DE3412911A1 - Spurfuehrungs-servosteuerung fuer eine informationslesevorrichtung - Google Patents
Spurfuehrungs-servosteuerung fuer eine informationslesevorrichtungInfo
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Description
.ψ.
Spurführungs-Servosteuerung für eine Informations lesevorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Spurführungs-Servosteuerung für eine Informationslesevorrichtung, die insbesondere in der La·
ge ist, den Spurführungs-Servosteuerbetrieb schnell und sicher einrasten zu lassen.
Bei einer Vorrichtung zum Lesen einer aufgezeichneten Information,
beispielsweise bei einem Bildplattenspieler oder bei einem Plattenspieler für eine PCM-Platte, d.h. eine
Platte mit Pulscodemodulation, oder einem CD-Plattenspieler, besteht die Gefahr, daß die Informationsabnahmestelle, d.h.
die Stelle, an der die Information gelesen wird, von der Aufzeichnungsspur in radialer Richtung der Aufzeichnungsplatte
abweicht. Das beruht auf einer Exzentrizität, d.h. dem Unterschied zwischen dem Mittelpunkt der Drehung der Platte zum
Zeitpunkt der Aufzeichnung und dem Mittelpunkt der Drehung der Platte während der Wiedergabe. Diese Exzentrizität kann
auch von einer Präzession, d.h. einer Bewegung der Mitte der Platte, hervorgerufen werden, während die Platte in der Informationslesevorrichtung
gedreht wird.
Eine Spurführungs-Servosteuerung dient bei einer Informationslesevorrichtung
dazu, diese Diskrepanz zu beseitigen und die Informationsabnahmestelle dazu zu bringen, der Mitte
der Aufzeichnungsspur fehlerfrei zu folgen.
Eine Spurführungs-Servosteuerung weist im allgemeinen eine Einrichtung auf, die ein Spurführungsfehlersignal erzeugt,
ΔΌ I I
das einen Pegel und eine Polarität hat, die die Größe und die Richtung der Verschiebung der Informationsabnahmestelle von
der Mitte der Aufzeichnungsspur wiedergeben. Anschließend
wird die Informationsabnahmestelle zwangsweise in radialer Richtung der Platte nach Maßgabe dieses Spurführungsfehlersignals
bewegt.
Um weiterhin einen stabilen Betrieb der Vorrichtung zu bewirken, kann die Spurführungs-Servosteuerung mit offener Regelschleife
arbeiten, was während des Anfangs des Spurführungsservosteuerbetriebs erfolgt. Eine Schwierigkeit bei den herkömmlichen
Spurführungs-Servosteuerungen besteht jedoch darin, daß ein Unterschied in der Phase des Spurführungsfehlersignals
und der Phase eines Steuersignals besteht, das ein Umschalten zwischen dem Betrieb mit offener Regelschleife und dem Betrieb mit geschlossener Regel schleife der Spurführungs-Servosteuerung
befiehlt. Eine weitere Schwierigkeit der herkömmlichen Spurführungs-Servosteuerungen besteht
darin, daß die Einlaufgeschwindigkeit dieser Steuerungen
relativ gering ist.
Durch die Erfindung sollen die Probleme der bekannten Spurführungs-Servosteuermengen
■ beseitigt werden und soll somit eine Spuführungs-Servosteuerung geschaffen werden, die
die Servosteuerung sehr stabil und schnell einführen kann.
Dazu weist die erfindungsgemäße Spurführungs-Servosteuerung
eine Detektoreinrichtung, die den Zeitpunkt des Null-Durchgangs des Spurführungsfehlersignals wahrnimmt, und eine
Zeitsteuereinrichtung auf, die den An- und Ausschaltzeitpunkt eines Servoschleifenschalters nach Maßgabe eines Signals
für den NuI1-Durchgang von der Detektoreinrichtung und
eines Spurlauf signals steuert, das aus einem Abnehmerausgangsignal gebildet wird. Es ist eine Phasen Verschiebungseinrichtung
vorgesehen, die eine Phasenverschiebungscharakte-
ristik hat, die im wesentlichen gleich der Phasenverschiebungscharakteristik
einer Entzerrerschaltung ist, die in der Spurführungs-Servoschlelfe verwandt wird, wobei das Spur·
führungsfehlersignal am Detektor für den Nülldurchgang über
die Phasenverschiebungsschaltung liegt, um für eine sehr genaue Arbeit des Servoschleifenschalters zu sorgen.
Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen :
Fig.lA schematisch der Reihe nach die Beziehung zwischen
der Lage einessLeselichtfleckes und den
AufZeichnungsspuren,
Fig. 1B in einem Diagramm die Wellenform des Spurführun:gsf
ehlersignal s, wie sie bei'dem in Fig.
