Устройство для частотно-фазового регулирования скорости движения магнитной ленты

 

(72) Авторы нэобретення

А.А.Каяцкас, 3;IO Ê.Òîëî÷êà и A..И.Улдукис (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧАСТОТНО-ФАЗОВОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ

МАГНИТНОЙ ЛЕНТЫ

Изобретение относится к магнитной записи, а именно к устройствам для частотно-фазовой регулировки скорости движения магнитной ленты в аппаратуре точной магнитной записи.

Известно частотно-фазовое устройство регулирования скоростти движения магнитной ленты, содержащее задающий генератор частотный детекУ !

О тор, суммирующее устройство, усилитель-преобразователь, двигатель с тахогенератором, делитель частоты, фазовый детектор и дополнительный частотный детектор, соединенные опре-, деленным образом, или устройства, содержащие тахогенератор, головки записи и воспроизведения, формирователь импульсов, блок управления, электродвигатель, сопряженный с магнитной лентой, частотный модулятор, сумматор напряжений, пропорционально интегрирующий фильтр, формирователь 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 выпадений в контрольном сигнале, воспроиэводимом с магнитной ленты (lj.

Однако оно имеет недостаточную стабильность мгновенной скорости движения магнитной ленты, что значительно снижает точность воспроизФ" ведения сигналов информации по причине наличия значительной временной ошибки 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 soc- .

858090

50

55 произведения и замещения контрольного сигнала, электродвигатель постоянного тока, вал которого сопряжен с тахогенератором и с магнитной лентой, последовательно соединенными с электродвигателем, и широтно-импульсный модулятор, ко второму входу которого подключены 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 подключены к первому и второму входам элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ (2 1.

Существенными недостатками этого; устройства являются низкое быстродействие, значительная временная ошибка и отсутствие средств коррекции неравномерности скорости вращения вала исполнительного электродвигателя.

Цель изобретения — повьппение быстродействия.

Для достижения поставленной цели в устройство для частотно-фазового регулирования скорости движения магнитной ленты, содержащее многоканаль.ную магнитную головку воспроизведения I сопряженную с магнитной лентой и подключенную к блоку воспроизведения и замещения контрольного сигнала, 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, 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, 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

2м2И-ИЛИ-НЕ, а второй вход — с выходом элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ, последовательно соединенные со вторым входом первого фазового детектора, увел контроля и элемент И, второй вход которого связан с первым выхо10

4 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 цель, подсоединенную к электродвига— телю 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 опор ных частот, первого низкочастотного фазового детектора 1) с двумя входами 12 и 13 и двумя выходами 14 и 15, вторым входом 13, соединенного со вторым входом 16 источ- ника 10 опорных частот, сумматора

17 напряжений с двумя входами 18 и

19 и широтно-импульсного модулятора

20 с 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 27-29, второй вход 26 которого подсоединен к выходу частотного тахогенератора 4, первый выход 27 подключен к первому входу 7 расширителя 6.полосы захвата, а второй выход 28 соединен с выходной шиной 30 информации, триггера

31 со счетным запуском, элемента

2х2И-ИЛИ-HE 32 с четырьмя входами

33-36 и второго высокочастотного фазового детектора 37 с 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-ИЛИ-НЕ

32 и состоящую из узла 41 контроля, элемента И 42 с двумя входами 43 и

44, второй вход 44 которой подсоединен к третьему выходу 29 блока 24 воспроизведения и замещения контрольного сигнала, инвертора 45 и демпфиру p ющего узла 46, подключенного параллельно к электродвигателю 3, соединенному с шиной 47 питания. При этом четвертый вход 36 элемента 2х2И вЂ ИЛИНЕ 32 подключен к тому же выходу эле- 1з мента И 42, а вход частотного детекто ра 23 взаимосоединен с выходом триггера 31 и первым входом 33 элемента

2х2И-ИЛИ-НЕ 32, Предлагаемое частотно-фазовое уст- gp ройство регулирования скорости дви.жения магнитной ленты работает следующим образом.

