DE2728169A1

DE2728169A1 - Steuerschaltung fuer magnetische aufzeichnung

Info

Publication number: DE2728169A1
Application number: DE19772728169
Authority: DE
Inventors: Michael F Braitberg
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1976-06-29
Filing date: 1977-06-23
Publication date: 1978-01-12
Also published as: GB1538397A; CA1073098A; JPS533310A; US4081845A

Description

Bei der Signalaufzeichnung auf Magnetband wird das aufzuzeichnende Informationssignal üblicherweise einem Hochfrequenzsignal überlagert. Dieses HF-Vormagnetisierungssignal hat eine Frequenz, welche drei bis fünf mal höher liegt ist als die höchste erwartete Frequenz des Informationssignals. Bei Informations- oder Datensignalen mit einer Frequenz bis zu 4 MHz liegt das HF-Vormagnetisierungssignal zwischen 1.2 und 20 MHz. Bisher bekannt gewordene Schaltungen, welche einerseits die große Bandbreite der aufzuzeichnenden Datensignale störungs- und verzerrungsfrei übertragen und zugleich das HF-Vormagnetisierungssignal mit genügender Leistung weitergeben, sind ziemlich aufwendig. In einer aus der US-PS 33 81 098 bekannten Schaltungsanordnung sind getrennte Verstärkerkanäle für das HF- und das Datensignal sowie getrennte Ankopplungsübertrager vorgesehen. Wegen des relativ niedrigen Ubertragungs-Wirkungsgrades war es bisher nötig, im HF-Ver star leer eine relativ große Leistung zu erzeugen. Dies bedeutet wegen der wirkungsgradarmen Ankopplung des Magnetkopfes, daß der Treiberverstärker einen großen Teil der erzeugten Leistung in Wärme umsetzt. Außerdem muß bei Verwendung eines einzigen Hochfrequenzgenerators für mehrere Aufzeichnungsköpfe verhindert werden, daß durch Signalreflexion in die HF-Kanäle ein übersprechen zwischen den einzelnen Aufzeichnungsköpfen auftritt. Hierfür hat man HF-Filter verwendet, deren Einsatz jedoch begrenzt ist. .-■·'

Aufgabe der Erfindung ist es folglich, eine Steuerschaltung für Magnetköpfe mit verbessertem Wirkungsgrad und dabei möglichst einfachem schaltungstechnischen Aufbau zu schaffen. Insbesondere soll der Bedarf an HF-Vormagnetisierungsleistung soweit wie möglich verringert werden. Zugleich ist bei Anordnungen mit mehreren Aufzeichnungsköpfen ein übersprechen zwischen den einzelnen Kanälen, sei es über eine gemeinsame Stromversorgung oder über einen gemeinsamen HF-Generator, zu vermeiden.

709882/0778

_ 5 —

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Hiernach wird zur überlagerung von HF-Vormagnetisierungssignal und Datensignal ein einziger Operationsverstärker verwendet, wobei die Signalpegel beider Signale getrennt geregelt oder eingestellt werden können. Das Anpassungsnetzwerk wandelt die relativ niedrige induktive Impedanz des Magnetkopfes in eine wesentlich höhere und praktisch rein ohm'sche Impedanz um und paßt sie damit bei der Frequenz des HF-Signals an die Ausgangsimpedanz des Operationsverstärkers an. Hierdurch verringert sich die von der HF-Quelle aufzubringende Vorrnagnetisierungsleifjtung. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels erläutert. Jeder der Magnetköpfe 2, 2', 2" ist mit einer Erregerwicklung 4, 4' bzw. 4" ausgestattet, welche über eine Steuerschaltung 6, 6" bzw. 6" angesteuert wird. Jede Steuerschaltung 6 enthält einen Operationsverstärker 8 mit Differentialeingang, wie er beispielsweise in Form des Verstärkers LHOO32 der Firma National Semiconductor Corporation zur Verfügung steht. Ein erstes Eingangssignal, das Hochfrequenz-Vormagnetisierungssignal wird dem nichtinvertierenden Eingang (+) des Operationsverstärkers 8 zugeführt und zwar von einer Sammelleitung 10 über ein Netzwerk, bestehend aus einem Kondensator 12, einem Widerstand 14 und einem Einstellwiderstand 16. Der Kondensator 12 dient als Gleichstromsperre, während mit dem Widerstand 16 der Betrag des dem Operationsverstärker 8 zugeführten HF-Signals einstellbar ist. Die Operationsverstärker aller drei Steuerschaltung 6, 6" und 6" sind an eine gemeinsame HF-Versorgungsleitung 10 angeschlossen. Als zweites Eingangssignal wird das Datensignal von der Dateneingangsklemme 18 über einen Widerstand 20 dem invertierenden Eingang (-) des Operationsverstärkers 8 zugeleitet. An dem mit diesem Verstärkereingang verbundenen Summierpunkt 22 liegt ferner ein zum Verstärkerausgang 9 hin geschalteter Rückführwiderstand 24 sowie ein nach Bezugspotential geschalteter Widerstand 26. Diese Wider-

