Устройство для цифровой записи и воспроизведения звуковых сигналов

 

Изобретение относится к накоплению информации. Цепь изобретения - снижения погрешности записи-воспроизведения . Устр-во содержит приемник 1 звука, усилители 2 и 6, блок 3 дели

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1411816 А1

1б11 4 G ll В 20/10

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4156202/24-10 (22) 05.12.86 (46) 23.07.88. Бюл. У 27 (75) Б. И. Волков (53) 534.852(088.8) (56) Наука и жизнь. 1986, У 10, с.

Авторское свидетельство СССР

У 1319073, кл. G 10 К 11/34, 1985.

1конаь (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ЗАПИСИ

И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к накоплению информации. Цепь изобретения снижения погрешности записи-воспроизведения. Устр-во содержит приемник 1 звука, усилители 2 и 6, блок 3 дели1411816 телей напряжения, блок 4 включений, согласующий усилитель 5, дефлектор

7, узел 8 формирования апертуры луча со светодиодом 9 и квантующей линейкой световодов 10, блок 11 фотоэлектрических приемников, дешифраторы 12 и

14, блок 13 памяти, блок 15 элементов И-НЕ, сдвиговый регистр 16, блок

17 регистрации, цифроаналоговый преобразователь 18, фильтр 19 звуковой

Изобретение относится к области накопления информации, а именно к устройствам для цифровой записи и воспроизведения звуковых сигналов.

Цель изобретения — снижение погрешности записи-воспроизведения за счет 5 уменьшения влияния .колебания скорости вращения носителя записи. при увеличении плотности записи..

На фиг. l представлена функциональная схема устройства для цифровой записи и воспроизведения звуковых сигналов; на фиг. 2 — плоскость входных зрачков квантующей линейки световодов," на фиг. 3 — функциональная схема блока памяти; на фиг. 4 — функ15 циональная схема блока регистрации.

Устройство содержит последовательно соединенные приемник 1 звука, первый усилитель 2, блок 3 делителей

20 напряжения, блок 4 ключей, согласующий усилитель 5, второй усилитель 6 и пьезоэлектрический дефлектор 7, оп- тически сопряженный через узел 8 формирования апертуры луча со светодиодом 9 и с квантующей линейкой 10 световодов. Последняя соединена с входами блока 11 фотоэлектрических приемников, подсоединенных выходами к одним входам первого дешифратора 12, подключенного выходами к входам первого блока 13 памяти, который соединен выходами с входами второго дешифратора 14, выполненного в виде последовательно. соединенных блока 15 элементов И-НЕ и реверсивного сдвигового регистра 16„ подключенного выходами к другим входам первого дешифратора 12 и к управляющим входам частоты, усилитель 20 с громкоговорителем 21. Введение. блоков 23 и 24 памяти, содержащих счетчики, дешифраторы, а также введение двух запоминающих устройств и образование новых связей между элементами устройства позволяет уменьшить влияние колебания скорости вращения носителя записи при увеличении плотности записи.

4 ил.

2 блока 4 ключей. Первый блок 13 памяти соединен выходами также с входами блока 17 регистрации, соединенного выходом через последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 18, фильтр 19 звуковой частоты, выходной усилитель 20 с громкоговорителем 21. Устройство также содержит блок 2? формирования тактовых импульсов, подключенный одним из выходов к светодиоду 9.

Устройство также содержит второй и третий блоки 23 и 24 памяти, содержащие последовательно соединенные счетчик 25 и дешифратор 26, подключенный выходами к одним входам первого и второго блоков 27 и 28 ключей, первое и второе запоминающие устройства 29 и 30. Каждое из них подключено входами к выходам соответствующего блока 27. или 28 ключей и синхронизирующими входами к первому входу счетчика 25, соединенного вторым

;входом с одним из выходов дешифратора 26. Соединенные между собой другие входы первого и второго запоми,нающих устройств 29 и 30 являются соответственно входами и выходами второго и третьего блоков 23 и 24 памяти. Второй и третий блоки 23 и 24 памяти включены между выходами первого блока 13 и входами блока 17 ре" гистрации, а также между выходом блока 17 регистрации и входом ЦАП 18.

