DE1412717B1

DE1412717B1 - Magnetbandgeraet

Info

Publication number: DE1412717B1
Application number: DE19621412717
Authority: DE
Inventors: Allington Robert Wesley
Original assignee: Ampex Corp
Current assignee: Ampex Corp
Priority date: 1962-03-30
Filing date: 1962-11-07
Publication date: 1971-06-03
Also published as: GB983190A; US3280270A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetbandgerät mit einem Kanal zur direkten Aufzeichnung zu speichernder Signale auf dem Magnetband und mit einem Kanal zur Frequenzmodulation und anschließender Aufzeichnung der zu speichernden Signale.

Eine direkte Aufzeichnung (im folgenden DR genannt) wird im allgemeinen zur Aufzeichnung eines weiten Frequenzspektrums verwendet, das etwa von 50 Hz bis 40 kHz reicht. DR ist also zur Aufzeichnung von Sprache, Musik und zur Ausmessung und Spektralanalyse von Geräuschen und Unterwasser-Schallsignalen geeignet. Weiterhin ist es bei DR möglich, eine Anzahl von Signalen zugleich nach dem Multiplexverfahren auf einer Spur unterzubringen. Ein DR-System kann auch mäßig überlastet werden, ohne daß eine plötzliche Zunahme von Störungen in einem weiten dynamischen Bereich eintritt. Das DR-System ist jedoch einer Amplitudeninstabilität unterworfen und kann nicht sehr niederfrequente Signale bis hinunter zum Gleichstrompegel (Gleichstromaufzeichnung) aufzeichnen.

Die Frequenzmodulations-Aufzeichnung (im folgenden FM genannt) unterliegt andererseits nicht der Amplitudeninstabilität. Das FM-System kann sehr niedrige Frequenzen aufzeichnen einschließlich Gleichstromsignale. Die Wellenform der aufgezeichneten Signale entspricht genau der Wellenform der eingespeisten Signale. Darüber hinaus ist die Phasenverschiebung in Abhängigkeit von der Frequenz gering. Die FM-Aufzeichnung kann zur Registrierung von Übergangsphänomenen verwendet werden und für Systeme, in denen die Frequenzkomponenten verändert werden oder die Zeitbasis der Wellenform geändert wird.

Jedes System hat also seine eigenen Vorteile und Nachteile. In manchen Fällen kann es wünschenswert sein, mit einem einzigen Apparat die Vorteile beider Systeme verfügbar zu machen. Ein Arzt kann beispielsweise wünschen, die Herzschläge eines Patienten mit FM aufzuzeichnen und auf das gleiche Band zwischendurch einen gesprochenen Kommentar über die Herzschläge seines Patienten aufzuzeichnen.

Wünscht bei den derzeit bekannten Systemen die Bedienungsperson von einer Aufzeichnungsart auf eine andere umzuschalten, so ist- es notwendig, gesonderte Einrichtungen für DR- oder FM-Betriebe vorzusehen. Es sind also zusätzliche Vorrichtungen mit gesonderten elektronischen Schaltungen, gesondertem Aufzeichnungsmaterial, insbesondere Bändem, erforderlich, die nach der Aufzeichnung montiert werden müssen. Das bedeutet zusätzliche Arbeit, zusätzliche Kosten und Unbequemlichkeit. Es mag möglich sein, einen Wechsel von DR zu FM oder umgekehrt durchzuführen, indem man jeweils verschiedene elektronische Systeme an einen Apparat schaltet. Ein solcher Wechsel kann jedoch nur dann vorgenommen werden, wenn der Apparat in Ruhe ist, d. h., nachdem die mechanischen und elektronischen Elemente des Aufzeichnungsgerätes inaktiviert wurden.

