DE2350873A1

DE2350873A1 - Anordnung zur signaluebertragung zwischen abtaststift und signalverarbeitungsschaltung eines videoplattenspielers

Info

Publication number: DE2350873A1
Application number: DE19732350873
Authority: DE
Inventors: Stephen Earl Hilliker
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1972-10-10
Filing date: 1973-10-10
Publication date: 1974-04-18
Also published as: DE2350873C3; DE2350873B2; CA1013069A; FR2202336A1; NL7313630A; JPS53121421A; US3872265A; ATA864973A; ES419522A1; SE394532B; JPS5540936B2; GB1445991A; FR2202336B1; AU6102773A; DE2366229B1; BR7307806D0; SE7604909L; IT993499B; DE2366229C2; AT354753B

Description

RCA 66,449

USSN 295,854

vom 10. Oktober 1972

RCÄ Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Anordnung zur Signalübertragung zwischen Äbtaststift und Signalverarbeitungsschaltung eines Videoplattenspielers.

Die Erfindung bezieht sich auf Informationswiedergabesysteme und betrifft insbesondere den Wiedergabekopf eines Gerätes zur Wiedergabe von Videoinformationen„

Bei bestimmten Informationswiedergabesystemen wird die Videoinformation auf einer Platte durch eine Modulation aufgezeichnet , die- später in Form von Kapazitätsänderungen abgefühlt werden kann. Bei einer Plattenaufzeichnungsart erzeugt man auf dem Nutengrund einer Spiralnut in der Plattenoberfläche geometrische Veränderungen. Die Oberfläche der genuteten Platte umfaßt ein leitendes Material, das mit einem dünnen übersug aus dielektrischem Material bedeckt ist. Ein Abtaststift ist mit einer leitenden Oberfläche versehen, die mit dem leitenden Material und dem dielektrischen überzug eine Kapazität bildet, welche sich beim Drehen der Platte infolge der Änderungen der Geometrie ebenfalls verändert. Derartige Systeme sind in den US-Patentanmeldungen Ser. No. 126 772 und 258 645 beschrieben.

Bei derartigen Systemen bildet also der in der Rille der Platte gleitende Äbtaststift mit der Metallisierung der Platte einen Kondensator, dessen Kapazität sich beim Abspielen der Platte

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ORIGINAL INSPECTED

verändert. Diese Kapazität bildet einen Teil einer abgestimmten Schaltung, deren Resonanzfrequenz sich mit der Kapazität zwischen Abtaststift und Platte verändert. Die abgestimmte Schaltung wird erregt über eine induktive Kopplung mit einem Festfrequenzoszillator. Da sich die Resonanzfrequenz der abgestimmten Schaltung infolge der Kapazitätsänderungen zwischen Äbtaststift und Platte verändert und der abgestimmten Schaltung andererseits die Oszillatorsignale fester Frequenz zuführt werden, ändert sich die Amplitude der Schwingung der angeregten abgestimmten Schaltung als Funktion der aufgezeichneten Information. Diese Ausgangssignale schwankender Amplitude werden mit Hilfe eines Spannungsverdopplergleiehricfeters gleichgerichtet und- verstärkt und einer Signalverarbeitungsschaltung des Wiedergabesystems zugeführt.

Bei diesen Systemen ist die prozentuale Signalmodulation der von der Spannungsverdopplerschaltung gelieferten Signale eine Funktion des Verhältnisses der Kapazitätsänderung zwischen Abtaststift und Platte aur Gesaaitkapasität der abgestimmten Schaltung. Da die Kapazitätsänderungen sehr klein sein können, kann also auch die prozentuale Modulation des gleichgerichteten Signals sehr klein sein. Dies erschwert die Wiedergewinnung der aufgezeichneten Information infolge von Oberdeckungserscheinungen. «3er Schaltung oder in das System eingestreuter Störungen.

Es ist daher erwünscht, die prozentuale Modulation des gleichgerichteten Signals durch Minimalisierung der gesamten äquivalenten Kapazität der abgestimmten Schaltung zu vergrößern.

Abgestimmte Schaltungen, wie sie in der US-Patentanmeldung Ser.No. 258 645 beschrieben sind, verwenden eine übertragungsleitung, die eine äquivalente Induktivität und Kapazität für die abgestimmte Schaltung bildet und an die der Abtaststift angeschlossen ist, der die Kapazitätsänderung liefert, wodurch sich das Frequenzverhalten der abgestimmten Schaltung verändert.

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Aus den vorstehenden Erläuterungen läßt sich sehen, daß die Reaktanz der übertragungsleitung und des Äbtaststiftes in starkem Maße das Freguenzverhalten der abgestimmten Schaltung bestimmen. Änderungen beim Abtaststift, bei der Platte und Schwankungen bei der Herstellung und Montage des gesamten Systems beeinflussen erheblich die Gesamtparallelkapasität der abgestimmten Schaltung. Es ist daher wünschenswert, diese Kapazitätsabweichungen in möglichst kleinen Grenzen zu halten.

