Устройство для частотно-фазового регулирования скорости движения магнитной ленты

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЧАСТОТНО-ФАЗОВОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ МАГНИТНОЙ ЛЕНТЫИзобретение относится к магнитной записи, а именно к устройствам для частотно-фазовой регулировки скорости движения магнитной ленты в аппаратуре точной магнитной записи.5 Известно частотно-фазовое устройство регулирования скорости движения магнитной ленты, содержащее задающий генератор частотный детекУО тор, суммирующее устройство, усилитель-преобразователь, двигатель с тахогенератором, делитель частоты, фазовый детектор и дополнительный частотный детектор, соединенные определенным образом, или устройства, содержащие тахогенератор, головки записи и воспроизведения, формиро.ватель 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 доста. точной точностью поддерживать среднюю скорость движения магнитной ленты, имеет большую ширину полосы захвата и работоспособно при наличии выпадений в контрольном сигнале, воспроиэводимом с магнитной ленты Я.Однако оно имеет недостаточную стабильность мгновенной скорости движения магнитной ленты, что значительно снижает точность воспроизведения 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 вос- .858090 35 50 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 2 х 2 И-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 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 2 х 2 И-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 2 ж 2 И-ИЛИ-НЕ , а второй вход - с выходом элемента 2 х 2 И-ИЛИ-НЕ, последовательно соединенные со вторым входом первого фазового детектора, увел контроля и элемент И, второйвход которого связан с первым выхо 10 15 20 25 30 40 45 4дом 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 2 х 2 И-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 1 О опорНых частот, первого низкочастотного фазового детектора 11 с двумя входами 12 и 13 и двумя выходами 14 и 5, 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, элемента2 х 2 И-ИЛИ-НЕ 32 с четырьмя входами33-36 и второго высокочастотногофазового детектора 37 с двумя входами38 и 39, второй вход 39 которого соединен со вторым входом 34 элемента2 х 2 И-ИЛИ-НЕ 32 и подключен к третьему выходу 40 источника О опорныхчастот. Кроме того, устройство содержит третью последовательную цепь,включенную между вторым выходом 15первого низкочастотного детектора итретьим входом 35 элемента 2 х 2 И-ИЛИ-НЕ32 и состоящую из узла 41 контроля,элемента И 42 с двумя входами 43 и44, второй вход 44 которой подсоединен к третьему выходу 29 блока 24воспроизведения и замещения контрольного сигнала, инвертора 45 и демпфируоющего узла 46, подключенного параллельно к электродвигателю 3, соединенному с шиной 47 питания. При этомчетвертый вход 36 элемента 2 х 2 И в ИЛИНЕ 32 подключен к тому же выходу эле змента И 42, а вход частотного детектора 23 взаимосоединен с выходом триггера 31 и первым входом 33 элемента2 х 2 И-ИЛИ-НЕ 32,Предлагаемое частотно-фазовое уст- горойство регулирования скорости дви.жения магнитной ленты работает следующим образом,Воспроизводимый с магнитной ленты 2 многоканальной головкой 1 вос- г 5произведения сигнал контрольной частоты, равный, например, 3125 Гц, исигнал информации поступают на первыйвход 25 блока 24 воспроизведенияи замещения контрольного сигнала,на З 0второй вход 26 которого одновременнопоступает сигнал с выхода частотноготаходатчика 4, частота которого также,равна, например, 3125 Гц. Сигнал информации формируется и усиливаетсяв блоке воспроизведения и замещенияконтрольного сигнала и через еговторой выход 28 поступает на выходнуюшину 30, а сформированный контрольный сигнал через первый выход 27 подается на первый вход 7 расширителя6 полосы захвата и вход триггера 31со счетным запуском. При этом работаблока 24 воспроизведения и замещенияконтрольного сигнала происходит таким образом, что при постоянном наличии контрольного сигнала, воспроизводимого с магнитной ленты 2 навходе 25, он поступает на собственныйпервый выход 27 и на его третьем вы оходе 29 имеется, например, уровеньсигнала, соответствующий логическойединице, а при пропадании контрольного сигнала, воспроизводимого смагнитной ленты 2, этот сигнал замеща ется равным по частоте сигнапом, вы-.рабатываемым частотным генератором4 и поступающим на вход 26 и на 858090 бтретьем выходе 29 вырабатываетсяуровень сигнала, соответствующийлогическому нулю, При повторномпоявлении контрольного сигнала,воспроизводимого с магнитной ленты2 на входе 25 блока 24 воспроизведения и замещения контрольного сигна.