DE3317645C2 - - Google Patents

Description

Bei Videorecordern ist es bekannt (DE-OS 31 10 968), ein oder mehrere mit Tonsignalen frequenzmodulierte Tonträger mit den Videoköpfen zusammen mit dem Bildträger auf Schrägspuren eines Magnetbandes aufzuzeichnen. Durch diese Art der Tonaufzeich­ nung wird eine höhere Tonqualität gegenüber der NF-Tonaufzeich­ nung auf einer Längsspur des Bandes erreicht. Der Tonträger hat z. B. eine Frequenz von 2 MHz und liegt im unteren Frequenzbe­ reich des mit dem Videosignal frequenzmodulierten Bildträgers.

Da die Aufzeichnung abwechselnd mit zwei Videoköpfen mit einer Überlagerungszeit erfolgt, ist es bei der Wiedergabe notwendig, die Wege für den frequenzmodulierten Bildträger und den Ton­ träger von Halbbild zu Halbbild zwischen den beiden Videoköpfen umzuschalten. Im Weg des Bildträgers stört diese Umschaltung nicht, weil während der Vertikalrücklaufzeit zwischen zwei Halbbildern ohnehin keine Bildwiedergabe erfolgt. Im Weg des Tonträgers kann aber eine derartige periodische Umschaltung zu Störungen führen, weil das Tonsignal ein kontinuierliches Sig­ nal ohne Unterbrechungen ist.

Es wurde bereits vorgeschlagen (DE-OS 31 25 879), die Tonträger von den beiden Videoköpfen in getrennten FM-Demodulatoren zu demodulieren und die Umschaltung des Tonkanals im NF-Weg vor­ zunehmen. Eine Umschaltung zwischen NF-Tonsignalen läßt sich in der Praxis ohne Tonstörung bei der Wiedergabe ermöglichen. Für diese Lösung muß daher der Tonträger zunächst demoduliert werden. In der Praxis besteht häufig der Wunsch, ohne Demodu­ lation des Tonträgers unmittelbar eine Frequenzumsetzung in die Originalfrequenz von z. B. 5,5 MHz vorzunehmen. Es wäre daher eine Neumodulation eines Tonträgers notwendig.

Es ist auch bekannt (DE-OS 31 10 968), bei der Wiedergabe die Tonträger von den beiden Videoköpfen zu addieren und einem FM- Demodulator zuzuführen. Während der genannten Überlappungszeit sind dann die Tonträger beider Videoköpfe wirksam. Durch Tole­ ranzeinflüsse der Videoköpfe sowie durch elastische und nicht­ elastische Verformungen des Bandes ergeben sich jedoch zwischen den Tonträgern der beiden Videoköpfe statistisch schwankende Phasenverschiebungen. Es kann daher während der Überlappungs­ zeit zu einer Auslöschung der beiden Tonträger und somit zu einem Signaleinbruch kommen, der nach einer FM-Demodulation Störungen verursacht. Zur Vermeidung dieses Signaleinbruches werden bei dieser bekannten Schaltung die beiden Tonträger mit unterschiedlicher Amplitude addiert, so daß eine Kompensation nicht mehr möglich ist.

Es ist auch bekannt (DE-OS 31 16 130), die kombinierten Ton­ träger über einen selektiven Verstärker zu führen und dessen Verstärkung während des Kopfwechsels so zu erhöhen, daß der Verstärker auf seiner Resonanzfrequenz schwingt. Dadurch ist sichergestellt, daß während des Kopfwechsels immer ein Ton­ träger vorhanden ist, auch wenn dieser kurze Zeit nicht modu­ liert ist.

Es wurde auch vorgeschlagen (ältere Anmeldung DE-OS 32 42 557), das Phasenverhältnis zwischen den den Eingängen des Umschalters zugeführten Tonträgern während der Überlappungszeit durch eine Stellgröße so zu steuern, daß die beiden Tonträger im Umschalt­ zeitpunkt etwa gleiche Phase haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders ein­ fache und in digitaler Technik realisierbare Schaltung zur Herstellung dieser Phasengleichheit zu schaffen, die keine Frequenzverfälschung im ausgewerteten Tonträger bewirkt und die eine Phasenangleichung über volle 360° ohne Zuhilfenahme eines zusätzlichen Pilotträgers tieferer Frequenz ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Der Tonträger der beginnenden Spur, auf den während der Über­ lappungszeit umgeschaltet werden soll, wird also unabhängig von seiner jeweiligen Phase zyklisch nacheinander während der Überlappungszeit mit verschiedenen Phasendrehungen zur Verfü­ gung gestellt. Mit einer Überwachungsschaltung wird ständig das Phasenverhältnis zwischen dem jeweils ausgewerteten Ton­ träger der zuendegehenden Spur und dem Tonträger geprüft, auf den die Umschaltung erfolgen soll. Wenn der Phasendreher den Tonträger mit verschiedenen Phasenlagen ausreichend kleinen Abstandes und ausreichend großer Zahl zur Verfügung stellt, tritt irgendwann eine ausreichende Phasenübereinstimmung zwischen den beiden Tonträgern auf. Sobald diese festgestellt wird, wird die Umschaltung des Tonkanals zwischen den beiden Videoköpfen ausgelöst.

