ной записи и воспроизведения сигналов с коррекцией временных искажений, содер жащее в каждом канале воспроизведения последовательно соединенные блок восп роизведения информационного и опорного сигналов, первый фильтр нижних частот, ли нию задержки, аналого-цифровой преобра зователь, буферный накопитель, первый цифроаналоговый преобразователь, буфер ный накопитель, первый цифроаналоговый преобразователь и второй фильтр нижних частот, последовательно подключенные между выходом блока воспроизведения и другим входом аналого-цифрового преобра зователя блок выделения временных меток, компаратор напряжения, одновибратор, первый элемент И и элемент ИЛИ, включен ный между выходом блока выделения вре менных меток и другим входом первого элемента И умножитель частоты, включен ный между другим выходом одновибратора и вторым входом элемента ИЛИ второй эле мент И, счетчик импульсов записи и счетчик импульсов считывания, блок управления бу ферным накопителем, соединенный тремя выходами со счетчиками импульсов записи и считывания и с другим входом буферного накопителя, а первым входом - с выходом, счетчика импульсов записи, общий для всех каналов генератор стабильной частоты, к выходу которого подключены вход счетчика импульсов считывания и второй вход второго элемента И каждого из каналов воспроизведения, вычитатель кодов, включенный в первом канале между выходами счетчиков импульсов записи и считывания, причем выход счетчика импульсов считывания соединен со вторым входом блока управления буферным накопителем, а в остальных каналах воспроизведения - входом с выходом счетчика импульсов считывания, во всех, кроме первого, каналах воспроизведения последовательно соединенные датчик кода и сумматор кодов и второй аналого-цифровой преобразователь, в первом канале воспроизведения второй цифроаналоговый преобразователь и выходную шину информационного сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него дополнительно введены последовательно подключенные к выходу генератора стабильной частоты первый делитель частоты и третий фильтр нижних частот, последовательно подключенные к выходу генератора стабильной частоты второй делитель частоты и четвертый фильтр нижних частот, в каждом канале записи соединенные последовательно с входной информационной шиной сумматор и блок записи информационного и опорных сигналов, при этом второй и третий входы сумматора подключены к выходам третьего и четвертого фильтров нижних частот соответственно, в каналах воспроизведения полосовой фильтр, включенный между выходом первого цифроаналогового преобразователя и выходной шиной информационного сигнала, в первом канале С > сл ел сл о 15545 воспроизведения-фазовращатель, соединенный входом с выходом второго фильтра нижних частот, вход второго цифроаналогового преобразователя подключен к выходу вычитателя кодов, а выход - к шине сигнала управления двигателем в режиме воспроизведения, в остальных каналах воспроизведения - пос ледовательно включелные между выходом фазовращателя первого канала воспроизведения и входом второго аналого-цифрового преобразователя фазовый детектор и пятый фильтр нижних частот, второй вход фазового детектора соединен с выходом второго фильтра нижних частот, выход второго аналого-цифрового преобразователя - с вторым входом сумматора кодов, выход которого подключен к второму входу вычитателя кодов, соединенного выходом с блоком управления буферного накопителя. Изобретение относится к области накопления информации, а именно к устройствам для коррекции временных искажений, и может найти применение в устройствах точ- 5 ной магнитной записи аналоговых сигналов. Известно устройство для коррекции временных искажений, которое выбрано в качестве прототипа. Для исключения межканальных временных искажений информа- -JQ ционный и опорный сигналы записываются совместно на одной дорожке. Устройство содержит блок воспроизведения информационного и опорного сигналов, подключенный выходом через блок выделения 15 временных меток ко входу умножителя частоты и через последовательно соединенные первый фильтр нижних частот, линию задержки, аналого-цифровой преобразователь и буферный накопитель ко входу первого циф- 20 роаналогового преобразователя, выход которого подключен через второй фильтр нижних частот к выходной шине устройства, второй цифроаналоговый преобразователь и генератор, подсоединенный