Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der Lineargeschwindigkeit
der Aufzeichnungsspur einer Aufzeichnungsplatte
nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer derartigen, aus der DE-OS 31 40 432 bekannten Vorrichtung
ist eine Taktfrequenzdetektorschaltung vorgesehen,
die eine Servoschleife enthält, die das Umkehrintervall im
wiedergegebenen Signal konstant hält. Dabei wird insbesondere
der Spitzenpegel einer Spannung gehalten, der dem Umkehrintervall
entspricht, und wird die Drehung des Spindelmotors
zum Drehen der Aufzeichnungsplatte so gesteuert, daß
der Spitzenhaltewert konstant bleibt,
Aus der US-PS 42 36 050 ist gleichfalls eine Plattenantriebssteuervorrichtung
mit einer Taktdetektoreinrichtung bekannt,
bei der die Platte in verschiedenen Zeitintervallen
aufgrund verschiedener Steuersignale angetrieben wird, d.h.
die Arbeitsweise der Spindelservosteuerung umgeschaltet wird.
In den vergangenen Jahren wurden Entwicklungsarbeiten auf dem
Gebiet der digitalen Aufzeichnungstechnik durchgeführt, bei
der ein analoges Signal, beispielsweise ein Tonsignal, auf
einem Aufzeichnungsträger in Form eines binären digitalen
Signals, das im folgenden als digitales Signal bezeichnet
wird, mittels der PCM- oder Puls-Code-Modulation aufgezeichnet
wird, und haben Systeme zum Wiedergeben eines aufgezeichneten
Signals dieser Art Eingang in die Praxis gefunden. Das
Verfahren der Modulation wird im allgemeinen aus denjenigen
Verfahren ausgewählt, die eine sogenannte Selbsttaktung erlauben,
um die Demodulation des digitalen Signals zu erleichtern.
Um darüber hinaus die Aufzeichnungsdichte zu erhöhen,
erfolgt die Aufzeichnung der Information auf die Platte im
allgemeinen nach dem CLV-Verfahren, d.h. mit konstanter Lineargeschwindigkeit
der Aufzeichnungsspur, bei dem die Drehung
der Platte so geändert wird, daß die Geschwindigkeit der
Aufzeichnungsspur konstant gehalten wird, statt des CAV-
System mit konstanter Winkelgeschwindigkeit zu verwenden. Bei
der Wiedergabe einer nach dem CLV-System aufgezeichneten Information
ist es notwendig, die Drehgeschwindigkeit der Platte
so zu steuern, daß die Lineargeschwindigkeit der Aufzeichnungsspur
konstant bleibt. Um diese Art der Geschwindigkeitsregelung
zu bewirken, wird im allgemeinen eine Spindelservosteuerung
verwandt, die nach Maßgabe eines Wiedergabetaktsignals
mit vorbestimmter Frequenz gesteuert wird, das von einer
Taktinformation abgeleitet wird, die im Wiedergabesignal enthalten
ist, das von der Aufzeichnungsplatte abgenommen wird.
Die Acht-zu-Vierzehn-Modulation EFM stellt eine der Modulationsarten
dar, bei der die Selbsttaktung, d.g. die Wiedergabe
der Taktinformation vom Wiedergabesignal, möglich ist.
Bei der EFM -Modulation werden jeweils 8 Bit der Datenkette,
die aufzuzeichnen ist, in eine 14 Bit Datenkette umgewandelt.
In der Wiedergabevorrichtung wird das Taktsignal aus einem
Wiedergabesignal, beispielsweise einem EFM-Signal, erzeugt,
das von der Aufzeichnungsplatte abgenommen wird, in dem nacheinander
das Wiedergabesignal differenziert, das differenzierte
Signal vollwellengleichgerichtet und das Taktsignal vom
gleichgerichteten Signal vorzugsweise über eine Phasenregelschleifenschaltung
entnommen wird.
Bei der bekannten Vorrichtung zum Regeln der Lineargeschwindigkeit
der Aufzeichnungsspur einer Aufzeichnungsplatte
gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 besteht jedoch
das Problem, daß es manchmal schwierig oder unmöglich ist,
das Taktsignal aufgrund von sogenannten Störsignalen im Eingangssignal
der Phasenregelschleifenschaltung aufzunehmen.
Die Abnahme der Taktinformation wird daher schwierig, wenn
die Drehgeschwindigkeit der Platte, insbesondere während des
Anlaufintervalls des Plattenantriebs, nicht richtig ist, oder
wenn die Abnahme von einem tonlosen Teil der Aufzeichnungsplatte
beginnt. Weiterhin ist während eines Suchlaufs, bei
dem die Abnahmestelle schnell radial über die Platte läuft,
die Abnahme der Taktinformation schwierig. Es ist darüber
hinaus relativ viel Zeit erforderlich, um den Normalzustand
der Abnahme der Taktinformation zurückzugewinnen, wenn die
Signalabnahme einmal schwierig oder unmöglich geworden ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher
darin, die Vorrichtung gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruchs
1 bei einer Aufzeichnungsplatte mit CLV-Aufzeichnung
so auszugestalten, daß die Drehgeschwindigkeit der Platte
bei Ausfall der normalen Taktsignalsteuerung schnell auf den
Soll-Wert gebracht wird.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Ausbildung
gelöst, die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegeben
ist.
Besonders bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche
2 bis 6.
Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung
besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 in einem Wellenformendiagramm das Format
eines Beispiels eines binären Signals, das
auf einem digitalen Aufzeichnungsträger, beispielsweise
einer Platte, aufzuzeichnen
ist,
Fig. 2A und 2B das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Plattenantriebsservosteuervorrichtung,
Fig. 3 das Blockschaltbild der Rahmensynchronservosteuereinheit
in Fig. 2,
Fig. 4A bis 4C in Zeitdiagrammen die Arbeitsweise der Rahmensynchronservosteuereinheit
von Fig. 3,
Fig. 5 in einer graphischen Darstellung die Arbeitskennlinie
der Rahmensynchronservosteuereinheit
von Fig. 3,
Fig. 6 das Blockschaltbild der in Fig. 2 dargestellten
Phasenregelschleifenschaltung,
Fig. 7A bis 7C in Wellenformendiagrammen die Arbeitsweise der
Phasenregelschleifenschaltung von Fig. 7,
Fig. 8 das Schaltbild des in Fig. 2 dargestellten
Demodulators,
Fig. 9 das Blockschaltbild des in Fig. 6 dargestellten
Durchlaufreglers,
Fig. 10A bis 10J in Zeitdiagrammen die Arbeitsweise des in
Fig. 9 dargestellten Durchlaufreglers,
Fig. 11 und 12 kombiniert in einem Flußdiagramm des Arbeitsvorgang
während der Anfangsphase der Drehung
der Platte, und
Fig. 13 in einem Diagramm ein Beispiel der Arbeitsweise
beim Suchlauf.
Fig. 1 zeigt ein Beispiel des Formats eines Informationssignals,
das nach dem EFM-Verfahren moduliert ist.
Das Signal besteht aus einer Vielzahl von Rahmen, von
denen jeder von 588 Kanalbit mit einer Periode T gebildet
wird. Das aufzuzeichnende Datensignal ist durch
ein Umwandlungsverfahren moduliert, bei dem jeweils
acht Bit des digitalen Signals in 14 Kanalbit nach einer
vorbestimmten Umwandlungstabelle, beispielsweise einer
in einem Festspeicher gespeicherten Nachschlagtabelle,
umgewandelt werden, die zum EFM-Verfahren gehört. Eine
Einheit aus 17 Kanalbit wird dann dadurch gebildet, daß
drei Einstellkanalbit zugegeben werden.
Jedes Kanalbit des Signals wird in Form einer
Information ohne Rückkehr auf Null, d. h. so aufgezeichnet,
daß dann, wenn der Wert des Kanalbits gleich 1 ist,
das Signal vom logischen hohen Pegel H auf den logischen
niedrigen Pegel L oder vom logischen niedrigen Pegel
auf den logischen hohen Pegel umgewandelt wird. Wenn
der Wert des Kanalbit gleich 0 ist, wird das Signal
nicht umgekehrt.
Am vorderen Teil jedes Rahmens befindet sich das
Rahmensynchronsignal, dessen erstes Kanlabit den
logischen Wert "1" hat, dessen zweites bis elftes
Kanalbit alle den logischen Wert "0" haben, dessen
zwölftes Kanalbit den logischen Wert "1" hat, dessen
13. bis 22. Kanalbit alle den logischen Wert "0" haben
und dessen 23. Kanalbit den logischen Wert "1" hat.
Auf der Basis dieses Rahmensynchronsignals sind Steuersignale
an bestimmten Stellen des Signals eines Rahmens
mit 588 Kanalbits angeordnet.
Darüberhinaus wird das Signal weiter so verarbeitet,
daß mehr als zwei und weniger als zehn digitale Nullwerte
("0") zwischen jeweils benachbarten digitalen
Einswerten ("1") angeordnet sind. Das heißt mit anderen
Worten, daß das Minimal- und das Maximalintervall der
Umkehr gleich 3 T und gleich 11 T jeweils bestimmt sind,
wobei T die Dauer eines Kanalbits ist. Darüber
hinaus wird das Signal so verarbeitet, daß keine zwei
aufeinanderfolgenden Maximalintervalle der Umkehr in
irgendeinem Teil des Signals außer dem Teil des Rahmensynchronsignals
vorhanden sind.
