Устройство для записи и воспроизведения цифровых сигналов

Устройство для записи и воспроизведения цифровых сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПИСИ И ВбСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ, состоящее ИЗ блока записи, магнитофона н воспроизведения, при этом блок записи содержит амплитудно-фаэогай манипулятор, подключенный через согласующий усилитель к входу Записи магнитофона, а блок воспроизведения содсгржит усилитель, входом подключенный к линейному выходу магнитофбна , и блок декодирования,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения верности воспроизведения сигналов, в устройство введены последовательно соединенные генератор синусоидального напря- .. жения и преобразователь код - широтноимпульсный сигнал, другие входы которого являются входами цифровых сигналов блока записи, преобразователь число импульсов - код, компаратор длительности паузы и формирователь прямоугольных импульсов, входом подключенный к выходу.усилителя,при этом выходы генератора синусоидального напряжения и преобразователя .код - широтно-импульсный сигнал подключены к первому и второму входам амплитудно-фазового манипулятора соответственно, третий вход которого является входом управления блока за- § писи, первый и второй выходы формирователя прямоугольных импульсов подключены к первому и второму входам блока декодирования, третий выход формирователе прямоугольных импульсов соединен с входом преобразователя чйсло импульсов - код непосредственно и через компаратор длительности паузы с третьим входом блока декоди рования и вторым входом преобразователя число импулвсов - код, выходы которого являются выходами цифровых сигналов блока воспроизведеуия .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК 5п 6 11 В 5/09

ГООЗЩМ СТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3369406/18 10 . (22) 15.-12.81 (46) 07.07 ° 83. . Бил. В 25 (72) Л.П. Исаев, N.В» Лупандин, В,Г. Линов и B.É. Сарычев (71) Киевский ордена Фрудового Красного Знамени институт инженеров гражданской авиации и Научно-экспериментальный центр автоматизации управления воздушным движением (г.Москва) (53) 534.852.4(088.8) (5б) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 7204911 кл. С 11 B 5/09, 1980, 2. Авторское свидетельство СССР

В Бб1598, кл. 6 11 В 5/09, 1979 (прототип)..(542(57) уСТРОИСтВО Лля ЗАПИСИ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ, сос тоящее из блока записи, магнитофона и блока воспроизведения, при этом блок записи содержит амйлитудно-фазогзй манипулятор, подключенный че« рез согласующий усилитель к. входу записи магнитофона, а блок воспроизведения содержит усилитель, входом подключенный к линейному выходу магнитофЬна, и блок декодирования,о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьиаения верности воспроизведения цифровых сигналов, в устройство введены последовательно соединенные генератор синусоидального напря-, жения и преобразователь код — широтноимпульсный сигнал, другие входы которого являются входами цифровых сигналов блока записи, преобразователь число импульсов — код, компаратор длительности паузы и формирователь прямоугольных импульсов, входом подключенный к. выходу усилителя,при этом выходы генератора синусоидального напряжения и преобразователя .код — широтно-импульсный сигнал подключены к первому и второму входам амплитудно-фазового манипулятора соответственно, третий вход которого является входом управления блока за- Я писи, первый и второй выходы формирователя прямоугольных импульсов подключены к первому и второму входам блока декодирования, третий вы- С ход формирователя прямоугольных импульсов соединен с входом преобразо- Я вателя число импульсов - код непо.средственно и через компаратор дли- . тельности паузы с третьим входом бло ка декодирования и вторым входом пре обраэователя число импулвсов - код, выходы которого являются выходами цифровых сигналов блока воспроизведения.

