Многоканальное устройство для записи и воспроизведения аналоговой информации Советский патент 1990 года по МПК G11B5/02 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам магнитной записи и воспроизведения информации, и может быть использовано при создании прецизионных многоканальных систем ре- гистрации широкополосных аналоговых сигналов.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона регистрируемых сигналов и повышение достоверности регистрации аналоговой информации.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы его работы.

Устройство содержит блок 1 усилите- лей-сумматоров, блок 2 опорных напряжений, первый коммутатор 3, генератор 4 тактовой частоты, делитель 5 частоты, первый блок 6 управления, блок 7 компарато- Р01з, первый мультиплексор 8, второй р 1ультиплексор 9, первый блок 10 выборки- хранения, первый аналоговый ключ 11, первый сумматор 12, блок 13 компрессии сигнала, первый аналоговый инвертор 14, второй блок 15 выборки-хранения, второй аналоговый ключ 16, первый формирователь 17, второй формирователь 18, видеомагнитофон 19, канал 20 пилот-сигнала, частотный модулятор 21, второй коммутатор 22, блок 23 видеоголовок, частотный да- модулятор 24, блок 25 декомпрессии сигнала, блок 26 выделения тактовой частоты, компаратор 27, блок 28 выделения цикловой частоты, второй элемент И-НЕ 29, третий аналоговый ключ 30, второй сумматор 31, одновибратор 32, первый элемент И-НЕ 33, цифровой инвертор 34, четвертый аналоговый ключ 35, второй аналоговый инвертор 36, третий коммутатор 37, второй блок 38 управления, блок 39 фильтров нижних частот, блок 40 выделения информационных сигналов.

Входные шины устройства соединены через блок 1 усилителей-сумматоров с информационными входами первого коммута- тора 3, генератор 4 тактовой частоты одновременно соединен через первый блок 6 управления с управляющими входами первого коммутатора 3 и через делитель 5 частоты с входом канала 20 пилот-сигнала видеомагнитофона 19 с последовательно включенными частотным модулятором 21, блоком 23 видеоголовок и частотным демодулятором 24, а также с вторым коммутатором 22, подключенным к другому входу блока 23 видеоголовок блоки 28 выделения цикловой и 26 тактовой частоты подключены через второй блок 38 управления к управляющим входам третьего коммутатора 37, соедмненно о через последовательно

включенные блоки 39 фильтров нижних частот и выделения информационных сигналов 40 с выходными шинами. Блок 2 опорных напряжений соединен с задающими входами блоков усилителей-сумматоров 1 и выделения информационных сигналов 40. Входы блока 7 компараторов подключены к выходам блока усилителей сумматоров 1, информационные входы первого мультиплексора 8 соединены с прямыми выходами блока компараторов 7, а управляющие входы - с выходами первого блока 6 управления. Второй мультиплексор 9 информационными выходами соединен с инверсными зьгхода- ми блока коммутаторов, а управляющими - с теми же выходами перЕюго блокка 6 управления. В устройстве последовательно соединены первый блок 10 выборки-хранения, первый аналоговый ключ 11, первый сумматор 12 и блок 13 компрессии сигнала, подключенный выходом к входу частотного модулятора 21 видеомагнитофона 19, при этом информационный вход первого блока 10 выборки-хранения соединен с выходом первого коммутатора 3, а управляющий вход-с выходом первого мультиплексора 8. Последовательно соединены первый аналоговый инвертор 14, вторым входом подключенный к выходу первого коммутатора 3, второй блок 15 выборки-хранения, управляющий вход которого с выходом второго мультиплексора 9, и второй аналоговый ключ 16. выходом подсоединенный к второму входу первого сумматора 12. Первый и второй формироэатели 17 и 18 входами подключены соответственно к выходам первого и второго мультиплексоров 8 и 9, а вь)ходами - к управляющим входам первого м второго ключей 11 и 16. Последовательно соединены 25 деком трессии сигнала, вхо- дом подключенный к выходу частотного демодулятора 24 видеомагнитофона 19, а выходом - одновременно к блокам 26 и 28 выделения тактовой и цикловой частоты, компаратор 27, второй элемент И-НЕ 29, первый вход которого ссзединен с выходом компаратора 27, третий аналоговый ключ 30 и второй сум.матор 31, выход которого соединен с информационным входом третьего коммутатора 37, а также последовательно соединены одновибратор 32, подсоединенный входом одновременно к выходу блока 26 и второму входу первого элемента И-НЕ 33, и первый вход первого элемента И-НЕ 33, выход которого подключен к второму входу второго элемента И-НЕ 29. Кроме того, введены последовательно соединенные цифровой инвертор 34, входом подключенный к управляющему входу третьего аналогового ключа 30 и выходу второго элемента

