DE2711952C2 - Phasenregelschaltung für einen wechselnder Belastung ausgesetzten Antriebsmotor, insbesondere eines Videomagnetbandgeräts - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Phasenregelschaltung für einen wechselnder Belastung ausgesetzten Antriebsmotor, insbesondere eines Videomagnetbandgeräts, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Antriebsmotore, insbesondere von Videoaufzeichnungs- und Wiedergabegeräten müssen hinsichtlich Drehzahl, Winkellage oder anderer zeitabhängiger, variabler Größen mit hoher Präzision arbeiten. Insbesondere bei der Aufzeichnung und Wiedergabe von Farbvideosignalen muß die Drehzahl des Kopfrads und der Bandantriebsrolle während der /vufzeichnung und Wiedergabe so exakt gesteuert werden, daß Zeitbasisstabilitäten in der Größenordnung von 4 ns erreicht werden. Unregelmäßigkeiten, die sich aus dem Betrieb des Kopfradsystems, des Bandantriebsrollensystems oder der Bandführungsgeometrie ergeben, können normalerweise hinreichend genau durch Zeitbasiskorrekturschaltungen korrigiert werden. Derartige Instabilitäten beeinflussen jedoch das Videosignal während des Ausgabebetriebs (Editionsbetrieb), da während dieser Betriebsart die Zeitbasiskotrektoren abgeschaltet sind.

Insbesondere für diese Betriebsbedingungen muß der Kopfradmotor von einer genauen Regelschaltung gesteuert werden. Bekannte, hochentwickelte Regelschaltungen ermöglichen während der Aufzeichnung Stabilitäten bis zu 2 μ5, wobei Abtastraten benutzt werden, die auf der 60 Hz-Vertikalrate des Videosignals beruhen. Da die meisten der bekannten Magnetkopf-Regelschaltungen von der 60 Hz-Abtastrate ausgehen, ist ihre Bandbreite auf etwa 5 bis 6 Hz beschränkt, wenn eine ausreichende Phasenreserve eingehalten werden soll.

6ö Dies ist nachteilig für die Aufzeichnungs- und Ausgabestabilität und ist der Grund dafür, daß Aufzeichnungsstabilitäten von nicht mehr als etwa 2 μ5 von Scheitelzu-Scheitel erreicht werden. Die Stabilität wird darüber hinaus durch das Rauschen des Geschwindigkeitsregelkreises beeinflußt.

Aus Funkschau 1968, Heft 7, Seiten 187 bis 190 ist eine Phasenregelschaltung für einen Kopftrommelmotor (Kopfradmotor) bekannt, bei welcher aus Tachometer-

impulsen, die proportional zur Drehzahl des Motors erzeugt werden, mittels eines Frequenzdiskriminators Sinussignale erzeugt werden, die ein Kopftrommel-Phasenvergleicher mit Sinussignalen eines Kopftrommeloszillators vergleicht Der Kopftrommel-Phasenvergleicher steuert den Kopftrommelmotor über ein Fehlersignal in der Weise, daß die Sinussignale synchron auftreten. Die Frequenz der vom Kopftrommeloszillator erzeugten Sinussignale ist Ober einen Phasenregelkreis abhängig von Vertikal-Bezugssynchronimpulsen regelbar. Dieser Phasenregelkreis vergleicht die Vertikal-Bezugssynchronimpulse entweder mit Tachometerimpulsen oder mit vom Magnethand wiedergegebenen Vertikalsynchronimpulsen des aufgezeichneten Videosignals. Der -Phasenregelkreis richtet sich während des Anlaufens des Magnetbands nach den Tachometerimpulsen. Während des eigentlichen Wiedergabebetriebs, bei dem es auf die erhöhte Regelgenauigkeit ankommt, richtet sich der Phasenregelkreis nach den vom Magnetband wiedergegebenen Vertikal-Synchronimpulsen.

Die bekannte Phasenregeischaltung regeit also die Frequenz des Kopftrommeloszillators, während des Wiedergabebetriebs, bei dem es auf eine hohe flegelgenauigkeit ankommt, nicht abhängig von dem aus den Tachometerimpulsen abgeleiteten sinusförmigen Rückkoppelsignal.

Aus dem US-Patent 39 00 890 ist eine Anordnung zur Frequenz- und Phasensynchronisation für ein Magnetband-Datenaufzeichnungs- und Wiedergabegerät bekannt Um bei einem solchen, im Start-Stop-Betrieb arbeitenden Gerät auch während der Beschleunigungsund Bremsphase des Bands Daten aufzeichnen und wiedergeben zu können, wird die Bandgeschwindigkeit von einem Geschwindigkeitsregelkreis gesteuert Eine Schwellwertschaltung schaltet oberhalb eines vorgegebenen Bandgeschwindigkeits-Schwellwerts einen die Datenaufzeichnungsrate steuernden Steuerkreis ein, der bei der Aufzeichnung die Datenrate phasenstarr mit der momentanen Bandgeschwindigkeit synchronisiert Bei dem Steuerkreis handelt es sich um einen phasenstarren Oszillator. Für die Wiedergabe der aufgezeichneten Daten ist ein weiterer Steuerkreis vorgesehen, der die Datenwiedergaberate ebenfalls abhängig von der momentanen Bandgeschwindigkeit steuert, wobei das Bezugssignal von dem phasenstarren Oszillator des bei der Aufzeichnung benutzten Steuerkreises abgeleitet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie bei einer Phasenregelscn3ltung der beispielsweise aus Funkscbau 1968, Heft 7, Seiten 187 bis 189 bekannten Art die Synchronisierung der vom Bezugssignalijenerator erzeugten Bezugssignale mit einem Bezugstaktsignal verbessert und damit die Regelgenauigkeit der Phasenregeischaltung erhöht werden kann, so daß auch relativ kleine Abweichungen der Betriebsparameter des Antriebsmotors, wie sie sich etwa aufgrund der Temperaturabhängigkeit, der Änderung der Belastung, der Drift usw. ergeben können, ausgeregelt werden.

