Многоканальный имитатор канала магнитной записи Советский патент 1992 года по МПК G11B20/00 

10,12,21,23,25, генератор 11 шума, три генератора 13,24,26 гармонического напряжения, периодный модулятор 15, переключатель 16, фазовый детектор 17, делитель 18 частот, генератор 19 стабильной частоты. 1-2-4-5-6-7-8-9, 24-23-22-15- 17-20-21-22, 26-25-22, 19-18-17, 16-17, 22-15-16, 3-2, 11-10-9. 1 ил.

Изобретение относится к магнитной записи, а именно к устройствам для настройки корректоров временных искажений, и может найти применение при настройке других устройств в аппаратуре точной магнитной записи. Цель изобретения - уменьшение дрейфа величины межканальных временных искажений и изменения величины вносимых временных искажений, вызванных изменением температуры окружающей среды и старением элементов. Сущность изобретения: устройство содержит в каждом канале две входные шины 1,3, три сумматора 2,8,22, два фильтра 4,20 нижних частот, линию 5 задержки, полосовой фильтр 6, амплитудный модулятор 7, выходную шину 9, пять аттенюаторов Ё ч о XI сл го о

Изобретение отнбСится к магнитной записи, а именно к устройствам для настройки корр ёкторов временных искажений, и может найти применение при настройке дру- гих устройств в аппаратуре точной магнитной записи, например, систем регулирования скорости электродвигателя и при исследованиях влияния временных искаже- ний на качество воспроизведения информации.

Известно устройство для настройки корректоров временных искажений, в котором имитация временных искажений, возникающих в канале магнитной записи, осуществляется с помощью дискретно-аналоговой управляемой линии задержки 1.

В описанном устройстве имитация временных искажений осуществляется с помощью дискретно-аналоговых линий задержки (ДАЛ 3), причем одна управляемая линия задержки (УЛЗ), имеющая два синхронно-управляемых канала, является общей для двух каналов имитатора и с ее помощью имитируются временные искажения, вызванные колебаниями скорости носителя. Во втором канале имитатора дополнительно включена вторая УЛЗ, с помощью которой имитируются временные искажения, вызванные статическими и динамическими перекосами носителя относительно рабочих зазоров головок в процессе записи и воспроизведения. Управление первой и второй УЛЗ осуществляется от внешних источников (генераторов гармонического и другой формы сигналов, в зависимости от требований к характеру изменения временных искажений) через периодные модуляторы осуществляющие управление величиной задержки УЛЗ.

Недостатком описанного устройства является то, что из-за старения элементов, и из-за изменения температуры окружающей среды изменяется средняя величина периода периодного модулятора, что приводит к появлению дополнительных статических временных сдвигов между выходными сигналами первого и второго каналов имитатора и к изменению величины вносимых имитатором как межканальных, так и общих для обоих каналов (внутри канальных) временных искажений (ВИ), имитирующих колебания скорости носителя

и несовершенство конструкции блока магнитных головок.

Известно другое устройство 2, в котором для коррекции временных искажений

используется ДАЛЗ, Управление УЛЗ осуществляется напряжением ошибки (пропорциональным величине временных искажений, возникающих в канале магнитной записи и выделяемых формирователем

сигнала ошибки из опорного сигнала, записанного на носителе совместно с информационным, после его воспроизведения) через формирователь тактовых импульсов. Такое построение схемы управления УЛЗ приводит к тэм же недостаткам - дрейфу средней величины задержки, вносимой УЗЛ и, как следствие к изменению эффективности коррекции временных искажений.