И-НЕ 29, четвертый аналоговый ключ 35 и второй аналоговый инвертор 36. выход которого подключен к второму входу второго сумматора 31, тогда как информационные входы третьего 30 и четвертого аналоговых ключей 35 подсоединены к выходу блока 25 декомпрессии сигнала.

Устройство работает следующиги образом.

В режиме записи информация по входным шинам {фиг.2.1 д - временные диаграммы представлены при наличии сигнала на -Й входной шине Ui) постуг ает на входы блока усилителей-сумматоров 1, где суммируется с опорными напряжениями блока

2 Uoi О 1N). Преобразованная таким

образом информация поступает на N входов п ервого коммутатора 3, причем на его (N + 1}-й вход подается опорное напряжение Vos (пусть 5 1) также с блока 2. Этот канал используется в качестве служебного для записи импульса цикловой синхронизации, частота следования которого ц fr/N + 1, а длительность Гц Гт, где Гт 1/2 т т - длительность тактового импульса.

Одноверменно информация с N выходов блока 1 усилителей-сумматоров поступает на входы N компараторов блока 7, при этом на прямых выходах компараторов появляется сигнал логической 1 при положи- тельном значении информационного сигнала нэ входе (фиг.2.4д), а на инверсных вы ходах компараторов сигнал логической 1 появляется при отирицательном значении информационного сигнала на входе (фиг.2.8д). Цифровая информация с N прямых выходов блока 7 поступает на входы первого мультиплексора 8,а с инверсных-на входы второго мультиплексора 9.0дновремен- но с выхода генератора 4 сигнал тактовой частоты ft (фиг.2.2д) поступает на входы делителя 5 и блока 6. Делитель 5 формирует высокостабильный полукадровый синхроимпульс, который поступает в канал 20 пилот-сигнала ВМ 19. Первый блок 6 управления управляет первым коммутатором 3, первым мультиплексором 8 и вторым мультиплексором 9, подключая с частотой ft их входы к их же выходам. В результате на выходе первого коммутатора 3 появляется вудолярный групповой АИМгр сигнал фиг.2.Зд), в котором присутствуют дискре- изованные в соответствии с теоремой Ко- ельникова информационные сигналы и игнал цикловой синхронизации. Группоой АИМгр - сигнал поступает на вход перого блока 10 выборки-хранения и после нвертирования первым аналоговым инертором 14 - на информационный вход торого блока 15 выборки-хранения.

Первый мультиплексор 8 и второй мультиплексор 9 вырабатывает импульсы длительностью г Гт, причем в 1-м такте (что соответствует прохождению i-n АИМ-им- 5 пульса в канале первого коммутатора 3) импульс на выходе первого мультиплексора 8 появляется лишь в том случае, если значение информационного сигнала в 1-м канале положительное (фиг.2.б д), а на выходе вто10 рого мультиплексора 9, если значение сигнала в 1-м канале отрицательное (ф1:г.2.7д), Импульсы с выхгда первого мультиплексора 8 подаются на управляющий вход первого блока 10 и вход первого формирователя

15 17, а с выхода второго мультиплексора 9 - на управляющий вход второго блока 15 , вход второго формирователя 18. При наличии в i-M такте управляющего импульса на управляющем входе первого блока 10 по20 следний запоминает величину положительного значения Ui и хранит его в течение tx

Тт |, подавая на вход первого ключа 11.При наличил управляющего импульса в 2о 1-м такте на управляющем входе второго блока 15 последний запоминав г на время

t -т - 1

tx - т - :р,величину отрицательного напряжения Ui, но также положительного значе- оО ния, так (сак ранее группой АИМгр - сигнал проинвертирован первым аналоговым ин- вертьтром 14, и подает на вход второго ключа 16. Первый формирователь 17 формирует по переднему фронту входных импульсов