Bei der US-Patentanmeldung Ser. Ho. 258 645 ist eine elektrische Verbindung zwischen der übertragungsleitung und dem Äbtaststift vorgesehen, vm die Kapazitätsänderung^ zwischen Abtaststift und Platte weiter^uleiteno Diese Verbindung besteht aus einem sehr dünnen Draht zwischen der festen übertragungsleitung und dem sich bewegenden flexiblen Äbtaststiftο Zwar stellt ein Draht eine adäquate Verbindung dar? jedoeh bestehen die folgenden Machteileϊ 1) er bricht leicht wegea seines geringen Durchmessers, 2) die Drahtlänge kann sieh bei der Herstellung und beim Zusammenbau des Systems verändern _a so daß dactarcli die Kapazität und Induktivität der äquivalenten abgestimmtes! Schaltung Schwankungen unterworfen ist und 3) die Steifigkeit des Drahtes bewirkt eine zusätzliche mechanische Spannung des Äbtaststiftes und ist daher mechanisch gesehen schädlich_für den Abtastvorgang. Zum Auswechseln des Abtaststiftes imaß der Draht abgetrennt und dann erneut angeschlossen werden« Es ist daher wünschenswert, diese Nachteile in einem funktionsfähigen System weitgehend zu verringern.

Ein weiteres Problem bei derartigen Systemen besteht in der geeigneten Wahl einer HF-Masserückleitung. Ein Verfahren besteht darin, Klips an der Platte anzubringen und sie elektrisch mit der Grundplatte des Plattenspieleraufbaus zu verbinden, welche als Systemmasse wirkt. Die Klips ergeben einen HF-Masseweg zwischen Abtaststift und Systemmasse und halten gleichzeitig die Platte auf dem Plattenteller. Problematisch bei der Verwendung von Klips in einem solchen System ist jedoch, daß eine große

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Reaktanz zwischen Abtaststift und HF-Rückführung eingefügt wird, die eine zusätzliche Kapazität und Induktivität sowie Widerstandsverluste ergeben. Da diese unerwartete Reaktanz die Feststellbarkeit der Kapazitätsänderungen der Platte beeinträchtigt, ist es wünschenswert, diese Reaktanz zwischen Abtaststift und HF-Masserückführung zu verringern.

Bei Systemen der vorerwähnten Art ist die Empfindlichkeit des Wiedergabesystems geringer, wenn der Abtaststift die geometrischen Schwankungen am Rand der Platte abtastet, als wenn er sie

daß in der Mitte abfühlt. Man hat ferner festgestellt,/die Aufnahme von Störgeräuschen am Plattenrand größer ist als wenn sich der Abtaststift auf die Mitte der Platte zubewegt. Die Empfindlichkeit vergrößerte sich und die Aufnahme von Störgeräuschen verringerte sich, je öfter die Platte gespielt worden war. Es ist weiterhin erwünscht, auch diese Empfindlichkeitsänderungen zu korrigieren, so daß die Empfindlichkeit der Wiedergabeeinrichtung und ihre Empfindlichkeit gegen Störgeräusche über die gesamte Platte relativ konstant bleibt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Lösung der vorstehend erörterten Probleme und wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält ein Informationswiedergabesystem zur Wiedergabe von auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Informationen eine erste Anordnung zur Annahme der Information und ein leitendes Trägergehäuse. Eine zweite Anordnung mit einer Quelle von Signalenergie ist mit der ersten Anordnung gekoppelt. Ferner ist ein flexibel montiertes leitendes Teil mit zwei Enden vorgesehen, dessen erstes Ende beweglich mit dem Trägergehäuse verbunden ist und dessen zweites Ende mit der ersten Anordnung gekoppelt ist. Das leitende Teil trägt mechanisch die erste Anordnung und bildet ferner eine Übertragungsleitung mit dem umgebenden Trägergehäuse. Es wird eine abgestimmte Schaltung gebildet, die die Reaktanz der

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übertragungsleitung und die Reaktanz der ersten Anordnung enthält. Die Signalenergiequelle ist mit der abgestimmten Schaltung gekoppelt und regt diese an, so daß in der abgestimmten Schaltung Signale entstehen, die durch die aufgezeichnete Information moduliert sind.

Gemäß einem weiteren Merkmal dieses Informationswiedergabesystems ist das leitende Trägergehäuse derart dimensioniert, daß bei seiner Lage über dem Aufzeichnungsmedium bei der Wiedergabe in vorteilhafter Weise ein niederohmiger Rückschlußweg für die in der abgestimmten Schaltung entwickelten Signale durch die Kapazität zwischen dem Aufzeichnungsmedium und dem Trägergehäuse gebildet wird.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Darstellungen eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Informationswiedergabesystems gemäß der Erfindung;

Fig. 2A eine Draufsicht auf den Tonarmaufbau gemäß der US-Patent-"anmeldung Ser. No. 258 645 mit entfernter Oberseite;

Fig. 2B eine Seitenansicht des Aufbaus gemäß Fig. 2A mit entfernter Seite;

Fig. 3A eine Draufsicht auf den Tonarmaufbau gemäß der Erfindung mit entfernter Oberseite;

Fig. 3B eine Seitenansicht des Tonarms gemäß Fig. 3A mit entfernter Seitenwand;

Fig. 4A ein Schaltbild zur Veranschaulichung der äquivalenten Schaltung des Tonarmaufbaus gemäß Fig. 3A;

Fig. 4B eine vergrößerte Ansicht der Abtaststiftöffnung des Tonarms gemäß Fig. 3A; und

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Fig. 4C eine vergrößerte Ansicht des Abtaststifaufbaus gemäß Fig. 3B mit gleichzeitiger Darstellung der Induktiven, Kapazitiven und der Widerstandselemente, die dem HF-Masserückschlüß des Aufbaus gemäß Fig. 3B zugeordnet sind.