An sich ist ein Magnetbandgerät eingangs genannter Art, das getrennte Aufzeichnungsköpfe für die FM-Aufzeichnung und die Direkt-Aufzeichnung aufweist und ein gleichzeitiges Arbeiten mit beiden Köpfen gestattet, bekannt. Dieses Gerät ist dazu bestimmt, mit dem einen Kopf den Video-Anteil eines Fernsehsignals direkt aufzuzeichnen und den Audio-Anteil frequenzmoduliert aufzuzeichnen. Würde nur die eine oder die andere Aufzeichnung vorgenommen werden, so würde entweder der Audio-Anteil oder der Video-Anteil nicht aufgezeichnet sein. Beim Abspielen des aufgezeichneten Signals würde der Ton nicht vom Bild begleitet sein oder umgekehrt.

Bei der Aufzeichnung von beispielsweise Meßdaten ist nun jedoch die eine Signalart häufig wichtiger als die andere Signalart, je nachdem, wie jeweils der Fall liegt. Eine gleichzeitige Aufzeichnung der Signale direkt und frequenzmoduliert auf zwei Spuren, würde nur dazu führen, daß eine Spur überflüssig aufgezeichnet wird. Eine solche überflüssige Spur nimmt aber immerhin Platz fort, außerdem wird ein zusätzlicher Aufzeichnungskopf mit zugehöriger Schaltung benötigt, um diese überflüssige Spur aufzuzeichnen. In entsprechenden Abspielsystemen wären entsprechend zusätzliche Bauteile erforderlich.

Es ist daher von Vorteil, nach Wahl die eine oder die andere Aufzeichnungsart vorsehen zu können: Je nach den vorliegenden Verhältnissen kann die beste Aufzeichnungsart für die jeweils vorgegebenen Daten ausgewählt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Magnetband eingangs genannter Art anzugeben, das ein Umschalten von Direktaufzeichnungs- und Frequenzmoduliationsbetrieb und umgekehrt bei einem minimalen Aufwand an zusätzlichen Bauelementen gestattet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Gerät gekennzeichnet durch einen einzigen Aufzeichnungskopf, durch eine einzige an den Kopf gekoppelte Vorspannungsquelle, mit der der Kopf hochfrequent zu erregen ist, durch einen Schalter zur wahlweisen Ankopplung des einen oder des anderen Kanals an den Kopf und durch ein Dämpfungsglied in dem letztgenannten Kanal zur Dämpfung der frequenzmodulierten Signale auf den gleichen linearen Bereich der direkt aufzuzeichnenden Signale.

Durch die Lehre der Erfindung ist es möglich, Bauelemente für beide Aufzeichnungskanäle zu verwenden. Dadurch wird das Gerät in seinem Aufbau einfach. Das Dämpfungsglied dient der Verringerung des Pegels der frequenzmodulierten Signale auf ein Niveau, das dem Pegel der direkt aufzuzeichnenden Signale entspricht, so daß die gleiche Vorerregungsquelle für beide Signalarten verwendet werden kann und der einzige Kopf in seinem linearen Arbeitsbereich betrieben werden kann.

Der DR-Kanal ist in üblicher Weise aufgebaut. Er enthält unter anderem Mittel, mit denen dem Eingangssignal ein Vorerregungssignal überlagert ist, so daß das dann entstehende Signal in üblicher Weise einer Aufzeichnungskopfanordnung zuzuführen ist. Der FM-Kanal enthält jedoch unüblicherweise einen Oszillator zur Erzeugung einer Sägezahnträgerwelle, die durch das Eingangssignal moduliert wird, wenn der FM-Kanal in Betrieb ist. Ein Binäruntersetzer ist an den Ausgang des Oszillators gekoppelt und stellt sicher, daß das von dem FM-Kanal modulierte Ausgangssignal symmetrisch ist. Dem symmetrischen FM-Signal wird ein voreingestelltes Vorerregungssignal überlagert und das zusammengesetzte Signal wird der Kopfanordnung zugeführt, die es auf das Band aufzeichnet.