ЛЬт

импульс длительностью (фиг.2.Вд) и подает его на управляющий вход первого ключа 11. Второй формирователь 18 с приходом очередного импульса также формирует им- 40хч

пульс длительностью - и с временем задержки t3 у (фиг.2.9 д), чего подает

его на управляющий вход второго ключа 16. 5 При наличии импульсов на управляющих входах первого и второго 16 ключей последние разрешают на время у прохождения

положительных и проинвертированных от- 0 рицательных значений АИМгр - сигнала на входы первого сумматора 12. Первый сумматор 12 производит сложение сигналов, поступающих с выходов первого 11 и второго 16 ключей, и формирует на своем выходе 5 униполярный АИМгр-сигнал, в котором длительность канального импульса 5, а знак

канального сигнала определяет местоположение канального импульса на отрезке Тт

j-, (фиг.2.10д). С выхода сумматора 12 униполярный АИМгр -сигнал посту ает на вход блока 13 компрессии ситнапа. последний представляет собой нелинейный преобразователь, который ослабляет сигналы высоких уровней (имакс) до требуемых значений и практически не осла( урввии сигналов, соответствую щшс мишншдаьгрымС имин) значениям требуемого дин«и«ичебк0го диапазона. В качестве блока к« нф«гсии может быть использовано известное устройство сжатия сигналов, осуществляющее логарифмическую зависимость межда входом и выходом. После преобразова+тя в блоке 13 униполярный АИМгр -сигнал поступает в частотный модулятор 21. блок 23 магнитных головок, переключение которых с дорожки на дорожку в современных видеомагнитофонах с двумя вращающимися головками осуществляет собственный второй коммутатор 22 (1 - 3). и записывается на магнитную ленту ВМ 19. В режиме веспроизведения информация с магнитной ленты с помощью блока 23 и частотного демодулятора 24 преобразуется в электрический и илульсный АИМгр-сигнал и поступаете выхода демодулятора 24 на вход блока 25 д@|аэмпрессии сигнала, который выполняет операцию, обратную выполняемой блоком компрессии, где восстанавливается до первоначальных значений и поступает одновременно на входы блоков выделения тактовой частоты 26 и выделения цикловой частоты М, компаратора 27 и информационные входы третьего 30 и четвертого 35 ключей. Блок 2в вырабатывает сигнал цикловой синхронизации с частотой fy, который поступает не вход второго блока 38 управления. Б;го« 26 выраба- тывает сигнал тактовой частоты IT (фиг.2.11д), который поступает одновременно на один из входов втсфого блока 38. на вход одновибратора 32 и ояи« из входов первого элемента И-НЕ 33. Одновиб- ратор 32 .по переднему фронту импульса

вырабатывает импульс длительностью

(фиг.2.12д). который поступает на второй вход элемента И - НЕ 33. Результат логической операции элемента 33 (фиг.2.13д) поступает на один из входов второго элемента И-НЕ 29, на другой вход которого поступают импульсы длительностью и уровнем

логической единицы с выхода 4омпаратора 27 (фиг.2.14д). который срабать ает с приходом каждого очередного канального импульса униполярного АИМгр-сигнала. Результаты логической операции второго элемента 29 (фиг.2.15д) поступает на управляющий вход третьего ключа 30 и через циф- ро-вой инвертор 34 (фиг. 2.16д) -управляю- вход четвертого ключа 36.

Ка4( видно из временных диаграмм (фиг 2,10,15д), третий ключ 30 разрешает прохождение только сигналов (канальных - импульсов), соответствующих перво- («ач9л% но положительным значениям ин- феркшц нных сигналов в 1-м такте и подает 0 их на один из входов второго сумматора 31. Четвертый ключ 35 разрешает прохождение (фиг. 2.10д, 16д) только сигналов (канальных АИМ-импульсов), соответствующих первоначально отрицательным значениям ин- 5 формационного сигнала в 1-м такте, после чего эти сигналы инвертируются вторым инвертором 36 и поступают на второй вход второго сумматора 31. В результате на выходе второго сумматора 31 появляется пер- 0 воначальный двуполярный АИМ-сигнал (фиг.2.17д), который и подается на информационный вход третьего коммутатора 37. Второй блок 38, тактируемый fr и. fu , управляет третьим коммутатором 37, который 5 осуществляет разделение АИМгр-сигнала на канальные АИМгсигналы, поступающие на N входов блока 39 фильтров нижних частот, осуществляющего восстановление канальных АИМ - сигналов в соответствующие 0 аналоговые сигналы по каждому из записываемых каналов. В блоке 40 восстановления информационных сигналов происходит вычитание опорного напряжения Uoi. поступающего на его задающий вход от блока 2 5 опорных напряжений, и необходимое усиление, после чего аналоговые сигналы, адек- ватные исходным, поступают на N выходных шин.

