DE1211257B - Schaltvorrichtung zur Verbindung einer Vielzahl von auf dem Umfang einer Abtasttrommel angeordneten Magnetkoepfen mit einem gemeinsamen Ausgangskreis - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03k

Deutsche KL: 21 al-36/18

Nummer: 1211257

Aktenzeichen: A 46059 VIII a/21 al

Anmeldetag: 14. Mai 1964

Auslegetag: 24. Februar 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung zur Verbindung einer Vielzahl von auf dem Umfang einer Abtasttrommel angeordneten, ein Magnetband in Querrichtung abtastenden Magnetköpfen mit einem gemeinsamen Ausgangskreis.

Es wurden bereits mehrere Schaltvorrichtungen dieser Art vorgeschlagen und einige haben sich auch bewährt. Jedoch dauerte in vielen Fällen diese Befriedigung nur sehr kurz an, da die Aufzeichnungsgeräte, für die diese Schaltvorrichtungen vorgesehen waren, verbessert wurden und damit früher nicht störende durch die Schalter eingebrachte Geräusche und Übergänge jetzt als unangenehm empfunden wurden. Es werden folglich ständig Bemühungen daran gewendet, neue Schaltvorrichtungen für diesen Zweck zu entwickeln, um mit dem Fortschritt der Technik Schritt zu halten. In der Zeitschrift »Journal of the Society of Motion Picture und Television Engineers«, Vol. 66, April 1957, sind in einem Aufsatz auf S. 184 die Probleme, die bei der Konstruktion von Schaltervorrichtungen für Aufzeichnungsgeräte mit einer Magnetkopfabtasttrommel auftreten, im einzelnen behandelt. Die wichtigsten Schwierigkeiten bestehen darin, daß es nicht möglich ist, die bereits vorhandenen Schaltvorrichtungen mit genügender Schnelligkeit zu betreiben und daß die Schaltvorrichtungen auf Grund der relativ langen Zeit, die im Anschluß an den Schaltvorgang nötig ist, um sie wieder schaltbereit zu machen, große Schaltstörimpulse einbringen.

Es ist an sich eine Schaltungsanordnung für durch Transistoren geschaltete Ausgangsglieder, insbesondere Relais, bekannt, bei der durch Spannungsteiler die Kollektorspannung des Schalttransistors auf einen zulässigen Wert herabgesetzt wird. Diese Schaltungsanordnung ist dadurch ausgezeichnet, daß der Widerstand des durch den Transistor zu schaltenden Ausgangsgliedes zusammen mit einem ohmschen Serienwiderstand den Spannungsteiler bildet und die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors dem Ausgangsglied parallel geschaltet ist und daß durch Steuerung des Schalttransistors in seine beiden Grenzleitfähigkeitszustände die Aus- und Einschaltung des Ausgangsgliedes bewirkt wird, indem in an sich bekannter Weise das Ausgangsglied kurzgeschlossen oder der Kurzschlußkreis geöffnet wird.

Ferner ist an sich eine Torschaltung bekannt, die als UND-Schaltung ausgebildet ist und ein Ausgangssignal abgibt, wenn ein Eingangsrechteckimpuls mit einem Eingangsstufenimpuls koinzidiert. Der Eingangsstufenimpuls liegt an der Basis eines Transistors, der zwischen die Rechteckimpulsleitung und Schaltvorrichtung zur Verbindung einer Vielzahl
von auf dem Umfang einer Abtasttrommel
angeordneten Magnetköpfen mit einem
gemeinsamen Ausgangskreis

Anmelder:

Ampex Corporation, Redwood City, Calif.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dr.-Ing. A. Weickmann,

Dipl.-Ing. H. Weickmann

und Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke, Patentanwälte,

München 27, Mühlstr. 22

Als Erfinder benannt:

Barrett Earl Guisinger, Redwood City, Calif.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 17. Mai 1963 (281146) - -

