Устройство для цифровой записи и воспроизведения звуковых сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9) (11) 151) 4 С 11 В 20/ Н АВТОРСНО Й ЗАПИС СИГНАЛО 57) И ению ниже еден вука СУДАРСТНЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЦ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФР И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЗВУКОВ обретение относитс нформации. Цепь из я погрешности запиУстр-во содержит усилители 2 и 6, б к накопбретения и-воспроизприемник 1 ок 3 дели1411816 телей напряжения, блок 4 включений,согласующий усилитель 5, дефлектор7, узел 8 Формирования апертуры лучасо светодиодом 9 и квантующей линейкой световодов 10, блок 11 фотоэлектрических приемников, дещифраторы 12 и14, блок 13 памяти, блок 15 элементов И-НЕ, сдвиговый регистр 16, блок17 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 погреш. ности записи-воспроизведения за счет 5 уменьшения влияния колебания скорости вращения носителя записи при увеличении плотности записиНа фиг. 1 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 - функ 15 циональная схема блока регистрации.Устройство содержит последовательно соединенные приемник 1 звука, первый усилитель 2, блок 3 делителей20 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. 2блока 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 20с громкоговорителем 21. Устройство также содержитблок 22 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 блока1 О 20 25 30 35 40 45 50 31 формирователей импульсов, много:элементный фатоприемник 33, выходкоторого является выходом блока 17регистрации, первый электродвигатель34, сопряженный через вал 35 с ведущим диском 36, выполненным с отражателем 37, узел 38 управления первымэлектродвигателем 34, содержащимпервый светодиод 39, сопряженный через отражатель 37 ведущего диска 36с первым фотоприемником 40, счетчик41 импульсов, подключенный входом квыходу первого Фотоприемника 40 и выходами через ЦАП 42 к входу усилителя 43, Последний соединен выходомс первым электродвигателем 4. Блок17 регистрации также содержит второйэлектродвигатель 44, сопряженный через винтовой механизм 45 и зубчатуюпередачу 46 с валом 35 ведущего диска 36, первый и второй выключатели47 и 48, сопряженные с винтовым механизмом 45, подключенные выходами куправляющим входам первого и второгоэлектродвигателей 34 и 44, последовательно соединенные элемент 49 задержки и второй светодиод 50, соединенный через светавод 51 с головкой 52записи-воспроизведения информации,и последовательно соединенные второйфотоприемник 53 и третий светодиод54, соответственно входам и выходомсоединенные через светодиод 54 с головкой 52 записи-воспроизведения информации. При этом первый вход счетчика 25 второго и третьего блоков23 и 24 памяти подключен к одному из,выходов блока 22 Формирования тактовых импульсов и к входу элемента 49задержки, блок 32 светодиодов и блок33 Фотоприемников соединены черезсветовод 51 с головкой 52 записи-воспроизведения информации.В режиме пЗапись 1 устройство работает следующим образом,Звуковые колебания воспринимаютсярасположенными соответствующих образом приемником 1 звука и усиливаютсяпервым усилителем 2 звуковой частотыдо значения, удобного для последующей обработки сигнала. С выхода усилителя 2 электрический сигнал поступает на вход блока 3 делителей напряжения, Последний представляет собойступенчатый резистивный делитель напряжения, коэффициент передачи которого изменяется сигналами с второгодешифратора 14 при помощи размыкающих ключей блок;. 4 ключей, подключающих выход отдельных ступеней к входу согласующего усилителя 5. Сигнал преобразуется в кад разверткой светового луча пьезоэлектрическим дефлсктарам 7 па плоскости входных зрачков квантующей линейки 10 светавадав. Пьезоэлектрический дефлектар 7 является торцовым и состоит из биморфнаго пьезоэлемента, на торце которого имеется отражатель. Для сканирования используется обратный пьезоэлектрический эффект, возникающий пад воздействием электрического сигнала второго усилителя 6. Световой луч на пьезоэлектрический дефлектор 7 приходит ат светодиода 9, Частота дискретизации задается блокам 22 формирования тактовых тьмпульсав, Дискретизация осуществляется импульсным излучением светодиода 9 па управляющим сиг. налам (тактавыьт импульса) с блока 22.Диафрагма и объектив узла 8 формирования апертуры луча формируют луч шириной, равной диаметру входного зрачка светавада линейки 10 световодав, н высотой 2 мм для облегчения юстнравки, Сгтетавые сигналы линейки 10 светавадав преобразуются в электрические сигналы блоком 11 фотоприемников, которые поступают в первый дешифратор 12. Расположение квантующей линейки 10 светаводав горизонтальное, развертка луча пьезаэлектрическтм дефлектарам 7 осуществляется в горизонтальной плоскости. Дешифратор 12 является устройствам, коммутирующим выход соответс.твующега фотоприемника блока 1 Фотоприемников к соответствующему входу первого блока 13 памяти. Выходные сигналы с первого дешифратора 12 выдают готовые коды, соответствующие мгновенным уровням входного сттгттала, нз блока 13 памяти. В отсутствие сигнала на входе дефлектора 7 последний находится в нейтральном положении, сканирующее пятно отражается на центральный светавод "0" линейки 10 световадов, Сигнал с этога светавада поступает ва входное окно своего фотоприемника,преобразуется им в электрический, который ттаступает на соответствующий вход первого дешифратара 12, с него поступает на блок 13 памяти н выдает изнега кад 0000000000000000. С появлекием сигнала на выходе усилителя 6 дефлектар 7 отклоняет на саответст 1411816вующий 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, 51 аКоды сигналов, равные 2 , 2Ю 13 14на вход блока 15 элементов И-НЕ второго дешифратора 14, выходной сигналс которого, подключая соответствую щую ступень блока 3 делителей напряжения, уменьшает коэффициент передачи этого блока.