709882/0778

stände zusammen bestimmen den Verstärkungsgrad des Operationsverstärkers 8. Der Verstärkerausgang 9 ist über die Reihenschaltung eines Kondensators 28 und einer Induktivität 30 an den Eingang der Erregerwicklung 4 angeschlossen, welche auf der anderen Seite mit Bezugspotential in Verbindung steht. Von der Verbindungsstella zwischen der Spule 30 und der Erregerwicklung 4 ist ein Kondensator 3 2 nach Masse geschaltet. Ihm parallel liegt ein Einstellkondensator 34. Beide Kondensatoren 32 und 34 zusammen stellen eine der Erregerwicklung 4 parallelgeschaltete kapazitive Impedanz dar.

Die Stromversorgung des Operationsverstärkers 8 erfolgt aus den Anschlußklemmen +V und -V einer Gleichspannungsquelle über einen Spannungsregler 36. Hierfür eignet sich beispielsweise der unter der Bezeichnung LM 325 N erhältliche Spannungsregler der Firma National Semiconductor Corporation. Es handelt sich um einen Nachführregler, welche stets für ein Gleichgewicht der positiven und negativen Ausgangsspannungen an seinen Ausgangsklemmen 38 und 40 sorgt. Er ist mit einem Schalteingang 42 versehen, welcher mit der Klemme 44 in Verbindung steht. Hierzu ist zwischen die Klemme 44 und den Schalteingang 42 die Reihenschaltung eines Widerstandes 46 mit der Emitter-Kollektorstrecke eines Transistors 48 eingeschaltet und ein Kondensator 50 nach Bezugspotential geschaltet. Durch ein geeignetes Signal an der Klemme 44 wird der Spannungsregler 36 aktiviert und liefert dann an seinen Ausgangsklemmen 3 und 40 die gewünschten Versorgungsspannungen für den Operationsverstärker 8. Auf diese Weise kann durch Anlegen von Schaltsignalen an diie Auswahlklemmen 44, 44' bzw. 44" der verschiedenen Steuerschaltungen jeweils diejenige ausgewählt werden, welche zu einem bestimmten Zeitpunkt aktiviert werden soll. Auf diese Weise erfolgt auch die Auswahl des jeweils aktiven Aufzeichnungskopfes.

Im Betrieb wird das auf der Sammelleitung 10 vorhandene HF-Vormagnetisierungssignal den nichtinvertierenden Eingängen aller Operationsverstärker 8 ständig zugeleitet. Die Amplitude der den

709882/0776

einzelnen Operationsverstärkern zugeführten HF-Signale läßt sich mit Hilfe des Einstellwiderstandec 16 auf den gewünschten Wert bringen. Die Frequenz des HF-Signales wird im wesentlichen durch zwei Bedingungen bestimmt. Zum einen hängt es von der maximalen Frequenz der Datensignale ab und beträgt etwa das drei-bis fünffache der höchsten Datenfrequenz. Die andere Bedingung ist durch die Art und den Aufbau des Kerns im Magnetkopf 2 gegeben. Bei aus geschichteten Blechen bestehenden Kernen geringerer Güte wird ein höherer Vormagnetisierungsstrom benötigt, jedoch eine niedrigere Vormagnetisierungsfrequenz in der Größenordnung von höchstens drei MHz angewandt. Andererseits benötigen hochwertige Magnetköpfe aus Ferrit weniger Vormagnetisierungsenergie aber dafür eine höhere Vormagnetisierungsfrequenz. Für die Aufzeichnung von Datensignalen mit einer maximalen Frequenz von etwa 4-MHz verwendet man einen Ferritmagnetkopf und eine Vormagnetisierungsfrequenz in der Größenordnung von 12 bis 20 MHz.