In Fig. 1 ist der Abtaststift 10 in Blockform dargestellt. Er hat eine leitende Oberfläche, die mit geometrischen Veränderungen eines nicht dargestellten Aufzeichnungsmediums zusammenwirkt, so daß kapazitive Schwankungen zwischen der leitenden Oberfläche des Abtaststiftes und des Aufzeichnungsmediums zur Verfügung stehen. Diese kapazitiven Schwankungen gehen in eine abgestimmte Schaltung 11 ein, die gleichzeitig einen Detektor enthält. Die Schaltung 11 enthält einen Spannungsverdoppler-Spitzengleichrichter und einen abgestimmten Kreis, dessen Resonanzfrequenz mit den geometrischen Schwankungen der Platte variiert. Ein Oszillator 12 liefert ein Ausgangssignal und ist über eine induktive Kopplung wechselseitig mit der Schaltung 11 verbunden. Die zur Schaltung 11 gekoppelten Signale regen den abgestimmten Kreis an. Da dessen Resonanzfrequenz entsprechend den geometrischen Schwankungen des Aufzeichnungsmediums variiert wird, ändert sich auch das vom abgestimmten Kreis bei Anregung durch die Oszillatorspannung gelieferte Signal. Diese Signaländerungen werden von dem Spannungsverdoppler-Spitzendetektor in der Schaltung 11 ermittelt und einer Vorverstärkerstufe 15 zugeführt, ehe sie über die Steckerverbindung mit Buchse 16 und Stecker 17 der Signalverarbeitungsschaltung 18 zugeführt werden. Eine automatische Verstärkungsregelstufe 19 ermittelt den Pegel des vom Oszillator an die Schaltung 11 gelieferten Signals und regelt die Verstärkung der Qszillatorstufe 12 derart, daß dieser Signale konstanter Amplitude an die Schaltung 11 liefert.

Zwischen die Schaltung 11 und den Oszillator 12 ist eine Frequenzregelstufe 20 geschaltet, welche die Betriebsfrequenz des Oszillators derart regelt, daß ein konstanter Frequenzunterschied zwischen der nominalen Mittenfrequenz des abgestimmten

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Kreises in der Schaltung 11 und der Frequenz des Oszillatorausgangssignals aufrechterhalten wird. Dadurch wird sichergestellt, daß die Schaltung auf einem gewünschten Arbeitspunkt auf der Flanke der abgestimmten Schaltung betrieben wird. Bei den in den beiden vorerwähnten US-Patentanmeldungen erwähnten Informationswiedergabesystemen liegt der Arbeitspunkt auf der bei niedrigeren Frequenzen liegenden Flanke des abgestimmten Kreises. Die Verstärkungsregelstufe 19 und die Frequenzregelstufe 20 bewirken jeweils, daß eine vorbestimmte Beziehung zwischen den Erregungssignalen, welche dem abgestimmten Kreis zugeführt werden, und der Frequenzkurve dieses Kreises besteht.

Eine weitere Steuerstufe 21 ist mit dem Oszillator verbunden und tritt in Tätigkeit, wenn der Frequenzabstand zwischen der Nominalfrequenz des abgestimmten Kreises und der Frequenz der Oszillatorausgangssignale eine eingestellte Grenze überschreitet. Solche Frequenzabweichungen können bei Bedingungen auftreten, die die Resonanzfrequenz des abgestimmten Kreises in der Stufe 11 ernsthaft beeinträchtigen, beispielsweise wenn der Abtaststift sich während der Abtastung von der Platte entfernt. Wenn die Steuerstufe 21 in Tätigkeit tritt, dann stellt sich die Betriebsfrequenz des Oszillators 12 so ein, daß eine bekannte anfängliche Beziehung zwischen der nominalen Mittenfrequenz des abgestimmten Kreises und der Frequenz des Oszillatorausgangssignals wieder hergestellt wird..Bei diesem anfänglichen Zustand liegt die Frequenz der Oszillatorausgangssignale ziemlich unterhalb der normalen Betriebsfrequenz, aber noch innerhalb des Einfangbereiches der Frequenzregelstufe 20. Die Frequenzregelstufe 20 verändert die OszillatorSchwingfrequenz solange, bis die vorbestimmte Frequenzbeziehung zwischen der nominalen Mittenfrequenz des abgestimmten Kreises und der Frequenz der Oszillatorausgangssignale wieder hergestellt ist.

Fig. 2A zeigt nun eine Draufsicht auf einen Tonarmaufbau gemäß der US-Patentanmeldung Ser. No. 258 645 mit abgenommenem Oberteil. Die Hochfrequenzsignale vom Oszillator 12 in Fig. 1 wer-