Второй дешифратор 14 представляетсобой линейный дешифратор из блока 15 25элементов И-НЕ и реверсивного сдвигового регистра 6 с числом разрядов,равным числу размыкающих кл 1 очей вблоке 4 ключей, Импульс с выхода соответствующего разряда включает свой 30 ключ в блоке 4 ключей, а все остальные ключи разомкнуты. В первый разряд регистра 16 сигнал заносится при . включении питания 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 ключв блоке 4 ключей, подключая этим соответствующую ступень блока 3 делителей напряжения, уменьшая коэффициент передачи на одну ступень. Одновременно сигнал со сдвигового регистра б -.поступает и на соответствующий входпервого дешифратора 12 и вместе ссигналом поступившим к этому времени с блока 1 1 Фотоэлектрических приемников, определяет появление сигнала вьдачи П на соответствующейшине дешифратора 12; который вьдастиз блока 13 памяти код, соответствующий уровню входного сигнала в блсже553 делителей напряжения на этот момент,При дальнейшем увеличении входногосигнала процесс повторяется. С уменьшением входного сигыал следует обратный процесс, Код меньшей величинысигнала поступает в блок 15 элементовИ-НЕ, который выдает с соответствующего выхода сигнал сдвига импульсав сдвиговом регистре 16 в соответствующую сторону, включается нужныйключ в блоке 4 ключей и коэФФициентпередачи блока 3 делителя напряженияувеличивается на одну ступень противпрежней.Коды с блока 13 памяти в параллельном виде поступают на вход второго блока 23 памяти (фиг. 3). Блок 23предназначен для согласования скорости создания цифровой информации и скорости записи ее на пластинку блока регистрации, т.е. в качестве буферногозапоминающего устройства между АЦП иблоком 17 регистрации.Второй блок 23 памяти работает следующим образом,Тактовые импульсы частотой 40 кГцс блока 22 формирования тактовых импульсов поступают на вход счетчика 25,выходы которого подключены к входамдешифратора 26, Счетчик 25 и дешифратор 26 вырабатывают сигнал для двухблоков 27 и 28 ключей. Счетчик 25для 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 поступают 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 запоминаю. щего 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 1 й 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 пов 1411816торяется непрерывно при работе устройства в режиме ЗаписьБлок 31 формирователей импульсов из сигналов "1" кода формирует им 5 пульсы нужных параметров для срабатывания излучающих диодов блока 32 светодиодов. Блоки 31 и 32 осуществляют преобразование кодов из электрических сигналов в коды, представ О ляемые излучением в ИК-диапазоне (представление "1" кода), нули представляются отсутствием излучения вообще. Излучением коды в параллельном виде передаются световодами 51 в сос таве шестнадцати волокон в головку 52 записи-приема информации блока регистрации, Излучением в световоды заканчивается путь кодов в каналах АЦП. 20Световоды представляют собой оптико-волоконные светопроводы, объединенные в жгут. Основу блока 17 регистрации составляют головка 52 записи- воспроизведения информации, долго временный носитель информации - пластинка со светочувствительным слоем, позволяющим выполнять многократную запись, электродвигатель 34 и оптико- волоконные световоды 51. 30Головка 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 36.45Носитель 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 реверсивность55 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 кружвки 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, вызы. вают 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 пластинкик центру,Плотное использование площади но;сителя при регистрации (впечатываниеодного кода рядом с другим) требуетсоблюдения при записи строго постоянной линейной скорости. Это условиевыполнено при изменении скорости вращения пластинки с каждой новой спиралью регистрации,Управление скоростью вращения осуществляет узел амплитудного управле-,ния электродвигателем 34 в составеизлучающего в ИК-диапазоне диода 39,фотоприемника 40, счетчика 41 импульсов, ЦАП 42 и усилителя 43. С началомвращения ведущего диска 36 излучениедиода 39 отражается отражателем 37в приемное окно фотоприемника 40,который выдает импульс на вход счетчика 41. С выхода счетчика 41 код поступает в ЦАП 42, который формируетнапряжение 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 вусилитель 43, скорость вращения пластинки увеличивается, 141181 бВращение 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, 30В режиме 1 Воспроизведение информации" устройство работает следующим образом.Для считывания информации запитывается блок 17 регистрации. При воспроизведении электродвигатель 34 начинает вращать пластинку с записанной информацией и вращать винт 45. Головка 52 перемещается соответственно скорости вращения пластинки по 40 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. 5 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 ре т е н и яУстройство 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-воспроизведения за счет уменьшения влияния колебания скорости вращения носителя записи, в него вве-. дены второй и третий блоки памяти, каждый из которых содержит последова 14138161411816 оставитель В, Доехред И.Дидык ольскийКорректс едактор А. Мотыл емчи Заказ 3665/4 аж 59 Про твенно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ВНИИПИ Госуда по делам и 113035, Москва, твенногбретении35, Рауш Подпискакомитета СССРи открытийкая наб., д. 4/5