Устройство магнитной записи аналоговых сигналов

 

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<SB POS="POST">п</SB>), имеющий симметричную треугольную форму, и этот ток суммируется в магнитной головке с выборками сигнала записи (J<SB POS="POST">з</SB>), 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) Ш> (51) 5 С 11 В 5/027

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

r10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ Гкнт СССР (21) 4470950/24-10 (22) 02,08.88 (46) 07,06.90. Ьюл. 9 21 (72) А,Ф,Буранов, Л.К,Большаков, A.È.Àçoâöåâ и Р.Ф.Короткова (53) 681.84.001.2(088.8) (56) Дэвис Г.Л. Применение точной магнитной записи. Пер..с англ. под ред, В.Г.Королькова. — М.: Энергия, 1967, с.177. (54) УСТРОЙСТВО МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ АНАЛОГОВБ!Х СИГНАЛОВ (57) Изобретение отнбсится 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, иэ которых блок. 6 управления формирует сигналы для управле- ния аналоговым мультиплексором 2, который поочередно подключает к магнитной записывающей головке 3 аналоговый сигнал с выхода усилителя 1 записи и питающие напряжения +Е и

-Е с шин 8 и 9. За счет интегрирующего действия индуктивности магнитной головки и при симметричности напряжений +Е и -Е формируется ток высокочастотного подмагничивания (I ), имеющий симметричную треугольную форму, и этот ток суммируется в магнитной головке с выборками сигнала записи (I>), формируемыми в промежутках между разнополярными импульсами +Е и -Е, 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.

1569876

Изобретение относится к приборостроению, а именно к технике магнитной записи, и может быть использовано в портативной аппаратуре магнит5 ной записи, предназначенной для длительной непрерывной регистрации аналоговых сигналов (например, электрокардиосигналов) в реальном масштабе времени, 10

Цель изобретения — повышение качества записи путем снижения нелинейных и интермодуляционных искажений„ а также уменьшение габаритов и массы устройства. 15

На фиг,1 приведена структурная схема предлагаемого устройства;на фиг.2эпюры сигналов, поясняющие работу устройства, Устройство (фиг.1) содержит усиля-. 2п тель 1 записи, аналоговый мультиплексор 2, записывающую магнитную головку 3, сопряженную с носителем ч магнитной записи, генератор 5 прямоугольных импульсов, блок 6 управ- 25 ленин, конденсатор 7, ппжу 8 питающего напряжения одной (например, положительной) полярности +Е, шину 9 питающего напряжения другой (отрицательной) полярности -Е„ общую ши- 3п ну 10 и измерительный резистор 11.

Выход усилителя 1 записи подключен к второму и четвертому информационным входам аналогового мультиплексора 2, а также к конденсатору

7, другим выводом соединенному с общей шиной 10. Первый и третий информационный входы аналогового мультиплексора 5 соединены соответственно с шиной +Е 8 и шиной -Е 9 питающих напряжений, а входы управле.ния — с выхоцами 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 10, Устройство работает следующим образом.

Генератор 5 прямоугольных импульсов формирует импульсы (фиг,2а) до" статочно высокой частоты f г- (порядка нескольких десятков кГц), которые поступают на вход блока 6 управления, выполненного. например, в виде двухраэрядного счетчика. В зависимости от значений двухраэрядного

<Емг Е 1мг Rq. Чмг

V = — -- = -----м-"-- - = — -- (1) где 1 „, — ток в магнитной головке;

V„,„ — напряжение на магнитной головке;

Š— напряжение источника питания.

Значение тока i „ определяет величину тока подмагничивания I„, goторый обычно не превышает 1 мА. Амплитуда тока 1 в два раза выше действующего значения тока, так как

1 ток i нарастает и спадает линеймг но.

Так как величина напряжения Е источника питания составляет несколько вольт, в выражении (1) можно пренебречь членом (i, R ), составляющим доли вольта. Тогда

V = — — х

gi мг (2)

1Мг

За интервал времени с = ток, протекающий через записывающую магнитную головку, достигает уровня

E л

1 u (, мг

1 мг (3) Когда на управляющие входы мультиплексора 2 поступает код 10 (А = 1, двоичного кода, поступающего на управляющие входы A и В аналогового мультиплексора 2, последний подключает один из четырех информационных входов D0 — ПЗ к своему выходу, погруженному на записывающую магнитную головку 3.

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

:гЕ подключается к.эаписывающей магнитной головке 3, в которой за счет индуктивности происходит нарастание тока. с постоянной времени, определяемой этой индуктивностью 1. „, сопротивлением открытого канала мультиплексора R, которое обычно не превышает 100 Ом, и сопротивлением измерительного резистора 11 (величина которого обычно составляет не более

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

Ток в магнитной головке нарастает со скоростью

Е л

М<

---- с С

LMr

1 ï (4) В устройстве 1" — длительность времени дискретизации равна одной четверти периода сигнала записи S(t ), 5 15

В = О), 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 i„„ в магнитной головке

3 начинает линейно уменьшаться и благодаря наличию конденсатора 7,обе.спечивающего цепь протекания следующего тока, скорость уменьшения не оказывает влияние на большое выходное сопротивление усилителя 1 записи и эта скорость спада тока мо1 жет быть установлена равной скорости нарастания тока

В записывающек магнитной головке

3, КроМе спадающего тока 1мг, также протекает низкочастотный ток записы— ваемого сигнала Х, формируемый усилителем 1 записи.