Diese Aufgabe wird mit einer Phasenregeischaltung der vorausgesetzten Gattung gelöst, die nach der Erfindung gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 ausgebildet ist.

Bei der erfindungsgem<^!i3en Phasenregeischaltung handelt es sich um eine digitale Phasenregeischaltung, bei welcher der Phasenvergleich anhand von Impulsen vorgenommen wird. Hierbei ist von besonderer Bedeutung die Arbeitsweise des die Rate der Bezugsimpulse regelnden Phasenregelkreises des Bezugssignalgenerators. Die Bezugsimpulse werden jeweils nach Abzählen einer von dem Phasenregelkreis bestimmten Anzahl von Impulsen eines Impulsgenerator phasenfest auf diese Impulse bezogen erzeugt Der Impulsgenerator erzeugt die Impulse phasenstarr zu einem Bezugstaktsignal. Der Phasenregelkreis ändert lediglich die Zahl der Impulse, nicht jedoch deren Phasenlage. Der Bezug der Bezugsimpulse auf das Bezugstaktsignal geht somit nicht verloren. Die Änderung der Impulszahl erfolgt

ίο schrittweise, womit die Regelgenauigkeit bei hoher Frequenz des Impulsgenerators und großer AnzabJ zu zählender Impulse sehr hoch ist

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 ein schematisches BlocksclraltbJld einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Phasenregeischaltung,

Fig.2a-2j Zeitdiagramme einzeb.;f Signale, die an verschiedenen Steuer, der Schaltung n^ch F i g. 1 auftreten,

F i g. 3a-3d spezifische elektrische Schaltungsausführungen, welche zur Realisierung des schematischen Blockschaltbilds nach F i g. 1 eingesetzt werden können und

F i g. 4 einen Plan, welcher die Weise zeigt, in welcher die F i g. 3a-3d zur Bildung eines vollständigen elektrischen Schaltkreises zusammengesetzt '.verden müssen.

Das Ausführungsbeispiel ist auf eine Phasenregeischaltung gerichtet, welche speziell zur Steuerung der Geschwindigkeit und der Phase eines Magnetkopfantriebes in einem Aufzeichnungsgerät z. B. eines Vierfach-(QuadrupIex-)Video-Magnetbandgeräts oder dergleichen angepaßt ist Für Video-Magnetbandgeräte verwendet die Phasenregeischaltung eine Abtastfrequenz, welche viermal höher ist als das Video-Vertikalsynchronsignal, welches üblicherweise als Vergleichswert für Rückkopplungs-Regelkreise in bekannten Video-Magnetbandgeräten verwendet wird. Weil die Abustfrequenz um ein Verhältnis von etwa 4 :1 angehoben wird, erzielt die Phasenregeischaltung eine höhere Verstärkung bei unteren Frequenzen verglichen mit Systemen, welche eine 60 Hz-Abtastfrequenz besitzen. Darüber hinaus wird, anstatt Korrekturlaufzeiten für die Kompensation von Verzögerungen, welche durch Zeitbasisgrundzeitkorrektoren in Video-Aufzeichnungsgeräten erzeugt werden, in die Rückkopplungsschleife einzuführen, die Referenzseite des Phasenkomparators des Grundregelkreises für die notwendige Kompensationsvoreilung justiert und eine selbsttätige Phaseneinstellfunktion in der Bezugsschleife ermögl':ht Da Digitaltechnik und eine sehr hohe in Phasenbeziehung zu einer Bezugsfrequenzquelle, wie z. B.

dem horizontalen Stationssynchronsignal oder dem Netz od. dgl., stehende Taktfrequenz benutzt wird, erhält man ein sehr stabiles Bezugstaktsignal für die selbsttätige Phf.senkorrektion. Aufgrund der extrem kleinen Zeitschriüe, welche als Korrekturschritte bei der digitalen Regelung der Bezugssignalphase verwendet werden, erhält man eine extrem hohe Auflösung. Darüber hinaus wird durch selektives iSinführen der Zeit- oder Phasenvoreilung in den Bezugsweg die präzise Anzahl von Zeilen der Voreilzeit bei der Kompensation der Verzögerung in der Zeitbasiskorrekturschaltung verbessert.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäß aufgebauten Gerätes. Das Gerät be-

sitzt einen die Last bildenden Kopfmotor 10, der ein Kopfrad antreibt, welches eine Anzahl von Übertragerköpfen eines Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräts trägt Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit derartigen Geräten beschrieben wird, so kann sie doch für verschiedene andere Anwendungen verwendet werden.

