DE3642316A1 - Verfahren zum aufsprechen breitbandiger signale auf magnetische aufzeichnungstraeger, insbesondere auf magnetband, und schaltungsanordnung hierfuer - Google Patents
Verfahren zum aufsprechen breitbandiger signale auf magnetische aufzeichnungstraeger, insbesondere auf magnetband, und schaltungsanordnung hierfuerInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Aufsprechen
breitbandiger Signale nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Aus dem Buch von Friedrich Manz, "Videorecorder-Technik",
Seite 151, ist ein Aufsprechverstärker zur Ansteuerung
von Magnetköpfen auf einer rotierenden Kopfradscheibe
bekannt. Dieser Verstärker besteht aus zwei Emitter
grundschaltungen, die im Gegentakt angesteuert werden.
Jede der Emittergrundschaltungen arbeitet als Stromquelle
auf jeweils einen Außenanschluß der feststehenden Spule
eines rotierenden Übertragers, deren Mittelanzapfung auf
festem Potential liegt. Die Sekundärseite des rotierenden
Übertragers ist mit den Magnetköpfen verbunden. Für
breitbandige Aufzeichnungen von Signalen größerer
Frequenzbandbreiten als 3,5 MHz ist dieser bekannte
Verstärker ungeeignet.
Aus der DE-OS 27 35 498 ist ferner eine Schaltungsanordnung
zur Speisung eines induktiven Wandlers bekannt, bei der
in der Ausgangsstufe Transistoren als Emitterfolger
geschaltet sind. Die Ausgangsstufe wird über ein Netzwerk
angesteuert, welches die induktive Komponente eines
Magnetkopfes kompensiert.
Dieses Netzwerk ist jedoch
nicht geeignet, die induktive Komponente des Kopfes
über einen Frequenzbereich von 0 bis 60 MHz zu
kompensieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs weist demgegenüber den
Vorteil auf, daß nunmehr Ströme breitbandiger Signale
(z. B. bis 60 MHz) verzerrungsarm über längere
Leitungswege zu Aufsprechköpfen geleitet werden können.
Dabei werden die vorteilhaften Eigenschaften einer
Stromquelle in Kaskode-Differenzschaltung benutzt.
Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens
nach dem Hauptanspruch ist im ersten Unteranspruch
angegeben.
Durch die in den weiteren Unteransprüchen aufgeführten
Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und
Verbesserungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß der angegebene
Verstärker einfach aufzubauen ist.
In der Technik der magnetischen Aufzeichnung breitbandiger
elektrischer Signale besteht die Aufgabe, einem
elektromagnetischen Wandler, z. B. einem Videomagnetkopf
eines Magnetbandgerätes, einen Strom bestimmter Größe
einzuprägen. Im einfachsten Fall ist das möglich,
indem man an den induktiven Verbraucher (induktive Last)
eine Stromquelle anschließt und diese Stromquelle mit
einer Spannung steuert (spannungsgesteuerte Stromquelle).
Es wird also eine spannungsgesteuerte Stromquelle
verwendet und damit der Videomagnetkopf mit einem Strom,
der der Eingangsspannung entspricht, betrieben. Dies
stößt auf Schwierigkeiten, weil zwischen dem Ausgang
dieser spannungsgesteuerten Stromquelle und dem
Videomagnetkopf Leitungen angeschlossen sind, welche
infolge induktiver und kapazitiver Einflüsse den Strom
im Magnetkopf verfälschen. Die Leitungskapazitäten
können als parallel zur Induktivität des Videomagnet
kopfes liegende Schaltkapazitäten gedacht werden. Der
von der spannungsgesteuerten Stromquelle abgegebene
Strom fließt daher nicht vollständig durch den
Magnetkopf. Außerdem gibt es Probleme bei der Anpassung
eines Stromquellen-Ausgang an den über eine Leitung
verbundenen frequenzabhängigen Widerstand eines Magnet
kopfes.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
eine Spannung zu erzeugen, deren Verlauf über einen
großen Frequenzbereich (ca. 0 bis 60 MHz) in der
Wicklung des Magnetkopfes einen Strom fließen läßt,
welcher der Eingangsspannung entspricht.