Erde geschaltet ist. An einem parallel zu diesem Transistor liegenden Widerstand ist das Ausgangssignal abzugreifen. Bei einer anderen Schaltung dieser Art ist eine Eingangssignalleitung vorgesehen, zu der parallel eine mit einem elektronischen Schalter ausgestattete Leitung liegt. Mit ihren Enden sind beide Leitungen verbunden und führen zu einem Ausgangsverstärker. Mittels eines Auslösesignals ist der elektronische Schalter umzustellen. Nur bei Auftreten eines Eingangssignals und eines Auslösesignals liegt das Eingangspotential am Ausgangsverstärker so, daß der Ausgangsverstärker das Eingangssignal durchläßt.

Diese beiden letztgenannten Arten von Schaltungsanordnungen sind nicht zur Verbindung einer Vielzahl von auf dem Umfang einer Abtasttrommel angeordneten, ein Magnetband in Querrichtung abtastenden Magnetköpfen mit einem gemeinsamen Ausgangskreis geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltvorrichtung genannter Art anzugeben, die eine hohe Schaltgeschwindigkeit hat, ohne daß in beträchtlichem Maße Schaltstörimpulse im Ausgangskreis bemerkbar werden.

609 509/315

f 211 257

Zur Lösung dieser Aufgabe, ist eine erfindungsgemäße Schaltvorrichtung dadurch· gekennzeichnet, daß in den Verbindungsleitungen zwischen den Magnetköpfen und dem gemeinsamen Ausgangskreis je zwei hintereinandergeschaltete_: Widerstände liegen und daß an die Verbindungsstellen zwischen diesen Widerständen im Takt der Umschaltung -von Kopf zu Kopf gesteuerte .Potentialfixierschaltungen, angeschlossen sind.

Die Potentialfixiersehaltungen bewirken, daß Störungen vom Umschaltvorgang nicht auf den Ausgangskreis gelangen.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Köpfe paarweise über je einen Eingangskreis an je eine Verbindungsleitung angeschlossen. Jeder Eingangskreis weist einen Transistor auf, dessen Basis parallel mit zwei Köpfen und dessen Emitter mit einer Verbindungsleitung verbunden ist, und es sind Vorrichtungen zur Vorspannung der Emitter und Basen gegenüber den Kollektoren der Transistoren vorgesehen.

Im Eingang des Ausgangskreises kann ein Transistor vorgesehen sein, an dessen Steuerelektrode die Verbindungsleitungen angeschlossen sind.

Die PotentialfMerschaltungen enthalten mindestens je einen Transistor, dessen Kollektor und Emitter in Reihe zwischen die ihnen zugeordnete Verbindungsstelle zwischen den Widerständen und eine Bezugsspannung geschaltet sind. Zweckmäßig weist dabei jede Potentialfixierschaltung zwei parallelgeschaltete Transistoren und eine Steuerspannungsquelle auf, die abwechselnd die Transistoren eines jeden Paares sperrt und öffnet. Die Transistoren eines jeden Paares weisen dabei zweckmäßig entgegengesetzte Polarität auf.

Als Steuerspannungsquelle ist ein Multivibrator vorgesehen, dessen einer Ausgang mit den Steuerelektroden der einen Transistoren eines jeden Paares und dessen anderer Ausgang mit den Steuerelektroden der anderen Transistoren eines jeden Paares verbunden ist.

Bei dem einen Zustand des Multivibrators sind beide Transistoren leitend und bei dem anderen Zustand des Multivibrators beide gesperrt. Sind beide Transistoren leitend, dann ist das Potential des Punktes zwischen den Widerständen fixiert, und es wird verhindert, daß Änderungen der Eingangsspannung, also der von den Magnetköpfen kommenden Spannung, im gemeinsamen Ausgangskreis auftreten. Sind die Transistoren gesperrt, dann werden die von den Magnetköpfen kommenden Spannungen in den Ausgangskreis übertragen.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Figuren.