ла, сигнал частотного таходатчика4 отключается и на выход 27 снованачинает поступать контрольный сигнал с магнитной ленты 2, а на выходе29 устанавливается уровень сигнала,соответствующий логической единице.Описанный принцип построения и работы блока воспроизведения и замещения контрольного сигнала необходимдля обеспечения непрерывного наличияконтрольного сигнала на его выходе27 и исключения срыва синхронизмаустройства при выпадании контрольного сигнала, воспроизводимого с магнитной ленты 2, появляющегося в результате воздействия паразитной амплитудной модуляции.Далее контрольный сигнал поступает на расширитель 6 полосы захватаи одновременно через триггер 31 сосчетным запуском, имекнцим коэффициент деления, равный двум, и обеспечивающий скважность контрольногосигнала, равную двум, поступает начастотный детектор 23, сигнал с выхода которого подается на второйвход 22 широтно-импульсного модулятора 20, где он используется как.управлякпций сигнал широтно-импульсного модулятора 20 пропорциональночастоте расстройки. Сигнал с выходаширотно-импульсного модулятора20 подается на электродвигатель3 постоянного тока через ведущийузел, сопряженный с магнитной лентой2 и непосредственно соединенныйс частотным тахогенератором 4 и демпфирующим узлом 46. В то же времяконтрольный сигнал в расширителе6 подносы захвата суммируется сопорной частотой, например 50 кГц,поступакнцей на его вход б свыхода 9 источника 10 опорныхчастот, а просуммированный сигналделится встроеннии делителем частотысравнения первого низкочастотногофазового детектора 11, например, До195 Гц.Наличие в цепи контрольного сигнала расширителя 6 полосы захвата с85809 встроенным делителем частоты позволяет значительно расширить полосу захвата низкочастотного Фазового детектора 11 идополнительно 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 6 поло-о сы захвата и источника 10 опорных частот, вырабатывает сигнал о Фазовой расстройке между контрольным и опорным сигналами, который через сумматор 17 напряжений поступает на вход 15 21 широтно-имнульсного модулятора 20. В результате взаимодействия сигналов вырабатываемых частотным детектором 23 и первым Фазовым детектором на входах 22 и 21 широтно-импульсно го модулятора 20, скважность вырабатываемых им импульсов питающего напряжения изменяется таким образом, чтобы при опережении по фазе и по частоте скорость вращения электро двигателя 3 понижалась, а при отставании по Фазе и по частоте скорость электродвигатели 3 повышалась, что позволяет поддерживать постоянную скорость движения магнитной ленты 2. ЗООднако точность стабилизации скорости движения магннтцой ленты 2, обеспечиваемая сигналами управления, вырабатываемьпчи частотным детектором 23 и первым низкочастотным детекто- м ром 11, достаточна только для обеспечения с приемлемой точностью средней скорости движения магнитной ленты 2 и це позволяет получить требуемого значения временной ошибки вос О производимого сигнала информации, особенно ца частотах, значительно превцшаюших частоту сравнения первого низкочастотного Фазового детектора 11, так как величина временной ошиб ки в значительной степени зависит от мгновенной нестабильности скорости движения магнитной ленты 2, величина которой В основном определя" ется величиной статической ошибки 56 первого Фазового детектора 11.Для увеличения быстродействия устройства и уменьшения статической оаиаки по Фазе, а тем самым и уменьшения временной ошибки воспроизво- Я димого сигнала информации, контрольный сигнал с частотой, например, 156295 Гц с Выхода триггера 31 через. 0 8первый вход 33, выход схемы 2 х 2 И-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 детектора 37, Второй высокочастотный Фазовый детектор 37 по сигналам, поступающим на его входы 38 и 39 с выхода элемента 2 х 2 И-ИЛИ-НЕ 32 и с третьего выхода ч 0 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 сумиируется 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 среднего значения ошибки по фазе относительно сигнала, вырабатываемого первым низкочастотным Фазовым детектором 11, так н пропорционально мгновенному значению ошибки по Фазе относительно сигнала, вырабатываемого вторым вцсокочастотным 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 опоркой частоты, например 1562,5 Гц,что позволяет значительно снизить временную ошибку воспроизведенного сигнала информации и одновременно сохраиить широкую полосу захвата Фазочувствительной цепи регулированиямиДля увеличения точности работы устройства в переходном режиме при пуске и в моменты замещения контрольного сигнала, воспроизводимого с магнитной ленты 2,.