Die Wiedergabe dieses Signals erfolgt entsprechend
der Taktinformation, die durch ein Verfahren wiedergegeben wird,
bei dem die Phasenregelschleifenschaltung
mit einem Signal versorgt wird, das dem Signal
äquivalent ist, das durch eine Vollwellengleichrichtung
eines Differenzierungssignals des Signals erhalten
würde, das nach Maßgabe des oben erwähnten EMF-
Verfahrens moduliert ist.
Wenn jedoch eine Information, wei beispielsweise eine
Musikinformation aufgezeichnet wird, kann das digitale
Signal auf einem festen Muster, das dem Nullpegel entspricht,
insbesondere an sogenannten tonlosen Teilen
der Aufzeichnungsspur bleiben. In diesem Zustand wird
das EFM-Signal, d. h. das nach dem EFM-Verfahren
modulierte Signal, eine positive oder negative Umkehr
in Intervallen von 7 T, 3 T und 7 T beispielsweise haben.
Das EFM-Signal, das einem Ursprungssignal mit festem
Muster entspricht, kann somit die Form eines Zeitreihensignals
haben, das eine Vielzahl von sich wiederholenden
Wellenformen mit einer Periode von 17 T, d. h.
der Summe von 3 T, 7 T und 7 T enthält. Das Eingangssignal
der Phasenregelschleifenschaltung bei dem oben
beschriebenen tonlosen Teil enthält daher ein Hellinienspektrum
der Frequenz der Taktinformation
(4,3218 MHz) sowie einen Ströanteil mit Energiespitzen
von denen jede die Frequenz eines Vielfachen von einem
Siebzehntel (254 KHz) der Taktfrequenz hat. Da die
Frequenz dieses Störsignals nahe an der Frequenz eines
gleichphasigen Taktsignals liegt, ist es im allgemeinen
unmöglich das Taktsignal vom Störsignal zu unterscheiden.
Die Phasenregelschleifenschaltung zum Abnehmen
des Taktsignals kann daher irrtümlich auf die
Störfrequenz mit einem hohen Energiepegel geklemmt
werden. Die richtige Wiedergabe der Taktinformation
und weiterhin die genaue Wiedergabe der aufgezeichneten
Information kann somit schwierig werden. Wenn darüber
hinaus der Frequenzfehler des Eingangssignals der
Phasenregelschleifenschaltung beträchtlich ist, wird
das Anklemmen der Phasenregelschleifenschaltung selbst
unmöglich.
Fig. 2 zeigt in einem Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Plattenantriebssteuervorrichtung.
In Fig. 2 ist insbesondere ein Teil, der
der Spindelsteuervorrichtung zum Steuern der Drehgeschwindigkeit
der Aufzeichnungsplatte entspricht, im einzelnen dargestellt.
Bevor die jeweiligen Schaltungselemente beschrieben
werden, wird die Hauptarbeitsweise der Spindelservosteuervorrichtung
kurz beschrieben. Der erste Arbeitsvorgang
ist eine Beschleunigung zum Erhöhen der Drehgeschwindigkeit
des Spindelmotors, indem ein Antriebsstrom
mit konstantem hohem Pegel dem Spindelmotor
zugeführt wird.
Der zweite Arbeitsvorgang ist das Halten zum Beibehalten
einer konstanten Drehgeschwindigkeit des
Spindelmotors gegen den Reibungswiderstand des Drehsystems,
indem ein konstanter Antriebsstrom mit relativ
niedrigem Pegel dem Spindelmotor zugeführt wird.
Der dritte Arbeitsvorgang ist der Rahmensynchronservosteuerbetrieb
zum direkten Aufnehmen des Rahmensynchronsignals,
ohne den Vorgang der Wiedergabe des
Wiedergabetaktsignals zu durchlaufen, und zum Steuern
der Drehgeschwindigkeit der Platte derart, daß die
Lineargeschwindigkeit der rotierenden Aufzeichnungsspur
nahezu gleich der linearen Nenngeschwindigkeit
ist. Schließlich besteht der vierte Arbeitsvorgang in
einer Quarzservosteuerung zum Steuern der Drehgeschwindigkeit
der Platte, um eine genaue Lineargeschwindigkeit
der Aufzeichnungsspur nach Maßgabe eines
Frequenzfehlersignals zu erhalten, das durch einen
Vergleich eines Signals, das der Frequenz des Wiedergabetaktsignals
entspricht, das vom wiedergegebenen
Hochfrequenzsignal wiedergegeben wird, mit einem vorbestimmten
Bezugssignal erhalten wird, und nach Maßgabe
eines Phasenfehlersignals, das durch einen Vergleich
der Phase des Rahmensynchronsignals, das aus
einem Demodulationssignal aufgenommen wird, das durch
Demodulieren des EFM-Signals nach Maßgabe des Taktsignals
erhalten wird, mit der Phase eines Bezugsrahmensynchronsignals
mit einer Frequenz von 7,35
KHz erhalten wird.
Einer dieser vier Arbeitsvorgänge der Servosteuervorrichtung
wird alternativ nach Maßgabe von vier Arten von
Steuersignalen von einer in Fig. 2 dargestellten
Steuerung, nämlich einem Beschleunigungssignal ACC,
einem Haltesignal HLD, einem Synchronsignal SYNC und
einem Quarzservosteuersignal QRTZ gewählt.
Während der Zeit, während der die Drehung der Platte
nicht notwendig ist, beispielsweise beim Anhalten oder
Auswerfen, werden alle diese Steuersignale nicht erzeugt
und ist der Antriebsstrom des Spindelmotors auf
Null herabgesetzt.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der Erfindung anhand
von Fig. 2 beschrieben. Wie es in Fig. 2 dargestellt
ist, liegt das Ausgangssignal von einem Abnehmer 22
an einem Wellenformer 23, an dem die Wellenform des
Eingangssignals korrigiert wird, um ein EFM-Signal zu
bilden. Das in dieser Weise erzeugte EFM-Signal vom
Wellenformer 23 liegt anschließend an einer Rahmensynchronservosteuereinheit
24, an der ein Rahmensynchronsignal
erzeugt wird. Das Rahmensynchronsignal liegt dann
an einem Spindelmotortreiber 26 über eine Schaltung 25
mit Schalterfunktion. Der Antrieb des Spindelmotors
wird somit im Synchronbetrieb gesteuert.
Im Fall des Beschleunigungsbetriebes oder des ACC-
Betriebes liegt ein Antriebsstrom mit einem konstanten
Spannungspegel +V über einen Widerstand R₀₁ mit
niedrigem elektrischem Widerstandswert am Spindelmotortreiber
26. Ein Antriebsstrom mit einer hohen konstanten
Stromstärke oder einem konstanten hohen Spannungspegel
wird daher dem Spindelmotor zum Beschleunigungsbetrieb
zugeführt.
Im Fall des Haltebetriebes oder HLD-Betriebes liegt der
Antriebsstrom des Spindelmotors über einen Widerstand
R₀₂ an, dessen elektrischer Widerstand weit größer
als der des Widerstandes R₀₁ gewählt ist, um den
HLD-Betrieb durchzuführen.
Das Ausgangssignal des Wellenformers 23 liegt auch an
einem Taktsignaldetektor 27, der aus einer Phasenregelschleifenschaltung
oder PLL-Schaltung besteht, die auf
ein Taktinformationssignal mit einer vorbestimmten
Frequenz einrastet, das in der wiedergegebenen
Information enthalten ist. Das wiedergegebene Taktsignal,
das im Taktsignaldetektor 27 wiedergegeben wird,
der auch als Phasenregelschleifenschaltung 27 im
folgenden bezeichnet wird, liegt dann zusammen mit dem
Ausgangssignal des Wellenformers 23 an einem Demodulator
28, in dem die Eingangssignale in ein vorbestimmtes
digitales Signal, beispielsweise in ein
Signal ohne Rückkehr auf Null umgewandelt werden. Das
in dieser Weise enthaltene Demodulationssignal liegt
dann an einem Speicher mit direktem Zugriff RAM 29
und gleichfalls an einem Digitalanalogwandler 30 nach
Maßgabe eines bestimmten konstanten Lesetaktimpulssignals,
die das Demodulationssignal in eine analoge
Information umwandeln, die dann als Tonausgangssignal
zu verwenden ist.
Ein Fehlerkorrekturglied 31 korrigiert einen Bitfehler
oder einen zeitlich geballt auftretenden Fehler. Die
Arbeit dieses Fehlerkorrekturgliedes 31 und des RAM 29
wird nach Maßgabe der Arbeit eines RAM-Reglers 32 gesteuert.
Der Demodulator 28 hat auch die Funktion, ein Rahmensynchronsignal
vom EFM-Signal entsprechend dem
wiedergegebenen Taktsignal aufzunehmen, und der RAM-
Regler 32 wird nach Maßgabe der zeitlichen Steuerung der
Erzeugung des wiedergegebenen Rahmensynchronsignals
gesteuert. Andererseits ist ein Frequenzteiler 33 vorgesehen,
der das wiedergegebene Rahmensynchronsignal
empfängt, wobei das Ausgangssignal des Frequenzteilers
33 anschließend an einem der beiden Eingänge eines
Phasendetektors 34 liegt. Der andere Eingang des
Phasendetektors 34 wird mit einem Ausgangssignal eines
Frequenzteilers 36 versorgt, der das Ausgangssignal
eines ein Bezugsrahmensignal erzeugenden Generators
35 empfängt. Das Ausgangssignal des Phasendetektors 24
liegt dann an einer Addierschaltung 38, nachdem es
die Pegelsteuerung einer Pegelschiebeschaltung 37
durchlaufen hat.