выходом к 25 первому входу блока управления буферным накопителем, подключенного первым выходом к управляющему входу буферного накопителя. Кроме того, устройство для коррекции зо ВИ содержит первый и второй счетчики импульсов, компаратор напряжения, одновибратор, первый и второй элементы И, элемент ИЛИ, датчик кодов, вычитатель и сумматор кодов, а генератор выполнен с 35 управляющим входом, причем умножитель частоты подключен входом через компаратор напряжения ко входу одновибратора, подсоединенного прямым и инверсным выходами к первым входам первого и второго 40 элементов И, соединенных с выходами с входами элемента ИЛИ и вторыми входами - с выходами умножителя частоты и генератора, соответственно, при этом первый счетчик импульсов подключен первым входом к 45 синхронизирующему входу аналого-цифро вого преобразователя и к выходу элемента ИЛИ, вторым входом - к второму выходу блока управления буферным накопителем, соединенного третьим выходом с первым входом второго счетчика импульсов, вклю ченного вторым входом и выходом между выходом генератора и первым входом блока управления буферным накопителем, под ключенного первым и вторым входами че рез вычитатель кодов к первому входу сумматора кодов, подсоединенного вторым входом к выходу датчика кодов а выходом через второй цифроаналоговый преобразо ватель - к управляющему входу генератора. Описанное устройство имеет недостат ки. Устройство построено таким образом, что при отличии скорости движения магнит ной ленты при воспроизведении информа ции от скорости движения ленты при ее записи для исключения возможности пере полнения или обнуления буферного накопи теля частотой считывания информационного сигнала из буферного на копителя управляет генератор, частота ко торого зависит от степени заполнения буферного накопителя информации. Таким образом, при отличии скорости воспроизве дения от скорости записи частота информа ционного сигнала на выходе устройства будет отличаться от частоты записанного на магнитную ленту сигнала. Кроме того, при многоканальном воспроизведении сигна лов описанное устройство не позволяет обеспечить коррекцию статических ВИ, воз никающих из-за статических перекосов ра бочих зазоров магнитных головок, различия временных задержек информационных сиг налов в каналах записи и воспроизведения, обусловленных неидентичностью фазочастотных характеристик каналов, изменени ем величин задержек сигналов в линиях задержки, вызванных изменением темпера туры окружающей среды и старения радио 15545 элементов устройства, статических ВИ, зависящих от положения магнитной ленты относительно рабочего зазора магнитной головки в момент записи информации и в момент начала ее воспроизведения, а также статических ВИ, возникающих на выходах устройства при переносе магнитной ленты. Целью изобретения является снижение погрешности многоканальной записи и воспроизведения сигналов за счет уменьшения статических временных искажений. На фиг. Т приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - взаимное расположение опорных сигналов в частотной области. Устройство для многоканальной магнитной записи и воспроизведения сигналов с коррекцией временных искажений содержит в каждом канале воспроизведения блок воспроизведения информационного и опорных сигналов 1, выход которого через последовательно соединенные первый фильтр нижних частот 2, линию задержки 3, первый аналого-цифровой преобразователь 4, буферный накопитель 5 и первый цифроаналоговый преобразователь 6 соединен со входом второго фильтра нижних частот 7. причем второй вход первого аналого-цифрового преобразователя 4 соединен с выходом блока воспроизведения 1 через последовательно соединенные схему ИЛИ в, первую схему И 9, умножитель частоты 10 и блок выделения временных меток 11, при этом второй вход первой схемы И 9 соединен с выходом блока выделения временных меток 11 через последовательно включенные одновибратор 12 и компаратор напряжений 13, а второй вход схемы ИЛИ 8 соединен со вторым выходом одновибратора 12 через вторую схему И 14. Выход схемы ИЛИ 8 соединен со вторым входом буферного накопителя 5 через счетчик импульсов записи 15 и блок управления 16 буферным накопителем 5, при этом второй вход счетчика импульсов записи 15 соединен со вторым выходом блока управления 16 буферным накопителем 5, а третий выход блока управления 16 буферным накопителем 5 