DE3443062A1 - Signalwellenformentzerrerschaltung - Google Patents

Description

FPGO1-8419

Signalwellenformentzerrerschaltung

Die Erfindung betrifft eine Signalwellenformentzerrerschaltung und insbesondere eine Schaltung zum Entzerren eines von einem Magnetkopf wiedergegenenen Signals, der dazu benutzt wird, Signale abzunehemen, die auf einen magnetischen Aufzeichnungsträger aufgezeichnet sind.

Im allgemeinen hat ein Signal, das von einem Magnetkopf zum Abnehmen von Signalen erzeugt wird, die auf einem magnetischen Aufzeichnungsträger aufgezeichnet sind, verschiedene Verzerrungen, die beispielsweise durch die Differenzierfunktion, die dem Magnetkopf eigen ist, die Hochfrequenzdämpfung oder die schlechte Phasencharakteristik des Magnetkopfes hervorgerufen werden.

Als Maßnahme zum Kompensieren der Verzerrungen des Wiedergabesignals aufgrund der obigen Charakteristiken des Magnetkopfes ist ein Verfahren in der US-Schutzschrift T 943 004 beschrieben. Bei diesem Verfahren ist eine Vielzahl von Schaltkreisen jeweils mit einer bestimmten übertragungsfunktion vorgesehen, um eine Verzerrung der Wellenform des · Wiedergabesignals vom Magnetkopf zu kompensieren. Der Nachteil dieser herkömmlichen Schaltung besteht jedoch darin, daß ihr Aufbau kompliziert ist, da sie aus einer Vielzahl von unabhängigen Schaltkreisen jeweils mit bestimmter übertragungsfunktion aufgebaut ist.

Durch die Erfindung soll das Problem der herkömmlichen Signalwellenformentzerrerschaltung beseitigt werden und eine

Signalwellenformentzerrerschaltung mit einem relativ einfachen Aufbau geschaffen werden, die als Folge davon mit geringeren Kosten verbunden ist.

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Die erfindungsgemäße Signalwellenformentzerrerschaltung umfaßt dazu einen ersten Schaltkreis mit einer übertragungsfunktion (1-BS) und einen zweiten Schaltkreis aus passiven Elementen mit einer Übertragungsfunktion, die eine Multiplikation zwischen einer Übertragungsfunktion (1+AS) und einer übertragungsfunktion ist, die eine Integrationsfunktion hat. Der erste und der zweite Schaltkreis sind in Reihe geschaltet und die Schaltung zeigt eine Gesamtübertragungsfunktion, die eine Multiplikation der Einzelübertragungsfunktionen, die als (1-BS) und (1+AS) ausgedrückt werden, und einer übertragungsfunktion ist, die eine Integrationsfunktion hat.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 in einem Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel einer herkömmlichen Signalwellenformentzerrerschaltung ,

Fig. 2 das Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Signalwellenformentzerrerschaltung,

Fig. 3 ein der Schaltung von Fig. 2 entsprechendes

äquivalentes Schaltbild,

Fig. 4 in einem Diagramm den Verstärkungsverlauf

gegenüber der Signalfrequenz und

Fig. 5 und 6 in Schaltbildern weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Signalwellenformentzerrerschaltung.

Bevor ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Signalwellenformentzerrerschaltung beschrieben wird, wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, in der eine Schaltung dargestellt ist, die in der eingangs erwähnten Schutzschrift beschrieben ist.

Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, besteht diese Schaltung aus drei Schaltkreisen, die in Reihe geschaltet sind. Ein erster Schaltkreis 1 enthält einen Verstärker 11 mit einem bestimmten konstanten Verstärkungsfaktor K., einen Addierer 12 und eine Schaltung 13 mit Übertragungsfunktion ^S (Kp ist einen Konstante, S ist j cj , wobei U die Winkelfrequenz ist). Ein zweiter Schaltkreis 2 enthält einen Verstärker 21 mit konstantem Verstärkungsfaktor K₃, einen Subtrahierer 22 und eine Schaltung 23 mit einer Übertragungsfunktion K₄S (K. ist eine Konstante). Ein dritter Schaltkreis 3 enthält einen Verstärker 31 mit einem Verstärkungsfaktor K₅, eine Schaltung 32 mit einer übertragungsfunktion 1/S, einen Subtrahierer 33 und eine Schaltung 34 mit einer Übertragungsfuntkion K_gS (K_ß ist eine Konstante).

