DE1229580B - Schaltung zur Kompensation der durch die Resonanz der Schaltung eines Magnetwandlerkopfes bewirkten Verzerrung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H04n

Deutsche Kl.: 21 al - 32/11

Nummer: 1 229 580

Aktenzeichen: A 46304 VIII a/21 al

Anmeldetag: 12. Juni 1964

Auslegetag: 1. Dezember 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Kompensation der durch die Resonanz der Schaltung eines insbesondere der Wiedergabe breitbandiger Signale dienenden Magnetwandlerkopfes bewirkten Verzerrung.

Üblicherweise wird in magnetischen Wiedergabegeräten das auf einem Aufzeichnungsmedium, z.B. einem Magnetband, aufgezeichnete Signal mittels eines Wandlerkopfes wiedergegeben. Der Wandlerkopf enthält einen Kern, welcher einen Spalt aufweist, und eine Wicklung, die über dem Kern aufgebracht ist. Der durch das auf dem Aufzeichnungsmedium vorher aufgezeichnete Signal erzeugte magnetische Fluß wirkt am Spalt auf den Kern ein und bewirkt dadurch einen magnetischen Fluß durch *5 die Wicklung. Änderungen des Kernflusses induzieren in der Wicklung einen Strom; der Strom wird geeignet verstärkt und den nachfolgenden Schaltungen des Wiedergabegerätes zugeführt.

Verstärker sind mit einer entweder konzentrierten ^o oder verteilten Eingangskapazität behaftet, welche bei höheren Frequenzen mit der Induktivität der Kopfspule in Resonanz gerät. Für Niederfrequenz-Wiedergabegeräte wird die Resonanzfrequenz der Schaltung so gewählt, daß sie oberhalb des Bandpasses des Wiedergabegerätes zu liegen kommt und daher nur geringen Einfluß auf das wiedergegebene Signal nimmt. Bei Hochfrequenz-Wiedergabegeräten, wie sie zur Wiedergabe von Fernsehsignalen von einem Magnetband im allgemeinen verwendet werden, wird jedoch, um das beste Signal-Rausch-Verhältnis zu gewinnen, die Resonanzfrequenz an die äußerste obere Grenze des Signal-Bandpasses des Wiedergabegerätes gelegt. Sofern keine Kompensation vorgenommen wird, bewirkt diese Festlegung der Resonanzfrequenz eine Amplituden- und Phasenverzerrung des wiedergegebenen Signals.

Grundsätzlich ist es bekannt, eine Kompensation einer solchen, durch die Resonanz eines Magnetwandlerkopfes bewirkten Verzerrung vorzunehmen.

Die Erfindung gibt eine Schaltung zur Kompensation der Kopfresonanz an, die relativ billig in der Herstellung und einfach im Abgleich ist, andererseits aber eine genaue Kompensation der durch die Resonanz eines Magnetwandlerkopfes etwa in einem Fernseh-Bandwiedergabegerät bewirkten Phasen- und Amplitudenverzerrung gestattet.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine erste Entzerrungsstufe mit einem Resonanznetzwerk enthält, deren Ausgangsstrom in seiner Amplitude abnimmt, wenn die Frequenz des Eingangsstroms zunimmt, wobei der Einschaltung zur Kompensation der durch die
Resonanz der Schaltung eines
Magnetwandlerkopfes bewirkten Verzerrung

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, Möhlstr. 22

Als Erfinder benannt:

Charles H. Coleman jun., Belmont,

San Mateo, Calif.;

Michael O. Felix,

San Carlos, San Mateo, Calif.;

Peter W. Jensen, Fremont, Cälif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 30. August 1963
(305 740)

gangsstrom durch das Resonanznetzwerk fließt und dabei ein Ausgangssignal erzeugt, daß das Resonanznetzwerk einen Widerstand, einen Kondensator und eine Induktivität enthält, daß das Resonanznetzwerk dieselbe Resonanzfrequenz und dieselbe Güte wie die Schaltung des Wandlerkopfes aufweist, daß eine zweite Entzerrerstufe vorgesehen ist, die ein Ausgangssignal mit einer Amplitude, die anwächst, wenn die Frequenz des Eingangssignals anwächst, erzeugt, daß die Schaltung des Magnetwandlerkopfes an den Eingang einer der Entzerrerstufen angeschlossen ist, und daß ferner der Eingang der nicht an den Magnetwandlerkopf angeschlossenen Entzerrerstufe mit dem Ausgang der an den Magnetwandlerkopf angeschlossenen Entzerrerstufe verbunden ist.

