DE3240853A1

DE3240853A1 - Schaltung zur umwandlung eines informationssignals in ein rechteckfoermiges signal

Info

Publication number: DE3240853A1
Application number: DE19823240853
Authority: DE
Inventors: Ronaldus Maria 5621 Eindhoven Aarts; Kornelis Antonie Schouhamer Immink
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1981-11-11
Filing date: 1982-11-05
Publication date: 1983-05-19
Anticipated expiration: 2002-11-06
Also published as: KR900008413B1; CA1188798A; BE894961A; SE8206312D0; GB2109187B; FR2516323B1; US4499570A; KR840002546A; GB2109187A; FR2516323A1; ES517188A0; AU552685B2; DE3240853C2; CH659926A5; AU9027782A; SE8206312L; NL8105095A; ES8308187A1; JPS5891514A; JPH0516103B2

Description

PHN 10.190 * /Τ' 18.3.1982

"Schaltung zur Umwandlung eines Informationssignals in ein rechtockfSrmiges Signal".

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Umwandlung eines von einem Aufzeichnungsträger ausgelesenen Informationssignals in ein rechteckförmiges Signal, die enthält:

- eine Schwellwertschaltung mit einem ersten Eingang zum Empfangen des Informationssignals, einem zweiten Eingang zum Empfangen eines Bezugssignals und einem Ausgang, wobei diese Schwellwertschaltung zur Lieferung eines rechteckförmigen Ausgangssignals an ihrem Ausgang einge-Ό richtet ist, dessen Flanken den Zeitpunkten entsprechen, zu denen das Informationssignal den Wert des Bezugssignals passiert, und
- eine Steuervorrichtung zum Erzeugen des Bezugssignals für die Schwellwertschaltung in Abhängigkeit von dem aus* gelesenen Informationssignal.

Eine derartige Schaltung ist aus der niederländischen Patentanmeldung Nr. 77·Ο7852 bekannt, die sich im wesentliehen bezieht auf eine optische Auslesevorrichtung für einen Aufzeichnungsträger mit einer optisch detektierbaren Informationsstruktur. Beispiele derartiger Aufzeichnungsträger sind die Videoplatten (VLP), in denen ein Videosignal in Form eines Grubenmusters aufgezeichnet ist, das z.B. eine Kombination einer in der Frequenz und in der Impulsbreite modulierten Trägerwelle darstellt, und digitale Audioplatten (DAD), in denen in Form eines Grubenmusters ein digital kodiertes Audiosignal aufgezeichnet ist..

Die Auslesung eines derartigen Aufzeichnungsträgers erfolgt mit Hilfe eines Strahlungsbundeis, wobei grundsätzlich zwei in der genannten niederländischen Patentanmeldung beschriebene Ausleseverfahren angewandt werden können, und zwar:

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1) ein Ausleseverfahren, bei dem zwei in der Spurrichtung gegeneinander verschobene Auslesedetektoren verwendet werden, deren Ausgangs.signale einem Differenzverstärker zugeführt werden. Bei diesem sogenannten differen-

g tiellen Ausleseverfahren wird ein Signal erhalten, das grundsätzlich keine Gleichstromkomponente enthält, sondern nur ein Wechselstromsignal ist, das die Information darstellt.

2) Ein Ausleseverfahren, bei dem nur ein einziger Aus-Lesedetektor verwendet wird. Bei diesem .sogenannten

zentralen Ausleseverfahren wird ein Signal erhalten, das neben einer die Information darstellonden Ifechselstromkomponente eine Gleichstromkomponente enthält. Beide Ausleseverfahren ergeben eine Wechsel-Stromkomponente (das Informationssignal) mit endlich steilen Flanken wegen der beschränkten Bandbreite des Ausleseverfahrens. Zur Umwandlung dieses erhaltenen Informationssignals in ein rechteekformifves Signal wird eine Schwellwertschaltung verwendet;, in der das Informationssignal mit einem Bezugssignal verglichen wird und die ein binäres Signal liefert, dessen Wert durch die Tatsache bestimmt wird, ob aas inl'ormationssignal grosser oder kleiner als das Bezugssignal ist«

