DE3240853C2 - Schaltung zur Umwandlung eines Informationssignals in ein rechteckförmiges Signal - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Umwandlung eines von einem Aufzeichnungsträger ausge­ lesenen Informationssignals in ein rechteckförmiges Signal gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Eine derartige Schaltung ist aus der US-PS 4.142.208 bekannt, die sich im wesentlichen bezieht auf eine optische Auslesevorrich­ tung für einen Aufzeichnungsträger mit einer optisch de­ tektierbaren 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 aufgezeich­ net ist.

Die Auslesung eines derartigen Aufzeichnungs­ trägers erfolgt mit Hilfe eines Strahlungsbündels, wo­ bei grundsätzlich zwei in der genannten niederländischen Patentanmeldung beschriebene Ausleseverfahren angewandt werden können, und zwar:

• 1) ein Ausleseverfahren, bei dem zwei in der Spurrichtung gegeneinander verschobene Auslesedetektoren verwendet werden, deren Ausgangssignale einem Differenzverstär­ ker zugeführt werden. Bei diesem sogenannten differen­ tiellen Ausleseverfahren wird ein Signal erhalten, das grundsätzlich keine Gleichstromkomponente enthält, sondern nur ein Wechselstromsignal ist, das die Infor­ mation 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 darstellenden Wechsel­ stromkomponente 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 In­ formationssignals in ein rechteckförmiges Signal wird eine Schwellwertschaltung verwendet, in der das Informations­ signal mit einem Bezugssignal verglichen wird und die ein binäres Signal liefert, dessen Wert durch die Tatsache be­ stimmt wird, ob das Informationssignal größer oder kleiner als das Bezugssignal ist.

Weiter wird in der vorgenannten US-Patentschrift angegeben, daß es wünschenswert ist, das Bezugssignal automatisch in Abhängigkeit von dem umgewan­ delten Informationssignal, insbesondere der Gleichstrom­ komponente 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 Unter­ schied entstehen kann, was zur Folge hat, daß das um­ gewandelte Informationssignal eine Störkomponente in Form einer unerwünschten Impulsbreitenmodulation enthält. In­ dem die mittlere Gleichstromkomponente des umgewandelten Informationssignals ermittelt und damit der Wert des Be­ zugssignals nachgeregelt wird, kann diese Störkomponente herabgesetzt werden.

Bei dem sogenannten zentralen Ausleseverfahren soll dieses Bezugssignal gleich der mittleren Gleich­ stromkomponente in dem ausgelesenen Informationssignal sein. Da diese mittlere Gleichstromkomponente infolge sich ändernder Eigenschaften des Aufzeichnungsträgers, z. B. Änderungen in dem Reflexionskoeffizienten bei Aus­ lesung in Reflexion und Änderungen in der Stärke des Strahlungsbündels, variieren kann, ist bei dieser Aus­ lesung aus diesem Grunde stets eine Nachsteuerung des Bezugssignals erwünscht.

Es hat sich aber herausgestellt, daß bei An­ wendung dieser Schaltung Aussetzer im ausgelesenen In­ formationssignal, z. B. infolge von Beschädigungen des Aufzeichnungsträgers, auf das umgewandelte Signal einen mehr störenden Einfluß ausüben.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, den störenden Einfluß dieser Aussetzer auf einfache Weise herabzu­ setzen.

Diese Aufgabe wird bei einer Schließung der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß beim Auftreten eines Aussetzers das Informationssig­ nal, also auch die Gleichstromkomponente desselben, er­ heblich 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 automatischen Steuerung ziemlich groß ist, weil diese Steuerung nicht auf die in dem Informationssignal absicht­ lich 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 er­ heblich längere Zeit als die Dauer des eigentlichen Aus­ setzers gestört sein kann.

Indem während des Aussetzers die Nachsteuerung des Bezugssignals unwirksam gemacht wird, wird nach der Erfindung erreicht, daß sofort nach dem Ende des Aus­ setzers dieses Bezugssignal wieder etwa den gewünschten Wert aufweist und die Umwandlung wieder richtig ist.

