Устройство для частотно-фазового регулирования скорости движения магнитной ленты Советский патент 1981 года по МПК G11B15/46 

Изобретение относится к магнитной записи, а именно к устройствам для частотно-фазовой регулировки скорости движения магнитной ленты аппаратуре точной магнитной записи Известно частотно-фазовое устройство регулирования скорости движения магнитной ленты,содержащее задающий генератор, частотный детек тор, суммирующее устройство, усилитель-преобразователь, двигатель с тахогенератором, делитель частоты, фазовый детектор и дополнительный частотный детектор, соединенные опр деленным образом, или устройства, содержащие тахогенератор, головки записи и воспроизведения, формиро.ватель импульсов, блок управления, электродвигатель, сопряженный с маг нитной лентой, частотный модулятор, сумматор напряжений, пропорционально интегрируюп й фильтр,формировате пилообразного напряжения и нмпульсно-фазовый детектор, тоже соединенные определенным образом. Это устройство позволяет с достаточной точностью поддерживать среднюю скорость движения магнитной ленты, имеет большую ширину полосы захвата и работоспособно при наличии вьшадений в контрольнсж сигнале, воспроизводимом с магнитной ленты 1J. Однако оно имеет недостаточную стабильность мгновенной скорости движения магнитной ленты, что значительно снижает точность воспроизведения сигналов информации по причине наличия значительной временной ощибки в воспроизводимом сигнале Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для частотно-фазового регулирования скорости движения магнитной ленты, содержащее многоканальную магнитную головку воспроизведения, сопряженную с магнитной лентой и подключенную к блоку вое- . произведения и замещения контрольног сигнала-, электродвигатель постоянного тока, вал которого сопряжен с та хогенератором и с магни.тной лентой, последовательно соединенными с элект родвигателем, и широтно-импульсный модулятор, ко второму входу которого подключены частотный детектор, сумма тор напряжений, первый фазовый детектор, расширитель полосы захвата и источник опорных частот, второй выход которого связан со вторым входом первого фазового детектора, а также инвертор, вход и выход которог подключены к первому и второму входа элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ 2,. Существенными недостатками этого устройства являются низкое быстродействие , значительная временная ошибка и отсутствие средств коррекции неравномерности скорости вращения вала исполнительного электродви гателя. Цель изобретения.- повьшение быстродействия. Для достижения поставленной цели в устройство для частотно-фазового регулирования скорости движения маг нитной ленты, содержащее многоканал .ную магнитную головку воспроизведен сопряженную с магнитной лентой и подключенную к блоку воспроизведения и замещения контрольного сигнал электродвигатель постоянного тока, вал которого сопряжен с тахогенератором и магнитной лентой, последовательно соединенными с электродвигателем, и широтно-импульсный модулятор, ко второму входу которого подключен частотный детектор,суммаTop напряжений, первый фазовый детектор, расширитель полосы захвата и источник опорных частот, второй выход которого связан со вторым вхо дом первого фазового детектора, а также инвертор, вход и выход которо го подключен к первому и второму входам элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ, введен второй фазовый детектор, выход кото рого связан с третьим входом сумматора напряжений, первый вход - с третьим выходом источника опорных частот и с Т-ретьим входом элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ , а второй вход - с вы ходом элемента 2х2И-Ш1И-НЕ, последовательно соединенные со вторым входом первого фазового детектора, узел контроля и элемент И, второй оход которого связан с первым выхо дом блока воспроизведения и замещения контрольного сигнала, а выход - со входом инвертора, а также триггер, включенный между вторым выходом блока воспроизведения и замещения контрольного сигнала и объе диненными входом частотного детектора и четвертым входом элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ. На чертеже приведена функциональная схема частотно-фазового устройства регулирования скорости движения магнитной ленты. Устройство содержит многоканальную магнитную головку 1 воспроизведения, сопряженную с магнитной лентой 2, электродвигатель 3 постоянного тока, вал которого связан с частотным тахогенератором 4 и через ведущий узел 5 также сопряжен с магнитной лентой 2, и первую последовательную цепь, подсоединенную к