<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft ein Informationswiedergabesystem zur Wiedergabe von auf einem Aufzeich- nungsträger aufgezeichneter Information mit einer Abtasteinrichtung, welche eine sich in Übereinstimmung mit der aufgezeichneten Information ändernde Kapazität aufbaut, einem leitenden Trägergehäuse sowie einem langgestreckten leitenden Teil. Im besonderen betrifft sie eine Abtasteinrichtung für ein System zur
Wiedergabe von Videoinformationen.
Bei bestimmten Informationswiedergabesystemen ist die Videoinformation auf einer Platte durch
Modulation aufgezeichnet, die später als kapazative Änderung abgetastet werden. Eine Videoplatte enthält
Geometrieänderungen am Boden einer spiralförmigen Rille auf der Plattenoberfläche. Die gerillte
Plattenoberfläche besteht aus einem leitenden Material, das mit einem dünnen Belag aus einem dielektri- schen Werkstoff überzogen ist. Eine Nadel besitzt eine leitende Oberfläche, die mit dem Leiter und dem
Dielektrikum einen Kondensator bildet, dessen Kapazitätswert infolge der Geometrieänderungen schwankt, wenn sich die Platte bei der Wiedergabe dreht. Systeme, die nach diesem Prinzip arbeiten, sind in den
US-PS Nr. 3, 842, 194 und US-PS Nr. 3, 806, 668 beschrieben.
Bei Systemen, die nach der oben beschriebenen Art arbeiten, bildet eine Nadel, die auf der Platte in einer Rille gleitet mit dem Metallüberzug der Platte einen Kondensator, dessen Kapazitätswert bei Drehung der Platte schwankt. Diese Kapazitätsänderungen bilden einen Teil eines Schwingkreises. Die Resonanz- frequenz dieses Schwingkreises ändert sich, wenn sich die Kapazität zwischen der Nadel und der Platte ändert. Der Schwingkreis wird durch eine induktive Kopplung mit einem Oszillator mit fester Frequenz erregt. Da die Signale des Oszillators mit fester Frequenz am Schwingkreis liegen, wird sich die
Resonanzfrequenz des Schwingkreises infolge der Kapazitätsänderungen zwischen der Nadel und der Platte ändern. Dadurch ändert sich die Schwingkreiskennlinie für die Erregersignalspannung als Funktion der
Platteninformation.
Dadurch entstehen Ausgangssignale deren Amplitude als Funktion der Platteninforma- tion schwankt. Die Ausgangssignale mit schwankender Amplitude werden von einem spannungsverdoppeln- den Spitzendetektor ermittelt, verstärkt und an die Signalaufbereitungsschaltung des Wiedergabesystems gelegt.
Bei Systemen nach der oben beschriebenen Art ist der vom spannungsverdoppelnden Spitzendetektor ermittelte Modulationsgrad eine Funktion des Verhältnisses der Kapazitätsänderung zwischen Nadel und
Platte zur Gesamt-Ersatzkapazität des Schwingkreises. Da die Kapazitätsänderungen sehr klein sein können, kann auch der Modulationsgrad des ermittelten Signals sehr klein sein. Dies macht die Wiedergewinnung der aufgezeichneten Information durch das Rauschen der Schaltung und andere in das
System eingestreute Rauschsignale schwierig. Es wird daher angestrebt, den Modulationsgrad des ermittelten Signals dadurch zu erhöhen, dass die Gesamt-Ersatzkapazität des Schwingkreises so klein wie möglich gemacht wird.
Die in der US-PS Nr. 3, 806, 668 verwendete Schwingkreisanordnung besitzt eine Übertragungsleitung, die die Ersatzinduktivität und-kapazität für den Schwingkreis liefert. Dabei wird die Nadel an die Übertragungsleitung angeschlossen und liefert eine Kapazitätsänderung durch die die Frequenzkennlinie des Schwingkreises verändert wird. Aus dem oben gesagten erkennt man, dass die Reaktanz der Übertragungsleitung und die der Nadel für den Frequenzgang des Schwingkreises sehr entscheidend sind.
Das Auswechseln der Nadel, die Platte und Abweichungen bei Erzeugung und Montage des oben beschriebenen Systems beeinflussen die Gesamt-Parallelkapazität des Schwingkreises. Es wird daher angestrebt, diese Kapazitätsabweichungen so klein wie möglich zu halten.