При этом блок 17 регистрации содержит блок 31 формирователей импульсов, входы которого являются входами блока 17 регистрации, блок 32 светодиодов, подключенных к выходам блока

1411816

20

31 формирователей импульсов, много: элементный фотоприемник 33, выход которого является выходом блока 17 регистрации, первый электродвигатель

34, сопряженный через вал 35 с веду— щим диском 36, выполненным с отражателем 37, узел 38 управления первым электродвигателем 34, содержащим первый светодиод 39, сопряженный через отражатель 37 ведущего диска 36 с первым фотоприемником 40, счетчик

41 импульсов, подключенный входом к выходу первого фотоприемника 40 и выходами через ЦАП 42 к входу усилителя 43. Последний соединен выходом

I с первым электродвигателем 4. Блок

17 регистрации также содержит второй электродвигатель 44, сопряженный через винтовой механизм 45 и зубчатую передачу 46 с валом 35 ведущего диска 36, первый и второй выключатели

47 и 48, сопряженные с винтовым механизмом 45, подключенные выходами к управляющим входам первого и второго электродвигателей 34 и 44, последовательно соединенные элемент 49 задержки и второй светодиод 50, соединенный через световод 51 с головкой 52 записи-воспроизведения информации. и последовательно соединенные второй фотоприемник 53 и третий светодиод

54, соответственно входом и выходом соединенные через светодиод 54 с головкой 52 записи-воспроизведения информации. При этом первый вход счетчика 25 второго и третьего блоков

23 и 24 памяти подключен к одному из ,выходов блока 22 формирования тактовых импульсов и к входу элемента 49 задержки, блок 32 светодиодов и блок

33 фотоприемников соединены через световод 51 с головкой 52 записи-воспроизведения информации.

В режиме нЗапись 1 устройство работает следующим образом.

Звуковые колебания воспринимаются расположенными соответствующим образом приемником 1 звука и усиливаются первым усилителем 2 звуковой частоты до значения, удобного для последующей обработки сигнала. С выхода усилителя 2 электрический сигнал поступает на вход блока 3 делителей напряжения. Последний представляет собой ступенчатый резистивный делитель напряжения, коэффициент передачи которого изменяется сигналами с второго дешифратора 14 при помощи размыкающих ключей блок;-. 4 ключей, подключающих выход отдельных ступеней к входу согласующего усилителя 5. Сигнал преобразуется в код разверткой светового лу-та пьезоэлектрическкм дефлсктором

7 по плоскости входных зрачков квантующей линейки 10 световодов. Пьезоэлектрический дефлектор 7 является торцовым и состоит из биморфного пьезоэлемента. на торце которого имеется отражатель. Дпя сканирования используется обратный пьезоэлектрический эффект, возникающий под воздействием электрического сигнала второго усилителя 6. Световой луч на пьезоэлектрический дефлектор 7 приходит от светодиода 9. Частота дискретизации задается блоком 22 формирования тактовых имт:ульсов. Дискретизация осуществляется импульсным излучением светодиода 9 по управляющтпf сигналам (тактовыьт импульса) с GtzoKa 22.

Диафрагма и объектив узла 8 формирования апертуры луча формируют луч шириной, равной диаметру входного зрачка световода линейки 10 световодов, и высото 2 мм для облегчения юст:;poBKH, Сгетовые сигналы линейки

10 световодов преобразуются в электрические сигналы блоком ll фотоприемников, которые пccòóïàþò в первый дешифратор 12. Расположение квантующей линейки 10 световодов горизонтальное, ра=-вертка луча пьезоэлектрическим дефлектopGM 7 осуществляется в гори"-онтальной плоскости. Дешифратор 12 является устройством коммутирующим выход соответс.твующего фотоприемника блока 11 фотоприемников к соответствующему входу первого блока 13 пгмяттт. Выходные сигналы с первого дешифратора 12 выдают готовьте коды, соответствующие мгновенным уровням входного с- .ткала, нз блока 13 памяти.

В отсутствие сигнала на входе дефлектора 7 последний находится в нейтральном положении, сканирующее пятно отражается нг центральный световод

"0" линейки 10 световодов. Сигнал с э-,ого световода поступает ва входное окно своего фотоприемника,преобразуется им в электрический, который ттоступает на соответствующий вход первого дешифратара 12, с него поступает на блок 13 памяти и выдает из него код 0000000000000000. С появлекием сигнала на выходе усилителя 6 дефлектор 7 отклоняет на соответст1411816 вующий угол импульс света от света диода 9, который попадает на соответствующий световод квантующей линейки 10 световодов, и с блока 13 памяти вьдается код, соответствующий мгновенному значению сигнала с выхода приемника 1 звука. Блок 13 памяти представляет постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) с числовой выборкой. !0

В ПЗУ блока 13 памяти находятся двоичные коды, которые заносятся методом выжигания элементов непосредственно перед установкой ПЗУ в блок 13 памяти. !5 ! а

Коды сигналов, равные 2, 2

13 14 на вход блока 15 элементов И-НЕ второго дешифратора 14, выходной сигнал ! с которого, подключая соответствую- 20 щую ступень блока 3 делителей напряжения, уменьшает коэффициент передачи этого блока.