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den einem HF-Eingangsverbindungsstück 34 zugeführt, der mit einem Abschlußwiderstand 33 verbunden ist, welcher seinerseits "an das als Masse wirkende Tonarmgehäuse 32 angekoppelt ist. -Ein Leitungsdraht 35 ist mit einem Eaide an das geerdete Tonarmgehäuse 32 und mit dem anderen Ende an den Abtaststiftaufbau 38 durch sine Teflonxsolatorscheibe 36 und über einen dünnen Verbindungsdraht 37 angeschlossen„ Der Draht 35 bildet mit der Masseebeiie des Tonarmgehäuses 32 eine übertragungsleitung von etwa einer viertel Wellenlänge» Der dünne Draht 37 koppelt den Leitungsdraht 35 an den Abtaststiftaufbau 38, der durch sine öffnung 44 zu der in Fig. 2B dargestellten Platte 43 ragt» Wenn sich die Kapazität zwischen Abtaststift und Platte "/erändert, dann ändert sich auch die Sesonanzkurve der abgestimmten Schaltung. Infolge der gegenseitigen Kopplung werden Veränderungen der Signalamplitude durch die Spanmmgsverdoppler-Spitzengleichrichterschaltung 41 festgestellt„ wie sie in Fig« 3A gestrichelt dargestellt ist= Dieses Signal wird dann dem Video-SF-Ausgang zugeführt, der mit dem in Fig. 1 dargestellten Vorverstärker gekoppelt ist. Der Abtaststiftaufbau 38 wird von einem Stifttragarm 39 getragen, der seinerseits durch eine Verbindung 40 am Tonarm gehalten ist, welche eine freie flexible Beilegung des Stifttragarms ermöglicht, so daß der Abtaststiftaufbau 38 die Rillen der Platte abtasten kann»

Fig_o 2B zeigt eine Seitenansicht des Toaarmaiifbatis. gemäß Fig«2A mit abgenommener Seite. Der dünne Draht 37 liefert infolge seiner Steifigkeit eine mechanische Spannung für den Äbtaststift, und wenn diese Steifigkeit verringert wird,, dann kann der Draht wegen seines geringen Durchmessers leicht brechen. Die Teflon= isolierscheibe dient als Kuppe!element für den Leitungsdraht 3 und den dünnen Draht 37 und liefert auch eine kapazitive Kciüpoiiente für die übertragungsleitung, die jedoch unerwünscht ist, da sie in die ?om abgestimmten Kreis festzustellende relative Kapazitätsänderung eingeht. -

Der Stifttragarm 39 muß fest genug sein, um den Abtaststiftauf

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bau 38 zu haltern, er muß aber auch flexibel genug sein, damit der Abtaststift richtig geführt wird. Aber auch seine elektrischen Eigenschaften sind von Bedeutung, damit er keine unerwünschten Reaktanzen einbringt, welche die Frequenzkurve des abgestimmten Kreises beeinträchtigen würde.

In Fig. 3A ist eine Draufsicht auf einen Tonarmaufbau gemäß der Erfindung dargestellt, wobei die Oberseite entfernt ist. Die hochfrequente Signalenergie vom Oszillator 12 der Fig. 1 wird über die HF-Eingangsverbindung 34 auf einen Abschlußwiderstand gekoppelt, über das Tonarmgehäuse 32-1 wird diese hochfrequente Signalenergie nach Masse geleitet. Ein leitendes Teil 45 dient sowohl als Halterung für den Abtaststiftaufbau 38 wie als notwendige Reaktanz für den abgestimmten Kreis. Bei der hier beschriebenen Ausführung ist das leitende Teil 45 ein hohles Metallrohr, dessen Länge und Durchmesser so bestimmt sind, daß man eine geeignete Reaktanz und Flexibilität für den richtigen Betrieb des Systems erhält. Das leitende Teil 45 wirkt als Mittelleiter für eine übertragungsleitung. Der Masseleiter der übertragungsleitung wird durch das Tonarmgehäuse 32-1 gebildet. Mit Hilfe eines Drahtes 47 wird das leitende Teil 45 mit Masse verbunden. Die Länge des Drahtes 47 zuzüglich der Länge des leitenden Teils 45 und die Länge der Leitung vom leitenden Teil 45 zur Abtaststiftspitze des Aufbaus 38 ist so gewählt, daß die übertragungsleitung eine viertel Wellenlänge hat und am Abtaststift durch die Reihenschaltung der variablen Kapazität zwischen Abtaststift und Platte mit der Kapazität zwischen Platte und Tonarm kapazitiv belastet ist. Auf diese Vase wird eine λ-Viertelübertragungsleitung gebildet, die eine Resonanz bei einer gewählten Frequenz hat. Bei einer realisierten Ausführungsform der Erfindung war die nominale Mittenfrequenz mit 690 MHz gewählt worden. Zu diesem Zwecke betrug die Länge des leitenden Teils 45 91,5 mm. Die Länge des elektrischen Leiters zwischen Abtaststift und dem leitenden Teil 45 betrug 11,9 mm. Die nominale Mittenfrequenz des abgestimmten Kreises kann von der Konstruktion der Übertragungsleitung und der Lage der benachbarten Schaltungs-

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elemente abhängen. Das leitende Teil 45 kann aus einem Äluminiumrohr von 0,92 mm Durchmesser und einer Dicke von O,O25 mm Wandstärke hergestellt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel der vorerwähnten Art, wo die Kapazitätsänderungen einer Frequenzmodulation eines HF-Trägers entsprechen, liegen die frequenzmodulierten geometrischen Schwankungen innerhalb eines"Frequenzbereiches von 0,5 bis 7,0 MHz bei der von der Abtaststiftanordnung 38 abgetasteten Aufnahme auf der Platte. Die Kapazitatsänderungen verändern die Resonanzfrequenz des abgestimmten Kreises um einen Frequenzhub von + 200 kHz von der nominalen Mittenfrequenz mit einer Modulationsgeschwindigkeit im Bereich von 0,5 bis 7,0 MHz. Da der abgestimmte Kreis induktiv an dem Widerstand 33 und seine Zuleitungen angekoppelt ist, ändert die Resonanzfrequenz des abgestimmten Kreises dessen Ausgangssignal gegenüber dem Anregungssignal als Funktion der aufgezeichneten Information. Demzufolge wird die sich verändernde Signalenergie des abgestimmten Kreises kapazitiv zur Aufnahmeschleife 6O des Spannungsverdoppler-Spitzendetektors 41 gekoppelt, der diese Signalspannungsänderungen feststellt.