электродвигателю 3 и состоящую из расширителя 6 полосы захвата с двумя входами 7 и 8, второй вход 8 которого подключен к первому выходу 9 источника 10 опорных частот, первого низкочастотного фазового детектора 11 с двумя входами i и 13 и двумя выходами 14 и 15, вторым входом 13, соединенного со вторым входом 16 источника 10 опорных частот, сумматора 17 напряжений с двумя входами 18 и 19и широтно-импульсного модулятора 20с двумя входами 21 и 22, ко второму входу 22 которого подключен частотный детектор 23. Устройство также содержит вторую последовательную цепь, подключенную между магнитной головкой 1 и вторым входом 19 сумматора 17 напряжений и состоящую из блока 24 воспроизведения и замещения контрольного сигнала с двумя входами 25 и 26 и тремя выходами 21-29 второй вход 26 которого подсоединен к выходу частотного тахогенератора 4, первый выход 27 подключен к первому входу 7 расширителя б полосы захвата, а второй выход 28 соединен с выходной шиной 30 информации, триггера 31 со счетным запуском,элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ 32 с четырьмя входами 33-36 и второго высокочастотного фазового детектора 37с двумя входами 38 и 39, второй вход 39 которого соединен со вторым входом 34 элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ 32 и подключен к третьему выходу 40 источника 10 опорных частот. Кроме того, устройство содержит третью последовательную цепь включенную между вторым выходом 15 первого низкочастотного детектора и третьим входом 35 элемента 2х2И-ИЛИ32 и состоящую из узла 41 контроля, элемента И 42 с двумя входами 43 и 44, второй вход 44 которой подсоеди нен к третьему выходу 29 блока 24 воспроизведения и замещения контроль ного сигнала, инвертора 45 и демпфир ющего узла 46, подключенного параллельно к электродвигателю 3, соединенному с шиной 47 питания. При этом четвертый вход 36 элемента 2х2И-ИЛ НЕ 32 подключен к тому же выходу эле мента И 42, а вход частотного детект ра 23 взаимосоединен с выходом триггера 31 и первым входом 33 элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ 32. Предлагаемое частотно-фаэовое уст ройство регулирования скорости дви. жения магнитной ленты работает следу щим образом. Воспроизводимый с магнитной ленты 2 многоканальной головкой 1 воепроизведения сигнал контрольной частоты, равный, например, 3125 Гц, и сигнал информации поступают на первы вход 25 блока 24 воспроизведения и замещения контрольного сигнала,на второй вход 26 которого одновременно поступает сигнал с выхода частотного таходатчика 4, частота которого такж равна, наприм ф, 3125 Гц. Сигнал информации формируется и усиливается в блоке воспроизведения и замещения контрольного сигнала и через его второй выход 28 поступает на выходную шину 30, а сформированный контрольный сигнал через первый выход 27 подается на первый вход 7 расширителя 6 полосы захвата и вход триггера 31 со счетным запуском. При этом работа блока 24 воспроизведения и замещения контрольного сигнала происходит таким образом, что при постоянном наличии контрольного сигнала, воспроизводимого с магнитной ленты 2 на входе 25, он поступает на собственный первый выход 27 и на его третьем выходе 29 имеется,например, уров ень сигнала, соответствующий логической единице, а при пропадании контрольного сигнала, воспроизводимого с магнитной ленты 2, этот сигнал замеща ется равным по частоте сигналом, вырабатываемым частотным генератором 4 и поступающим на вход на третьем выходе 29 вырабатывается уровень сигнала, соответствующий логическому нулю. При повторном появлении контрольного сигнала, воспроизводимого с магнитной ленты 2 на входе 25 блока 24 воспроизведения и замещения контрольного сигнала, сигнал частотного таходатчика 4 отключается и на выход 27 снова начинает поступать контрольный сигнал с магнитной ленты 2, а на выходе 29 устанавливается уровень сигнала, соответствующий логической единице. Описанный принцип построени 1 ь работы блока воспроизведения и замещения контрольного сигнала необходим для обеспечения непрерывного наличия контрольного сигнала на его выходе 27 и исключения срьша синхронизма устройства при выпадании контрольного сигнала, воспроизводимого с маг;Нитной ленты 2, появляющегося в результате воздействия паразитной амплитудной модуляции. Далее контрольный сигнал поступает на расширитель 6 полосы захвата и одновременно через триггер 31 со счетным запуском, имекящм коэффициент деления, равный двум, и обеспечивгиощий скважность контрольного сигнала, равную двум, поступает на частотный детектор 23, сигнал с выхода которого подается на второй вход 22 широтно-импульсного модулятора 20, где он используется как .