Als Aussetzerdetektor kann dabei jeder bekannte Detektor verwendet werden. Es sind z. B. Aussetzerdetek­ toren bekannt, die auf Amplitudenänderungen im Informa­ tionssignal, das Auftreten normalerweise nicht vorkommen­ der Frequenzkomponenten, u. dgl. ansprechen. Die Art des gewählten Detektors hängt naturgemäß von dem Signalformat, d. h. von den beim Informationssignal angewandten Modula­ tionstechniken und dem Ausleseverfahren, ab.

An dieser Stelle sei angemerkt, daß aus der US-PS 3,947,873 eine Schaltungsanordnung zur Verwendung in einem Magnetband-Videorecorder bekannt ist, in der während eines Aussetzers der Gleichpegel des Signals wenigstens nahezu unverändert gegenüber dem Gleichpegel während der fehlerfreien Übertragung des Signals bleibt. In diesem Fall wird das Bezugssignal zum Ende des Aussetzers zumindest im wesentlichen dem Bezugssignal zu Beginn des Aussetzers gleichen. Folglich hat dann das Bezugssignal am Ende des Aussetzers bereits zumindest im wesentlichen den korrekten Wert. In diesem Fall gibt es keine Notwendigkeit dafür, während eines Aussetzers die Rückkopplungsschleife zu unterbrechen. Ferner gibt es beim Gegenstand der US-PS 3,947,873 keine Steuervor­ richtung zum Erzeugen der Gleichstromkomponente des rechteck­ förmigen Ausgangssignals. Aufgabe der US-PS 3,947,873 ist es vielmehr, eine Schaltung zu liefern, die beim Auftreten eines Aussetzers im Signal ein Ersatzsignal anbietet. Demgemäß ist bei dieser Druckschrift zwar eine Detektion von Aussetzern erwähnt, diese dient jedoch im nachfolgenden nur zur Bestimmung eines Zeitintervalles, während dessen das (ausgefallene) Informations­ signal durch ein Ersatzsignal ersetzt werden soll. Es geht somit hier nicht um ein Bezugssignal, sondern um die Darstellung der Information während des Aussetzers. Ein Bezugssignal, soweit vorhanden, wird hier über einen Spannungsteiler aus einer Gleichspannungsquelle abgeleitet, wobei dieser zur Erzeugung rauschunabhängiger Schaltschwellen ein abgeschwächter Anteil des rechteckförmigen Ausgangssignals des Spannungskomparators überlagert ist.

Wenn das Informationssignal ein digital ko­ diertes Signal ist, ist, abhängig von der angewandten Kodiertechnik, meistens der größt-mögliche Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Flanken bekannt. In diesem Falle ist die Schaltung nach der Erfindung vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, daß der Aussetzerdetektor einen retrigger­ baren monostabilen Multivibrator enthält, der mit dem Ausgang der Schwellwertschaltung gekoppelt ist. Dadurch, daß die Rücksetzzeit dieses monostabilen Multivibrators etwas größer als der genannte maximale Abstand zwischen den aufeinanderfolgenden Flanken gewählt wird, ist eine sehr einfache und für den beabsichtigten Zweck doch ge­ nügend genaue Aussetzerdetektion erhalten.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugssignal-Detektor einen Integrator enthält, der mit dem Ausgang der Schwellenwertschaltung gekoppelt ist, und daß die Halteschaltung zur Entkopplung des Eingangs dieses Integrators während des Auftretens eines Aus­ setzers eingerichtet ist. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, daß die Anzahl zusätzlich benötigter Einzel­ teile sehr beschränkt ist. Der Integrator kann- nämlich eine doppelte Funktion erfüllen, und zwar als Detektor des mittleren Gleichstrompegels des umgewandelten Infor­ mationssignals und zugleich als Halteschaltung zum fest­ halten des Wertes des Bezugssignals während eines Aus­ setzers dienen.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch die bekannte Schaltung,

Fig. 2 und 3 zwei Ausführungsformen der Schaltung nach der Erfindung,

Fig. 4 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_i zuge­ führt wird. Dieses Signal V_i 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 Aufzeichnungsträgers erhalten, in dem die Information in einem Grubenmuster aufgezeichnet ist und bei dem das so­ genannte zentrale Ausleseverfahren angewandt wird.