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

F i g. 1 ist das Prinzipschaltbild einer Kompensationsschaltung, in welchem verschiedene Merkmale der Erfindung gezeigt sind;

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F i g. 2 stellt ein Prinzipschaltbild einer Vorrichtung zum Abgleich der in F i g. 1 dargestellten Kompensationschaltung dar.

Die in den Figuren gezeigte Schaltung ist für die Kompensation der durch die Resonanz eines Magnetwandlerkopfes bewirkten Phasen- und Amplitudenverzerrung ausgelegt. Die Schaltung enthält einen Wandlerkopf 10, welcher über eine Verstärkerschaltung 12 mit einer ersten Stufe 14 verbunden ist, welche die Resonanz des Wandlerkopfes teilweise kompensiert. Die erste Stufe 14 erzeugt ein Ausgangssignal, dessen Amplitude direkt proportional der Frequenz des Eingangssignals abfällt. Zur Kompensation dieses Amplitudenabfalls wird das Ausgangssignal über einen Verstärker 16 in eine zweite Stufe 18 eingespeist, welche ein Ausgangssignal· erzeugt, dessen Amplitude direkt proportional der Frequenz eines Eingangssignals ansteigt. Da das dieser zweiten Stufe 18 zugeführte Eingangssignal mit der Frequenz abnimmt, stellt das Ausgangssignal dieser Stufe ein Signal dar, dessen Amplitude nicht frequenzabhängig ist.

Der Wandlerkopf 10 kann ein Wandlerkopf üblicher Bauart sein, so wie sie in einem Video-Bandaufzeichnungs- und Wiedergabegerät verwendet werden. Der Wandlerkopf 10 enthält einen Kern (nicht dargestellt), auf dem sich eine Wicklung 20 befindet. Die Wicklung oder Spule ist mit dem Eingang der Verstärkerschaltung 12 verbunden, welche mindestens einen Spannungsverstärker üblicher Bauart enthalten kann; der Spannungsverstärker ist mit einer üblichen Vorrichtung zur Impedanzanpassung, ζ. Β. einem an Masse liegenden Transistor in Kollektorschaltung, verbunden. Die Wicklung 20 des Wandlerkopfes 10 und die Schaltung, mit der sie verbunden ist, weisen eine Induktivität, eine Kapazität und einen Widerstand auf, wobei die Kapazität als verteilte oder konzentrierte Kapazität ausgebildet sein kann. Bei einer Frequenz in der Nähe der oberen Grenze der wiedergegebenen Frequenzen gerät die Induktivität mit der Kapazität in Resonanz. Mit anderen Worten, es wirken die Induktivität, der Widerstand und die Kapazität wie ein Serienresonanzkreis (im weiteren als Kopfschaltung 21 bezeichnet). Dies bewirkt eine Phasenänderung des durch das Magnetfeld des Aufzeichnungsmediums erzeugten Signals. Ferner wird die Amplitude des erzeugten Signals verkleinert.

In der dargestellten Ausführungsform wird das dem Eingang der Verstärkerschaltung 12 zugeführte Signal in dieser Schaltung verstärkt und über einen Koppelkondensator 22 dem Eingang der ersten Kom^ pensationsstufe 14 zugeführt. Die erste Stufe 14 enthält einen PNP-Transistor 24 in üblicher Emitterschaltung. In dieser Anordnung wird das Eingangssignal der ersten Stufe 14 einer Basis 26 des Transistors 24 zugeführt Ein Emitter 28 des Transistors 24 ist über einen Koppelkondensator 30 mit einem Parallelresonanz-Netzwerk 32 verbunden. Die andere Seite des Parallelresonanz-Netzwerkes 32 liegt an Masse. Ein Kollektor 34 des Transistors 24 ist über einen Lastwiderstand 36 und einen Kondensator 38 mit Masse verbunden.