Формула изобретения 0 Многоканальное устройство для записи и воспроизведения аналоговой информации, содержащее входные шины, соединенные через блок усилителей-сумматоров с информационными входами первого ком- 5 мутатора, генератор тактовой частоты, соединенный через первый блок управления с управляющими входами первого коммутатора и через делитель частоты - с входом канала пилот-сигнала видеомагнитофона, 50 блоки выделения цикловой и тактовой частоты, подключенные через второй блок управления к управляющим входам третьего коммутатора, соединенного через последовательно включенные блоки фильтров ниж- 55 них частот и выделения информационных сигналов с выходными шинами, блок опорных напряжений, соединенный с задающими входами блоков усилителей-сумматоров , и выделения информационных сигналов, отличающееся тем, что, с целью

расширения динамического диапазона сигналов при записи-аоспроиззедении и повышения достоверности регистрируемой информации, в него введены блок хомпар. торов, входы которого подключены у выходам блока усилителей-сумматоров, первый мультиплексор, информационные входы которого соединены с прямыми выходами блока компараторов, а управляющие входы - с выходами первого блока управления, второй мультиплексор, информационными входами соединенный с инверсными выходами блока компараторов, а управляющими - с упомянутыми выходами первого блока упрзаления, последовательно соединенные первый блок выборки-хранения, первый аналоговый ключ, первый сумматор и блок компрессии сигнала, выходом подключенный к входу частотного модулятора видеомагнитофона, при этом информационный вход первго блока выборки-хранения соединен с выходом первого коммутатора, а управляющий - с выходом первого мультиплексора, последовательно соединенные первый аналоговый инвертор, входом подключенный к выходу первого коммутатора, второй блок выборки-хранения, управляюдций вход которого соединен с выходом второго мультиплексора, и второй аналоговый ключ, выходом подсое- диннный к второму входу первого сумматора, первый и второй формирователи, входами подключенные соответственно к выходам первого и второго мультиплексора, а выходам; - к управляющим входам первого и второго аналоговых ключей соот- ветсзенно, последовательно соединенные 5 блок декомпрессии сигнала, входом под- ютючч нкый к выходу частотного демодулятора видеомагнитофона, а выходом - одновременно к блокам выделения тактовой и цикловой частоты, компаратор, вто0 рой элемент И-НЕ , первый вход которого соединен с выходом компаратора, третий аналоговый ключ и второй сумматор, выход которого соединен с информационным входом третьего коммутатора, последова5 тельно соединенные одновибратор и первый элемент И-НЕ - с первым входом, причем вход обновибратора подсоединен к выходу блока выделения тактовой частоты и второму входу перво0 го элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу второго элемента И - НЕ, Б также последсзэтелько соеди-, ненные цифровой инвертор, входом подключенный к управляющему входу

5 третьего аналогового ключа ; и выходу второго элемента И-НЕ, четвертый аналоговый ключ соединен с управляющим входом и второй аналоговый инвертор, выход которого подключен к второму входу второго

0 сумматара, а информационные входы третьего и четвертого аналоговых ключей подсоединены ; выходу блока декомпрессии сигнала.

Изобретение относится к приборостроению. Цель изобретения - расширение динамического диапазона регистрируемых сигналов и повышение достоверности регистрации аналоговой информации. Цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены блок 7 компараторов, мультиплексоры 8,9, блоки 10, 15 выборки- хранения, четыре аналоговых ключа, два сумматора 12, блок 13 компрессии сигнала, аналоговые инверторы 14, 36, блок 25 декомпрессии сигнала, схемы И-НЕ 29, 33, одновибратор, цифровой инвертор 34, два формирователя. 2 ил.