In der Phasenregelschleifenschaltung 27 wird das Ausgangssignal
eines Schleifenfilters (73 in Fig. 5) mit
einem vorbestimmten Bezugssignal verglichen und es
ist eine Pegelschiebeschaltung 39 vorgesehen, um den
Pegel des Vergleichssignals von der Phasenregelschleifenschaltung
27 einzustellen. Das Ausgangssignal der Pegelschiebeschaltung
39 liegt am anderen Eingang der Addierschaltung
38 als Frequenzfehlersignal. Das Ausgangssignal
der Addierschaltung 38 liegt dann als Quarzservosteuersignal
am Spindelmotortreiber 26. Gleichfalls
liegt das wiedergegebene Rahmensynchronsignal
vom Demodulator 28 am Regler 21. Dieses wiedergegebene
Rahmensynchronsignal dient dazu, die Stellung der
Schaltung 25 mit Schaltfunktion zu steuern, um die
Spindelservoarbeitsweise auszuwählen, was jedoch
später im einzelnen beschrieben wird.
Der Regler 21 erzeugt gleichfalls ein Steuersignal
zum Durchlauf (mit anderen Worten zum Schwingen) oder
zum zwangsweisen Wobbeln (Schwingen) der Frequenz eines
spannungsgesteuerten Oszillators VCO der Phasenregelschleifenschaltung
27, was jedoch gleichfalls später
im einzelnen beschrieben wird.
Eine Tastatur 40 kann in ein Steuerpult der Wiedergabeanlage
eingebaut sein oder die Form eines Steuerpultes
einer Fernsteuerung haben. Vom Regler 21 wird jeweils
auch die Arbeitsweise einer Spurführungsservosteuervorrichtung
141 und einer Fokussierungsservosteuervorrichtung
142 gesteuert.
Anhand von Fig. 3 wird ein Beispiel der Rahmensynchronservosteuereinheit
24 erläutert. Das wiedergegebene
EFM-Signal, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, liegt an
zwei rücktriggerbaren monostabilen Multivibratoren MMV 41
und 42. Der MMV 41 wird durch eine positive Umkehr
(vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel) des Eingangssignals
getriggert und erzeugt ein Ausgangssignal mit
niedrigem Pegel L für ein vorbestimmtes Zeitintervall
T₀. Wenn in ähnlicher Weise der MMV 42 durch eine
negative Umkehr (vom hohen Pegel H auf den niedrigen
Pegel L) des Eingangssignals getriggert wird, erzeugt er ein
Ausgangssignal mit niedrigem Pegel L für dasselbe vorbestimmte
Zeitintervall T₀. Diese Ausgangssignale mit
dem Pegel L der MMV 41 und 42 liegen an einem weiteren
rücktriggerbaren monostabilen Multivibrator MMV 44 als
Triggersignal über ein ODER-Glied 43. Das Zeitintervall
T₀ der monostabilen Multivibratoren 41 und 42 ist so
gewählt, daß es im wesentlichen der Dauer des Rahmensynchronsignals
von 22 T entspricht, die zweimal so lang
wie das Zeitintervall des Maximalintervalls der Umkehrungen
ist. Das heißt genau, daß das Zeitintervall T₀
um 20 bis 30 Nanosekunden kürzer als 22 T ist.
Ein Ausgangssignal mit der Impulsbreite T₁ des monostabilen
Multivibrators 44 liegt dann an einem Tiefpaßfilter
LPF, in dem das Eingangssignal in ein Gleichspannungssignal
umgewandelt wird, das mit einem vorbestimmten
Bezugspegel 47 in einem Komparator 46 zu vergleichen
ist. Die Impulsbreite T₁ des Ausgangssignals
des MMV 44 ist so gewählt, daß sie kürzer als das
Zeitintervall eines Rahmensynchronsignals (1/7,35 KHz =
136 µs beispielsweise) ist und ist vorzugsweise so bestimmt,
daß sie gleich der Hälfte des Zeitintervalls
des Rahmensynchronsignals ist.
Das Ausgangssignal des Komparators 36 liegt an der
Schaltung 25 mit Schalterfunktion in Fig. 1 als
Synchronservosteuersignal. Darüber hinaus werden
der MMV 44 und das LPF 45 mit einem Rücksetzsignal von
außen versorgt. Während des Zeitintervalls, in dem das
Synchronservosteuersignal abgeschaltet ist, wird eine
Zeitkonstantenschaltung, die vom MMV 44 und vom LPF 45
gebildet wird, zeitlich gesteuert durch das Rücksetzsignal
entladen und werden folglich der MMV 44 und
das LPF 45 in den Anfangszustand rückgesetzt. Durch
diesen Arbeitsvorgang wird die Einstellzeit des
folgenden Beginns der Synchronservosteuerung verkürzt.
Der Grund dafür, daß zwei monostabile Multivibratoren
42 und 43 vorgesehen sind, die durch die positive
Umkehr und die negative Umkehr jeweils getriggert werden,
besteht darin, daß durch die Charakteristik des EFM-
Signals bestimmt ist, ob der Rahmensynchronsignalteil
vom EFM-Signal vom Kanalbit mit hohem Pegel oder vom
Kanalbit mit niedrigem Pegel beginnt. Wie es in Fig. 1
dargestellt ist, ist mit anderen Worten die Polarität
des Startbit des Rahmensynchronsignals nicht konstant.
Da während des Betriebes das Intervall von zwei benachbarten
vorderen Rändern oder zwei benachbarten hinteren
Rändern nur im Fall des Rahmensynchronsignals gleich
22 T ist und das Intervall von 22 T 5,09 µs
betragen wird, wenn die Platte mit der richtigen
Geschwindigkeit gedreht wird, ist die Impulsbreite T ₀
der monostabilen Multivibratoren 41 und 42 so bestimmt,
daß sie um 20 bis 30 Nanosekunden kürzer als die oben
erwähnten 5,09 µs ist, was ausreicht, um
den MMV 44 zu triggern.
Die Fig. 4A bis 4C zeigen in Zeitdiagrammen die
Arbeitsweise der Rahmensynchronservosteuereinheit 24
von Fig. 1, wobei Fig. 4A den Fall zeigt, in dem die
Lineargeschwindigkeit der Aufzeichnungsspur größer als
der Nennwert ist, Fig. 4B den Fall zeigt, in dem die
Lineargeschwindigkeit gleich dem Nennwert ist, und
Fig. 4C den Fall zeigt, in dem die Lineargeschwindigkeit
kleiner als der Nennwert ist. Wie es in Fig. 4A dargestellt
ist, wird dann, wenn die Lineargeschwindigkeit
größer als der Nennwert ist, die Vorderflanke des Eingangssignals
des MMV 41 vor Ablauf des Zeitintervalls
von 5,09 µs nach der Ankunft der früheren Vorderflanke
ankommen, so daß der MMV 41 fortlaufend getriggert wird
und der Pegel des Ausgangssignals auf einem niedrigen
Wert bleibt. Wenn die Lineargeschwindigkeit richtig ist,
wie es in Fig. 4B dargestellt ist,
wird das Intervall der vorderen Flanke gleich 5,09 µs
nur für den Rahmensynchronteil sein. Impulssignale
mit einer Impulsbreite von 20 bis 30 Nanosekunden werden
daher am Ausgang des MMV 41 synchron mit dem Rahmensynchronsignal
erzeugt. Wenn schließlich die Lineargeschwindigkeit
kleiner als der Nennwert ist, wie es
in Fig. 4C dargestellt ist, werden positive Ausgangsimpulse
vom MMV 41 sowohl für den Teil des Rahmensynchronsignals
als auch für den anderen Teil des
EFM-Signals erzeugt. Es versteht sich, daß das Ausgangsimpulssignal
des MMV 42 in ähnlicher Weise erzeugt
wird, wie es oben beschrieben wurde, so daß
sich eine Erläuterung erübrigt.
Da die Anzahl der Ausgangsimpulse des ODER-Gliedes 43
sich mit der Lineargeschwindigkeit der Aufzeichnungsspur
ändert, wie es sich aus dem Vorhergehenden ergibt,
kann ein Frequenzspannungsumwandlungssignal des Wiedergabesignals
am Ausgang des LPF 45 über eine Gleichspannungsumwandlung
des Eingangssignals vom MMV 44
erhalten werden, der eine Impulskette mit einer bestimmten
Impulsbreite nach Maßgabe des Eingangssignals
vom ODER-Glied 43 erzeugt.