Geschwindigkeit und Phase des Kopfmotors 10 werden von einem Tachometer abgeleitet, welcher nur schematisch dargestellt und mit 12 bezeichnet ist Dieser gibt über eine Leitung 14 ein elektrisches Signal an einen magnetischen Tachometerprozessor 16 ab, dessen Ausgang 18 einen Frequenzdiskriminator 20, einen Tachometerphasenkomparator 22 und einen Tachometerprozessor 58 steuert. Der Tachometerprozessor 58 ist ein Teil eines Bezugssignalgenerators, der allgemein mit 26 bezeichnet ist. Der Kopfmotor 10 wird durch einen Antricbsvcrstärker 28 gesteuert, welcher von einer Verknüpfungsschaltung in Form eines Addierers 30 gespeist wird. Der Addierer 30 wird über einen Schalter

51 von einem Horizontalphasenkomparator 32 und über einen Schalter 52 von dem Frequenzdiskriminator 20 gespeist. Außerdem ist der Tachometerphasenkomparator 22 über einen Schalter 53 mit dem Addierer 30 und damit dem Antriebsverstärker 28 verbunden.

Wie vorstehend erwähnt, verwenden die Regelkreise vieler bekannter Video-Magnetbandgeräte die Vertikalfrequenz des Videosignals, welches in dem in jedem Halbbild wiederholten Vertikalintervall des Videosignals und damit mit einer 60 Hz-Frequenz auftritt. Bei bekannten Tachometer-Regelkreisen wird dem Tachometerphasenkomparator das vertikale Synchronsignal als Bezugssignal und der Rückkopplungsseite das Signal des Kopftachometers zugeführt. Da der Kopftachometer eines Quadruplexgeräts ein 240 Hz-Signal benötigt, mußte die Tachometerausgangsrate durch vier dividiert werden, um eine Frequenz zu erzeugen, welche mit der 60 Hz-Frequenz des Verttkalsynchronisiersignals des Videosignals vergleichbar ist. Die vorliegende Erfindung verwendet die Tachometerfrequenz von 240 Hz für das Rückkopplungseingangssignal des Tachometerphdsenkomparators 22 und eine Bezugsfrequenz von 240 Hz, welche von dem Bezugssignalgenerator 26 erzeugt wird. Dabei ist darauf hinzuweisen, daß die 240 Hz-Tachometerfrequenz bei einem NTSC 525-Zeilenstandard, wie es in den Vereinigten Staaten üblich ist, erzeugt wird, während für ein SECAM oder PAL 625-Zeilenstandardsignal eine 250 Hz-Tachometerfrequenz vorgesehen werden muß. Bei Anwendung der 240 Hz-Abtastfrequenz wird die Frequenz durch einen Faktor von 4 :1 erhöht, was eine größere Verstärkung in dem Regelrückkopplungskreis erlaubt Weil die Abtastfrequenz bei bekannten Systemen bei 60 Hz lag, war die Verstärkung bei niedrigen Frequenzen nicht besonders hoch, um den Nulidurchgar.g des Einheitsverstärkungsgangs mindestens eine Dekade unterhalb der Abtastfrequenz zu erreichen und damit einen sicheren Phasenspielraum einhalten zu könnea Bei Verwendung einer Abtastfrequenz von 240 Hz erlaubt der Nulldurchgang des Einheitsverstärkungsgangs eine Dekade unterhalb der Abtastfrequenz eine Einheitsverstärkung bei 24 Hz, was zu einer Erhöhung der Verstärkung bei niedrigen Frequenzen führt

Beim Anlaufen des Kopfrads ist der Frequenzdiskriminator 20 in den Kreis durch Schließen des Schalters

52 eingeschaltet Der Tachometerphasenkomparator 22 ist ebenfalls eingeschaltet weil der Schalter 53 ebenfalls geschlossen ist. Der Frequenzdiskriminator 20 wird, dann abgetrennt, wenn das Kopfrad mit der gewünschten Geschwindigkeit läuft, um den Einfluß unerwünschter Störkomponenten auszuschalten, welche außerhalb der Bandbreite des Haupttachometer-Vergleichskreises liegen und welche sonst Kurzzeitinstabilität erzeugen würden. Wenn der Kopfmotor 10 läuft, wird 52 geöffnet und der Tachometerphasenkomparator 22 veranlaßt eine Grurdregelung des den Kopfmo-

to tor 10 teibenden Antriebsverstärkers 28. Der Horizontalphasenkomparator 32 wird über den Schalter SI an- und abgeschaltet. Beim Ausgabebetrieb (Editionsbetrieb) ist der Horizontalphasenkomparator 32 bei Annäherung an den Ausgabepunkt in dem Regelkreis eingeschaltet. Wenn der Ausgabepunkt erreicht ist, wird der Schalter SI geöffnet und der Schalter S3 geschlossen, so daß die Steuerung von dem Horizontalphasenkomparator 32 zu dem Tachometerphasenkomparator 22 umschaltet und der Tachometerphasen-Komparatorkreis während des Hauptteiles der Signalausgabe verwendet wird. Die Verwendung des Horizontalphasenkomparators 32 in der oben beschriebenen Schaltoperation während der Ausgabe ist üblich ebenso wie die Verwendung des Frequenzdiskriminators 20 beim Einschalten des Motors.