In der US-PS Nr. 3, 806, 668 besteht eine elektrische Verbindung zwischen der Übertragungsleitung und der Nadel, die die Kapazitätsabweichungen zwischen Platte und Nadel ermittelt. Diese Verbindung besteht aus einem langgestreckten elektrisch leitenden Teil in Form eines sehr feinen Drahtes, der den elektrischen Anschluss zwischen Nadel und Übertragungsleitung herstellt. Dadurch bildet der Draht eine Verbindung zwischen der fest montierten Übertragungsleitung und der sich bewegenden, flexiblen Nadel.
Obwohl der Draht einen ausreichenden Anschluss herstellt, besitzt er folgende Nachteile :
1. grosse Bruchgefahr infolge des geringen Durchmessers
2. die Länge des Drahtes konnte bei Herstellung und Zusammenbau des Systems schwanken und dadurch die Kapazität und Induktivität des Ersatzschwingkreises ändern,
3. die Steifheit des Drahtes bringt eine zusätzliche Spannung für die Nadel, wodurch ein mechanischer Nachteil beim Folgen der Nadel entsteht. Beim Austausch der Nadel muss er zuerst
<Desc/Clms Page number 2>
abgenommen und dann wieder montiert werden. Es ist daher wünschenswert, die oben beschriebenen
Nachteile in einem System so weit als möglich zu vermindern.
Ein weiteres Problem, das in Zusammenhang mit den oben beschriebenen Systemen auftritt, liegt in der Auswahl einer geeigneten HF-Masseableitung. Nach einem Vorschlag werden Klammern verwendet, durch die die Platte mit der Unterseite des Plattenträgers, die als Masse des Systems dient, elektrisch verbunden ist. Diese Klammern bilden den HF-Masseweg zwischen Nadel und Masse und halten zur gleichen Zeit die Platte auf dem Plattenteller fest. Das Problem bei der Verwendung solcher Klammern in den oben beschriebenen Systemen liegt darin, dass durch diese eine grosse Reaktanz zwischen Nadel und
HF-Rückführung bedingt ist, was eine zusätzliche Kapazität, Induktivität und einen Verlust der
Plattenfestigkeit bedeutet.
Da diese unerwünschte Reaktanz die Erfassung der Kapazitätsänderungen der
Platte beeinflusst, ist es wünschenswert, diese Reaktanz zwischen Nadel und HF-Masseableitung auf ein
Minimum zu reduzieren.
Bei Systemen der oben beschriebenen Art war die Empfindlichkeit des Abtastsystems geringer, wenn die Nadel die Geometrieänderungen auf der Platte am Plattenrand abtastete, als wenn die Nadel die
Geometrieänderungen in der Plattenmitte ermittelte. Ebenso wurde erkannt, dass die Einstreuung von parasitären Rauschsignalen am Plattenrand grösser war als wenn sich die Nadel mehr in der Plattenmitte befand. Die Empfindlichkeit nahm zu und diese Rauschsignale nehmen ab, je mehr von der Platte abgespielt wurde. Es ist daher wünschenswert, diese Empfindlichkeitsänderungen so zu korrigieren, dass die Empfindlichkeit des Abtasters und dessen Empfindlichkeit für Rauschsignale dieser Art über die gesamte Platte im wesentlichen konstant bleiben.
Bei einem Informationswiedergabesystem der eingangs genannten Art besteht nun die Erfindung darin, dass der langgestreckte leitende Teil erste und zweite Enden aufweist und längs eines überwiegen- den Teiles seiner Länge von dem leitenden Stützgehäuse umschlossen ist, das erste Ende im Trägergehäuse schwenkbar angeordnet ist, so dass der leitende Teil relativ zum umhüllenden Trägergehäuse bewegbar ist, das zweite Ende sowohl mechanisch als auch elektrisch mit der Abtasteinrichtung so verbunden ist, dass der leitende Teil die Abtasteinrichtung mechanisch in einer die Bewegung der Abtasteinrichtung relativ zum Gehäuse ermöglichenden Weise stützt, u. zw.
so, dass die durch leitenden Teil und umhüllenden Trägergehäuse gebildete Übertragungsleitung unter Bildung eines Schwingkreises elektrisch leitend mit der Abtasteinrichtung gekuppelt ist, wobei der Schwingkreis die durch die Übertragungsleitung gebildete Reaktanz und die durch die Abtasteinrichtung aufgebaute Kapazität umfasst.