1A dargestellten Zustand erhalten wird,
Fig.2A und 2B die Beziehung zwischen der Wellenform des Spurführungsfehlersignals
und der potentiellen Energie des Informationslesefleckes,
Fig.3 ein Beispiel des Aufbaus der herkömmlichen
Schaltung einer Spurführungs-Servosteuerung ,
Fig.4A - G die Wellenform der Signale A-G, die an den verschiedenen Stellen der Schaltung von Fig.3
erhalten werden,
Fig.5A das Schaltbild der in der Schaltung von Fig.3
verwandten Entzerrerschaltung ,
Fig.5B die Phasenverschiebungscharakteristik der Entzerrerschaltung
von Fig. 5A,
JL· -
Fig.6A - C die Wellenform der Signale F,G,H der Schaltung
in Fig. 3 unter Berücksichtigung der Phasenverschiebungscharakteristik
der Entzerrerschaltung ,
Fig.7 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Spurführungs-Servosteuerung,
Fig.8A das Schaltbild eines Beispiels der Phasenverschiebungsschaltung
in Fig. 7,
Fig.8B die Phasenverschiebungscharakteristik der
Phasenverschiebungsschaltung von Fig.8A, und
Fig.9A - I die Wellenform der Signale A bis I, die an den verschiedenen Stellen der in Fig.7 dargestellten
Schaltung erzeugt werden.
Bevor das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Fokussierungs-Servovorrichtung
beschriebee wird, wird zunächst anhand von FIg.1A und 1B die Beziehung zwischen der Größe
der Abweichung der Informationslesestelle von der Mitte der
Aufzeichnungsspur und der Wellenform des Spurführungsfehlersignals
beispielsweise erläutert.
Fig.1A zeigt der Reihe nach die Lage der Informationslesestelle,
die sich senkrecht zu den Aufzeichnungsspuren bev/egt.
Wie es in Fig.IA dargestellt ist, besteht das leselicht aus einem Informationsleselichtfleck 1 und zwei Spurführungslichtflecken
2 und 3 auf beiden Seiten des Leselichtfleckes 1. Die Anordnung und die relativen Abstände der
Lichtflecke 1 bis 3 sind weiterhin so bestimmt, daß ein Teil der Spurführungslichtflecke 2 und 3 auf der Aufzeich-
nungsspur T liegt und der Flächenbereich dieser Teile
gleich ist, wenn die Mitte des Leselichtfleckes 1, d.h. der
Informationslesestelle, sich auf der Mitte der Aufzeichnungsspur T1 befindet, wie es links in Fig.1A zum Zeitpunkt t1
dargestellt ist. An den übrigen Teilen nach rechts in Fig.1A
sind die folgenden Zustände jeweils zu Zeitpunkten t2 bist,-dargestelIt,über
die der Leselichtfleck 1 zur nächsten Aufzeichnungsspur To bewegt wird.
Die Wellenform des Spurführungssignals, das dann erhalten
wird, wenn der Leselichtfleck 1 Quer über die Aufzeichnungsspuren läuft, ist in Fig.1B dargestellt. Die Stellen t. bis
ι,- geben die Amplitude des Spurführungsfehlersignals jeweils
zu den Zeitpunkten t. bis tt in Fig.1A wieder. Wie es in
Fig.1B dargestellt ist, hat das S'purführunnsfehJersignal die Form
einer sinusartigen Welle, deren Amplitude und Polarität jeweils den Abstand oder Fehler der Stelle des Leselichtstrahles
von der Aufzeichnungsspur und dessen Richtung wiedergeben
.
Während des .Anlauf interval Is der Informationslesevorrichtung
oder dann, wenn an der Informationslesevorrichtung Störungen liegen, ist die Spurführungs-Servoschleife im allgemeinen
geöffnet, um eine übermäßige Bewegung des Leselichtfleckes
aufgrund der Erzeugung eines Spurführungsfehlersignals mit
relativ großer Amplitude zu vermeiden. Um daher in der geeigneten Weise mit der Arbeit der Spurführungs-Servosteuerung
zu beginnen, ist es notwendig, ein Signal zum Befehlen des Schließens der Spurführungs-Servoschleife zu erzeugen. Es
versteht sich, daß eine Wellenform des Spurführungsfehlersignals,
wie sie in Fig.1B dargestellt ist, aufgrund der
Relativbewegung der Aufzeichnungsspuren, die durch die oben
erwähnte Exzentrizität und Präzession verursacht wird, dann
erhalten wird, wenn die Spurführungs-Servoschleife offen
ist.