Weiter wird in der vorgenannten niederländischen Patentanmeldung angegeben, dass es wünschenswert ist, das Bezugssignal automatisch in Abhängigkeit von dem umgewandelten Informationssignal, insbesondere der Gleichstromkomponente in diesem umgewandelten Informationssignal, anzupassen. Dieser Wunsch ist darauf zurückzuführen, dass infolge von Streuung in dem Ausleseverfahren und/oder Einstellstreuungen in den elektronischen Schaltungen zwischen einem eingestellten Bezugswert und dem Mittelwert des ausgelesenen Informationssignals ein gewisser Unterschied entstehen kann, was zur Folge hat, dass das um— gewandelte Informationssignal eine Störkomponente in Form einer unerwünschten Impulsbreitenmodulation enthält. Indem die mittlere Gleichstromkomponente des umgewandelten

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[nformal;ionssignals ormittolt und damit der Wert des Be-/,u^ösignals nachgoregolt wird, kann diese Störkomponente liex'abgeaetiit werden.

Bei dem sogenannten zentralen Ausleseverfahren soll dieses Bezugssignal gleich der mittleren Gleichstromkomponente in dem ausgelesenen Informationssignal sein. Da diese mittlere Gleichstromkomponente infolge sich, ändernder Eigenschaften des Aufzeichnungsträgers, z.B. Aenderungen in dem Reflexxonskoeffxzienten bei Auslesung in Reflexion und Aenderungen in der Stärke des Strahlungsbündeis, varrieren kann, ist bei dieser Auslesung aus diesem Grunde stets eine Nachsteuerung des Bezugssignals erwünscht.

Es hat sich aber herausgestellt, dass bei An-Wendung dieser Schaltung Aussetzer im ausgelesenen Informationssignal, z.B. infolge von Beschädigungen des Aufzeichnungsträgers, auf das umgewandelte Signal einen sehr störenden Einfluss ausüben.

Die Eri'indung hat zur Aufgabe, den störenden Einfluss dieser Aussetzer auf einfache Weise herabzusetzen, tind ist dazu dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung weiter versehen ist mit
- einem Aussetzerdetektor zum Detektieren von Aussetzern im ausgelesenen Informationssignal, und einer mit diesem Aussetzerdetektor gekoppelten Schaltvorrichtung, mit deren Hilfe während des Aussetzers das der Schwellwertschaltung zugeführte Bezugssignal auf wenigstens nahezu dem Wert gehalten wird, den dieses Bezugssignal am Anfang des Aussetzers aufwies. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass beim Auftreten eines Aussetzers das Informationssignal, also auch die Gleichstromkomponente desselben, erheblich gestört werden kann, insbesondere beim Gebrauch des sogenannten zentralen Ausleseverfahrens. Dadurch wird über die automatische Steuerung des Bezugssignals dieses Bezugssignal am Ende eines Aussetzers einen falschen Wert aufweisen. Dadurch, dass weiter die Zeitkonstante dieser

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automatischen Steuerung ziemlich gross ist, weil diese Steuerung nicht auf die in dem Informabionssignal absichtlich vorhandene Impulsbreitenmodulation ansprechen soll, wird es ziemlich lange dauern, bevor das Bezugssignal wieder den genannten Wert aufweist. Dies bedeutet, dass die Umwandlung des Informationssignals über eine erheblich längere Zeit als die Dauer des eigentlichen Aussetzers gestört sein kann.

Indem während des Aussetzers die Nachsteuerung des Dezugs.signals unwirksam gemacht wird, wird nach der Ei"i*indung erreicht_t dass hoL'ovL nach dom lindo dea Aussetzers dieses Bezugssignal winder ofcwn den gewünschten Wert aufweist und die Umwandlung wieder richtig ist.

Als Aussetzerdetektor kann dabei jeder bekannte Detektor verwendet werden. Es sind z.B. Aussetzerdetektoren bekannt, die auf Amplitudenänderungen im Informationssignal, das Auftreten normalerweise nicht vorkommender Frequenzkomponenten, u.dgl. ansprechen. Die Art des gewählten Detektors hängt naturgemäss von dem Signalformat, d.h. von den beim Informationssignal angewandten Modulations tecliniken und dem Ausleseverfahren, ab.