F i g. 1 zeigt eine schematische Teilansicht eines Fernseh- oder Breitbandaufzeichnungsgerätes mit einem elektronischen Schalter gemäß der Erfindung;

F i g. 2 zeigt ein schematisches Diagramm zur Verdeutlichung der Art, wie die Magnetköpfe des Breitbandaufzeichnungsgerätes gemäß Fig. 1 mit den Schaltvorrichtungen verbunden sind;

F i g. 3 zeigt ein Schaltdiagramm, aus dem hervorgeht, wie der gemäß der Erfindung konstruierte Schaltkreis mit den Magnetköpfen der Fig. 1 verbunden werden kann.

Der in Fig. 1 dargestellte Teil eines Breitbandaufzeichners, wie er in dem USA.-Patent 2 866 012 beschrieben ist, enthält eine Abtasttrommel 10 mit Magnetköpfen Hl, Hl, ff 3 und H4, die gleichmäßig verteilt am Umfang .der Trommel 10 in Abständen von 90° angeordnet sind. Ein Schleifring 12 dreht sich zusammen mit der Trommel 10. Eine Bürste 14 steht .mit dem Schleifring 12 in Kontakt und dient dazu, die elektrischen Signale an dem Schleifring 12 einer Ausgangsleitung 12 zuzuführen. Die Trommel 10 befindet sich so weit von einem Führungsteil 18 entfernt, daß ein Magnetband 20

ίο durch den zwischen beiden vorhandenen Luftspalt hindurchgeführt werden kann. Das heißt, das Band 20 läßt sich in einer Richtung parallel zur Rotationsachse der Trommel 10 bewegen.
Die Köpfe Hl, Hl, H3 und H4 tasten nacheinander das Band 20 in Querrichtung ab. Magnetfelder, die so auf dem Band 20 ausgerichtet sind, daß sie die gewünschte Information wiedergeben, erregen einen elektrischen Strom in der Wicklung (nicht dargestellt) jedes Kopfes, während dieser sich über das Band bewegt. Obwohl theoretisch eine Serienschaltung der Kopfwicklungen möglich ist, ist es in der Praxis nicht zweckmäßig, auf Grund der Störeffekte und des geringen Überlappens der Zeiten, die jeder Kopf benötigt, um über das Band zu laufen, alle Kopfwicklungen in Reihe zu schalten. Vielmehr ist es notwendig, eine Art Schaltvorrichtung mit den Köpfen zu verbinden, um sicher zu vermeiden, daß benachbarte Köpfe gleichzeitig Signale an die Ausgängsleitung 16 liefern.

Eine außerordentlich einfache Schaltvorrichtung besteht darin, den Schleifring in Segmente aufzuteilen, derart, daß jedes Segment mit einer anderen Kopfwicklung verbunden werden kann. Eine derartige Anordnung ist jedoch nicht zufriedenstellend wegen der Schaltgeschwindigkeiten, die in Folge der gewünschten Bandbreite der Vorrichtung benötigt werden und wegen der Größenbegrenzung des Schleifringes.

Auf Grund der erforderlichen Schaltgeschwindigkeiten bietet sich die Verwendung elektronischer Schaltmittel im Gegensatz zu elektromechanischen Schaltmitteln an. Zwei elektronische Schaltkreise könnten mit den in der Fig. 1 dargestellten Köpfen verwendet werden, und zwar so, wie es in der F i g. 2 gezeigt ist. Die Wicklungen der Köpfe Hl und H 3 könnten mit einem gemeinsamen Schleifring 22 verbunden sein, während die Wicklungen der Köpfe H 2 und H 4 mit einem weiteren gemeinsamen Schleifring 24 verbunden werden könnten. Die Bürsten 26 und 28 der Schleifringe 22 bzw. 24 sind dann über einen Steuerkreis 30 mit einer Ausgangsleitung 32 verbunden. Der Steuerkreis 30 enthält Schalter 51 und Sl, die die Bürste 26 bzw. 28 mit der Ausgangsleitung 32 verbinden. Die Schalter 51 und 52 werden von einer Synchfonisiervorrichtung 3.4 des Steuerkreises gesteuert. Hierbei werden die Schalter 51 und 52 abwechselnd und synchron mit der Drehung der Köpfe geschlossen und dadurch abwechselnd die Signale, die an die Schleifringe 22 und 24 gelangen, mit der Ausgangsleitung 32 verbunden. Da gegenüberliegende Köpfe mit dem gleichen Schleifring verbunden sind, wird bei der Schaltanordnung nach Fig. 2 die Möglichkeit ausgeschlossen, daß sich überlappende Signale an die Ausgangsleitung 32 gelangen.

