CH657486A5 - Signalwellen-steuerschaltung. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRUCH

Signalwellen-Steuerschaltung, mit a) einem Begrenzer (2) mit einem Eingang zum Empfang eines Eingangssignals (Sp), einem weiteren Eingang zum Empfang eines Bezugspegelsignals (Vr) und einem Ausgang, welcher ein Ausgangssignal mit positiven und negativen Teilen, die dem Eingangssignal entsprechen, liefert;

b) einem Detektor (5a, 5b) zum Nachweis eines im Ausgangssignal enthaltenen maximalen oder minimalen Übergangsintervalls, um ein nachgewiesenes Signal zu liefern;

c) einem Haltekreis (6a, 6b), um das nachgewiesene Signal einzuhalten; und d) einer Subtraktionsschaltung (7) um das Bezugspegelsignal zu erzeugen, so dass ein Intervall des positiven Teiles und ein Intervall des negativen Teiles des Ausgangssignals einander gleich sind, so dass die Gleichstromkomponente des Ausgangssignals Null wird.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Signalwellen-Steuerschaltung und insbesondere für eine Schaltung, die geeignet ist, in einem Wiedergabesystem einer digitalen Audio-Platte verwendet zu werden.

Es ist eine digitale Audio-Platte bekannt, in welcher ein PCM (Pulscodemodulation) Audio-Signal auf einer Platte aufgenommen ist, die ähnlich einer Video-Platte ist und welches dann reproduziert wird. Als Wiedergabesystem ist ein Signal-Nachweissystem eines mechanischen Typs, optischen Typs, elektrostatisch kapazitiven Typs oder dergleichen bekannt, das ähnlich demjenigen für die Video-Platten ist. Insbesondere im optischen Signalnachweissystem wird beim Aufnehmen eines Signals auf einer Platte ein durch ein Aufnahmesignallicht modulierter Laser verwendet, um ein Muster zu erzeugen, das dazu verwendet wird, ein Original oder eine Vaterplatte herzustellen, die mit Bits (Vertiefungen) ausgestattet ist, die «1» oder «0» des aufgenommenen Signals entsprechen. Dann werden eine Anzahl von optischen Schallplatten von der Vaterschallplatte nach einem bekannten Pressverfahren hergestellt. In Abhängigkeit von den Bedingungen des Musters kann ein Phänomen (Asymmetrie genannt) auftauchen, in welchem die Grösse der Vertiefungen gleichförmig durch einen vorbestimmten Wert verschoben wird und dadurch das AN- und AUS-Verhältnis eines wiedergegebenen Signals nicht 50% wird, obwohl das aufgenommene Signal ein solches Verhältnis von 50% aufweist. Mit anderen Worten, falls das wiedergegebene Signal durch eine Wellenformwandlerschaltung zu einem Impulssignal umgeformt wird, unterscheidet sich die Pulsbreite des Signals von derjenigen des aufgenommenen Signals und es ergibt sich, dass das Verfahren, wie beispielsweise die Démodulation der wiedergegebenen Daten (z.B. die Démodulation eines 3 PM Systems) und dergleichen, nicht korrekt ausgeführt werden kann.

Es ist bekannt, dieses Problem dadurch zu lösen, dass ein Bezugspegel (Grenzpegel) eines Begrenzers, welchem ein Signal von der Schallplatte zugeführt wird, manuell eingestellt wird, wobei dieser Begrenzer als Signalwellen-Wandlerschaltung dient. Daraus folgt, dass die bekannte Schaltung eine komplizierte Einstelloperation erfordert.

Ausserdem, falls ein Signal mit seinem Basisband aufgenommen wird, ohne ein Trägermodulationssystem, wie eine Amplitudenmodulation, Frequenzmodulation oder dergleichen zu verwenden, wird ein Laufdauer begrenztes Codemodulationssystem benutzt. Dieses Modulationssystem bewirkt, dass ein minimales Inversionsintervall Tmin zwischen

Übergängen von zwei Daten, die zu «0» und «1» gehören, lang ausgewählt wird, um den Aufnahmewirkungsgrad zu erhöhen, während ein maximales Inversionsintervall Tmax kurz gewählt wird, wobei die Gewinnung des Taktes aus der Information auf der wiedergebenden Seite leicht zu machen ist. Als Beispiel ist ein 3 PM System bekannt, in welchem Tmin 1.5 T (wobei T das Intervall der Bitzelle der Eingangsdaten ist) und Tmax gleich 6 T ist. Ferner, wenn ein digitales Signal moduliert wird, ist es wünschenswert, dass die Gleichstromkomponente des modulierten Digitalsignals gleich Null ist.