Die Gesamtübertragungsfunktion des Schaltkreises 1 wird als (1+AS) ausgedrückt, wobei A eine Konstante ist. In ähnlicher Weise werden die Gesamtübertragungsfunktionen der Schaltkreise 2 und 3 mit (1-BS) und (1/S-KgS) jeweils ausgedrückt. Der Zweck der Schaltkreise 1 und 2 ist die sogenannte Impulsschmälerung, bei der die Übertragungsfunktionen (1+AS) und (1-BS) dazu dienen, die Signalcharakteristik der vorderen Flanke und der nachlaufendne Flanke des Wiedergabesignals zu kompensieren, die als Folge einer Hochfrequenzdämpfung (Pgelabfall im Hochfrequenzbereich) und der Phasenänderung des Ausgangssignals des Magnetkopfes hervorgerufen werden. Der Zweck des dritten Schaltkreises besteht andererseits darin, die Differenzialcharakteristik des Magnetkopfes mittels der Übertragungsfunktion (1/S-KgS) des dritten

Schaltkreises zu kompensieren.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Übertragungsfunktion (1/S-KgS) des dritten Schaltkreises 3 nicht notwendigerweise von der übertragungsfunktion (1/S) im Fall einer vollständigen Integration oder der übertragungsfunktion 1/(1+CS) im Fall einer unvollständigen Integration verschieden ist.

Wie es bereits eingangs erwähnt wurde, besteht die Schwierigkeit bei dieser herkömmlichen Signalwellenformentzerrerschaltung darin, daß ihr Aufbau sehr kompliziert ist, was ein Folge der Übertragungsfunktionen (1+AS), (1-BS) und (1 /S-KgS) ist, die jeweils von unabhängigen Schaltkreisen 1 bis 3 geliefert werden.

Im folgenden wird anhand der Figuren 2 bis 4 ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Signalwel lenformentzerrerschaltung beschrieben.

Fig. 2 zeigt das Schaltbild des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei ein zu behandelndes Eingangssignal e, an der Basis eines NPN Transistors Q. liegt. Ein Kollektorwiderstand R. und ein Emitterwiderstand R₂ sind jeweils mit dem Kollektor und dem Emitter des Transistors Q₁ verbunden. Die am Kollektor und am Emitter des Transistors Q₁ auftretenden Signale liegen dann über einen Widerstand R^ und einen Kondensator Cp jeweils an einem NPN Transistor Q₂ mit an Masse liegender Basis. Ein Vorspannungspotential E liegt an der Basis des Transistors Q₂, während sein Kollektor mit einer Impedanzschaltung verbunden ist, die aus passiven Elementen, d.h. Widerständen R. und R₅ und einem Kondensator Cp aufgebaut ist. Der Widerstand R. dient auch dazu, dem Transistor Q₂ eine Vorspannung zu liefern.

Wenn angenommen wird, daß der Kollektorstrom des Transistors Q₂ gleich i ist, so kann die Beziehung zwischen dem Eingangssignal e. und diesem Strom i durch die folgende Gleichung (1)ausgedrückt werden, da die Basis des Transistors Q₂ bezüglich des Wechselstromes an Masse liegt.

Wenn R. = R₂ ist, dann kann die Gleichung (1) geschrieben werden als:

e ■ =(l-SC,R,)/(R.j+R,)

Das bedeutet, daß die Eingangsspannung auf einen Strom 1-BS übertragen wird, wobei B = C₁R₃. In dieser Abkürzung fehlt darüberhinaus 1/(R₂ + R₃) der Gleichung (2), da dieser Ausdruck eine Konstante ist und daher keinen Einfluß auf den Frequenzgang hat.