В качестве прототипа выбрано устройство, описанное . Устройство прототипа содержит входные шины информационного и опорного сигналов в каждом канале имитатора, подключенные ко входам сумматоров опорного и информационного сигналов, выходы которых подключены ко входам первой управляемой линии задержки, содержащей два независимых канала для прохождения сигнала, с общим для обрих каналов управлением величиной вносимой задержки. Между выходом первого канала

первой УЛЗ и выходной шиной первого канала имитатора включены последовательно соединенные первый полосовой фильтр, первый амплитудный модулятор и третий сумматор, а между выходом второго канала

первой УЛЗ и выходной шиной второго канала имитатора включены последовательно соединенные второй полосовой фильтр, вторая УЛЗ, третий полосовой фильтр, второй амплитудный модулятор и четвертый сумматор. причем вторые входы третьего и четвертого сумматоров соединены между собой и подключены к выходу генератора шума через первый аттенюатор. Между первым входом управления временными искажениями

и входом управления первой УЛЗ включены последовательно соединенные пятый сумматор, второй вход которого через второй аттенюатор подключены к выходу генератора шума, первый периодный модулятор и

первый формирователь управляющих УЛЗ напряжений. Между вторым входом управления временными искажениями и входом управления второй УЛЗ включены последовательно соединенные шестой сумматор, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, второй периодный модулятор и второй формирователь управляющих УЛЗ напряжений.

Недостатком устройства прототипа является то, что при изменении температуры окружающей среды или из-за старения элементов изменяется средняя величина периода периодных модуляторов, что приводит к изменению величины вносимых временных искажений при неизменной величине сигнала на первом входе управления ВИ и к появлению дополнительных статических временных сдвигов между выходными сигналами первого и второго канала имитатора при неизменной величине напряжения на выходе источника опорного напряжения и втором входе управления ВИ. Кроме того, в устройстве прототипа не предусмотрена раздельная регулировка динамического диапазона в каждом канале имитатора. Не предусмотрена возможность и синфазного (т.е. без взаимных временных искажений) формирования сигналов на выходах разных каналов имитатора.

Целью изобретения является уменьшение дрейфа величины вносимых имитатором межканальных временных искажений и изменения величины вносимых имитатором временных искажений, вызванных изменением температуры окружающей среды и старением элементов.

Для достижения указанной цели в имитатор канала магнитной записи, содержащий в каждом канале два сумматора, управляемую линию задержки, схему управления линией задержки, периодный модулятор, полосовой фильтр и общие для всех каналов аттенюаторы и генератор шума, дополнительно введены в каждом канале имитатора два фильтра нижних частот, четыре аттенюатора, фазовый детектор и делитель частоты, а также общие для всех каналов три генератора гармонических сигналов импульсный генератор стабильной частоты и переключатели во всех каналах, кроме первого, причем между входной шиной информационного сигнала каждого канала имитатора и выходной шиной включены последовательно соединенные первый сумматор, ко второму входу которого подключена входная шина опорного сигнала соответствующего канала, первый фильтр нижних частот, управляемая линия задержки, полосовой фильтр, амплитудный модулятор и второй сумматор, при этом второй вход второго сумматора соединен через первый аттенюатор с выходом генератора шума,

5

второй вход амплитудного модулятора соединен через второй аттенюатор с выходом первого генератора гармонического напряжения, а вход управления управляемой линии задержки - с выходом схемы управления линией задержки, вход которой в первом канале имитатора соединен с выходом периодного модулятора и с нормальнозамкнутымиконтактами

0 переключателей, а также со входом фазового детектора, второй вход которого через делитель частоты соединен с выходом импульсного генератора стабильной частоты, а выход соединен со входом периодного мо5 дуятора через последовательно включенные второй фильтр нижних частот, третий аттенюатор и третий сумматор, причем второй вход третьего сумматора соединен через четвертый аттенюатор с выходом

п второго генератора гармонического напряжения, а третий вход третьего сумматора соединен через пятый аттенюатор с третьим генератором гармонического напряжения, при этом во всех каналах кроме первого, вход схемы управления линией задержки подключен к переключаемому контакту переключателя соответствующего канала, а нормально разомкнутые контакты переключателей подключены к выходам периодных модуляторов соответствующих каналов.