Es existiert beinahe kein Modulationsverfahren, in welchem das minimale Inversionsintervall Tmin lang ist und die Gleichstromkomponente (Niederfrequenz-Komponente) gleich Null ist. Falls ein solches Modulationsverfahren bekannt ist, müssen die Modulations- und Demodulations-schaltungen kompliziert ausgeführt sein.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung eine Si-gnalwellen-Steuerschaltung anzugeben, die obigbeschriebene Nachteile nicht aufweist. Es ist ein weiteres Ziel eine Schaltung anzugeben, die automatisch die durch die Asymmetrie in einer Schallplatte erzeugten Probleme beseitigt und ausserdem eine Schaltung vorzusehen, die nicht nur für die Schallplatten-Wiedergabe, sondern auch für eine magnetische Aufnahme und Wiedergabe geeignet ist, in welcher das System der Laufdauer begrenzte Codemodulation verwendet wird. Es ist ferner ein Ziel eine Schaltung vorzusehen, welche es gestattet, dass selbst, wenn ein moduliertes digitales Signal Gleichstromkomponenten aufweist, das reproduzierte Signal das gleiche wie das aufgenommene Signal ist. Diese Ziele werden mit einer Schaltung erreicht, die im Patentanspruch beschrieben ist.

Die Erfindung wird nun im Einzelnen anhand einer Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Figur 1 zeigt ein Blockschema einer bekannten Signalwellen-Steuerschaltung,

die Figuren 2A, 2B, 2C und die Figuren 3A, 3B, 3C zeigen Wellenform-Diagramme zur Erklärung der Arbeitsweise der Schaltung gemäss Figur 1,

Figur 4 zeigt ein Blockschema eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Signalwellen-Steuerschaltung,

die Figuren 5A, 5B, 5C und 5D zeigen Wellenform-Diagramme zur Erklärung der Arbeitsweise der Schaltung gemäss Figur 4, und

Figur 6 zeigt ein Blockschema eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Figur 1 zeigt eine vorbekannte Signalwellen-Umwand-lungs(Steuer)schaltung.Mit dieser Schaltung wird ein wiedergegebenes Signal Sp durch einen Eingang 1 auf einen Eingang eines Begrenzers 2 gegeben, dessen Ausgangssignal So sowohl einem Ausgang 3 als auch einer Gleichstrom-Pegelnachweisschaltung 4 geliefert wird. Diese Schaltung 4 kann aus einem Tiefpassfilter, einem Integrationskreis oder dergleichen gebildet sein, und der Ausgang wird dem andern Eingang des Begrenzers 2 wieder eingegeben, als Referenzpegel Vr. Dieser Referenzpegel Vr besitzt einen Wert, um den Gleichstromanteil des Ausgangssingais S0 vom Begrenzer 2 auf Null zu bringen.

Ein Aufnahmesignal Sr, das ein AN- und AUS-Verhältnis von 50% aufweist, wie in Figur 2A gezeigt, wird aufgenommen. In diesem Falle, wenn keine Asymmetrie vorhanden ist, wird das wiedergegebene Signal Sp wie in Figur 2B dargestellt. Dieses wiedergegebene Signal Sp weist infolge des Einflusses der Freuqenzcharakteristiken eines Übermittlungspfades, des Durchmessers des Ablesestrahls und dergleichen, keine ideale Pulsform auf. Das Referenzpegel Vr

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der Gleichstrompegel-Nachweisschaltung 4 erreicht einen Wert, der dem Gleichstrompegel des Ausgangssignals S0 von Begrenzer 2, siehe Figur 2C, auf Null setzt. Derart kann das Ausgangssignal S0 auf ein AN- und AUS-Verhältnis von 50% gebracht werden. Jedoch, selbst falls das AN- und AUS-Verhältnis des aufgenommenen Signals 50% ist, wird, falls eine Asymmetrie erfolgt, das Signal mit einer verbreiterten Pulsbreite aufgenommen, die beispielsweise wie in Figur 3A durch die ausgezogene Linie gezeigt ist. Dadurch wird das wiedergegebene an den Eingang 1 gelegte Signal Sp wie in Figur 3B dargestellt. Selbst in diesem Falle, in welchem der Referenzpegel Vr, angewandt an den Begrenzer 2 einen Wert aufweist, um die Gleichstromkomponente des Ausgangssignals S0 vom Begrenzer 2 auf Null zu setzen, wird das Ausgangssignal S0 wie in Figur 3C dargestellt, welches ein AN- und AUS-Verhältnis von 50% aufweist.