соединен с первым входом счетчика импульсов считывания 17. В каждом канале записи устройство содержит блок записи информационного и опорных сигналов 23, сумматор 24, входную шину информационного сигнала 25, а также общие для всех каналов генератор стабильной частоты 26, третий 27 и четвертый 28 фильтры нижних частот и первый 29 и второй 30 делители частоты. При этом ко входам блоков записи 23 через сумматоры 24 подключены входные шины информацион ных сигналов 25, вторые входы всех сумматоров 24 объединены и подключены через последовательно включенные третий фильтр нижних частот 27 и первый делитель 5 частоты 29 к выходу генератора стабильной частоты 26, а третьи входы всех сумматоров 24 также объединены и подключены через последовательно включенные четвертый фильтр нижних частот 28 и второй делитель 10 частоты 30 к выходу генератора стабильной частоты 26. В первом канале воспроизведения первый вход вычитателя кодов 18. соединенного через второй цифроаналоговый 15 преобразователь 21 с шиной сигнала управления двигателем в режиме воспроизведения 33, соединен с выходом счетчика импульсов записи 15, а второй вход вычитателя кодов 18 соединен со вторым входом 20 блока управления 16 буферным накопителем 5 и с выходом счетчика импульсов считывания 17, вход которого во всех каналах воспроизведения соединен со вторым входом второй схемы И 14 и с выходом генера25 тора стабильной частоты 25, при этом выход второго фильтра нижних частот 7 через фазовращатель 32 соединен с первыми входами фазовых детекторов 36 второго и последующих каналов воспроизведения, 30 вторые входы которых соединены с выходами вторых фильтров нижних частот 7 соответствующих каналов воспроизведения. Причем выход фазового детектора 36 во втором и последующих каналах воспроизведе35 ния через последовательно соединенные пятый фильтр нижних частот 35, второй аналого-цифровой преобразователь 34, сумматор кодов 19, ко второму входу которого подключен датчик кодов 20, и вычитатель 40 кодов 18, второй вход которого соединен с выходом счетчика импульсов считывания 17, подключен ко второму входу блока управления 16 буферным накопителем 5. Кроме того, в каждом канале воспроизведения 45 между выходом первого цифроаналогового преобразователя 6 и выходной шиной информационного сигнала 22 включен полосовой фильтр 31. Работает устройство следующим обра50 зом. Для повышения точности коррекции ВИ на магнитную ленту в каждом канале устройства совместно с информационным сигналом (ИС) записываются два опорных сигнала. Частота первого опорного сигнала 55 (ОС 1) fi меньше нижней частоты информационного сигнала fen, но выше нижней граничной частоты полосы пропускания канала записи-воспроизведения fKH (см. фиг. 2). Частота второго опорного сигнала (ОС 2) f2 выше верхней частоты информационного 15545 сигнала fee, но ниже верхней граничной частоты полосы пропускания канала записивоспроизведения W OC1 и ОС2 формируются путем деления частоты генератора стабильной частоты 26 в первом 29 и втором 30 делителях частоты до значений fі и f2, соответственно. Третий 27 и четвертый 28 фильтры нижних частот формируют гармонические сигналы ОС1 и ОС2 путем выделения из импульсных сигналов с частотами fi и f2 их первых гармоник. Далее ОС1 и ОС2 поступают во все каналы записи, в каждом из которых они смешиваются сумматором 24 с ИС, поступающим со входной шины ИС 25 и при помощи блока записи 23 смешан ный сигнал записывается на магнитную лен ту. При воспроизведении в каждом канале „воспроизведения смешанный сигнал с блока воспроизведения 1 поступает в блок выделения временных меток 11 и на первый фильтр нижних частот 2, выделяющий из воспроизведенного смешанного сигнала ОС1 и ИС. С выхода первого фильтра нижних частот 2 эти сигналы поступают в линию задержки 3, выравнивающую время прохождения ИС и ОС2 до входов первого аналого-цифрового преобразователя 4, что повышает эффективность коррекции ВИ. Преобразование сигналов (ИС и ОС1) в первом аналого-цифровом преобразователе 4 в цифровой код и запись этого кода в буферный накопитель 3 осуществляется с частотой f3an ^ 3fca. Сигнал с частотой han формируется из выделенного из смешанного сигнала блоком выделения временных меток 11 ОС2, и умноженного умножителем частоты 10, коэффициент умножения которого равен коэффициенту деления второго делителя частоты 30. Пока амплитуда ОС2 на входе компаратора