Die Bewegung des Leselichtstrahles während eines Übergangsintervalls vom Betrieb mit offener Schleife zum Betrieb mit
geschlossener Schleife der Spurführungs-Servosteuerung wird im folgenden anhand von Fig.1B mehr im einzelnen beschrieben.
Es sei angenommen, daß die Spurführungs-Servoschleife zum
Zeitpunkt t.. geschlossen wird, und daß die Relativgeschwindigkeit
der Aufzeichnungsspur und des Leselichtfleckes zu
diesem Zeitpunkt t. gleich v« (m/s) ist, daß die Beschleunigung
des Leselichtfleckes, der über ein Spurführungsstellglied
bewegt wird, gleich g (m/s ) ist, und daß aus Gründen der Einfachheit das Spurführungsstellglied sofort auf das Vorliegen
eines Spurführungsfehlers ansprechen kann und den Informationsleselichtfleck
mit einer Beschleunigung g(m/s ) bewegen kann.
Die Lage χ des Leselichtfleckes t Sekunden nach dem Schliessen
der Spurführungs-Servoschleife lautet dementsprechend:
x » 1/2 gt2 + vot (1)
Die Relativgeschwindigkeit des Leselichtfleckes bezüglich der
Aufzeichnungsspur ist gleich:
ν = v_ - gt (2)
Falls die Relativgeschwindigkeit ν gleich Null wird, wenn der
Leselichtfleck die Lage zum Zeitpunkt tg erreicht, d.h. während
der Leselichtfleck über eine halbe Spurführungsganghöhe
von beispielsweise 0,8 μτη gelaufen ist, wird der Leselichtfleck
an der Anfangsstelle, die dem Zeitpunkt t1 entspricht,,
eingerastet. Während des normalen Betriebs der Spurführungs-Servosteuerung erfolgt der oben beschriebene Arbeitsvorgang
und ist der Leselichtfleck normal eingerastet.
Wenn jedoch der Anfangswert der Relativgeschwindigkeit vQdes
Leselichtfleckes übermäßig groß ist, oder wenn die Beschleunigung
des Stellgliedes klein ist, wird die Relativgeschwindigkeit
an der Stelle, die dem Zeitpunkt t« entspricht,nicht
gleich NuI1.
Dieser Zustand der Bewegung des Leselichtfleckes wird im folgenden
mehr imr.einzelnen anhand der Fig.2A und 2B beschrieben. Fig.2A zeigt die Wellenform eines Spurführungsfehlersignals,
bei dem die Stellen t1 bis tg den Stellen t1 bis tj-in
Fig.1A entsprechen. Auch in diesem Fall wird das Stellglied
sofort angetrieben, um den Leselichtfleck zu bewegen, selbst
wenn nur ein kleinster Pegel des Spurf ührungfeh lersi.gnals vorliegt,
und wird der Informationslesefleck mit einer Beschleunigung
g in die Richtung beschleunigt, die durch die Polarität des Spurführungsfehlersignals bestimmt ist.
Wenn daher die Spurführungs-Servoschleife geschlossen ist, ändert sich die potentielle Energie des Informationslesefleckes
in der Weise, wie es in Fig.2B dargestellt ist. Wenn in diesem Zustand die Servoschleife zum Zeitpunkt t1 geschlossen
wird, bewegt sich der Informationslesefleck zu der Stelle des Zeitpunktes tg, während seine kinetische Energie
in potentielleEnergie umgewandelt wird. Wenn in diesem Zustand
die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Informationslesefleck
und der Aufzeichnungsspur nicht gleich Null wird, sondern den Wert v, hat, dann wird der Informationslesefleck
beschleunigt, um die Relativgeschwindigkeit ν zu erhöhen,
während er seine potentille Energie verliert, so daß er sich über die Stellungen bewegt, die den Zeitpunkten tgbis t,- entsprechen.
Während er über die Stellungen läuft, die den Zeitpunkten te bis ty entsprechen, nimmt seine Geschwindigkeit
ν mit Abnahme der kinetischen Energie ab. Wenn eine Widerstandskraft, beispielsweise der Reibungswiderstand, vernachlässigt
wird, hat der Informationslesefleck daher zum Zeit-
34 I 2a "I I
Λ--Μ
punkt ty dieselbe Geschwindigkeit ν, in derselben Richtung
wie zum Zeitpunkt tg.