Wesentlicher Gesichtspunkt des Bezugssignalgenerators ">6 ist, daß er die Stabilität der Phasenregelschaltung erhöht, indem er ein äußerst stabiles Bezugssignal erzeugt, welches über eine Leitung 38 dem Vergleichseingang des Tachometerphasenkomparators 22 zugeführt wird. Wie vorstehend erwähnt, wird das Rückkopplungseingangssignal des Tachometerphasenkomparators 22 über die Leitung 18 von dem magnetischen Tachometerprozessor 16 in Form eines Tachometersignals von 240 Hz (250 Hz für SECAM- oder PAL-Formate) zugeführt Der Tachometerphasenkomparator 22 vergleicht die Phasen der an seinem Rcferenzeir.gang und seinem Rückkopplungseingang anliegenden Signale und erzeugt eine Fehlerspannung an seinem Aus-

gang, welche dem Antriebsverstärker 28 zur Korrektur der Phase des Kopfmotors 10 zugeführt wird, bis die Phasen der beiden verglichenen Eingangssignale in einem fortlaufenden Phasensynchronismus sind. Jede Justierung des Bezugssignals führt damit zu einer gleichen

Justierung auf der Rückkopplungsseite, welche sich als Änderung der Phase des Kopfmotors 10 zeigt, da die Phase des Kopfmotors 10 tatsächlich von der Bezugsphase abhängt
Der Bezugssignalgenerator 26 erzeugt ein äußerst stabiles Bezugssignal durch Phasenvergleich bzw. phasenstarre Kopplung einer hochfrequenten Taktsignalquelle innerhalb des Generators 26 mit einer Standard-Frequenzquelle, wie z. El. der horizontalen Stationssynchronisierung od. dgl, und durch Dividieren des

Taktsignals, um die gewünschte Bezugsfrequenz von 240 Hz zu erhalten. Darüber hinaus ist die Stabilität des Bezugssignales auf die Periode des Mastertaktsignals bezogen, welches vorzugsweise in der Größenordnung von etwa 5 MHz liegt, so daß die Periode annäherungsweise 200 ns beträgt Der Bezugssignalgenerator 26 erhöht oder vermindert di>; Phase des dem Komparator zugeführten Referenzsignals in Stufen von 200 ns. Aufgrund des 240 Hz-Bezug:ssignals kann der Tachometerphasenkomparator 22 mit einer Bandbreite von etwa

20 Hz arbeiten, was eine adäquate Verstärkung und Stabilität (& h. Eigenschaften, die die Geschwindigkeit und Phase bei Auftreten externer Störungen aufrechterhalten) ermöglichen, ohne daß der Frequenzdiskriminator

20 in der Schleife eingeschaltet ist Infolge der anwachsenden Bandbreite und der Abschaltung des Frequenzdiskriminators 20, treten keine Kurzzeit-Zeitfehler auf, welche aufgrund des Zusammenwirkens zwischen den Regelkreisen und den von der Diskriminatorschleife hervorgerufenen Frequenzkomponenten auftreten.

Der Fr^^uenzdiskriminator 20 erzeugt an seinem Ausgang zur Steuerung des Antriebsverstärkers 28 eine Fehlerspannung, deren Wert proportional zu der Frequenzdifferenz eines festen Bezugswertes und dsm vom magnetischen Tachometerprozessor 16 erzeugten Rückkopplungssignal ist. Die Fehlerspannung reduziert sich, wenn sich der Kopfmotor 10 seiner Soll-Geschwindigkeit nähert und sich die vom Tachometer 12 gemessene Frequenz der Bezugsfrequenz angleicht. Auf diese Weise erübrigt sich der Frequenzdiskriminator 20 nach Durchführen der Einschaltfunktion, da der Tachometernhasenkomparator 22 anschließend die Phase des Kopfmotors 10 steuert, wodurch eine viel präzisere Geschwindigkeitssteuerung erreicht wird als bei Frequenzsteuerung durch den Frequenzdiskriminator 20. Der Frequenzdiskriminator 20 wird zweckmäßigerweise abgeschaltet, da er keine wesentliche Funktion mehr ausübt, wenn der Motor mit seiner Geschwindigkeit läuft, da er nur Störkomponenten einführen könnte, die die gewünschte Arbeitsweise der Phasenregelkreis-Steuerschleife unerwünscht beeinflussen könnten.