Воспроизводимый с магнитной лен— ты 2 многоканальной головкой 1 вос- 2s произведения сигнал контрольной частоты, равный, например, 3125 Гц, и сигнал информации поступают на первый вход 25 блока 24 воспроизведения и замещения контрольного сигнала,на Zp второй вход 26 которого одновременно поступает сигнал с выхода частотного таходатчика 4, частота которого также, равна, например, 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 по- 4р дается 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 та- 4 ким 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 вы- sp ходе 29 имеется, например, уровень сигнала, соответствующий логической единице, а при пропадании контроль ного сигнала, воспроизводимого с магнитной ленты 2, этот сигнал замеща- 5 ется равным по частоте сигнапом, вырабатываемым частотным генератором

4 и поступающим на вход 26 и на

858090 6 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 построения и работы блока воспроизведения и замещения контрольного сигнала необходим для обеспечения непрерывного наличия контрольного сигнала на его выходе

27 и исключения срыва синхронизма устройства при выпадании контрольного сигнала, воспроизводимого с магнитной 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, имекнцим коэффициент деления, равный двум, и обеспечивающий 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 .управлякпций сигнал широтно-импульсного модулятора 20 пропорционально частоте расстройки. Сигнал с выхода широтно-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 поФ осы захвата суммируется с опорной частотой, например 50 кГц, поступакнцей íà его вход б с выхода 9 источника 10 опорных частот, а просуммированный сигнал делится встроеннии делителем частоты сравнения первого низкочастотного фазового детектора 11, например, о

195 Гц.

Наличие в цепи контрольного сигнала расширителя 6 полосы захвата с

85809 встроенным делителем частоты позволяет значительно расширить полосу захвата низкочастотного фазового детектора 11 и дополнительно увеличить устойчивость устройства к воздействию выпадений контрольного сигнала. Низкочастотный фазовый детектор

11 по сигналам, поступающим на его первый вход 12 и второй вход 13 соответственно от расширителя б поло-щ сы захвата и источника 10 опорных частот, вырабатывает сигнал о фазовой расстройке между контрольным и опорным сигнала я, который через сумматор 17 напряжений поступает на вход 15

21 широтно-импульсного модулятора 20.

В результате взаимодействия сигналов,, вырабатываемых частотным детектором

23 и первым фазовым детектором на входах 22 и 21 широтно-импульсного модулятора 20, скважность вырабатываемых им импульсов питающего напряжения изменяется таким образом, чтобы при опережении по фазе и по частоте скорость вращения электро- 25 двигателя 3 понижалась, а при отставании по фазе и по частоте скорость электродвигатели 3 повышаласв, что позволяет поддерживать постоянную скорость движения магнитной ленты 2. Зо

Однако точность стабилизации скорости движения магнитной ленты 2, обеспечиваемая сигналами управления, вырабатываемьпчи частотным детектором

23 и первым низкочастотмым детектором 11, достаточна только для обеспечения с приемлемой точностью средней скорости движения магнитной ленты 2 и ие позволяет получить требуемого значения временной ошибки вос- 40 производимого сигнала информации, особенно иа частотах, значительно превышаюШих частоту сравнения первого низкочастотного фазового детектора

11, так как величина временной ошиб- 45 ки в значительной степени зависит от мгновенной нестабильности скорости движения магнитной ленты 2, величина которой в основном определя" ется величиной статической ошибки ЗG первого фазового детектора 11.