Das heißt mit anderen Worten, daß der Informationslesefleck
über eine Vielzahl von Aufzeichnungsspuren läuft, und daß es
nicht möglich ist, den Informationslesefleck an der gewünschten
Aufzeichnungsspur einrasten zu lassen. Während der Informationslesefleck
über mehrere Aufzeichnungsspuren läuft, hat insbesondere das Spurführungsfehlersignal die Form eines
Wechselstromsignals mit einer Periode, die dem Intervall der Aufzeichnungsspuren entspricht.
Mit einem derartigen Spurführungsfehlersignal in Form eines
Wechselstromsignals steuert die Spurführungs-Servosteuerung das Spurführungsstellglied und wird die Arbeit der Spurführungs-Servosteuerung
für die halbe Periode des Spurführungsfehlersignals beispielsweise während der Zeit t, bis tgStabil.
Für die andere halbe Periode des Spurführungsfehlersignals,
beispielsweise während der Zeit von tgbis te, wird die Spurführungs-Servosteuerung
instabil. Unter den Begriffen "stabil" und "instabil" ist dabei jeweils die Abnahme und die Zunahme
der kinetischen Energie der Spurführungs-Servosteuerung zu
verstehen, während der Informationslesefleck über die Aufzeichnungsspuren
läuft.
Bei derartigen Spurführungs-Servosteuerungen muß daher das
Einrasten der Servosteuerung während der stabilen halben Periode des Spurführungsfehlersignals abgeschlossen sein.
Dieses Erfordernis führt zusammen mit der oben erwähnten Unmöglichkeit des Einrastens der Servosteuerung zu dem Problem,
daß ein leichtes und wirksames Einrasten der Spurführungs-Servosteuerung
sehr schwierig ist.
Aus den obigen Gründen wurde bereits eine Spurführungs-Servosteuerung
vorgeschlagen, bei der ein stabiles Einrasten
der Servosteuerung sichergestellt ist.
Fig.3 zeigt schematisch eine derartige Spurführungs-Servosteuerung.
Wie es in Fig.3 dargestellt ist, werden ein Leselichtfleck 1
und zwei Spurführungslichtflecke auf einer Aufzeichnungsspur
T1 fokussiert. Ein reflektierter Lichtstrahl des Leselichtfleckes
1 wird zu einem photoelektrischen Wandler 4 gelenkt, der die Lichtenergie in ein elektrisches Signal A umwandelt.
Das Ausgangssignal des photoelektrischen Wandlers 4 liegt an einem Regel verstärker 5 mit automatisch gesteuertem Verstärkungsfaktor.
Das Ausgangssignal des Regel Verstärkers 5 liegt seinerseits an einem Tiefpaßfilter 6, das die Signale im "
frequenzmodulierten Tonsignalband mit relativ niedriger Trägerfrequenz,
deren Frequenzgang nicht durch die Lineargeschwindigkeit der Aufzeichnungsspur beeinflußt wird, überträgt. Das
Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 6·liegt anschließend an
einem Hüllkurvendetektor 7, der das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters
6 aufnimmt und ein Hüllkurvensignal B liefert, das mit einem Bezugspegel V,in einem Pegelkomparator 8 verglichen
wird. Ein Komparatorausgangssignal C des Pegelkomparators 8 hat einen hohen Pegel, wenn der Pegel des Hüllkurvensignals
über dem Pegel des Bezugssignals liegt, oder einen niedrigen
Pegel, wenn der Pegel des Hüllkurvensignals unter dem Pegel
des Bezugssignals liegt. Dieses Komparatorausgangssignal C
bildet ein Spur lauf signal, das die Lage des Leselichtfleckes
auf der Aufzeichnungsspur angibt.
Die reflektierten Lichtstrahlen von den Spurführungslichtflecken
2 und 3 werden andererseits zu entsprechenden photoelektrischen Wandlern 9 und 10 gelenkt, deren Ausgangssignale
an einem Differential verstärker 11 liegen, der ein Spurführungsfehlersignal
D erzeugt. Das Spurführungsfehlersignal D liegt dann über einen Entzerrerverstärker 12 zur Kompensation
I Z3 I I
-/3
des Frequenzgangs und einen· Servoschleifenschalter 13 an einem
Steuerverstärker 14. Durch das Ausgangssignal des Steuerverstärkers 14 wird ein Stellglied 15 betrieben, um die Lage
des Leselichtfleckes zu bewegen.