Die Impedanz der passiven Elemente, d.h. der Widerstände R₄ und R₅ und des Kondensators C₂ wird im folgenden diskutiert. Diese passive Schaltung kann durch eine in Fig. dargestellte äquivalente Schaltung bezüglich des Wechselstromes dargestellt werden. Die Impedanz Z über den Anschlüssen X und Y in Fig. 3 wird durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt:

Z=(

Da die Spannung e_Q, die am Kollektor des Transistors Q₂ auftritt, gleich i Z wird (e_Q = i_cZ), wird die folgende Gleichung (4) aus den Gleichungen (2) und (3) erhalten:

⁼l^^{( 1}"^SC1^R3 )/(R₂ ^+R3⁾)'^[{1+SC ₂ ^R5 ^)R ₄/i^1+SC ₂ ^(R4^+R5⁾ )

₄/i^1+SC ₂ ^(R4^+R5 ( 4 )

Die Geamtübertragungsfunktion vom Eingang (e.) bis zum Ausgang (e_Q) wird daher durch die folgende Gleichung (5) ausgedrückt:

[l+SC (R +R )v ... (5)

Wenn C₁R, C₂R₅* C₂(R₄+R₅) und R₄/(R₂+R₃) mit jeweils B, A,C und K ausgedrückt werden (C₁R = B, C₂R₅ = A, C₂(R₄+R₅) C und R₄Z(Rp⁺Ro) = Ό, dann kann die Gleichung (5) in Form der folgenden Gleichung (6) geschrieben werden:

Aus der obigen Gleichung (6) ergibt sich, daß die in Fig. dargestellte Schaltung eine Signalübertragungscharakteristik hat, die gleich der der Schaltung in Fig. 1 ist.

Fig. 4 zeigt den Verstärkungsverlauf bezüglich der Winkelfrequenz bei der übertragungsfunktion gemäß Gleichung (6). In Fig. 4 können die relative Lage von U₂ und Ld₃ in Abhängigkeit von der Beziehung zwischen der Größe der Werte A und B umgekehrt sein. Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, nimmt die Verstärkung mit einer Steigung von 6 dB/OCT für einen Frequenzbereich über CJ ₃ zu. Das heißt, daß bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung das Hochfrequenzrauschen in nachteiliger Weise hervorgehoben wird.

Da der spektrale Pegel des Signals q- von der Signalquelle

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(Magnetkopf) im allgemeinen mit höherer Frequenz abnimmt, kann der Verstärkungsverlauf abgewandelt werden, wie es durch eine gestrichelte Linie in Fig. 4 dargestellt ist, so daß die Verstärkung für einen Frequenzbereich über der Winkelfrequenz Cu^ konstant gehalten wird. Im Fall dieser Abwandlung kann das hochfrequente Rauschen gedämpft werden, während nahezu kein Einfluß auf das Eingangssignal ausgeübt wird. Fig. 5 zeigt ein Beispiel des Aufbaus einer Schaltung, die die oben erläuterten Eigenschaften hat. Der Unterschied zwischen dem Aufbau dieser Schaltung und dem Aufbau der in Fig. 2 dargestellten Schaltung besteht darin, daß die Impedanzschaltung, die den Emitter des Transistors Q₁ und den Emitter des Transistors Q₂ verbindet, die Form einer Reihenschaltung aus einem Kondensator C₁ und einem Widerstand Rg hat. Da die anderen Teile dieser Schaltung gleich denen der in Fig. 2 dargestellten Schaltung sind, erübrigt sich ihre Beschreibung.