0 Известно устройство (см. авт. св. СССР № 352413), в котором для коррекции временных искажений используется управляемая напряжением линия задержки. Однако такое построение схемы приводит к тому,

5 что из-за дрейфа постоянной составляющей на выходе усилителя постоянного тока, через который осуществляется управление линией задержки, изменяется средняя величина задержки, вносимой такой линией

0 задержки. Дрейф напряжения возникает из- за влияния изменения температуры окружающей среды и из-за старения элементов. Кроме того, управляемая напряжением линия задержки имеет ограниченный диапа5 зон изменения задержки, т.к. управление можно осуществлять либо путем изменения емкостей варикапов, либо изменением ин- дуктивностей звеньев путем подмагничива- ния сердечников катушек (если линия

Q задержки (ЛЗ) выполнена на С-элементах). Если же увеличивать количество звеньев линии задержки, то сужается диапазон частот, в котором амплитудно-частотная характеристика ЛЗ линейна (см, например, Алексеев Г.И. Способы подачи сигнала ошибки в управляемую линию задержки. - Труды ВНИ- ИРГ, 1968, вып. 6(16), с. 22-34).

Известно другое устройство (см. статью Чао (S.C.Chao) Комплексация временной ошибки в устройствах записи на магнитную

5

ленту. ТИЭР, том. 64, № 11, ноябрь 1966, с. 79-80), в котором коррекция временных искажений осуществляется с помощью линии задержки, управляемой напряжением. Она обладает теми же недостатками, что и предыдущее.

Известно устройство (см. пат. США N° 4468709, МКИ Н 04 N 9/44, G 11 В 7/00, опублик. 14.09.1981) для коррекции временных искажений информационных сигналов с помощью дискретно-аналоговой управляемой линии задержки (ДАЛЗ), в которой ста- бильность средней частоты сигнала управления ДАЛЗ поддерживается постоянной за счет того, что через ЛЗ проходит опорный сигнал, который с ее выхода поступает на фазовый детектор, на второй вход которого подается опорный сигнала, Выходное напряжение фазового детектора подстраивает частоту управляемого генератора, управляющего работой ДАЛЗ Таким образом, ЛЗ оказывается включенной внутрь петли ФАПЧ. Однако такое построение схемы требует обязательного наличия опорного сигнала, что не всегда возможно при построении имитаторов, т.к. при изменении динамического диапазона на выходе имитатора (при добавлении шума к полезному сигналу) или при имитации паразитной амплитудной модуляции с широкополосным модулирующим сигналом в полосу частот опорного сигнала возможно проникание комбинационных составляющих и частотных составляющих шума, что может приводить к сбоям системы синхронизации. В описанном устройстве, предназначенном для коррекции ВИ телевизионных сигналов, в качестве опорного сигнала используются сигналы строчной синхронизации. В имитаторах временных искажений, используемых для настройки аппаратов с частотно-модулированной записью сигналов и коррекцией временных искажений сигналов, может оказаться невозможным размещение в одном канале опорного и широкополосного информационного ЧМ сигналов. Кроме того, для настройки корректоров временных искажений, в которых опорный и информационный сигналы поступают по одному каналу (т.е. записываются на одну дорожку носителя) наличие дополнительного опорного сигнала для стабилизации режима работы имитатора, приведет либо к необходимости фильтрации этого сигнала на выходе имитатора, либо к невозможности настройки корректора временных искажений, при перекрытии спектров опорных сигналов имитатора и корректора временных искажений.

В предлагаемом устройстве для уменьшения дрейфа межканальных временных

искажений и изменения величины вносимых временных искажений, возникающих из-за изменения среднего периода сигнала периодного модулятора, вызванного влиянием температуры окружающей среды и старением элементов, напряжение управления периодным модулятором формируется путем суммирования модулирующих напряжений, управляющих временным

0 искажением, и определенным весовым коэффициентов напряжения, формируемого путем сравнения частот генератора стабильной частоты и периодного модулятора и выделения постоянного напряжения, про5 порциональная разности частот. Частота среза фильтра нижних частот, выделяющего напряжение, пропорциональное разности частот, выбирается меньше самой низкой частоты модулирующего сигнала. Таким образом, осуществляется слежение и под- 0 стройка среднего значения периода периодчого модулятора, В то же время через линию задержки не требуется пропускать дополнительный опорный сигнал. Следовательно, у предлагаемого уст5 ройства появляются свойства, не совпадающие со свойствами известных решений и предлагаемое решение обладает существенными отличиями

На чертеже приведена структурная схе0 ма устройства.

