Устройство для цифровой записи и воспроизведения звука Советский патент 1987 года по МПК G10K11/34 

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

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - плоскость входных зрачков квантуюш,ей линейки световодов.

Блок-схема устройства содержит приемник 1 звука, управляемый делитель 2 напряжения, блок 3 размыкающих ключей, эмиттерный повторитель 4, первый усилитель 5 низкой частоты, аналого-цифровой преобразователь напряжение - код в составе пьезоэлектрического дефлектора 6, источника 7 светового излучения с узлом 8 формирования апертуры луча, квантующей линейки 9 световодов, блока 10 фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), первого дешифратора 11 и второго дешифратора 12 в составе блока 13 элементов И-НЕ и реверсивного сдвигового регистра 14, а также содержит блок 15 памяти, регистр 16 кода, блок 17 управления в составе генератора 18 тактовых импульсов и делителя 19 частоты, блок 20 регистрации, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 21 код - напряжение, фильтр 22 низкой частоты, второй усилитель 23 низкой частоты и громкоговоритель 24.

Устройство работает следующим образом.

Звуковые колебания воспринимаются и усиливаются приемником 1 звука и поступают на вход управляемого делителя 2 напряжения. Делитель 2 напряжения представляет собой ступенчатый резистивный делитель напряжения, коэффициент передачи которого изменяется сигналами с дешифратора 12 при помощи размыкающих ключей блока 3, подключающих выход соответст $ую- щих ступеней делителя 2 к входу эмиттер- ного повторителя 4, согласующего выход делителя напряжения и вход первого усилителя 5. Сигнал, усиленный усилителем 5, преобразуется в код оптоэлектрон- ным АЦП. Преобразование в код выполняется разверткой светового луча пьезоэлектрическим дефлектором 6 по плоскости входных зрачков квантующей линейки световодов 9, преобразованием световых сигналов в электрические в блоке 10 ФЭП, которые поступают в дешифратор 11. Выходные сигналы с дешифратора выдают готовые коды, соответствующие уровням звуковых сигналов, из блока 15 памяти в регистр 16 кода. Из регистра 16 управляющими сигналами с блока 19 деления частоты коды выдаются в блок 20 регистрации. Пьезоэлектрический дефлектор 6 является торцовым и состоит из биморфного пьезоэлемента, на торце которого укреплен зеркальный отражатель.

Для сканирования используется обратный электрический эффект, возникающий

0

под воздействием электрического сигнала с усилителя 5. Световой луч на зеркальный отражатель приходит от источника 7 светового .излучения. Диафрагмы узла 8

формируют луч в виде узкого прямоугольника с шириной не более 0,8 диаметра входного зрачка световода квантующей линейки 9 световодов. Пьезоэлектрический дефлектор 6 по управляющим сигналам с усилителя 5 производит вертикальную развертку светового луча по входным торцам световодов линейки 3. Световой сигнал каждого световода преобразуется фотоприемником блока 10 в электрический сигнал. Выходы фотоприемников подключены к соот5 ветствующим входам первого дещифрато- ра 11. Дешифратор 11 является устройством, коммутирующим выход соответствую- П1,его фотоприемника к входу соответствующей ячейки памяти блока 15. Дешифратор 11 является линейным дешифратором

0 из логических элементов И-НЕ, обеспечивающим минимальную задержку сигнала и требуемое быстродействие формирование импульса на выходе. Блок 15 содержит готовые коды сигналов звуковых колебаний.

с Импульсы с выходов первого дешифратора 11 представляют собой сигналы выдачи кода ивыя из соответствующих ячеек блока 15 в регистр 16 кода. Регистр 16 имеет 18 разрядов для приема 17-и разрядов двоичного кода звукового сигнала. Каждому

0 разряду в регистре 16 предшествует ключ, ключи одновременно открываются управляющим сигналом UCT с делителя 19 частоты блока 17 управления. В открытом состоянии ключи пропускают сигналы разрядов кода в регистр 16. Вслед за сигналом UCT

5 следует сигнал выдачи ивыд с делителя 19 частоты, который выдает код в блок 20 регистрации. Квантующая линейка 9 содержит 2000 световодов и один центральный обозначенный «О, по 1000 световодов вверх и вниз от центрального. Диаметр входно го зрачка световодов равен 20 мкм. Разрешающая способность квантования принята 100 мкВ, диапазон кодирования линейкой составляет от минус 0,1 до плюс 0,1 В (100 мкВХЮОО). Диапазон кодируемых