управляющий сигнал широтно-импульсного модулятора 20 пропорвдонально частоте расстройки. Сигнал с выхода пшротно-импульсного модулятора 20 подается на электродвигатель 3 постоянного тока через ведущий узел, сопряженный с магнитной лентой 2 и непосредственно соединенный с частотным тахогенератором 4 и демпфирующим узлом 46. В то же время контрольный сигнал в расширителе 6 поЛэсы захвата суммируется с опорной частотой, например 50 кГц, поступакщей на его вход Ь с выхода 9 источника IО опорных частот, а просуммированный сигнал елится встроенним делителем частоты равнения первого низкочастотного азового детектора 11, например , до 195 Гц. Наличие в цепи контрольного сигнаа расширителя 6 полосы захвата с

встроенным делителем частоты позволяет значительно расширить полосу захвата низкочастотного фазового детектора 11 идополнительно увеличить устойчивость устройства к воздействию выпадений контрольного сигнала. Низкочастот1й й фазовый детектор 11 по ;сигналам, поступающм на его первый вход 2 и второй вхЬд 13 соответственно от расширителя 6 пол сы захвата и источника 10 опорных частот, вырабатывает сигнал о фазово расстройке между контрольным и опорным cигнaлa s, который через су зматор 17 напряжений поступает на вход 21 широтно-импульсного модулятора 20 В результате взаимодействия сигналов вырабатывае Вз х частотным детектором 23 и первым фазовым детектором П на входах 22 к 21 широтно-импульсного модулятора 20, скважность вьфабатываемых им импульсов питающего напряжения изменяется таким образом, чтобы при опережении по фазе и по частоте скорость вращения электродвигателя 3 понижалась, а при отставаиии по фазе и по частоте скорость электродвигателя 3 повьшалас к, что дозволяет поддерживать постоянную скорость движе-ння магнитной ленты 2.

Однако точность стабилизации скорости движения магнитной ленты 2,i обеспечиваемая сиг алами управления, вырабатываемь ми частотным детектором 23 и первым низкочастотным детекто™ ром I1, достаточна только для обеспечения с приемлемой точностью средней скорости движения магнитной ленты 2 и не позволяет получить требуемого значения временной ошибки вос производимого сигнала ннформахдаи, особенно на частотах, значительно превш1а8ЯО{х частоту сравне жя первого низкочастотного фазового детектор , так как величина временной овшбки в значительной степени зависит от мгновенной нестабильности скорости движения магнитной ленты 2, величина которой в основном определя ется величиной статической оимбки первого фазового детектора iI,

Для увеличения быстродействия устройства и уменьшения статической ояибки по фазе, а тем самым и уменьше шя временной ошибки воспроизводимого сигнала информации, контрольHbdt сигнал с частотой, например, 1562,5 Гц с выхода триггера 3 через

первый вход 33, выход схемы 2х2И-ИЛИНЕ,на третий вход 35 которой в это время подается сигнал с уровнем логической единицы с выхода первой скемы НЕ 4.5 5 поступает на первый вход 38 второго высокочастотного фазового детектора 37 . Второй высокочастотный фазовый детектор 37 по синалам, поступаюшрим на его входы 38 и 39 е выхода элемента 2х2И-Ш1И-НЕ 32 и с третьего выхода 40 источника 10 опорных частот, вырабатывает дополнительный управляющий сигнал, пропорциональный расстройке контрольного сигнала относительно высокочастотного опорного сигнала,например 5 частотой 1562,5 Гц. Этот управляющий сигнал поступает, на второй вход 19 сумматора 17 напряжений, где он суммируется с учетом знака мгновенной расстройки с сигналом, поступающим на первый вход 18 сумматора 17 напряжений от первого фазового детектора 11, и далее подается на вход 21 широтно-импульсного модулятора 20, где управляет скв ажностью его выходньк импульсов пропорционально как величине среднего значе шя ошибки по фазе относительно сигнала, вырабатываемого первьш низкочастотным фазовым детектором П 5 так и пропорционально мгновенному значению ошибки по фазе откосительно сигнала, вырабатываемого вторым высокочастотным фазовым детектором 37,

Отношение уровней управляницего сигнала в с гмматоре 17 напряжений от первого фазового детектора I1 и от второго фазового детектора 37 подбирается.таким образом, чтобы оставался достаточный запас устойчивости работы устройства в целом и одновременно обеспечивался бы миниму статической ошибки по фазе относительно высшей опорной частоты, например 1562,5 Гц,что позволяет значительно снизить временную ошибку воеtf

произведенного сигнала информации и одновременно сохранить широкую полосу захвата фазочувствительной цепи регу.лирования.