Устройство содержит в каждом канале входную шину информационных сигналов 1, подключенную через последовательно соединенные первый сумматор 2, ко второму

5 входу которого подключена входная шина опорного сигнала 3, первый фильтр 4 нижних частот, управляемую дискретно-аналоговую линию 5 задержки, полосовой фильтр б, амплитудный модулятор 7 и второй сум0 матор 8 к выходной шине9, при этом второй вход второго сумматора 8 соединен через первый аттенюатор 10 с выходом общего для всех каналов генератора 11 шума, второй вход амплитудного модулятора 7 соеди5 нен через второй аттенюатор 12с выходом общего для всех каналов первого генератора 13 гармонического напряжения, а вход управления управляемой линии задержки 5 - с выходом схемы управления линией задерQ жки 14, вход которой в первом канале ими- таторй соединен с выходом периодного модулятора 15 и с нормально замкнутыми контактами переключателей 16, а также со входом фазового детектора 17, второй вход которого через делитель 18 частоты соединен с выходом общего для всех каналов им- пульсного генератора 19 стабильной частоты, а выход соединен с входом периодного модулятора 15 через последовательно включенные второй фильтр 20 нижних частот, третий аттенюатор 21 и третий сумматор 22, причем второй вход третьего сумматора 22 соединен через четвертый аттенюатор 23 с выходом второго, общего для всех каналов, генератора 24 гармонического напряжения, а третий вход третьего сумматора соединен через пятый аттенюатор 25 с третьим, общим для всех каналов, генератором 26 гармонического напряжения, при этом во всех каналах кроме первого, вход схемы управления 14 подключен к переключаемому контакту переключателя 16 соответствующего канала, а нормально разомкнутые изменения задержки по закону S(t) периодный модулятор должен иметь линейную характеристику управления Т к -S (t), где к - крутизна преобразования напряжение - период периодного модулятора. При подаче на вход периодного модулятора модулирующего сигнала задержка, вносимая ДАЛЗ 5, Тз (t) T0N 1 + mS (t), где m (Тмаск - TO)/TO (T0 - ТМин)/То - глубина модуляции, S (t) - требуемый закон изменения задержки, Для уменьшения влияния изменения среднего значения периода Т0 введена цепь слежения за средней частотой среднего модулятора, состоящая из фазового детектора 17, фильтра нижних частот 20, аттенюатора 21 и делителя частоты 18, с изменяемым коэффициентом деления. Фазовый детектор производит сравнение выходного сигнала периодного модулятора 15 и сигнала стабильной частоты сформированного из выходного сигнала генератора 19 путем деления его частоты на п в делителе частоты 18. Выходной сигнал фазового детектора сглаживается фильтром нижних частот 20, частота среза которого выбирается ниже нижней частоты требуемых временных искажений и через аттенюатор 21 подается на третий вход сумматора 22 в такой фазе, чтобы при изменении Т0 (например, из-за влияния температуры окружающей среды) выходное напряжение аттенюатора 21 изменяло величину периода периодного модулятора 15 так, чтобы восстановить длительность периода периодного модулятора, Коэффициент передачи аттенюатора 21 устанавливается таким образом, чтобы получить максимальный эффект компенсации дрейфа Т0. Выходной сигнал ДАЛЗ 5, через полосовой фильтр 6, устраняющий из спектра выходного сигнала ЛЗ частотные составляющие, возникающие в результате дискретизации аналогового сигнала в линии задержки, поступает на амплитудный модулятор 7, на второй вход которого подается модулирующий гармонический сигнал от генератора 13 через аттенюатор 12, Модулятор 7 формирует ампли- тудно-модулированный сигнал (имитация паразитной амплитудной модуляции) с требуемой глубиной модуляции (изменяется путем регулировки коэффициента передачи аттенюатора 12) и частотой огибающей (задается изменением частоты генератора 13). На выходную шину канала 9 сигнал с выхода модулятора 7 поступает через сумматор 8,