Второй дешифратор 14 представляет собой линейный дешифратор из блока 15 25 элементов И-HE и реверсивного сдвигового регистра !6 с числом разрядов, равным числу размыкающих ключей в

l блоке 4 ключей Импульс с выхода соответствующего разряда включает свой 30 ключ в блоке 4 ключей, а все остальные ключи разомкнуты. В первый разряп регистра 16 сигнал заносится при . включении питанМя устройства, определяя этим исходный коэффициент передачи блока 3 делителей напряжения, равный 1,0. При увеличении сигнала на входе делителя по амплитуде сигнал в сдвиговом регистре 16 под воздействием соответствующего кода с блока 13 40 памяти сдвигается в рядом расположенный разряд и включает следующий ключ в блоке 4 ключей, подключая этим со ответствующую ступень блока 3 делителей напряжения, уменьшая коэффициент передачи на одну ступень. Одновременно сигнал со сдвигового регистра !6 -. поступает и на соответствующий вход первого дешифратора 12„ и вместе с сигналом, поступившим к этому времени с блока 1 1 фотоэлектрических приемников, определяет появление сигнала выдачи 0 на соответствующей шине дешифратора 12, который вьдаст из блока 13 памяти код, соответствующий уровню входного сигнала в блоке

3 делителей напряжения на этот момент, При дальнейшем увеличении входного сигнала процесс повторяется. С уменьшением входного сигыал» следует обратный процесс. Код меньшей величины сигнала поступает в блок 15 элементов

И-НЕ, который выдает с соответствующего выхода сигнал сдвига ю пульса в сдвиговом регистре 16 в соответствующую сторону, включается нужный ключ в блоке 4 ключей и коэффициент передачи блока 3 делителя напряжения увеличивается на одну ступень против прежней.

Коды с блока 13 памяти в параллельном виде поступают на вход второго блока 23 памяти (фиг. 3}. Блок 23 предназначен для согласования скорости создания цифровой информации и скорости записи ее на пластинку блока регистрации, т.е. в качестве буферного запоминающего устройства между АЦП и блоком 17 регистрации.

Второй блок 23 памяти работает следующим образом.

Тактовые импульсы частотой 40 кГц с блока 22 формирования тактовых импульсов поступают на вход счетчика 25, выходы которого подключены к входам дешифратора 26. Счетчик 25 и дешифратор 26 вырабатывают сигнал для двух блоков 27 и 28 ключей. Счетчик 25 для подсчета тактовых импульсов производит счет от нуля, затем обнуляет- ся сигналом с выхода дешифратора 26.

Первый выходной сигнал открывает клю-. чи блока 27 -ключей и закрывает ключи в блоке 28 ключей. Коды с блока 13 памяти в течение первой 0,5 с посту-. пают в первое запоминающее устройство 29. По истечении 0,5 с дешифратор

26 вьдает импульс с второго выхода, который закрывает ключи в блоке 27 ключей и открывает ключи в блоке 28 кгпочей. Теперь 20000 кодов. поступают через открытые ключи блока 28 ключей во второе запоминающее устройство 30. А в это время коды с запоминающего устройства 29 с частотой 40 кГц вьдаются тактовыми импульсами блока

22 в параллельном виде в блок 31 формирователей импульсов. Выдача информации из запоминающих устройств 29 и 30 происходит с разрушением ее в накопителе, который подготавливается для приема следующих 20000 кодов с блока 13 памяти. В следующие 0,5 с на вход блока 31 формирователей импульсов поступают коды с запоминающего устройства 30. Так процесс записи и вьдачи в блоке 23 памяти пов1411816 торяется непрерывно при работе устройства в режиме Запись .

Блок 31 формирователей импульсов из сигналов "1" кода формирует им5 пульсы нужных параметров для срабатывания излучающих диодов блока 32 светодиодов. Блоки 31 и 32 осуществляют преобразование кодов из электрических сигналов в коды, представ- 1О ляемые излучением в ИК-диапазоне (представление ")" кода), нули представляются отсутствием излучения вообще. Излучением коды в параллельном виде передаются световодами 51 в сос- 15 таве шестнадцати волокон в головку

52 записи-приема информации блока регистрации. Излучением в световоды заканчивается путь кодов в каналах

АЦП. 20

Световоды представляют собой оптико-волоконные светопроводы, объединенные в жгут. Основу блока 17 регистрации составляют головка 52 записивоспроизведения информации, долго- 25 временный носитель информации — пластинка со светочувствительным слоем, позволяющим выполнять многократную запись, электродвигатель 34 и оптиковолоконные световоды 51. 30

Головка 52 представляет собой набор выходных концов световодов. Носителем информации является пластинка, основа которой покрыта с обеих стоРон алюминиевой пленкой с высокой отражающей способностью, поверх этих пленок нанесен ферромагнитный слой, чувствительный к ИК-диапазону, на который,нанесены тонкие слои прозрачного полупроводника. Электроды от 40 алюминиевой пленки и от полупроводника выведены в центре пластинки в виде углублений, в которые вставляются соответствующие по полярности штырьки ведущего диска 36.