Nachstehend ist die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise beschrieben. In diesen zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Informationswiedergabesystems nach der Erfindung ; Fig. 2A den Tonarm gemäss US-PS Nr. 3, 806, 668 in Draufsicht mit abgehobenem Oberteil ; Fig. 2B den Tonarm gemäss Fig. 2A in Seitenansicht bei abgenommener Seitenwand ; Fig. 3A einen erfindungsgemässen Tonarm in Draufsicht mit abgehobenem Oberteil ; Fig. 3B den Tonarm gemäss Fig. 3A in Seitenansicht mit abgenommener Seitenwand ; Fig. 4A das Ersatzschaltbild des Tonarmes gemäss Fig. 3A ; Fig. 4B eine vergrösserte Darstellung der Nadelöffnung gemäss Fig. 3A und Fig. 4C eine vergrösserte Ansicht der Nadel gemäss Fig. 3B, in die auch die induktiven, kapazitiven und ohmschen Streuwerte eingezeichnet sind, die bei der in Fig. 3B gezeigten Anordnung gegen die HF-Masseableitung auftreten.
In Fig. 1 ist die Nadel --10-- in Blockform dargestellt. Die Nadel --10-- besitzt eine leitende Oberfläche, die mit den Geometrieänderungen auf der Platte (hier nicht dargestellt) so zusammenwirkt, dass kapazitive Änderungen zwischen der leitenden Nadeloberfläche und der Platte entstehen. Die kapazitiven Änderungen sind Teil eines Schwingkreises der Detektor-und Schwingkreisstufe Die Detektor- und Schwingkreisstufe --11-- besteht aus einem spannungsverdoppelnden Spitzendetektor und einem Schwingkreis, dessen Resonanzfrequenz von den Geometrieänderungen auf der Platte verändert wird. Eine Oszillatorstufe --12-- liefert Ausgangssignale, die induktiv an die Detektor- und Schwingkreisstufe --11-- gekoppelt werden. Die an die Stufe --11-- gekoppelten Signale erregen den Schwingkreis.
Da sich die Resonanzfrequenz des Schwingkreises durch die Geometrieänderungen der Platte ändert, ändert sich auch die Schwingkreiskennlinie für die Erregerspannung des Oszillators. Diese Änderungen werden vom spannungsverdoppelnden Spitzendetektor der Stufe --11-- erfasst und steuern bevor sie über eine Buchse --16-- und einen Stecker --17-- zur Signalaufbereitungsschaltung des Informationswiedergabesystems --18-- gelangen an eine Verstärkerstufe --15--. Eine automatische Verstärkungsregelstufe --19-- ermittelt den vom Oszillator --12-- an den Schwingkreis der Stufe --11--
<Desc/Clms Page number 3>
angelegten Signalpegel.
Die automatische Verstärkungsregelstufe --19-- stellt den Verstärkungsfaktor der
Oszillatorstufe --12-- so ein, dass dem Schwingkreis der Stufe-11-ein Signal mit konstanter Amplitude zugeführt wird.
Zwischen der Detektor- und Schwingkreis stufe --11-- und der Oszillatorstufe-12-liegt eine automatische Frequenzregelstufe --20--. Die automatische Frequenzregelstufe --20-- stellt die Betriebsfrequenz der Oszillatorstufe so ein, dass der Abstand zwischen der Nennmittenfrequenz des Schwingkreises der Stufe --11-- und der Frequenz des Oszillatorausgangssignals konstant gehalten wird. Dadurch arbeitet das System im gewünschten Punkt am Abfall der Schwingkreiskennlinie.
Bei Informationswiedergabesystem wie sie in den beiden oben erwähnten USA-Patentschrift beschrieben wurden, befindet sich dieser Arbeitspunkt am niederfrequenten Abfall oder der Flanke der Frequenzkennlinie des Schwingkreises, sowohl die automatische Verstärkungsregelstufe --19-- als auch die automatische Frequenzregelstufe --20-- legen zwischen den am Schwingkreis anliegenden Erregersignalen und der Frequenzkennlinie des Schwingkreises eine vorgegebene Beziehung fest.