Der Bezugssignalgenerator 26 wird wie aus F i g. 1 zu ersehen ist, mit einem Hochfrequenztakt von etwa 5 MHz ehes spannungsgesteuerten Oszillators 40 getaktet. Der Oszillator 40 ist Teil einer Phasenhalteschleife, welche einen Teiler 42 aufweist, dessen Ausgang mit einem Eingang eines Bezugs-Phasenkomparators 44 verbunden ist. Der andere Eingang des Bezugs- Phasenkomparators 44 ist mit einer festen Frequenzquelle, wie beispielsweise dem horizontalen Stationsbezugssignal od. dgl. verbunden. Das horizontale Bezugssignal wird bevorzugt, da es die höchste Ratenkomponente, die in dem zusammengesetzten Stationssynchronisiersignal enthalten ist, darstellt und bei der Erzeugung der 5 MHz-Taktfrequenz eine größere Verstärkung und eine höhere Bandbreite in der Grundphasenhalteschleife ermöglicht Der Ausgang des Bezugs-Phasenkomparators 44 steuert den spannungsgesteuerten Oszillator 40 und verriegelt die Phase des Taktausgangs mit der horizontalen Synchronisierung. Das Taktsignal erscheint auf einer Leitung 46, welche zu einem Verknüpfungskreis (Addier- und Subtrahierkreis) 48 führt Die Leitung 46 führt auch zu einem digitalen Verzögerungskreis 50, um diesen zu steuern, und zu einem selbsttätigen Phasenvergleicher 52. Das 5 MHz-Taktsignal wird von einem Teiler 54 geteilt, dessen Ausgangssignal das über die Leitung 38 abgegebene Bezugssignal des Bezugssignalgenerators 26 ist Ein Phaseneinstellkreis 56 stellt den Teiler 54 ein. Die Phase der Schleife kann hierdurch entsprechend einem vorbestimmten Wert justiert werden, so daß Verzögerungen, welche durch einen Zeitbasiskorrektor erzeugt werden, welcher ebenfalls in einem Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät verwendet wird, kompensiert werden.

Um bei der Korrektur von Fehlern oder Schwankungen der Phase des Kopfs, die von Temperaturabhängigkeit, Belastungsänderungen, Drift oder stärkerer Reibung zwischen Magnetkopf und Band herrühren können, selbst kleine Fehler ausgleichen zu können, justiert der Bezugssignalgenerator 26 die Phase des Bezugssignals auf der Leitung 38 stufenweise. Der selbsttätige Phasenkomparator 52 vergleicht ein Roferenzvertikalsignal, beispielsweise das Stationsreferenzvertikalsignal des Videosignals, mit dem Tachometersignal, sofern sich der Schalter 55 in der dargestellten Position 2 befindet, wobei die Phase des Tachometersignals mit der vertikalen Referenzphase verglichen wird. Bei beiden Signalen handelt es sich um 60 Hz-Signale, wenn das NTSC-System verwendet wird, bzw. um 50 Hz-Signale bei SECAM- oder PAL-Systemen. Zur Erzeugung des 60 Hz-Signals wird das 240 Hz-Tachometersignal des magnetischen Tachometerprozessors 16 dem Tachometerprozessor 58 zugeführt, welcher das 240 Hz-Signal in das gewünschte 60 Hz-Signal überführt.

Zur Erläuterung der Erzeugung der 60 Hz-Frequenz wird auf Fig.2 Bezug genommen, welche eine Reihe von Signalverläufen 2a bis 2j wiedergibt, wie sie an verschiedenen Stellen während des Betriebs der als Blockdiagramm in Fig. 1 gezeigten Phasenregelschaltung auftreten. Das vertikale Standard-Referenzsignal ist in F i g. 2a dargestellt. Es ist ein 60 Hz-Signal, das von dem Stationsreferenz-Vertikalsignal abgeleitet wird. Es wird zur Steuerung anderer Schaltkreise, wie im folgenden beschrieben wird, verwendet. Das Rechteck-Bezugssignal mit 240 Hz ist in Fig.2b gezeigt. Dieses Signal versorgt den entsprechenden Eingang des Tachometerphasenkomparators 22, wie vorstehend erwähnt. Da das Magnetkopf-Tachometersignal auch mit einer 240 Hz-Rate auftritt und vom Phasenkomparator 22 phasenstarr gehalten wird, ist es ebenfalls eine Rechteckwelle, welche in Phase ist mit dem Bezugssignal von 240 Hz, wie durch den Signalverlauf nach F i g. 2c dargestellt ist Der Pfeil der ersten Überlappung zwischen dem Signalverlauf nach F i g. 2c zu dem nach F i g. 2b kennzeichnet die gewünschte feste Phasenbedingung. Die Rückflanke des Standard-Vertikalsignals wird zur Erzeugung eines Impulses verwendet, welcher notwendigerweise mit der 60 Hz-Rate auftritt und in Fig.2d dargestellt ist. Der Impuls steuert einen monostabiien Multivibrator od. dgl. des Tachometerprozessors 58. Der Multivibrator besitzt vorzugsweise eine erste Verzögerung (siehe Fig.2e), welche sich über eine Zeit erstreckt, die sich dem nächsten Auftreten des Standard-Bezugsvertikalimpulses annähert. Das Ende der ersten Verzögerung steuert ein Zeitglied mit einer zweiten, kürzeren Verzögerung, welche ein Zeitfenster (Fig.20 einer vorbestimmten Zeitdauer definiert und ein NAND-Glied od. dgl. bei Auftreten des 240 Hz-Tachometersignals innerhalb des Zeitfensters freigibt Damit wandeln die innerhalb des Zeitfensters des zweiten Verzögerungsglieds auftretenden Impulse 62 (F i g. 2g) das 240 Hz-Si- gnal in ein 60 Hz-Signal, wie es für den selbsttätigen Phasenkomparator 52 erforderlich ist. Dieser vergleicht die 60 Hz-Tachometersigna!e mit den 60 Hz-Bezugs-Vertikalsignalen. Es sei darauf hingewiesen, daß der Tachometerprozessor 58 keinen Teiler darstellt, sondern lediglich jeden Impuls, welcher innerhalb des Zeitfensters auftritt, weitergibt, wie in F i g. 2h dargestellt Die Tachometerausgangssignale erscheinen auf einer Leitung 64, welche direkt zu dem selbsttätigen Phasenkomparator 52 führt, wenn der Schalter 55 in die Position 2 geschaltet ist was der Fall ist, wenn das Magnetbandgerät im Aufnahme- oder Wiedergabebetrieb arbeitet

Sofern sich das Gerät in dem BEREITSCHAFTS-Betrieb befindet, liegt ein Schalter 54 in der Stellung 2, wie dargestellt, und ein Schalter 55 ist in der Stellung 1.