Носитель удобен реверсивностью записи, высокой чувствительностью к излучению в ИК-диапазоне и возможностью высокой быстроты записи. Запись информации ведется на обе стороны пластинки. Вместе с тем носителем информации может быть применена и пластинка, в которой алюминиевая пленка покрыта другим светочувствительным материалом, например с применением серебра. В этом случае реверсивность

55 записи отсутствует, а для ее проявления потребуется проявитель и закрепитель.

Процесс записи при первом и втором носителях заключается в просветлении тех мест, которые подверглись облучению ИК-излучением из выходных зрачков фоконов головки 52. Светлые кружв ки представляют значения 1 кода, незасвеченные места представляют нули. Запись информации осуществляется следующим образом.

Соответственно расположению единиц в коде соответствующие диоды блока

32 выдадут импульсы ИК-излучения, которые по выходе из фоконов головки

52 засветят на чувствительном слое участки диаметром около 2 мкм. Одновременно тактовые импульсы с блока

22, пройдя элемент 49 задержки, вызывают излучение диода 50, импульс которого засветит участок в 2 мкм выше отображения кода. Этот участок при считывании информации будет использован для получения импульса управления на вызов излучения светодиода 54 для освещения через полосковые световоды отображения считываемого кода.

Запись информации осуществлена по спирали от внешнего края пластинки к центру.

Плотное использование площади но.сителя при регистрации (впечатывание одного кода рядом с другим) требует соблюдения при записи строго постоянной линейной скорости. Это условие выполнено при изменении скорости вращения пластинки с каждой новой спиралью регистрации.

Управление скоростью вращения осуществляет узел амплитудного управле-, ния электродвигателем 34 в составе излучающего в ИК-диапазоне диода 39, фотоприемника 40, счетчика 41 импульсов, ЦАП 42 и усилителя 43. С началом - вращения ведущего диска 36 излучение диода 39 отражается отражателем 37 в приемное окно фотоприемника 40, который выдает импульс на вход счетчика 41. С выхода счетчика 41 код поступает в ЦАП 42, который формирует напряжение на входе усилителя 43. Последний 43 запитывает обмотку управления электродвигателя 34, чем и определяет скорость вращения вала ведущего диска 36. При дальнейшем вращении диска 36 с каждым оборотом счетчик 41 увеличивает код, ЦАП 42 увеличивает формируемое напряжение в усилитель 43, скорость вращения пластинки увеличивается.

1411816

Вращение пластинки через зубчатую передачу 46 передается винтовому механизму 45. Причем в нем вращается винт, а гайка, которой является корпус головки 52, имеет поступательное движение от наружного края пластинки к центру. В процессе записи (считыва- . ния) информации головка 52 перемещается к центру пластинки и включает 10 в конце движения выключатель 47, который выключает питание обмотки возбуждения электродвигателя 34 и включает питание второго электродвигателя 44. Второй двигатель 44 вращает винтовой механизм 45 в обратную сторону (при этом ось винта выводится автоматически из зацепления с шестерней), перемещая головку 52 в исходное положение для следующей записи или 20 воспроизведения. Скорость вращения винта 45 такова, что он возвращает головку 52 в исходное положение за

20 с. В момент возврата головки 52 в исходное положение она включает 25 микровыключатель 48, который отключает питание второго электродвигателя

44 и включает питание обмотки возбуждения двигателя 34, а также обнуляет разряды счетчика 41. 30

В режиме Воспроизведение информации" устройство работает следующим образом.

Для считывания информации запитывается блок 17 регистрации. При вос- 35 произведении электродвигатель 34 начинает вращать пластинку с записанной информацией и вращать винт 45.

Головка 52 перемещается соответственно скорости вращения пластинки по 0 винту к центру и считывает информацию с пластинки. В момент появления перед выходным зрачком световода 51, :подводящего излучение от светодиода 50, прозрачного участка пластинки 45 луч отражается от отражающей пленки, входит во входной зрачок световода

51, а по нему попадает в фотоприемник 53, который своим сигналом вызывает импульс излучения светодиода 54.