Das Spurführungsfehlersignal D liegt gleichfalls über ein
Tiefpaßfilter 16, an dem ein Rauschanteil beseitigt wird, an
einem Detektor 17 für den Signal-Nulldurchgang. Der Detektor 17 nimmt den Zeitpunkt des Nulldurchgangs des Spurführungsfehlersignals
D wahr und erzeugt bei jedem wahrgenommenen Zeitpunkt des Nulldurchgangs ein Detektorsignal E. Die Erzeugung
dieser Detektorsignale ist mit den Zeitpunkten, an denen der Informationslesefleck über die Mitte der Aufzeichnungsspur läuft, und mit den Zeitpunkten synchronisiert, an denen
der Informationslesefleck über den Mittelpunkt zwischen zwei
benachbarten Aufzeichnungsspuren läuft, wie es in Fig.1 dargestellt
ist. Die in dieser Weise erzeugten Detektorsignale bilden ein erstes und ein zweites Zeitsteuersignal.
Diese beiden Zeitsteuersignale E und das Spur lauf signal C vom Pegelkomparator 8 liegen an einer Zeitsteuerschaltung 18, die
ein EIN/AUS-Steuer signal F des Servoschleifenschalters 13 erzeugt
und beispielsweise aus einer D-Flip-Flop-Schaltung besteht.
Fig.4A bis 4G zeigen jeweils die Wellenform der Signale A bis G der in Fig.3 dargestellten Spurführungs-Servosteuerung.
Es sei angenommen, daß das Detektorsignal E für den Signal-Nulldurchgang
vom Detektor 17 zum Zeitpunkt t^ erzeugt wird,
wie es in Fig.4E dargestellt ist. In dieser Phase hat das Spurlauf signal C einen hohen Pegel, d.h. läuft der Leselichtfleck
quer über die Mitte einer Aufzeichnungsspur. Durch dieses Zeitsteuersignal E erzeugt die Zeitsteuerschaltung 18 ein
Steuersignal F mit hohem Pegel, um den Servoschleifenschalter anzuschalten. Folglich beginnt die Spurführungs-Servo -
-ΛΨ
steuerung mit ihrem Steuerbetrieb.
Mit der Arbeit der Spurführungs-ServoschIeifewird das Stellglied
in eine Richtung zur Abnahme der Relativgeschwindigkeit gesteuert, während der Leselichtfleck über die Zeitpunkte
t., tp und to quer über die Aufzeichnungsspur läuft.
Wenn der Leselichtfleck die Lage durchläuft, die dem Zeitpunkt
tg entspricht, hat das Spurlauf signal C einen niedrigen
Pegel, Der Leselichtfleck läuft daher im wesentlichen
über die Mitte zwischen zwei Aufzeichnungsspuren. Zu diesem
Zeitpunkt tj erzeugt daher die Zeitsteuerschaltung 18 entsprechend
dem Zeitsteuersignal E ein Steuersignal F mit niedrigem Pegel. Durch dieses Steuersignal mit niedrigem Pegel
wird der Servoschleifenschalter 13 geöffnet und das Stellglied 15 so bewegt, daß es den Leselichtfleck im wesentlichen
mit konstanter Geschwindigkeit bewegt.
Mit Ablauf der Zeit über die Zeitpunkte tr, tg und t7 wird
der Servoschleifenschalter angeschaltet, um den Leselichtfleck
in eine Richtung zur Abnahme der Relativgeschwindigkeit zu
beschleunigen.
Aus dem Obigen ist ersichtlich, daß die Servoschleife während
des instabilen Zeitintervalls der Spurführungs-Servoschleife
d.h. dann geöffnet ist, wenn die Relativgeschwindigkeit
zwischen dem Leselichtfleck und der Aufzeichnungsspur zunimmt.
Andererseits ist die Spurführungs-Servoschleife nur während des stabilen Intervalls der Spurführungs-Servoschleife, d.h.
dann geschlossen, wenn die Relativgeschwindigkeit abnimmt. Die Wellenform des Steuersignals G, das am Stellglied 15
liegt, hat eine Form, wie sie in Fig.4G dargestellt ist, so
daß nur eine Bremskraft am Stellglied 15 liegt und die ReIativgeschwindigkeit
des Leselichtsflckes, der die Aufzeichnungsspur
kreuzt, abnimmt, um ein positives Einrasten der
O H- I /L «J I I
4-2-
Spurführungs-Servoschleife sicherzustellen. Da jedoch die
Spurführungs-Servosteuerung von Fig.3 die Entzerrerschaltung 12 enthält, die das Spurführungsfehlersignal verarbeitet,
wird unvermeidlich eine Phasenverschiebung des Spurführungsfehlersignals
hervorgerufen.
Die in Fig,3 dargestellte Spurführungs-Servosteuerung hat daher
notwendigerweise einen Nachteil, der im einzelnen im folgenden anhand der Fig.5A bis 6C beschrieben wird.