Zur Verbesserung der Leistungsübertragung auf den Magnetkopf ist das Netzwerk 28 bis 34 vorgesehen. Die Werte der Komponenten in diesem Netzwerk sind bei der ausgewählten Vormagnetisierungsfrequenz so gewählt, daß dem Verstärkerausgang eine nahezu rein ohm'sche oder geringfügig induktive Last angeboten wird, mit einer wirksamen ohm"sehen Impedanz, welche praktisch gleich der Ausgangsirapedana des Operationsverstärkers 8 ist. Durch diese Impedanzanpassung erreicht man eine optimale Energieübertragung zwischen dem Verstärker und dem Aufzeichnungskopf. Dies wiederum verringert die im Verstärker abzuführende Wärmeleisutng. Das der Dateneingangsklemme18 der Steuerschaltung 6 zugeführte Datensignal gelangt über den Widerstand 20 und den Summierpunkt 22 zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 8. Dort wird es dem am nicht-invertierenden Eingang anstehenden Vormagnetisierungssignal überlagert. Da es sich um einen Verstärker vom Differentialtyp handelt, erfolgt keine Signalreflexion in die die Signale liefernden Stromkreise. Der Verstärker trennt die beiden Eingangsstromkreise und verhindert Reflexionen von Datensignalen in die das HF-Signal für alle Steuerschaltungen

709882/0776

gemeinsam liefernden Stromkreise und damit auch ein unerwünschtes übersprechen zwischen den einzelnen Kanälen über den Weg der gemeinsamen HF-Vormagnetisierungsquelle.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist dem Kondensator 28 ein Widerstand 52 parallelgeschaltet, der als niederohmiger Pfad für die niederfrequenten Datensignale dient und diese praktisch mit einem konstanten Strom liefert. Mit wachsender Frequenz der Datensignale verringert sich die effektive Impedanz des Kondensators 28 im Vergleich zur Impedanz des Widerstandes 52, wodurch eine erwünschte Signalanhebung der höherfrequenten Datensignale erzielt wird. Damit erreicht man eine wirksame Kompensation der Hochfrequenzverluste im Aufzeichnungskopf 2. Der Widerstand 52 hat keinen Einfluß auf die Impedanzanpassung im Frequenzbereich des Hochfrequenz-Vormagnetisierungssignals.

Die Stromversorgung des Operationsverstärkers 8 über den Spannungsregler 36 sorgt zum einen für eine Signaltrennung, so daß tibersprechen zwischen einzelnen Auf zeichnungskarwLen über die allen Kanälen gemeinsame Stromversorgung verhindert ist. Außerdem ist wie erwähnt, der Spannungsregler 3 6 mit einem Schalteingang 42 ausgestattet und derart ausgebildet, daß ein Aktivierungssignal an diesem Eingang die Größe der Ausgangsspannungen an den Ausgangsklemmen 38 und 40 bestimmt und bei fehlender oder einen bestimmten Pegel unterschreitender Ausgangsspannung den Operationsverstärker 8 nicht mit Strom versorgt. Wird durch ein externes ■ der Auswahlklemme 44 zugeführtes Schaltsignal der Schaltetngang 42 an Masse gelegt, so liefern die Ausgänge 38 und 40 keinen Versorgungsstrom für den Verstärker 8. Damit kann der Verstärker 8 an seinem Ausgang weder ein HF-Vormagnetisierungssignal noch ein Datensignal abgeben. Mit Hilfe des Spannungsreglers 36 erfolgt somit eine Kanalauswahl zwischen den verschiedenen AufzeichnungskanäJen und zwar ohne irgendwelche Umschaltungen innerhalb der Daten- oder HF-Kanäle selbst. Die Aktivierung der einzelnen Auf zeichnungskanKLe kann in einfacher Weise durch ein der Auswahlklemme 44 zugeführtes Schaltsignal

709882/0776

erfolgen, welches über den Widerstand 46 und den Transistor 48 zum Schalteingang 42 gelangt.

Soweit das Impedanzanpassungsnetzwerk ein Tiefpaßfilter bildet, werden Harmonische höherer Ordnung des Vormagnetisierungssignals wirksam unterdrückt und damit Signalverzerrungen und Interferenzen, die sich überlicherweise aus dem Auftreten solcher harmonischer Schwingungen ergeben, vermieden. Da außerdem die an den Aufzeichnungskopf angeschlossene kapazitive Impedanz relativ groß ist, haben Änderungen der Streukapazitäten der Zuleitungen, des Gehäuses und/oder des Magnetkopfes selbst keinen merkbaren Einfluß auf die aufgezeichneten Signale.