J- звуковых сигналов от минус 10 до плюс 10 Б. Сканирующее пятно луча имеет форму прямоугольника с размерами по вертикали 15 мкм и 2 мм по горизонтали (для облегчения юстировки). Преобразование сигнала с усилителя 5 низкой частоты

0 в код производится следующим образом. В отсутствие сигнала на выходе усилителя 5 пьезоэлектрический дефлектор 6 находится в нейтральном положении и сканирующее пятно фиксируется на световоде «О. При наличии на выходе усилителя 5 сигнала,

5 например, положительной полярности под действием обратного пьезоэлектрического эффекта отражающая поверхность дефлектора 6 поворачивается на соответствующий

угол и перемещает луч вверх. При перемещении луча по входным торцам световодов выдают сигналы на соответствующие входы первого дешифратора 11, который формирует на выходных соответствующих шинах импульсы, поступающие на входы соответствующих ячеек блока 15 и выдают из них коды, поступающие друг за другом в регистр 16. Разряды регистра 16 заполняются в моменты открытого состояния ключей на входах, которые открываются сигналами с делителя 19 частоты.

Максимальная частота открытия входных ключей определяется временем срабатывания фотоприемника в блоке 10 и временем прохода сигнала через элемент И-НЕ дещифратора 11. При времени срабатывания фотоприемника в 1 мкс и времени задержки сигнала элементом И-НЕ десятки наносекунд максимальная частота дискретизации составляет не менее 500 кГц. Генератор 18 формирует тактовые импульсы с частотой 500 кГц для делителя 19 частоты. Для изменения скорости создания информации служит делитель 19 с соответствующим переключателем частоты дискретизации в диапазоне от 40 до 500 кГц. Изменение коэффициента передачи делителя 2 напряжения в диг.пазоне от 0,01 до 1 соответственно величине амплитуды входного звукового сигнала осуществляется размыкающими ключами блока 3. В процессе записи звука размыкающие ключи подключают различные ступени делите.ля 2 к входу эмиттерного повторителя 4 по управляющим сигнала.м с дешифратора 12 соответственно кодам с блока 15. Дешифратор 12 представляет собой линейный дешифратор из блока 13 логических элементов И-НЕ и реверсивного сдвигового регистра 14 на выходе с числом разрядов, равным числу размыкающих ключей (числу ступеней в делителе 2). Каждый разрядный выход сдвигового регистра 14 подключен к входу своего размыкающего ключа блока 3. В первый разряд сдвигового регистра сигнал заносится при включении питания устройства, определяя зтим исходный коэффициент передачи делителя напряжения, равный 1. При увеличении амплитуды звукового сигнала на входе делителя 2 сигнал в сдвиговом регистре 14 сдвигается в старшие разряды, управляя включением размыкающих ключей на уменьшение коэффициента передачи делителя 2, а с уменьщением амплитуды выходного сигнала сигнал в сдвиговом регистре 14 сдвигается в младшие разряды, управляя включением размыкающих ключей на увеличение коэффициента передачи делителя 2 напряжения. Коэффициент передачи делителя изменяется от 0,01 (при сигнале на входе делителя 10 В) до 4,0 (при сигнале на входе делителя до 0,1 В). Делитель выполнен с погрешностью коэффициента деления 0,0005%.

Изменение коэффициента передачи делителя 2 напряжения производится следую- 5 щим образом.

При увеличении сигнала с усилителя 5 до отклонения сканирующего светового пятна на верхний световод (при положительной полярности сигнала) или на нижний световод (при отрицательной полярности) 10 импульс с дешифратора 11 выдает из блока 15 код, соответствующий величине 0,1 В сигнала на входе усилителя 5. Вместе с поступлением этого кода в регистр 16 он поступает (без признака полярности) 15 и на вход дешифратора 12. На выходе соответствующего логического-элемента блока 13 появляется импульс, который сдвигает сигнал в сдвиговом регистре 14 с первого разряда в следующий для включения соответствующего размыкающего ключа в

0 блоке 3. По управляющему сигналу ключ подключает к входу эмиттерного повторителя 4 следующую ступень делителя 2, уменьшая коэффициент передачи на одну ступень.