При этом ток 1 „ выполняет функции тока подмагничивания, а низкочастотный ток сигнала записи (фиг.2г) создает остаточную намагниченность на носителе 4 магнитной записи.

Аналогичные процессы, рассмотренные в первой половине периода форми. руемого сигнала записи S(I:) происходят и,во второй половине этого периода (фиг,3), 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

9 питающего напряжения отрицательной полярности -Е и ток i „ 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

69876

6 и одному периоду следования импульсов, вырабатываемых генератором 5 прямоугольных импульсов (фиг.2а).

Тогда формула (4) примет вид

Е

I T, Ц r или

Š— — — -- )

2 ми г (6) Частота дискретизации F в соответствии с теоремой Котельйикова-Шеннона должно быть не менее чем в два раза, больше высшей (Г ) частоты входного записываемого сигнала

Ч(), для упрощения процесса воспрогде Т и f — соответственно периг r

15 од и частота генератора прямоугольных импульсов.

Из выражения (6) видно, что ток высокочастотного подмагничивания

20 прн запанной величине индуктивности записывающей магнитной головки 3 можно регулировать изменением амплитуды прямоугольных импульсов формируемого сигнала записи S(t), причем необходи25 мо синхронно изменять амплитуду импульсов обеих полярностей, иначе возрастает уровень нелинейных иска,жений записываемого сигнала иэ-за асимметрии тока подмагничивания.

30 Практически регулировать ток подмагничивания в данном устройстве выгоднее всего изменением частоты f генератора 5 прямоугольных импульсов, так как согласно (6) величина этого тока обратно пропорциональна частоте ,Таким образом, в предложенном уст ройстве (фиг,2г) выходной записыва.емый сигнал V(t ) подвергается дискретно-аналоговому преобразованию, а именно процессу периодической выборки фрагментов этого сигнала с частотой fr, причем время выборкикаждого фрагмента V(e ) равно времени паузы (точке c ) между соседними фрагментами. Во время паузы формируются прямоугольные импульсы положительной или отрицательной полярности (на фиг,2 изображены пунктирОм) с помощью управляющих сигналОв (фиг.2б,в), формируемых блоком 6 управления.

1569876

ы «Г

2 ) (7)

g ъ (S...10) F, (8) иэве ения ее целесообразнее выбрать в (5-10) раз F>. В устройстве

Учитывая выражения (6)-(8), по заданному значению можно определить 10 такие параметры устройства, как наибольшую частоту Р 6 записываемого сигнала V(t) частоту f генератора прямоугольных импульсов, амплитуду Е прямоугольных импульсов (т,е. 15 получение +Е и -F) источников чтения, действующих в паузах между фрагментами дискретизированного входного сигнала V(t).

Гак как тОк высокОчастотнОго под магничивания имеет симметричную треугольную форму (что легко выполнимо при симметричности питающих напряжений .,+Е и -Е) и формируется эа. счет интегрйрующего действия индуктивности записываюшей магнитной головки„ причем это формирование происхо дит из разнополярных импульсов напряжения, действующих в промежутках межпу выборками сигнала записи (т.е. 3О раздельно и поочередно во времени относительно записываемого сигнала), снижаются нелинейные искажения, модуляционный шум и интермодуляционные искажения. 35

Отсутствие отдельного генератора высокочастотного подмагничивания и полосовых фильтров (для исключения взаимосвязи генератора подмагничивания и усилителя записи) ° позволяет 10 упростить конструкцию устройства и уменьшить его габариты и массу, Формула иэ обре тения

Устройство магнитной записи аналоговых сигналов, содержащее усилитель записи, записывающую магнитную головку, сопряженную с носителем магнитной записи, и генератор высокочастотного подмагничивания, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества записи путем снижения нелинейных и интермодуляци-: онных искажений, а также уменьшения габаритов и массы устройства, в него введены аналоговый мультиплексор, блок управления и конденсатор, а генератор высокочастотного подмагничивания выполнен в виде генератора прямоугольных импульсов, при этом первый информационный вход аналогоаого мультиплексора соединен с шиной питающего напряжения одной полярности, второй и четвертый информационные входы — с выходом усилителя записи, и с конденсатором, другим выводом связанным с общей шиной, третий информационный вход — с шиной питающего напряжения другой полярности, входы управления — с выходами блока управления, вход которого подключен к выходу генератора прямоугольных импульсов, а выход аналогового мультиплексора соединен с одним иэ входов записывающей магнитной головки, другой вход которой соединен с общей шиной через измерительный резистор.

1569876

Qv2.2

Составитель А.Луканин

Редактор О. Головач Техред М.Дидык Корректор Л.Патай

Заказ 1452 Тираж 494 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðaä, ул. Гагарина, 101