Weicht der Frequenzabstand zwischen der Nennfrequenz des Schwingkreises und den Ausgangssignalen der Oszillatorstufe über einen eingestellten Grenzwert hinaus ab, so wird eine Suchregelstufe --21-- in Betrieb gesetzt, die an die Oszillatorstufe angeschlossen ist. Solche Abweichungen treten dann auf, wenn die Resonanzfrequenz des Schwingkreises der Stufe --11-- wesentlich beeinflusst wird, z. B. dadurch, dass die Nadel während der Übertragung von der Platte abgehoben wird. Wenn die Suchregelstufe --21-- in Betrieb gesetzt wird, stellt sich die Betriebsfrequenz der Oszillatorstufe --12-- auf den Anfangssuchzustand ein. Die Betriebsfrequenz ist so eingestellt, dass eine bekannte Anfangsbeziehung zwischen der Nennmittenfrequenz des Schwingkreises und der Frequenz der Ausgangssignale der Oszillatorstufe hergestellt wird.
Im Anfangssuchzustand ist die Frequenz der Ausgangssignale der Oszillatorstufe sicher unterhalb ihrer normalen Betriebsfrequenz, aber innerhalb des Mitnahmebereiches der automatischen Frequenzregelstufe --20--. Die automatische Frequenzregelstufe --20-- wobbelt die Betriebsfrequenz der Oszillatorstufe --12-- so lange, bis die vorgegebene Frequenzbeziehung zwischen der Nennmittenfrequenz des Schwingkreises und der Frequenz der Ausgangssignale der Oszillatorstufe wieder hergestellt ist.
Es werden nun Fig. 2A und 2B beschrieben, Fig. 2A zeigt die Draufsicht auf einen Tonarm, der in der US-PS Nr. 3, 806, 668 beschrieben ist und bei dem der Oberteil abgenommen wurde. Hochfrequente Signale, die von der in Fig. l gezeigten Oszillatorstufe --12-- stammen, werden an die HF-Eingangsverbindung --34-- gelegt. An der HF-Eingangsverbindung liegt ein Abschlusswiderstand-33-, der an das als Masse dienende Tonarmgehäuse --32-- angeschlossen ist. Ein Draht --35-- liegt mit einem Ende am geerdeten Tonarmgehäuse --32-- und mit dem andern über einen Teflon-Scheibenisolator --36-- und einen feinen Draht --37-- an der Nadel --38--. Der Draht --36-- bildet mit der Grundplatte des Tonarmge-
EMI3.1
--32-- ungefährFrequenzkennlinie des Schwingkreises.
Durch die induktive Kopplung werden die Änderungen der Signalamplituden vom spannungsverdoppelnden Spitzendetektor --41-- festgestellt, der strichliert eingezeichnet ist. Dieses Signal wird dann an den Video-ZF-Ausgang --42-- gelegt, der mit dem Vorver- stärker --15-- von Fig. 1 verbunden ist. Die Nadel --38-- wird vom Nadelträgerarm --39-- getragen. Der Nadelträgerarm --39-- wird im Tonarm von einer Steckverbindung --40-- gehalten, die eine flexible Beweglichkeit des Nadelträgerarms gestattet. Dadurch kann die Nadel --38-- den Rillen der Platte folgen.
Fig. 2B zeigt eine Seitenansicht des Tonarms gemäss Fig. 2A von dem die Seitenwand abgenommen wurde. Man sieht, dass der feine Draht --37-- der Nadel durch seine Steifheit eine Spannung verleiht.
Wird die Steifheit verkleinert, so kann der Draht wegen seines kleinen Durchmessers leicht brechen. Der Teflon-Scheibenisolator der einerseits die Verbindung zwischen dem Draht --35-- und dem feinen Draht - herstellt, bringt anderseits zur Übertragungsleitung eine zusätzliche, unerwünschte Kapazität, die die vom Schwingkreis festgestellten Kapazitätsänderungen beeinflusst.
Der Nadelträgerarm-39-muss steif genug sein, um die Nadel --38-- zu tragen und flexibel genug, um die Nadel richtig den Rillen folgen zu lassen. Er muss ebenso elektrische Eigenschaften besitzen, die keine unerwünschte die Frequenzkennlinie des Schwingkreises beeinflussende Reaktanz bedingt.
<Desc/Clms Page number 4>
Fig. 3A zeigt eine Draufsicht auf einen Tonarm nach dieser Erfindung bei dem der Gehäuseoberteil abgenommen wurde. Hochfrequente Signalenergie des Oszillators --12-- von Fig. 1 gelangt über den HF-Eingang --34-- an den Abschlusswiderstand-33-. Diese hochfrequente Signalenergie wird über das Tonarmgehäuse --32-1-- an Masse gelegt. Der Leiter --45-- liefert beides, sowohl das Lager für die Nadel - -38--, wie auch die nötige Reaktanz für den Schwingkreis. Nach dieser Erfindung besteht der Leiter - aus einem hohlen Metallrohr von vorgegebener Länge und Durchmesser, um die geeignete Reaktanz und Flexibilität für einen sicheren Betrieb des Systems zu liefern.