Das Ausgangssignal des Spannungsverdoppler-Spitzengleichrichters 41, welches Signalspannungsänderungen entsprechend den Kapazitätsänderungen zwischen Abtaststiftspitze und Metallisierung der Platte beim Abspielen der Platte enthält, wird auf den Video-ZF-Ausgang 42 gekoppelt und dem Vorverstärker 15 gemäß Fig. 1 zugeführt. Das leitende Teil 45 ist an die nachgiebige Verbindung 46 angekoppelt, welche eine Flexibilität zuläßt, so daß sich der Abtaststift freier bewegen kann. Die Abtaststiftanordnung 38 ragt durch dLe Öffnung 44 des Tonarmgehäuses 32-1, so daß eine mechanische Koppelung mit der Platte 43 möglich ist. Der Abtaststift 38 kann mit dem leitenden Teil 45 über eine Büchse 58 gekoppelt sein, wie dies Fig. 3B zeigt, wobei ein dünner Draht die übertragungsleitung 45 elektrisch mit dem Abtaststift 38 verbindet. Eine genauere Beschreibung der Büchse 38 erfolgt anhand von Fig. 4C.

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Fig. 3B zeigt das Tonarmgehäuse 32-1 in Seitenansicht'mit abgenommener Seitenwand. Aus dieser Ansicht sieht man, daß der dünne Verbindungsdraht 37 von Pig. 2A und die Teflonisolierscheibe 36 hier nicht vorhanden sind» Auch ist kein getrennter Abtaststifthaltearm und keine besondere übertragungsleitung erforderlich, da die Funktionen der übertragungsleitung und der Abtast=· stifthalterung hier zusammenfallen» Die.elektrische Verbindung _f nämlich die Büchse 58, zwischen Abtaststift und übertragungsleitung kann nun groß sein? da sie praktisch ein nichtflexibler Teil ist, und die Länge des nicht dargestellten elektrischen Leiters der Büchse 58 läßt sich genauer bestimmen j, so daß die Reaktanz des Drahtes besser vorherbestimmbar ist= Je größer der Durchmesser des Drahtes ist, desto geringer ist die Möglichkeit, daß er bricht, und je kürzer seine Länge ist, desto geringer ist seine Kapazität und seine Induktivität»

Weitere Vorteile des hier beschriebenen Tonarmaufhaus sind die Vielseitigkeit und Einfachheit des Armes gegenüber dem in der US-Patentanmeldung Ser. No=. 258 645 beschriebenen System,, so daß die Herstellung einfacher wird und die Anzahl der Bauteile und Verbindungen geringer wir&„ Durch die Eliminierung einer Anzahl von Teilen und Verbindungen kann auch die Streurealetanz verringert werden, welche die Frequenzcharakteristik des abgestimmten Kreises beeinflußt» Wegen der Einfachheit und Vielseitigkeit des Tonarmaufbaus durch dte Eliminierung einer Anzahl von Elementen läßt sich die Optimierung bestimmter physikalischer und elektrischer Eigenschaften leichter realisieren.

Bei der erwähnten US-Patentanmeldung Ser. Wo» 258 645 wurde ein Klip als HP-Masserückschluß und statischer Masseschluß verwendet. Die HF-Signale gelangten vom Abtaststift zur Metallisierung der Platte und dann entlang der Metallisierung zum Masseklip „ was im allgemeinen nahe der Mitte der Platte angeordnet war» D'er HF-Signalweg enthielt eine Impedanz, welche durch die Induktivität und den Widerstand der Platte zwischen Klip und Abtaststift gebildet wurde und eine Serienimpedanz zu der variab-

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len Kapazität zwischen Abtaststift und Metallisierung der Platte darstellte. Je größer die HF-Rückschlußimpedanz ist, desto weniger beeinflussen Änderungen der variablen Kapazität die Frequenzcharakteristik der abgestimmten Schaltung. Daher war die Empfindlichkeit des Systems durch die HF-Masseimpedanz verringert. Um eine derartige Empfindlichkeitsverminderung zu vermeiden ist bei der hier beschriebenen Ausführungsform ein HF-Masserückschluß von der Metallisierung der Platte zum Tonarmgehäuse vorgesehen, so daß die Verwendung eines Klips als HF-Rückschluß nicht mehr nötig ist. Zur Bildung dieses HF-Masserückschlusses wird die Kapazität ausgenutzt, welche zwischen der Metallisierung der Platte und dem über der Platte befindlichen Bereich des Tonarmgehäuses gebildet wird. Dann werden allerdings die Kennwerte des Gehäuses sowie seine Lage über der Platte kritisch. Eine genauere Diskussion dieser Kapazität und ihrer Optimierung wird anhand der Fig. 4A, 4B und 4C gegeben.

Die dem vorbeschriebenen Abtastsystem anhaftende Streureaktanz wirkt sich auf die Frequenzcharakteristik des abgestimmten Kreises aus. Die vom Aufnahmemedium abzufühlenden Kapazitätsänderungen (im folgenden als AC bezeichnet) sind sehr klein: sie liegen in der Größenordnung von 4x10 F (0,0004 pF).

