NL8006269A

NL8006269A - Servobesturingsstelsel voor een platenspeler.

Info

Publication number: NL8006269A
Application number: NL8006269A
Authority: NL
Original assignee: Sony Corp
Priority date: 1979-11-15
Filing date: 1980-11-17
Publication date: 1981-06-16
Also published as: FR2471107B1; JPS5671855A; FR2471107A1; DE3043248A1; US4386300A; GB2064172B; GB2064172A; CA1151768A

Description

N

< C/Ca/eh/1188

Servobesturingsstelsel voor een platenspeler.

De iiitvinding heeft betrekking op een servobesturingsstelsel voor een platenspeler, meer in het bijzonder een platenspeler voor optische uitlezing van een impulscodegemo-duleerd signaal.

5 . Bij opname van een impulscodegemoduleerd signaal op een schijfvormige registratiedrager van het type, dat ook wel als "plaat" wordt aangeduid, wordt zodanig te werk gegaan, dat tijdens signaalopname met een constante rotatiehoeksnelheid van de plaat of met een constante lineaire aftastsnelheid 10 wordt gewerkt. In het laatstgenoemde geval wordt een betere, dat wil zeggen hogeren, registratiedichtheid verkregen dan bij toepassing van een constante rotatiehoeksnelheid, doch in dat geval dient ook bij het uitlezen of afspelen van de plaat met een constante aftastsnelheid te worden gewerkt, het-15 geen tot een complicatie van de besturing van de plaatrotatie leidt.

In het geval van een videoplaat vindt de rotatiebestu-ring zodanig plaats, dat door demodulatie van het uitgelezen signaal een samengesteld videosignaal wordt gevormd, waaruit • 20 het synchronisatiesignaal wordt afgescheiden? de frequentie van dit afgescheiden synchronisatiesignaal wordt onder nastu-ring van de rotatie-aandrijving van de plaat op een constante waarde gehouden.

In het geval van een impulscodegemoduleerd audiosignaal, 25 waarvan de basisband wordt opgenomen, is meestal sprake van een binair signaal, zodat niet op de in de vorige alinea beschreven wijze te werk kan worden gegaan. Indien het impuls-codegemoduleerde audiosignaal niet in de vorm van de basisband wordt opgenomen, doch eerst door.omzetting in een kwasi-30 of pseudo-videosignaal met bijbehorend synchronisatiesignaal wordt voorbewerkt, kan uiteraard wel op de beschreven wijze worden gehandeld. In dat geval, wordt echter een geringere registratiedichtheid verkregen, waardoor de voordelen van signaalopname bij constante aftastsnelheid verloren gaan.

35 Uiteraard is het mogelijk, zodanig te werk te gaan, dat de positie van een uitleeselement in de radiale richting van de plaat op mechanische wijze wordt gedetecteerd, de rotatie— -2-1-- aandrijving van de plaat op grond van het aldus verkregen detectieresultaat wordt bestuurd, uit het onder die omstandigheden uitgelezen signaal een kloksignaalcomponent wordt afgeleid en deze laatstgenoemde als vergelijkingssignaal voor 5 verdere rotatiebesturing van de plaat wordt gebruikt. De toepassing van een dergelijke mechanische positiedetectie werkt echter kostenverhogend.

De onderhavige uitvinding stelt zich ten doel, een nieuw type servobesturingsstelsel voor een platenspeler te 10 verschaffen, dat vrij is van de hiervoor genoemde nadelen van bekende platenspelers.

Voorts stelt de uitvinding zich ten doel, een servobesturingsstelsel voor een platenspeler te verschaffen, waarmede een bij constante lineaire aftastsnelheid opgenomen 15 plaat ook bij constante lineaire aftastsnelheid wordt afgespeeld zonder toepassing van een gecompliceerde besturings-schakeling.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een servobesturingsstelsel voor een platenspeler, waarbij 20 een op een plaat opgenomen signaal als stuursignaal voor het stelsel dient, zodanig, dat een nauwkeurige servobesturing wordt verkregen.

Nog een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een servobesturingsstelsel voor een platenspeler met op-25 tische uitlezing van een impulscodegemoduleerd signaal, waarbij voor de rotatiebesturing van een afgespeelde plaat rekening wordt gehouden met het feit, dat het bij een dergelijke platenspeler toegepaste optische stelsel de karakteristiek van een laagdoorlaatfilter heeft, en met het gegeven, dat de 30 piekwaarde van een aan differentiatie onderworpen, uitgelezen impulscodegemoduleerd signaal evenredig is met de lineaire aftastsnelheid van de plaat.