Для увеличения точности работы устройства в переходном режиме при пуске и в моменты замещения контрольного сигнала, воспроизводимого с магнитной ленты 2..на контрольный , вырабатываемый частотным таходатчкком 4, а также для обеспечения работы второго высокочастотного фазового детектора 37 .в середи не рабочей зоны фазовой характеристики используются взаимодействующие управляющие сигналы, вырабатьшаемые устройством 41 контроля, блоком 24 воспроизведения и замещения контроль ного сигнала, элемента И 42 и инвертора 45, взаимодействующие на вхо ды 35 и 36 элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ 32 следующим образом. В момент пуска устройства, когда контрольный сигнал, воспроизводимый с магнитной ленты 2 и вырабатываемый частотным тахогенератором 4, находит ся ниже номинального значения по частоте, а первый фазовый детектор еще не вошел в зону синхронизма, устройство 41 контроля по сигналу, поступакндему с выхода 15 первого фазового детектора 11, вырабатывает управляющий сигнал с уровнем логического нуля, который поступает на первый вход 43 элемента И 42 и обеспечивает на ее выходе сигнал с уровнем логической единицы, поступающий на четвертый вход 36 элемента 2х2й- ЙЛИ-НЕ 32 и инвертор 45, который при этом вырабатывает сигнал с уровнем логического нуля, тоже поступающий на третий вход 35 элемента 2х2ИИЛИ-НЕ 32, В результате действия сигналов управления на входах 35 и 36 элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ 32 схема ера батьшает таким образом,что на ее выходе появляется сигнал,поступающий на второй вход 34 с третьего выхода 40 источника 10 опорных частот, иду|ф)й далее на первый вход Зв второго фазового детектора 37, который при этом устанавливается в середине рабочей зоны и не вырабатывает сигнала- управления, так как на обоих его входах присутствует один и тот же сигнал от источи ника 10 опорных частот. После входа первого фазового детектора 11 в зону синхронизма сигнал управления, выраба тываемый устройством 41 контроля, изменяется на противоположный, соответствующий логической единице, и элемент И 42 начинает управляться сигналом с уровнем логической единицы вырабатываемым в этот момент блоком 24 воспроизведения и замещения контрольного сигнала и поступанш им на ее второй вход 44. В результате взаимо действия на обоих входах 43 и 44 9010 элемента И 42 сигналов с уровнем логической единицы элемент И 42 вы рабатывает сигнал с уровнем логи ческой единицы элемент И 42 вырабатывает сигнал с уровнем логического нуля, который поступает непосредственно на четвертый вход 36 элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ 32 и запрещает прохождение на ее выход сигнала от источника 10 опорных частот .поступающего на второй вход 34, В то же время сигнал с уровнем логического нуля,вырабатываемый элементом И 42, инвертируется в сигнал с уровнем логической единицы инвертора 45 и поступает на третий вход 35 элемента 2х2И-ШШ-НЕ 32, где он разрешает прохождегше контрольного сигнала, поступающего на первый вход 33 элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ 32, на вход 38 второго фазового детектора 37, и устройство начвяает работать в зоне синхронизма с управлением от обоих фазовых детекторов П и 37. При пропадании контрольного сигнала, воспроизводамого с магнитной ленты 2, этот сигнал заменяется в блоке 24 воспроизведения и замещения контрольного сигнала сигналом, вырабатываемым частотным Taxorerfepaтором 4, йоступаиждам далее через расширитель 6 полосы захвата и триггер 31 на первый фазов детектор { и частотний детектор 23, которые при этом продолжают нормальную работу в зоне синхронизма. Одиовремен но сигнал управления с уровнем лои ческого нуля с выхода 29 блока 24 вое-, произведения и замещения контрольного сигнала поступает на вход 44 элемента И 42, который при этом вырабатывает сигнал с уровнем ,логической единицы, поступающий иепосредственно через инвертор 45 на входы 36 и 35 элемента 2х2И-Й Ш-ВЕ 32. Элемеит 2х2И-ШМ-НЕ 32 снова срабатывает таим образом, что запрещается постуйение на вход ЗВ второго фазового : етектора 37 сигнала, вырабатываемоо