1027765

Изобретение относится к приборо-. строению и может быть использовано при создании автоматизированных систем сбора, регистрации и последующей обработки информации о процессах в эрготических системах управления, о деятельности и функциональных состоякиях операторов, а также в устройствах подготовки данных для электронных цифровых вычислительных машин, Известно устройство записи по одной дорожке магнитной ленты узкополосного магнитофона цифрового сигнала и воспроизведения этого сигнала, которое состоит из устройства записи, устройства воспроизведения и магнитофона, причем в устройство записи входит амплитудный модулятор, вход которого соединен с выходом источника импульсов информации, а вы10

15 руемого. устройства, первый вход которого соединен с источником тактовых импульсов, и согласующее устройство, подключенное к выходу модулируемого устройства и входу магнитофона, в устройство воспроизведения входят входное устройство, формирователь тактовых импульсов, устройство задержки, амплитудный селектор, устройство совпадения и формирователь импульсов информации. Выход согласующего входного устройства одновременно соединен с формирователем тактовых импульсов и амплитудным селектором.

Выход формирователя тактовых импульсов одновременно соединен а входом устройства задержки и одним из входов устройства совпадения. Выход устройства задержки соединен с первым входом формирователя импульсов информации ° Выход амплитудного се35

40 лектора соединен с другим входом устройства совпадения, а выход устройства совпадения соединен с вторым входом формирователя импульсов информации Ц.

Однако данное устройство не позволяет записывать параллельно по одной дорожке магнитной ленты несколько цифровых сигналов. Кроме того, в нем при регистрации нулевого уровня цифрового сигнала записы ваются на магнитную ленту тактовые

50, импульсы относительно малой амплиту-1 ды, что снижает надежность воспроизведения цифрового сигнала при глубоких кратковременных ослаблениях воспроизводимых импульсов иэ - эа наличия дефектов в рабочем слое магнитной ленты, нарушений плотности контакта ленты с головкой магнитофона и других причин.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для записи и воспроизведения цифровой информации

60 на бытовом маг ни тофоне, з апи сывающая часть которого содержит кодирующее ход соединен со вторым входом модули- g0

25 устройство, преобразователь цифровых сигналов в синусоидальные сигналы и согласующий усилитель, причем выход кодирующего устройства соединен с входом преобразователя цифровых сигналов в синусоидальные сигналы, выход преобразователя соединен с входом согласующего усилителя, выход последнего соединен с входом "Запись" бытового магнитофона. Воспроизводя" щая часть содержит усилитель с мгновенной автоматической регулировкой усиления, преобразователь синусоидальных сигналов в цифровые сигналы и, декодирующее устройство, причем линейный выход бытового магнитофона соединен с входом усилителя с мгновенной автоматической регулировкой усиления, выход которого соединен с входом преобразователя синусоидальных сигналов в цифровые сигналы.Выход преобразователя соединен с входом декодирующего устройства (2) .

Известное устройство.не обеспечивает записи на магнитную ленту импульсов, которые при воспроизведении могут быть использованы для формирования тактовых импульсов и импульсов счета времени, а также не позволяет регистрировать по одной дорожке магнитной ленты параллельно несколько цифровых сигналов. Кроме того, иэ-за отсутствия синхронизации возможны временные рассогласования между фронтами цифрового сигнала и моментами обращения в нуль мгновенного значения синусоидального напряжения, что может вызывать расширение импульсов при воспроизведении, сужение пауз между импульсами и снижение надежности воспроизведения. Из-эа низкой эффективности мгновенной автоматической регулировки усиления (МАРУ), которая обусловлена инерционностью

МАРУ и прохождением регулирующего напряжения на выход усилителя не обеспечивает высокой надежности воспроизведения сигналов нри глубоких кратковременных ослаблениях считывае-. мых импульсов.

Цель изобретения - повышение верности воспроизведения цифровых сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для записи и воспроизведения цифровых сигналов, состоящее из блока записи,.магнитофона и блока воспроизведения, при этом блок записи содержит амплитуднофазовый манипулятор, подключенный через согласующий усилитель к входу записи магнитофона, а блок воспроизведения содержит усилитель, входом подключенный к линейному выходу магнитофона, и блок декодирования, введены последовательно соединенные генератор синусоидального напряжения и преобразователь код - широтно1027765 ля 7 и выход 23 преобразователя 5 код — ШИМ сигнал являются выходами этого блока.

Линейный выход магнитофона 2 сое- динен с входом 24 усилителя 8, выход которого подключен к входу формирователя 9 прямоугольных импульсов.