Weer een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een servobesturingsstelsel voor een platenspeler, waarbij 35 de rotatiebesturing en de positiebesturing van een afgespeelde plaat door middel van een servobesturing van eenvoudig type plaatsvindt.

8 0 06 26 9 5 -3-.

Daartoe verschaft de uitvinding een servobesturings-stelsel voor een platenspeler met een aandrijfmotor voor aandrijving in rotatie van een plaat, waarop een impulscodege-moduleerd signaal bij constante aftastsnelheid is opgenomen.

5 Volgens de uitvinding wordt een dergelijk servobesturings-stelsel gekenmerkt door: a) een voor optische koppeling met een af te spelen plaat aangebrachte detectiekop voor uitlezing van een op een plaat opgenomen impulscodegemoduleerd signaal, 10 b) een met de detectiekop gekoppelde, differentiërende schakeling voor differentiëring van het uitgelezen impuls-codegemoduleerde signaal, c) een piekwaardedetectieschakeling voor detectie van de piekwaarde van het door differentiëring verkregen signaal, 15 d) een vergelijkingsschakeling voor vergelijking van het door de piekwaardedetectieschakeling gevonden piekniveau met een referentiespanningsniveau en voor afgifte van een stuursignaal, en door e) een met het stuursignaal gevoede motoraandrijfscha-20 keling voor zodanige besturing van de aandrijfmotor, dat deze een plaat tijdens afspeling onder behoud van een constante aftastsnelheid in rotatie aandrijft.

De uitvinding zal worden verduidelijkt in de nu volgende beschrijving aan de hand van de bijbehorende tekening.

25 Daarin tonen: figuur 1. de karakteristiek van een laagdoorlaatfilter, figuur 2A-2D enige golfvormen van door een optische platenspeler uitgelezen, impulscodegemoduleerde signalen, figuur 3A-3C enige golfvormen op grotere schaal van een 30 uitgelezen, impulscodegemoduleerd signaal, figuur 4 de frequentiekarakteristiek van een optisch stelsel en figuur 5 een blokschema van een uitvoeringsvorm van een servobesturingsstelsel volgens de uitvinding voor een platen-35 speler.

Figuur 1 toont de karakteristiek van een laagdoorlaatfilter, zodanig, dat met een gebroken lijn de ideale karak- 5 η n r ? s a - 4 - teristiek voor een laagdoorlaatfilter en met een volle lijn een zogenaamde "100 % roll-off" karakteristiek van een laagdoorlaatfilter is weergegeven.

Wanneer een impulscodegemoduleerd signaal Pq met stijle 5 flanken, zoals weergegeven in figuur 2A, wordt toegevoerd aan een laagdoorlaatfilter met de hiervoor laatstgenoemde . karakteristiek, vertoont het uitgangssignaal van het laagdoorlaatfilter enigszins schuin verlopende flanken, zoals figuur 2B laat zien. In dat geval dient een laagdoorlaatfilter 10 te worden toegepast, waarvan de afsnijdfrequentiewaarde f w (zie figuur 1) zodanig is gekozen, dat de toegepaste impuls- modulatie'code niet storend wordt beïnvloed.

De figuren 3A en 3B tonen op grotere schaal de stijgende en dalende flank van de respectievelijke signalen Pg en P^ 15 volgens de figuren 2A en 2B. In de praktijk heeft de golfvorm volgens figuur 3B bij zijn doorgang door het laagdoorlaatfilter enige vertraging ten opzichte van de golfvorm volgens figuur 3A ondergaan, doch terwille van de vergelijkingseenvoud is een dergelijke vertraging niet in figuur 3B verdisconteerd.

20 De tijdsperiode T of stijgtijd, waarbinnen het impuls- codegemoduleerde signaal P^ zijn stijging uitvoert wordt in dit geval weergegeven door de reciproce van de frequentie,

waarvoor ingeval van "100 % roll-off" een afval van 6dB

laat zien. Bij een laagdoorlaatfilter met een karakteristiek 25 volgens figuur 1 kan deze stijgtijd T worden weergegeven als: T =§ (1) c

Dit wil zeggen, dat naarmate de afsnijdfrequentie f hoger

V

ligt, de stijgtijd T korter wordt, zoals in figuur 3B met 30 één volle lijn en twee gebroken lijnen is weergegeven.