Die Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren nach
der Gattung des Hauptanspruchs in dessen durch den
kennzeichnenden Teil angegebenen Maßnahmen gesehen.
In der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bedeutet
dies, in einer Ersatznachbildung einen Strom fließen
zu lassen, der der Form nach auch in der Wicklung
des Magnetkopfes auf der rotierenden Scheibe fließen
soll. Die über dieser Ersatznachbildung abfallende
Spannung dient zur Steuerung der spannungsgesteuerten
Spannungsquelle zur Speisung des wirklichen Magnetkopfes.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer Anordnung nach der
Erfindung,
Fig. 2 die an bestimmten Punkten dieser und weiterer
Ausführungsformen auftretenden Strom- und
Spannungsverläufe,
Fig. 3 eine tatsächliche Ausführungsform des in der
Fig. 1 dargestellten Schaltungsprinzips,
Fig. 4 eine andere Ausführungsform einer solchen
Schaltung zur Durchführung des Verfahrens.
Eine solche Konfiguration ist in der Fig. 1 dargestellt:
An einen Eingang 1 der Prinzipschaltung ist eine
Signalspannungsquelle angeschlossen, welche eine
mäanderförmige Spannung U E abgibt. Diese Spannung U E
speist die Basis eines ersten Transistors 2, dessen
Emitter über einen Emitterwiderstand 3 an einem festen
Potential liegt. Im Kollektorweg liegt die Wicklung 4
eines Video-Magnetkopfes, dessen Kern mit 5 bezeichnet
ist. Der andere Anschluß der Wicklung 4 liegt an einer
Versorgungsspannung +U. Am Kollektor des Transistors
2 ist weiter die Basis eines zweiten Transistors 6
angeschlosssen, dessen Kollektor an der Versorgungs
spannung +U und dessen Emitter über einen Emitter
widerstand 7 an festem Potential liegt. Der
Transistor 6 arbeitet als Emitterfolger und dient
zur Impedanzwandlung. An den Emitter des Transistors 6
ist über eine Leitung 8 die Wicklung 9 eines zweiten,
zur Aufzeichnung auf Magnetband verwendeten Magnetkopfes
angeschlossen, deren zweiter Anschluß an festem Potential
liegt und dessen Kern mit 10 bezeichnet ist.
Die Spannung U E bewirkt, daß in der an dem Kollektor
des ersten Transistors 2 angeschlossenen Wicklung 4
ein Strom I fließt, der die gleiche Form aufweist
wie die Spannung U E am Eingang 1. Die Spannung U L ,
die sich am Anschluß des Magnetkopfes 4, 5 einstellt,
hat einen anderen Verlauf: sie besteht aus Differenzier
spitzen. In der am Ausgang der aus dem Transistor 2 bestehenden
Stromquelle angeschlossenen Transistorstufe 6 erzeugt die
Spannung U L einen Strom I L , welcher der Eingangsspannung U E
proportional ist.Der Videomagnetkopf 4, 5 am Ausgang der
spannungsgesteuerten Stromquelle 2 kann als "Ersatznach
bildung" des Magnetkopfes bezeichnet werden. Die Ersatz
nachbildung soll ein möglichst getreues Abbild der
elektrischen Werte des Magnetkopfes 9, 10 sein. Die Er
satznachbildung kann auch mit anderen passiven Schaltelementen
dem eigentlichen Videomagnetkopf nachgebildet sein. Es hat
sich in der Praxis herausgestellt, daß es tatsächlich in
manchen Fällen besser ist, einen Videomagnetkopf zu
verwenden, wie er auch auf der Kopfradscheibe zur
Aufzeichnung der Signale zur Verwendung kommt. Dies
empfiehlt sich u. a. deshalb, weil die kennzeichnenden
Werte der Ferrite frequenzabhängig und elektrisch nur
äußerst schwierig nachzubilden sind. Dabei genügt es,
wenn dieser Videomagnetkopf in seinen Werten in den
Vorgaben für einen für die Aufzeichnung zu verwendenden
Magnetkopf in etwa entspricht. Es kann also ein Magnetkopf
verwendet werden, der wegen der Überschreitung mechanischer
Toleranzen ausgemustert wurde.