Der Leiter --45-- wirkt als Innenleiter einer Übertragungsleitung, den Aussenleiter der Übertragungsleitung bildet das Tonarmgehäuse --32-1--.
Mit dem Draht --47-- wird der Leiter --45-- an Masse gelegt. Die Länge des Drahtes --47-- plus der Länge des Leiters --45-- und die Länge der leitenden Verbindung vom Leiter --45-- bis zur Spitze der Nadel --38-- wird so gewählt, dass sie etwa einer Viertelwellenleitung entspricht, die an der Nadel durch die Serienschaltung der veränderlichen Nadel-Plattenkapazität und der Platten-Tonarmkapazität kapazitiv belastet ist. Dadurch wird eine Viertelwellenleitung gebildet, die bei einer ausgewählten Frequenz in Resonanz ist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wurde die Nennmittenfrequenz zu 690 MHz gewählt. Um diese Frequenz zu erreichen, muss die Länge des Leiters --45-- gleich 91, 44 mm (3, 6") sein.
Die Länge des elektrischen Leiters zwischen der Nadel und dem Leiter --45-- beträgt 11, 94 mm (0, 47").
Es sei darauf hingewiesen, dass die Nennmittenfrequenz des Schwingkreises in Abhängigkeit vom Aufbau
EMI4.1
Wandstärke hergestellt werden. Bei einer Ausführungsform nach der oben beschriebenen Art bei dem die
Kapazitätsänderungen die Frequenzmodulation eines HF-Trägers darstellen, werden die frequenzmodulierten
Geometrieänderungen, die sich über ein Frequenzband von 500 kHz bis 7 MHz erstrecken und auf der
Platte aufgezeichnet sind, von einer Nadel --38-- abgetastet. Die Kapazitätsänderungen ändern die
Resonanzfrequenz des Schwingkreises um : 200 kHz von der Nennmittenfrequenz in Bereich von 500 kHz bis 7 MHz.
Da der Schwingkreis an den Widerstand --33-- und dessen Zuleitungen induktiv angekoppelt ist, verändert die Resonanzfrequenz des Schwingkreises die Schwingkreiskennlinie für das Erregersignal als Funktion der aufgezeichneten Information. Danach wird die schwankende Signalenergie des Schwingkreises induktiv in den Empfangskreis --60-- des spannungsverdoppelnden Spitzendetektors --41-gekoppelt, der die Änderungen der Signalspannung ermittelt.
Der spannungsverdoppelnde Spitzendetektor --41-- erfasst Signalspannungsänderungen, die den Kapazitätsänderungen zwischen der Nadelspitze und dem Metallüberzug der Platte entsprechen, wenn die Platte bewegt wird. Er besitzt einen Ausgang der am ZF-Ausgang --42-- liegt und an den Vorverstärker --15-- der Fig. 1 gekoppelt ist.
Der Leiter --45-- ist mit dem biegsamen Anschluss --46-- verbunden, durch den sich die Nadel zufolge grösserer Flexibilität freier bewegen kann. Die Nadel --38-- ragt durch die Öffnung --44-- des Tonarmgehäuses --32-1-- und kann dadurch in die Platte --43-- eingreifen. Die Nadel --38-- kann mit dem Leiter --45-- durch eine Hülse --58-- verbunden sein, wie dies Fig. 3B zeigt, in der der elektrische Anschluss der Nadel --38-- durch eine dünndrahtige Übertragungsleitung-45-erfolgt. Eine detaillierte Beschreibung der Hülse --58-- wird im Zusammenhang mit Fig. 4C gegeben.
Fig. 3B zeigt die Seitenansicht eines Tonarmgehäuses --32-1-- nach dieser Erfindung bei abgenommener Seitenwand. Man erkennt in dieser Ansicht, dass der feine Draht --37-- der Fig. 2A, sowie der Teflon-Isolator --36-- bei diesem Tonarm nicht mehr benötigt werden. Ausserdem verzichtet die Erfindung auf eine Trennung von Nadelträgerarm und Übertragungsleitung, da die Übertragungsleitung gleichzeitig als Nadelträger dient.