Для увеличения быстродействия устройства и уменьшения статической ошибки по фазе, а тем самым и уменьшения временной ошибки воспроизво- Ы димого сигнала информации, контрольный сигнал с частотой, например, 1562,5 Гц с выхода триггера 31 через

0 8 первый вход 33, выход схемы 2х2И-ИЛИНЕ,на третий вход 35 которой в это время подается сигнал с уровнем логической единицы с выхода первой схемы НЕ 45 поступает на первый вход 38 второго высокочастотного фазового де ектора 37. Второй высокочастотный фазовый детектор 37 по сигналам, поступающим на его входы 38 и 39 с выхода элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ

32 и с третьего выхода ч0 источника

10 опорных частот, вырабатывает дополнительный управляющий сигнал, пропорциональный расстройке контрольного сигнала относительно высокочастотного опорного сигнала,например, 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 скважностью его выходных импульсов пропорционально как величине средне го значения ошибки по фазе относительно сигнала, вырабатываемого первым низкочастотным фазовым детектором 11, так н пропорционально мгновенному значению ошибки по фазе относительно сигнала, вырабатываемого вторым высокочастотным фазовым детектором 37.

Отношение уровней управляющего сигнала в сумматоре 17 напряжений от первого фазового детектора 11 и от второго фазового детектора 37 подбирается таким образом, чтобы оставался достаточный запас устойчивости работы устройства в целом и одновременно обеспечивался бы минимум статической ошибки по фазе относительно высшей опорной частоты, например 1562,5 Гц,что позволяет значительно снизить временную ошибку воспроизведенного сигнала информации и одновременно сохраиить широкую полосу захвата фазочувствительной

U,епи pe jJIHpGBBHHH, Для увеличения точности работы устройства в переходном режиме при пуске и в моменты замещения контрольного сигнала, воспроизводимога с магнитной ленты 2,.на контрольный сигнал, вырабатываемый частотным

8090 ступающего 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-ИЛИ-НЕ 32, где он разрешает прохождение контрольного сигнала, поступающего на первый вход

33 элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ 32, на вход

38 второго фазового детектора 37, и устройство начинает работать в зоне синхронизма с управлением от обоих фазовых детекторов 11 и 37.

При пропадании контрольного сигнала, воспроизводимого с магнитной ленты 2, этот сигнал заменяется в блоке 24 воспроизведения и замещения контрольного сигнала сигналом, вырабатываемым частотным тахогейератором 4, поступающим далее через расширитель 6 полосы захвата и триггер 31 на первый фазовый детектор

l1 и частотный детектор 23, которые при этом продолжают нормальную работу в зоне синхронизма. Одновремен но сигнал управления с yposaeM JIoFH ческого нуля с выхода.29 блока 24 воспроизведения и замещения контрольного сигнала поступает на вход 44 элемента И 42, который при этом вырабатывает сигнал с уровнем .логической единицы, поступающий непосредственно через инвертор 45 иа входы 36 и 35 элемента 2х2И-ИПИ-HK 32. Элемент

2х2И-ИЛ4-НК 32 снова срабатывает таким образом, что запрещается постуйление на вход 33 второго фазового детектора 37 сигнала, вырабатываемо- го частотным тахогенератором 4 ° имеющегося на его входе 33, и разрешается прохождение сигнала источника

10 опорной частоты, поступающего на вход 34 элемента 2х2И-ИЛИ-НК

32, то есмь второй фазовый детектор 37 снова устанавливается в середину рабочей зоны фаэовой характе ристики и не вырабатывает управляю. щего сигнала, что исключает возмож" таходатчиком 4, а также для обеспе-. чения работы второго высокочастотного фазового детектора 37 .в середине рабочей зоны фазовой характеристики используются взаимодействующие управляющие сигналы, вырабатываемые устройством 41 контроля, блоком 24 воспроизведения и замещения контрольного сигнала, элемента И 42 и инвертора 45, взаимодействующие на вхо- 1О 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, находится ниже номинального значения по частоте, а первый фазовый детектор

11 еще не вошел в зону синхроиизма, устройство 41 контроля по сигналу, щ поступающему 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 сигна3з с уровнем логической единицы, поступающий на четвертый вход 36 элемента 2х2И-

ИЛИ-НЕ 32 и инвертор 45, который при этом вырабатывает сигнал с уров- щ нем логического нуля, тоже поступающий на третий вход 35 элемента 2х2И"