Wenn insbesondere die Lineargeschwindigkeit der Platte
richtig ist, wird der Spannungspegel des Frequenzspannungsumwandlungssignals
gleich einem vorbestimmten
Wert, da der MMV 44 nur zum Zeitpunkt des Rahmensynchronsignals
getriggert wird. Wenn die Lineargeschwindigkeit
der Aufzeichnungsspur größer als der
Nennwert ist, wird der Spannungspegel des Frequenzspannungsumwandlungssignals
gleich Null, da der MMV 44
nicht getriggert wird. Wenn andererseits die Lineargeschwindigkeit
kleiner als der Nennwert ist, wird der
Spannungspegel F₀ des Frequenzspannungsumwandlungssignals
größer als der vorbestimmte Wert, da der MMV 44
zum Zeitpunkt des Rahmensynchronsignals sowie zum Zeitpunkt
der anderen Teile des Wiedergabesignals getriggert
wird.
Das Servosteuersignal wird dann dadurch erzeugt, daß
dieses Frequenzspannungsumwandlungssignal mit einem
Bezugspegel 47 verglichen wird, der einem Pegel entspricht,
der im Falle der richtigen Lineargeschwindigkeit
erhalten würde.
Im folgenden wird anhand von Fig. 5 beschrieben, wie
der Pegel des Frequenzspannungsumwandlungssignals,
d. h. des Ausgangssignals des LPF 45 in Fig. 3, gegenüber
einer Änderung der Lineargeschwindigkeit der
Aufzeichnungsspur gändert wird.
Wenn die Drehgeschwindigkeit der Platte größer als die
richtige Geschwindigkeit ist und die Lineargeschwindigkeit
größer als die richtige Lineargeschwindigkeit
V₂₂ ist, ist der Pegel des Frequenzspannungsumwandlungssignals
gleich Null, wie es im Vorhergehenden anhand
von Fig. 4A beschrieben wurde. Wenn die Platte etwas
langsamer gedreht wird und die Lineargeschwindigkeit
etwas langsamer als der richtige Wert V₂₂ ist, wird
ein Triggerimpuls des MMV 44 beim Vorliegen jedes
Rahmensynchronsignals erzeugt und wird der Spannungspegel
des Frequenzspannungsumwandlungssignals gleich
einem Pegel, der 7,35 kHz des Rahmensynchronsignals
entspricht. Wenn die Lineargeschwindigkeit vom Wert V₂₂
abnimmt, nimmt auch der Pegel des Frequenzspannungsumwandlungssignals
ab, da die Frequenz des Rahmensynchronsignals
selbst von der richtigen Frequenz abnimmt.
Wenn jedoch die Lineargeschwindigkeit weiter
abnimmt und einen Wert V₂₁ erreicht, der um etwa 4,5%
unter dem richtigen Wert liegt, wird die Zeitdauer
21 T gleich der Zeitdauer, die 22 T bei der richtigen
Geschwindigkeit (5,09 µs) entspricht. Aus diesem
Grunde wird das Triggerimpulssignal des MMV 44
während der Zeit der Übergangsperiode von 21 T, die im
Wiedergabesignal enthalten sind, zusätzlich zu den
Zeitpunkten des Rahmensynchronsignals erzeugt, das eine
Übergangsperiode von 22 T hat. Der Spannungspegel des
Frequenzspannungsumwandlungssignals nimmt bei diesem
Wert der Lineargeschwindigkeit daher rapide zu. Danach
tritt eine ähnliche Änderung im Spannungspegel
des Frequenzspannungsumwandlungssignals bei Abnahme der
Lineargeschwindigkeit auf. Wenn weiterhin die Lineargeschwindigkeit
sehr klein wird, wird der MMV 44
fortlaufend getriggert, da der Triggerimpuls des MMV 44
vor dem Ende der Erzeugung des Ausgangsimpulssignals
anliegt. Das Ausgangssignal des LPF 45, d. h. des
Frequenzspannungsumwandlungssignals, ist daher auf
den maximalen Wert gesättigt.
Das Servosteuersignal wird dadurch erzeugt, daß der
Bezugspegel 47 vom Ausgangssignal des LPF 45 abgezogen
wird, das eine Ausgangssignalpegelcharakteristik hat,
wie sie in Fig. 5 dargestellt ist. Aus dem obigen ist
ersichtlich, daß dann, wenn der Bezugspegel 47 etwa
gleich dem Wert gewählt ist, der der Frequenz des
Rahmensynchronsignals von 7,35 KHz entspricht (was
durch den Pegel a in Fig. 5 angegeben ist), es eine
Vielzahl von stabilen Punkten gibt, da der Ausgangssignalpegel des LPF
gleich dem Bezugspegel 47 an einer
Vielzahl von Punkten der Lineargeschwindigkeit, beispielsweise
bei V₂₁, V₂₀, zusätzlich zum Punkt der Nennlineargeschwindigkeit
V ₂₂ wird. Dieses Problem kann
jedoch dadurch gelöst werden, daß der Bezugspegel 47
auf einen Wert ausreichend unter dem Wert, der 7,35 KHz
entspricht, beispielsweise auf einen Wert gleich der
Hälfte dieses Pegels, gewählt wird, wobei in diesem
Fall ein stabiler Punkt nur bei der richtigen Lineargeschwindigkeit
V₂₂ vorliegt.
Das Problem wird somit dadurch gelöst, daß die in Fig. 3
dargestellte Schaltungsanordnung verwandt wird, bei der
ein Zeitintervall, das n-mal (in diesem Fall ist n gleich
2) so lang wie die Periode der Maximalumwandlung des
Wiedergabesignals ist, durch einen Vergleich mit einer
Bezugsperiode aufgenommen wird und ein Signal, das dem
in dieser Weise aufgenommenen Signal entspricht, d. h.
das Frequenzspannungsumwandlungssignal erzeugt wird.
Das Servosteuersignal wird dann durch einen Vergleich
dieses Frequenzspannungsumwandlungssignals mit dem
Bezugswert erzeugt.
Die Drehgeschwindigkeit der Platte kann sehr genau auf
den richtigen Wert dadurch gesteuert werden, daß dieses
Servosteuersignal dazu benutzt wird, den Spindelmotor
anzutreiben. Diese Art der Servosteuerung, die als Rahmensynchronservosteuerung
bezeichnet wird, ist insbesondere
während eines Zeitintervalls wirksam, in dem
die Abnahme der Taktinformation vom Wiedergabesignal
nicht möglich ist, beispielsweise während des Anfangszeitintervalls
der Drehung der Platte oder während eines
Suchlaufs, der zum Aufsuchen einer Adresseninformation
durchgeführt wird.
Im folgenden werden Einzelheiten des Quarzservosteuerbetriebs
oder QRTZ-Betriebs beschrieben.
Eine digitale Information, die von der Aufzeichnungsplatte
wiedergegeben wird, die sich mit einer leicht
schwankenden Geschwindigkeit (mit Gleichlaufschwankungen)
dreht, liegt zunächst am Speicher RAM 29 von Fig. 2 und
wird anschließend vom Speicher RAM 29 nach Maßgabe eines
vorbestimmten Taktsignals ausgelesen, um einem
Digitalanalogumwandlungsvorgang unterworfen zu werden.
In dieser Weise kann ein Tonsignal hoher Qualität ohne
Gleichlaufschwankungen erzeugt werden. Da in diesem
Fall die Kapazität des Speichers RAM 29 begrenzt ist,
müssen die Geschwindigkeit des Einschreibens der
Information in den Speicher RAM 29 und die Geschwindigkeit
des Auslesens der Information vom RAM 29
miteinander ausgeglichen sein. Sonst wird der RAM entleert
oder wird die Schreibinformation überlaufen, wobei
diese beiden Verhältnisse zu einer Unterbrechung des
Wiedergabetons führen würden.
Im Fall der Wiedergabe eines Musiksignals muß daher die
Drehgeschwindigkeit der Platte mittels eines Quarzservosteuerbetriebes
so gesteuert werden, daß die Lineargeschwindigkeit
konstant gehalten wird. Bei diesem
Arbeitsvorgang wird die Geschwindigkeit des Einschreibens
der Information in den RAM so gesteuert, daß sie gleich
der Geschwindigkeit des Auslesens der Information vom
RAM ist.
Es wird insbesondere die Phase des Teilersignals des
Wiedergaberahmensynchronsignals, das vom Demodulator 28
erhalten wird, mit der Phase des Teilersignals des Bezugsrahmensynchronsignals
am Phasendetektor 34 verglichen,
und der Spindelmotor wird mit einem Signal versorgt, das
diesem Phasenunterschied entspricht. Natürlich kann das
Wiedergaberahmensynchronsignal direkt mit dem Bezugsrahmensynchronsignal
verglichen werden, wenn die Frequenz
dazu geeignet ist. Da jedoch eine geeignete Dämpfungscharakteristik
des Servosteuersystems nur durch eine Aufnahme
des Phasenfehlers nicht erhalten werden kann, ist es
notwendig, ein Frequenzfehlersignal einzuführen und dieses
mit dem Phasenfehlersignal zu mischen.
Zu diesem Zweck wird das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters
der Phasenregelschleifenschaltung 27 zur Aufnahme des
Taktsignals, dessen Spannungspegel der Frequenz des Wiedergabetaktsignals
entspricht, mit einem Bezugspegel verglichen,
um eine Frequenzfehlerinformation zu erzeugen.
Das Ausgangssignal des Komparators wird dann mit dem Phasenfehlerinformationssignal
an der Addierschaltung 38 kombiniert,
um ein Quarzservosteuersignal zu erzeugen. Durch
diesen Quarzservosteuerbetrieb QRTZ wird eine genaue
Servosteuerung der Lineargeschwindigkeit möglich, bei der
die Schreibgeschwindigkeit und die Lesegeschwindigkeit
des Speichers RAM 29 im Mittel gleich sind.