Die Basis 26 des Transistors 24 liegt an der Ver-i bindungsstelle eines Widerstandes 40 und eines Widerstandes 42 und wird dadurch vorgespannt. Der negative Pol einer Gleichstromquelle (nicht dargestellt) ist mit dem Widerstand 40 verbunden; der Widerstand 42 liegt auf Masse. An den Emitter 28 des Transistors 24 ist ein Entkopplungswiderstand 44 angeschlossen, welcher mit dem positiven Pol einer Gleichstromquelle (nicht dargestellt) verbunden ist. Der Emitter 28 des Transistors 24 wird dadurch positiv vorgespannt. Der Kollektor 34 des Transistors 24 liegt, bezogen auf Masse, auf negativem Potential, da der negative Pol der obengenannten Gleichstromquelle über einen Entkopplungswiderstand 48 der Verbindung zwischen dem Kondensator 38 und dem

ίο Kollektor-Lastwiderstand 36 zugeführt ist.

Die Vorspannung des Transistors 24 ist so gewählt, daß der Widerstand der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 24 innerhalb des Signalfrequenzbereichs klein gegen die Impedanz des Resonanznetzwerkes 32 ist. Auf diese Weise befindet sich die Spannung über dem Resonanznetzwerk 32 auf einem Wert, der innerhalb des Bereichs der wiedergegebenen Signale den Wert der Eingangsspannung des Transistors nahezu erreicht.

Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält das Resonanznetz'' werk 32 eine Drosselspule 50, einen Widerstand 52 und einen Kondensator 54, welche zueinander parallel geschaltet sind und zwischen dem Koppelkon·; densator30 und Masse liegen. In Serie mit dem' Widerstand 52 ist ein Potentiometer 56 geschaltet," so daß der Widerstand im Resonanznetzwerk 32 verändert werden kann. Ferner liegt parallel zum Kondensator 54 ein veränderbarer Kondensator 58, so daß die Kapazität des Resonanznetzwerkes 32 variiert werden kann.

Der veränderbare Kondensator 58 im Resonanz' netzwerk 32 wird so eingestellt, daß die Resonanz* frequenz des.Resonanznetzwerkes32 gleich der Re~ sonanzfrequenz der Kopfschaltung 21 ist. In dieses Anordnung ist das Produkt aus Induktivität und Kapazität des Resonanznetzwerkes 32 auf den Wert des Produkts aus der Kopfinduktivität und der Ein* gangskapazität in der Kopf schaltung .21 abgeglichen. Ferner ist bei der Resonanzfrequenz die Güte Q des Resonanznetzwerkes 32 auf den Gütewert Q der Kopfschaltung 21 abgeglichen. Das Produkt aus Induktivität und Leitwert der Resonanzschaltung 32 ist in dieser Schaltung auf den Wert des Produkts aus der Kapazität und dem Widerstand der Kopfschal-* tung 21 abgeglichen.

Wenn die Resonanzschaltung 32, wie oben ange-; geben, abgeglichen ist, ist das Ausgangssignal aus der ersten Kompensationsstufe 14 indirekt proportional (6 db pro Oktave) der Frequenz des wiedergegebenen Signals (wobei eine konstante Amplitude des wieder·- gegebenen Signals angenommen ist). Das Ausgangs» signal wird über den Verstärker 16, welcher ein Verstärker mit Impedanzanpassung, ζ. Β. ein Transistor in herkömmlicher Kollektorschaltung, sein kann, und über einen Koppelkondensator 60 der zweiten Kompensationsstufe 18 . zugeführt. Die zweite Stufe IS kompensiert den frequenzabhängigen Amplitudenabfall des Eingangssignals.
Wie in F i g. 1 gezeigt, enthält die zweite Stufe IS einen PNP-Transistor 62 in üblicher Emitterschaltung. In dieser Schaltung wird das Eingangssignal zwischen einer Basis 64 des Transistors 62 und Masse angelegt. Ein Emitter 66 des Transistors 62 liegt über einen Serienkondensator 68 und einen Widerstand 70 auf Masse.

Der Transistor 62 wird auf ähnliche Weise vorge* spannt, wie der Transistor 24 in der ersten Kompensationsstufe 14. In. der Schaltung ist der negative Pol

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der erstgenannten Stromquelle mit dem einen Ende eines auf Masse liegenden Spannungsteilers verbunden; der Spannungsteiler enthält zwei miteinander verbundene Fest-Widerstände 72 und 74. Die Basis 64 des Transistors 62 liegt an der Verbindungsstelle der beiden Festwiderstände 72 und 74. Der Emitter 66 des Transistors 62 ist über den Anschluß des positiven Pols der zweitgenannten Gleichstromquelle und über einen Entkopplungswiderstand 76 positiv vorgespannt. Ein Kollektor 80 des Transistors 62 ist mittels geeigneter Vorrichtungen (nicht dargestellt) negativ vorgespannt.