Dadurch wird ein Tachometersignal auf der Leitung 64 einem digitalen Verzögerungskreis 50 zugeführt, welcher das Tachometersignal verzögert, ehe es an den Phasenkomparator 52 gelangt Die Verzögerung ist ent-

sprechend der Verzögerung gewählt, die das über die Leitung 38 übertragene Bezugssignal durch den Teiler 54 entsprechend dem Einstellkreis 56 erfährt. In jedem Fall entspricht die digitale Verzögerung mindestens der Zeitspanne einer halben Fernsehzeile, 2V₂ Fernsehzeilen oder 3V₂ Zeilen und stimmt mit einer entsprechenden Zahl von Zeilen der Verzögerung in einem Zeitbasiskorrektor des verwendeten Systems überein. Eine 2V₂ Zeilenverzögerung ist in einem NTSC- und PAL-System vorgesehen, 3V₂ Zeilenverzögerung bei SECAM und V₂ Zeilenverzögerung bei speziellen Anwendungen. Die durch den Verzögerungskreis 50 bewirkte Verzögerung entspricht der durch den Teiler 54 bewirkten Voreilung, so daß der Phasenkomparator 52 das vertikale Referenzsignal der Station mit der Phase des Tachometersignals vergleichen kann. Weil während des BEREITSCHAFTS-Betriebs als auch während des Wiedergabebetriebs eine Voreilung bewirkt wird, muß das Tachometersignal verzögert werden, bevor es von dem Phasenkomparator 52 zur Anpassung an die dem Bezugssignal durch den Teiler 54 und den Phaseneinstellkreis 56 aufgedrückte Laufzeit-Voreilung zugeführt wird. Wenn sich das Magnetbandgerät im BE-REITSCHAFTS-Betrieb befindet, werden die Magnetköpfe auf ihre Geschwindigkeit gebracht ohne das Videoband zu bewegen, so daß, wenn der Wiedergabeknopf gestartet wird, das Gerät unmittelbar zu arbeiten beginnt. Wenn der Wiedergabeknopf gedrückt wird, befindet sich der Schalter 54 in der Stellung 2 und verbleibt dort, bis die Antriebsrolle und das Magnetkopfantriebssystem sich beruhigt hat, was etwa 2 Sekunden in Anspruch nimmt, worauf der Schalter 54 in die Stellung 1 umschaltet, da das Tachometersignai nicht langer benötigt wird. Die von dem digitalen Verzögerungskreis 50 verzögerte Vertikalinformation des Videosignals wird nunmehr von dem selbsttätigen Phasenkomparator 52 itiii dem Bezugsvertikaisigna! verglichen.

Der selbsttätige Phasenkomparator 52 beseitigt bei Schaltungsschwankungen oder bei Kopfbelastungen auftretende Fehler durch digitale Phasenverschiebung des auf der Leitung 38 auftretenden 240 Hz-Bezugssignals in 200 Nanosekundenschritten mit einer Rate von einem Schritt pro 8 Millisekunden bis Koinzidenz zwischen dem Bezugs-Vertikalsignal und dem Rückkopplungssignal erreicht ist, welches über den Schalter 55 entweder von dem unverzögerten Tachometersignal oder dem verzögerten Tachometersignal oder dem vom Band abgenommenen Vertikalsignal abgeleitet wird. Die Fehler können aufgrund der Verwendung von 200 Nanosekundenschritten des 5 MHz-Taktsignals bis auf ±³/₄ einer Mikrosekunde verringert werden. Wenn die Koinzidenz erreicht ist, d. h. wenn die vertikalen Bezugsimpulse und die über den Schalter 55 dem anderen Eingang zugeführten Impulse überlappen, schaltet der selbsttätige Phasenkomparator 52 ab, was durch ein Öffnen des Schalters 56 in die Offenlage (nicht dargestellt) erfolgt und was anzeigt, daß die Phasenfehler vom selbsttätigen Phasenkomparator 52 auf ±% Mikrosekunde reduziert wurden.

Der selbsttätige Phasenkomparator 52 gibt zu Justierzwecken Impulse zum Addieren oder Subtrahieren an einen Verknüpfungskreis 48 ab, welcher einen logischen digitalen Schaltkreis enthält und die Impulse zu den Impulsen des am Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators 40 auftretenden Irnpulszugs addiert oder von diesen substrahiert und dann dem Teg^r 54 zuführt Der Teiler 54 besteht aus einem Zähler, der durch die Addidon oder Subtraktion von einem Impuls relativ zu dem am Eingang zugeführten Impulszug die Impulse vorcilend oder verzögert im Vergleich zum ursprünglichen Impulszug abgibt, wobei der Einstellschritt die Phase des auf der Leitung 38 auftretenden 240 Hz-Be-

s zugssignals justiert.