Da die Kapazitätsänderungen AC praktisch eine Änderung des abgestimmten Kreises bedeutet, ändert sich dessen Resonanzfrequenz von f1 auf f2. Der abgestimmte Kreis wird durch ein Hochfrequenzsignal konstanter Frequenz von etwa 700 MHz und konstanter Amplitude erregt. Dieses Signal wird dem abgestimmten Kreis über eine induktive Kopplung mit dem Widerstand 33 und seinen Zuleitungen zugeführt. Mit dem abgestimmten Kreis ist ferner ein Spannungsverdoppler-Spitzendetektor auf induktive Weise gekoppelt. Änderungen der Frequenzcharakteristik des abgestimmten Kreises infolge von Kapazitätsänderungen zwischen Abtaststift und Platte haben entsprechende Amplitudenänderungen des dem Spitzendetektor zugeführten Signales zur Folge. Es ist daher wünschenswert, Änderungen der Resonanzfrequenz, f2/f1, so groß wie möglich für eine

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-13-gegebene Kapazitätsänderung AC zu erreichen.

Die erhaltenen Resonanzfrequenzänderungen sind proportional den Kapazitätsänderungen über der minimalen äquivalenten Gesamtkapazität C des abgestimmten Kreises oder AC/C . Es ist daher wünschenswert, die Kapazitätsänderungen AC zu vergrößern und die minimale äquivalente Gesamtkapazität C des Kreises zu verkleinern. Der anhand der Fig. 3A und 3B beschriebene Abtastarm erlaubt eine Optimierung der physikalischen und elektrischen Eigenschaften zur Verringerung der minimalen äquivalenten Gesamtkapazität der Schaltung.

Fig. 4A zeigt das äquivalente Schaltbild der Reaktanzkomponenten des abgestimmten Kreises gemäß der Ausführungsform der Fig.3A und 3B. Eine Induktivität 51 und eine Kapazität 52 stellen die äquivalente Reaktanz der Übertragungsleitung dar, welche durch das leitende Teil 45 und das leitende Gehäuse 32-1 gemäß Fig. 3A gebildet werden. Bei der erwähnten praktischen Ausführungsform betrug die Kapazität 52 etwa 0,45 pF und die Induktivität 51 etwa O,OO5 μΗ. Die innerhalb der gestrichelten Linie 57 in Fig. 4A dargestellten Reaktanzelemente sind Streureaktanzkomponenten, die gut kontrollierbar sein sollten, damit sich mit den Kapazität sänderungen beim Abtasten günstige Änderungen der Resonanzfrequenz des abgestimmten Kreises ergeben.

Die veränderliche Kapazität 53 veranschaulicht die Kapazitätsänderungen AC zwischen der Metallisierung des Aufzeichnungsmediums und dem Abtaststift, welche bei der Bewegung des Aufzeichnungsträgers auftreten. Parallel zur Kapazität 53 liegt eine Kapazität 54, welche die minimale Kapazität zwischen Abtaststift und Metallisierung des Aufzeichnungsträgers darstellt. Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform liegt die Kapazität in der Größenordnung von 0,1 bis 0,15 pF.

Der parallel zum Kondensator 52 liegende Kondensator 56 stellt die Kapazität zwischen den leitenden Elementen des Abtaststiftes

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38 und dem Tonarmgehäuse 32-1 dar. Diese Kapazität ist umgekehrt proportional dem Abstand zwischen dem Tonarmgehäuse und dem Abtaststift. Die Kapazität 56 läßt sich verkleinern, wenn man den Abstand zwischen Abtaststift 38 und Tonarmgehäuse 32-1 vergrößert (also durch Vergrößerung der öffnung 44 im Gehäuse 32-1); je größer aber der Abstand zwischen Abtaststift und Tonarmgehäuse ist, desto größer wird die Impedanz 55 in der äquivalenten Schaltung räch Fig. 4A. Diese Impedanz 55 stellt den äquivalenten Widerstand 55-1 und die äquivalente Induktivität 55-2 in dem vom Aufzeichnungsträger gebildeten Weg zwischen Abtaststift und Rückschlußweg zur Hochfrequenzmasse dar und ist proportional zu dem Abstand, den ein HF-Signal auf der Platte durchlaufen muß, bis es den HF-Rückschluß erreicht. Je größer die äquivalente Impedanz 55 ist, desto weniger beeinflussen Änderungen der Kapazität 53 die Frequenzcharakteristik des abgestimmten Kreises.

Um die Erklärungen der Wirkungen der Dimensionierung der Gehäuseöffnung 44 auf die Parameter 55 und 56 der äquivalenten Schaltung gemäß Fig. 4A zu unterstützen, zeigen die Fig. 4B und 4C in Ober- und Unteransichten in vergrößerter Form den Öffnungsbereich des Gehäuses 32-1, wobei der durch die Gehäuseöffnung ragende Abtaststiftaufbau 38 vergrößert und detaillierter dargestellt ist.

