CN1145946C - 用于再现记录载体中信息信号的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于从记录载体中再现信息信号的一种装置。这种装置包括用于从记录载体(4)上的磁道中读出信息信号的读出单元(6、8)。该读出单元包括至少一个用于从所说磁道中读出信息信号的读出磁头(6)。此外，还包括一个用于响应一个第一控制信号(cs1)以特定时钟频率(fs)对从记录载体中读出的信息信号进行A/D转换的A/D转换器(12、34)。该装置包括一个比特检测器单元(24)，所说比特检测器单元具有与A/D转换器单元相连的一个输入端，该比特检测器单元用于从以特定比特频率(fb)输入其输入端的信息中检索比特序列。该装置还包括用于获得所说第一控制信号的一个发生器单元，以及用于获得所说特定比特频率的一个发生器。用于获得所说第一控制信号的发生器单元包括用于获得一个粗略控制信号的粗略控制信号发生器(48、60)以产生这样的特定时钟频率(fs)，使得A/D转换器单元(12、34)输出每比特大约N个采样值，而与所说至少一个读出磁头相对于所说磁道的相对速度无关，还包括用于获得精细控制信号(cs3)的一个精细控制信号发生器(30、70、72)以校正特定时钟频率与每比特N个采样值的偏差，其中N是一个正的常数值，所说偏差用每比特的采样值数目表示。

Description

用于再现记录载体中信息信号的装置
本发明涉及用于从记录载体中再现信息信号的一种装置。这种装置在本领域是众所周知的。关于这种装置可以参见在本说明书末尾所列的相关文献D1，即美国专利说明书US-5569912。
上述装置可以是SDAT型或DCC型，或者可以是螺旋扫描型。在所有这些装置中，都有至少一个读出磁头在以特定速度相对于记录载体磁道移动的同时，从记录载体的磁道中读出信息信号。在再现过程中以正常速度传送记录载体，从而可以以基本恒定的位速率从记录载体中再现信息信号。
本发明的目的在于提供一种再现装置，这种再现装置用途更加广泛，能够以各种速度从记录载体中读出信息信号。
根据本发明，用于从记录载体中再现信息信号的装置包括：
用于从记录载体(4)上的磁道中读出信息信号的读出单元(6、8)，所说读出单元包括至少一个用于从所说磁道中读出信息信号的读出磁头(6)，
用于响应一个第一控制信号(cs1)以特定的时钟频率(fs)将从记录载体中读出的信息信号进行A/D转换的A/D转换器(12，34)，
比特检测器(24)，其具有与所说A/D转换器相连的一个输入端，所说比特检测器用于从以特定的比特频率(fb)输入其输入端的信号中检索比特序列，
用于传输所说比特序列的输出单元(28)，
用于获得所说第一控制信号的单元，
用于获得所说特定比特频率的单元(30)，
其中所说用于获得所说第一控制信号的单元包括用于获得一个第二控制信号(cs2)的单元(48、60)、用于获得一个第三控制信号(cs3)的单元(30、70、72)和用于从所说第二控制信号和第三控制信号中获得所说第一控制信号的单元(84)，所说第二控制信号是所说至少一个读出磁头相对于所说磁道的相对速度的一种量度，所说第三控制信号与所说比特频率具有一定关系。
本发明基于以下认识，即提供一种包括A/D转换器和其它数字化器件，例如均衡器和比特检测器单元，其中所说特定时钟频率与所说比特频率之间的比值为一个固定值N。这是利用两个控制回路，一个粗略控制回路和一个精细控制回路实现的。所说粗略控制回路产生所说第二控制信号，并控制所说特定时钟频率，使得所说A/D转换器对于每个检测到的比特，输出基本固定数量的N个采样值，而与读出磁头相对于磁道的相对速度无关。所说精细控制回路产生所说第三控制信号，并控制所说特定时钟频率以校正所说特定时钟频率与所说每比特N个采样值的偏差，所说偏差用每比特采样值数目表示。
