Устройство для записи и воспроизведения цифровых сигналов Советский патент 1983 года по МПК G11B5/09 

Изобретение относится к приборо-. .строению и может быт.ь использовано при создании автоматизированных систем сбора, регистрации и последующей рбработки информации о процессах в эрготических системах управления, о деятельности и функциональных состояниях операторов, а также в устройствах подготовки данных для электронных цифровых вычислительных машин.

Известно устройство записи по одной дорожке магнитной ленты узкополосного магнитофона цифр ового сигнала и воспроизведения этого сигнала, которое состоит из устройства записи, устройства воспроизведения и магнитофона, причем в устройгство записи входит амплитудный модулятор, вход которого соединен с выходом источника импульсов информации, а выход соединен со вторым входом модули руемого. устройства, первый вход которого соединен с источником тактовых импульсов, и согласующее устройство, подключенное к выходу модулируемого устройства и входу магнитофона, в устройство воспроизведения входят входное устройство, формирователь тактовых импульсов, устройство задерки, амплитудный селектор, устройство совпадения и фор№{рователь импульсов информации. Выход согласующего входного устройства одновременно соединен с формирователем тактовых импульсов и амплитудным селектором. Выход формирователя тактовых импульсов одновременно соединен с входом устройства задержки .и одним из входов устройства-.совпадения. Выход устройства задержки соединен с первым входом формирователя импульсов информации. Выход амплитудного селектора соединен с другим входом устройства совпадения, а выход устройства совпадения соединен с вторым входом формирователя импульсов информации Cl.

Однако данное устройство не позволяет записывать параллельно по одной дорожке магнитной ленты несколько цифровых сигналов. Кроме того, в нем при регистрации нулевого уровня цифрового сигнала записы.ваются на магнитную ленту тактовые {импульсы относительно малой амплитуда, что снижает надежность воспроизведения цифрового сигнала при глубоких кратковременных ослаблениях воспроизводимых импульсов из - за наличия дефектов в рабочем слое магнитной ленты, нарушений плотности контакта ленты с головкой магнитофона и других причин,

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для записи и воспроизведения цифровой информации на бытовом магнитофоне, записывающая часть которого содержит кодирующее

устройство, преобразователь цифровых сигналов в синусоидальные сигналы и согласующий усилитель, причем выход кодирующего устройства соединен с входом преобразователя цифровых сигналов в синусоидальные сигналы, выход преобразователя соединен с входом согласующего усилителя, выход последнего соединен с входом Запись бытового магнитофона. Воспроизводящая часть содержит усилитель с мгновенной автоматической регулировкой усиления, преобразователь синусоидалных сигналов в цифровые сигналы и декодирующее устройство, причем линейный выход бытового магнитофона соединен с входом усилителя с мгновенной автоматической регулировкой усиления, выход которого соединен с входом преобразователя синусоидальных сигналов в цифровые сигналы. преобразователя соединен с входо декодирующего устройства 21 .

Известное устройство.не обеспечивает записи на магнитную ленту импуЛьсов, которые при воспроизведении могут быть использованы для формирования тактовых импульсов и импульсов счета времени, а также не позволяет регистрировать по одной дорожке магнитной ленты параллельно несколько цифровых сигналов. Кроме того, из-за отсутствия синхронизации возможны временные рассогласования между фронтами цифрового сигнала и моментами обращения в нуль мгновенного значения синусоидального напряжения, что может вызывать расширение импульсов при воспроизведении, сужение пауз между импульсами и снижение надежности воспроизведения. Из-за низкой эффективности мгновенной автоматической регулировки усиления (МАРУ), которая обусловлена инерционностью МАРУ и прохождением регулирующего напряжения на выход усилителя не обеспе чивает высокой надежности вопроизведения сигналов при глубоких кратковременных ослаблениях считывав мых импульсов..

Цель изобретения - повьваение верности воспроизведения цифровых сигналов.