частотньв тахогенератором 4, имеюегося на его входе 33, и разрешатся прохождение сигнала источ|шка 0 опорнойчастоты, поступающего а вход 34 элемента 2х2И-ШШ-НЕ 2, то ескь второй фазовый детекор 37 снова ycTaHaBJBsaaeTCH в сеедииу рабочей зоны фазовой характе« истини и не вырабатывает управляй еГо сигнала, что исключает возмохJIность появления срыва синхронизма устройства из-за несинфазности конт рольного сигнала, вырабатьюаемого частфтным тахогенератором 4 с контрольным сигналом, воспроизводимым с магнитной ленты 2 в момент их замещения. При повторном появлении контрольного сигнала, воспроизводийого с магнитной ленты 2, сигнал управления с уровнем логического нуля на выходе 29 блока 24 воспроизведения и замещения контрольного сигнала изменяется на противоположный, соответствующий уровню логической единицы, элемент И 42, инвертор 45 и элемент 2х2И-И11И-НЕ 32 возвращаютс в исходное положение, разрешающее прохождение контрольного сигнала, воспроизведенного с магнитной ленты 2 на вход 38 второго фазового детект ра 37, и устройство вновь продолжает работу с управлением от обоих фазовых детекторов, 11 и 37. Для увеличения быстродействия устройства и жесткости механической характеристики исполнительного узла электродвигатель 3 непосредственно запитывается прямоугольным широтномодулированным импульсным напряжением, вырабатываемым широтно-импульсны модулятором 20 по суммарному сигналу управления, вь5 абатываемому частотны .детектором 23 и первым 11 и вторым 3 фазовыми детекторами, и содержит демпфирующее устройство 46, которое поддерживает Непрерывный ток якоря электродвигателя 3 в паузах между импульсами питания и обеспечивает более равномерное вращение якоря электродвигателя 3, что позволяет увеличить крутизну регулирования и, тем самым, дает возможность увеличи точность и устойчивость работы устройства. Таким образом, как в нормальном режиме работы, так и при наличии вы паданий в контрольном сигнале, воспроизводимом с магнитной ленты 2, предл агаемое частштно-фазовое устройство регулирования скорости движения магнитной ленты обеспечивает работу в зоне синхронизма с высоким б ыстродвйствием и малой временной ошибкой воспроизводимого сигнала информации, кроме того, сохраняется широкая полоса захвата - удержаЩ1Я фазочувствительной цепи регулирования, что обеспечивает высокую устойчивость работы устройства при наличии возмущений. Формула изобретения Устройство для частотно-фазового регулирования скорости движения магнитной ленты, содержащее многоканальную магнитнзпо головку воспроизведения, сопряженную с магнитной лентой и подключенную к блоку воспроизведения н замещения контрольного сигнала, электродвигатель постоянного тока, вал которого сопряжен с тахогенератором и с магнитной лентой, последовательно соединенными с электродвигателем, и широтно-импульсный модулятор, ка второму входу которого подключен частотный детектор,, сумматор напряжений, первый фазовый детектор, расширитель Полосы захвата и источник опорных частот, второй выход которого связан со вторым входом первого фазового детектора,, а также инвертор, вход и выход которого подключен к первому и второму входам элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены второй фазовый детектор, выход которого связан с третьим входом сумматора напряжений, первый вход - с третьим выходом источника опорных частот и с третьим входом элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ, а второй вход - с выходом элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ, последовательно соединенные со вторым выходом первого фазового детектора, узел контроля и элемент И, второй вход которого связан с первым выходом блока воспроизведения и замещения контрольного сигнала, а выход - со входом инвертора, а также триггер, включенный между вторым выходом блока воспроизведения и замещения ковтрольного сигнала и объединенными входом частотного детектора и четвертым входом элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 574767, кл. G 11 В 15/46, 07.08.75. 2,Авторское свидетельство СССР № 731467, кл. G 11 В 15/46,24.10.77 (прототип).