结果，尽管用于获得所说特定比特频率的单元可能具有较小的捕捉范围，但是这种再现装置能够非常快地控制趋向每比特N个采样值的状态。
从以下参照附图对实施例所作的描述和解释中可以更加清楚地了解本发明的这些方面以及其它方面，在所说附图中：
图1表示再现装置的一个实施例，
图2表示在图1所示的再现装置中增加一个输出缓存器，
图3表示图1所示再现装置中A/D转换器的另一个实施例，
图4表示图1所示再现装置中的均衡器的一个实施例，
图5表示对于再现过程中两种不同速度的记录载体，作为从记录载体中读出的信息信号频率函数的幅值特性，，
图6表示对于同样两种不同速度的记录载体，作为频率函数的均衡器单元中的滤波器特性曲线，和
图7表示图1所示再现装置中锁相环的捕捉范围。
图1表示根据本发明构成的再现装置的一个实施例。该装置包括用于从记录载体4中读出信息的一个读出单元2。所说读出单元包括至少一个读出磁头6，通常还包括一个前置放大器8。所说读出单元2的输出端与一个A/D转换器12的输入端10相连，所说A/D转换器12具有一个输出端14。所说A/D转换器12以特定的时钟频率(或采样速率)fs对从记录载体4上的一个磁道读出的信息进行采样，并以所说特定时钟频率在其输出端14将所说信息信号采样值输出。
这种装置通常包括一个均衡器16。但是，所说均衡器单元16对于本发明来说并不是必需的，故而可以省去。均衡器单元16的一个输入端18与所说A/D转换器12的输出端14相连，而均衡器单元16的输出端与一个比特检测器单元24的输入端22相连。所说比特检测器单元24的输出端26与输出端子28相连。
比特检测器单元24用于从以特定比特频率fb输入其输入端22的信号中检索比特序列。
所说再现装置还包括用于产生比特频率fb的一个发生器电路30和用于产生时钟频率fs的一个发生器电路32。发生器电路32是一个锁相环，包括一个相位比较器70、环路滤波器72和电压控制振荡器74。所说相位比较器70的一个第一输入端与所说均衡器单元16的输出端相连，所说相位比较器70的一个第二输入端与所说振荡器74的输出端相连。所说相位比较器70的一个输出端与所说环路滤波器72的一个输入端相连，所说环路滤波器的输出端经由一个信号复合单元76与所说振荡器74的一个输入端相连。所说振荡器74的输出端还与比特检测器24的一个时钟输入端相连。
应当指出，发生器电路30和32的作用是这样的，它们分别产生频率fb和fs，使得fs/fb＝N，其中N是一个常数，不需要是一个整数常数，并且与磁头6相对于记录载体上正在读取的磁道的相对速度无关。
数值N代表每比特的采样值数目，所说采样值由所说比特检测器单元24检测，并由所说A/D转换器12产生。
所说A/D转换器12响应一个第一控制信号cs1以所说的特定时钟频率fs对从记录载体读出的信息信号进行转换。在本实施例中，这个时钟信号是由一个电压控制振荡器34产生的，所说振荡器34是电路32的一部分，并将时钟频率fs传输到A/D转换器12的一个时钟输入端36。时钟频率fs还传输到均衡器单元16的一个时钟输入端80和一个转换器82。所说转换器82是分频器结构的，其将从其输入端输入的频率fs进行N分频，并将分频频率fs/N传送到它的输出端。这个输出端与信号复合单元76的另一个输入端相连。
驱动电机40和42用于沿箭头44指示的方向或者沿相反方向传送记录载体4。当沿箭头44指示的方向驱动时，记录载体从一个供带卷轴46，经由一个滚轮50，通过所说读出磁头6和一个摩擦滚轮48，再经由一个滚轮52传送到一个卷带盘56上。所说摩擦滚轮48带有一个转速信号发生器，该发生器通过线路58向一个转换器60传输转速脉冲。用以驱动电机40和42的驱动信号分别通过它们的端子62a、62b和64a、64b传送。