In Fig. 3 ist eine Form eines Schaltkreises dargestellt, der in der Anordnung gemäß F i g. 2 verwendet werden kann. Die Wicklungen der Köpfe Hl

und H 3 sind über den Schleif ring 22 mit-einer Bürste 26 verbunden. Die Bürste 26 ist über einen Vorverstärker (nicht dargestellt) mit der Basis eines Transistors Ql und mit Erde über einen Widerstand 36 verbunden. Der Kollektor des Transistors Ql liegt an einer negativen Spannung, während der Emitter über den Widerstand 38 mit einer positiven Spannung verbunden ist. Der Emitter des Transistors Q1 liegt ferner in Serie mit den Widerständen 40 und 42 an der Basis des Transistors Q 2. Der Emitter des Transistors Q 2 liegt über einen Widerstand 44 an positivem Potential, sein Kollektor an einer negativen Spannung.

Die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 40 und 42 ist mit den Kollektoren der Transistoren Q 3 und Q 4 verbunden. Die Emitter dieser Transistoren Q 3 und Q 4 liegen an Erde. Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Transistoren Q 3 und Q 4 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps sind.

Die Basis des Transistors Q 3 liegt über einen parallel zu einem Widerstand 46 geschalteten Kondensator 48 an der ersten Ausgangsleitung 50 eines Multivibrators 52. Entsprechend ist die Basis des Transistors Q 4 über einen parallel zu einem Widerstand 54 liegenden Kondensator 56 mit der zweiten Ausgangsleitung 58 des Multivibrators 52 verbunden. Die Widerstände 40 und 42 liegen in Reihe zwischen dem Emitter des Transistors Q1 und der Basis des Transistors Q 2 und bilden zusammen mit den Transistoren Q 3 und Q 4 und dem zugehörigen Schaltkreis den Schalter 51, auf den in Fig. 2 hingewiesen ist.

Der Schalter 52 verbindet die Bürste 28 mit der Basis des Transistors Q 2 über einen Vorverstärker (nicht dargestellt) und entspricht vollständig dem Schalter Sl. Das heißt, die Bürste 28 ist mit der Basis des Transistors Q1' und über den Widerstand 36' mit Erde verbunden. Der Emitter des Transistors Ql' liegt über den Widerstand 38' an einer positiven Spannung und über die in Reihe geschalteten Widerstände 40' und 42' an der Basis des Transistors Q 2. Die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 40' und 42' ist mit den Kollektoren der Transistoren Q 3' und Q 4' verbunden, während deren Emitter geerdet sind. Die Basis des Transistors Q 3' ist über den Widerstand 46' und den Kondensator 48' mit der ersten Leitung 50 des Multivibrators 52 verbunden. Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Transistoren Q 3 und Q 3' von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp sind. Entsprechend ist auch der Transistor Q 4' von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp als der Transistor Q 4. Die Basis des Transistors Q 4' ist über den Widerstand 54' und Kondensator 56' mit der zweiten Ausgangsleitung 58 des Multivibrators 53 verbunden.

Beim Betrieb der Schaltung nach F i g. 3 sind die Transistoren Q3 und Q4 des Schalters Si in einem Zustand des Multivibrators 52 beide gesättigt und beide gesperrt bei dem anderen Zustand des Multivibrators 52. Das heißt, im Falle eines ersten Zustandes des Multivibrators 52 gelangt eine positive Spannung an die Ausgangsleitung 50 und eine negative Spannung an die Ausgangsleitung 58, so daß beide Transistoren Q 3 und Q 4 gesperrt werden.