Wanneer het impulscodegemoduleerde signaal Ρχ wordt gedifferentieerd, hetgeen tot een signaalgolfvorm volgens figuur 3C leidt, zal de piekwaarde van het door differentiëring verkregen signaal D^ omgekeerd evenredig zijn met 35 de stijgtijd T van het impulscodegemoduleerde signaal P^., dat wil zeggen evenredig met de afsnijdfrequentie f van het

O

laagdoorlaatfilter.

8 0 0 6 26 9 - * - 5 -

In het algemeen kan worden gesteld, dat bij uitlezing van een door optische signaalopname gevormde registratieplaat de bij de signaalopname bereikte registratiedichtheid wordt bepaald door de open-gebied-verhouding N (open area ratio) 5 van de toegepaste objectieflens en door de golflengte van de gebruikte laserbundel. In het algemeen wordt de modu-latie-overdrachtsfunctie (modulation transfer function·(MTF) bepaald op basis van een zwart-wit-patroon, doch de bepaling kan op soortgelijke wijze plaatsvinden op basis van een 10 concaaf-convex-patroon. De afsnijdruimtefrequentie (cut-off space frequency) ~ wordt dan bepaald door: f = X ‘2> 15 De relatie tussen deze afsnijdruimtefrequentie ^ en de af-snijdfrequentie fc van het laagdoorlaatfilter kan als volgt worden weergegeven: | • „;· 2lr*'fr _ _W_ » - -2S-V >·'; -(3) ;

fc = -p---X rJ x I

20 waarin R de radius van een registratiespoor op de plaat is en fr het aantal omwentelingen per seconde van de plaat bedraagt, zodat V de lineaire snelheid of aftastsnelheid van de plaat is. Wanneer van deze gegevens wordt uitgegaan, wordt een genormaliseerde frequentiekarakteristiek van de gedaante volgens 25 figuur 4 verkregen.

Dit wil. zeggen, dat een optisch stelsel van het zojuist beschreven type een zelfde karakteristiek als een laagdoorlaatfilter met de karakteristiek volgens figuur 1 vertoont, hetgeen tot gevolg heeft, dat de fotodetector van het optische 30 stelsel eenzelfde impulscodegemoduleerd signaal afgeeft als het signaal Pj, dat het uitgangssignaal vormt van het in het voorgaande beschreven laagdoorlaatfilter met een afsnijdfre-quentie f , welke evenredig met de lineaire of aftastsnelheid v V is- De stijgtijd T (of de daaltijd) van het uitgelezen im-35 pulscodegemoduleerde signaal P^ kan derhalve worden weergegeven door: T = —— = . — (4)

f N * V

c 3 0 0 6 26 9 - 6 -

De stijgtijd T is derhalve omgekeerd evenredig met de lineaire of aftastsnelheid V.

Bij wijze van voorbeeld zal nu een geval van opname van een signaal met een hoogste frequentie van 1,189512 MHz 5 volgens het "3 PM"-stelsel worden beschreven. Daarbij wordt aangenomen: N = 0,4 λ = 6328 A = 0,6328 x 10~6 m

Wanneer het toerental f van een plaat met een diamter van 10 30 cm gelijk is aan 7,5 omwentelingen per seconde (=450 om wentelingen per minuut), heeft de afsnijdfrequentie f bij I w een minimale plaatradius R = 0,055 m een waarde van 3,3 MHz, terwijl de stijgtijd T 600 n seconden bedraagt, terwijl de afsnijdfrequentie f bij een toerental fr van 15 omwentelingen 15 per seconde (= 900 omwentelingen per minuut) gelijk is aan 6,6 MHz bij een stijgtijd en daaltijd T van 300 n seconden.

Bij differentiëring van het door uitlezing verkregen impulscodegemoduleerd signaal van de gedaante Pj geldt, dat de piekwaarde van het uit deze differentiëring verkregen 20 signaal omgekeerd evenredig met de stijgtijd of daaltijd T van het uitgelezen signaal P^., en derhalve recht evenredig met de lineaire of aftastsnelheid V is.

De onderhavige uitvinding maakt van deze feiten gebruik voor uitvoering van de gewenste servobesturing van 25 een platenspeler. Daartoe wordt het door middel van de platenspeler uitgelezen, i'mpulscodegemoduleerde signaal gedifferentieerd, piekwaardedetectie van het bij deze differentiëring verkregen uitgangssignaal uitgevoerd en de daarbij gedetecteerde piekwaarde vergeleken met een referentiespannings-30 waarde; de uit deze vergelijking resulterende foutspanning wordt voor de rotatiebesturing gebruikt.