Zur Umwandlung des Informationssignals in ein rechteckförmiges Signal enthält die Schaltung eine Schwell­ wertschaltung 2 mit einem Eingang 2a, der mit der Ein­ gangsklemme 1 verbunden ist, einem Eingang 2b, der ein Bezugssignal V_R empfängt, und einem Ausgang 2c, der mit der Ausgangsklemme 3 der Schaltung verbunden ist. Diese Schwell­ wertschaltung 2 vergleicht das Informationssignal V_i an ihrem Eingang 2a mit dem Wert des Bezugssignals V_R an ihrem Eingang 2b und liefert ein rechteckförmiges Aus­ gangssignal V_o, das von dem Ergebnis dieses Vergleichs ab­ hängig ist. Eine sehr einfache Ausführungsform dieser Schwellwertschaltung besteht aus einem Differenzverstärker mit einer derart großen Verstärkung, daß die Ausgangs­ spannung entweder den Wert der positiven oder den Wert der negativen Speisespannung annimmt, abhängig von der Polarität des Eingangsdifferenzsignals.

Das Bezugssignal V_R wird mit Hilfe eines Detek­ tors 4 erzeugt, der den mittleren Gleichstrompegel des erhaltenen rechteckförmigen Ausgangssignals V_o mißt. Wenn von einem Informationssignal ausgegangen wird, das durch­ schnittlich keine Gleichstromkomponente enthält, was meistens der Fall ist, wird auch das erhaltene rechteck­ förmige Ausgangssignal V_o durchschnittlich keine Gleich­ stromkomponente enthalten dürfen. Dadurch, daß eine et­ waige Gleichstromkomponente in diesem Ausgangssignal V_o gemessen und damit das Bezugssignal nachgeregelt wird, wird dieses Bezugssignal VR automatisch auf dem richtigen Wert gehalten. In dem in Fig. 5 angegebenen Beispiel wird der Wert des Bezugssignals VR (in Fig. 5b angegeben) gleich dem Wert der Gleichstromkomponente DC im ausgele­ senen Signal sein. Langsame Änderungen in dieser Gleich­ stromkomponente 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 t₀-t₁ angegeben ist, wird die Umwandlung erheb­ lich gestört. Während dieses Aussetzers wird das Aus­ gangssignal V_o nicht rechteckförmig sein, sondern konti­ nuierlich einen der beiden möglichen Signalwerte auf­ weisen. Da der Detektor 4 dies als das Vorhandensein einer Gleichstromkomponente im Ausgangssignal V_o anzeigt, wird dieser Detektor das Bezugssignal V_R ändern.

Die Geschwindigkeit, mit der diese Änderung des Bezugssignals vor sich geht, wird durch die Zeit­ konstante des Detektors bestimmt. Im allgemeinen wird eine verhältnismäßig große Zeitkonstante gewählt, um zu sichern, daß die Regelung des Bezugssignals von Nieder­ frequenzkomponenten 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 (t₁) des Aus­ setzers aufweisen können. Dies bedeutet, daß nach dem Ende des Aussetzers noch immer kein rechteckförmiges Aus­ gangssignal entsteht. Dieses Bezugssignal wird sich zwar wiederherstellen, aber dies erfolgt auch nur mit der ge­ nannten verhältnismäßig großen Zeitkonstante, so daß erst nach dem Zeitpunkt t₂ das Informationssignal V_i und das Bezugssignal V_R zu den richtigen Zeitpunkten Schnitt­ punkte aufweisen. Dies bedeutet, daß infolge eines Aus­ setzers einer bestimmten Zeitdauer (t₀-t₁) das Ausgangs­ signal sogar über eine erheblich längere Zeitdauer (t₀-t₂) gestört ist. Um diesem Nachteil zu begegnen, könnte in Erwägung gezogen werden, den möglichen Hub des Bezugssig­ nale zu beschränken. Bei dem zentralen Ausleseverfahren bereitet dies aber Schwierigkeiten, weil die Änderung dieses Bezugssignals doch wenigstens gleich groß wie die mögliche Verschiebung des Gleichstrompegels DC im Infor­ mationssignal sein muß.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Schaltung nach der Erfindung, mit der auf sehr ein­ fache 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 Aus­ setzers zu liefern, und kann dazu auf jede bekannte Weise, an die Art des Informationssignals angepaßt, aufgebaut sein. So sind Aussetzerdetektoren bekannt, die auf die Amplitude des Signals, oder die auf das Auftreten nor­ malerweise 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_o auch das Informationssignal V_i selber dem Aussetzerdetektor 5 zugeführt werden, wobei die Aussetzerdetektion durch Ampli­ tudendetektion stattfinden kann.