In Fig. 2 entspricht der Kurvenzug 2 a dem Verlauf der
Eingangsspannung U E , aus der in der ersten Transistorstufe
mit angeschlossener Ersatznachbildung 4, 5 eine Spannung
entsprechend 2 e geformt wird, welche einen Strom entsprechend
2 f durch die Ersatznachbildung und damit auch durch die
Transistorstufe 6 treibt. In dem über die Leitung 8
angeschlossenen Aufsprechmagnetkopf 9, 10 wird ein Strom
entsprechend 2 g erzeugt, der genau dem in der Ersatz
nachbildung fließenden Strom 2 f entspricht.
Bei einer Leistungsanpassung soll der Innenwiderstand
des Generators der Impedanz der Leitung entsprechen,
wobei die Leitung am Ende mit einem Abschlußwiderstand
entsprechender Größe abzuschließen ist. Bei der Verwendung
einer Stromquelle als Generator mit einem Innenwiderstand
von annähernd ∞ Ohm ist eine exakte Leitungsanpassung
nicht möglich. Da die Impedanz des Magnetkopfes frequenz
abhängig ist, ist auch ein exakter Abschluß der Leitung
nicht möglich. Bei Fehlanpassung kommt es zu Reflexionen
so daß durch die Wicklung eines über eine längere Leitung
angeschlossenen Aufsprechmagnetkopfes nur ein verzerrter
Strom fließen kann.
Die beschriebenen Schwierigkeiten lassen sich mindern,
wenn anstelle der Stromquelle eine Spannungsquelle
verwendet wird, deren Innenwiderstand bei wenigen
Ohm liegt. Die Prinzipschaltung nutzt diese Erkenntnis,
in dem der Stromquelle eine Spannungsquelle nachge
schaltet ist.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer
Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungs
gemäßen Verfahrens dargestellt: Eine Stromquelle,
deren Aufbau später erläutert wird, treibt über
einen Trenntransformator 32 die Ersatznachbildung 33
des Magnetkopfes. Diese Ersatznachbildung 33 kann im
praktischen Fall aus einem realen Videomagnetkopf
bestehen, der infolge Toleranzüberschreitung zur
Verwendung auf der Kopfradscheibe ungeeignet ist
und ausgemustert wurde. Im vorliegenden Fall wird
die Spannung nicht an der Ersatznachbildung 33 des
Videomagnetkopfes abgegriffen, sondern an der
Primärseite des Übertragers 32 zwischen der Strom
quelle und der Ersatznachbildung. Diese wird verstärkt
und über einen rotierenden Übertrager 34 einer
Wicklung 35 des für die Aufzeichnung der breitbandigen
Videoinformation vorgesehenen Magnetkopf 36 zugeführt.
Die spannungsgesteuerte Stromquelle am Eingang der
Schaltung besteht aus einem Differenzverstärker in
Kaskodeschaltung, d.h. aus je einem Transistor 41, 42
in Emitterschaltung, denen jeweils im Kollektorzweig ein
weiterer Transistor 43, 33 in Basisgrundschaltung nachge
schaltet ist. Die beiden Zweige des Differenzverstärkers
in Kaskodeschaltung steuern im Gegentakt den Übertrager 32,
auf dessen Sekundärseite die Ersatznachbildung 33 des Video
magnetkopfes angeordnet ist, und ruft darin einen Strom
(2 g) hervor, dessen Kurvenform der Spannung (2 a) am
Eingang der Schaltung entspricht. Wenn die Eingangsspannung
eine mäanderförmige Rechteckform aufweist, dann wird die
Wicklung des Magnetkopfes ein Strom von entsprechender
Form fließen. Die Spannung, die sich über den Anschlüsssen
der Ersatznachbildung 33 des Videomagnetkopfes einstellt,
wird zur Primärseite transformiert, dort abgegriffen und
zwei kaskadierten Emitterfolgern 37, 38 zur Impedanz
wandlung zugeführt. Diese Anordnung steuert als
spannungsgesteuerte Spannungsquelle den feststehenden
Teil des rotierenden Übertragers und damit den Video
magnetkopf. Die in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3
verwendete Kaskode-Schaltung in jedem Zweig des
Differenzverstärkers zur Realisierung der spannungsge
steuerten Stromquelle hat vor allem schaltungstechnische
Gründe: Bei jedem der beiden Eingangstransistoren besteht
eine Eingangskapazität zum Kollektor, die sogenannte
Miller-Kapazität, die sich durch die gewählte Schaltung
der aufgestockten Kaskode in ihrer Wirkung reduzieren
läßt. Daraus ergibt sich eine größere erzielbare Bandbreite
für die Signalverarbeitung.
