Устройство магнитной записи аналоговых сигналов Советский патент 1990 года по МПК G11B5/27 

Изобратение относится к приборостроению, а именно к технике магнит- поп записи, и может быть использовано в портативной аппаратуре магнитной записи, предназначенной для длительной непрерывной регистрации аналоговых сигналов (например, электро- кардиосигналов) в реальном масштабе воемени.

Цель изобретения - повышение качества записи путем снижения нелинейных и интермодуляиионных искажений, а также уменьшение габаритов и мчссы устройства.

На фиг.1 приведена структурная схма предлагаемого устройства;на фиг.2 эпюры сигналов, поясняющие работу устройства.

Устоойство (фиг,1) содержит усилитель 1 записи, аналоговый мультиплексор 2, записывающую магнитную головку 3, сопряженную с носителем 4 мягнитной записи, генератор 5 прямоугольных импульсов, блок 6 управления, конденсатор 7, шину 8 питающего напряжения одной (например, положительной) полярности +Е, шину 9 питающего напряжения другой (отрицательной) полярности -Е, общую шину 10 и измерительный резистор 11.

Выход усилителя 1 записи подключен к второму и четвертому информационным входам аналогового мультиплексора 2, а также к конденсатору , другим выводом соединенному с обпей шиной 10. Первый и третий информационный входы анапогового мультиплексора 5 соединены соответственно с шиной +Е 8 и шиной -Е 9 пи- таюгаих напряжений, а входы управления - с выходами блока 6 управления, входом связанного с выходом генератора 5 прямоугольных импульсов.

Выход аналогового мультиплексора 2 подключен к записывающей магнитной головке 3, другой вывод которой через измерительный резистор 11 соединен с общей шиной Ю.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 5 прямоугольных импульсов формирует импульсы (фиг.2а) достаточно высокой частоты fr (порядка нескольких десятков кГц), которые поступают на вход блока 6 управления, выполненного, например, в виде двухразрядного счетчика. В зави- С1гмости от значений двухразрядного

двоичного кода, поступающего на управляющие входы Л и В аналогового мультиплексора 2, последний подключает один из четырех информационных входов DO - ПЗ к своему выходу, погруженному на записывающую магнитную головку 3.

Когда на управляющие входы аналогового мультиплексооа поступает двухразрядный код 00 (А О, В 0) с выходом соединяется первый вход (DO) мультиплексора и шина 8 питающего напряжения положительной полярности

5 Е подключается к записывающей магнит- нон головке 3, в которой за счет индуктивности происходит нарастание тока с постоянной времени, определяемой этой индуктивностью 7,мг, сопроQ тивлением открытого канала мультиплексора RU, которое обычно не превышает 100 Ом, и сопротивлением измерительного резистора 11 (величина которого обычно составляет не более

5 10 Ом и практически не оказывает влияние на работу устройства).

Ток в магнитной головке нарастает со скоростью

30

§ . (i1 dt L L,- U;

1 мг

где 1 мг- ток в магнитной головке; - напряжение на магнитной

головке;

Е - напряжение источника питания.

Значение тока i мп определяет величину тока подмагничивания 1П, который обычно не превышает 1 мА. Ам- плитуда тока i в два раза выше действующего значения тока, так как ток i нарастает и спадает линейно.

Так как величина напряжения Е ис- точника питания составляет несколько вольт, в выражении (1) можно пренебречь членом (i Лг Ru) , составляющим доли вольта. Тогда

у - к т-- . (2) dt iwr

За интервал времени t Ј

ток,

протекающий через записывающую магнитную головку, достигает уровня

- Е

МГ - тС

ь мг

(3)

Когда на управляющие входы мультиплексора 2 поступает код Ю (А 1,

8 0), первый вход мультиплексора отключается от его выхода и с последним соединяется второй вход мультиплексора 3, связанный с выходом усилителя 1 записи и с конденсатором 7. Ток iмг в магнитной головке

3 начинает линейно уменьшаться и благодаря наличию конденсатора 7,обе- .спечивающего цепь протекания следующего тока, скорость уменьшения iwr не оказывает влияние на большое выходное сопротивление усилителя 1 записи, и эта скорость спада тока может быть установлена равной скорости нарастания тока 1мГ.

В записывающей магнитной головке 3, кроме спадающего тока iMr, также протекает низкочастотный ток записы - ваемого сигнала 1Э, формируемый усилителем 1 записи.

При этом ток i мг выполняет функции тока подмагничивания, а низкочастотный ток сигнала записи (фиг.2г создает остаточную намагниченность на носителе 4 магнитной записи.

Аналогичные процессы, рассмотренные Б первой половине периода формируемого сигнала записи S(t) происходят и зо второй половине этого периода (фиг.З), при кодах управляющего сигнала 01 (А О, В 1) и 11 (А 1; В 1), при этом записывающая магнитная головка 3 подключается аналоговым мультиплексором 2 к шине

9питающего напряжения отрицательной полярности -Е и ток нарастает и спадает теперь с противоположной, по отношению к первой половине периода, полярностью.

Таким образом, из прямоугольных импульсов напряжения на входе аналогового мультиплексора 2 за счет интегрирующего действия записывающей магнитной головки 3 происходит формирование тока высокочастотного подмагничивания треугольной формы.

Суммирование токов записи и подмагничивания происходит в магнитной головке в моменты подключения к ней выхода усилителя 1 записи.

Величина тока подмагничивания при его треугольной форме

15698766

и одному периоду следования импульсов, вырабатываемых генератором 5 прямоугольных импульсов (фиг.2а). Тогда формула (4) примет вид

1 п

2L

Мг

(5)

10

или

In

2L

(6)

Mr

5

0

5

0

где Тг и f - соответственно период и частота генератора прямоугольных импульсов.