Jetzt kann die elektrische Verbindung, die Hülse --58--, zwischen der Nadel und der Übertragungsleitung gross gemacht werden, da sie einen im wesentlichen nicht flexiblen Teil darstellt und die Länge des elektrischen Leiters (nicht dargestellt) der Hülse --58-- kann besser beherrscht werden, so dass man die Reaktanz des Drahtes besser vorherbestimmen kann. Je grösser der Drahtdurchmesser ist, um so geringer ist die Bruchgefahr, je kürzer die Drahtlänge, desto kleiner die Kapazität und Induktivität im Draht. Andere Vorteile des oben beschriebenen Tonarms nach der Erfindung sind die Vielseitigkeit und die Einfachheit des Arms gegenüber den in der US-PS Nr. 3,806, 668 beschriebenen Systemen. Dadurch können die Arme leichter erzeugt und die Zahl der Bauteile und Verbindungen verkleinert werden.
Durch den Wegfall einer Reihe von Bauteilen und Verbindungen wird die Streukapazität die die Frequenzkennlinie des Schwingkreises beeinflusst, verkleinert. Durch die
<Desc/Clms Page number 5>
Einfachheit und Vielseitigkeit des Tonarms, die durch den Wegfall von einigen Bauteilen erreicht wird, kann die Optimierung von bestimmten physikalischen und elektrischen Eigenschaften des Tonarms die man früher nur schwer erreichen konnte leichter verwirklicht werden.
In der oben erwähnten US-PS Nr. 3, 806, 668 wird für die HF-Masseableitung und die statische
Masseableitung eine Klammer verwendet. Die HF-Signale gelangen von der Nadel auf den Metallüberzug der
Platte und dann über den Metallüberzug der Platte zur Masseklammer, die sich im allgemeinen in der Nähe der Plattenmitte befindet. Der HF-Signalweg würde daher eine Impedanz enthalten, die der Induktivität und dem Widerstand der Platte zwischen der Klammer und der Nadel entspricht und die eine Serien- impedanz zur veränderlichen Kapazität zwischen der Nadel und dem Metallüberzug der Platte darstellt. Je grösser die Impedanz des HF-Rückweges ist, desto geringer beeinflusst eine Änderung der veränderlichen
Kapazität den Frequenzgang des Schwingkreises. Dadurch wurde die Empfindlichkeit des Systems durch die HF-Masseimpdanz verkleinert.
Um diese Verkleinerung der Empfindlichkeit zu vermeiden, wird nach einem Merkmal der Erfindung eine HF-Masserückleitung vorgesehen, die vom Metallüberzug der Platte zum Tonarmgehäuse führt und dadurch auf einer Klammer als HF-Rückleitung verzichten kann. Um diese HF-Masseableitung zu bilden, wird die Kapazität zwischen dem Metallüberzug der Platte und der über der Platte liegenden Fläche des Tonarmgehäuses benutzt. Dadurch werden die Parameter des Gehäuses und seine Fläche über die Platte kritisch. Eine eingehende Erläuterung dieser Kapazität und ihre Optimierbarkeit wird in Zusammenhang mit den Fig. 4A, 4B und 4C gegeben.
Die Streureaktanz, die bei dem oben beschriebenen Tonabnehmer auftritt, beeinflusst die Frequenzkennlinie des Schwingkreises. Die Kapazitätsänderungen auf der Platte die ermittelt werden sollen (sie werden in der Folge mit AC bezeichnet) sind sehr klein, etwa in der Grössenordnung von 4 x 10-16 (0, 0004 pF).
Wie bereits vorher beschrieben wurde, ist dieses AC Teil eines Schwingkreises. Daher verschiebt eine Kapazitätsänderung die Resonanzfrequenz des Schwingkreises von f1 nach f2. Der Schwingkreis wird von einem HF-Signal mit konstanter Amplitude und konstanter Frequenz von etwa 700 MHz erregt. Dieses Signal wird in den Schwingkreis am Widerstand --33-- und dessen Anschlüssen induktiv eingekoppelt. An den Schwingkreis wird ein spannungsverdoppelnder Spitzendetektor induktiv angekoppelt. Eine Änderung der Frequenzkennlinie des Schwingkreises durch eine Kapazitätsänderung zwischen der Nadel und der aufgezeichneten Information erzeugt eine entsprechende Änderung der Signalamplitude, die in den Spitzendetektor induktiv eingekoppelt wird.