转换器60响应由与所说摩擦滚轮48耦合的转速信号发生器产生的转速脉冲产生一个第二控制信号cs2。所说第二控制信号cs2是读出磁头6相对于其从中读取信息信号的磁道的相对速度的一种量度。所说第二控制信号cs2传送到一个信号复合单元84的一个输入端82。通过所说复合单元84的一个第二输入端86，输入一个第三控制信号cs3。这个第三控制信号cs3是锁相环路30中的环路滤波器72的输出信号。
现在更加详细地介绍本发明再现装置的工作。假定以特定速度v1驱动记录载体。结果，转速脉冲传输到转换器60，转换器60响应该转速脉冲产生一个第二控制信号cs2。所说第二控制信号cs2传送到振荡器34，导致产生时钟频率fs，并将该时钟频率传输到所说A/D转换器12。所说A/D转换器12响应该时钟频率对从记录载体中读出的信息信号进行采样，使得对于每个检测到的比特产生大约N个采样值。当记录载体速度改变时，即增大或减小时，所产生的转速脉冲频率也增大或减小。结果，所说时钟频率fs增大或减小。但是，在增大(或减小)的记录载体速度下，信息信号是以增大(减小)的速度读取的，并且以增大(减小)的时钟频率fs对这些信息信号进行采样，最后所说A/D转换器12对于所检测的比特仍然产生大约每个比特N个采样值，而与所说记录载体速度无关。
于是由单元48、60、34组成的控制环路构成一个粗略控制环路，使得在所说A/D转换器12的输出端，对于每个检测的比特产生基本固定数目(N)的采样值。例如可以选择N等于3。
所说均衡器单元16还接收时钟频率fs。图4表示均衡器单元16的一个实施例，图5表示以特定速度v1从记录载体中读出的信息信号的作为频率函数的幅值特性M1，图6用曲线H1表示所说均衡器单元16在所说特定记录载体速度v1时的频率特性。幅值特性M1在比特频率fb具有某一幅值M1(fb)。
图4所示均衡器单元中标记为T的延迟器件由所说时钟频率fs控制，用于实现等于1/fs的延迟T。由于这个延迟，图4所示的均衡器单元16实现了图6所示的频率特性H1。
当改变记录载体速度时，例如将所说速度降低到1/2时，从记录载体读出的信号的幅值特性按比例减小到1/2，从而变为图5所示的特性M2。在新的比特频率fb’幅值M2(fb’)等于M1(fb)。因为由单元48、60和34组成的控制环路的作用，时钟频率fs也按照相同的比例改变(减小)到1/2。结果，图4所示均衡器单元中的延迟也改变，意思就是增加相同的倍数2。这样就形成了图6所示的频率特性H2。因此，这个特性H2与从记录载体读出的信息信号的幅值特性M2减小相同的比例。
因此均衡器16的作用是在由振荡器34产生的时钟频率fs的控制下对从记录载体读出的信号进行正确的均衡，但是也与记录载体的速度无关。
转换器单元82在其输出端产生一个控制信号，该控制信号经由所说复合单元76传送到所说振荡器74，以使振荡器单元74的振荡频率为fs/N。
应当指出锁相环路30控制振荡器74的频率趋向fb。但是，锁相环路30具有小于或大于fb例如10％的一个较小的捕捉范围，参见图7。利用通过线路90和信号复合单元76传输到压控振荡器74的这个控制信号，这个压控振荡器74快速进入fb附近，如图7中直线92所示。在不进行精细控制的情况下，利用下文中详述的控制信号cs3，压控振荡器74将保持频率值fb”，而由例如记录载体速度的变化所引起的扰动会使频率漂移出环路30的捕捉范围，如图7中曲线92所示，从而锁相环路30失锁。
但是，所说相位比较器70和环路滤波器72还产生一个控制信号，即控制信号cs3，这个信号是压控振荡器74频率与所需比特频率fb的偏差的一种量度。应当指出，所需比特频率fb不是一个固定频率值，但是随变化的记录载体速度而变化。