Wie aus Obigem hervorgeht, kann nach dem Stand der Technik gemäss Figur 1, das durch die Asymmetrie gestellte Problem automatisch gelöst werden. Es wird jedoch vorausgesetzt, dass in der Schaltung von Figur 1 der Pegel der Gleichstromkomponente des aufgenommenen Signals nicht entsprechend den Daten schwankt, um so die richtigen Operationen durchzuführen. Diese Voraussetzung gilt auch, falls der Bezugspegel manuell angepasst wird. Auch dafür ist es erwünscht, dass die Gleichstromkomponente des modulierten Digitalsignals gleich Null wird.

Im folgenden wird nun anhand der Figuren 4 und 5 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Schaltung erläutert werden. In diesem Beispiel wird als Modulationssystem des Laufdauer begrenzten Codes ein Modulationssystem verwendet, in welchem die minimalen und maximalen Inversionsintervalle begrenzt werden zu Tmin = 1.5 T und Tmax = 4.5 T. Im folgenden wird nun dieses Modulationssystem allgemein erklärt. Wenn Eingangsdaten von «0» auf «1» gebracht werden, nimmt die Umwandlung im Zentrum der Bit-Zelle der Eingangsdaten Platz. Auch im Falle eines Musters, in dem «1» aufeinanderfolgend ist, wird die aufeinanderfolgende «1» an der Grenze der Bit-Zelle nach jeden zwei oder drei Bits getrennt und die Umwandlung wird an der Grenze nach der Trennung veranlasst. Ferner im Falle, dass ein Muster auftritt, in welchem sich die Zustände «0» folgen, findet die Umwandlung an der Grenze statt unter solchen Bedingungen, dass es mehr als 3.5 T von der vorhergehenden Umwandlung entfernt ist und auch mehr als 1.5 T vom Zentrum der Bit-Zelle entfernt ist, in welcher später «1» zuerst erscheint.

Dieses Modulationssystem bewirkt ein kürzerers Tmax verglichen mit demjenigen eines anderen System des Laufdauer begrenzten Codes, wie das 3 PM System. Ausserdem wird benutzt, dass der modulierte Ausgang, in welchem Tmax (=4.5 T) aufeinanderfolgt, niemals in einem gewöhnlichen Modulationssystem erscheint, um ein solches Bit-Muster zu verwenden, in welchem das Inversionsinterval von 4.5 T zweimal aufeinanderfolgt und das Inversionsintervall von 1.5 T vorher existiert, als Bild-Synchronisationssi-gnal.

Gemäss dieser Erfindung wird das im aufgezeichneten Signal enthaltene maximale oder minimale Inversionsintervall nachgewiesen und gehalten und im nachfolgenden Beispiel wird das maximale Inversionsintervall (=4.5 T) in einer analogen Art nachgewiesen und dann eingehalten.

Im Beispiel von Figur 4 wird ein wiedergegebenes Signal Sp von einem Eingang 1 einem Eingang eines Begrenzers 2 angelegt, der an seinem anderen Eingang mit einer Referenzspannung (Bezugspegel) Vr gespeist wird. Dadurch erzeugt der Begrenzer 2 Ausgangssignale S0i und S02, deren Phasen einander entgegengesetzt sind. In diesem Falle ist das Signal Soi in Phase mit dem an den Eingang 1 angelegten wiederge657 486

gebenen Signal Sp und einem Ausgang 3 angelegt. Die Ausgangssignale Soi und S02 werden je einer sägezahnbildenden Schaltung 5a und 5b angelegt, wobei jede Schaltung die gleiche Zeitkonstanze aufweist. Die daraus resultierenden Sägezahnwellen ST i und ST2 werden je an Spitzenhalteschaltun-gen 6a und 6b gelegt. Die Ausgangsspannungen Vdi und VD2 der Schaltungen 6a und 6b werden beide einer Subtraktionsschaltung 7 zugeführt und der Ausgang oder subtrahierte Ausgang (Fehlersignal) daraus wird einer spannungs-erzeugenden Schaltung 8 angelegt, dessen Ausgang dem Begrenzer 2 als Bezugsspannung Vr angelegt oder rückgekoppelt wird. In diesem Falle kann die Spannungsverstärkerschaltung einfach ein Verstärker sein.