Wenn das Informationssignal ein digital kodiertes Signal ist, ist, abhängig von der angewandten TCodiertechnik, meistens der grösst-mögliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Flanken bekannt. In diesem Falle ist die Schaltung nach der Erfindung vorzugsweise gekennzeichnet, dass der Aussetzerdetektor einen wiederkippbaren monostabilen Multivibrator enthält, der mit dem Ausgang der Schwellwertschaltung gekoppelt ist. Dadurch, dass die Rücksetzzeit dieses monostabilen Multivibrators etwas grosser als der genannte maximale Abstand zwischen den aufeinanderfolgenden Flanken gewählt wird, ist eine sehr einfache und für den beabsichtigten Zweck doch genügend genaue Aussetzerdetektion erhalten.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltung nach der Erfindung ist dadurch gekonnzoiehnet, dass die Steuervorrichtung einen Integrator enthält, der mit dem

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Ausgang der Schwellenwertschaltung gekoppelt ist, und dass die Schaltvorrichtung zur Entkopplung des Eingangs dieses integrators wälirend des Auftretens eines Aussetzers eingerichtet ist. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass die Anzahl zusätzlich benötigter Einzelteile sehr beschränkt ist. Der Integrator kann nämlich eine doppelte Funktion erfüllen, und zwar als Detektor des mittleren Gleichstrompegels des umgewandelten Informationssignals und zugleich als Halteschaltung zum Festig halten des Wertes des Bezugssignals während eines Aussetzers dienen.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch die bekannte Schaltung,

Figuren 2 und 3 zwei Ausführungsformen der Schaltung nach der Erfindung,

Fig. h eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 3» und

Fig. 5 die zu den unterschiedlichen Schaltungen gehörigen Signale.

Die bekannte Schaltung nach Fig. 1 enthält

eine Eingangsklemme 1, der das ausgelesene Signal V. zugeführt wird. Dieses Signal V. ist in Fig. 5a dargestellt und enthält in diesem Falle eine Gleichstromkomponente DC, der eine Wechselstromkomponente AC überlagert ist, die das eigentliche Informationssignal darstellt. Ein derartiges Informationssignal wird u.a. beim Auslesen eines optischen Auf7ieichnuni?strägers erhalten, in dem die Information in einem Grubenmuster aufgezeichnet ist und bei dem das sogenannte zentrale Ausleseverfahren angewandt wird.

Zur Umwandlung des Informationssignals in ein rechteckförmiges Signal enthält die Schaltung eine Schwellwertschaltung 2 mit einem Eingang 2a, der mit der Eingangsklemme 1 verbunden ist, einem Eingang 2b, der ein

Bezugssignal V_n empfängt, und einem Ausgang 2c, der mit der κ.

Ausgangskleinme 3 der Schaltung verbunden ist. Diese Schwell-

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wertschaltung 2 vergleicht das Informationssignal V. an ihrem Eingang 2a mit dem Wert des Bezugssignals V-, an

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ihrem Eingang 2b und liefert ein rechteckf3rmiges Ausgangssignal V , das von dem Ergebnis dieses Vergleichs abhängig ist. Eine sehr einfache Ausführungsform dieser Schwellwertschaltung besteht aus einem Differenzverstärker mit einer derart grossen Verstärkung, dass die Ausgangsspannung entweder den Wert der positiven oder den Wert der negativen Speisespannung annimmt, abhängig von der Polarität des Eingangsdifferenzsignals.

Das Bezugssignal V_ wird mit Hilfe eines Detektors 4 erzeugt, der den mittleren Gleichstrompegel des erhaltenen rechteckförmigen Ausgangssignals V misst. Wenn von einem Informationssignal ausgegangen wird, das durchschnittlich keine Gleichstromkomponente enthält, was meistens der Fall ist, wird auch das erhaltene rechteckförraige Ausgangssignal V durchschnittlich keine Gleichstromkomponente enthalten dürfen. Dadurch, dass eine etwaige Gleichstromkomponente, ia äf&sem Aissgangasignal V gemessen und damit das Bezugssignal nachgeregelt wird, wird dieses Bezugssignal V„ automatisch auf dem richtigen Wert gehalten. In dem in Pig. 5 angegebenen Beispiel wird der Wert des Bezugssignals V„ (in Fig. 5b angegeben) gleich dem Wert der Gleichstromkomponente DC im ausgelesenen Signal sein. Langsame Aenderungen in dieser Gleichstromkomponente werden durch Anpassung des Bezugssignals automatisch beseitigt.

Wenn bei der bekannten Schaltung ein Aussetzer im ausgelesenen Signal auftritt, wie in Fig. 5a im ZeIt-Intervall t_Q-t- angegeben ist, wird die Umwandlung erheblich gestört. Während dieses Aussetzers wird das Ausgangssignal V nicht rechteckfSrmig sein, sondern kontinuierlich einen der beiden möglichen Signalwerte aufweisen. Da der Detektor h dies als das Vorhandensein einer Gleichstromkomponente im AusgangssignaJ V arissoigt, wird dieser Detektor das Bezugssignal V„ ändern.