Daher ist es wünschenswert, die Änderung der Resonanzfrequenz oder von f2/fl für eine gegebene Kapazitätsänderung AC so gross wie möglich zu machen.
Die damit erzielte Resonanzfrequenzänderung ist proportional der Kapazitätsabweichung von der kleinsten Gesamt-Ersatzkapazität Ceq des abgestimmten Kreises oder AC/C . Es wird daher angestrebt, die Kapazitätsänderung AC gross und die kleinste Gesamt-Ersatzkapazität C der Schaltung klein zu machen. Durch die Verwendung eines Tonarms nach der Erfindung wie er in Fig. 3A und 3B dargestellt ist, kann die Optimierung der physikalischen und elektrischen Eigenschaften des Systems durch eine Verkleinerung der kleinsten Gesamt-Ersatzkapazität der Schaltung erreicht werden.
Fig. 4A zeigt die Ersatzschaltung für die Reaktanzen des Schwingkreises in einer erfindungsgemässen Anordnung gemäss Fig. 3A und 3B.
Die Spule --51-- und der Kondensator --52-- stellen die Ersatzreaktanz der Übertragungsleitung dar, die vom Leiter --45-- und dem leitenden Gehäuse --32-1-- der Fig. 3A gebildet wird. Bei der oben
EMI5.1
--52-- etwa 0, 45strichlierten Linie --57-- der Fig. 4A befinden, stellen die Streureaktanzen dar, durch deren Beherrschung ein entsprechender Änderungsgrad für die Resonanzfrequenz des Schwingkreises durch die Kapazitätsänderungen auf der Platte erreicht wird.
Der abstimmbare Kondensator --53-- stellt die Kapazitätsänderungen (AC) dar, die zwischen dem Metallbelag der Platte und der Nadel auftreten, wenn sich die Platte bewegt. Parallel zum Kondensator - liegt der Kondensator-54-, der die kleinste Kapazität zwischen der Nadel und dem Metallüberzug der Platte darstellt. Bei der oben beschriebenen Ausführung, liegt diese Kapazität in der Grössenordnung von 0, 1 bis 0, 15 pF.
Der Kondensator --56-- liegt parallel zum Kondensator --52-- (Fig. 4a) und stellt die Kapazität zwischen den leitenden Bauteilen der Nadel --38-- und dem Tonarmgehäuse --32-1-- dar. Diese Kapazität
<Desc/Clms Page number 6>
ist dem Abstand zwischen dem Tonarmgehäuse und der Nadel verkehrt proportional. Die Kapazität -56-- kann durch eine Erweiterung des Abstandes zwischen der Nadel --38-- und dem Tonarmgehäuse --32-1-- verkleinert werden (z. B. durch eine Vergrösserung der Öffnung --44-- im Gehäuse --32-1--), doch wird die Impedanz --55-- in der Ersatzschaltung von Fig. 4A um so grösser, je grösser der Abstand zwischen der Nadel und dem Tonarmgehäuse ist.
Die Impedanz --55-- stellt den Ersatzwiderstand --55-1-- und die Ersatzinduktivität --55-2-- eines Stromweges auf der Platte dar, der sich zwischen der Nadel und der
HF-Masseabteilung erstreckt. Sie ist proportional der Strecke, die ein HF-Signal auf der Platte zurücklegen muss, bis es zur HF-Masseableitung gelangt. Je grösser die Ersatzimpedanz --55-- ist, umso weniger wird sich eine Änderung der Kapazität --53-- auf die Frequenzkennlinie des Schwingkreises auswirken.
Zum besseren Verständnis, wie sich die Dimensionierung der Gehäuseöffnung --44-- auf die Parameter --55 bzw. 56-- der Ersatzschaltung von Fig. 4A auswirkt, zeigen die Fig. 4B und 4C im Aufbzw. Seitenriss eine vergrösserte Darstellung des Gehäuses --32-1--, u.zw. im Bereich seiner Öffnung sowie eine vergrösserte (und ausführliche) Darstellung der durch die Gehäuseöffnung ragenden Nadel - -38--.