Figuur 5 toont het blokschema van een uitvoeringsvorm van een servobesturingsstelsel volgens de uitvinding voor een platenspeler met optische uitlezing van een impuls-35 codegemoduleerd signaal. Bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 5 wordt een hier als "plaat" aangeduide, schijfvormige regis-tratiedrager D in rotatie door een aandrijfraotor M aangedreven, o η λ 5 o λ 3 -7-- waarbij een op de plaat opgenomen/ impulscodegemoduleerd signaal wordt uitgelezen door een fotodetector 10 met een laser-lichtbron en een optisch stelsel 0. Het door de fotodetector 10 uitgelezen, impulscodegemoduleerde signaal wordt via een 5 versterker 20 toegevoerd aan een voor omzetting van het uitgelezen signaal in een analoog geluidssignaal dienende decodeer-eenheid van algemeen bekend type, welke niet in figuur 5 is afgeheeld. Omtrent het bij de uitlezing verkregen, impulscodegemoduleerde signaal P-j. wordt gesteld, dat de stijgtijd of 10 daaltijd T van het signaal omgekeerd evenredig is met de lineaire of aftastsnelheid V van de plaat D tijdens de hier beschreven plaatafspeling.

Het bij cbuitlezing verkregen, impulscodegemoduleerde signaal P^. wordt na versterking door de versterker 20 tevens 15 toegevoerd aan een differentiërende schakeling 30 ter verkrijging van een gedifferentieerd signaal volgens figuur 2C. Dit gedifferentieerde signaal wordt toegevoerd aan een gelijk-richtschakeling 40 voor dubbelfasige gelijkrichting, welke een signaal volgens figuur 2D afgeeft. De piekwaarde van het 20 gedifferentieerde signaal D^ en derhalve ook dié van het bij de dubbelfasige gelijkrichting verkregen signaal D , is evenredig

O

met de lineaire of aftastsnelheid V van de plaat D tijdens plaataf speling..

Het door dubbelfasige gelijkrichting van het ge-25 differentieerde signaal DA verkregen signaal Dg wordt toege-. voerd aan een piekwaardedetectieschakeling 50, welke de gedetecteerde piekwaardespanning toevoert aan de ene ingangs-aansluiting van een niveauvergelijkingsschakeling 60, waarvan de andere ingangsaansluiting een voor de bij plaatafspeling 30 gewenste lineaire of aftastsnelheid kenmerkende referentie-spanning krijgt toegevoerd van een referentiespanningsopwek-schakeling 70. De uitgangsspanning van de niveauvergelijkingsschakeling 60, welke met het verschil tussen de door detectie' verkregen piekwaardespanning en de genoemde referentiespanning 35 overeenkomt, dient als ingangssignaal voor een motoraandrijf-schakeling 120, welke de bekrachtiging van de aandrijfmotor M bepaalt. De laatstgenoemde ondergaat de rotatiebesturing door de aandrijfschakeling 120.

- 8 -

De aandrijving in rotatie van de plaat D wordt derhalve zodanig bestuurd, dat de piekwaarde van het door differentiëring verkregen signaal D_ steeds gelijk is aan de van de

O

referentiespanningsopwekschakeling 70 afkomstige referentie-5 waarde, hetgeen wil zeggen, dat de stijgtijd of daaltijd T van het uitgelezen impulscodegemoduleerde signaal constant wordt gehouden, zodat ook de lineaire of aftastsnelheid van de plaat D tijdens signaalweergave in verschillende plaatsposities een constante waarde heeft, juist zoals tijdens signaalopname.

10 Ter verhoging van de besturingsnauwkeurigheid wordt in de praktijk nog een verdere maatregel toegepast. Het gedifferentieerde signaal Dg, waarvan de piekwaarde op de hiervoor beschreven wijze constant gemaakt wordt, wordt door de gelijkrichtschakeling 40 bovendien toegevoerd aan een als fase-15 vergrendelde lus- uitgevoerde schakeling 80 voor vorming en afgifte van klokimpulsen. De schakeling 80 omvat een fasever-gelijkingseenheid 81, een spanningsgeregelde oscillator 82 en een laagdoorlaatfilter 8$. De uitgangsklokimpulsen van de als fasevergrendelde.lus uitgevoerde schakeling 80 worden toege-20 voerd aan een. .frequentiedeler 90 voor frequentiedeling door N, waaruit klokimpulsen met een voor aandrijving van de motor M geschikte impulsherhalingsfrequentie resulteren. Deze door frequentiedeling verkregen klokimpulsen worden toegevoerd aan de ene ingangsaansluiting van een fasevergelijkingseen-25 heid 100, waarvan de andere ingangsaansluiting een signaal krijgt toegevoerd, waarvan de frequentie 1/N maal de normale klokimpulsherhalingsfrequentie bedraagt; dit referentiefre-quentiesignaal is afkomstig van een referentiefrequentiesignaal-opwekschakeling 110. Het door de fasevergelijkingseenheid 30 100 gevormde vergelijkingsuitgangssignaal wordt eveneens aan de motoraandrijfschakeling 120 voor besturing van de rotatie van de aandrijfmotor M toegevoerd.