Die Geschwindigkeit, mit der diese Aenderung

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<Ι<·μ IJ<»-/;uiiM.s Lffnrtls vor .sich (;eht _f wird durch die Zeitkonstante dos Detektors bestimmt. Im allgemeinen wird eine verhälfcnismässig grosse Zeitkonstante gewählt, um zu .-.ichern, dass die Regelung des Bezugssignals von Niederrrequenzkomponenten im Informationssignal unabhängig ist. Trotzdem wird bei einem verhältnismässig grossen Aussetzer das Bezugssignal bereits eine erhebliche Abweichung in bezug auf den gewünschten Wert DC am Ende (t..) des Aussetzers aufweisen können. Dies bedeutet, dass nach dem

IQ Ende des Aussetzers noch immer kein rechteckfSrmiges Ausgangssignal entsteht. Dieses Bezugssignal wird sich zwar wiederherstellen, aber dies erfolgt auch nur mit der genannten verhältnismässig grossen Zeitkonstante, so dass erst; nach dem Zeitpunkt t das Informations signal V. und das BezugssLgnal V„ zu den richtigen Zeitpunkten Schnittpunkte aufweisen. Dies bedeutet, dass infolge eines Aussetzers einer bestimmten Zeitdauer (t_—t..) das Ausgangs— signal sogar über e.ine terheb-lich. lSngere Zeitdauer (t -t^) {jetitört ist. um diesem iNach-ceil zu begegnen, könnte in Erwägung gezogen werden, den möglichen Hub des Bezugssignalo zu beschränken. Bei dem zentralen Ausleseverfahren bereitet dies aber Schwierigkeiten, weil die Aenderung dieses Bezugssignals doch wenigstens gleich gross wie die mögliche Verschiebung des Gleichstrompegels DC im Informationssignal sein muss.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Schaltung nach der Erfindung, mit der auf sehr einfache Weise dem vorgenannten Nachteil entgegengekommen wird. Entsprechende Elemente in dieser Figur sind mit den gleichen Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet.

Die Schaltung nach Fig. 2 enthält als Zusatz zu der Schaltung nach Fig. 1 zunächst einen Aussetzerde- · tektor 5. Dieser Aussetzerdetektor hat als einzige: Funktion, ein Detektionssignal während des Auftretens eines Aussetzers zu liefern, und kann dazu auf jede bekannte Weise, an die Art des Informationssignals angepasst, aufgebaut sein. So sind Aussetzerdetektoren bekannt, die auf die

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Amplitude des Signals, oder die auf das Auftreten normalerweise nicht vorkommender Frequenzkomponenten, u.dgl. ansprechen. Die Weise, in der Aussetzer detektiert werden, ist für die vorliegende Erfindung nicht von wesentlicher Bedeutung. So kann z.B. statt des Ausgangssignals V auch das Informationssignal V. selber dem Aussetzerdetektor 5 zugeführt \\rerden, wobei die Aussetzerdetektion durch Amplitudende tektion stattfinden kann.

Das vom Aussetzerdetektor gelieferte Detektions— signal wird einer Halteschaltung 6 zugeführt, die einerseits mit dem Ausgang des Detektors 4 und andererseits mit dem Eingang 2b der Schwellwertschaltung 2 verbunden ist. "Von dieser Halteschaltung 6 wird während eines Aussetzers das Bezugssignal Y auf einem Wert gehalten, den dieses Signal am Anfang des Aussetzers aufweis (siehe die strichpunktierte Linie in Fig. 5b). Dadurch weist das Bezugssignal am Ende des Aussetzers (Zeitpunkt t-) wieder sofort den richtigen Wert auf, so dass vom Zeitpunkt t₁ an wieder sofort eine richtige Umwandlung stattfindet (siehe Fig. 5d), Der störende Einfluss von Aussetzern auf diese Umwandlung ist damit auf sehr einfache Weise erheblich herabgesetzt.

Fig. 3 zeigt eine sehr einfache Ausführungsform der Schaltung nach der Erfindung.