Fig.5A zeigt das Schaltbild des Entzerrers 12, der aus Widerständen
R.J, i*2 und einem Kondensator C. aufgebaut ist. Entsprechend
der Phasenübertragungscharakteristik der Entzerrerschaltung 12, die in Fig.5B dargestellt ist, tritt die
maximale Phasenverschiebung, die in diesem speziellen Fall etwa 45° beträgt, bei einer Frequenz f auf. In üblichen
Schaltungen erreicht die Phasenverschiebung einen Wert von 40° bis 70° für eine Frequenz von einigen hundert bis einigen
tausend Hertz. Während das Spurführungsfehlersignal durch
diese Entzerrerschaltung 12 hindurchgeht, wird seine Phase vorgeschoben. Es tritt daher ein Fehler in der Phasenbeziehung
zwischen dem Ausgangssignal H des Entzerrers und dem Steuersignal F zum öffnen und Schließen der Spurführungs-Servoschleife
auf, wie es in Fig.6A und 6B dargestellt ist. Dementsprechend hat das am Stellglied 15 liegende Steuersignal
eine Wellenform, wie sie in Fig.6C dargestellt ist. Das
bedeutet, daß die Phase des Spurführungsfehlersignals H hinter
dem Entzerrer 12 und die Phase des Schleifenöffnungssignals
F nicht gleich sind, und daß das Stellglied mit einer Beschleunigungskraft sowie einer Bremskraft beaufschlagt
wird, was nachteilig das schnelle und stabile Einrasten des Servosteuerbetriebes beeinflußt.
Im folgenden wird anhand von Fig.7 ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Spurführungs-Servosteuerung beschrieben.
Ak-
Wie es in Fig.7 dargestellt ist, werden ein Leselichtfleck 1
und zwei Spurführungslichtflecke auf einer Aufzeichnungsspur
T, fokussiert. Ein reflektierter Lichtstrahl des Leselichtfleckes
1 wird auf einen photoelektrischen Wandler 4 gelenkt, der die Lichtenergie in ein elektrisches Signal A umwandelt.
Das Ausgangss.ignal des photoelektrischen Wandlers 4 liegt an einem Regel verstärker 5 mit automatisch gesteuertem Verstärkungsfaktor.
Das Ausgangssignal des Regel Verstärkers 5 liegt an einem Tiefpaßfilter 6, das Signale im frequenzmodulierten
Tonsignalband mit relativ niedriger Trägerfrequenz, deren
Frequenzgang durch die Lineargeschwindigkeit der Aufzeichnungsspur nicht beeinflußt wird, überträgt. Das Ausgangssignal
des Tiefpaßfilters 6 liegt anschließend an einem Hüllkurvendetektor
7, der das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters aufnimmt und als Hüllkurvensignal B abgibt, das mit einem
Bezugspegel V1 in einem Pegelkomparator 8 verglichen wird.
Das Ausgangssignal C des Pegelkomparators 8 hat einen hohen Pegel, wenn der Pegel des Hüllkurvensignals über dem Pegel
des Bezugssignals liegt, und einen niedrigen Pegel, wenn der Pegel des Hüllkurvensignals unter dem des Bezugssignals liegt.
Dieses Ausgangssignal C des Komparators bildet ein Spurlaufsignal, das die Lage des Lesefleckes auf der Aufzeichnungsspur angibt.
Andererseits werden die reflektierten Lichtstrahlen der Spurführungslichtf
lecke 2 und 3 auf entsprechende photoelektrische Wandler 9 und 10 gelenkt, deren Ausgangssignale an einem
Differential verstärker 11 liegen, der ein Spurführungsfehlersignal
D erzeugt. Das Spurführungsfehlersignal D liegt
anschließend über einen Entzerrerverstärker 12 zur Kompensation des Frequenzganges und einen Servoschleifenschalter 13
an einem Steuerverstärker 14. Durch das Ausgangssignal des Steuerverstärkers 14 wird ein Stellglied 15 so betrieben ,daß
es die Lage des Leselichtfleckes bewegt.
4 I ζ. α- ι ι
Das Spurführungsfehlersignal D liegt auch über ein Tiefpaßfilter 16, das einen Rauschanteil ausfiltert ,und über eine Phasenverschiebungsschaltung
19 an einem Detektor 17 für den Signal-Nulldurchgang. Im Detektor 17 wird der Zeitpunkt des Nulldurchgangs
des Spurführungsfehlersignals D erfaßt und ein Detektorsignal E zu jedem wahrgenommenen Zeitpunkt des Nulldurchganges
erzeugt.