где к нему добавляется сигнал генератора шума 11, ослабленный аттенюатором 10. Изменением коэффициента передачи аттенюатора 10 регулируется динамический диапазон на выходе устройства. При

необходимости синхронного изменения величины временных искажений (например, в первом и втором каналах устройства) переключатель 16 второго канала устанавливается в исходное состояние (как показано на

фигуре) и выходной сигнал периодного модулятора 15 управляет линиями задержки 5 в обоих (первом и втором) каналах имитатора. Следовательно, временные искажения (закон изменения задержки, вносимый

ДАЛЗ 5) в каждом канале будут одинаковы при одинаковом количестве звеньев в ЛЗ этих каналов, В таком режиме работы имитатора межканальных временных искажений (между первым и вторым каналами) не

будет, а закон изменения временных искажений (имитация только временных искажений, вызванных продольными колебаниями носителя) может быть сформирован путем сложения двух гармонических колебаний

формируемых генераторами 24 и 26. Изменяя частоту генераторов 24 и 26, изменяют частоту вносимых временных искажений. При необходимости имитации межканальных временных искажений (например,

между первым и вторым каналами) переключатель 16 второго канала переводит в противоположное положение, При этом ДАЛЗ 5 каждого из этих каналов управляется от своего периодического модулятора.

Один из генераторов (например, 24) служит для создания ВИ, вызванных продольными колебаниями носителя - в этом случае коэффициент передачи четвертых аттенюаторов 23 каждого из этих каналов устанавливается

одинаковым, а второй генератор 26 - служит для имитации межканальных временных искажений. Коэффициенты передачи аттенюа- торов 25 устанавливаются разными (например, в первом канале равным нулю, а

во втором канале - отличный от нуля). Тогда задержка, вносимая ЛЗ в первом и втором каналах описывается соответственно выражениями

T3i(t) + miSi(-t)

r32(t) + m2S2(t) ,

где Si (t) Ai sin Qi t ,

Ai - амплитуда сигнала на выходах аттенюаторов 23 в первом и втором каналах, Qi - круговая частота колебаний генератора 24.

S2 (t) Ai sin Qi t + A2 sin ( Qi i + p (t)),

A2 - амплитуда сигнала на выходе аттенюатора 25 второго канала,

Qi - круговая частота колебаний генератора 26,

р(и) - разность фаз колебаний генераторов 24 и 26.

А межкзнальные временные искажения определяют, как разность TSI (t) -Гз2 (t). При необходимости внесения статических временных сдвигов между каналами (напри- мёр, между первым и вторым) необходимо изменить коэффициент делителя частоты 18 в одном из этих каналов (например, во втором). В этом случае цепь слежения за средней частотой периодного модулятора изменяет его среднюю частоту и статический временной сдвиг между каналами будет равен Тстат Т301 - Т302 (То1 - Т02) N,