In ähnlicher Weise weist das Wiedergabesystem einen üblichen DR-Kanal auf, der einen Vorverstärker, einen Ausgleichskreis und Ausgangsverstärker

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enthält, die zwischen die Wiedergabekopfanordnung die Frequenz des Trägers entsprechend seiner Am- und einen Nutzkreis gekoppelt sind. Der FM-Kanal plitude und Polarität variiert (Fig. 5B). Ist das Eindes Wiedergabesystems kann mittels einer Schaltvor- gangssignal negativ, so wird die Frequenz des Sägerichtung zum Betrieb ausgewählt werden. Der Ampli- zahnausgangssignals des Oszillators 30 verringert, wie tudenausgleichskreis wird dann abgeschaltet, jedoch 5 im Zeitabschnitt J₀-Z₁ in Fig. 5B dargestellt. Ein powird der gleiche Vorverstärker und der gleiche Aus- sitives Eingangssignal erhöht entsprechend die Fregangsverstärker verwendet. quenz des Sägezahnausgangssignals, wie im Zeit-Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich abschnitt t_x-t₂ in F i g. 5 B dargestellt. Ein scharfer aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungs- negativer Impuls 33 (F i g. 5 C) wird durch einen Difbeispiels unter Hinweis auf die Figuren. io f erentiator 35 erzeugt, der auf den steilen Anstieg der

F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Aufzeich- Hinterkante jedes Sägezahns anspricht, der von dem

nungssystems nach der Erfindung; Oszillator 30 abgegeben wird. Dieser scharfe negative

F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines Wiedergabe- Impuls 33 kommt in einen Binäruntersetzer 32,

systems nach der Erfindung; welcher als Ausgangssignal eine Rechteckwelle

Fig. 3 und 4 zeigen schematisch Schaltungen ge- 15 (Fig. 5D) liefert, die das FM-Signal repräsentiert,

wisser Stufen des Aufzeichnungssystems nach Fig. 1; Das FM-Signal kommt dann durch ein Dämpf ungs-

Fig. 5A bis 5D zeigen Wellenverläufe an ver- glied 34, den Schalter 14 und die Vorerregungssperre

schiedenen Stellen der Schaltung in den F i g. 3 28 zu der Aufzeichnungskopfanordnung 16. Über

und 4. einen variablen Kondensator 26 wird von der Quelle

In der Ausführungsform der Erfindung nach 20 24 ein geeignetes Vorerregungssignal abgeleitet, das Fig. 1 ist ein Aufzeichnungssystem vorgesehen, das dem FM-Signal überlagert wird. Das zusammenein aufzuzeichnendes Eingangssignal von einer gesetzte Signal wird dann auf dem Band 18 auf-Signalquelle 10 erhält. Das Eingangssignal wird einem gezeichnet.

Anschlußpunkt 12 zugeführt, an den der DR- und In F i g. 2 ist ein Rückspielsystem dargestellt, mit

der FM-Kanal parallel angeschlossen sind. 25 dem aufgezeichnete DR- oder FM-Signale wieder-

Erfindungsgemäß kann eine Bedienungsperson mit- zugeben sind. Es muß hier bemerkt werden, daß, tels einer Schaltvorrichtung 14 entweder DR- oder wenn ein Informationssignal mit DR aufgezeichnet FM-Aufzeichnung auswählen. Die Auswahl und die ist, es auch nur mit DR rückgespielt werden kann. Umschaltung von DR- zu FM-Betrieb und zurück Ein mit FM aufgezeichnetes Signal kann entweder in kann erfolgen, selbst wenn die mechanischen Teile 30 dem FM-Kanal demoduliert oder dem DR-Kanal zudes Aufzeichnungsgerätes im Betrieb und in Bewe- geführt werden, der dann das aufgezeichnete FM-gung sind, also etwa die Bandantriebswelle des Ban- Signal ohne Demodulation wiedergibt, des und die Bandhaspel. Die Umschaltung erfolgt in Das Rückspielsystem nach F i g. 2 weist einen DR-dem elektronischen System, durch das entweder der Kanal auf, der ein von einem Wiedergabekopf 36 DR-Kanal oder der FM-Kanal an eine Aufzeich- 35 abgenommenes Signal aufnimmt, der das Aufzeichnungskopfanordnung 16 angekoppelt wird, die ein nungsmedium oder Band 18 abtastet. Befinden sich magnetisches Medium oder Band 18 abtastet. Die ge- ein Schalter 38 und 39 in der DR-Stellung, so genannten mechanischen Teile sind in der Figur nicht langt das aufgenommene Signal durch einen Vorverdargestellt, sie sind bekannt. stärker 40 zu einem Ausgleichskreis 42, der die Am-