Das vom Aussetzerdetektor gelieferte Detektions­ signal wird einer Halteschaltung 6 zugeführt, die einer­ seits 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 V_R auf einem Wert gehalten, den dieses Signal am Anfang des Aussetzers aufweis (siehe die strich­ punktierte Linie in Fig. 5b). Dadurch weist das Bezugs­ signal am Ende des Aussetzers (Zeitpunkt t₁) 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 Ausführungs­ form 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. Da­ durch, daß der Eingang 2b des Differenzverstärkers 2 im allgemeinen hochohmig ist, wirkt die Kapazität c des Integrators dann während des Aussetzers als eine Halte­ schaltung.

Zur Illustrierung ist in Fig. 3 noch angegeben, daß der Aussetzerdetektor aus einem wiederkippbaren mono­ stabilen Multivibrator bestehen kann. Diese sehr ein­ fache 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 Modu­ lationssystems u. a. dieser Größe Beschränkungen auferlegt werden. Wenn nun die Rücksetzzeit des monostabilen Multi­ vibrators etwas größer als dieser Höchstwert gewählt wird, wirkt dieser monostabile Multivibrator automatisch als ein Aussetzerdetektor.

Fig. 4 zeigt eine Abwandlung des Aussetzer­ detektors nach Fig. 3. Neben dem monostabilen Multivibrator enthält der Detektor einen zweiten wiederkippbaren mono­ stabilen 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 Aus­ gang 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 Zeitinter­ vall der Schalttransistor 7 den Integrator 4 (Fig. 3) doch wieder ankoppelt. Dadurch wird vermieden, daß eine schroffe und dauernde Änderung des DC-Pegels sich nach wie vor als Aussetzer bemerkbar macht, wodurch die Um­ wandlung gestört bleibt. Durch die Schaltung nach Fig. 4 wird nach einiger Zeit doch wieder mit der Detektion ange­ fangen, um zu versuchen, eine Anpassung an die gegebenen­ falls geänderter Bedingungen zu erzielen.

Claims (3)

1. Schaltung zur Umwandlung eines von einem Aufzeichnungs­ träger ausgelesenen Informationssignals, welches eine Gleichstromkomponente und eine die Information darstellende, frequenzmodulierte Wechselstromkomponente enthält, in ein rechteckförmiges Ausgangssignal, die enthält:

• - eine Schwellwertschaltung (2) mit einem ersten Eingang (2a) zum Empfangen des Informationssignals, einem zweiten Eingang (2b) zum Empfangen eines Bezugssignals und einem Ausgang (2c), wobei diese Schwellwertschaltung (2) zur Lieferung eines rechteckförmigen Ausgangssignals am Ausgang (3) der Schaltung eingerichtet ist, dessen Flanken den Zeitpunkten entsprechen, zu denen das Informationssignal den Wert des Bezugssignals passiert,
• - einen Bezugssignaldetektor (4) zur Erzeugung des Bezugssignals in Abhängigkeit von der mittleren Gleichstromkomponente des rechteckförmigen Ausgangssignals,
  dadurch gekennzeichnet,, daß die Schaltung zur Umwandlung des Informationssignals weiter versehen ist mit
• - einem Aussetzerdetektor (5) zum Detektieren von Aussetzern im ausgelesenen Informationssignal, und einer mit diesem Aussetzerdetektor (5) gekoppelten Halteschaltung (6), mit deren Hilfe während des Aussetzers das der Schwellwertschaltung (2) zugeführte Bezugssignal auf wenigstens nahezu dem Wert gehalten wird, den dieses Bezugssignal am Anfang des Aussetzers aufwies.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Aussetzerdetektor (5) einen retrigger­ baren monostabilen Multivibrator enthält, der mit dem Ausgang (2c) der Schwellwertschaltung (2) gekoppelt ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugssignaldetektor (4) einen Integrator (R, C) enthält, der mit dem Ausgang (2c) der Schwellwertschaltung (2) gekoppelt ist, und daß die Halteschaltung (6) zur Entkopplung des Eingangs dieses Integrators (R, C) während des Auftretens eines Aussetzers eingerichtet ist.