Der Abtaststiftaufbau 38 besteht aus dem eigentlichen Abtaststift 38-2, einem Stifthalter 38-3 und einem Verbindungsdraht 38-1. Der Stifthalter 38-3 hält den Stift 38-2 in der gewünschten Position, in welcher die Stiftspitze von der Plattenrille aufgenommen wird. Der Verbindungsdraht 38-1 stellt eine elektrische Verbindung zur leitenden Elektrode des Abtaststiftes 3 8-2 dar. Hinsichtlich genauerer Erläuterungen einer vorteilhaften konstruktiven Ausführungsform für den Abtaststift 38-2 darf auf die US-Patentanmeldung Ser. No. 286 657 mit dem Titel "Information Playback System Stylus" bezug genommen werden. Die Büchse 58 besteht aus einem flexiblen Koppelelement 58-1 und einem Drahtleiter 58-2. Die Büchse 58 koppelt das leitende Teil 45

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mechanisch und elektrisch mit dem Abtaststiftaufbau 38= Der flexible Koppler 58-1 hält das leitende Teil 45 mechanisch am Stifthalter 38-3 und hält ferner den Drahtleiter 58-2 in Kontakt mit dem leitenden Teil 45 und dem Verbindungsdraht 38-1, so daß auf diese Weise eine elektrische Kopplung zwischen dem leitenden Teil 45 und der leitenden Elektrode des Abtaststiftes 3 8-2 gegeben ist.

In Fig. 4B ist die verteilte Kapazität (Kondensator 56 in der äquivalenten Schaltung gemäß Fig. 4A) zwischen dem Tonarmgehäuse 32-1 und dem leitenden Teil des Abtaststiftaufbaus schematisch durch Kondensatoren 56-1 dargestellt. In Fig. 4C sind die Widerstandskomponenten und induktiven Komponenten (Impedanz 55 in der äquivalenten Schaltung gemäß Fig. 4A) des Masserückschlußweges in der Platte 43 als Schaltbildimpedanzen 55-3 dargestellt. Die Abmessungen der öffnung 44 im Gehäuse 32-1 sind vorzugsweise so gewählt, daß ein akzeptabler Kompromiß zwischen den einander widerstreitenden Forderungen gebildet wird, nämlich gleichzeitig den Wert der verteilten Kapazität und den Wert der Impedanz 55 herabzusetzen. Beispielhafte Abmessungen für einen akzeptablen Kompromiß sind ein Radius von etwa 3,16 mm für den Mittelteil der öffnung und Abmessungen des sich angrenzenden Schlitzes von etwa 4,6 mm Breite und 1 cm Länge. Bei diesen Abmessungen hat der Kondensator 56 in der äquivalenten Schaltung gemäß Fig. 4A eine Kapazität in der Größenordnung von etwa 0,03 pF.

Schließlich bleibt in der Fig. 4A noch der Kondensator 48, welcher in Reihe mit der Impedanz 5,5 und der Parallelschaltung der Kondensatoren 53 und 54 und dem geerdeten Ende der Induktivität 51 geschaltet ist. Der Kondensator 48 entspricht der verteilten Kapazität zwischen dem Tonarmgehäuse 32-1 und der Metallisierung, auf dem Aufzeichnungsträger 43 und ist in Fig. 4C schematisch durch die kapazitiven Komponenten 48-1 veranschaulicht.

Legt man die Gehäuseöffnung, durch welche der Abtaststiftaufbau 38 hindurchragt, genügend weit von der Innenkante des Gehäuses

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32-1 (welche der Plattenmitte gegenüberliegt) weg, dann kann man einen niederohmigen Weg für die modulierten HF-Signale zwischen der Plattenmetallisierung und dem geerdeten leitenden Gehäuse 32-1 für alle Spiellagen (vom Plattenrand bis zur Plattenmitte) sicherstellen. Das bedeutet, daß ein Bereich der Platte vom Gehäuse überdeckt wird, selbst wenn der Abtaststift sich am Plattenrand befindet, welche genügend groß ist, so daß die verteilte Kapazität zwischen der Metallisierung und dem Gehäuse einen Masserückschlußweg niedriger Impedanz für die modulierten HF-Signale in allen Spielpositionen ergibt.

Bei der gebauten Ausführungsform, bei der der Abstand vom Rand der Schlitzöffnung 44 zur Innenkante des Gehäuses etwa 13,6 mm beträgt, hat der Kondensator 48 in Fig. 4A eine äquivalente Kapazität in der Größenordnung von 10 pF. Es wäre wünschenswert, wenn diese Kapazität um zwei Größenordnungen größer als die Kapazität 54 wäre, damit sich ein günstiges übertragungsverhalten ergibt, selbst wenn die Platte, wenn sie sich geworfen hat, Abstandsänderungen zum Tonarmgehäuse bis zu 25% unterliegt. Durch Vergrößerung dieser Kapazität (etwa infolge der zuvor erwähnten vergrößerten Gehäuseüberlappung am Plattenrand) wird die Abtastempfindlichkeit vergrößert, die Abstrahlung von HF-Signalen verringert und die Aufnahme von Streu-HF-Signalen minimalisiert. Der Abstand zwischen Platte und Tonarmgehäuse sollte so klein wie möglich gehalten werden (der begrenzende Faktor hierfür ist durch Verwerfungserscheinungen der Platte gegeben), da die Kapazität ebenso vom Abstand zwischen den beiden den Kondensator bildenden Elektroden abhängig ist. Da der Tonarmaufbau durch die doppelte Verwendung des leitenden Teiles 45 vereinfacht ist, läßt sich eine Optimierung der Plattenkanten-Überlappung durch den Tonarmaufbau leichter erreichen. Dies ist ersichtlich, wenn man den vom Tonarmgehäuse 32 in Fig. 2A überlappten Plattenbereich, mit den Verhältnissen in Fig. 3A vergleicht.