Die Bedienungsperson kann die Aufzeichnung auf 40 plituden des aufgenommenen Signals ausgleicht, wo-

dem Band mit Montagemarken oder aufzuzeichnen- bei die Frequenzänderung im Signal bewahrt bleibt,

den Impulsen (nicht dargestellt) markieren, um den Das ausgeglichene Signal wird einem Verstärker 44

Signaltyp (DR oder FM) zu kennzeichnen, der in dem geliefert und danach einer Nutzschaltung 46 zur

jeweiligen Bandabschnitt aufgezeichnet ist. Beim Wiedergabe oder zu anderen Zwecken zugeführt.

Rückspielen kann man entsprechend dem Hinweis 45 Das wiedergegebene und verarbeitete Signal reprä-

der Montagemarke oder Impulse auf DR oder FM sentiert dann in diesem Fall genau das aufgezeich-

schalten. nete Signal.

Befindet sich der Schalter 14 in der DR-Stellung, Soll ein aufgezeichnetes FM-Signal demoduliert wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, und ist der DR- werden, worauf die oben angeführte Bandmarkierung Kanal in Betrieb, so wird das Eingangssignal von 50 hinweist, so werden die Schalter 38 und 39 auf FM-einem Verstärker 20 verstärkt und läuft durch einen Betrieb umgestellt. Das abgenommene Signal gevariablen Widerstand oder ein Dämpfungsglied 22, langt dann durch den Vorverstärker 40 zu einem Bemit dem der Signalpegel zu steuern ist. Zugleich wird grenzer 48 in dem FM-Wiedergabekanal. Der Beein Vorerregungssignal über einen variablen Konden- grenzer 48 beseitigt Amplitudenstörungen, die sonst sator 26 von einer Signalquelle 24 abgenommen und 55 als Rauschen auftreten würden, von dem FM-Signal, der der Aufzeichnungskopfanordnung 16 zugeordne- und ein Frequenzdiskriminator 50 demoduliert den ten Schaltung zugeführt. Eine Vorerregungssperre 28 FM-Träger, um das Informationssignal zu erhalten, liegt zwischen dem Schalter 14 und der Vorerregungs- das von der Eingangsquelle 10 im Aufzeichnungsquelle 24. Sie verhütet, daß das Vorerregungssignal betrieb geliefert wurde. Das erhaltene Signal wird zum Dämpfungsglied 22 und zum Verstärker 20 ge- 60 dann durch ein Filter 52 geschickt. Dieses Filter 52 langt. Der DR-Teil des erfindungsgemäßen Systems läßt nur die im jeweils interessierenden Bereich liearbeitet in üblicher Weise und ist mit bekannten Bau- genden Signale zu dem vorerwähnten Ausgangsverelementen aufgebaut. stärker 44 und zu der Nutzschaltung 46 durch.

Ist der Schalter 14 in der FM-Stellung, so kommt In einem erfolgreichen Anwendungsfall der Erfin-

das Eingangssignal von der Quelle 10 zu einem 65 dung wurde ein Vorerregungssignal von etwa 250 kHz

FM-Oszillator 30, der eine Sägezahnträgerwelle 31 verwendet und eine Bandgeschwindigkeit von 37,5 cm

(Fig. 5A) vorgegebener Frequenz erzeugt. Das Ein- pro Sekunde. Signale im Bereich von 50 Hz bis

gangssignal moduliert den Sägezahnträger, indem es 40 kHz wurden nach dem DR-Verfahren aufgezeich-

net und wiedergegeben. Signale im Bereich der Frequenz O bis 2400 Hz wurden mit FM verarbeitet. Zur FM-Aufzeichnung wurde ein Träger mit 13,5 kHz verwendet, dessen Frequenz maximal bis zu 18,9 kHz verschoben wurde. Im Rückspielsystem dient das Tiefpaßfilter 52 dazu, Signale zwischen der Frequenz 0 und 2400Hz in den FM-Wiedergabekanal eintreten zu lassen. Der Vorverstärker 40 hat eine Gegentakteingangsschaltung, die vom Mittelabgriff eines Wiedergabekopfes 36 gespeist wird, um Brummen zu vermeiden.