In diesem Fall tritt jede Spannungsänderung am Emitter des Transistors Ql an der Basis des Transistors Q 2 auf. Im anderen Falle, d. h. im entgegengesetzten Zustand des Multivibrators, wenn eine negative Spannung an der Ausgangsleitung 50 und eine positive Spannung an der Ausgangsleitung 58 liegt, ist das Potential der Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 40 und 42 »fixiert«, d. h., sie liegt etwa an einem dem Erdpötential entsprechenden Potential, und die Spannungsänderungen am Emitter des Transistors Ql gelangen nicht an die Basis des Transistors Q 2.

Da die Transistoren im Schalter S 2 entgegengesetzt

ίο zu denen im Schalter Sl angeordnet sind,, werden bei Sättigung der Transistoren des Schalters Sl die Transistoren des Schalters S 2 gesperrt und umgekehrt bei Sättigung der Transistoren des Schalters 52 die Transistoren der Schalter S'l gesperrt sein. Infolgedessen treten die Spannungsänderungen an den Emittern der Transistoren Q1 und Q1' abwechselnd an der Basis des Transistors Q 2 auf.

Die in den Wicklungen der Köpfe Hl und H 3 induzierten Ströme gelangen an die Basis des Transistors Q1 und modulieren den Emitter-Kollektor-Strom. Das heißt, wird kein Strom in den Kopfwicklungen induziert, dann fließt in dem Transistoi Ql ein Emitter-Kollektor-Strom, der den Emitter auf einer gewissen Spannung hält. Wird die Spannung am Schleifring 22 vergrößert, dann wird der Emitter-Kollektor-Strom des Transistors Ql vermindert. Andererseits wächst bei einer Verminderung der Spannung am Schleifring 22 der Emitter-Kollektor-Strom in dem Transistor Q1 an und vermindert dabei die Emitterspannung des Transistors Q1.

Werden die Köpfe Hl, H2, H3 und H 4 am Umfang der Abtasttrommel, wie es in F i g. 1 dargestellt ist, angebracht, dann werden nacheinander in jeder Kopfwicklung Signale induziert, wenn sich die Köpfe über das Band 20 bewegen. Das heißt, der in der Wicklung des Kopfes Hl induzierte Strom moduliert die Emitterspannung des Transistors Q1, und diese modulierte Spannung gelangt über die Widerstände 40 und 42 an die Basis des Transistors Q 2. Gleichzeitig sind die Transistoren des Schalters S 2 gesättigt und fixieren dadurch die Spannung an der Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 40' und 42' und verhindern so, daß Ströme, die in den Wicklungen der Köpfe H 2 und H 4 induziert werden, die Basis des Transistors Q 2 beeinflussen. Nachdem der Kopf Hl das Band 20 überstrichen hat, schaltet der Multivibrator 52 so, daß die Transistoren des Schalters Sl gesättigt sind und die Transistoren des Schalters 52 gesperrt sind. Infolgedessen moduliert der in den Wicklungen des Kopfes H 2 induzierte Strom die Spannung des Emitters des Transistors Q1', die an die Basis des Transistors Q 2 gelangt. Betrachtet man die Spannungsverhältnisse, so kann man sagen, daß im Falle einer Sättigung der Transistoren Q 3 und Q 4 des Schalters Sl die Spannung an der Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 40 und 42 festliegt und verhindert, daß Spannungsschwankungen des Emitters des Transistors Ql an die Basis des Transistors Q 2 gelangen. Vom Stromstandpunkt aus gesehen, können die Transistoren Q 3 und Q 4 als eine Schaltung zur Umlenkung (im Sättigungszustand) des Stromes aus seinem Weg durch die Widerstände 40 und 42 betrachtet werden.