Als gevolg hiervan wordt de rotatie van een plaat D zodanig bestuurd, dat de impulsherhalingsfrequentie van de 35 klokimpulscomponenten van het uitgelezen of weergegeven, impulscodegemoduleerde signaal de normale klokimpulsherhalings-frequentiewaarde krijgt.

8 0 06 26 9 - 9 -

Bij de zojuist beschreven uitvoeringsvorm worden de aandrijfmotor M en derhalve de plaat D gelijktijdig door zowel het uitgangssignaal van de niveauvergelijkingsschakeling 60 als het uitgangssignaal van de fasevergelijkingseenheid 100 5 bestuurd; ook is het mogelijk, met een zodanige overschakeling te werken, .dat de rotatie van de plaat D eerst door het uitgangssignaal van· de niveauvergelijkingsschakeling 60 wordt bestuurd ter verkrijging van een althans tenminste nagenoeg constante aftastsnelheid, terwijl de besturing na overschakeling op basis 10 van het uitgangssignaal van de fasevergelijkingseenheid 100 plaats vindt-

Zoals uit het voorgaande 'blijkt, verschaft de uitvinding de mogelijkheid van afspeling van een plaat, waarop een impulscodegemoduleerd signaal bij constante aftastsnelhèid 15 is opgenomen; de verkregen afspeling vindt eveneens bij constante aftastsnelheid plaats.

De uitvinding beperkt zich niet tot de in het voorgaande beschreven en in de tekening weergegeven uitvoeringsvormen; verschillende wijzigingen kunnen in de beschreven 20 componenten en hun onderlinge samenhang worden aangebracht, zonder dat daarbij het kader van de uitvinding wordt overschreden .

a ft n fi Q

Claims

1. Servobesturingsstelsel voor een platenspeler met een aandrijfmotor voor aandrijving_ in rotatie van een plaat, waarop een impulscodegemoduleerd signaal bij constante aftast-snelheid is-opgenomen, gekenmerkt door 5 a) een voor optische koppeling met eën af te spelen plaat aangebrachte detectiekop voor uitlezing van een op een plaat opgenomen impulscodegemoduleerd signaal, b) een met de detectiekop gekoppelde, differentiërende schakeling voor differentiëring van het uitgelezen impuls- 10 codegemoduleerde signaal, c) een piekwaardedetectieschakeling voor detectie van de piekwaarde van het door differentiëring verkregen signaal, d) een vergelijkingsschakeling voor vergelijking van het door de piekwaardedetectieschakeling gevonden piekniveau 15 met een referentiespanningsniveau en voor afgifte van een stuursignaal, en door e) een met het stuursignaal gevoede motoraandrijfschakeling voor zodanige besturing van de aandrijfmotor, dat deze een plaat tijdens afspeling onder behoud van een constante 20 aftastsnelheid in rotatie aandrijft.

2. Servobesturingsstelsel volgens conclusie 1, gekenmerkt door: a) een eerste fasevergelijkingsschakeling voor fase-vergelijking van het uitgangssignaal van de differentiërende 25 schakeling met een van een spanhingsgeregelde oscillator afkomstig signaal,en door b) een tweede fasevergelijkingsschakeling voor fase-vergelijking van het van de zelf door het uitgangssignaal van heteerste fasevergelijkingssignaal geregelde oscillator met 30 het uitgangssignaal van een referentiesignaalgenerator, en voorts voor afgifte van een van het faseverschil tussen het van de spanningsgeregelde oscillator afkomstige signaal en het uitgangssignaal van de eerste fasevergelijkingsschakeling afhankelijk stuursignaal, dat aan de motoraandrijfschakeling 35 wordt toegevoerd. ^ ^ ; o 5 Λ -_J ± v .ra* jr