Сигнал с выхода усилителя 5 уменьшается, сканирующее пятно опускается ниже. Одновременно этот импульс с выхода регистра 14 поступает на соответствующий вход дешифратора 11 и вместе с сигналом, поступившим с фотоприемника бло0 ка 10, определяет появление импульса ивыд на соответствующей выходной шине дешифратора 11, который выдает из блока 15 памяти код, соответствующий сигналу на входе усилителя 5 плюс 0,1 В. При дальнейшем увеличении сигнала на входе уси5 лителя 5 луч опять попадает на верхний световод и сигнал с выхода фотоприемника вместе с присутствующим сигналом от дещифратора 12 определяет выдачу с блока 15 кода, равного 0,2 В. Этот код вместе с выдачей в регистр 16 поступает

0 в дещифратор 12, элемент И-НЕ формирует импульс в сдвиговый регистр 14, который сдвигает имеющийся там сигнал в следующий разряд, замыкается следующий ключ в блоке 3 (предшествующий размыкается), переключается новая секция делителя напряжения, коэффициент передачи уменьщается. Этот сигнал с регистра 14 поступает на соответствующий вход первого дешифратора 11 и вместе с сигналом с фотоприемника блока 10 определяет выдачу

0 с.тедующего кода. При дальнейщем увеличении сигнала на входе делителя 2 процесс аналогично повторяется. При уменьшении входного сигнала на входе усилителя 5 сканирующее пятно попадает на световод «О в центре линейки 9. С блока 15

5 выдается код, представленный нулями в десяти младших разрядах, в семи старших разрядах которого имеются сигналы соответственно величине входного сигнала. Соот5

ветственно коду на выходе определенной логической схемы И-НЕ блока 13 формируется импульс, сдвигающий сигнал в сдвиговом регистре 14 в рядом расположенный младший разряд, включается соответствующий ключ в блоке 3 на повышение коэффициента передачи делителя 2 напряжения. При дальнейшем уменьшении сигнала на входе делителя 2 процесс повторяется. Дешифратор 12 реагирует не

низкой частоты, источника светового излучения с узлом формирования апертуры луча, расположенного перед световым отражателем пьезоэлектрического дефлектора, квантующей линейки световодов, оптические входы которой расположены против отражателя пьезоэлектрического дефлектора, блока фотоэлектрических преобразователей, оптические входы которых расположены против соответствующих оптических выходов лина все коды с блока 15, а только на ко- Ю нейки световодов, а также последовательно

низкой частоты, источника светового излучения с узлом формирования апертуры луча, расположенного перед световым отражателем пьезоэлектрического дефлектора, квантующей линейки световодов, оптические входы которой расположены против отражателя пьезоэлектрического дефлектора, блока фотоэлектрических преобразователей, оптические входы которых расположены против соответствующих оптических выходов ли нейки световодов, а также последовательно

соединенные блок памяти, регистр кода, блок регистрации, цифроаналоговый преобразователь, фильтр низкой частоты, второй усилитель низкой частоты, громкоговоритель и последовательно соединенные генератор

ды, представляющие величины напряжении: 0; 01; 02; 0,3 В и т. д. с дискретностью от 0,1 до 10 В.

Управляемый делитель 2 напряжения

имеет 100 ступеней, а блок 3 соответ-,. ..« ...,

ственно имеет 100 размыкающих ключей на - тактовых импульсов и делитель частоты, МОП транзисторах с временем включения соответствующие выходы которого подклю- до 1 МКС. Амплитуда сигнала на входе усилителя 5 изменяется всего от О до 0,1 В.