Durch die erfindungsgemäße Schaltung wird ein Phasenangleich­ bereich von 360° geschaffen. ln vorteilhafter Weise tritt keine Frequenzänderung des Ausgangssignals auf, so daß das Tonsignal nicht verfälscht wird. Es ist auch nicht erforderlich, für die Herstellung der Phasenübereinstimmung eine analoge Regelspannung zu erzeugen, so daß auch für eine derartige Regelspannung not­ wendige Tiefpässe vermieden werden. Die Phasendreher müssen zwischen den Kopfwechseln nicht in eine definierte Ausgangs­ stellung zurückgestellt werden. Die Schaltung kann insbeson­ dere als Digitalschaltung aufgebaut werden und ist daher leicht integrierbar.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an einem Ausführungs­ beispiel erläutert. Darin zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltung,

Fig. 2 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 3 ein praktisch erprobtes Ausführungsbeispiel der Schal­ tung nach Fig. 1 in Digitaltechnik und

Fig. 4 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 3.

Fig. 1 zeigt ein Video-Magnetband 1, von dessen Schrägspuren die Signale abwechselnd mit zwei Videoköpfen K1 und K2 abge­ tastet werden. Auf dem Magnetband 1 ist unter anderem ein frequenzmodulierter Tonträger aufgezeichnet, der durch die Schaltung ausgewertet werden soll. Die Auswertung weiterer aufgezeichneter Signale wie frequenzmodulierter Farbträger und dergleichen wird zur Vereinfachung nicht näher behandelt. Der Tonträger FM1 gelangt von dem ersten Videokopf K1 über den selektiven, begrenzenden Verstärker 2a und den auf acht verschiedene Werte ϕ1-ϕ8 umschaltbaren Phasendreher 3a auf den Umschalter 4. Der Tonträger FM2 vom Videokopf K2 gelangt entsprechend über den selektiven, begrenzenden Verstärker 2b und den Phasendreher 3b auf den anderen Eingang des Umschal­ ters 4. Die Stufen 2a und 2b sowie 3a und 3b sind identisch.

Die Wirkungsweise dieser Schaltung wird im Zusammenhang mit der Fig. 2 erläutert. Die Logik 5 wird von dem 25 Hz-Impuls 6, der von der Servoschaltung des Recorders kommt, gesteuert. Die Logik 5 liefert an den Phasendreher 3a eine konstante Stellgröße Us, die die Phasendrehung des Phasendrehers 3a auf einem seiner Werte festhält. Der Tonträger FM1′ unterscheidet sich von dem Tonträger FM1 daher nur durch eine konstante Pha­ sendrehung, die für die weitere Betrachtung nicht wesentlich ist. Der Tonträger FM1′ gelangt auf die Phasenvergleichsstufe Ph. Im Zeitpunkt t1 befindet sich der Umschalter 4 noch in der dargestellten Stellung, so daß an der Klemme 7 noch der Tonträger FM1′ steht. Während des Überlappungszeitraumes t1-t4 erscheint der Impuls 6 mit seiner negativen Flanke und be­ reitet die Umschaltung des Umschalters 4 vor, ohne diese jedoch auszulösen. Der Impuls 6 legt im wesentlichen fest, in welche Richtung die bevorstehende Umschaltung zu erfolgen hat. Be­ ginnend vom Zeitpunkt t2 gelangt von der Logik 5 die Umschalt­ spannung 8 auf den Steuereingang des Phasendrehers 3b und be­ wirkt zyklisch eine Änderung der Phasendrehung in Schritten von 45°, insgesamt über 360°, der Periodendauer T des Tonträ­ gers FM2. Der derart in der Phase umgeschaltete Tonträger FM2′ gelangt ebenfalls auf die Phasenvergleichsstufe Ph. Durch die konstante Phase des Tonträgers FM1′ und die sich in Stufen ändernde Phase des Tonträgers FM2′ wird während des Überlappungs­ zeitraumes t1-t4 in der Phasenvergleichsstufe Ph eine ausreichen­ de Phasenübereinstimmung von FM1′ und FM2′ festgestellt. ln die­ sen Zeitpunkt t3 wird von der Phasenvergleichsstufe Ph die Logik 5 angesteuert. Diese erzeugt daraufhin den Umschaltimpuls 9 gemäß Fig. 2d, der die Umschaltung des Umschalters 4 in die gestrichelte Stellung auslöst, so daß nun der Tonträger FM2′ zur Klemme 7 gelangt. Da in diesem Zeitpunkt weitestgehend Pha­ sengleichheit zwischen FM1′ und FM2′ besteht, entsteht in dem Tonträger FM′ an der Klemme 7 bei der Umschaltung im Zeitpunkt t3 kein störender Phasensprung.

