DE4013087C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Pulsbreitenmodulation/ Demodulation, bei dem die gleiche Anordnung für beides geeignet ist. Durch einfache parallele Integration und Entladung der Kondensatorspannungen im Hintergrund wirken sich diese für das demodulierte Videosignal nicht aus, Filter entfallen. Dieses Verfahren soll eine einfache Möglichkeit bieten handelsübliche Speichermedien zur Videoaufzeichnung zu nutzen.

Verfahren hierzu sind bekannt, die Qualität und Bandbreite der Aufzeichnungen sind jedoch bisher nicht befriedigend. Relativ gute Wiedergabequalität liefern bisher nur speziell zur Bildaufzeichnung konstruierte Laufwerke, die jedoch wegen der geringen Stückzahlen sehr teuer und nicht für PAL-Norm geeignet sind.

Der derzeitige Stand der Technik ist in den Offenlegungsschrif­ ten DBP 25 51 785, 25 47 785 und EP 00 96 164 beschrieben. Bei allen mir bekannten Modulationsverfahren wird mindestens Zweifachinte­ gration und bei der Demodulation Tiefpaßfilterung benutzt. Der Hauptnachteil dieser Verfahren liegt bei der Demodulation. Da bei Ausnutzung einer möglichst großen Bandbreite die Modulationsfrequenz nahe der Trägerfrequenz liegt, ist eine aufwendige Filterung erforderlich, wenn die Qualität des Videosignals nicht leiden soll. Filter höherer Ordnung sind teuer und der Abgleich ist aufwendig. Die digitale Auszählung der Impulsbreite liefert wegen der hierfür zu trägen Bauelemente eine zu geringe Auflösung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Modulator/ Demodulator zu entwickeln, dessen Aufbau die Serienfertigung vereinfacht und soll u. a. dazu dienen, Einzelbilder (1 Halbbild/Spur) auf eine Standardharddisk bei guter Wiedergabequalität und schneller Zugriffszeit aufzuzeichnen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, indem die Modulation und Demodulation durch dieselbe Schaltungsanordnung erfolgt und schnelle elektro­ nische Schalter (z. B. HCT-Mos) verwendet werden. Da die Umschal­ tung dieser Feldeffekt-Schalter von einem 1-aus-n-Schieberegister gesteuert wird, treten keine Zeitfehler durch Schaltpegel­ differenzen auf, da nur mit positiven Flanken angesteuert wird.

Der erzielte Vorteil liegt vor allem darin, daß ein Schaltungs­ aufbau nach diesem Verfahren besonders wirtschaftlich ist, da ein Abgleich entfällt. Eine Chipversion würde ohne externe Bauelemente zu realisieren sein.

Beispiel

Fig. 1 und 2 zeigen Zeitdiagramm und Blockschaltbild eines 3-Phasen-Modulators/Demodulators.

Fig. 3 und 4 enthalten ein Schaltungsbeispiel für einen 4-Phasen-Modulator/Demodulator.

Die Wirkungsweise von Fig. 3 und 4 gehen aus Fig. 1 und Fig. 2 sowie der folgenden Beschreibung hervor.

1. Modulator

Das zu modulierende Videosignal wird nach Aufbereitung in einem Klemmverstärker dem Modulator zugeführt (s. Fig. 2). Der Ringzähler (IC2) besteht aus einem Schieberegister, bei dem jeweils nur 1 Bit gesetzt ist (1 aus n). Das aktive Bit steuert jeweils 3 HCT-Mos-Fet-Schalter (S1, S5, S9). Das Videosignal wird über S1 dem Kondensator C1 zugeführt und dort integriert. Überschreitet die Spannung am Spannungsteiler R2, R3 die Spannung an R1, kippt der Komparator IC1 und erzeugt einen Schiebeimpuls für IC2. Der Spannungsteiler R2, R3 verhindert außerdem ein Oszillieren des Komparators IC1, denn bis zum Ansprechen des Schalters S4 und Abfallen von S1, wird C1 weiter geladen. Wird S2 aktiv, schaltet die Kondensatorspannung für Testzwecke an den Videoausgang (Phase 2).

In der Phase 3 wird der Kondensator C1 über den Innenwiderstand von S3 schnell entladen.

Der Ausgang des Komparators (IC1) liefert die pulsbreiten­ modulierten Signale zur Aufzeichnung auf einen Magnetträger (WDAT). Die Arbeitsweise des Modulators/Demodulators erfolgt, indem die 3 Integratoren in unterschiedlichen Phasen parallel arbeiten (s. Fig. 1).

Phasenverlauf für C1:

Phase 1: C1=integrieren, C2=entladen, C3=durchschalten.
Phase 2: C1=durchschalten, C2=integrieren, C3=entladen.
Phase 3: C1=entladen, C2=durchschalten, C3=integrieren usw.