Die Sägezahnwellen erzeugenden Schaltungen 5a und 5b erzeugen Sägezahnwellen ST i und ST2, deren Pegel sich schrittweise mit der gleichen Neigung während der Periode erhöhen, in welcher die jeweiligen Ausgänge S0i und S02 des Begrenzers 2 sich im Zustand («0») befinden. Als Beispiel wird der Fall erläutert werden, in welchem das Bild-Synchronisationssignal dem Eingang 1 als wiedergegebenes Signal Sp angelegt wird. Zu diesem Zeitpunkt werden vom Begrenzer 2 das Ausgangssignal S0i, gemäss Figur 5A, und das in entgegengesetzer Phase stehende Ausgangssignal S02, gemäss Figur 5B, abgeleitet und von den Schaltungen 5a und 5b werden die Sägezahnwellen ST i und ST2 erhalten, deren Pegel mit einer vorbestimmten Neigung schrittweise während der Periode erhöht werden, in der die Ausgangssignale S0i und S02 jeweils Null («0») sind, wie in den Figuren 5C und 5D gezeigt ist. Falls keine Asymmetrie vorhanden ist und der Bezugspegel Vr als vorbestimmter Pegel genommen wird, wird das Intervall von 4.5 T, in welchem das Ausgangssignal Soi vom Begrenzer 2 «0» ist, gleich der Periode von 4.5 T, in welcher das Ausgangssignal Soi «1» ist, wie mit der ausgezogenen Linie in Figur 5A angezeigt ist. Auf ähnliche Weise ist im Ausgangssignal S02 vom Begrenzer 2, in entgegengesetzter Phase zum Ausgangssignal S0i, die Periode 4.5 T, in welcher das Signal S02 vom Begrenzer 2 «1» ist, gleich der Periode von 4.5 T, in welcher das Signal S02 «0» ist, wie mit der ausgezogenen Linie in Figur 5B eingezeichnet. Demzufolge wird ein Spitzenwert Vdi der Sägezahnwelle STi gleich dem Spitzenwert Vd2 der Sägezahnwelle ST2 und daher wird das Ausgangs- oder Fehlersignal vom Subtraktionskreis Null. Zu dieser Zeit wird die Bezugsspannung Vr, von der Spannungserzeugungsschaltung 8 herrührend, der vorbestimmte Pegel.

Ferner, falls eine Asymmetrie vorhanden ist, wird die Pulsbreite des Ausgangssignals S0i vom Begrenzer 2, in welcher es «1» ist, breit und während die Periode, in welcher das Signal Soi «0» ist, schmal, siehe die gestrichelte Linie bei Figur 5A und das Signal S02 mit entgegengesetzter Phase zum Signal S0i wird wie durch die gestrichelte Linie in Figur 5B angedeutet, geändert. Dann wird der Spitzenwert der Sägezahnwelle STi niedrig, wei bei Vdi' durch die gestrichelte Linie in Figur 5C angedeutet, während der Spitzenwert der Sägezahnwelle ST2 nach oben geht, wie bei Vd2' mit der gestrichelten Linie in Figur 5D angedeutet. Derart wird ein Fehlersignal Vdi'— Vd2' = — AV von der Subtraktionsschaltung 7 erzeugt. Der Pegel der Bezugsspannung Vr von der Spannungserzeugungsschaltung 8 wird durch dieses Fehlersignal erhöht, und die Schaltung ist derart gesteuert, dass das Fehlersignal AV Null wird (AV=0), wobei die Schwankung der Pulsbreite durch die Asymmetrie beseitigt werden kann. Falls die Verschiebung der Pulsbreite durch die Asymmetrie entgegengesetzt zu deijenigen in den Figuren 5A und 5B gezeigten, wird die Polarität des Fehlersignals positiv. In diesem Falle ist die Schaltung derart gesteuert, dass der Pegel der Bezugsspannung Vr niedrig wird.

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Ausserdem, im Falle, dass ein Muster mit einem Inversionsintervall; das das Maximum-Inversionsintervall Tmax (in vorliegendem Fall 4.5 T) des Modulationssystems übersteigt, als Bildsynchronisationssignal benutzt wird, das von Daten unterschieden werden soll, ist es genügend, dass das Inversionsintervall des synchronisierenden Signals nachgewiesen und gehalten wird. In Kürze, das minimale oder maximale Inversionsintervall im Inversionsintervall, das im wiedergegebenen Signal enthalten ist, wird nachgewiesen und gehalten.

Figur 6 zeigt das Blockschema eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Dieses Beispiel weist das maximale Inversionsintervall auf digitaler Weise nach und hält das nachgewiesene Intervall auf eine andere Art als im vorhergehenden Beispiel der Erfindung. Im Beispiel von Figur 6, ähnlich dem ersten Beispiel der Erfindung, ist ein Begrenzer 2 vorhanden, der mit der Bezugsspannung Vr aus Schaltung 8 und vom wiedergegebenen Signal Sp vom Eingang 1 gespeist wird. Die Ausgangssignale S0i und S02 vom Begrenzer 2, miteinander entgegengesetzten Phase werden je einem Freigabeeingang EN der Zähler 9a und 9b eingegeben, die mit einer genügend höheren Frequenz als diejenige der Daten, den Taktpuls eines Taktoszillators 12 während der Periode zählen, in welcher die Signale S0i und S02 «0» sind. Wenn die jeweiligen Signale S0i und S02 von «0» auf «1» ändern, werden die Ausgänge der Zähler 9a und 9b je mit den Registern 10a und 10b verbunden, um hineingebracht zu werden und dann werden die Zähler 9a und 9b während der Periode, in welcher die Signale S0i und S02 «1» sind, auf Null gesetzt. Register IIa und IIb sind je mit den Registern 10a und 10b verbunden und die Inhalte der Register 10a und 10b werden in die entsprechenden Register IIa und 1 lb in Übereinstimmung mit der Grösse der Werte A+ und A—, die in den Registern 10a, resp. 10b gespeichert sind und auch mit den Werten B + und B—, die in den Registern 1 la und IIb gespeichert sind, übertragen. Mit anderen Worten, falls die Bedingungen A + > B + und A— > B — beide

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befriedigt sind, werden die Werte A + und A — je in die Register 1 la und 1 lb aufgenommen, während, falls die Bedingungen A + ^ B+ und A — ^ B— beide befriedigt sind, die Inhalte der Register 1 la und IIb beide unverändert bleiben.

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Wie oben beschrieben, werden die Daten, die den maximalen Werten der Umkehrungsintervalle, die in Beziehung zu den positiven und negativen Polaritäten stehen, in den zugehörigen Registern 1 la und 1 lb gespeichert und ihre Inhal-10 te werden beide der Subtraktionsschaltung 7 zugeleitet. Daher wird, ähnlich der ersten Ausführung der Erfindung, im Beispiel von Figur 6 das Fehlersignal von der Subtraktionsschaltung 7 erzeugt, und die Spannungserzeugungsschaltung 8 erzeugt die Bezugsspannung Vr, die das Fehlersignal auf 15 Null setzt.

In diesem Beispiel sind die Register IIa und 1 lb je so gebildet, dass ihre Inhalte B+ und B— bei einer gewissen Einheitszeit schrittweise reduziert werden, die der Entladungszeitkonstante des Spitzenhalters entspricht. In praktischer 2o Ausführung sind die Register IIa und IIb aus einem Zähler gebildet, an welchen ein subtrahierender Eingang angelegt ist. Die Zeiteinheit, bei der der subtrahierende Eingang angelegt wird, wird unter Berücksichtigung der Periode oder des Intervalls, in dem das maximale Umkehrungsintervall (in 25 diesem Beispiel Bildperiode) erscheint, bestimmt.

Aus Obigem geht hervor, dass das durch die Asymmetrie erzeugte Problem in der digitalen Audio-Platte automatisch beseitigt werden kann.

30 Ausserdem, selbst wenn der Pegel der Gleichstromkomponente im Einklang mit dem Inhalt des aufgezeichneten Si-gnals schwankt, kann das aufgenommene Signal mit grosser Werktreue wiedergegeben werden, d.h. die erfmdungsgemäs-se Schaltung besitzt eine hohe Zuverlässigkeit.

35 Ausserdem kann die Asymmetrie auch dann beseitigt werden, falls die Drehgeschwindigkeit der Schallplatte vom Referenzwert abweicht.

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3 Blatt Zeichnungen