Diese beiden Zeitsignale E und das Spurlauf signal C vom Pegelkomparator
8 liegen an der Zeitsteuerschaltung 18, die ein EIN-AUS-Steuersignal F für einen Servoschleifenschalter 13
erzeugt und beispielsweise aus einer D-Flip-Flop-Schaltung besteht.
Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich weiterhin dadurch aus, daß eine Phasenverschiebungsschaltung 19 vorgesehen ist,
an der das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 16 liegt und dal
das Spurführungsfehlersignal D am Nulldurchgangsdetektor 17 liegt, nachdem es über das Tiefpaßfilter 16 und die Phasenverschiebungsschaltung
19 gegangen ist.
Fig.8A zeigt ein Beispiel des Aufbaus der Phasenverschiebungsschaltung
19 und des Nulldurchgangsdetektors 17. Wie es in Fig.8A dargestellt ist, liegt das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters
16 an einem Nulldurchgangskomparator D., und zwar über
ein Hochpaßfilter aus einem Kopplungskondensator Cg und einem
Widerstand R3. Weiterhin sind ein Widerstand R4, ein Kondensator
C3 und ein EXKLUSIV-ODER-Glied G1 vorgesehen, die das
Ausgangssignal des NuIldurchgangskomparators D1 empfangen.
Durch diese Schaltungsbauelemente werden die vorderen und hinteren Flanken . des Ausgangssignals des NuIldurchgangskomparators
D1 erfaßt und als NuIldurchgangsflankenimpulssignal G
ausgegeben.
4-S-
Fig -8B zeigt eine Phasenverschiebungscharakteristik des Hochpaßfilters,
bei dem die Phasenvoreilung etwa 45° bei einer Grenzfrequenz fc beträgt. Durch die Wahl dieser Grenzfrequenz
bei einem Wert, bei dem die maximale Phasenverschiebung (45°) des Entzerrers auftritt, wird daher die Phasenverschiebung
des Ausgangssignals der Phasenverschiebungsschaltung 19 im
wesentlichen gleich der des.Ausgangssignals des Entzerrers
Fig.9A bis 91 zeigen die Wellenformen der Signale A bis I der
in Fig.7 dargestellten Spurführungs-Servosteuerung. Wie es
in Fig.9F dargestellt ist, ist die Phase des Ausgangssignals F der Phasenverschiebungsschaltung 19 gleich der Phase des
Ausgangssignals E der Entzerrerschaltung 12, wie es in Fig.9E dargestellt ist. Es ist daher eine genaue Arbeit der Spurführungsservosteuerung
möglich.
Während eines Zeit interval Is von einem Zeitpunkt t'^ bis zu
einem Zeitpunkt t1, in Fig.9F wird insbesondere das Stellglied
mit einer Bremskraft beaufschlagt, und ist während dieser Zeit die Spurführungs-Servoschleife geschlossen. Zum Zeitpunkt
t'n hat das Spurlauf signal einen niedrigen Pegel und
erzeugt die Zeitsteuerschaltung 18 ein Steuersignal H mit niedrigem Pegel zum Öffnen der Spurführungs-Servoschleife
gemäß dem Signal G für den Zeitpunkt des, Nulldurchgangs.
Während eines Zeit interval 1s vom Zeitpunkt t'g bis zu einem
Zeitpunkt t'5 arbeitet das Stellglied daher so, daß es den
Leselichtfleck mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit
bewegt.
Während eines Zeit interval 1s vom Zeitpunkt t'5 bis zu einem
Zeitpunkt t'7 ist danach die Spurführungs-Servoschleife wieder
geschlossen und liegt die Bremskraft am Stellglied, um die Relativgeschwindigkeit zu vermindern. Darüberhinaus hat das
Steuersignal, das am Stellglied 15 liegt, eine Wellenform,
I Zb I I
-4-6-
wie sie in Fig.91 dargestellt ist und liegt während dieses
Zeitintervalls nur die Bremskraft an.
Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, daß dadurch, daß die Phasenverschiebungsschaltung
19 vorgesehen ist, ein schnelles und sicheres Einrasten der Spurführungs-Servosteuerung möglich
ist.
Durch die Verwendung des in Fig.8A dargestellten Schaltungsaufbaus
kann weiterhin der Schaltungsaufbau der Steuerung insgesamt vereinfacht werden und wird es unnötig, eine Phasenverschiebungsschaltung
zu verwenden, die mit höheren Kosten verbunden ist und einen relativ komplizierten Schaltungsaufbau
hat.
