Устройство для цифровой записи и воспроизведения звука Советский патент 1986 года по МПК G10K11/34 

«

Изобретение относится к звукотехнике и может использоваться для получения цифровых фонограмм.

Целью изобретения является повышение качества записи и воспроизве- дения звука.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства;; на фиг. 2 - плоскость входных зрачков квантирующих линеек, сканируемая световым пятном луча.

Схема включает приемник 1 звука, усилитель 2 низкой частоты, аналого- цифровой преобразователь (АЦП) напряжение - код в составе первого пьезоэлектрического дефлектора 3 и второго пьезоэлектрического дефлектора 4, источник 5 светового излучения, узла 6 формирования апертуры луча, блок 7 квантующих линеек световодов, блок 8 фотоэлектрических преобразователей, блок 9 памяти, четыре блока 10-13 аналоговых ключей, четыре блока 14-17 опорных напряжений, регистр 18 кода, блок 19 управления в составе генератора 20 тактоБЬ1х импульсов и делителя 21 частоты, блок 22 регистрации, цифроаналоговый преобразователь 23 (ЦАП) код - напряжение, фильтр 24 низкой частоты, усилитель 25 низкой частоты и громкоговоритель 26.

Устройство работает следующим образом.

Звуковые колебания воспринимаются приемником 1 звука и усиливаются усилителем 2, выходной сигнал которого пр.еобразуется в код оптоэлект- ронным АЦП. Преобразование в код выполняется разверткой светового луча пьезоэлектрическими дефлекторами 3 и 4 по плоскости входных зрачков квантующих линеек световодов блока 7, преобразованием световых сигналов в электрические, которые вьщают го- товые коды, соответствующие уровням звукового сигнала, из блока. 9 памяти в регистр 18 кода. Из регистра 18 управляющими сигналами с блока 19 управления коды выдаются в блок 22 регистрации. Пьезоэлектрический дефлектор 3 является торцовым и состоит из биморфного пьезоэлемента, на торце которого укреплен зеркальный отражатель. Для сканирования используется обратный пьезоэлектрический эффект, возникающий под воздействием электрического сигнала с усилителя 2. Световой луч на зеркальный отра77181Ужатель пьезоэлектрического дефлектора 3 приходит с зеркального отражателя второго торцового пьезоэлектрического дефлектора 4, на который луч по5 падает от источника 5 светового излучения. Апертура светового луча формируется диафрагмами узла 6. Форма и размеры апертуры соответствуют размеру входного зрачка световода

0 линейки блока 7. Второй пьезоэлектрический дефлектор 4 по управляющим сигналам с блоков 16 и 17 опорного напряжения вьшолняет горизонтальную развертку светового луча по отражаю15 щей поверхности первого дефлектора 3, который по управляющим сигналам с усилителя 2 производит вертикальную развертку светового луча по входным торцам световодов линеек блока 7.

20 Световой сигнал каждого световода преобразуется в электрический сигнал в блоке 8 фотоэлектрических преобразователей, выходы фотоприемников блока 8 подключены к входам соответст25 вующих ячеек памяти блока 9, Блок 9 содержит готовые коды сигналов звуковых колебаний. Сигналы с выхода каждого фотоприемника блока 8 представляют собой сигналы выдачи кода

30 из соответствующих ячеек блока 9 в регистр 18 кода-. Регистр 18 кода имеет 18 разрядов для приема 17-ти разрядов двоичного кода звуковых колебаний и одного знакового разряда.

Каждому разряду в регистре 18 предшествует ключ, ключи одновременно открываются управляющим сигналом U.j. с делителя: 21 частоты блока 19 управления. В открытом состоянии ключи пропускают сигналы разрядов кода в регистр 18. Вслед за сигналом U.T сигнал выдачи U,,, делителя 21 частоты вьщает код в блок 22 регистрации.

Блок 7 включает центральную квантующую линейку световодов Ц и 99 квантующих линеек световодом влево и вправо. Каждая линейка содерлсит по 1000 световодов, диаметр входного зрачка световода равен 20 мкм. Разрешающая способность квантования составляет 100 мкВ. Диапазон кодирования одной квантующей линейки световодов составляет 0-100 мВ. Диапазон кодируемых сигналов -(-9,95) - (+9,95) В. Для исключения неоднозначности от двух рядом расположенных квантующих линеек последние расположены друг от друга на расстоянии

3

60 мкм (трёх диаметров световодов). Сканирующие световое пятно луча в плоскости входных зрачков световодо составляет прямоугольник с размерам по вертикали 15 мкм и по горизонтали 45 мкм. Этот размер задается диафра маг-ш узла 6. Выше верхнего края и нже нижнего края квантующих линеек расположены входные окна световодов I и II (фиг. 2), которые формируют управляющие сигналы на перемещение светового .луча влево - вниз, вправо вверх.

Сканирование производится следующим образом.

В отсутствии сигнала на выходе усилителя 2 оба пьезоэлектрических дефлектора 3 и 4 находятся в нейтральном положении и сканирующее пяно фиксируется на световоде О центральной линейки. При наличии на выходе усилителя 2 сигнала, например, положительной полярности под действием обратного пьезоэлектрического эффекта отражающая поверхность дефлектора 3 повернется на соответствующий угол и переместит луч вверх по центральной линейке. При перемещении луча по входным торцам световдов линейки фотоприемники этих све- товодов выдают сигналы на входы сооветствующих ячеек памяти блока 9, откудаони поступают последовательно друг за другом в регистр 18. Однако разряды регистра заполняются только в момент открытого состояния ключей, открываемые сигналами с делителя 21 частоты. Максимальная частота открытия входных ключей определяется временем срабатывания фо-- топриемников блока 8 и временем открытия соответствующего аналогового ключа в блоках 10-13. При времени срабатывания фотоприемника в 1 МКС, времени открытия ключа 1 в 1 МКС максимальная частота поступления кодов (частота дискретизации) в регистр 10 составляет 500 кГц. Генератор 20 формирует тактовые импульсы с частотой 500 кГц для дели- теля 21 частоты. На практике обычно требуется переменная скорость создания информации (произведение разрядности на частоту дискретизации). Дпя ее изменения служит делитель 21 частоты с соответствующим переключателем частоты дискретизации в диапазоне 40-500 кГц, При превышении вы1814

ходным сигналом с усилителя 2 предела кодирования центральной линейкой сканирующее пятно попадает на световод 1, с11гнап с которого, преобразованный в электрический, откроет в блоке 12 соответст1зующий кл-юч, через который на электроды пьезоэлектрического де({)лектора 4 поступает калиброванный сигнал с блока 16 опорного напряжения. Дефлектор 4 поворачивает на соответствующий угол отра- поверхность, чем перемещает световой луч влево от центральной линейки (фиг. 2). Одновременно сигнал со световода 1 открывает в блоке 10 соответствующий ключ, через который на электроды дефлектора 3 поступает сигнал с блока 14 опорных напряжений, соответственно которому отражающая поверхность дефлектора 3 повернется вниз настолько, что сканирующее пятно попадает па уровень первого снизу световода следующей линейки слева от центральной В результат суммарного движения сканирующий луч пройдет влево - вниз (фиг. 2). При еще большем сигнале с-выхода усилителя 2 сканирующее пятно пройдет вторую линейку ввер5с и опять попада- ет на световод 1 вверху линейки. Сигнал с этого световода откроет сле дуюцще ключи в блоках 10 и 12, а соответствующие опорные напряжения с блоков 14 и 16 поступят на электроды дефлекторов 3 и 4, и световое пятно переместится влево - вниз на следующую линейку. Таким образом, в зависимости от величины выходного напряжения с усилителя 2 световой луч практически мгновенно попадает на соответствующий световод соответствующей линейки. Если выходной сигнал с усилителя 2 изменяет полярность, про исходит обратный процесс сканирования в процессе которого луч попадает на вход световода II и открываются .соответствующие ключи в блоке t1 и в блоке 13. Опорные .напряжения с блоков 15 и 17 поступают на электроды дефлекторов 3 и 4, которые разворачивают луч вправо - вверх. Это развертка будет повторяться до момента соответствия выходного напряжения усилителя 2 пределу кодирования соответствующей линейкой световодов.

В процессе записи коды звуковых колебаний с регистры 18 кода поразрядно поступают в блок 22 регистрации и составляют цифровую фонограмму. Из блока 22 коды выдаются последовательно в ЦАП 23 сигналами и , с делителя 21 частоты. Частота следования сигнасов и 3 устанавливается в блоке 21 переключателем соответственно требуемой частоте преобразования ЦАП 23. Аналоговые электрические сигналы проходят фильтр 24,, усиливаются в усилителе 25 и преобразуются в звуковые колебания громкоговорителем 26.

Формула изобретения

Устройство для цифровой записи и воспроизведения звука, содержащее последовательно соединенные приемник звука и первый усилитель низкой частоты и последовательно соединенные блок регистрации, цифроаналоговый преобразователь, фильтр низкой частоты, второй усилитель низкой частоты и громкоговоритель, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества записи и воспроизведения звука, в него введены два пьезоэлектрических дефлектора с установленными на них световыми отражателями, источник светового излучения с УЗЛОМ формирования апертуры луча,, блок квантующих линеек световодов,, блок фотоэлектрических преобразователей, блок памяти, четыре блока ключей, четыре блока опорных напряжений, 15егистр кода, генератор тактовых импульсов и делитель частоты, при этом выход первого усилителя низкой частоты соединен с первым входом первого пьезоэлектрического преобразователя, выходы блоков опорных нап- г ряжений соединены с первыми группами входов соответствующих ключей, первая группа выходов блока фотоэлектрических преобразователей соединена с вторыми группами входов соответст10 вующих ключей, выходы первого и второго блоков ключей подключены соответственно к второму и третьему входам первого пьезоэлектрического преобразователя, выходы третьего и чет15 вертого блоков ключей подключены соответственно к первому и второму входам второго пьезоэлектрического преобразователя, источник светового излучения с узлом формирования апер20 туры луча расположен перед световым отражателем второго пьезоэлектрического преобразователя, световой отражатель пе рвого пьезоэлектрического дефлектора расположен перед оптичес25 кими входами блока квантующих линеек световодов, оптические выходы которого расположены перед соответствующими оптическими входами блока фотоэлектрических преобразователей, вто30 рая группа выходов которого подключена к входам блока памяти, выходы которого подключены через регистр кода к входам блока-регистрации,выход генератора тактовых импульсов соеэс динен с входом делителя частоты, вы- ходы которого соединены с сответст- вующими входами регистра кода и блока регистрации.

9,955 3.86

/УУ

S,85b 9,756

i-0,05d a,J8 +0,2д+9,S6 ,

99шт.

Фиг.

0,05д -0,15& I

-9,758 -3,85В

II

+9,S6 ,

9,

Редактор А.Гулько Заказ 6672/46

Составитель А.Лисицын

Техред Л.Олейник Корректор А.Тяско

Тираж 358 Подписное ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4