Bei der nächsten Umschaltung von FM2′ auf FM1′ während des fol­ genden Überlappungszeitraumes t5-t6 sind die Phasendreher 3a und 3b in ihrer Funktion vertauscht. Dann wird der Phasendreher 3b mit der konstanten Stellgröße Us und der Phasendreher 3a mit der Umschaltspannung 8 gesteuert.

In Fig. 3 ist durch die Bezugsziffern aus Fig. 1 angedeutet, welche Teile in den Fig. 1 und 3 einander entsprechen. Die Wirkungsweise wird zusammen mit der Fig. 4 erläutert, und zwar ebenfalls für die Umschaltung von dem Videokopf K1 auf den Videokopf K2. Die Buchstaben a-f zeigen, an welchen Punkten in Fig. 3 die Spannungen gem. Fig. 4 stehen.

In der Schaltung nach Fig. 3 enthalten die Phasendreher 3a und 3b je ein Laufzeitglied mit vier Abgriffen. Die Phasenverschie­ bung zwischen aufeinanderfolgenden Abgriffen beträgt ca. 45°. Über eine Auswahlschaltung wird das Signal von einem der Ab­ griffe einem EX-OR-Gatter 10a bzw. 10b zugeführt, das als ein- und ausschaltbarer Inverter wirkt. Mit Hilfe der drei Ausgangs­ signale eines 3-Bit-Zählers Z1 bzw. Z2 werden die Auswahlschal­ tungen und die Gatter 10a und 10b so gesteuert, daß mit einem Zählzyklus des Zählers acht verschiedene Phasendrehungen er­ zeugt werden, die sich jeweils um ca. 45° unterscheiden. Je nach Anschluß des Zählers können die Phaseneinstellungen in an­ steigender, abfallender oder nicht monotoner Folge ablaufen. Die Anzahl der Abgriffe der Laufzeitkette kann auch erhöht und der Zählzyklus entsprechend vergrößert werden. Die Laufzeiten zwischen den Abgriffen sind stets so zu wählen, daß sich die einstellbaren Phasendrehungen etwa gleichmäßig über den Bereich von 360° verteilen.

Zu Beginn der Überlappungszeit t1-t4 befindet sich der Phasen­ dreher 3a noch in der Stellung, die für die vorhergehende Sig­ nalumschaltung eingestellt wurde. In dieser Stellung verbleibt der Phasendreher auch mindestens bis zur nächsten Umschaltung. Der Phasendreher 3b kann sich in einer beliebigen Stellung be­ finden. Die Phase zwischen den Signalen FM1′ und FM2′ ist ab­ hängig von mechanischen Abweichungen der Spurlänge und des Kopfraddurchmessers gegenüber der Aufzeichnung und von den Ein­ stellungen der beiden Phasendreher. Die Phasenvergleichsstufe Ph besteht aus dem EX-OR-Gatter 11. Sofern die Phasen der bei­ den Signale FM1′ und FM2′ nahezu übereinstimmen, gibt das Gatter 11 keine oder nur sehr schmale positive Impulse (Ph in Fig. 4) über das RC-Glied 12 auf den Eingang des Monoflops 13. Das RC-Glied 12 bewirkt, daß dieser Eingang des Monoflops 13 dann auf "0" bleibt, so daß das Monoflop 13 nicht getriggert werden kann.