控制信号cs3被传送到所说信号复合单元84的第二输入端86。这个控制信号cs3是一个精细控制信号，并控制压控振荡器74的频率趋向所需比特频率fb。这种特性由图7中直线94表示。由例如记录载体速度改变所引起的扰动使得压控振荡器74的频率发生变化。但是这种变化保持在环路30的捕捉范围内，如图7中曲线94所示，从而使锁相环路30保持在锁相状态。
图2表示可与图1所示装置的输出端子28相连的一个缓冲存储器100。该缓冲存储器100用作一个FIFO(先入先出)存储器。由比特检测器24检测到的比特序列可以以特定频率fin存储在缓冲存储器中，所说特定频率fin可以等于频率fb，由振荡器74产生。
利用一个读出时钟频率fout可以从缓冲存储器100中检索检测的比特。这个频率fout可以小于或大于fin。在前一种情况下，缓冲存储器100将逐渐被信息填满，最后导致溢出。在后一种情况下，缓冲存储器将逐渐变空，直到再也得不到比特用以按照所需速率fout传送为止。为了解决这些问题，所说缓冲存储器100具有一个输出端102，在该输出端102可以获得一个信号，该信号是缓冲存储器100的填充度的指示。这个信号在转换器104中被转换成一个控制信号，并传送到一个电机控制单元106。所说电机控制单元106将驱动信号分别传送到电机40和42的输入端62a、62b和64a、64b。
如果fout大于fin，填充度下降。结果，产生一个控制信号，使得记录载体4的传送速度提高。如果fout小于fin，填充度增大。结果，产生一个控制信号使得记录载体4的传送速度降低。如上所述，由单元60、82和34组成的粗略控制环路，和由单元70、72、82和34组成的精细控制环路30本身自动地适应记录载体变化的传送速度。
图3表示图1所示A/D转换器单元12的另一个实施例。图3所示的A/D转换器单元包括一个A/D转换器110，其通过一个时钟信号输入端114接收由振荡器112产生的采样频率。由所说振荡器112产生的采样频率可以大于fs。由转换器110产生的采样值传送到一个向下采样器，该向下采样器响应施加到控制信号输入端120的所说第一控制信号cs1将传输到其输入端118的的信号进行向下采样。在其输出端14，可以获得以频率fs采样的信息信号。
应当指出，所说向下采样器116不仅能够对从其输入端118输入的采样值数组进行向下采样，而且能够执行插值运算，以获得其输出信号。
虽然已经参照其优选实施例描述了本发明，但是应当理解这些实施例不是限定性实施例。因此，在不脱离由权利要求书所限定的本发明的范围前提下，本领域技术人员显然可以作出各种改进。例如，控制信号cs2不需要从由与摩擦滚轮48耦合的一个转速信号发生器产生的转速脉冲获得。第二控制信号可以用不同的方式获得，例如，从记录在沿记录载体4延伸(例如纵向延伸)的磁道中的信号(例如一个控制脉冲信号)获得。此外，在另一个实施例中，第三控制信号cs3可以按照与上述方式不同的方式产生，就是说，从缓冲存储器100的输出端102获得。在这个替换实施例中，例如fout是从单元82获得的，参见图1，等于fs/N。在缓冲存储器100的输出端102产生的控制信号是fb-fs/N的积分的一种量度，所以也是控制信号cs3的积分的一种量度。此外，所说记录载体可以是一种纵向延展的记录载体，或是一种盘形记录载体，磁性的或光学性的。
另外，本发明在于每个特征或这些特征的组合。
相关文献
(D1)USP5,569,912(PHN14.875)

Claims (6)

1、用于从记录载体中再现信息信号的装置，它包括：
-用于从记录载体(4)上的磁道中读出信息信号的读出单元(2)，所说读出单元包括至少一个用于从所说磁道中读出信息信号的读出磁头(6)，
-用于以特定的时钟频率(fs)将从记录载体中读出的信息信号进行A/D转换的A/D转换器单元(12)，