Der Transistor 62 der zweiten Stufe 18 ist so vorgespannt, daß innerhalb des Bereichs der wiedergegebenen Signalfrequenzen die Spannung über dem im Emitterkreis angeordneten Kondensator 68 nahezu den Wert der Eingangsspannung erreicht. In dieser Schaltung ist die Reaktanz des Kondensators 68 groß gegenüber der Basis-Emitter-Impedanz des Transistors 62 gewählt. Um ferner den Anstieg des Ausgangssignals mit der Frequenz zu bewirken, ist die Reaktanz des Emitterkondensators 68 im Bereich der Signalfrequenzen sehr viel kleiner gewählt als der Widerstand des Emitterwiderstandes 76. Auf diese Weise wächst die Amplitude des Ausgangssignals aus der zweiten Stufe 18 bei konstanter Amplitude des Eingangssignals direkt proportional der Frequenz des Eingangssignals an (6 db pro Oktave). Da die Amplitude des Signals aus der ersten Stufe 14 mit der Frequenz abfällt, ist das resultierende Ausgangssignal der zweiten Stufe 18 ein frequenzunabhängiges Signal (wobei eine konstante Amplitude des wiedergegebenen Signals vorausgesetzt ist). Das Ausgangssignal kann auf übliche Weise den folgenden Verarbeitungsschaltungen (nicht dargestellt) zugeführt werden.

Es ist erkennbar, daß die ersten und zweiten Kompensationsstufen 14 und 18 gegeneinander vertauscht werden können und sich dabei dieselbe Kompensation ergibt. Ferner können verschiedenartige Netzwerke zur Erzeugung unterschiedlicher Signaleffekte zwischen die Kopfschaltung 21 und die erste Kompensationsstufe 14 oder zwischen die erste Kompensationsstufe 14 und die zweite Kompensationsstufe 18 geschaltet werden. Darüber hinaus kann die Resonanz-Kompensationsschaltung zur Kompensation der Resonanz einer Vielzahl von Wandlerköpfen, welche an die Resonanz-Kompensationsschaltung der Reihe nach angeschaltet sind, verwendet werden. Im einzelnen enthalten die üblichen Video-Bandaufzeichnungs- und -Wiedergabegeräte vier Wandlerköpfe, welche über eigene Verstärker mit einem Schalter verbunden sind, welcher die Köpfe der Reihe nach mit einer gemeinsamen Ausgangsschaltung verbindet. Die oben angegebene Kompensationsschaltung kann entweder in der Gesamtschaltung angeordnet sein, oder es kann für jeden der Köpfe eine eigene Kompensationsschaltung vorgesehen sein.

In besonderen Anwendungsfällen können, um die Kompensation der zweiten Stufe zu bewirken, auch andere Vorrichtungen benutzt werden: beispielsweise kann das Ausgangssignal aus der ersten Stufe 14 zur Speisung einer an eine induktive Last angeschlossene Konstantstromquelle benutzt werden. Die an der induktiven Last anliegende Spannung wird den nachfolgenden Stufen des Wiedergabegerätes zugeführt. Ferner können, um die Kompensation der ersten Kompensationsstufe 14 zu bewirken, auch andere Vorrichtungen verwendet werden. Zum Beispiel kann das Ausgangssignal aus der Kopfschaltung 21 zur Speisung einer Konstantstromquelle benutzt werden, welche mit einem Seriennetzwerk verbunden ist, das eine Induktivität, einen Kondensator und einen Widerstand enthält. Die Spannung an diesem Seriennetzwerk wird dann zur Speisung der zweiten Kompensationsstufe 18 benutzt.

Das Resonanznetzwerk 32 kann mit der in F i g. 2

ίο gezeigten Vorrichtung abgeglichen werden. Die dargestellte Vorrichtung dient zur Speisung einer Übertragerspule 82, welche in der Nähe des zu kompensierenden Wandlerkopfes angeordnet ist. Die Abgleichschaltung enthält einen Video-Wobbelsender 86, welcher von herkömmlicher Art sein kann und der über ein geschirmtes Kabel 84 mit der Serienschaltung eines Widerstandes 88 und der Übertragerspule 82 verbunden ist. Die Impedanz der Übertragerspule 82 ist so bemessen, daß sie sehr klein

ao gegen die Impedanz des Widerstandes 88 ist; der Wert des Widerstandes 88 ist so gewählt, daß die Ausgangsimpedanz des Video-Wobbelsenders 86 angepaßt ist. Auf diese Weise bleibt der Strornfluß durch die Übertragerspule 82 im wesentlichen unab-

hängig von der Frequenzänderung. ·

Eine Serienschaltung, welche einen Kondensator 90 und einen Widerstand 92 enthält, liegt parallel zur Widerstands-Spulenkombination 88, 82 und dient als konstanter Widerstandsabschluß des Wobbeisenders.