Daher ist die Art der Servosteuerung nach dem Anlaufen
der Drehung der Platte zunächst der Beschleunigungsbetrieb
ACC, um die Drehgeschwindigkeit des Spindelmotors auf einen
vorbestimmten Wert zu erhöhen, und erfolgt anschließend
der Haltebetrieb HLD. Danach wird der Rahmensynchronservosteuerbetrieb
SYNC gewählt, bei dem die Lineargeschwindigkeit
um den Nennwert herum geregelt werden kann, selbst
wenn das Taktsignal nicht abgenommen wird. Wenn schließlich
die Erzeugung des Rahmensynchronsignals sichergestellt
ist, wird die Steuervorrichtung auf den Quarzservobetrieb
QRTZ umgeschaltet, um die Lineargeschwindigkeit
der Aufzeichnungsspur auf einem konstanten Wert zu
halten.
Fig. 6 zeigt in einem Blockschaltbild den Aufbau der
Phasenregelschleifenschaltung 27 zur Aufnahme der Selbsttaktinformation
aus dem wiedergegebenen EFM-Signal im einzelnen.
Das wiedergegebene EFM-Signal (A) liegt an einem
Flankendetektor 71, der ein Flankenimpulssignal (B) mit dem
Zeitpunkt des Pegelübergangs des EFM-Signals (A) synchronisiert.
Die Impulsbreite des Flankenimpulssignals (B) ist
so bestimmt, daß sie gleich der Hälfte der Periode des
richtigen Taktsignals ist. Das Flankenimpulssignal (B) liegt
dann an einem Eingang eines Phasendetektors 72 , der das
Eingangssignal mit einem Ausgangssignal (C) eines
spannungsgesteuerten Oszillators VCO 74 vergleicht. Das
Ausgangssignal des Phasendetektors 72, das den Phasenunterschied
angibt, liegt dann an einem Tiefpaßfilter LPF (oder
einem Schleifenfilter) 73, das seinerseits einen Gleichspannungsanteil
des Eingangssignals als Steuersignal zum
VCO 74 ausgibt. Das Ausgangssignal des VCO liegt dann an
einem Wellenformer 75, der das Eingangssignal in ein
Impulssignal korrigiert, das als Wiedergabetaktsignal zu
verwenden ist.
Darüberhinaus ist ein Durchlaufregler 76 vorgesehen, der
auf das Ausgangssignal des LPF 73 anspricht, um die Zeit
zu verkürzen, die zum Verriegeln der Phasenregelschleifenschaltung
notwendig ist. Der Durchlaufregler 76 steuert
insbesondere die Frequenz des VCO 74, um zwischen einem
bestimmten oberen und einem bestimmten unteren Frequenzwert
durchzulaufen oder zu schwingen. Ein Zwangsdurchlaufsignal
liegt weiterhin am Durchlaufregler 76, so daß eine
äußere Störung an der Phasenregelschleifenschaltung liegt
und ein Durchlauf bewirkt wird, der schneller als der
normale Durchlauf, ist, um einen fehlverriegelten Zustand
der Phasenregelschleifenschaltung zu lösen. Diese
Durchlaufsteuerung und die Zwangsdurchlaufsteuerung erfolgen
nach Maßgabe eines Befehls vom Regler 21 in Fig. 2.
Fig. 7A bis 7C zeigen in Wellenformdiagrammen die
verschiedenen Signalwellenformen in der Phasenregelschleifenschaltung
27 von Fig. 6 im Arbeitszustand, wobei jeweils die
Signale A bis C dargestellt sind. Wenn die Lineargeschwindigkeit
der Aufzeichnungsspur richtig ist, wird eine
sinusförmige Welle mit einer Frequenz von 4,3218 MHz
(Hellinienspektrumanteil) erhalten, und wird somit das
Taktsignal aufgenommen, wie es in Fig. 7 dargestellt ist.
Fig. 8 zeigt das Schaltbild des Rahmensynchrondetektors,
der in den Demodulator 28 in Fig. 2 eingebaut ist. In
dieser Schaltung liegt das wiedergegebene EFM-Signal an
einem Flankendetektor 81, der ein Impulssignal erzeugt, das
mit dem Zeitpunkt des Pegelübergangs des wiedergegebenen
EFM-Signals synchronisiert ist. Das im Flankendetektor 81
erzeugte Flankenimpulssignal wird dann seinerseits in ein
23 Bit-Schieberegister 82 eingeschriebne, das nach Maßgabe
des Wiedergabetaktsignals gesteuert wird. Von den 23 Bitausgängen
des Schieberegisters 82 bilden 10 Bit das
zweite Bit, d.h. sind die Ausgänge vom zweiten Bit bis elften
Bit mit einem NAND-Glied 83 verbunden. In ähnlicher Weise
sind zehn Bit vom dreizehnten Bit an, d. h. sind die
Ausgänge vom dreizehnten Bit bis zwanzigsten Bit mit einem
NAND-Glied 84 verbunden. Die Ausgangssignale der NAND-
Glieder 83 und 84 liegen zusammen mit dem ersten Bit, dem
zwölften Bit und dem dreiundzwanzigsten Bit des Schieberegisters
82 an einem UND-Glied 85. Das Ausgangssignal des
UND-Gliedes 85 liegt dann an einem 588 Bitzähler 86 als
Rücksetzsignal. Der Zähler 86 empfängt das Wiedergabetaktsignal
als Eingangssignal und erzeugt sein Ausgangssignal
als Wiedergaberahmensynchronsignal, das am Regler
21 liegt.
Zu dem Zeitpunkt, zu dem das Rahmensynchronsignal im
wiedergegebenen EFM-Signal erhalten wird und das Rahmensynchronsignal
gerade eingegeben ist, hat der Inhalt des
Schieberegisters 82 die Form einer digitalen Abfolge, die
in Fig. 8 dargestellt ist.
Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 85 hat den logischen
Pegel H (1) in diesem Zustand und unter allen anderen Umständen
den logischen Pegel L (0). Durch Verwendung eines 588 Bitzählers
als Zähler 86 wird dieser somit an jedem Ende des
Rahmensynchronsignals auf Null rückgesetzt. Das Rahmensynchronsignal
wird daher als ein Signal mit dem logischen
Pegel L zum Zeitpunkt der Aufnahme des Wiedergaberahmensynchronsignals
abgeleitet. Wenn andererseits das Rahmensynchronsignal
nicht anliegt und der Zähler 86 588
Wiedergabetaktimpuls aufgezählt hat, wird der Zähler 86 nicht
rückgesetzt, und ein Signal mit dem logischen Pegel H
erzeugen. Durch eine Überwachung des Ausgangssignals des
Zählers 86 ist es somit möglich zu bestimmen, ob das Rahmensynchronsignal
aufgenommen wurde oder nicht (ob das richtige
Wiedergabetaktsignal aufgenommen wird oder nicht).
Da das Umschalten vom Rahmensynchronservosteuerbetrieb
SYNC auf den Quarzservosteuerbetrieb QRTZ nur dann erfolgt,
wenn dieses Wiedergaberahmensynchronsignal aufgenommen
wird, und mit anderen Worten das Umschalten auf den
Quarzservosteuerbetrieb nicht möglich ist, wenn das Wiedergaberahmensynchronsignal
während des Rahmensynchronservosteuerbetriebs
nicht aufgenommen wird, ist die Anordnung so
ausgebildet, daß der Zwangsdurchlauf bewirkt wird, um zwangsweise
die Phasenregelschleifenschaltung 27 auf die
Frequenz der Taktinformation zu klemmen.
Fig. 9 zeigt in einem Blockschaltbild ein Beispiel des
Durchlaufreglers 76 von Fig. 6, wobei gleiche Bezugszeichen
gleiche Bauteile oder entsprechende Schaltungselemente
bezeichnen. Wie es in Fig. 9 dargestellt ist, liegen
zwei Gleichspannungssignale V g und V h mit verschiedenen
Spannungspegeln über zwei Schalter 701 und 702 und
über Reihenwiderstände R₃ und R₄ an einem Operationsverstärker
OP₁, der einen Teil eines Schleifenfilters 73
bildet. Das Schleifenfilter 73 hat die Form eines aktiven
Filters, das aus Widerständen R₁ und R₂ zusätzlich zum
Operationsverstärker OP₁ und einem Kondensator C₁ aufgebaut
ist. Um die Arbeit der Schalter 701 und 702 zu
steuern, ist eine R-S-Flip-Flop-Schaltung 703 vorgesehen,
die aus einem Paar von NOR-Gliedern G₁ und G₂ mit drei
Eingängen aufgebaut ist. Die Schalter 701 und 702 werden
jeweils nach Maßgabe der Ausgangssignale (C) und (D) der
NOR-Glieder G₁ und G₂ gesteuert.