Первый 25 и второй 26 выходы формирователя 9 прямоугольных импульсов соединены соответственно с первым и вторым входами блока 10 декодирования, третий выход 27 формирователя 9 соединен с первым входом 28 преобра. зователя 11 и входом компаратора 12 длительности паузы, выход которого соединен с вторым входом 29 преобразователя число импульсов — код и третим входом 30 блока 10 декодирования.

Выходами блока воспроизведения являются выход 31 блока 10 декодирования, выходы 32 преобразователя

11, выход 33 компаратора 12, первый

- выход 25 формирователя 9 прямоуголь-ных импульсов, а входом — вход усилителя.

Вход инвертора 13 формирователя

9 (фиг. 2) соединен с входом первого порогового элемента 13, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 16, выход инвертора 13 соединен с входом второго порогового элемента 15, выход которого соединен . с вторым входом элемента ИЛИ 16. Вход и выход первого порогового элемента

14 являются соответственно входом и первым выходом 25 формирователя 9 прямоугольных импульсов, выход второго порогового элемента 15 является вторым выходом .26 формирователя прямоугольных импульсов, а выход элемента ИЛИ вЂ” третьим выходом 27.

Устройство записи и воспроизведения работает следующим образом.

С выхода генератора 4, в котором применена кварцевая стабилизация частоты, снимается синусоидальное напряжение звуковой частоты (например, 2 кГц). Это напряжение подается на .первый вход 17 преобразователя кодtI3iM сигнал 5 на второй (групповой) вход 20 которого поступают синхронно цифровые регистрируемые (управляющие) сигналы. С выхода преобразователя код — ШИМ сигнал 5 снимаются разделенные паузами прямоугольные импульсы с регулируемой длительностью.

Длительность каждого импульса кратна периоду входного синусоидального напряжения и определяется кодовой комбинацией значений цифровых управлякщих сигналов вовремя формирования импульса. Передние и задние фронты выходных импульсов преобразовате- . ля 5 код — ЫИМ сигнал совпадают с моментами времени, когда фаза входного синусоидального напряжения этого

1формирователя бывает кратна 2 раимпульсный сигнал, другие входы которого являются входами цифровых сигналов блока записи, преобразователь число импульсов — код, компаратор длительности паузы и формирователь прямоугольных импульсов, входом подклю« ченный к выходу усилителя, при этом выходы генератора синусоидального напряжения и преобразователя кодширотно-импульсный сигнал подключены к первому и второму входам амплитуд- !О но-фазового манипулятора соответственно, третий вход которого является .входом управления блока записи, первый и второй выходы формирователя прямоугольных импульсов,подключены к первому и второму входам блока декодирования, третий выход формирователя прямоугольных импульсов соединен с входом преобразователя число импульсов — код непосредственно и через компаратор длительности паузы с третьим входом блока. декодирования и вторым .входом преобразователя число импульсов- — код, выходы которого являются выходами.цифровых сигналов блока воспроизведения.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - пример выполнения формирователя прямоугольных импульсов; на (фиг. 3 — временные диаграмм работы амплитудно-фазового манипулятора»

Устройство включает в себя блок 1 записи, магнитофон 2 и блок 3 воспроизведения (фиг. 1).

Блок 1 записи содержит генератор

4 синусоидального.напряжения, преобразователь 5 код — широтно-импульсный сигнал (ШИМ), амплитудно-фазовый манипулятор 6, согласующий усилитель 7.: 40

В блок 3 воспроизведения входят усилитель 8, формирователь 9 прямоугольных импульсов, блок 10 декоди-, рования, преобразователь 11 число импульсов — код и компаратор 12 дли- 45 тельности паузы.

Формирователь 9 прямоугольных импульсов содержит, например, инвертор

13, первый 14 и второй 15 пороговые элементы и элемент ИЛИ 16 (фиг. 2).