напряжений 13 превышает некоторый установленный пороговый уровень, на его выходе формируются импульсы, запускающие одновибратор 12. На первом выходе одновибратора с повторным запуском 12 формируется положительный потенци ал, р азре шаю щий прохождение импульсов через первую схему И 9. При наличии глубокой паразитной амплитудной модуляции или других причин, при которой амплитуда ОС2 на входе компаратора 13 падает ниже порогового уровня, на первом выходе одновибратора с повторным запуском 12 формируется нулевой потенциал, запрещающий прохождение импульсов, сформированных из ОС2, через первую схему И 9. Одновременно на втором выходе одновибратора 12 формируется положительный потенциал, разрешающий 8 прохождение импульсов с выхода генератора стабильной частоты 26 через вторую схему И 14. Таким образом, в случае глубокой пара5 зитной амплитудной модуляции или пропадании ОС2 работа аналого-цифрового преобразователя 4 и буферного накопителя 5 в режиме записи не нарушается, так как производится замена пропавшего ОС2 им10 пульсным сигналом с выхода генератора стабильной частоты 26, при этом обеспечивается прохождение И С на выход устройства, однако, коррекции ВИ не производится. Считывание цифрового кода из буфер15 ного накопителя 5 осуществляется со стабильной частотой ^чит., формируемой генератором стабильной частоты 26. Преобразование цифрового кода в аналоговую форму производится в первом цифроанало20 говом преобразователе 6, после чего ИС выделяется полосовым фильтром 31 и поступает на выходную шину 2. Так как сигнал записи (f3an) в буферный накопитель 5 формируется из ОС2, подверженного таким же 25 ВИ, как и ОС, а считывание из буферного накопителя 5 осуществляется сигналом стабильной частоты fcMt-rr, равной среднему значению частоты f3an. то на выходную шину 22 устройства поступает ИС со значи30 те льн о ме нь шим и ВИ, че м в воспроизводимом ИС. Блок управления 16 буферным накопителем 5 производит начальную установку счетчиков импульсов записи 15 и считыва35 ния 17 так, чтобы расстояние между ячейкой буферного накопителя 5, в которую производится запись, и ячейкой, из которой производится считывание, составляло половину емкости буферного накопителя. 40 Кроме того, блок управления 16 осуществляет переключение буферного накопителя 5 из режима записи в режим считывания, и наоборот, осуществляет коммутацию адресов записи и считывания, формируемых, со45 ответственно, счетчиками импульсов записи 15 и считывания 17. Для исключения возможности переполнения либо обнуления буферного накопителя 5 из-за несовпадения скорости 50 воспроизведения и скорости записи в первом канале воспроизведения вычитатель кодов 18 сравнивает адреса записи и считывания, поступающие со счетчиков импульсов записи 15 и считывания 17. 55 С выхода вычитателя кодов 18 цифровой код, пропорциональный разности адресов записи и считывания и нес ущий информацию о степени заполнения буферного накопителя 5, преобразуется в аналоговую форму вторым цифроаналоговым 15545 преобразователем 21 и поступает на выходную шину управления двигателем в режиме воспроизведения 33, чем достигается поддержание средней скорости воспроизведения равной средней скорости записи. Коррекция статических ВИ производится при помощи ОС1, который в каждом канале воспроизведения выделяется вторым фильтром нижних частот 7. Во втором и всех последующих каналах воспроизведения на фазовом детекторе 36 сравниваются фазы ОС1 данного'канала и ОС1 первого канала воспроизведения. Причем ОС1 в первом канале воспроизведения проходит через фазовращатель 32, сдвигающий фазу ОС1 на 180°, что необходимо для установки рабочей точки фазового детектора 36 на середину его рабочей характеристики. Выходной сигнал фазового детектора 36 поступает на пятый фильтр нижних частот 35, на выходе которого формируется постоянное напряжение, пропорциональное разности фаз ОС1 данного канала и ОС1 первого канала воспроизведения, а, следовательно, пропорциональное и величине статического перекоса между информационным сигналом данного канала и информационным сигналом первого канала воспроизведения. Это напряжение преобразуется вторым аналого-цифровым преобразователем 34 в цифровой код, который, суммируясь в сумматоре кодов 19 с цифровым кодом, поступающим с датчика кодов 20, поступает на первый вход вычитателе кодов 18, на выходе которого формируется адрес считывания