Wenn R₁ gleich R₂ ist, dann läßt sich die Beziehung zwischen e,. und i dieser Schaltung durch die folgende Gleichung (7) ausdrücken:

V*i ^¹ZCR₂₊R₃ )) ■ I 1'SC₁ (R₃-R₀ )/(I₊SC₁R₀ )}

Aus einem Vergleich zwischen dieser Gleichung (7) und der Gleichung (2) ergibt sich, daß die Gleichung (7) mit der Ausnahme des Ausdrucks 1+DS im Nenner im wesentlichen gleich der Gleichung (2) ist. Durch den Ausdruck 1+DS wird der Verstärkungsverlauf über der Frequenz O^ = 1/D konstant gemacht, wie es durch eine gestrichelte Linie in Fig. 4 dargestellt ist.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Signalwellenformentzerrerschaltung, bei dem auch

das Signalrauschverhältnis (S/N) durch einen konstanten Verstärkungsverlauf für einen Frequenzbereich über Cj λ = 1/D verbessert werden soll. Verglichen mit dem Aufbau der in Fig. 2 dargestellten Schaltung zeichnet sich diese Schaltung dadurch aus, daß die Lage des Widerstandes R₃ und des Kondensators C. umgekehrt ist, wobei der Aufbau der übrigen Teile identisch mit dem der Schaltung von Fig, 2 ist,

Auch bei dieser Schaltung wird dann, wenn R. = R₂ die folgende Gleichung (8) erhalten.

■i /■<?;*( l/R.) j (1-SC₁R. )/( 1+SC,R_o)y ... (8) Ci- J *-- 13 JL 2 J

Aus der obigen Gleichung (8) ist erkennbar, daß sich diese durch den Ausdruck 1+DS (D = C₁R₂) im Nenner auszeichnet.

Aus dem obigen ist ersichtlich, daß der Schaltungsaufbau der erfindungsgemäßen Signalwellenformentzerrerschaltung wesentlich vereinfacht ist und sich daher eine mit niedrigen Kosten verbundene Entzerrerschaltung ergibt. Das beruht darauf, daß ein Schaltkreis mit übertragungsfunktion (1-BS) für die Impulsschmälerung durch eine Spannung-Stromwandlerschaltung verwirklicht ist,und daß der Schaltkreis mit der Übertragungsfunktion (1+AS)/(1+CS) für die Impulsschmälerung und die Integration in Form einer Impedanzschaltung aus passiven Elementen ausgebildet ist.

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Claims (2)

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmann O / / Q Π R O Dipl.-Ing. F. Kiingseisen - Dr. F. Zumstein jun. # ** ** * U O £ PATENTANWÄLTE ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE '-; Λ Γ,7 ~ FPG01-8419 PIONEER ELECTRONIC CORPORATION, Japan Signal wellenformentzerrerschaltung PATENTANSPRÜCHE

1. Signalwellenformentzerrerschaltung mit einer Gesamtübertragungsfunkt ion, die eine Multiplikation von Übertragungsfunktionen, die als (1+AS) und (1-BS) jeweils ausgedrückt werden, wobei (A) und (B) Konstanten sind und S JCj bezeichnet, wobei^ die Winkelfrequenz ist, und einer übertragungsfunktion ist, die eine Integrationsfunktion hat,

gekennzeichnet durch

einen ersten Schaltkreis (Q₁, Q₂, C₁, R₃ und R₅) mit der übertragungsfunktion (1-BS) und einen zweiten Schaltkreis (R₄, R₅ und Cp) aus passiven Elementen, der eine Übertragungsfunktion hat, die eine Multiplikation der Übertragungsfunktion (1+AS) und der Übertragungsfunktion ist, die die Integrationsfunktion hat, wobei der erste und der zweite Schaltkreis in Reihe miteinander geschaltet sind.

2. Schaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der erste Schaltkreis die Form einer Schaltung mit

Spannung/Strom-Umwandlungsfunkt ion hat.

Schaltung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß der erste Schaltkreis einen ersten Transistor (Q₁) mit üblicher Emitterschaltung, an dessen Basis ein Eingangsspannungssignal liegt, einen zweiten Transistor (Q₂) mit üblicher Basisschaltung und eine Impedanzschaltung (R₃, R_c und C₁) mit einem Kondesator und einem Widerstand umfaßt, die zwischen den ersten und den zweiten Transistor geschaltet ist, um ein Kollektorausgangssignals und ein Emitterausgangssignal des ersten Transistors an den Emitter des zweiten Transistors zu legen.