Weiterhin ist ein Paar von Pegelkomparatoren 704 und 705
vorgesehen, um den oberen Grenzwert und den unteren Grenzwert
des Pegels des Ausgangssignals (H) des Schleifenfilters
73 zu bestimmen, das als Steuersignal eines spannungsgesteuerten
Oszillators VCO 74 dient. An dem
invertierenden Eingang des Pegelkomparators 704 liegt ein
Spannungssignal Vm, das den oberen Grenzpegel bestimmt, und am
nicht invertierenden Eingang des Pegelkomparators 705
liegt ein Spannungssignal Vn, das den unteren Grenzpegel
bestimmt. Das Ausgangssignal des LPF 73 liegt am nicht
invertierenden Eingang des Pegelkomparators 704 und am
invertierenden Eingang des Pegelkomparators 705. Die
Ausgangssignale (I) und (J) der Pegelkomparatoren 704 und
705 liegen jeweils an NOR-Gliedern G₁ und G₂ der Flip-
Flop-Schaltung 703 als Setz-Rücksetzeingangssignale. An
den anderen Eingängen der NOR-Glieder G₁ und G₂ liegt das
Durchlaufsteuersignal A, um eine Durchlaufsteuerung
auszuführen.
Ein Schalter 706 ist quer über die Anschlüsse des
Widerstandes R₄ geschaltet und schließt den Strom durch den
Widerstand R₄ kurz, wenn das Zwangsdurchlaufsignal B
anliegt.
Die Fig. 10A bis 10J zeigen in Wellenformdiagrammen die
Arbeitsweise der in Fig. 9 dargestellten Schaltung, wobei
die Fig. 10A bis 10J jeweils die Wellenform der Signale
(A) und (J) in Fig. 9 zeigen. Zusätzlich zeigen die Fig.
10E und 10F in Zeitdiagrammen das Ein- und Ausschalten der
Schalter 701 und 702, während Fig. 10G die Wellenform des
Lade/Entladestromes des Kondensators C₁ des
Schleifenfilters 73 zeigt.
Wenn das Durchlaufsteuersignal (A) den Pegel H hat, wird
in der dargestellten Weise die Flip-Flop-Schaltung 703 auf
den rückgesetzten Zustand geklemmt und findet kein
Durchlauf statt. Wenn das Durchlaufsteuersignal A auf den Pegel
L kommt, wird die Flip-Flop-Schaltung 703 vom rückgesetzten
Zustand freigegeben und ist ein Durchlauf möglich. Im
folgenden sei angenommen, daß das Zwangsdurchlaufsignal den
Pegel H hat, und daß der Schalter 706 zunächst ausgeschaltet
ist. Wenn in diesem Zustand der Schalter 701 anschaltet,
wird der Kondensator C₁ mit einem Ladestrom versorgt,
wie es in Fig. 10G dargestellt ist, und nimmt der Pegel des
Ausgangssignals des Filters LPF 73 allmählich ab, wie es
in Fig. 10H dargestellt ist. Wenn das Ausgangssignal des
Tiefpaßfilters LPF 73 den unteren Grenzpegel Vn erreicht
(beispielsweise 4V), erzeugt der Komparator 705 ein
Ausgangssignal, wie es in Fig. 10J dargestellt ist, um die
Flip-Flop-Schaltung 703 zu setzen. Dementsprechend werden
die Ausgangssignale der Flip-Flop-Schaltung 703 umgekehrt,
wie es in den Fig. 10C und 10D dargestellt ist, und
werden die Schalter 701 und 702 jeweils aus- und angeschaltet.
Am Kondensator C₁ liegt daher eine negative Spannung, und
es erfolgt eine Entladung des Kondensators C₁, wie es in
Fig. 10G dargestellt ist. Dementsprechend steigt das
Ausgangssignal des Filters LPF 73 allmählich vom unteren
Grenzpegel Vn auf den oberen Grenzpegel Vm (beispielsweise
6V), wie es in Fig. 10H dargestellt ist.
Wenn der Ausgangssignalpegel des Filters LPF 73 den
oberen Grenzpegel Vm erreicht, wird der Komparator 704
aktiv, um ein Signal zum Rücksetzen der Flip-Flop-Schaltung
703 zu erzeugen, werden die Stellungen der Schalter 701
und 702 umgekehrt und beginnt der Ausgangssignalpegel des
Filters LPF 73 allmählich vom oberen Grenzpegel Vm auf den
unteren Grenzpegel Vn wieder abzunehmen, wie es in Fig. 10H
dargestellt ist. In dieser Weise erfolgt der
Durchlauf, bei dem das Schwingungsausgangssignal des VCO 74
innerhalb eines bestimmten Bereiches herauf- und herabgesetzt
wird. Der Durchlauf erfolgt beispielsweise im
Bereich ± 200 kHz um 4,3218 MHz herum innerhalb des
Zeitintervalls von 10 ms. Da dieser Durchlauf relativ langsam
ist und eine kleine äußere Störung auf die Phasenregelschleifenschaltung
bewirkt, wird die Phasenregelschleifenschaltung
nicht entriegelt, wenn sie einmal auf das
Wiedergabetaktsignal geklemmt ist. Da darüberhinaus der
Durchlaufbereich ± 200 kHz beträgt, was weniger als das
Intervall des Störsignals ist, wird eine Fehlverriegelung
der Phasenregelschleifenschaltung auf das Störsignal
verhindert.
Falls die Phasenregelschleifenschaltung irrtümlich auf das
Störsignal während des Suchlaufes geklemmt ist, kommt
das Zwangsdurchlaufsteuersignal (B) auf den Pegel L, um
die Phasenregelschleifenschaltung aus dem fehlverriegelten
Zustand zu lösen, und schaltet folglich der Schalter 706
an. Dementsprechend wird der Widerstand R ₄ kurzgeschlossen
und nimmt der Lade- und Entladestrom des Kondensators
C₁ auf den maximalen Wert zu, so daß die Geschwindigkeit
des Durchlaufs wesentlich größer als beim normalen Durchlauf
wird (beispielsweise 100mal größer). Die Zeitdiagramme
der Signale der Schaltung sind auf der rechten Seite
der Fig. 10A bis 10J dargestellt. An der Phasenregelschleifenschaltung
liegt in der dargestellten Weise eine äußere
Störung mit hoher Amplitude, und die Phasenregelschleifenschaltung
ist nicht in der Lage, den verriegelten
Zustand beizubehalten, so daß sie aus dem fehlverriegelten
Zustand freigegeben wird. Der Zwangsdurchlauf beginnt
somit. Da eine relativ kurze Zeit (von beispielsweise 10µs)
des Zwangsdurchlaufsteuersignals B erforderlich ist, um
die Phasenregelschleifenschaltung aus dem fehlverriegelten
Zustand zu lösen, erzeugt der Regler 21 das Zwangsdurchlaufsteuersignal
(B) mit einem Pegel L für 10µs, und
steigt anschließend der Pegel des Steuersignals (B) auf
den Pegel H.
Danach kehrt die Geschwindigkeit des Durchlaufs auf die
normale Geschwindigkeit zurück. Der Regler 21 wird dann
das Vorliegen oder Fehlen des Rahmensynchronsignals wieder
überwachen und den Zwangsdurchlauf bewirken, wenn das
Rahmensynchronsignal nach Ablauf eines vorbestimmten
Zeitintervalls (beispielsweise 10 ms: die Periode eines Durchlaufs,
wie es in Fig. 9 dargestellt ist) nicht wahrgenommen
wird. Die Phasenregelschleifenschaltung wird daher
richtig auf das wiedergegebene Taktsignal geklemmt, in dem
diese Arbeitsvorgänge bewirkt werden, bis das Rahmensynchronsignal
wahrgenommen wird.
Die Fig. 11 und 12 zeigen kombiniert ein Beispiel des
Flußdiagramms des Arbeitsablaufes vom Beginn des
Antriebs des Spindelmotors bis zum stabilen Betrieb, bei dem
die richtige Lineargeschwindigkeit der Aufzeichnungsspur
erhalten wird, in dem der oben beschriebene Schaltungsaufbau
verwandt wird. In der dargestellten Weise wird die
Laserdiode (LD) für die Signalabnahme entsprechend einem
Startbefehl aktiviert. Nach einem Zeitintervall zum
Stabilisieren der Laserdiode (beispielsweise etwa 200 ms)
beginnt der Beschleunigungsbetrieb (ACC) und wird
gleichzeitig der Zuführungsbetrieb der Fokussierungsservosteuervorrichtung
ausgelöst. Der ACC-Betrieb erfolgt dann während
eines Zeitintervalls von etwa 500 ms, woraufhin
der Betrieb auf den HLD-Betrieb umgeschaltet wird, bei dem
die Drehgeschwindigkeit des Spindelmotors im wesentlichen
konstant gehalten wird. Da die Fokussierungsservosteuervorrichtung
nach wenigstens 100 ms (ein Zeitintervall, in
dem die Fokussierungslinse die Aufzeichnungsplatte von der
am entferntesten liegenden Position erreicht) nach der
Erzeugung des Steuersignals für die Fokussierungsservozuführung
verriegelt wird, wird die Geschwindigkeit der Drehung
der Aufzeichnungsplatte während dieses Zeitintervalls
entsprechend dem ACC-Betrieb bis auf einen Wert von 500 Upm
nach Ablauf des Zeitintervalls von 500 ms erhöht. Diese
Drehgeschwindigkeit ist nahezu gleich der Geschwindigkeit,
die die Nennlineargeschwindigkeit an der innersten Seite
der Aufzeichnungsspur liefert, an der sich der Abnehmer am
Anfang befindet, wobei der Radius der Spur annähernd 24 mm
beträgt.