информации из буферного накопителя 5. Таким образом, при изменении статического сдвига между информационными сигналами каналов или при изменении кода на выходе датчика кодов 20 при настройке устройства изменяется адрес начала считывания информации из буферного накопителя 5, а, следовательно, и величина задержки информационного сигнала в нем. Величина задержки информационного сигнала в буферном накопителе 5 равна г =N • Тсчит, где N - количество ячеек памяти между ячейкой памяти, с которой началась запись информации, и ячейкой памяти, с которой началось считывания информации, Тсчит. - период сигнала считывания информации из буферного накопителя. При настройке устройства во втором и каждом последующем каналах воспроизведения статический сдвиг между И С на выходе данного канала и ИС на выходе первого канала устраняется за счет изменения задержки ИС данного канала в буферном на 10 копителе 5 по отношению к ИС на выходе первого канала воспроизведения. Изменение задержки производится путем изменения цифрового кода на выходе датчика 5 кодов 20. Таким образом, устранение статических ВИ при работе устройства обеспечивается автоматически, независимо от вызвавших их причин. Например, при возникновении по ка10 ким-либо причинам статического сдвига между ИС первого канала и ИС одного из каналов, изменится скважность импульсов на выходе фазового детектора 36 и напряжение на выходе пятого фильтра нижних 15 частот 35 этого канала, что приведет к изменению цифрового кода на выходе второго аналого-цифрового преобразователя 34, сумматора кодов 19 и, следовательно, к изменению адреса считывания на выходе вы20 читателя кодов 18. При этом изменится величина задержки ИС в буферном накопителе 5, что приведет к устранению возникшего статического сдвига. Блок воспроизведения 1 содержит вос25 производящую магнитную головку и усилитель воспроизведения, выполненный на операционном усилителе (ОУ) типа К1407УД1, фильтры нижних частот 2,9,27,28,35 аппроксимированы полинома30 ми Чебышева и выполнены на ОУ типа К1407УД1. Линия задержки 3 выполнена на микросхеме дискретно-аналоговой линии задержки 528БР1, аналого-цифровые преобразователи 4 и 34 выполнены на микро35 схемах аналого-цифровых преобразователей К1113ПВ1, буферный накопитель 5 - на оперативных запоминающих устройствах К132РУ5, цифроаналоговые преобразователи 6 и 21 - на микросхемах 40 интегральных цифроаналоговых преобразователей К1108ПА1. Схемы И9,14 и схема ИЛИ8 выполнены на микросхеме К155ЛАЗ, одновибратор 12 - на микросхеме интегрального одновибратора К155АГЗ. Умножи45 тель частоты 10 выполнен по схеме фазовой автоподстройки частоты на ОУ типа К1407УД1 и микросхемах К155АГЗ и 155ЛАЗ, компаратор напряжений 14 - на микросхеме интегрального компаратора 50 К554САЗ. Счетчики импульсов записи 15 и считывания 17, а также делители частоты 29 и 30 выполнены на интегральных счетчиках К155ИЕ7, вычитатель кодов 18 и сумматор 55 кодов 19 - на микросхемах полных четырехразрядных сумматоров К155ИМЗ, датчик кодов 20 - на переключателе типа ППХ. Блок управления 16 буферным накопителем 5 выполнен на интегральных микросхемах К155ЛАЗ, К155АП. К155ТМ2. К155МАЗ по 11 15545 функциональной схеме, приведенной на фиг. 2 в описании устройства прототипа. Блок выделения временных меток 11 представляет собой полосовой фильтр, аппроксимированный как полиномом Чебышева, и выполнен на ОУ типа К1407УД1 по схеме активного RC-фильтра, полосовый фильтр 31 выполнен аналогично. Фазовый детектор 36 выполнен по схеме RS-триггера на микросхеме К155ЛАЗ. Блок записи 23 содержит 10 голову записи и усилитель записи, выполненный на ОУ типа К1407УД1, сумматор 25 выполнен на ОУ типа К1407УД1. 12 Запись на магнитную ленту совместно с информационным сигналом двух опорных сигналов позволяет уменьшить статические ВИ между информационными сигналами на выходе устройства, и, следовательно, снизить погрешность многоканальной записи и воспроизведения по сравнению с аналогичными устройствами в 2...3 раза. Это дает возможность при использовании предлагаемого устройства получить экономический эффект 11350 руб, на каждом устройстве. S(t) і /и канал воспрои ъЪ1д2.ния Полоса пропускания, канала запиш-воспроизбедения. 2 - Полоса частот инсрормационнаій 15545 Упорядник Замовлення 4189 Техред М.Моргентал Коректор Л. Лукач Тираж . Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101