Die dargestellte Steuerschaltung benötigt also für die Verstärkung der Vormagnetisierungssignale und der Datensignale sowie zu deren überlagerung lediglich einen einzigen Operationsverstärker, welcher zugleich für eine übersprechfreie Signaltrennung der Eingangskreise sorgt. Das Impedanzanpassungsnetzwerk gewährleistet eine optimale Leistungsübertragung zwischen Verstärker und Aufzeichnungskopf, wobei gleichzeitig eine gewünschte Anhebung der höheren Frequenzen des Datensignals erreicht wird. Darüberhinaus ermöglicht die Speisung des Operationsverstärkers über den Spannungsreglern eine einfache Kanalauswahl ohne Schaltvorgänge in den Datenkanälen oder dem HF-Kanal selbst. -· ·

709882/0776

40-Leerseite

Claims

Patentansprüche:

Steuerschaltung für magnetische Aufzeichnung mit HF-Vormagnetisierung, dadurch gekennzeichnet, daß dem Meignetkopf (2) ein Operationsverstärker (8) vorgeschaltet ist, dem an seinem einen Eingang (+) ein HF-Vormagnetisierungssignal (B) und an seinem anderen Eingang (-) das aufzuzeichnende Datensignal zugeführt wird; und daß zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers (8) und den Aufzeichnungskopf (2) ein Anpassungssnetzwerk (28-34, 52) eingeschaltet ist, welches bei der Vormagnetisierungsfrequenz eine Impedanzanpassung der im wesentlichen durch den Magnetkopf gebildeten Last an die Ausgangsimpedanζ des Operationsverstärkers bewirkt.
2. Steuerschaltung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das Anpassungsnetzwerk eine zwischen den Verstärkerausgang (9) und den Magnetkopf (2) eingeschaltete Reihenschaltung eines Kondensators (28) und einer Spule (30) sowie wenigstens einen dem Magnetkopf parallelgeschalteten Kondensator (32,34) aufweist.
3. Steuerschaltung nach Anspruch 2,dadurch gekennze lehnet, daß dem Reihenkondensator (28) ein Widerstand (52) parallelgeschaltet ist.

709882/0778 ORtGlNAL INSPECTED
4. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Anschlußklemmen (+V, -V) einer Gleichspannungsquelle und die Stromversorgungsklemmen des Operationsverstärkers (8) ein Spannungsregler (36) eingeschaltet ist.
5. Steuerschaltung nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsregler (36) einen Schalteingang (42) aufweist, der über eine Eingangsschaltung (46,48,50) an eine Schaltsignalquelle (44) zum wahlweisen An- und Abschalten der Ausgangsspannung des Spannungsreglers angeschlossen ist.
6. Steuerschaltung nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß als Eingangsschaltung die Reihenschaltung eines Widerstandes (46) mit der Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors (48) zwischen Schaltsignalquelle (44) und Schalteingang (42) eingeschaltet und vom letzteren ein Kondensator (50) nach Bezugspotential geschaltet ist.
7. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 6 für ein Mehrkanal-Aufzeichnungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame das HF-Vormagnetisierungssignal für alle Kanäle (6, 6¹, 6") liefernde Sammelleitung (10) vorgesehen ist und jede der Steuerschaltungen einen getrennten Dateneingang (18, 18', 18") sowie jeder der Spannungsregler (36) eine die übertragung von Datensignalen an die gemeinsame Gleichspannungsquelle (+V, -V) verhindernde Trennschaltung aufweist.
8. Steuerschaltung nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet, daß eine die Schaltsignale (S) wahlweise an die Schalteingänge (42) der den einzelnen Kanälen (6, 6¹, 6") zugeordneten Spannungsregler (36) anlegende Schaltsignalquelle (44, 44', 44") vorgesehen ist.

709882/0776
9. Steuerschaltung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Kanal (6, 6¹, 6") zwischen die Sammelleitung (10) für das HF-Vormagnetsierungssignal und den einen Eingang (+) des Operationsverstärkers (8) ein aus einem Längskondensator (12) und wenigstens einem Längswiderstand (14, 16) bestehendes Netzwerk eingeschaltet ist.
10. Steuerschaltung nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet, daß der Längswiderstand (16) einstellbar ict.
11. Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Eingangsklemme (-) des Operationsverstärkers (8) über einen ersten Widerstand (24) mit dem Verstärkerausgang (9), über einen zweiten Widerstand (20) mit dem Dateneingang (18) und über einen dritten Widerstand (26) mit Bezugspotential verbunden ist.

709882/0776