Wie in den vergrösserten Darstellungen der Fig. 4B und 4C gezeigt ist, besteht die Nadelanordnung - -38-- aus der Nadel --38-2--, dem Nadelhalter --38-3-- und dem Draht --38-1--. Der Nadelhalter --38-3-- hält die Nadel-38-2-- in der gewünschten Lage, in der die Nadelspitze in die Plattenrille eingreifen kann. Der Draht --38-1-- stellt die leitende Verbindung mit dem (leitenden) Anschluss der Nadel --38-2-- her. Es sei dabei auf die US-PS Nr. 3, 826, 877 hingewiesen, die eine detaillierte Beschreibung einer Konstruktion enthält, wie sie für die Nadel --38-2-- verwendet werden kann.
Die Hülse --58-- besteht aus einer flexiblen Muffe --58-1-- und einem leitenden Draht --58-2--. Durch die Hülse --58-- wird der Leiter --45-- mit der Nadel --38-- mechanisch und elektrisch verbunden. Die flexible Muffe --58-1-- verbindet den Leiter --45-- mit den Nadelträger --38-3-- und hält gleichzeitig den Draht --58-2-- am Leiter --45-- und am Draht --38-1-- fest. Dadurch wird eine elektrische Verbindung zwischen dem Leiter --45-- und dem Anschluss der Nadel --38-2-- hergestellt.
In Fig. 4B ist die Eigenkapazität (Kondensator --56-- in der Ersatzschaltung gemäss Fig. 4A) zwischen dem Tonarmgehäuse --32-1-- und dem Leiter der oben beschriebenen Nadel schematisch durch die Kapazität --56-1-- dargestellt. In Fig. 4C sind die ohmschen und induktiven Komponenten (Impedanz --55-- in der Ersatzschaltung von Fig. 4A) der Masseableitung auf der Platte --43-- schematisch als Impedanzen --55-3-- gezeigt. Die Grösse der Öffnung --44-- im Gehäuse --32-1-- wird am besten so gewählt, dass ein annehmbarer Kompromiss zwischen den gegensätzlichen Forderungen gefunden wird, die sich aus der gleichzeitigen Verkleinerung der Eigenkapazität und der Impedanz --55-- ergeben.
Ein annehmbarer Kompromiss wird beispielsweise dadurch erzielt, dass der kreisförmige Teil der Öffnung einen Radius von etwa 3, 175 mm (0, 125") und der angrenzende Schlitz eine Grösse von etwa 4, 572 mm (0, 180") Breite und 10, 16 mm (0, 4") Länge besitzt. Bei diesen Abmessungen liegt die Kapazität --56-- in der Ersatzschaltung von Fig. 4A der gewählten Darstellung in einer Grössenordnung von etwa 0, 03 pF.
Die Kapazität --48-- des Ersatzschaltbilides gemäss Fig.4A ist einerends an das geerdete Ende der Induktivität --51-- und andernends an die Impedanz --55-- angeschlossen, welch letztere mit der Parallelschaltung der Kapazitäten --53, 54-- in Serie liegt. Die Kapazität --48-- entspricht der verteilten Kapazität zwischen dem Tonarmgehäuse --32-1-- und dem Metallüberzug der Platte --43--. Sie ist in der Fig. 4C durch die kapazitiven Anteile --48-1-- schematisch dargestellt.
Dadurch, dass die Gehäuseöffnung (durch die die Nadel --38-- ragt) gegnügend weit vom Innenrand des Gehäuses --32-1-- d. h. von dem der Plattenmitte zugeordneten Gehäuserand entfernt angeordnet wird, wird ein Weg mit kleiner Impedanz für die modulierten HF-Signale zwischen dem Metallüberzug der Platte und dem (an Masse liegenden) leitenden Gehäuse --32-1-- in allen Stellungen während des Abspielens (vom Plattenrand bis zur Plattenmitte) gebildet. Das bedeutet, dass auch dann ein Teil der Platte vom Gehäuse überdeckt wird, wenn sich die Nadel am Plattenrand befindet. Dieser Bereich ist so gross, dass die verteilte Kapazität zwischen dem Metallüberzug und dem Gehäuse in allen Stellungen beim Abspielen eine Masseableitung mit niedriger Impedanz für die modulierten HF-Signale darstellt.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel (bei dem der Abstand vom Rand des Schlitzes der Öffnung --44-- bis zum inneren Gehäuserand mit etwa 13, 59 mm (0, 535") beträgt), liegt die Kapazität - -48-- (Fig. 4A) in der Grössenordnung von 10 pF. Vorzugsweise soll diese Kapazität um zwei Grössen-
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1