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Claims

Patentans ρ r ü c h e

1V/ Informationswiedergabesystem zur Wiedergewinnung von Information, die auf einen Aufzeichnungsträger aufgezeichnet ist, mit einer ersten Anordnung zur Bildung einer Reaktanz, die Schwankungen entsprechend den auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichneten Informationen unterworfen ist, wenn der Aufzeichnungsträger bewegt wird, und mit einem leitenden Trägergehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß mit der ersten Anordnung (38,43) eine zweite Anordnung (45) verbunden ist, die in dem leitenden Trägergehäuse (32-1) enthalten ist und eine abgestimmte Schaltung bildet, und daß das leitende Trägergehäuse (32-1) derart dimensioniert ist, daß ein niederohmiger Weg zwischen der durch das Gehäuse und den Aufzeichnungsträger gebildeten Kapazität für in der abgestimmten Schaltung entwickelte Signale entsteht, wenn sich das leitende Trägergehäuse (32-1) über dem Aufzeichnungsträger (43) befindet.
2) Informationswiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Aufzeichnungsträger (43) aufgezeichnete Information in Form einer Kapazität zwischen dem Aufzeichnungsträger (43) und der ersten Anordnung (38) vorliegt, und daß sich die Kapazität bei Bewegung des Aufzeichnungsträgers verändert, und daß die Kapazität des niederohmigen Weges einen Wert von etwa zwei Größenordnungen über dem Wert der zwischen dem Aufzeichnungsträger und der ersten Anordnung gebildeten Kapazität hat.
3) Informationswiedergabesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des niederohmigen Weges einen Wert von etwa 10 pP hat.
4) Informationswiedergabesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Anordnung (45) ein nachgiebig montiertes leitendes Teil mit zwei Enden aufweist, dessen erstes Ende

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beweglich mit dem Trägergehäuse (32-1) verbunden ist und dessen zweites Ende mit der ersten Anordnung (38) gekoppelt ist, und daß das leitende Teil die erste Anordnung (38) mechanisch haltert und elektrisch eine übertragungsleitung mit dem Trägergehäuse (32—1) bildet, so daß eine abgestimmte Schaltung entsteht, welche die von der übertragungsleitung dargestellte Reaktanz und die Reaktanz der ersten Anordnung (38,43.) umfaßt.
5) Informationswiedergabesystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Anordnung (38) eine Kapazität mit dem Aufzeichnungsträger (43) bildet, die sich bei Bewegung des Aufzeichnungsträgers verändert.
6) Informationswiedergabesystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Signalenergiequelle (12) mit der abgestimmten Schaltung (45,32-1) gekoppelt ist und diese erregt, so daß in der abgestimmten SchaLtung Signale entstehen, welche durch die aufgezeichnete Information moduliert sind, und daß eine Detektorschaltung (11) mit der abgestimmten Schaltung gekoppelt ist und die in dieser entstehenden modulierten Signale feststellt.
7) Informationswiedergabesystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die abgestimmte Schaltung (45,32-1) eine Frequenzcharakteristik aufweist, deren nominale Mittenfrequenz durch die Reaktanzen bestimmt ist, und daß die Signalenergiequelle eine Oszillatorstufe (12) umfaßt, deren Ausgangssignale eine Frequenz im Bereich der nominalen Mittenfrequenz haben.
8) Informationswiedergabesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das leitende Teil (45) mit dem Trägergehäuse (32-1) bei der nominalen Mittenfrequenz eine übertragungsleitung von einer viertel Wellenlänge bildet, und daß die Abstimmung der abgestimmten Schaltung durch die Kapazitätsänderungen zwischen der ersten Anordnung (38) und dem Aufzeichnungsträger :{43) bei dessen Bewegung verändert wird.

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9) Informationswiedergabesystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (11) ein Spitzendetektor ist.
10) Informationswiedergabesystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger eine Platte ist und daß die aufgezeichnete Information eine Videoinformation ist.
11) Informationswiedergabesystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8/ dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger eine Platte mit einer Spiralrille ist, in welcher die Videoinformation aufgezeichnet ist, und daß die Signalenergiequelle (12) Signale mit einer vorbestimmten Frequenz liefert, daß die erste Anordnung (38) einen Abtaststift enthält, welcher in die Plattenrille eingreift und eine Kapazität mit der Platte bildet, die sich entsprechend der auf der Platte aufgezeichneten Information verändert, wenn die Platte sich dreht, daß die abgestimmte Schaltung (45,32-1) eine Reaktanz enthält, die von der Übertragungsleitung und der von dem Abtaststift mit der Platte gebildeten Kapazität gebildet wird, daß die abgestimmte Schaltung in einem Frequenzbereich schwingt, welcher durch die Reaktanz und die Kapazitätsänderungen bestimmt ist, daß die Detektorschaltung (11) induktiv mit der abgestimmten Schaltung zur Feststellung der Signalenergie in der abgestimmten Schaltung gekoppelt ist und Signale entsprechend der Videoinformation liefert.
12) Informationswiedergabesystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie der abgestimmten Schaltung mit der vorbestimmten Frequenz amplitudenmoduliert ist entsprechend den kapazitiven Veränderungen zwischen Aufzeichnungsträger (43) und Abtaststift (38) , wenn der Aufzeichnungsträger gedreht wird, und daß die DEbektorschaltung (11) ein Ausgangssignal liefert, dessen Amplitude sich mit der amplitudenmodulierten Energie der abgestimmten Schaltung verändert.

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