Solange die positiven Impulse Ph eine bestimmte Breite über­ schreiten, wird das Monoflop 13 auf jeden Fall im Abstand von ca. einer Periodendauer T des Signals FM getriggert. Die Schal­ tung muß so aufgebaut sein, daß dieses gewährleistet ist. Das Monoflop 13 gibt jedesmal einen Impuls b (Fig. 4) von ca. 75% der Periodendauer T ab. Dieser Impuls schaltet den Phasenein­ stellungszähler Z1 bzw. Z2 für das Signal der neuen Spur jeweils um einen Schritt weiter. Gleichzeitig wird ein weiterer Zähler Z3 auf "0" gesetzt.

Bei genügender Phasenübereinstimmung von FM1′ und FM2′ bleiben die Impulse b am Ausgang des Monoflops 13 aus. Die Phasendre­ hung bleibt dann unverändert. Der Zähler Z3 zählt die Perioden des FM-Signals. Bei einem vorgegebenen Wert von Perioden, z. B. 4 oder 8, geht der Ausgang des Zählers Z3 auf "1". Hierdurch wird die eigentliche Signalumschaltung mit dem Schalter 4 einge­ leitet und dafür gesorgt, daß bis zum nächsten Kopfwechsel alle Einstellungen unverändert bleiben. Der Zähler Z3 verhindert, daß durch eine Signalstörung eine Signalumschaltung mit dem Schal­ ter 4 ausgelöst wird. Es besteht nämlich die Möglichkeit, daß durch die Störung eine kurzzeitige Phasenübereinstimmung an den Eingängen der Phasenvergleichsstufe Ph vorgetäuscht wird, die die Umschaltung des Umschalters 4 auslöst.

Die Zeitkonstante des RC-Gliedes 12 und der Endwert des Zählers Z3 sind so aufeinander abgestimmt, daß die Betätigung des Um­ schalters 4 nach Phasenangleichung von FM1′ und FM2′ mit aus­ reichender Sicherheit innerhalb der Überlappungszeit t1-t4 bzw. t5-t6 erfolgt. Zusätzlich können Mittel vorgesehen sein, die kurz vor Ende der Überlappungszeit eine Zwangsumschaltung des Umschalters 4 bewirken, wenn die Umschaltung durch die Phasenvergleichsstufe Ph nicht ausgelöst wurde. Die Umschaltung muß dann auf jeden Fall erfolgen, weil am Ende der Überlappungs­ zeit t1-t4 ohne Umschaltung das Signal ausfallen würde.

Anhand der Fig. 4 werden noch einige Schaltungseinzelheiten der Fig. 3 erörtert:

Die Pegelübergänge der mit der Kopfraddrehung synchronen Impulse 6 sollten in der ersten Hälfte der Überlappungszeit t1-t4 lie­ gen. Jeder Pegelübergang dieser Impulsfolge erzeugt einen Start­ impuls gemäß Fig. 4, der den Zähler Z3 auf "0" setzt (Spannung a in Fig. 4). Durch die Impulse 6 wird außerdem dafür gesorgt, daß das Flip-Flop FF2 mit richtiger Phase schaltet (Spannung f), und daß immer nur der Phaseneinstellungszähler Z1 oder Z2 weitergeschaltet werden kann, der das Signal der neuen Spur an das Signal der vorangehenden Spur anpassen muß (Spannung cF1 oder c2). Solange die Spannung a in Fig. 4 auf "0" ist, ist die Pha­ senangleichschaltung aktiv. In dieser Zeit ist das Monoflop 13 triggerbar, der Zähler Z3 erhält Zählimpulse d, und das Flip- Flop FF1 ist zurückgesetzt, so daß die Spannung e "1" ist. Die Ausgangsstellung für den Phasenangleichzähler Z2 ist im Bei­ spiel der Fig. 3 "4". In dieser Stellung erfolgt lediglich eine Invertierung des Signals FM2 über das EX-OR-Gatter 10. Beim Weiterzählen wird dann die Phase von FM2′ je Stufe um 45° weiter­ gedreht. Bei Zählerstellung "1" ist schließlich die günstigste Phaseneinstellung erreicht. Durch Phasenschwankungen kann in dieser Stellung ein Impuls am Ausgang des Monoflops 13 ent­ stehen, bevor der Zähler Z3 seinen Endstand erreicht hat. In diesem Fall muß ein erneuter Phasenangleichzyklus durchlaufen werden.