ИЛИ-НЕ 32, В результате действия сигналов управления яа входах 35 и

Зб.элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ 32 схема сра- 55 батывает таким образом,что на ее выходе появляется сигнал, поступающий на второй вход 34 с .третьего выхода

40 источника 10 опорных частот, идущий далее на первый вход 38 4о второго фазового детектора 37, который при этом устанавливается в середине рабочей зоны и ие вырабатывает. сигнала управления, так как на обоих его входах присутствует один и тот же сигнал от источ". ника 10 опорных частот. После входа первого фазового детектора ll в зону синхрояизма сигнал управления, вырабатываемый устройством 4) контроля, изменяется на противоположный, соответствующий логической единице, и элемент И 42 начинает управляться сигналом с уровнем логической единицы, вырабатываемым в этот момент блоком 55

24 воспроизведения и замещения контрольного сигнала и поступающим на ее второй вход 44. В результате взаимодействия яа обоих входах 43 и 44

10 элемента И 42 сигналов с уровнем логической единицы элемент И 42 вырабатывает сигнал с уровнем логик ческой единицы элемент И 42 вырабатывает сигнал с уровнем логического нуля, который поступает непосредственно на четвертый вход 36 элемента 2х2И-ИЛИ-HE 32 и запрещает прохождение на ее выход сигнала от источника 10 опорных частот,по858090

12 ность появления срыва синхрониэма устройства из-за несинфазности контрольного сигнала, вырабатываемого .частетным тахогенепатором 4 с контрольным сигналом, воспроизводимым с магнитной ленты 2 в момент их за40 мещения °

При повторном появлении контрольного сигнала, воспроизводимого с магнитной ленты 2, сигнал управле- 10 ния с уровнем логического нуля на выходе 29 блока 24 воспроизведения . и замещения контрольного сигнала изменяется на противоположный, соответствующий уровню логической еди- 15 ницы, элемент И 42, инвертор 45 и элемент 2х2И-ИЛИ-НЕ 32 возвращаются в исходное положение, разрешающее прохождение контрольного сигнала, во=произведенного с магнитной ленты 20

2 на вход 38 второго фазового детекто ра 37, и устройство вновь продолжает работу с управлением От обоих фазовых детекторов. 11 и 37.

Для увеличения быстродействия 25 устройства и жесткости механической характеристики исполнительного узла электродвигатель 3 непосредственно запитывается прямоугольным широтномодулированным импульсным напряженй- щ0 ем, вырабатываемым широтно-импульсным модулятором 20 по суммарному сигналу управления, вырабатываемому частотным детектором 23 и первым 11 и вторым 37 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 увеличить точность и устойчивость работы устройства. 45

Таким образом, как в нормальном режиме работы, так и при наличии выпаданий в контрольном сигнале, воспроизводимом с магнитной ленты 2, предлагаемое частфтно-фазовое уст" g0 ройство регулирования скорости дви- жения магнитной ленты обеспечивает работу в зоне синхронизма с высоким быстродействием и малой временной ошибкой воспроизводимого сигнала информации, кроме того, сохраняется широкая полоса захвата — удержа.ния фазочувствительной цепи регулирования, что обеспечивает высокую устойчивость работы устройства при наличии возмущений, Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское

11 574767, кл. G

2. Авторское

В 731467, кл. G (прототип). свидетельство СССР

11 В 15/46, 07;08 ° 75 ° свидетельство СССР

11 В 15/46,24.10 ° 77

Устройство для частотно-фазового регулирования скорости движения магнитной ленты, содержащее многоканальную магнитную головку воспроизведения, сопряженную с магнитной лентой и подключенную к блоку воспроизведения и 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, о т— л и ч а ю щ е е с я 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 — co входом инвертора, а также триггер, включенный между вторым выходом блока воспроизведения и замещения коятрольного сигнала и объединенными входом частотного детектора и четвертым входом элемента 2х2И-ИЛИ-НЕ.

Составитель Л. Кондрыкинская

Редактор Н. Альшина Техред А. Ач Корректор р. Видак

Заказ 7255/84 Тирах 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, ф