Anstelle der Primärseite des Übertragers kann auch die
Ersatznachbildung des Video-Magnetkopfes mit der
Stromquelle, d.h. mit den Kollektoren der Ausgangs
transistoren des Differenzverstärkers verbunden sein
Zum Beispiel kann jeweils ein Videomagnetkopf zwischen
den Kollektor des letzten Transistors des Differenz
verstärkers und der Betriebsspannung als Ersatznach
bildung geschaltet sein. In der praktischen Ausführung
entstehen dabei jedoch Symmetrieprobleme, da es
schwierig ist, zwei Videomagnetköpfe mit völlig gleichen
elektrischen und magnetischen Eigenschaften auszusuchen.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist die Stromquelle
61 aus zwei komplementären Kaskoden aufgebaut, welche
einmal die Ersatznachbildung 62 und über die Leitung 63
die Transistoren 64, 65 als komplementäre Emitterfolger
zur Impedanzwandlung speist. Die Widerstände 66, 67
zwischen den Emittern der beiden Transistoren 64, 65
und dem gemeinsamen Anschluß 68 an die Primärseite des
rotierenden Übertragers 69 bestimmen den Strom, der
durch den Übertrager fließt und dienen außerdem der
Temperaturkompensation. Die Diodenkette 71, 72, 73 wird
in Durchlaßrichtung betrieben und stabilisiert die
Spannung zwischen den Basen der komplementären Transistoren
64, 65 der Emitterfolge auf 2,1 V und legt damit deren
Arbeitspunkt fest.
Alle drei Ausführungsbeispiele repräsentieren trotz
unterschiedlichen Aufbaus den wesentlichen Erfindungs
gedanken, nämlich die Verwendung einer Stromquelle,
die eine Ersatznachbildung, beispielsweise einen
Videomagnetkopf, speist, während die Spannung, die über
diese Ersatznachbildung abfällt, impedanzgewandelt
einer Spannungsquelle zugeführt wird, die wiederum
den Aufsprechkopf steuert.
Claims (6)
1. Verfahren zum Aufsprechen breitbandiger Signale auf
magnetische Aufzeichnungsträger, insbesondere auf
Magnetband, bei welchem von einer Spannungsquelle über
die Wicklungen eines rotierenden Übertragungssystems
Ströme zu auf einer rotierenden Scheibe angeordneten
Magnetköpfen übertragen werden, dadurch gekennzeichnet,
daß mit einer Stromquelle und einer Ersatznachbildung
der Magnetköpfe ein einer Eingangsspannung proportionaler
Strom erzeugt wird und daß mit einer Spannung über der
Ersatznachbildung die Spannungsquelle gesteuert wird.
2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens
nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kaskode-
Differenzverstärker, dessen Ausgang mit der Ersatznach
bildung des Magnetkopfes verbunden ist, und Emitter
folgern, deren Eingänge an der Ersatznachbildung
angeschlossen sind und deren Ausgänge am Eingang
des rotierenden Übertragungssystems liegen.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Ersatznachbildung des Magnetkopfes
aus der Parallelschaltung einer Spule und eines ersten
Widerstandes besteht, zu welcher ein zweiter Widerstand
in Reihe geschaltet ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ersatznachbildung des Magnet
kopfes über einen Übertrager mit dem Ausgang des
Kaskode-Differenzverstärkers verbunden ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ersatznachbildung des Magnetkopfes
aus einem realen Magnetkopf besteht.
6. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens
nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine komplementäre
Stromquelle (61), deren Ausgang mit der Ersatznachbildung
(62) des Magnetkopfes (69) verbunden ist, und einer
komplementären Gegentakt-Endstufe (64-73), deren Eingang
an der Ersatznachbildung (62) angeschlossen ist und deren
Ausgang am Eingang des rotierenden Übertragungssystems
liegt.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BTS BROADCAST TELEVISION SYSTEMS GMBH, 6100 DARMST |
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |