JP3010876B2 - 波数検出装置 - Google Patents

波数検出装置

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JP3010876B2
JP3010876B2 JP4019957A JP1995792A JP3010876B2 JP 3010876 B2 JP3010876 B2 JP 3010876B2 JP 4019957 A JP4019957 A JP 4019957A JP 1995792 A JP1995792 A JP 1995792A JP 3010876 B2 JP3010876 B2 JP 3010876B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、入力される正弦波状
信号、例えばVTRの供給リール台の回転数を示す正弦
波状信号の波数を検出する波数検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】波数検出装置は、入力される正弦波状信
号の波数を検出するため、正弦波状信号をパルス波形信
号に波形変換して、そのパルス波形信号のパルス数を検
出するものである。従って、パルス波形信号のパルス数
は正確に正弦波状信号の波数に一致するものでなければ
ならない。
【0003】従来の波数検出装置(図示せず)における
波形変換動作を図7〜図13を用いて説明する。
【0004】図7は最も単純な波形変換動作を示す波形
図であり、図7(a)は波数検出装置に入力される正弦
波状信号を示し、図7(b)は正弦波状信号を波形変換
したパルス列信号を示す。図7から分かるように、入力
正弦波状信号のレベルがスレッシュホールドレベルTH
1より高いときにはパルス列信号のレベルを「H」(ハ
イ)レベルとし、低いときには「L」(ロー)レベルと
する。従って、パルス列信号は入力正弦波状信号の波数
に応じた数のパルスを有する信号となる。
【0005】しかし、図7の波形変換動作においては、
図8に示すような不具合を生じる。すなわち、入力正弦
波状信号に図8(a)に示すようなノイズNSが重畳し
た場合、図8(b)に示すように、パルス列信号のレベ
ルは上記ノイズNSの影響を受けて「H」レベルとな
り、狭い幅のパルスPL1が生じる。このため、入力正
弦波状信号の波数は2個であるにもかかわらず、生じる
パルス数は3個となり、パルス数をカウントした場合に
不正確な波数が検出される。
【0006】図8に示した不具合を避けるための波形変
換動作としては図9に示すようなものがある。これは、
スレッシュホールドレベルとして高スレッシュホールド
レベルTH2と低スレッシュホールドレベルTH3との
2つを設けたものであり(図9(a))、入力正弦波状
信号レベルがTH2より高くなったときにパルス列信号
のレベルを「H」とし、入力正弦波信号レベルがTH3
より低くなったときにパルス列信号のレベルを「L」と
するものである(図9(b))。
【0007】図9に示した波形変換動作によれば、図1
0(a)に示すようにノイズNSがTH2とTH3との
間にある場合には、図10(b)に示すように出力信号
レベルにはノイズNSの影響は現われず、正確に入力正
弦波状信号の波数を検出することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図8に
示すような波数検出動作においては、入力正弦波状信号
に図11(a)に示すようなドリフトが生じて信号の谷
の部分のレベルが低スレッシュホールドレベルTH3以
下にならない場合、図11(b)に示すように、入力正
弦波状信号の波数と出力信号のパルス数とが一致しない
(波数2に対してパルス数は1である)。
【0009】図11(a)に示すようなドリフトのある
入力正弦波状信号の波数を多くして波形変換動作を示し
たものが図12、図13である。図12はスレッシュホ
ールドレベルを1つとした場合、図13はスレッシュホ
ールドレベルを「高」と「低」の2つとした場合を示
す。いずれの場合においても、図12(a)、図13
(a)に示すようなドリフトを有する入力正弦波信号の
波形変換動作において、図12(b)、図13(b)に
示すように、波数とパルス数とが一致しない。
【0010】この発明は上記事情を考慮してなされたも
のであり、その目的とするところは、入力正弦波状信号
にノイズやドリフトが重畳しても正確にその波数をカウ
ントできる波数検出装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、この発明においては、正弦波状の信号をパルス
状の信号に変換して当該信号の波数を検出する波数検出
装置であって、正弦波状の信号をアナログデジタル変換
して任意のサンプリング時刻における信号値を出力する
アナログデジタル変換器と、このアナログデジタル変換
器から得られる信号値から信号の極大値及び極小値を検
出する極値検出手段と、少なくとも、極値検出手段から
得られる信号の極大値及び極小値を更新して記憶する記
憶手段と、この記憶手段から更新後の信号の極大値を読
み出すと共に、当該サンプリング時刻における信号値か
ら極大値を引いた差分の絶対値と判定基準である所定値
とを比較し、その信号値から極大値を引いた差分の絶対
値が所定値を越える場合には、ローレベルの信号を出力
し、かつ、その信号が反転すると、この記憶手段から更
新後の信号の極小値を読み出すと共に、当該サンプリン
グ時刻における信号値から極小値を引いた差分の絶対値
と所定値とを比較し、その信号値から極小値を引いた差
分の絶対値が所定値を越える場合には、ハイレベルの信
号を出力するレベル制御手段とを備え、このレベル制御
手段から得られるハイレベル及びローレベルより成るパ
ルス列の信号を計数するようになされたことを特徴とす
る波数検出装置によって解決される。
【0012】
【作用】本発明に係る波数検出装置によれば、例えば、
図1に示すVTR用の供給リール台3のホール素子2か
ら出力される正弦波状信号aが入力端子T0に入力さ
れ、この信号aが増幅器6で増幅された後に、マイクロ
コンピュータ7の入力端子T1に出力される。端子T1
に入力された信号aはマイクロコンピュータ7の内部に
設けられたアナログデジタル変換器(以下でA/D変換
器という)70に出力される。A/D変換器70では信
号aがアナログデジタル変換され、任意のサンプリング
時刻における信号値が極値検出手段71及びレベル制御
手段72に出力される。
【0013】この極値検出手段71では、A/D変換器
70から得られた信号値から信号aの極大値及び極小値
が検出される。この極値検出手段71から得られた信号
aの、少なくとも、極大値及び極小値は順次更新され、
更新後の極大値及び極小値が記憶手段73に記憶され
る。一方、レベル制御手段72では、記憶手段73から
当該サンプリング時刻における更新後の信号aの極大値
が読み出され、これと共に、そのサンプリング時刻にお
ける信号値から極大値を引いた差分の絶対値と判定基準
である所定値とが比較される。この比較結果において、
その信号値から極大値を引いた差分の絶対値が所定値を
越える場合には、レベル制御手段72からローレベルの
信号が出力される。また、信号aが反転すると、記憶手
段73から当該サンプリング時刻における更新後の信号
aの極小値が読み出され、当該サンプリング時刻におけ
る信号値から極小値を引いた差分の絶対値と所定値とが
比較される。この比較結果において、その信号値から極
小値を引いた差分の絶対値が所定値を越える場合には、
レベル制御手段72からハイレベルの信号が出力され
る。
【0014】このレベル制御手段72から得られるハイ
レベル及びローレベルより成るパルス列の信号bがカウ
ント手段8によって計数され、そのパルス数、すなわ
ち、正弦波状の信号aの波数を示す波数信号cがカウン
ト手段8から出力されるようになる。従って、正弦波状
の信号aにノイズや、ドリフトが重畳していた場合で
も、ドリフトを含んだ信号aからドリフトを含んだ信号
aの極大値又は極小値が差し引かれるので、ドリフト成
分を相殺することができる。これにより、ノイズや、ド
リフトの影響がデジタル処理によって取り除かれ、当該
波数検出装置をアナログ処理回路により構成する場合に
比べてより一層正確にその正弦波状の信号の波数を検出
することができる。
【0015】
【実施例】続いて、この発明による波数検出装置の一実
施例につき、図面を参照して詳細に説明する。
【0016】図1は、この発明の一実施例としての波数
検出装置Aを示す構成図である。同図において、構成要
素1〜5はVTR部分を示し、軸5を介して固定台1上
に搭載された供給リール台3には、ホール素子2と対向
する底面に複数のマグネット4が配置されている。これ
らのマグネット4は、供給リール台3の回転に伴い、素
子2の上方を次々と通過し、素子2に磁束変化を与え
る。これにより、素子2は上記磁束変化に応じた正弦波
状信号aを出力する。
【0017】波数検出装置Aにおいては、ホール素子2
から出力される正弦波状信号aが入力端子T0に入力さ
れ、増幅器6を介してマイクロコンピュータ7の入力端
子T1に入力される。入力端子T1に入力された正弦波
状信号(以下、入力正弦波状信号という)aはA/D変
換器70でA/D変換され、極値検出手段71でその極
大値または極小値が検出される。この極大値または極小
値は記憶手段73に記憶される(記憶手段73は極大
値、極小値のみならず、その間の途中の値も記憶す
る)。
【0018】レベル制御手段72は、記憶手段73から
読み出された極大値または極小値とA/D変換器70か
らの入力正弦波状信号aの値との差が所定値を越えたと
きに出力回路74から出力される信号bのレベルをロー
(「L」)レベルまたはハイ(「H」)レベルとするよ
うに出力回路74を制御する。
【0019】出力回路74から出力される信号bは、入
力正弦波状信号aを波形変換してパルス列としたパルス
列信号である。パルス列信号bは出力端子T2からカウ
ント手段8へ出力され、カウント手段8は信号bからパ
ルス数すなわち信号aの波数をカウントして、波数を示
す波数信号cを出力端子T3から出力する。
【0020】次に、マイクロコンピュータ7の動作につ
いて図2のフローチャートを用いて説明する。まず、初
期値設定において、パルス列信号bのレベルyを
「H」、記憶手段73の記憶値mをゼロとする(ステッ
プS1)。
【0021】次に、信号bのレベルyが「H」か「L」
かを判別する(ステップS2)。ステップS1でレベル
yは「H」に設定されたので、ステップS2からステッ
プS3へ移行する。
【0022】ステップS3では、入力正弦波状信号aの
値xが記憶値mより大きいか否かを判別する。上述した
ようにm=0であり、またxはゼロより小さくなること
はないので(xは最低値がゼロより大きくなるように設
定される(図4、図5参照))、x>mが成立してm=
xとなる(ステップS4)。これは、図3の時刻t0の
状態と同様の状態であるので、以下、図2および図3を
用いてマイクロコンピュータ7の動作を説明する。
【0023】時刻t0においては、x=x0=m0=m
が成立し、また、信号bのレベルyは「H」である。次
回サンプリングデータは存在するので、ステップS2に
戻り(ステップS5)、レベルyが「H」か「L」かを
判別する。yは「H」であるので、次にステップS3で
入力正弦波状信号値xが記憶値mより大きいか否かを判
別する。
【0024】x>mは入力正弦波状信号aの傾斜が正で
ある間は成立し、成立している間はm=xというように
記憶値mの更新がなされる(ステップS4)。従って、
ステップS3とS4は信号aの極大値を求めるステップ
である。信号xの値が期間T1における極大値x1にな
ると、次のサンプリングからはx<mとなる。従って、
記憶値mが極大値x1(=m1)となった後は、ステッ
プS2および後述のステップS8、S9に示すように、
レベルyが変化するまでmは変化しない。
【0025】信号値xは極大値x1に達したのち減少す
るので、ステップS3からS6へ移行し、x−mの絶対
値|x−m|が所定値dより大きいか否かを判別する。
|x−m|が所定値dより小さい間はステップS6から
ステップS5へ移行するが、図3(a)、(b)の時刻
t1に示すようにx=x2、|x−x1|=|x−m1
|>dとなると、信号bのレベルyは「L」となる(ス
テップS5、S6)。従って、ステップS6とS7は、
後述のステップS10とS11のように、信号bのレベ
ル制御のステップである。
【0026】レベルyが「L」となると、次サンプリン
グ以降においてはステップS2からS8へ移行し、入力
正弦波状信号値xが記憶値mより小さいか否かを判別す
る。ここで、mの値は極大値m1であるので、x<mが
成立する。
【0027】x<mは入力正弦波状信号aの傾斜が負で
ある間は成立し、成立している間はm=xというように
記憶値mの更新がなされる(ステップS9)。従って、
ステップS8とS9は信号aの極小値を求めるステップ
である。信号値xが期間T2における極小値x3になる
と、次のサンプリングからはx>mとなる。従って、記
憶値mが極小値x3(=m2)となった後は、ステップ
S2およびステップS3、S4に示すように、出力信号
bのレベルyが変化するまでmは変化しない。
【0028】信号値xは極小値x3に達したのち増大す
るので、ステップS8からS10へ移行し、x−mの絶
対値|x−m|が所定値dより大きいか否かを判別す
る。|x−m|が所定値dより小さい間はステップS1
0からステップS5へ移行するが、図3(a)、(b)
の時刻t2に示すようにx=x4、|x−x3|=|x
−m2|>dとなると、信号bのレベルyは「H」とな
る(ステップS10、S11)。
【0029】レベルyが「H」となると、次サンプリン
グ以降においてはステップS2からS3へ移行し、以後
は同様な動作を繰り返す。
【0030】以上の説明においては、入力正弦波状信号
aの傾斜が正である間にパルス列信号bのレベルyが
「L」から「H」へ移行し、入力正弦波状信号aの傾斜
が負である間にレベルyが「H」から「L」へ移行する
ような定常状態について説明したが、入力正弦波状信号
aとパルス列信号bとの位相関係が定まらない過渡状態
について次に説明する。
【0031】図4は入力正弦波状信号aの傾斜が負のと
きにパルス列信号bの初期値が「H」に設定された場合
のレベルyの過渡変化を示すタイムチャートであり、図
5は入力正弦波状信号aの傾斜が正のときにパルス列信
号bの初期値が「L」に設定された場合のレベルyの過
渡変化を示すタイムチャートである。
【0032】図4においては、時刻t0にレベルが
「H」に設定されたパルス列信号b1(図4(b))
と、時刻t1にレベルが「H」に設定されたパルス列信
号b2(図4(c))とがしめされている。図4(a)
において、時刻t0、t1、t2およびt3の信号値x
をx1、x2、x4およびx6とし、時刻t1とt2と
の間の極小値をx3、時刻t2とt3との間の極大値を
x5とする。また、x1−x2>d、x2−x3<dと
する。
【0033】まず、図4(b)の信号b1について説明
する。図2のフローチャートにおいて、b1の値は
「H」に設定されているので、x>mか否かが判別され
る(ステップS2)。mの初期値はゼロであるので、x
>mが成立し、m=x1と記憶値mが更新される。
【0034】次回サンプリングにおいて検出された信号
値xは信号aが負の傾斜であることによりmの値より小
さく、x>mは成立せず、従って記憶値m=x1が維持
される。x≦mの場合にはステップS3からS6へ移行
し、ステップS6で|x−m|>dが判別される。この
条件は時刻t1においてx=x2となることにより満足
され(x1−x2>dであるから)、信号b1はレベル
「L」となる(ステップS6)。時刻t1以降の動作は
定常状態の動作と同様である。
【0035】次に、図4(c)の信号b2について説明
する。図2のフローチャートにおいて、b2の値は
「H」に設定されているので、x>mか否かが判別され
る(ステップS2)。mの初期値はゼロであるので、x
>mが成立し、m=x2と記憶値が更新される。
【0036】次回サンプリングにおいて検出された信号
値xは信号aの傾斜が負であることによりmの値より小
さく、x>mは成立せず、従って記憶値m=x2が維持
される。x≦mの場合にはステップS3からS6へ移行
し、ステップS6で|x−m|>dが判別される。この
条件は時刻t1とt2との間の極小値x3=xとなって
も満足されず(x2−x3<dであるから)、信号b2
は「H」レベル状態が維持される。
【0037】x=x3以降では信号aの傾斜は正となる
ので、極大値を求めるステップS3、S4の動作が行な
われる。以後の動作は定常状態の動作と同様となる。す
なわち、x=x6(x5−x6>d)の時刻t3におい
て信号b2のレベルは「H」から「L」へ移行する。
【0038】次に図5(b)の信号b3について説明す
る。図5(a)においては、時刻t0、t1の信号値x
はx1、x3であり、時刻t0とt1との間の極大値は
x2である。信号aの傾斜は時刻t0において正である
ので、図2のフローチャートのステップS3、S4にお
いて極大値x2が求められ、x=x3(x2−x3>
d)の時刻t1において信号b3のレベルは「H」から
「L」へ移行する。時刻t1以後の動作は定常状態の動
作と同様である。
【0039】このように、過渡状態においてはパルス列
信号bのレベルyは多少乱れるものの、入力正弦波状信
号aの1波長程度で定常状態へ移行するので、誤差が生
じても僅少であり問題ない。
【0040】次に、このような動作を行なう波数検出装
置におけるノイズの影響について説明する。図3(a)
に示すレベルNS1とNS2のようなノイズが信号aに
重畳した場合、ノイズが無ければ図2のステップS3と
S4で極大値を求める動作を行なうのであるが、ノイズ
のためにステップS6に移行して|x−m|>dの判別
を行なうことなる。しかし、NS2−NS1<dであれ
ばステップS7へ移行しないので、レベルyは「H」に
維持される。
【0041】また、レベルNS3とNS4のようなノイ
ズが信号aに重畳した場合、ノイズが無ければ時刻t2
で信号bのレベルyは「H」となるが、レベルNS3の
ために時刻t3でレベル「H」となる。しかし、NS4
−NS3<dであればステップS7へ移行しないので、
パルス数がノイズNS3により増加することはない。
【0042】上述したことから、所定値dは、ノイズに
よりパルスが発生しないような値に設定すればよい。
【0043】次に、ドリフトの影響について説明する。
この波数検出装置においては、図3(b)に示すよう
に、入力正弦波状信号aの極大値または極小値と信号値
xとの差が所定値dを越えたときに出力信号bのレベル
yを「L」または「H」とするが、上記極大値または極
小値はドリフトに応じて変化するので、結局ドリフトの
波数検出に対する影響を除去することができる。
【0044】このように、この発明による波数検出装置
は、ノイズおよびドリフトの影響を除去でき、図6
(a)に示すような入力正弦波状信号aに対して図6
(b)に示すような波数を正確に示すパルス列信号bを
得ることができる。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る波数
検出装置によれば、サンプリング時刻における信号値か
ら更新後の極大値又は極小値を引いた差分の絶対値と判
定基準である所定値とを比較し、この比較結果で、その
信号値から極小値を引いた差分の絶対値が所定値を越え
る場合には、ハイレベルの信号を出力し、その信号値か
ら極大値を引いた差分の絶対値が所定値を越える場合に
は、ローレベルの信号を出力するレベル制御手段が備え
られるものである。この構成によって、正弦波状の信号
にノイズや、ドリフトが重畳していた場合でも、そのド
リフトを含んだ信号からドリフトを含んだ極大値又は極
小値が差し引かれるので、ドリフト成分を相殺すること
ができる。従って、ノイズや、ドリフトの影響がデジタ
ル処理によって取り除かれ、当該波数検出装置をアナロ
グ処理回路により構成する場合に比べてより一層正確に
その正弦波状の信号の波数を検出することができる。こ
の発明は、VTRの供給リール台の回転数を示す正弦波
状の信号の波数検出機構に適用して極めて好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による波数検出装置の一実施例を示す
ブロック図である。
【図2】図1の装置の動作を説明するためのフローチャ
ートである。
【図3】図1の装置における定常状態の波形を示す波形
図である。
【図4】図1の装置における過渡状態の波形を示す波形
図である。
【図5】図1の装置における過渡状態の波形を示す波形
図である。
【図6】図1の装置における定常状態の波形を示す波形
図である。
【図7】従来の装置における波数検出動作を説明するた
めの波形図である。
【図8】従来の装置における波数検出動作を説明するた
めの波形図である。
【図9】従来の装置における波数検出動作を説明するた
めの波形図である。
【図10】従来の装置における波数検出動作を説明する
ための波形図である。
【図11】従来の装置における波数検出動作を説明する
ための波形図である。
【図12】従来の装置における波数検出動作を説明する
ための波形図である。
【図13】従来の装置における波数検出動作を説明する
ための波形図である。
【符号の説明】
A 波数検出装置 1 固定台 2 ホール素子 3 供給リール台 4 マグネット 5 軸 6 増幅器 7 マイクロコンピュータ 8 カウント手段 70 A/D変換器 71 極値検出手段 72 レベル制御手段 73 記憶手段 74 出力回路 T0、T1 入力端子 T2、T3 出力端子

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正弦波状の信号をパルス状の信号に変換
    して当該信号の波数を検出する波数検出装置であって、 前記正弦波状の信号をアナログデジタル変換して任意の
    サンプリング時刻における信号値を出力するアナログデ
    ジタル変換器と、 前記アナログデジタル変換器から得られる信号値から前
    記信号の極大値及び極小値を検出する極値検出手段と、 少なくとも、前記極値検出手段から得られる前記信号の
    極大値及び極小値を更新して記憶する記憶手段と、 前記記憶手段から更新後の前記信号の極大値を読み出す
    と共に、当該サンプリング時刻における信号値から前記
    極大値を引いた差分の絶対値と判定基準である所定値と
    を比較し、前記信号値から極大値を引いた差分の絶対値
    が所定値を越える場合には、ローレベルの信号を出力
    し、かつ、前記信号が反転すると、 前記記憶手段から更新後の前記信号の極小値を読み出す
    と共に、当該サンプリング時刻における信号値から前記
    極小値を引いた差分の絶対値と前記所定値とを比較し、
    前記信号値から極小値を引いた差分の絶対値が所定値を
    越える場合には、ハイレベルの信号を出力するレベル制
    御手段とを備え、 前記レベル制御手段から得られるハイレベル及びローレ
    ベルより成るパルス列の信号を計数するようになされた
    ことを特徴とする波数検出装置。
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