В процессе записи коды звуковых сигналов с регистра 16 поразрядно поступают 20 надежности устройства, в него введены пос- в блок 20 регистрации, где и составля- ледовательно соединенные управляемый де- ют цифровую фонограмму. В коде отри- литель напряжения, блок размыкающих цательной полярности сигнала имеется ми- ключей и эмиттерный повторитель, первый нус, кодируемый «1. При воспроизведе- и второй дещифраторы, при этом вход НИИ из блока 20 коды выдаются после- управляемого делителя напряжения подклю- довательно в ЦАП 21 сигналами выда- 25 чец выходу приемника звука, а выход

чены к соответствующим входам регистра кода и к входу блока регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения

чи Увыд с делителя 19 частоты. Частота следования сигналов Увыл устанавливается в блоке 19 переключателем. Аналоговые сигналы проходят фильтр 22 НЧ, усиливаются во втором усилителе 23 НЧ и

эмиттерного повторителя подключен к входу первого усилителя низкой частоты, первая группа входов первого дешифратора подключена к выходам блока фотоэлектрических преобразователей, а выходы первого

преобразуются в звуковые колебания громко- дешифратора подключены к соответствующим входам блока памяти, второй дешифратор имеет блок элементов И-НЕ, входы которых подключены к соответствующим выходам блока памяти, и реверсивный сдвиговорите аем 24.

Формула изобретения

Устройство для цифровой записи и воспроизведения звука, содержащее приемник звука, первый усилитель низкой частоты, аналого-цифровой преобразователь напряжение - код в составе пьезоэлектрического преобразователя с установленным на нем световым отражателем, вход которого подключен к выходу первого усилителя

3.5

говый регистр, входы которого подключены к выходам соответствующих элементов И-НЕ второго дешифратора, а выходы разрядов реверсивного сдвигового регистра подключены к входам соответствующих размыкающих ключей и к соответствующим входам второй группы входов первого дешифратора.

соединенные блок памяти, регистр кода, блок регистрации, цифроаналоговый преобразователь, фильтр низкой частоты, второй усилитель низкой частоты, громкоговоритель и последовательно соединенные генератор

,. ..« ...,

тактовых импульсов и делитель частоты, соответствующие выходы которого подклю-

тактовых импульсов и делитель частоты, соответствующие выходы которого подклю-

надежности устройства, в него введены пос- ледовательно соединенные управляемый де- литель напряжения, блок размыкающих ключей и эмиттерный повторитель, первый и второй дещифраторы, при этом вход управляемого делителя напряжения подклю- чец выходу приемника звука, а выход

чены к соответствующим входам регистра кода и к входу блока регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения

эмиттерного повторителя подключен к входу первого усилителя низкой частоты, первая группа входов первого дешифратора подключена к выходам блока фотоэлектрических преобразователей, а выходы первого

дешифратора подключены к соответствующим входам блока памяти, второй дешифратор имеет блок элементов И-НЕ, входы которых подключены к соответствующим выходам блока памяти, и реверсивный сдви3.5

говый регистр, входы которого подключены к выходам соответствующих элементов И-НЕ второго дешифратора, а выходы разрядов реверсивного сдвигового регистра подключены к входам соответствующих размыкающих ключей и к соответствующим входам второй группы входов первого дешифратора.

ЮОО с&етовод 333

Сканирующее пятно

I О

- @ СвегтюМ О

§S3S 339 1000 световод

Фиг.2

Составитель А. Лисицын

Редактор Г. ВолковаТехред И. ВересКорректор М. Демчик

Заказ 2516/45Тираж 345Подписное

ВНИИПИ 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

Изобретение относится к звукотехнике и может использобаться для получения цифровых фонограмм. Цель изобретения - повышение надежности устройства. Звуковые колебания с приемника 1 звука через делитель 2 напряжения, один из размыкающих ключей и эмиттерный повторитель 4 поступают на вход усилителя 5, а после усиления преобразуются в 17-разрядный код. Преобразование в код выполняется разверткой светового луча по плоскости входных зрачков одной квантующей линейки 9 световодов отражающей поверхностью пьезоэлектрического дефлектора 6. Световой сигнал преобразуется в электрический фотоприемником 6vioKa 10, который выдает готовый код из блока 15 памяти. Первый дешифратор 11 коммутирует выход фотоприемника к входу соответствующей ячейки блока 15. Дешифратор 12, согласно поступающему коду, выполняет подключение соответствующей ступени делителя 2 к входу эмиттерного повторителя 4, изменяя коэффициент передачи делителя 2. Коды сигналов накапливаются в блоке 20 регистрации, где и составляют цифровую фонограмму. При произведении коды выдаются в цифро- аналоговый преобразователь 21, усиливаются усилителем 23 и воспроизводятся громкоговорителем 24. 2 ил. i (Л со со о со v&/