Die Spannung an der Basis des Transistors Q 2 moduliert die Emitterspannung des Transistors Q 2 proportional und ermöglicht dadurch, daß ein Ausgangssignal am Emitter und Kollektor des Transistors Q 2 abgegriffen werden kann.

Aus dem Vorhergehenden kann entnommen werden, daß die beschriebene Schaltvorrichtung insbesondere bei Magnetbandaufzeichnungsvorrichtungen dazu geeignet ist, jeden Magnetkopf auf einer Abtasttrommel schnell und nacheinander mit einem Ausgangskreis zu verbinden. Per Schaltvorgang geschieht sehr schnell (ungefähr 40 nanosec), während die Größe der Schaltstörimpulse auf einem minimalen Wert bleibt.

Neben dem genannten Verwendungszweck gibt es jedoch noch andere verschiedene Anwendungen für die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung, bei denen ein extrem schnelles Schalten notwendig ist.

Claims (8)

Patentansprüche: -

1. Schaltvorrichtung zur Verbindung einer Vielzahl von auf dem Umfang einer Abtasttrommel angeordneten, ein Magnetband in Querrichtung abtastenden Magnetköpfen mit einem gemeinsamen Ausgangskreis, dadurch gekennzeichnet, daß in den Verbindungsleitungen zwischen den Magnetköpfen (Hl, H 3, H2, H4) und dem gemeinsamen Ausgangskreis (44, 0 2) je zwei hintereinandergeschaltete Widerstände (40, 42; 40', 42') liegen und daß an die Verbindungsstellen zwischen diesen Widerständen im Takt der Umschaltung von Kopf zu Kopf gesteuerte Klemmschaltungen (0 3, 04, 46, 48, 54, 56; 03', 04', 46', 48', 54', 56') angeschlossen sind.

2. Schaltvorrichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Köpfe (Hl, H 3, H 2, H 4) paarweise über je einen Eingangskreis (22, 26, 01, 36, 38; 24, 28, 01', 36', 38') an je eine Verbindungsleitung angeschlossen sind.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Eingangskreis einen Transistor (01, QV) aufweist, dessen Basis parallel mit zwei Köpfen (Hl, H 3, H 2, H 4) und dessen Emitter mit einer Verbindungsleitung verbunden ist und daß Vorrichtungen (36, 38, 36', 38') zur Vorspannung der Emitter und Basen gegenüber den Kollektoren der Transistoren vorgesehen sind.

4. Schaltvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Eingang des Ausgangskreises (Q 2, 44) ein Transistor (02) vorgesehen ist, an dessen Steuerelektrode die Verbindungsleitungen angeschlossen sind.

5. Schaltvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmschaltungen (0 3, QA, 46, 48, 54, 56; 03', 04', 46', 48', 54', 56') mindestens je einen Transistor (0 3, 04; 03', 04') enthalten, dessen Kollektor und Emitter in Reihe zwischen die ihnen zugeordnete Verbindungsstelle zwischen den Impedanzen (40, 42; 40', 42') und eine Bezugsspannung (52) geschaltet sind.

6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Klemmschaltung (03, 04, 46, 48, 54, 56; 03', 04', 46', 48', 54', 56') zwei parallelgeschaltete Transistoren (03, 04; 03', 04') aufweist und daß eine Steuerspannungsquelle (52) vorgesehen ist, die abwechselnd die Transistoren eines jeden Paars sperrt und öffnet.

7. Schaltvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren (03, 04; 03', 04') eines jeden Paars entgegengesetzte Polarität aufweisen.

8. Schaltvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannungsquelle (52) einen Multivibrator aufweist, dessen einer Ausgang mit den Steuerelektroden der einen Transistoren (03, 03') eines jeden Paars und dessen anderer Ausgang mit den Steuerelektroden der anderen Transistoren (Q 4, 04') eines jeden Paars verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1137 075;
Mende: »Leitfaden der Transistortechnik«, 1959, S. 234.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

603 509/315 2.66 © Bundesdruckerei Berlin