Die Widerstände des Spannungsteilers (R2, R3) für den Vergleich Signal/Kondensatorspannung sind so dimensioniert, daß der annähernd lineare Teil der Kondensatorentladekurve genutzt wird. Eine Fehlerkompensation tritt auch dadurch ein, daß der Kurvenverlauf beim Demodulieren annähernd gleich ist (Version 1).

Für höhere Genauigkeit können die Kondensatoren auch mit einer Konstantstromquelle verbunden werden (Version 2).

2. Demodulation

Zur Demodulation werden die HCT-Mos-Schalter S10 und S11 umgeschaltet. Das Schieberegister wird mit dem Datensignal (WDAT) vom Datenträger getaktet. Der Integrator wird über eine Spannung, welche über P1 zugeführt wird, aufgeladen. In Phase 2 wird C1 an den hochohmigen Eingang des Ausgangs­ verstärkers durchgeschaltet. Durch eine geringe Abschalt­ verzögerung der Schalter S2, S5 und S8 sowie einer Anschalt­ verzögerung für S3, S6 und S9 (∼ 30 ns) wird eine geringe Überschneidung der Phasen für das Ausgangssignal erreicht, wodurch das Videosignal kontinuierlich entsteht.

Da so ständig ein Kondensator mit dem Ausgang verbunden ist, verbleibt fast kein Trägerfrequenzanteil im Videosignal. Hierdurch entfällt die Tiefpaßfilterung. Das Anschwingen der Schaltung wird mit Hilfe einer monostabilen Kippstufe überwacht. Die Umschaltung modulieren/demodulieren erfolgt über das Signal (R/WRITE). Videoeingang: VIN, Videoausgang: VOUT, Schreibdaten zur HD: WDAT, Lesedaten von der HD: RDAT.

Die Schaltung wurde nur mit preiswerten Standardbauteilen ausgeführt. Durch Fortfall von Induktivitäten ist dieses Verfahren besonders für Integrierte Schaltungen geeignet. In Schaltungen für vorgegebene Frequenzen entfällt ein Abgleich. Die Geschwindigkeit und Reaktionszeit ist nur durch die Trägheit der erhältlichen Bauelemente begrenzt.

Claims (2)

1. Verfahren zur Pulsbreitenmodulation/Demodulation, insbesondere zur Aufzeichnung von Videosignalen auf magnetische und optische Datenträger.

   • a) Dadurch gekennzeichnet, daß zur Modulation das Eingangssignal mindestens 3 parallel arbeitenden Integratoren zugeführt wird, welche von einer Steuereinheit phasenversetzt jeweils nacheinander in die Betriebsart "Integration" (Phase 1), "Durchschalten" (Phase 2) und "Entladen" (Phase 3) geschaltet werden, so daß jeweils ein erster Integrator in der Betriebsart "Integration" und ein zweiter Integrator in der Betriebsart "Durchschalten" arbeitet und alle weiteren Integratoren in der Betriebsart "Entladen" arbeiten, wobei die Integratoren
     • a1) in der Betriebsart "Integration" auf eine der momentanen Eingangssignalspannung proportionale Spannung aufgeladen werden,
     • a2) in der Betriebsart "Durchschalten" die in der Betriebsart "Integration" erreichte Spannung halten und
     • a3) in der Betriebsart "Entladen" auf eine Ausgangsspannung entladen werden und wobei
     • a4) die Aufladezeit des in der Betriebsart "Integration" arbeitenden Integrators die Pulsbreite des momentanen Impulses des aufzuzeichnenden pulsbreitenmodulierten Ausgangssignals bestimmt und
     • a5) nach Erreichen der der Eingangssignalspannung proportionalen Spannung durch den jeweils in der Betriebsart "Integration" arbeitenden Integrator dieser in die Betriebsart "Durchschalten", der in der Betriebsart "Durchschalten" arbeitende Integrator in die Betriebsart "Entladen" und ein in der Betriebsart "Entladen" arbeitender Integrator in die Betriebsart "Integration" geschaltet wird;
2. zur Demodulation

   • b) das nach Schritt a) pulsbreitenmodulierte Signal der Steuereinheit zugeführt wird, welche die Integratoren im Takt des pulsbreitenmodulierten Signals in der unter Schritt a) beschriebenen Weise phasenversetzt ansteuert, wobei
     • b1) der jeweils in der Betriebsweise "Integration" arbeitende Integrator für die Dauer des jeweils anliegenden Impulses des pulsbreitenmodulierten Signals auf eine dem Videosignal entsprechende Spannung aufgeladen wird,
     • b2) und die Spannung des in der Betriebsweise "Durchschalten" arbeitenden Integrator auf den Ausgang des Modulators/Demodulators geschaltet wird.