Поставленная цель достигаются тем, что в устройство для записи и воспроизведения цифровых сигналов, состоящее из блока записи,.магнитофона и блока воспроизведения, при этом блок записи содержит ам1глитуднофазовый манипулятор, подключенный через согласующий усилитель к входу записи магнитофона, а блок воспроизведения содержит усилитель , входом подключенный к линейному выходу магнитофона, и блок декодирования, введены последовательно соединенные генератор синусоидального напряжения и преобразователь код - широтноимпульсный сигнал, доугие входы кот рого являются входагли цифровых сигн лов блока записи, преобразователь число импульсов - код/ компаратор д тельности паузы и формирователь пря моугольных импульсов, входом подключенный к выходу усилителя, при этом выходы генератора синусоидального напряжения и преобразователя код шИротно-импульсный сигнал подключены к первому и второму входам амплитудно-фазового манипулятора соответственно, третий вход которого явл яется входом управления блока записи, первый и второй выходы формирователя прямоугольных импульсов,/юдключены к первому и второму входам блока декоди рования, третий выход фор «1рователя прямоугольных импульсов соединен с входом преобразователя число импульсов - код непосредственно и через компаратор длительности паузы с тре тьим входом блока декодирования и вт рым .входом преобразователя число импульсов- - код, выходы которого являются выходами цифровых сигналов блока воспроизведения. На фиг. 1 представлена структур, ная схема прёдлагаелюго устройстваf на фиг,. 2 - пример выполнения формир вателя прямоугольных импульсов; на |фиг. 3 - временные диаграм«1 работы амгшитудно-фазового манипулятора Устройство включает в себя блок 1 записи, магнитофон 2 и блок 3 воспроизведения (фиг. 1). Блок 1 записи содержит генератор 4 синусоидального.напряжения, преобразователь 5 код - широтно-импульс ный сигнал (ШИМ), амплитудно-фазовый манипулятор б, согласующий усилитель 7., В блок 3 воспроизведения входят усилитель 8, формирователь 9 прямоУгольных импульсов, блок 10. декоди-, рования, преобразователь 11 число импульсов - код и компаратор 12 длительности паузы. Формирователь 9 прямоугольных импульсов содержит, например, инвертор 13, первый 14 и второй 15 пороговые элементы и элемент ИЛИ 16 фиг. 2). Выход генератора 4 синусоидальног напряжения соединен с первым входом 17 преобразователя 5 код - ШИМ сигна и первым входом 18 амплитудно-фазового манипулятора б, выход преобразователя код - ШИМ сигнал соединен с вторым входом 19 амплитудно-фазового манипулятора 6, выход которого соединен с входом согласующего усили теля 7, выход согласующего усилителя подключен к входу усилителя записи магнитофона 2. Второй (групповой) вход 20 преобразователя 5 и третий вход 21 амплитудно-фазового манипулятора 6 йвляются входами блока 1 (Записи, выход 22 согласующего усилит ля 7 и выход 23 преобразователя 5 код - ШИМ сигнал являются выходами этого блока. Линейный выход магнитофона 2 соединен с входом 24 усилителя 8, выход которого подключен к входу формирователя 9 прямоугольных импульсов. Первый 25 и второй 26 выходы формирователя 9 прямоугольных импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами блока 10 декодирова.ния, третий выход 27 формирователя 9 соединен с первым входом 28 преобразователя 11 и входом компаратора 12 длительности паузы,выход которого соединен с вторым входом 29 пр;еоб-, разователя число импульсов - код и третим входом 30 блока 10 декодирования. Выходами блока воспроизведения являются выход 31 блока 10 декодирования, выходы 32 преобразователя 11, выход 33 компаратора 12, первый выход 25 формирователя 9 прямоуголь- ных импульсов, а входом - вход усилителя , Вход инвертора 13 формирователя 9 (фиг. 2) соединен с входом первого порогового элемента 13, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 16, выход инвертора 13 соединен с входом второго порогового элемента 15, выход которого соединен, с вторым входом элемента ИЛИ 16 .Вход и выход первого порогового элемента 14 являются соответственно входом и первым выходом 25 формирователя 9 прямоугольных импульсов, выход второго порогового элемента 15 является вторым выходом 26 формирователя прямоугольных импульсов,, а выход элемента ИЛИ - третьим выходом 27. Устройство записи и воспроизведения работает следующим образом. С выхода генератора 4, в котором применена кварцевая стабилизация частоты, снимается синусоидальное напряжение звуковой частоты (например, 2 кГц). Это Напряжение подается на первый вход 17 преобразователя код ЛИМ сигнал 5/ на второй (групповой) вход 20 которого поступают синхронно цифровые регистрируемые (управякадие) сигналы. С выхода преобразователя код - ШИМ сигнал 5 снимшотся азделенные паузеили прямоугольные мпульсы с регулируемой длительностью. лительность каждого импульса кратна ериоду входного синусоидального напряжения и определяется кодовой комбинацией значений цифровых управяющих сигналов во время формироваия импульса. Передние и задние фроны выходных импульсов преобразоватея 5 код - 1гЖМ сигнал совпадают с моентами времени, когда фаза входного инусоидального напряжения этого ормирователя бывает кратна 2 радяанай. В зависимости от схемной регшизации преобразователя 5 код 1ЙИМ сигнал остаиотся постоянными и кратными периоду синусоидального Напряжения или временные интервалы между передними (задними) фронтами смежных выходных импульсов, или длительности пауз между импульсами. Выходные импульсы (выходной цифровой сигнал) преобразователя 5 посту пают на второй вход 19 амплитуднофазового манипулятора б и обеспечивают амплитудную манипуляцию синусоидального напряжения. Во бремя пауз между импульсами, подаваемыг/ш на второй вход амплитудно-фазового манипулятора 6, выходное напряжение манипулятора равно нулю (фиг.З) На третий вход 21 амплитудно-фазово го манипулятора б подается синхронно кадровый синхросигнал или отдель ный цифровой сигнал, с помощью кото рого осуществляется фазовая манипуляция синусоидального импульсного напряжения С выхода амплитудно-фазового манипулятора 6 снимгиотся импульсы синусоидального напряжения со ступенчатой широтной . модуляциейь и фазовой манипуляцией (фиг. 3). Выходные импульсы амплитудно-фазового манипулятора 6 проходят, чере согласующий усилитель 7 и подают: ся на вход усилителя записи магнито фона 2. Согласующий усилитель 7 обе печивает согласование сигналов по амплитуде и коррекцию частотной характеристики тракта записи импульсо синусоидального напряжения с целью улучшения форлвл огибакядей воспроизводимых импульсов (уменьшения ампли туды переходные колебаний во время паузы). Снимае1 е с линейного выхода маг нитофона 2 импульсы подаются на вход усилителя 3. При номинальной амплитуде входного сигнала усилител 8 обеспечивает получение на его выходе импульсов переменного напряжения, близкого по форме к синусоидал ному. При значительных замираниях {ослаблениях/) сигнгша на выходе маг нитофона постоянная составляющая вы ходного переменного напряжения усил теля 8 остается равной нулю и поэтом не изменяются значения на пряжений с щения у элементов формирователя 9 прялюугольных импульсов, что необход МО для его надежной работы. Кроме того, не ухудшается надежность рабо формирователя 9 из-за уменьшения ам туды выходного напряжения усилителя 8. Формирователь 9 прямоугольных импульсов формирует раздельно из по ложительных полуволн его входного напряжения и из отрицательных полу волн однополярные прямоугольные имп льсы постоянной амплитуды, которые снимаются соответственно, с первого 25 и второго .26 выходов формирователя. С третьего выхода 27 формирователя 9 снимаются суммарные прямоугольные импульсы (импульсы положительных и отрицательных полуволн). Импульсы, снимаемые со всех выходов формирователя 9, имеют одинаковую (например, положительную) полярность. Амплитуды этих импульсов остаются постоянными при значительных уменьшениях амплитуды входного сигнала формирователя 9 по сравнению с номи-нальным значением. При поступлении на вход формиро-, вателя 9 импульса синусоидального напряжения с каждого выхода формирователя снимается пачка прямоугольных импульсов. Снимаемые с первого 25 и второго 26 выходов формирователя 9 пачки импульсов подаются соответственно на первый и второй входы декодирующего устройства 10. Пачки импульсов с третьего выхода 27 формирователя прямоугольных импульсов поступают на первый вход 28 преобразователя 11 число импульсов код и на вход компаратора 12 длительности паузы. С выхода 31 блока 10 декодирования снимаются, цифровой сигнал, который принимает значение О или 1 в зависимости от знака фазового (временного) сдвига между пачкой импульсов, поступившей на первый вход блока декодирования, и пачкой импульсов, поступившей на второй вход. В состав блока 10 декодирования входит выходной запоминаюпдай элемент и выдача результатов декодирования происходит при поступлении на его третий вход 30 импульса с выхода компаратора 12 длитель-; ности паузы. На вход компаратора 12 подаются с третьего выхода 27 формирователя 9 пачки суммарнь1х импульсов, Кокшаратор вырабатывает импульс через определенный промежуток времени после окончания действия входйого импульса при условии, что в течение этого промежутка не приходит следующий входной нмпульс. Пороговое значение продолжительности отсутствия входного импульса, при котором компаратор 12 длительности паузы вырабатывает импульс, больше периода повторения суммарных импульсов в пачке и меньше длительности паузы между пачками. Поэтому с выхода компаратора 12 снимаются импульсы только во время пауз между пачками суммарных импульсов, исходные импульса компаратора 12 подаются на третий вход 30 блока 10 декодирования и одновременно На второй вход 29 преобразователя 11 число импульсов - код. ,На первый вход 28 преобразователя 11 I подаются с третьего выхода 27 форлшрователя 9 прямоугольных импульсов пачки суммарных импульсов. Преобразователь 11 осуществляет счет входных импульсов, преобразование параллель ного кода количества импульсов в ис ходный параллельный код, которым определялась при записи длительност импульса синусоидального напряжения и запоминание цифровых сигналов преобразованного кода. Запоминание пиф ровых сигналов происходит при подаче на второй вход 29 преобразователя 11 число импульсов - код импульса с выхода компаратора 12 длительности паузы. После запоминария цифровых сигналов в этом.преобразователе начинается новый цикл счета входных импульсов, причем счёт начинается с нулевого значения. Выходг 1и преобразователя число импульсов - код являются выходы его запоминаисдах элементов. Примером реализации преобразова-, теля код - ШИМ сигнал является последовательное соединение преобразователя синусоидального напряжения в прямоугольные импульсы, счетчика импульсов, логического функционального элемента с двум выходами и RS-триггера. АмплитудHO-фазовый манипулятор б представляет собой, например, последовательное соединение амплитудно го и фазового манипуляторов. Блок 19 де:кодирования содержит, например, RS-триггер и запоминавший элемент, информационный вход которого соединен с выходом RS-триггера. Примером реализации преобразова теля 11 число импул сов - код является последовательное соединение счетчика импульсов, преобразователя параллельных кодов и параллельного регистра. Компаратор длительности паузы представляет собой, например, последовательное -соединение инвертора и селектора импульсов по длительноети. Введение в устройство указанных блоков позволяет заменить в многоканальной системе регистрации цифровых сигналов несколько комплектов блоков записи и воспроизведения цифровых сигналов одним комплектом, заменить многоканальный звуковой магнитофон одноканальныг, повысить надежность воспроизведения цифроклх сигналов в условиях, когда имеют место глубокие замирания (ослабления) сигналов на выходе магнитофон;а.. Применение предлагаемого устройства для записи и воспроизведения цифровых сигналов в составе аппаратуры сбора, регистрации и ввода информации и деятельности операторов в различных системах управления и обслуживания, а также о функциональных состояниях операторов позволяет в значительной степени автоматизировать указанные процессы, улучшить условия труда персонала, обеспечивающего сбор, регистрацию и ввод информации в электронную вычислительную машину.

0.f

л //

ЛАЛЛЛЛ/ ГуЛЛЛ/.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ И ВбСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ, состоящее ИЗ блока записи, магнитофона н воспроизведения, при этом блок записи содержит амплитудно-фаэогай манипулятор, подключенный через согласующий усилитель к входу Записи магнитофона, а блок воспроизведения содсгржит усилитель, входом подключенный к линейному выходу магнитофбна, и блок декодирования,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения верности воспроизведения сигналов, в устройство введены последовательно соединенные генератор синусоидального напря- .. жения и преобразователь код - широтноимпульсный сигнал, другие входы которого являются входами цифровых сигналов блока записи, преобразователь число импульсов - код, компаратор длительности паузы и формирователь прямоугольных импульсов, входом подключенный к выходу.усилителя,при этом выходы генератора синусоидального напряжения и преобразователя .код - широтно-импульсный сигнал подключены к первому и второму входам амплитудно-фазового манипулятора соответственно, третий вход которого является входом управления блока за- § писи, первый и второй выходы формирователя прямоугольных импульсов подключены к первому и второму входам блока декодирования, третий выход формирователе прямоугольных импульсов соединен с входом преобразователя чйсло импульсов - код непосредственно и через компаратор длительности паузы с третьим входом блока декоди рования и вторым входом преобразователя число импулвсов - код, выходы которого являются выходами цифровых сигналов блока воспроизведеуия.

V V V

V V

фуг.З