Während des HLD-Betriebes nach dem ACC-Betrieb erfolgt
eine Wahrnehmung des verriegelten Zustandes der Fokussierungsservosteuerung.
Da der Anfangsbetrieb an einer Stelle
erfolgt, an der sich die Aufzeichnungsspur befindet,
kann diese Wahrnehmung dadurch erfolgen, daß der Pegel
des wiedergegebenen Hochfrequenzsignals gemessen wird. Da
die Abnahme des Wiedergabetaktsignals nicht möglich ist,
wenn die Fokussierungsservosteuerung nicht verriegelt ist,
und daher das Spurführungsservosteuersystem nicht arbeiten
kann, wird dann die Fokussierungsservoschleife geöffnet
und wird das Einführen der Fokussierungsservosteuerung
wiederholt. Wenn das Einführen der Fokussierungsservorsteuerung
zweimal fehlgeschlagen ist, dann wird die Platte
ausgeworfen, da festgestellt wird, daß der Anfang
schwierig ist.
Wenn andererseits die Fokussierungsservosteuerung in
diesem Zustand verriegelt wird, dann wird die Spurführungsservoschleife
geschlossen und geht der Betrieb auf den
Rahmensynchronbetrieb SYNC nach dem Ablauf eines Zeitinervalls
über (nachdem die Verriegelung der Spurführungsservosteuerung
beenet ist). Dann wird im Demodulator 28
während des SYNC-Betriebes bestimmt, ob das Wiedergaberahmensynchronsignal
vorliegt oder nicht. Wenn das
Wiedergaberahmensynchronsignal nicht wahrgenommen wird, bedeutet
das, daß die Drehgeschwindigkeit der Platte noch weit vom
richtigen Geschwindigkeitswert entfernt liegt (mehr als
4,6%, was im wesentlichen dem Durchlaufbereich der
Phasenregelschleifenschaltung entspricht: 4,3218 MHz ± 200 kHz)
oder daß die Phasenregelschleifenschaltung irrtümlich auf
das Störsignal geklemmt ist, so daß ein Umschalten auf den
Quarzservosteuerbetrieb nicht möglich ist. Der verriegelte
Zustand der Fokussierungsservosteuerung wird daher dadurch
wahrgenommen, daß das wiedergegebene Hochfrequenzsignal
nochmal geprüft wird, um einen fehlfokussierten Zustand
wahrzunehmen, der durch eine starke äußere Schwingung oder
ähnliches bewirkt ist. Wenn die Fokussierungsservosteuerung
entriegelt ist, wird das System auf den Stoppbetrieb
gesteuert. Wenn das richtige wieder gegebene Hochfrequenzsignal
erzeugt wird, erfolgt eine Zwangsdurchlaufsteuerung
der Phasenregelschleifenschaltung, in dem das Zwangsdurchlaufsteuersignal
von Fig. 8 angelegt wird, und wird
beispielsweise nach Ablauf von 10 ms bestimmt, wie es oben
erwähnt wurde, ob das Rahmensynchronsignal vorliegt oder
nicht.
Da insbesondere das Rahmensynchronsignal wahrgenommen wird,
wenn die Phasenregelschleifenschaltung auf das wiedergegebene
Taktinformationssignal geklemmt ist, kann der
Arbeitsvorgang der Zwangsdurchlaufsteuerung wiederholt
erfolgen, bis das Rahmensynchronsignal wahrgenommen wird.
Wenn beispielsweise das Rahmensynchronsignal während einer
vorbestimmten Anzahl von Wiederholungen dieser Arbeitsschleife
nicht wahrgenommen wird, dann wird das Sysem auf
den Auswerfarbeitsvorgang gesteuert. Dieser Arbeitsvorgang
ist unter Berücksichtigung der Tatsache vorgesehen, daß die
Platte stark verschmutzt oder mit der Oberseite nach unten
eingegeben ist. Wenn das Rahmensynchronsignal wahrgenommen
wird, schaltet die Servosteuerung auf die Quarzservosteuerung
QRTZ um und wird die Platte so angetrieben, daß
sich danach eine konstante Lineargeschwindigkeit ergibt.
Der Grund dafür, daß die Wahrnehmung des Rahmensynchronsignals
unmöglich werden kann, selbst wenn das wiedergegebene
Hochfrequenzsignal nach dem Anfang der Rahmensynchronservosteuerung
einen guten Zustand zeigt, beruht nicht
darauf, daß die Lineargeschwindigkeit unmittelbar nach dem
Anfang der Rahmensynchronservosteuerung richtig wird, sondern
daß das Anlaufen der Lineargeschwindigkeit ein
gewisses Zeitintervall aufgrund des Trägheitsmomentes und
ähnlichem in Anspruch nimmt. Der Grund dafür, nicht einfach
einen Bereitschaftsbetrieb zu wählen, besteht weiterhin
darin, die Aufnahme des Taktinformationssignals soweit wie
möglich zu beschleunigen.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der Servosteuerung
während des sogenannten Suchlaufs beschrieben, bei dem
die Wiedergabe eines gewünschten Teils der Information
dadurch ermöglicht wird, daß die Adresseninformation
aufgesucht wird.
Die Adresseninformation ist an einem Bit an einer bestimmten
Stelle jedes Rahmensignals aufgezeichnet, und eine
Einheit der Adresseninformation besteht aus 98 Bit, die in
98 Rahmen enthalten sind. Die letzten 16 Bit der 98 Biteinheit
bilden ein zyklisches Reundanz-Prüfsignal CRS, so
daß eine Fehlerermittlung möglich ist.
Für den Suchlauf kann vorher die Zielsuchadresse bezeichnet
werden und erfolgt ein Vergleich der Adresseninformation,
während ein Schiebesteuerbetrieb bewirkt wird, bei
dem die Stelle zur Abnahme der Information schnell relativ
zur Aufzeichnungsplatte in radialer Richtung vorläuft.
Der schnelle Vorlauf wird insbesondere für ein kurzes
Zeitintervall bewirkt, woraufhin die Abnahmestelle festgelegt
wird und eine Spurführungsservosteuerung bewirkt wird, um
das Wiedergabetaktsignal abzunehmen. Die Adresseninformation
wird ausgelesen und dann mit der Suchlaufadresse verglichen,
wobei diese Reihe von Arbeitsvorgängen wiederholt
durchgeführt wird. Es ist daher wünschenswert, daß die
Zeit, die benötigt wird, um die Adresseninformation nach
der Unterbrechung des schnellen Vorlaufes auslesen zu können,
so kurz wie möglich ist, um die Gesamtzeit für den
Suchlauf zu verringern. Andererseits ist die Wellenform des
Hochfrequenzsignals deutlich verformt, wenn die Abnahmestelle
die Aufzeichnungsspuren während des schnellen Vorlaufes
kreuzt. Dieses Signal eignet sich daher nicht dazu,
eine Synchronservosteuerung zu bewirken, da das
Servosteuersignal der Rahmensynchronservosteuerung von einem
deutlichen Fehler begleitet wird. Aus diesem Grunde wird
die Synchronservosteuerung während des schnellen Vorlaufs
abgeschaltet, und wird die Servosteuerung auf den HlD-Betrieb
umgeschaltet. Wie es oben erwähnt wurde, wird die
Adresseninformation nach einem schnellen Vorlauf über eine
vorbestimmte Strecke gelesen und anschließend mit der
Suchlaufadresseninformation verglichen. Die Drehgeschwindigkeit
der Platte während des Zeitintervalls des Lesens
der Adresseninformation muß jedoch gleich oder nahe gleich
der Geschwindigkeit sein, bei der die Nennlineargeschwindigkeit
erhalten wird, da es notwendig ist, die Wiedergabetaktinformation
während dieses Intervalls des Lesens der
Adresseninformation abzunehmen. Die Servosteuerung wird
daher während dieses Zeitintervalls auf den Rahmensynchronservosteuerbetrieb
SYNC geschaltet.
D.h. mit anderen Worten, daß zunächst der HLD-Betrieb
während des schnellen Vorlaufs gewählt wird, um der Suchlaufadresse
näher zu kommen, und daß anschließend der HlD-
Betrieb unterbrochen wird und die Adresseninformation, die
von der Platte gelesen wird, mit der Suchlaufadresse
verglichen wird, während der Rahmensynchronservosteuerbetrieb
bewirkt wird.
Da bei dieser Arbeitsabfolge der Fehler der Rahmensynchronservosteuerung
relativ groß ist, wie es oben erwähnt wurde,
liegt ein Fehlersignal mit hohem Spannungspegel am Kondensator
der Tiefpaßfilterschaltung 45 in Fig. 3. Dieses
Fehlersignal führt zu der Schwierigkeit, daß der Spindelmotor
mit einem Antriebsstrom mit hohem Pegel auf die
Auslösung der Rahmensynchronservosteuerung versorgt wird, wenn
der schnelle Vorlauf angehalten wird. Die Drehgeschwindigkeit
der Platte weicht daher zunächst stark von der
richtigen Geschwindigkeit ab, und es erfolgt danach die
richtige Servosteuerung. Die Zeit, die die Phasenregelschleifenschaltung
27 benötigt, um auf die Taktinformationsfrequenz
einzurasten, wird weiterhin verlängert, und folglich
wird auch die Zeit für den Suchlauf aufgrund dieses Fehlersignals
mit hohem Spannungspegel verlängert.
Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, ist der Regler 21
so ausgelegt, daß er ein Rücksetzsignal zum Entladen des
Kondensators der Rahmensynchronservosteuerung von Fig. 3
für den Fall erzeugt, daß die Synchronservosteuerung
abgeschaltet wird.
Fig. 13 zeigt in einem Diagramm ein Beispiel der Suchlaufsteuerung,
und insbesondere den Fall, in dem der Suchlauf
von einer Stelle aus beginnt, die eine Adresse hat, die
kleiner als die als Ziel zu verwendende Suchlaufadresse
ist. Wie es in Fig. 13 dargestellt ist, wird während
eines Zeitintervalls vom Zeitpunkt t₀ bis zu einem Zeitpunkt
t₁, das als Intervall des schnellen Vorlaufs (FAST FWD 1)
bezeichnet wird, die Platte mit einer konstanten Geschwindigkeit
im HLD-Betrieb gedreht, während in radialer Richtung
eine vorbestimmte Strecke überlaufen wird.
Während eines Zeitintervalls vom Zeitpunkt t₁ bis zum
Zeitpunkt t₂ wird die Synchronservosteuerung bewirkt und
wird die gelesene Adresseninformation mit der Suchlaufadresse
verglichen. Da die Suchlaufadresse größer als die
gelesene Adresse ist, wird der schnelle Vorlauf FAST FWD 1
nochmals für das nächste Zeitintervall vom Zeitpunkt t₂
bis zu einem Zeitpunkt t₃ bewirkt. Für das Zeitintervall
vom Zeitpunkt t₃ bis zu einem Zeitpunkt t₄ wird die
Synchronservosteuerung gewählt und erfolgt ein Vergleich der
Adresseninformationen. Während des nächsten Zeitintervalls
vom Zeitpunkt t₄ bis zum Zeitpunkt t₅ wird die Platte
gegenüber der früheren Arbeitsweise in die umgekehrte Richtung
nach Maßgabe eines schnellen Rücklaufs FAST RVS um
eine vorbestimmte Strecke während des HLD-Betriebes bewegt.
Anschließend erfolgt ein Vergleich der Adresseninformation
unter der Synchronservosteuerung während eines
Zeitintervalls vom Zeitpunkt t₅ bis zum Zeitpunkt t₆. Da
die gelesene Adresseninformation in diesem Zustand kleiner
als die Suchlaufadresse ist, wird ein schneller Vorlauf
FAST FWD 2 über eine kleinere Strecke verglichen mit
dem früheren Vorlauf FAST FWD 1 und dem schnellen Rücklauf
FAST RVS während des HLD-Betriebes für das nächste
Zeitintervall vom Zeitpunkt t₆ bis zum Zeitpunkt t₇
gewählt. Dann erfolgt ein Vergleich der Adresseninformation
während des nächsten Zeitintervalls vom Zeitpunkt t₇ bis
zum Zeitpunkt t₈, wobei festgestellt wird, daß die gelesene
Adresseninformation größer als die Suchlaufadresse
ist. Statt eines schnellen Rücklaufs wird dann ein sogenannter
Sprung über den Spurführungsspiegel oder ähnliches
durchgeführt. Insbesondere springt die Stelle, an der
die Information abgenommen wird, d. h. die Stelle des
Lichtfleckes des Lese-Laserstrahls auf die nächste Aufzeichnungsspur,
indem der Winkel des Spurführungsspiegels
momentan geändert wird. Dieser Sprung ist in zwei Arbeitsstufen
unterteilt. Für das erste Zeitintervall vom
Zeitpunkt t₈ bis zu einem Zeitpunkt t₉ erfolgt ein
Rücksprung (Sprung in Rückwärtsrichtung) über einige Spuren bis
zu zehn Spuren (was Mehrfachrücksprung genannt wird),
woraufhin ein Vergleich der Adressen erfolgt. Da der
Sprung über eine Aufzeichnungsspur innerhalb eines kurzen
Augenblickes (etwa 100 bis 500 µs) erfolgt, ist das
Zeitintervall sehr kurz, indem eine Störung im wiedergegebenen
Bild oder Rahmen vorhanden ist. Wenn daher ein
Sprung über mehrere, d. h. bis zu zehn Aufzeichnungsspuren,
in einem kurzen Intervall von einigen Millisekunden erfolgt,
ist die Störung des wiedergegebenen Signals nur für ein
sehr kurzes Zeitintervall in der Größenordnung von 100 ms
in Intervallen von einigen Millisekunden vorhanden. Dementsprechend
ist die Steuerung der Drehgeschwindigkeit der
Platte nach Maßgabe der Synchronservosteuerung in
ausreichendem Maße unter Verwendung des wiedergegebenen Signals
mit einer Störung in dieser Größenordnung möglich. Aus
diesem Grunde erfolgt die Steuerung der Drehung der
Platte während des Mehrfachrücksprungbetriebes nach Maßgabe
der Synchronservosteuerung. Wenn festgestellt wird, daß die
gelesene Adresseninformation größer als die Suchlaufadresse
während des Adressenvergleiches im Zeitintervall vom
Zeitpunkt t₉ bis zu einem Zeitpunkt t₁₀ nach dem
Mehrfachrücksprung ist, wird der Adressenvergleich nach einem
Vorwärtssprung (Sprung in Vorwärtsrichtung) über eine Aufzeichnungsspur
wiederholt ausgeführt, bis die gelesene
Adresseninformation gleich der Suchlaufadresse ist. Darüberhinaus
wird die Drehung der Platte nach Maßgabe der
Synchronservosteuerung während des Sprunges in Vorwärtsrichtung
gesteuert.
Nach Erreichen der Suchlaufadresse zum Zeitpunkt t₁₁ wird
die Drehung der Platte nach Maßgabe des Quarzservosteuerbetriebes
QRTZ gesteuert und erfolgt eine normale Wiedergabe
der aufgezeichneten Information, wenn der Wiedergabebetrieb
PLAY gewählt ist. Wenn die Betriebsweise PAUSE
gewählt ist, erfolgt ein Pausenbetrieb, bei dem ein
Rücksprung um eine Aufzeichnungsspur an der Stelle der bezeichneten
Suchlaufadresse wiederholt erfolgt.
Während dieses Pausebetriebes liegt die Störung des
Wiedergabesignals nur während eines Zeitintervalls von einigen
hundert Mikrosekunden des Sprungbetriebes bei jeweils einigen
hundert Millisekunden einer Umdrehung der Aufzeichnungsplatte
vor. Die Genauigkeit des Wiedergabesignals
reicht daher für die Steuerung der Drehung der Aufzeichnungsplatte
im Quarzservosteuerbetrieb aus. Die Steuerung
kann daher auf die Quarzservosteuerung geschaltet werden
und gleichfalls auf der Synchronservosteuerung bleiben.
Darüber hinaus wird jeder Arbeitsschritt, der in Fig. 13 dargestellt
ist, wiederholt, bis die gelesene Adresse größer
als die Suchlaufadresse wird. Es versteht sich, daß die Abfolge
der Arbeitsvorgänge, die in Fig. 13 dargestellt ist,
nur ein Beispiel der Arbeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
darstellt, und es viele Variationen gibt. In allen
Fällen ist es wesentlich, den Haltebetrieb während der Bewegung
des Schiebers und den Rahmensynchronservosteuerbetrieb
während des Lesens der Adresseninformation zu wählen.
Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß gemäß der Erfindung
die Quarzservosteuerung nach der Rahmensynchronservosteuerung
gewählt wird, bei der die Drehgeschwindigkeit
der Platte nahezu richtig entsprechend dem Ergebnis
der Wahrnehmung der Periode des Rahmensynchronsignals gesteuert
wird. Die Geschwindigkeit der Platte wird daher
schnell auf einen stabilen Zustand gesteuert, in dem eine
richtige Wiedergabe der aufgezeichneten Daten erfolgt.
Gemäß der Erfindung erfolgt weiterhin ein Beschleunigungsbetrieb,
bei dem ein Antriebsstrom mit konstantem hohem
Pegel zugeführt wird, in der Anfangsphase des Antriebs der
Platte. Die Drehgeschwindigkeit der Platte nimmt daher
schnell auf einen Wert in der Nähe der richtigen Geschwindigkeit
nach dem Anlaufen zu, und die Aufnahme der Taktinformation
ist nach Erreichen dieses Wertes leichter. Beim
Aufsuchen der Adresseninformation wird weiterhin der Haltebetrieb
während des Zeitintervalls des schnellen Vorlaufs
und des schnellen Rücklaufes gewählt, während die Rahmensynchronservosteuerung
während der Abnahme der Adresseninformation
gewählt wird. Ein genauer Suchlauf ist daher innerhalb
eines kurzen Zeitintervalls möglich. Wenn schließlich
während des Rahmensynchronservosteuerbetriebs das Rahmensynchronsignal
nicht wahrgenommen wird, wird an die
Phasenregelschleifenschaltung zum Aufnehmen des Taktsignals
eine äußere Störung gelegt, um die Phasenregelschleifenschaltung
aus dem fehlverriegelten Zustand automatisch
zu lösen. Eine fehlerfreie Wiedergabe des Taktsignals
ist somit möglich, und es wird ein Umschalten der
Arbeit der Steuerung auf die Quarzservosteuerung möglich.