Выход генератора 4 синусоидального напряжения соединен с первым входом

17 преобразователя 5 код — ШИМ сигнал и первым входом 18 амплитудно-фазового манипулятора 6, выхоц преобраЗователя код - ШИМ сигнал соединен с вторым входом 19 амплитудно-фазо- вого манипулятора б, выход которого соединен с входом согласующего усилителя 7, выход согласующего усилителя подключен к входу усилителя записи 60 магнитофона 2. Второй. (групповой) вход 20 преобразователя 5 и третий вход 21 амплитудно-фазового манипулятор., 6 являются входами блока 1 записи, выход 22 согласующего усилите.д, 1027765.дианам. В эависймости от схемной реализации преобразователя 5 кодШИМ сигнал остаются постоянными и кратными периоду синусоидального напряжения или временные интервалы между передними (задними) фронтами смежных выходных импульсов, или длительности пауз между импульсами.

Выходные импульсы (выходной цифровой сигнал) преОбразователя 5 поступают на второй вход 19 амплитудно- 10 фазового манипулятора б и обеспечивают амплитудную манипуляцию синусоидального напряжения. Во время пауз между импульсами, подаваемыми на второй вход амплитудно-Фазового 35 манипулятора б, выходное напряжение манипулятора равно нулю (фиг,3).

На третий вход 21 амплитудно-фаэового манипулятора б подается синхронно кадровый синхросигнал или отдельный цифровой сигнал, с помощью которого осуществляется фазовая манипуляция синусоидального импульсного напряжения, С выхода амплитудно-фазового манипулятора 6 снимаются

25 импульсы синусоидального напряжения со ступенчатой широтной модуляцией и фаэовой манипуляцией (фиг. 3).

Выходные импульсы амплитудно-фазового манипулятора б проходят через согласующий усилитель 7 и подают.- ся на вход усилителя записи магнитофона 2. Согласующий усилитель 7 обеспечивает согласование сигналов по амплитуде и коррекцию частотной характеристики тракта записи импульсов 35 синусоидального напряжения с целью улучшения формы огибающей воспроизводимых импульсов (уменьшения ампли» туды переходных колебаний во.время паузы). 40

Снимаемые с линейного выхода магнитофона 2 импульсы подаются на вход усилителя 3. При номинальной амплитуде входного сигнала усилитель

8 обеспечивает получение íà его se- 45 ходе импульсов переменного напряжения,. близкого по форме к синусоидаль/Ф ному. При значительных замираниях

-,ослаблениях ) сигнала на выходе маг-.. нитофона постоянная составляющая выходного переменного напряжения усилителя 8 остается равной нулю и поэтому не изменяются значения напряжений смещения у элементов формирователя 9 прямоугольных импульсов, что необходимо для его надежной работы. Ероме того, не ухудшается надежность работы формирователя 9 иэ-за уменьшения амплитуды выходного напряжения усилителя

8. формирователь 9 прямоугольных / импульсов формирует раздельно иэ по а0 ложительных полуволн его входного напряжения и из отрицательных полу воли одиополярные прямоугольные импу льсы постоянной амплитуды. которые снимаются соответственно, с первого 65

25 и второго .26 выходов формирователя. С третьего выхода 27 формирователя 9 снимаются суммарные прямоугольные импульсы (импульсы положительных и отрицательных полуволн).

Импульсы, снимаемые со всех выходов формирователя 9, имеют одинаковую (например, положительную) полярность.

Амплитуды этих импульсов остаются постоянными при значительных уменьшениях амплитуды входного сигнала формирователя 9 по сравнению с номи-. нальным значением.

При поступлении на вход формиро-, вателя 9 импульса синусоидального напряжения с каждого выхода формирователя снимается пачка прямоугольных импульсов. Снимаемые с первого

25 и второго 26 выходов формирователя 9 пачки импульсов подаются соответственно на первый и второй ,входы декодирующего устройства 10.