Nachdem die Spannung a auf "1" gegangen ist, kann das Monoflop 13 nicht mehr getriggert werden, und der Zähler Z3 muß bis zum nächsten Start-Impuls seine Stellung beibehalten. Das Flip- Flop FF1 wird mit dem nächsten Impuls d umgeschaltet. Die da­ durch entstehende abfallende Flanke der Spannung e bewirkt über das Flip-Flop FF2 die eigentliche Signalumschaltung mit dem Umschalter 4. Ohne diese Umschaltverzögerung könnte etwa gleichzeitig mit der Umschaltung des Flip-Flop FF2 noch ein Impuls am Ausgang des Monoflops 13 ausgelöst werden, der dann erneut die Phasenangleichschaltung aktiviert. Dies könnte er­ hebliche Störungen verursachen. Das OR-Gatter 14 bewirkt, daß die Umschaltung mit dem Umschalter 4 erst dann erfolgt, wenn FM1′ und FM2′ auf "0" sind. Bei dem hier verwendeten Um­ schalter kann zu diesem Zeitpunkt die Umschaltung keinen stören­ den Schaltimpuls verursachen. Beim nächsten Kopfwechsel, also der ansteigenden Flanke der Impulse 6, läuft der Phasenangleich- und Umschaltvorgang in entsprechender Weise ab.

Die Frequenz der Umschaltimpulse 8 (Spannung c2 in Fig. 4) ist etwa gleich der FM-Trägerfrequenz. Bei einer Frequenz des Ton­ trägers von 2 MHz können also während einer Überlappungszeit von 1 ms nahezu 2000 Phaseneinstellungen geprüft werden bzw. ein Einstellzyklus von 8 bzw. 16 verschiedenen Phasendrehungen kann ca. 100- bzw. 50mal durchlaufen werden. Verzögerungen der Umschaltimpulse 8 treten allerdings auf, wenn die Phasenüber­ einstimmung bereits gut ist und Monoflop 13 nicht sofort zu Beginn der Zählzeit des Zählers getriggert wird.

Die verhältnismäßig große Überlappungszeit ist auf jeden Fall ausreichend um - selbst bei Störungen - mit großer Sicherheit einen günstigen Zeitpunkt für die Umschaltung zu finden.

Claims (8)

1. Recorder mit Aufzeichnung eines Tonträgers (FM), der mit einer Überlappungszeit (t1-t4) abwechselnd mit mehreren Köpfen (K1, K2) von einem Magnetband (1) abgetastet wird, mit einem Umschalter (4), der den Tonkanal (7) während der Überlappungszeit von einem ersten Kopf (K1) auf einen zweiten Kopf (K2) umschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß während der Überlappungszeit (t1-t4) der Tonträger (FM2) vom zweiten Kopf (K2) über einen zyklisch auf verschiedene diskrete Werte (1-8) umgeschalteten Phasendreher (3b) geführt und zusammen mit dem Tonträger (FM1) vom ersten Kopf (K1) einer Phasenvergleichsstufe (Ph) zugeführt ist, deren Ausgangsspannung bei ausreichender Phasengleichheit der zugeführten Tonträger die Weiterschaltung des Phasen­ drehers (3b) stoppt und die Betätigung des Umschalters (4) auslöst.

2. Recorder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte des Phasendrehers (3) sich über einen Bereich von etwa 360° der Tonträgerperiode (T) erstrecken.

3. Recorder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Werte (1-8) des Phasendrehers (3) einen Ab­ stand von ca. 45° für die Tonträgerperiode (T) haben.

4. Recorder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasendreher (3) ein Laufzeitglied mit n Abgriffen enthält, die zyklisch nacheinander mit dem Eingang eines zyklisch ein- und ausgeschalteten Inverters (10) verbunden sind, so daß dieser am Ausgang den Tonträger (FM) nachein­ ander mit 2n verschiedenen Phasenlagen liefert.

5. Recorder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenvergleichsstufe (Ph) durch ein EX-OR-Gatter (11) ge­ bildet ist.

6. Recorder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichent daß Ver­ zögerungsmittel (Z3, FF1) vorgesehen sind, die bewirken, daß die Betätigung des Umschalters (4) erst dann erfolgt, wenn sichergestellt ist, daß die Phasenübereinstimmung nicht durch eine kurzzeitige Störung vorgetäuscht wurde.

7. Recorder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Phaseneinstellzyklus vor Betätigung des Umschalters (4) mehrmals durchlaufen werden kann.

8. Recorder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß kurz vor Ende der Überlappungszeit (t1-t4) eine Zwangslösung des Umschalters (4) erfolgt, wenn die Phasenvergleichsstufe (Ph) keine Umschaltung ausgelöst hat.