Unter bestimmten Betriebsbedingungen kann der Kondensator 90 und der Widerstand 92 entfallen. Auf diese Weise erzeugt der Wobbeisender 86 an der Last eine frequenzunabhängige Spannung.

Die durch die Übertragerspule 82 erzeugte Flußänderung ist direkt proportional der Stromänderung in der Übertragerspule 82; die Stromänderung wiederum ist proportional der Frequenz des Wobbelsenders 86. Die in dem zu eichenden Wandlerkopf 10 induzierte Spannung ist deshalb proportional der Frequenz des Wobbeisenders 86. Wie oben ausgeführt, nimmt das Ausgangssignal aus der ersten Stufe 14 proportional der Frequenz ab, sofern eine konstante Spannung in die Wandlerkopfspule 10 induziert wird. Das Ausgangssignal aus der ersten Stufe 14, welches von einer durch die Übertragerspule 82 induzierten Spannung herrührt, ist dann innerhalb des Frequenzbereiches konstant, wenn das Resonanznetzwerk 32 einwandfrei abgeglichen ist. Durch Überwachung des Ausgangs der ersten Stufe 14 kann das Resonanznetzwerk einwandfrei abgeglichen werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Kompensation der durch die Resonanz der Schaltung eines insbesondere der Wiedergabe breitbandiger Signale dienenden Magnetwandlerkopfes bewirkten Verzerrung, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine erste Entzerrerstufe (14) mit einem Resonanznetzwerk (32) enthält, deren Ausgangsstrom in seiner Amplitude abnimmt, wenn die Frequenz des Eingangsstroms zunimmt, wobei der Eingangsstrom durch das Resonanznetzwerk (32) fließt und dabei ein Ausgangssignal erzeugt, daß das Resonanznetzwerk (32) einen Widerstand (52), einen Kondensator (54) und eine Induktiv!-

tat (50) enthält, daß das Resonanznetzwerk (32) dieselbe Resonanzfrequenz und dieselbe Güte (Q) wie die Schaltung des Wandlerkopfes (21) aufweist, daß eine zweite Entzerrerstufe (18) vorgesehen ist, die ein Ausgangssignal mit einer Amplitude, die anwächst, wenn die Frequenz des Eingangssignals anwächst, erzeugt, daß die Schaltung des Magnetwandlerkopfes (21) an den Eingang einer der Entzerrerstufen (14, 18) angeschlossen ist und daß ferner der Eingang der nicht an den Magnetwandlerkopf (21) angeschlossenen Entzerrerstufe (14, 18) mit dem Ausgang der an den Magnetwandlerkopf (21) angeschlossenen Entzerrersrufe (14,18) verbunden ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Resonanznetzwerk (32) der Widerstand (52), der Kondensator (54) und die Induktivität (50) zueinander parallel geschaltet sind.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Entzerrerstufe (14) einen Transistor (24) in üblicher Emitterschaltung enthält, daß das Resonanznetzwerk (32) im Emitterkreis des Transistors (24) angeordnet ist und daß ferner der Transistor (24) so vorgespannt ist, daß sein innerer Widerstand klein gegen die Impedanz des Resonanznetzwerks (32) ist.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Entzerrerstufe (18) einen Transistor (62) in üblicher Emitterschaltung enthält, daß ein Widerstand (70) und ein Kondensator (68) vorgesehen ist, daß der Widerstand (70) und der Kondensator (68) zueinander parallel geschaltet und im Emitterkreis des Transistors (62) angeordnet sind und daß die Reaktanz des Kondensators (68) innerhalb des Betriebsfrequenzbereiches des Wandlerkopfes sehr viel kleiner gewählt ist als der Widerstandswert des Widerstandes (76) und daß ferner der Transistor (62) so vorgespannt ist, daß die Spannung am Kondensator (68) etwa gleiche Größe wie die Spannung am Eingang des Transistors (62) aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1131 262.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1162 868.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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