Излучение светодиода 54 через полосковые световоды 51 освещает два узких участка носителя информации.

В прозрачных местах носителя излучение достигает отражающего слоя пластинки, отражается от.него и через соответствующие световоды 51 попадает на многоэлементный фотоприемник 33, с выхода которого код сигнала в параллельном вице поступает в третий блок 24 памяти. Последний идентичен второму блоку 23 памяти каналов ЦАП и предназначен для согласования скорости съема информации со скоростью выдачи ее в ЦАП 18. Это создает условия, исключающие влияние нестабильности движения носителя на качество воспроизводимого звука, а также случаи неритмичности записи кодов тоже из-за неравномерности вращения носителя. Из блока 24 памяти коды выдаются тактовыми импульсами с блока 22.

С блоков 24 памяти коды поступают через ЦАП 18 и через фильтр 19 звуковой частоты поступают на вход усилителя 20 звуковой частоты и после усиления в громкоговоритель 21.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Устройство для цифровой записи и воспроизведения звуковых сигналов, содержащее последовательно соединенные приемник звука, первый усилитель, блок делителей напряжения, блок ключей, согласующий усилитель, второй усилитель и пьезоэлектрический дефлектор, оптически сопряженный через узел формирования апертуры луча со светодиодом и с квантующей линейкой световодов, соединенной с входами бло. ка фотоэлектрических приемников, подсоединенного выходами к одним входам первого дешифратора, подключенного выходами к входам первого блока памяти, соединенного выходами с входами второго дешифратора, выполненного в виде последовательно соединенных блока элементов И-НЕ и реверсивного сдвигового регистра, подключенного выходами к другим входам первого дешифратора и к управляющим входам блока ключей, а также с входами блока регистрации, соединенного выходом через последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, фильтр звуковой частоты, выходной усилитель с громкоговорителем, а также содержащее блок формирования тактовых импульсов, подключенный одним из выходов к светодиоду, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения погрешности записи †воспроизведен за счет уменьшения влияния колебания скорости вращения носителя записи, в него вве-. дены второй и третий блоки памяти, каждый из которых содержит последова12

14118! 6

10М вЂ” Оемодай

° 1 Ф QQO ° 4 ЯЯ

М3 7023 1 0 1 1022 70Р4

Mg бйтм оующре тельно соединенные счетчик и дешифратор, подключенный выходами к одним входам первого и второго блоков ключей, первое и второе запоминающее устройство, подключенные входами к выходам соответствующего блока ключей и синхронизирующими входами к первому входу счетчика, соединенного вторым входом с одним из выходов дешифратора, причем соединенные между собой другие входы первого и второго блоков ключей и соединенные между собой выходы первого и второго запоминающих устройств являются соответственно входами и выходами второго и третьего блоков памяти, включены соответственно между выходами первого блока памяти и входами блока регистрации и между выходом блока регистрации и входом цифроаналогового преобразователя, а блок регистрации содержит блок формирователей импульсов, входы которого являются входами блока регистрации, блок светодиодов, подключенный к выходам блока формирователей импульсов, многоэлементный фотоприемник, выход которого является выходом блока регистрации, головку записи-воспроизведения информации, первый электродвигатель, сопряженный через вал с ведущим диском, выполненным с отражателем, узел управления первым электродвигателем, содержащий первый светодиод, сопряженный через отражатель ведущего диска с первым фотоприемником, счетчик импульсов, подключенный входом к выходу первого фотоприемника и выходами через цифроаналоговый преобразователь к входу усилителя, соединенного выходом с первым электродвигателем, вто19 рой электродвигатель, сопряженный через винтовой механизм и зубчатую передачу с валом ведущего диска, первый и второй выключатели, сопряженные с винтовым механизмом, подключенные выходами к управляющим входам первого и второго электродвигателей, последовательно соединенные элемент задержки и второй светодиод. соединенный через световод с головкой эаписи—

2О воспроизведения информации, и последовательно соединенные второй фотоприемник и третий светодиод, соответственно входом и выходом соединенные через световоды с головкой записи25 воспроизведения информации, причем первый вход счетчика второго и третьего блоков памяти подключен к одному из выходов блока формирования тактовых импульсов и к входу элемента задержки, блок светодиодов и блок фотоприемников соединены через световод с головкой записи-воспроизведения информации.

14l)816

1411816

Составитель В. Добровольский

Редактор А. Мотыль Техред М.Дидык Корректор М. Демчик

Заказ 3665/48

Тираж 590 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4