где Тот и Т02 - среднее значение периода периодных модуляторов, соответственно, в первом и втором каналах. Аналогично регулируются временные искажения и в других каналах имитатора. Сумматоры 28 и 22 выполнены по схемам активных сумматоров напряжений на операционных усилителях (ОУ) типа К154УД4, фильтры нижних частот 4,20 и полосовой фильтр 6 - по схемам активных С-фильтров, аппроксимированных по Баттерворту, на ОУ типа К154УД4, управляемая линия задержки 5 - на дискретно- аналоговых ПЗС линиях задержки типа 528БР2 амплитудный модулятор 7 - на интегральном перемножителе сигналов типа 525ПС2, аттенюаторы 10,12,21,23,25 - по схемам пассивных делителей напряжения на переменных сопротивлениях типа СПЗ-9 а. Генератор шума 11 выполнен на обратно смещенном стабилитроне типа 2С212Ж в микротоковом режиме и усилителе на ОУ типа К134УД4, генераторы гармонических сигналов 13,24,26 - по схемам генераторов с мостом Вина в цепи обратной связи - на ОУтипа К154УД4. Схема управления линией задержки 14 может быть выполнена по схеме, приведенной в технических условиях (ТУ 6КО. 347. 121-03) на микросхемы 528БР2, периодный модулятор 15- по схеме, приведенной в статье Макаренко В.В. Семенова В.Ю. Периодный модулятор для корректоров временных искажений. - Вестник Киев. политехи, ин-т. Электроакустика и звукотех0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ника, вып.8, 1984 г., м. 63-65. Фазовый детектор 17 выполнен на RS-триггера на интегральной микросхеме К 155ТМ2, а делители частоты 18- на программируемых счетчиках типа К155ИЕ7. Импульсный генератор стабильной частоты 19 выполнен на двух инверторах типа 155 ЛИ1 по схеме несимметричного мультивибратора с кварцевой стабилизацией частоты.

Построение имитатора по предложенной схеме, для настройки многоканальных аппаратов магнитной записи с устройствами коррекции временных искажений, позволяющего получить синхронное изменение временных искажений во всех или группе выбранных каналов или асянхрон- ное, с возможностью регулировки статических и динамических временных искажений, глубины и частоты ПАМ, величины динамического диапазона на выходе устройства, дает возможность сократить время, требуемое для настройки корректоров временных искажений и улучшить точность настройки корректоров временных искажений, что позволяет получить экономический эффект приблизительно 220 р при настройке одного экземпляра корректора временных искажений-с помощью предложенного имитатора.

Использование для синтезирования лентопротяжного механизма ЛПМЛ при разработке аппаратов магнитной записи- воспроизведения с коррекцией временных искажений позволит оптимально выбрать параметры ЛПМ с целью его упрощения и удешевления при условии обеспечения требуемой точности воспроизведения информации.

Формула изобретения Многоканальный имитатор канала магнитной записи, содержащий каналы, каждый из которых снабжен первым и вторым сумматорами, управляемой линией задержки, полосовым фильтром, периодным модулятором, схемой управления линией задержки, амплитудным модулятором, аттенюатором, входной шиной информационного сигнала, входной шиной опорного сигнала и выходной шиной, а также общий для всех каналов генератор шума, при этом в каждом канале первый сумматор подсоединен входами к входным шинам информационного и опорного сигналов, первый вход управляемой линии задержки подключен к выходу схемы управления линией задержки, а ее выход соединен через последовательно включенные полосовой фильтр, амплитудный модулятор и второй сумматор, соединенный вторым входом с выходом

аттенюатора, вход которого подключен к выходу генератора шума, с выходной шиной, отличающийся тем, что, с целью уменьшения дрейфа величины вносимых внутриканальных и межканальных временных искажений, вызванного изменением температуры окружающей среды и старением элементов, в него дополнительно введены общие для всех каналов три генератора гармонических сигналов, импульсный генератор стабильной частоты и переключатели во всех каналах, кроме первого, а каждый канал снабжен дополнительными аттенюаторами, фильтрами нижних частот, делителем частоты, фазовым детектором, третьим сумматором, при этом переключатели соединены с входами схем управления линиями задержки и выходами периодных модуляторов, в первом канале выход пери- одного модулятора соединен с входом схе0

5

0

мы управления линией задержки, а в каждом канале между выходом первого сумматора и вторым входом управляемой линии задержки включен первый фильтр нижних частот, между вторым входом амплитудного модулятора и выходом первого генератора гармонического сигнала включен второй аттенюатор, выход периодного модулятора через последовательно включенные фазовый детектор, второй вход которого через делитель частоты соединен с выходом импульсного генератора стабильной частоты, второй фильтр нижних частот и третий аттенюаторы соединены с первым входом третьего сумматора, второй вход которого через четвертый аттенюатор, а третий вход через пятый аттенюатор соединены соответственно с выходами второго и третьего генераторов гармонических сигналов.