Bei dem in Fig.8A dargestellten Schaltungsaufbau wird weiterhin
die Phasenverschiebung für den Bereich niedriger Frequenz größer, wie dies in Fig.8B dargestellt ist. Es ist jedoch
sehr unwahrscheinlich, daß der Informationslesefleck die Aufzeichnungsspur
bei einer derartigen niedrigen Frequenz des Spurführungsfehlersignals kreuzt, da das Einrasten der Spurführungs-Servosteuerung
vollendet ist, bevor die Frequenz des Spurführungsfehlersignals auf diesen Wert abgesunken ist. Es
versteht sich jedoch, daß eine unabhängige Phasenverschiebungsschaltung statt der in Fig.8A dargeteilten Schaltung verwandt
werden kann.
Aus dem Obigen ist ersichtlich, daß gemäß der Erfindung das Spurführungsfehlersignal in seiner Phase für die Aufnahme
des Nulldurchgangs verschoben wird. Daher können die Phase des Ausgangssignals des Entzerrers der Spurfiinrungs-Servoschleife
und die Phase des Zeitpunktes der An- und Ausschaltung der Servoschleife synchronisiert werden. Das hat zur Folge, daß
nur die Bremskraft am Stellglied liegt und das Einrasten der Spurführungs-Servosteuerung schneller und stabiler erfolgt.
ΊΟ.
- Leerseite -
Claims (2)
- 341^yΊ IDr. F, Zumstein sen. - Dr. E. Assmann Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.PATENTANWÄLTEZUGELASSENE VERTRETER BE, M EUROPÄ.SCHEN PATENTAMT REPRESENTAT. VES BEFORE THE EUROPEAN PATENT O F I= I C E3/Li FPG01-8401PIONEER ELECTRONIC CORPORATION, Tokyo,JapanSpurführungs-Servosteuerung für eine InformationslesevorrichtungPATENTANSPRÜCHESpurführungs-Servosteuerung für eine Informationslesevorrichtung, in der eine aufgezeichnete Information von einem Aufzeichnungsträger gelesen wird, der eine Vielzahl von Aufzeichnungsspuren aufweist,und in:der ein Informationslesefleck bezüglich der Lage der Aufzeichnungsspur über ein Spurführungsstellglied verschoben werden kann,gekennzeichnet durch eine ein Spurführungsfehlersignal erzeugende Einrichtung (9,10,11), die ein Spurführungsfehlersignal erzeugt, das die Größe und die Richtung eines Spurführungsfehlers wiedergibt,eine Phasenkompensationseinrichtung (12), die auf das Spurführungsfehlersignal anspricht, um die Phasencharakteristik des Spuführungsfehlersignals zu steuern, eine Steuereinrichtung (14) zum Ansteuern des Spurfüh-rungsstelIgIiedes nach Maßgabe des Spurführungsfehlersignals von der Phasenkompensationseinrichtung, eine Servoschleifenschaltereinrichtung (13), die zwischen der Phasenkompensationseinrichtung und der Steuereinrichtung liegt, um die übertragung des Spurführungsfehlersignals zur Steuereinrichtung nach Maßgabe eines Zeitsteuersignals zu ermöglichen und zu sperren,eine ein Spurlaufsignal erzeugende Einrichtung (4 bis 8), die ein Spurlauf signal erzeugt, wenn sich der Informationslesefleck auf einer der Aufzeichnungsspuren befindet,eine Detektoreinrichtung (17), die auf das Spurführungsfehlersignal anspricht und ein Detektorsignal für den Nulldurchgang erzeugt, das den Zeitpunkt des Nulldurchgangs des Spurführungsfehlersignals angibt, eine Zeitsteuereinrichtung (18), die das Zeitsteuersignal zum öffnen und Schließen der Servoschleifenschaltereinrichtung nach Maßgabe des Spurlaufsignals und des Detektorsignals für den Nulldurchgang erzeugt, und eine Phasenverschiebungseinrichtung (19), die zwischen der das Spurführungsfehlersignal erzeugenden Einrichtung und der Detektoreinrichtung für den Signal-Nulldurchgang angeordnet ist und eine Phasenverschiebungsfunktion hat, die im wesentlichen gleich der der Phasenkompensationseinrichtung für einen vorbestimmten Frequenzbereich des Spurführungsfehlersignals ist,wodurch der Zeitpunkt des An- und Ausschaltens der Servoschleifenschaltereinrichtung korrigiert wird und ein schnelles und stabiles Einrasten der Spurführungs-Servoschleife sichergestellt wird.
- 2. Steuerung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß die Phasenverschiebungseinrichtung die Form eines Hochpaßfilters hat, das aus einem Kopplungskondensator (C2) und einem Massewiderstand (R3) besteht und eine Phasenverschiebungscharakteristik um ihre Übergangsfrequenz herum hat.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
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8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) |