на контрольный сигнал, вырабатываемый частотным85 8090 ступающего на второй вход 34. В тоже время сигнал с уровнем логического нуля,вырабатываемый элементомИ 42, инвертируется в сигнал с уровнем логической единицы инвертора45 и поступает на третий вход 35элемента 2 х 2 И-ИЛИ-НЕ 32, где он разрешает прохождение контрольного сигнала, поступающего на первый вход33 элемента 2 х 2 И-ИЛИ-НЕ 32, на вход38 второго фазового детектора 37,и устройство начинает работать взоне синхронизма с управлением отобоих 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 детектор11 и частотный детектор 23, которые при этом продолжают нормальную работу в зоне синхронизма. Одновремен. но сигнал управления с уровнем логи". 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 2 х 2 И-ИПИ-НЕ 32. Элемент 2 х 2 И-ИВ 4"НЕ 32 снова срабатывает таким образом, что запрещается постуйление на вход 33 второго фазового детектора 37 сигнала, вырабатываемо-го частотным тахогенератором 4имею. щегося на его входе 33, и разрешается прохождение сигнала источника 10 опорнойчастоты, поступающего на вход 34 элемента 2 х 2 И-ИЛИ-НК 32, то есмь второй фазовый детектор 37 снова устанавливается в середину рабочей зоны фаэовой характе ристики и не вырабатывает управляют щего сигнала, что исключает возмож" таходатчиком 4, а также для обеспечения 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 О ды 35 и 36 элемента 2 х 2 И-ИЛИ-НЕ 32 следующим образом.В момент пуска устройства, когда контрольный сигнал, воспроизводимый с магнитной ленты 2 и вырабатываемый д 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 обес печивает на ее выходе сигнал с уровнем логической единицы, поступающий на четвертый вход 36 элемента 2 х 2 И- ИЛИ-НЕ 32 и инвертор 45, который при этом вырабатывает сигнал с уров- щ нем логического нуля, тоже поступающий на третий вход 35 элемента 2 х 2 И" ИЛИ-НЕ 32, В результате действия сигналов управления яа входах 35 и 36 элемента 2 х 2 И-ИЛИ-НЕ 32 схема сра- з 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 40 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 11 в зону синхрояизма сигнал управления, вырабатываемый 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 поступающим на ее второй вход 44, В результате взаимодействия яа обоих входах 43 и 44 10элемента 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 2 х 2 И-ИЛИ-НЕ 32 и запрещает прохождение на ее выход сигнала от источника 10 опорных частот ,по 858090 12ность появления срыва синхрониэмаустройства из-за несинфазности контрольного сигнала, вырабатываемого.частэтным тахогенератором 4 с контрольным сигналом, воспроизводимымс магнитной ленты 2 в момент их за 40 мещенияПри повторном появлении контрольного сигнала, воспроизводимого с магнитной ленты 2, сигнал управле ния с уровнем логического нуля на выходе 29 блока 24 воспроизведения . и замещения контрольного сигнала изменяется на противоположный, соответствующий уровню логической еди ницы, элемент И 42, инвертор 45 и элемент 2 х 2 И-ИЛИ-НК 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 широтно- модулированным импульсным напряженй- З 0 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. 45Таким образом, как в нормальном режиме работы, так и при наличии выпаданий в контрольном сигнале, воспроизводимом с магнитной ленты 2, предлагаемое частфтно-фазовое уст ройство регулирования скорости дви- жения магнитной ленты обеспечивает работу в зоне синхронизма с высоким быстродействиеми малой временной ошибкой воспроизводимого сигнала информации, кроме того, сохраняется широкая полоса захвата - удержания фазочувствительной цепи регули рования, что обеспечивает высокуюустойчивость работы устройства приналичии возмущений. Формула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизе(прототип), свидетельство СССР11 В 15/46, 07;08.75.свидетельство СССР11 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 2 х 2 И-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 2 х 2 И-ИЛИ-НЕ, а второй вход - с выходом элемента 2 х 2 И-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 койтрольного сигнала и объединенными входомчастотного детектора и четвертым входом элемента 2 х 2 И-ИЛИ-НЕ.858090 СоставительТехред А. едакто Аль О. Билак лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Нроектна 255/84 Тираж 645ВНИИПИ Государственного кпо делам изобретени113035, Москва, Ж, Рауш Л. Кондрыкинск Ач КорректорФПодписное митета СССРи открытий кая наб., д. 4