Die schematischen Schaltbilder der F i g. 3 und 4 stellen den FM-Oszillator 30, den Differentiator 35 und den Binäruntersetzer 32 des in F i g. 1 dargestellten Aufzeichnungskanals dar. In der Schaltung nach F i g. 3 wird das Eingangssignal von der Quelle 10 der Basis eines Transistors 54 zugeführt, der das Signal verstärkt. Der Transistorverstärker 54 ist emitterseitig über eine Widerstandsschaltung 56 an einen Transistor 58 gekoppelt, der als Stromkonstanthalter zur Beladung eines Kondensators 60 dient, der an die Ausgangselektrode oder den Kollektor des Transistors 58 gekoppelt ist.

Wenn die Spannung am Kollektor des Transistors 58 eine vorgegebene Höhe erreicht, so werden zwei Transistoren 62 und 64, die an den Ausgang des Transistors 58 und den Kondensator 60 gekoppelt sind, leitend. Wenn sie leitend geworden sind, dienen die Transistoren 62 und 64 als reaktiver (rückkoppelnder, regenerativer) Schalter zur Entladung des Kondensators 60. Bei der Entladung beginnt ein neuer Zyklus und der Kondensator 60 wird wieder durch das Ausgangssignal des Transistors 58 beladen. Auf diese Weise entsteht ein Schwingungszustand, der die Sägezahnwelle 31 (Fig. 5A) als Ausgangssignal liefert und die Schwingungsfrequenz wird durch die Stärke des Kollektorstroms am Transistor 58 bestimmt, die Kapazität des Kondensators 60 und die Spitzenspannungen der Schalttransitoren 62 und 64.

Kommt kein Eingangssignal von der Quelle 10, so bleibt der Strom vom Transistor 58 konstant und die Frequenz der Sägezahnwelle 31, die von dem Oszillator 30 erzeugt wird, ist im wesentlichen fest, wie aus Fig. 5A ersichtlich. Wird jedoch ein Eingangssignal von dem Transistor 54, 58 aufgenommen, so wird der Kondensator 60 mit unterschiedlicher Geschwindigkeit beladen und entladen, je nach der Polarität und der Amplitude des ankommenden Signals. Dadurch wird die Frequenz der Sägezahnwelle, die von dem Oszillator 30 geliefert wird, entsprechend modifiziert (Fig. 5B). Ist beispielsweise die Spannung des ankommenden Signals 0,3 V, so wird ein Sägezahnträger von 13,5 kHz in seiner Frequenz um 40% verschoben.

Das frequenzmodulierte Signal kommt von der Ausgangselektrode oder dem Kollektor des Transistors 64 zur Differenzierschaltung 35, die aus einem Kondensator 66 und einem Widerstand 68 aufgebaut ist (F i g. 4). Diese Schaltung 35 erzeugt einen scharfen negativen Impuls 33 (F i g. 5 C) entsprechend der ins Negative gehenden steilen Flanke des frequenzmodulierten Sägezahns, die von dem Oszillator 30 geliefert wird.