-用于响应于一个第一控制信号(cs1)来产生该特定时钟频率(fs)的发生器单元(34)，
-比特检测器单元(24)，其具有与所说A/D转换器相连的一个输入端，所说比特检测器单元用于从以特定的比特频率(fb)输入其输入端的信号中检索比特序列，
-用于传输所说比特序列的输出单元(28)，
-用于获得所说第一控制信号的单元，
-用于获得所说特定比特频率的单元(30)，
其特征在于所说用于获得所说第一控制信号的单元包括用于获得一个第二控制信号(cs2)的单元(60)、具有一个连接到该A/D转换器单元的输入端的用于由提供给其输入端的信号来获得一个第三控制信号(cs3)的单元(30)和用于从所说第二控制信号和第三控制信号中获得所说第一控制信号的单元(84)，所说第二控制信号是所说至少一个读出磁头相对于所说磁道的相对速度的一种量度。
2、如权利要求1所述的装置，其特征在于所说装置还包括用于响应所说第一控制信号(cs1)产生所说特定时钟频率的电压控制振荡器单元(34)。
3、如权利要求1或2所述的装置，其特征在于还包括一个数字均衡器滤波器单元(16)用于以所说特定时钟频率对从记录载体中读出的数字化信息信号执行均衡步骤以获得均衡的信息信号，
4、如权利要求3所述的装置，其特征在于所说用于获得所说特定比特频率的单元(30)是数字结构的，用于从所说均衡信息信号中获得所说特定比特频率。
5、用于从记录载体中再现信息信号的装置，它包括：
-用于从记录载体(4)上的磁道中读出信息信号的读出单元(2)，所说读出单元包括至少一个用于从所说磁道中读出信息信号的读出磁头(6)，
-用于以特定的时钟频率(fs)将从记录载体中读出的信息信号进行A/D转换的A/D转换器单元(12)，
-用于响应于一个第一控制信号(cs1)来产生该特定时钟频率(fs)的发生器单元(34)，
-比特检测器单元(24)，其具有与所说A/D转换器相连的一个输入端，所说比特检测器单元用于从以特定的比特频率(fb)输入其输入端的信号中检索比特序列，
-用于传输所说比特序列的输出单元(28)，
-用于获得所说第一控制信号的单元，
-用于获得所说特定比特频率的单元(30)，
其特征在于用于获得所说第一控制信号的单元可以产生这样的第一控制信号，使得所说特定时钟频率与所说比特频率之间的比值基本为固定值N，而与所说至少一个读出磁头相对于所说磁道的相对速度无关，其中N是一个正的常数值。
6、用于从记录载体中再现信息信号的装置，它包括：
-用于从记录载体(4)上的磁道中读出信息信号的读出单元(2)，所说读出单元包括至少一个用于从所说磁道中读出信息信号的读出磁头(6)，
-以特定的时钟频率(fs)将从记录载体中读出的信息信号进行A/D转换的A/D转换器单元(12)，
-用于响应于一个第一控制信号(cs1)来产生该特定时钟频率(fs)的发生器单元(34)，
-比特检测器单元(24)，其具有与所说A/D转换器相连的一个输入端，所说比特检测器单元用于从以特定的比特频率(fb)输入其输入端的信号中检索比特序列，
-用于传输所说比特序列的输出单元(28)，
-用于获得所说第一控制信号的单元，
-用于获得所说特定比特频率的单元(30)，
其特征在于用于获得所说第一控制信号的单元包括用于获得一个粗略控制信号的粗略控制信号发生器单元(60)以产生这样的特定时钟频率(fs)，使得所说A/D转换器单元(12)输出每比特约N个采样值，而与所说至少一个读出磁头相对于所说磁道的相对速度无关，还包括用于获得精细控制信号(cs3)的精细控制信号发生器单元(30)以校正所说特定时钟频率与每比特N个采样值的偏差，其中N是一个正的常数值，所说偏差用每比特的采样值数目表示。
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