Из выражения (6) видно, что ток высокочастотного подмагничивания при заданной величине индуктивности записывающей магнитной головки 3 можно регулировать изменением амплитуды прямоугольных импульсов формируемого сигнала записи S(t), причем необходимо синхронно изменять амплитуду импульсов обеих полярностей, иначе возрастает уровень нелинейных искажений записываемого сигнала из-за асимметрии тока подмагничивания.

Практически регулировать ток под- магничивання в данном устройстве выгоднее всего изменением частоты fr генератора 5 прямоугольных импульсов, так как согласно (6) величина этого тока обратно пропорциональна частоте fr.

Таким образом, в предложенном уст- ройстве (фиг.2г) выходной записыва- .емый сигнал V(t) подвергается дис- Q кретно-аналоговому преобразованию, а именно процессу периодической выборки фрагментов этого сигнала с частотой fr, причем время выборки Ј каждого фрагмента V(t) равно времени паузы (точке Ј) между соседними фрагментами. Во время паузы формируются прямоугольные импульсы положительной или отрицательной полярности (на фиг.2 изображены пунктиром) с помощью управляющих сигналов (фиг.26,в), формируемых блоком 6 управления.

5

5

0

Изобретение относится к приборостроению, а именно к технике магнитной записи, и может быть использовано в портативной аппаратуре магнитной записи, предназначенной для длительной непрерывной регистрации аналоговых сигналов (например, электрокардиограмм) в реальном масштабе времени. Цель изобретения - повышение качества записи путем снижения нелинейных и интермодуляционных искажений, а также уменьшение габаритов и массы устройства. Генератор 5 прямоугольных импульсов формирует импульсы, из которых блок 6 управления формирует сигналы для управления аналоговым мультиплексором 2, который поочередно подключает к магнитной записывающей головке 3 аналоговый сигнал с выхода усилителя 1 записи и питающие напряжения +E и -E с шин 8 и 9. За счет интегрирующего действия индуктивности магнитной головки и при симметричности напряжений +E и -E формируется ток высокочастотного подмагничивания (J_п), имеющий симметричную треугольную форму, и этот ток суммируется в магнитной головке с выборками сигнала записи (J_з), формируемыми в промежутках между разнополярными импульсами +E и -E, т.е. раздельно во времени относительно записываемого сигнала, что позволяет снизить нелинейные и интермодуляционные искажения, а также модуляционный шум. Отсутствие отдельного генератора высокочастотного подмагничивания и полосовых фильтров (для исключения взаимосвязи генератора подмагничивания и усилителя записи) позволяет упростить конструкцию устройства, уменьшить его габариты и массу. 2 ил.

- -1; МГ

Е , ,

W

л.

с,

В устройстве С - длительность времени дискретизации равна одной четверти периода сигнала записи S(t)

Частота дискретизации F- в соот- ветствии с теоремой Котельникова-Шен- нона должно быть не менее чем в два раза, больше высшей (FB) частоты входного записываемого сигнала V(t), для упрощения процесса воспроизвещения ее целесообразнее выбрать в (5-Ю) раз FB. В устройстве

(7)

(5...10) F

ft

(8)

Учитывая выражения (6)-(8), по заданному значению можно определить такие параметры устройства, как наибольшую частоту F g записываемого сигналя V(t), частоту fr генератора прямоугольных импульсов, амплитуду Е прямоугольных импульсов (т.е. получение +Е и -Е) источников чтения, действующих в паузах между фрагментами дискретизированного входного сигнала V(t).

Так как ток высокочастотного под- магничивания имеет симметричную треугольную форму (что легко выполнимо при симметричности питающих напряже- йий ,-t-E и -Е) и формируется за счет интегрирующего действия индуктивности записываюшей магнитной головки, причем это формирование происходит из раэнополярных импульсов напряжения , действующих в промежутках межпу выборками сигнала записи (т.е. раздеггьно и поочередно во времени относительно записываемого сигнала), снижаются нелинейные искажения, модуляционный шум и интермодуляционные искажения.

Отсутствие отдельного генератора высокочастотного попмагничивания и полосовых фильтров (для исключения взаимосвязи генератора подмагничива- ния и усилителя записи)позволяет

упростить конструкцию устройства и уменьшить его габариты и массу.

Формула изобретен-и я

Устройство магнитной записи аналоговых сигналов, содержащее усилитель записи, записывающую магнитную

головку, сопряженную с носителем магнитной записи, и генератор высокочастотного подмагничивания, отличающееся тем, что, с целью повышения качества записи путем

5 снижения нелинейных и интермодуляционных искажений, а также уменьшения габаритов и массы устройства, в него введены аналоговый мультиплексор, блок управления и конденсатор, а геQ нератор высокочастотного подмагничивания выполнен в виде генератора прямоугольных импульсов, при этом первый информационный вход аналогового мультиплексора соединен с ши5 ной питающего напряжения одной полярности, второй и четвертый информационные входы - с выходом усилителя записи, и с конденсатором, другим выводом связанным с общей шиной,

0 третий информационный вход - с шиной питающего напряжения другой полярности, входы управления - с выходами блока управления, вход которого подключен к выходу генератора пря,. моугольных импульсов, а вьсход аналогового мультиплексора соединен с одним из входов записывающей магнитной головки, другой вход которой соединен с общей шиной через измеQ рительный резистор.

а i

ПППППППППППППГ

t

п п п п п п гг

t

t

г

t

ЩЩ%%2& t ln +Е

/ г;

t

Фиг. г