Mit anderen Worten bedeutet dies, daß, wenn der Teiler 54 seinen Spannungspegelzustand alle 21 000 Zählschritte ändert, daß das zusätzliche Einführen eines einzigen Zählschritts eine früher erfolgende Zustandsveränderung hervorrufen und damit eine Phasenverschiebung des Ausgangssignals von V₂ioostel erzeugen würde.

Wird ein Zählschritt des dem Teiler 54 zugeführten Impulszugs unterdrückt, so würde dieser einen weiteren Zählschritt benötigen, um die Zahl 21 000 zu erreichen und entsprechend würde sich sein Ausgangswert mjht ändern, bis ein weiterer Zählschritt ausgeführt ist. Im Vergleich mit der ursprünglichen Impulsfolge bedeutet dies, daö der Zahler erst nach 2i 001 iinpüisen seit der letzten Änderung des Ausgangszustandes umschaltet. Auf diese Weise wird die Phase des Ausgangssignals auf der Leitung 38 relativ zur Ursprungsphase entweder vorverlegt oder verzögert. Da eine Justierung nur erfolgt, wenn Impulse oder Zählwerte zum Impulszug hinzuaddiert oder von diesem subtrahiert werden, bleibt die Phasenänderung erhalten, d. h. das System verbleibt in der geänderten Phasenlage, so daß von einem Speicher gesprochen werden kann. Aus diesem Grund kann der selbsttätige Phasenkomparator 52, wenn er einmal die notwendige Korrektur durchgeführt hat, abgeschaltet werden und die Phasenregelschaltung arbeitet mit der eingestellten Phasenbeziehung.

Geht jedoch die richtige Phasenlage danach aufgrund von Drift od. dgl. verloren, so wird der selbsttätige Phasenkomparator 52 wieder angeschaltet und steuert über den Verknüpfungskreis 48 die notwendige Phasenkorrektur der Bezugsphasc durch Hinzufügen oder Abziehen von Impulsen, so daß der Phasenkomparator 22 auf die Phase des Magnetkopf motors justiert und Fehler korrigiert werden. Aufgrund der 5 MHz-Grundtaktfrequenz und der Abschaltung des Frequ. nzdiskriminators 20 nach dem Anlaufen des Magnetkopfantriebes läßt sich eine Stabilität von ±100 Nanosekunden erreichen.

Der Phaseneinstellkreis 56 steuert nach jeder Einschaltung, sowie bei einer Umschaltung vom Lesen zum Aufzeichnen bzw. Aufzeichnen zum Lesen, das Voreinstellen des Teilers 54 auf die oben erwähnten, notwendigen Voreilungen von V₂, 2V₂ oder 3V₂ Fernsehzeilen,

so um das Bezugssignal in ein geeignetes Verhältnis relativ zum Vertikal-Bezugssignal zu bringen. In dieser Hinsicht werden, sofern eine 5 MHz-Grundtaktfrequenz verwendet wird, die 21 000 Zählschritte am Eingang eine Änderung des Zustandes am Ausgang erzeugen.

Dies ergibt in der Bezugsfrequenz von 240 Hz die gewünschte Änderung. Obgleich für jede Änderung des Zustandes am Ausgang des Teilers 54 21 000 Zählschritte benötigt werden, wird mittels des Phaseneinstellkreises 56 ein Anfangswert an dessen Zähler eingestellt oder geladen, welcher größer ist als 0, was zu einem früheren Erscheinen der Phase führt Für eine 2'/₂-zeilige Phasenvoreileinstellung stellt der Phaseneinstellkreis 56 den Zähler des Teilers 54 auf einen Zählwert von 160 ein, was zur Folge hat, daß der Zähler nur j noch 20 840 Zählwerte zur Durchführung einer Zustandsänderung benötigt, was äquivalent der gewünschten 2V₂ Zeilen-Phasenvoreilung ist

Eine detaillierte Schaltung für den Bezugssignalge-1

nerator 26 nach F i g. 1 ist in den F i g. 3a-3d, die in der in F i g. 4 gezeigten Weise zu verbinden sind, dargestellt B^!-i logischen Symbole sind üblich und, sofern integrierte Schaltkreise dargestellt sind, sind standardisierte Industriebezeichnungsnummern angegeben, entweder innerhalb des Blocks oder in unmittelbar danebenstehenden Klammern. Zusätzlich sind die Anschlußbezeichnungen gegebenenfalls zusammen mit der Kennzeichnung der Anschlußbezeichnung angegeben. Die Bezugszeichen der in F i g. 1 als Blöcke gezeigten Schaltkreise sind soweit möglich auch in F i g. 3 angegeben. Die spezielle Arbeitsweise des Schaltkreisels nach F i g. 3 wird nicht erläutert, da sie für einen Fachmann auf dem Sachgebiet ohne weiteres in Verbindung mit dem Blockdiagramm nach F i g. 1 ersichtlich ist.

Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß eine verbesserte Phasenregelschaltung für eine Antriebseinrichtung, z. B. für einen Antriebsmotor eines Magnetkopfrads in einem Quadruplex-Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät beschrieben wurde. Die Verbesserung liegt insbesondere in der Erhöhung der Stabilität auf ± 100 Nanosekunden. Die Phasenregelschaltung verwendet einen festen Hochfrequenztakt, welcher zur Justierung der Rafe eines Bezugszeitsignales mit dem ein für die gesteuerte Zeitvariable des Motors, beispielsweise dessen Phase kennzeichnendes Rückkopplungssignal verglichen wird. Zur Korrektur sehr kleiner Fehler der gesteuerten Zeitvariablen des Motors, die infolge von Schwankungen der Belastung, der Temperatur der Drift od. dgl. auftreten können, wird die Bezugsseite anstelle der Rückkopplungsseite der Regelschaltung korrigiert. Die verwendete höhere Abtastrate trägt zur vergrößerten Stabilität bei und die Gesamtarbeitsweise der Antriebseinrichtung ist so, daß bei Videoaufzeichnungs- und Wiedergabeeinrichtungen eine Viöcoausgabeoperation hoher Qualität erreicht werden kann.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Phasenregelschaltung für einen wechselnder Belastung ausgesetzten Antriebsmotor, insbesondere eines Videomagnetbandgeräts, mit einem Geber, welcher Rückkoppelimpulse erzeugt, die mit einer der Betriebsdrehzahl des Motors proportionalen Taktrate aufeinanderfolgen und in auf die Betriebsphasenlage des Motors bezogenen Zeitpunkten auftreten, mit einem Bezugssignale erzeugenden Bezugssignalgenerator, mit einem auf die Phasendifferenz zwischen den Rückkoppelimpulsen und einem ersten Bezugstaktsignal ansprechenden Phasenregelkreis, der den Bezugssignalgenerator derart steuert, daß die Phasendifferenz zwischen den Rückkoppelimpulsen und dem ersten Bezugstaktsignal verschuldet, und mit einem mit dem Geber und dem Bewigssignalgenerator verbundenen Phasenkomparator, welcher ein Fehlersignal zur Steuerung des Motors erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenkomparator (22) das den Antriebsmotor (10) steuernde Fehlersignal abhängig von der Phasendifferenz der Rückkoppelimpulse und einer Folge aus dem Bezugssignalgenerator (26) zugeführter Bezugsimpulse erzeugt,
daß der Bezugssignalgeneratcr (26) einen Impulsgenerator (40, 42, 44) aufweist, der auf ein zweites Bezugstaktsignal bezogene Impulse erzeugt, deren Taktrate größer als die Taktrate der Bezugsimpulse ist,

daß eine Teilerstufe (54} die Bezugsimpulse durch wiederholtes Abzählen einer An. ahl von Impulsen des Impulsgenerators (40,42,44) erzeugt und
daß der Phasenregelkreis (48, 50, 52) für die Eliminierung der Phasendifferenz die Zahl der von der Teilerstufe (54) gezählten Impulse schrittweise ändert

2. Phasenregelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenregelkreis (48, 50, 52) abhängig von der Phasendifferenz zwischen den Rückkoppelimpulsen und dem ersten Bezugstaktsignal dem Teiler (54) zusätzliche Impulse zuführt bzw. Impulse des Impulsgenerators (40,42,44) unterdrückt.

3. Phasenregelschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zusätzliche bzw. unterdrückte Impuls einem Phaseninkrement von etwa 200 r.sec entspricht.

4. Phasenregelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teiler (54) zur Erzeugung einer vorbestimmten Phasenvoreilung der Bezugsimpulse relativ zu dem zweiten Bezugstaktsignal mittels eines Einstellkreises (56) voreinstellbar ist

5. Phasenregelschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Teiler als Zähler ausgebildet ist, der jeweils nach Abzählen einer vorbestimmten Zahl Impulse ein Ausgangssignal abgibt und daß der Zähler mittels des Einstellkreises auf eine der vorbestimmten Phasenvoreilung entsprechende Zahl voreinstellbar ist.

6. Phasenregelschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Teiler (54) auf eine Phasenvoreilung entsprechend einer Abtactzeit von etwa Vj bis 3V₂ Fernsehzeilen voreinstellbar ist.

7. Phasenregelschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenregelkreis (48, 52) das erste Bezugstaktsignal mit einem Impulssignal vergleicht, welches eine Verarbeitungsstufe (58) durch selektive Übertragung jedes Λ-ten Rückkoppelimpulses erzeugt, wobei π so bemessen ist, daß die Impulsrate des Impulssignals im wesentlichen gleich der Rate des ersten Bezugstaktsignals ist

8. Phasenregelschaltung nach Anspruch 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Phasenregelkreis

ίο (48,52) das Impulssignal der Verarbeitungsstufe (58) über einen Verzögerungskreis (50) zuführbar ist, dessen Verzögerungszeit gleich der durch den Einstellkreis (56) vorbestimmten Phasenvoreilung ist

9. Phasenregelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bezugstaktsignal das Vertikalsynchronsignal eines Videosignals ist

10. Phasenregelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (40, 42,44) einen spannungsgesteuerten Oszil lator (40) in einem weiteren Phasenregeikreis (42, 44) aufweist, dessen Bezugsphase durch das als zweites Bezugstaktsignal dienende Horizontalsynchronsignal eines Videosignals bestimmt ist