Der Detektor 4 besteht auf sehr einfache Weise aus einem Integrator, der durch ein RC-Netzwerk gebildet wird. Statt einer Halteschaltung am Ausgang des Detektors 4 enthält die Schaltung einen als Schalter wirkenden Transistor 7 zwischen dem Ausgang der Schwellwertschaltung 2 und dem Eingang des Detektors 4. Während eines Aussetzers wird der Transistor 7 "vom Aussetzerdetektor 5 gesperrt, wodurch der Eingang des Detektors 4 entkoppelt wird. Dadurch, dass der Eingang 2b des Differenzverstärkers 2 im allgemeinen"hochohmig ist, wirkt die Kapazität c des Integrators dann während des Aussetzers als eine Halteschaltung.

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.stab Lion Multivibrator bestellen kann. Diese sehr einfach«; Ausführung des Aussetzerdetektors ist möglich, wenn bekannt ist, welcher der grösstmögliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Flanken des Informationssignals ist. Bei digitalen InformationsSignalen ist dies bestimmt der Fall, weil dann durch die Wahl des Kodier- und Modulations sys terns u.a. dieser Grosse Beschränkungen auferlegt werden. Wenn nun die Rücksetzzeit des monostabilen Multivibrators etwas grosser als dieser Höchstwert gewählt wird,

IQ wirkt dieser monostabile Multivibrator automatisch, als ein Aussetzerdetektor. *>

Fig. h zeigt eine Abwandlung des Aussetzerdetektors nach Fig. 3· Neben dem monostabilen Multivibrator 5 enthält der Detektor einen zweiten wiederkippbaren monostabilen Multivibrator 8, der aber eine erheblich längere Rücksetzzeit besitzt. Der Ausgang des Multivibrators 8 ist unmittelbar und der des Multivibrators 5 über einen Inverter 9 mit einem NAND-Gatter 10 verbunden, dessen Aussjang den Schalttransistor 7 ''Fig. 3) steuert.

Durch diese Schaltung wird erreicht, dass, falls ein sehr langer Aussetzer auftritt, nach einem durch die Rücksetzzeit des Multivibrators 8 bestimmten Zeitintervall der Schalttransistor 7 den Integrator k (Fig. 3) doch wieder ankoppelt. Dadurch wird vermieden, dass eine schroffe und dauernde Aenderung des DC-Pegels sich nach wie vor als Aussetzer bemerkbar macht, wodurch die Umwandlung gestört bleibt. Durch die Schaltung nach Fig. h wird nach einiger Zeit doch wieder mit der Detektion angefangen, um zu versuchen, eine Anpassung an die gegebenenfalls geänderten Bedingungen zu erzielen.

Es dürfte einleuchten, dass die Erfindung keineswegs auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist. Ausgehend von dem der Erfindung zugrunde liegenden Godankcn, kann dor Durohsnhnittsfachmann viele Weiter— bilduri{';en verwirklichen.

Leerseite

Claims

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PATENTANSPRUECHE

M J Schaltung zur Umwandlung eines von einem Aufzeichnungsträger ausgelesenen Informationssignals in ein recht eckfö'rmiges Signal, die enthält:

- eine Schwellwertschaltung mit einem ersten Eingang zum Empfangen des Informationssignals, einem zweiten Eingang zum Empfangen eines Bezugssignals und einem Ausgang, wobei diese Schwellwertschaltung zur Lieferung eines rechteckformigen Ausgangssignals an ihrem Ausgang eingerichtet ist, dessen Flanken den Zeitpunkten entsprechen, zu denen das Informations s ignal den Wert des Bezugssignals passiert, und

- eine Steuervorrichtung zum Erzeugen des Bezugssignals für die Schwellwertschaltung in Abhängigkeit von dem ausgelesenen Informationssignal, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung weiter versehen just; mi c

- einem Aussetzerdetektor zum Detektieren von Aussetzern im ausgelesenen Informationssignal, und einer mit diesem Aussetzerdetektor gekoppelten Schaltvorrichtung, mit deren Hilfe während des Aussetzers das der Schwellwertschaltung zugeführte Bezugssignal auf wenigstens nahezu dem ¥ert gehalten wird, den dieses Bezugssignal am Anfang des Aussetzers aufwies.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussetzerdetektor einen wiederkippbaren monostabilen Multivibrator enthält, der mit dem Ausgang der Schwellwertschaltung gekoppelt ist. 3· Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung einen Integrator enthält, der mit dem Ausgang der Schwellwertschaltung gekoppelt ist, und dass die Schaltvorrichtung zur Entkopplung des Eingangs dieses Integrators während des Auftretens eines Aussetzers eingerichtet ist.