Die negativen Impulse 33 werden den Basen der Transistoren 70 und 72 durch Gatterdioden 74 und 6g zugeführt. Dadurch wird der als Multivibrator arbeitende Binäruntersetzer 32 angestoßen. Um die Basen der Transistoren geeignet vorzuspannen, ist an sie ein Spannungsteiler 78 angeschaltet, der aus einem Widerstandsnetzwerk 80 und Kondensator 82 besteht. Tritt ein Anstoßimpuls 33 auf, so wird einer der Transistoren leitend, während der andere nicht leitend wird. Der nächstfolgende Impuls sperrt den leitenden Transistor und macht den nichtleitenden Transistor leitend. Die Transistoren 70 und 72 dienen als bistabiler Multivibrator, der einen vollständigen Zyklus der Rechteckwelle 84 bei jeweils zwei Zyklen des Sägezahns (Fig. 5B) liefert, wie sie durch die beiden entsprechenden negativen Impulse 33 definiert werden. Die Frequenz der Rechteckausgangswelle 84 ist also halb so groß wie diejenige des FM-Signals, das vom Oszillator 30 abgeleitet wird.

Das in seiner Frequenz untersetzte Rechteckwellen-Ausgangssignal 84 (Fig. 5D) kommt vom Kollektor des Transistors 70 über ein Dämpfungsglied oder einen Widerstand 86 zum Schalter 14. Das Rechteckwellen-FM-Signal 84 wird dann auf dem Band 18 mittels der Aufzeichnungskopfanordnung 16 aufgezeichnet. Symmetrie der Rechteckwelle vermindert die Möglichkeit unerwünschter Magnetisierung der Aufzeichnungskopf anordnung 16.

Die anderen Elemente der Schaltung sind nicht im Einzelnen beschrieben worden, da sie als solche bekannt sind und ihre Wirkungsweise wie üblich ist. Zur Erfindung tragen sie nichts bei.

Die beschriebene Erfindung gestattet also, die gleiche Aufzeichnungskopfanordnung für DR- oder FM-Betrieb zu verwenden, da ein einstellbares Vorerregungsmittel verwendet wird.

Die Verwendung eines Vorerregungssignals bei beiden Betriebsarten gestattet die Verwendung eines geringeren Aufzeichnungsstromes. Es besteht keine Notwendigkeit, die mechanischen Teile der Anordnung anzuhalten oder das elektronische System zu inaktivieren, wenn eine Umschaltung zwischen DR und FM nicht erfolgt. Insgesamt bietet die Erfindung eine Ersparnis an Zeit, Bauelementen, Bandmaterial und Montagearbeit in einfacher, zweckmäßiger Weise.

Claims

Patentansprüche:

1. Magnetbandgerät mit einem Kanal zur direkten Aufzeichnung zu speichernder Signale auf dem Magnetband und mit einem Kanal zur Frequenzmodulation und anschließender Aufzeichnung der zu speichernden Signale, gekennzeichnet durch einen einzigen Aufzeichnungskopf (16), durch eine einzige an den Kopf gekoppelte Vorspannungsquelle (24), mit der der Kopf hochfrequent zu erregen ist, durch einen Schalter (14, 38, 39) zur wahlweisen Ankopplung des einen (20, 22) oder des anderen (30, 35, 32) Kanals an den Kopf und durch ein Dämpfungsglied (34) in dem letztgenannten Kanal zur Dämpfung der frequenzmodulierten Signale auf den gleichen linearen Bereich der direkt aufzuzeichnenden Signale.

2. Magnetbandgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal zur Frequenzmodulation (30, 35, 32) vor dem Dämpfungsglied (34) in Reihe einen Oszillator (30) zur Erzeugung einer von dem zu speichernden Signal modulierten Sägezahnträgerwelle und einen die modulierte Sägezahnträgerwelle symmetrisierenden Binäruntersetzer (32) enthält.

3. Magnetbandgerät nach Anspruch 1 in Kombination mit einer Wiedergabeeinrichtung, gekennzeichnet durch einen einzigen Wiedergabekopf (36), einen einzigen an den Wiedergabekopf (36) gekoppelten Vorverstärker (40), einen Kanal (über 42) zur Wiedergabe direkt aufgezeichneter Signale, einen Kanal (über 48, 50, 52) zur Wiedergabe frequenzmoduliert aufgezeichneter Signale, eine einzige Nutzschaltung (46) und einen Schalter (38, 39) zur wahlweisen Einschaltung des einen oder anderen Kanals zwischen den Vorverstärkern (40) und die Nutzschaltung (46).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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