Пачки импульсов с третьего выхода

27 формирователя прямоугольных импульсов поступают на первый вход 28 преобразователя 11 число импульсовкод и на вход компаратора 12 длительности паузы. С выхода 31 блока 10 декодирования снимаются. цифровой сигнал, который принимает значение

"0" или "1" в зависимости от знака фазового (временного) сдвига между пачкой импульсов, поступившей на первый вход блока декодирования, и пачкой импульсов, поступившей на второй вход. В состав блока 10 декодирования входит выходной запоминающий элемент и выдача результатов декодирования происходит при поступлении на его третий вход 30 импульса с выхода компаратора 12 длитель-. ности паузы. На вход компаратора

12 подаются с третьего выхода 27 формирователя 9 пачки суммарных импульсов. Компаратор вырабатывает импульс через определенный промежуток времени после окончания действия входного импульса при условии, что в течение этого промежутка не приходит следующий входной импульс.

Пороговое значение продолжительности отсутствия входного импульса, при котором компаратор 12 длительности паузы вырабатывает импульс, больше периода повторения суммарных импульсов в пачке и меньше длительности паузы между пачками. Поэтому с выхода компаратора 12 снимаются импульсы только во время пауз между пачками суммарнЫх импульсов. Выходные импульсы компаратора 12 подаются на третий вход 30 блока 10 декодирования и од-: новременно на второй вход 29 преобразователя 11 число импульсов - код.

На первый вход 28 преобразователя 11 подаются с третьего выхода 27 формиро вателя 9 прямоугольных импульсов пачки суммарных импульсов. Преобразо1027765 ватель 11 осушествляет счет входных импульсов, преобразование параллельного кода количества импульсов в .ис» ходный параллельный код, которым определялась при записи длительность импульса синусоидального напряжения, и запоминание цифровых сигнапов преобразованного кода. Запоминание цифровых сигналов происходит при подаче на второй вход 29 преобразователя

11 число импульсов - код импульса с выхода компаратора 12 длительности паузы. После запоминания цифровых сигналов в этом, преобразователе начинается новый цикл счета входных импульсов, причем счет начинается с нулевого значения. Выходами преобразователя число импульсов — код яв ляются выходы его запомина хдих элементов.

Примером реализации преобразователя код - ШИМ сигнал является последовательное соединение преобразователя синусоидального напряжения в прямоугольные импульсы, счетчика импульсов, логического функционального элемента с двумя выходами и

RS-триггера.

Амплитудно-фазовый манипулятор б представляет собой, например, последовательное соединение амплитудного и фазового манипуляторов.

Блок 19 декодирования содержит, например, RS-триггер и запоминаюшйй элемент, информационный вход которого соединен с выходом RS-триггера.

Примером реализации преобразова теля 11 число импульсов — код является последовательное соединение счетчика импульсов, преобразователя параллельных кодов и параллельного

5 регистра.

Компаратор длительности паузы представляет собой, например, последовательное -соединение инвертора и селектора импульсов по длительнос 10

Введение в устройство указанных блоков позволяет заменить в многоканальной системе регистрации цифровых сигналов несколько комплектов блоков записи и воспроизведения цифровых сигналов одним комплектом, заменить многоканальный звуковой магнитофон одноканальньпл, повысить надежность. воспроизведения цифровых сигналов в условиях, когда имеют место глубокие замирания (ослабления) сигналов на выходе магнитофона.

Применение предлагаемого устройства для записи и воспроизведения цифровых сигналов в составе аппаратуры сбора, регистрации и ввода информации и деятельности операторов в различных системах управления и обслуживания, а также о функциональ30 ных состояниях операторов позволяет в значительной степени автоматизировать указанные процессы, улучшить: условия труда персонала, обеспечиваюцего сбор, регистрацию и ввод

35 информации s электронную вычислительную машину.

1027765

1 027765

Pirz 8

8saAi

Х/l7/ю к/Ф

ЮГФХ ф-4

У ФХ

/м-г/

1 Ьж (РХ 3

Югаl Ф (4)

Ann/

Составитель Ю. Алешин

Редактор Л. Пчелинская Техреду» гностик Корректор С.Шекмар (.Закаэ 4749/56 Тираж 594 Подписное

ВНИИПИ государственного комитета СССР

IIo делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4