Серворегулирование БВГ
Задачи, которые выполняет Серворегулирование БВГ, при записи и
воспроизведении разрешаются на различной основе. При записи изображения
должна быть установлена жесткая фазовая связь между сигналом
передатчика и скоростью вращения головки. Эта связь организуется с
помощью кадрового синхроимпульса, который содержится в сигнале
передатчика (рис. 11.1). Кадровые синхроимпульсы выделяются из
записываемого ПЦТС селектором синхроимпульсов. Каждый второй импульс
запускает одновибратор, с помощью которого вырабатывается прямоугольный
сигнал 25 Гц или, возможно, кадровый синхроимпульс синхронизирует
генератор частоты 50 Гц, которая в свою очередь делится в соотношении
2:1 и преобразуется в прямоугольную форму (рис. 11.2).
Эти импульсы с частотой 25 Гц, соответствующие частоте вращения БВГ, заносятся также на специальную контрольную дорожку на ленте с помощью особой синхроголовки (рис. 11.3). Запись синхроимпульсов на ленту должна проводиться как можно более равномерно, то есть на одинаковом расстоянии друг от друга. Если запись синхросигналов происходила неравномерно, то последующее воспроизведение приводит к смещению строки или группы строк, что вызывает "дрожание" изображения (jitter). Поэтому целью серворегулирования БВГ является обеспечение вращения двигателя БВГ с постоянной скоростью и, кроме того, такая установка положения фазы вращения БВГ, чтобы запись полукадра начиналась всегда точно на одном месте. Для достижения этой цели регулирование двигателя должно осуществляться постоянно, так как уже малые колебания скорости, обусловленные, например,
колебаниями напряжения питания, проявляются в виде помехи искажений на воспроизводимом изображении. В режиме записи частота вращения двигателя БВГ (фактическое значение) сравнивается с частотой 25 Гц, синхронизованной кадровыми синхроимпульсами (эталонное значение). Если между этими значениями существует разбаланс, то в ступени фазового сравнения (фазовом дискриминаторе) вырабатывается положительное и отрицательное напряжение регулировки, пропорциональное разности частот и фаз сравниваемых сигналов, которое изменяет частоту вращения двигателя до тех пор, пока напряжение рассогласования не станет равным нулю, то есть пока фактическое значение не сравняется с эталонным значением. В режиме воспроизведения частота вращения двигателя БВГ (фактическая частота) (рис. 11.4) сравнивается с эталонной частотой, которую обеспечивает кварцевый генератор. При рассогласовании между этими частотами вырабатывается напряжение регулировки, которое действует пока фактическая и эталонная частоты не сравняются.
Рис. 11.1. Кадровый синхроимпульс, с помощью которого синхронизируется сигнал 25 Гц
Рис. 11.2. Выделенные кадровые синхроимпульсы 50 Гц. Каждый второй импульс необходим для синхронизации
Рис. 11.3. Импульсы, считываемые синхроголовкой
Рис. 11.4. Импульсные сигналы, вырабатываемые при вращении двигателя БВГ (фактическое значение)
Импульсный сигнал, который несет информацию о частоте вращения двигателя, вырабатывается датчиком частоты вращения. Устройство таких датчиков может быть различным. Например, датчик Холла, мимо зазора которого проходит постоянный магнит. Получаемый выходной сигнал, соответствующий частоте вращения двигателя, затем усиливается и подается на один из входов фазового
дискриминатора. Необходимый опорный сигнал для фазового сравнения, как уже было отмечено, при записи вырабатывается из кадровых синхроимпульсов. Эти кадровые импульсы частотой 50 Гц, выделенные из видеосигнала, далее усиливаются таким образом, чтобы они могли управлять мультивибратором. Далее происходит деление в отношении 2:1, и импульсный сигнал частотой 25 Гц подается на фазовое сравнение в качестве эталонного. Одновременно синхросигнал через усилитель подается на синхро-головку. При этом в режиме запись на синхродорожку видеоленты заносится эталонный сигнал синхронизации.
В режиме воспроизведения кадровый синхроимпульс не является опорным для фазового сравнения. Вместо него с помощью кварцевого генератора сначала вырабатывается сигнал определенной частоты (рис. 11.5), который далее после деления преобразуется в сигнал частотой 25 Гц. При воспроизведении этот сигнал используется в качестве эталонного при фазовом сравнении. Возникающее напряжение регулировки необходимо для выравнивания скорости вращения видеоголовок, чтобы обеспечить точное их прохождение по дорожкам
записи видеоленты. В режиме "поиск" опорный сигнал воспроизведения не используется, что дает возможность распознать неисправности, связанные с
напряжением регулировки. Если при воспроизведении возникают фазовые неисправности работы двигателя БВГ, то необходимо переключиться в режим поиска. Если в этом случае изображение нормальное, то неисправность находится в цепи регулировки фазы.
Рис. 11.5. Сигнал кварцевого генератора (32 кГц). Далее эта частота делится до значения 25 Гц
Часто сигнал кварцевого генератора одновременно используется в качестве опорного для цепи регулирования двигателя ВВ. На практике обычно применяется регулировка с помощью двух различных схем, а именно, с помощью цепи фазовой регулировки, выравнивающей малые колебания скорости (до ±3 см/с), и сервосхемой, с чьей помощью происходит регулирование скорости, превышающей это значение. На рис. 11.6 представлена блок-схема обеих этих цепей регулировки.
Цепь регулировки фазы
В режиме "запись" с двигателя БВГ снимается импульсный сигнал, соответствующий частоте его вращения (фактическое значение). Этот сигнал, зависящий от числа оборотов двигателя, представляет собой короткие положительные и отрицательные импульсы (рис. 11.4). Положительные импульсы вырабатываются в момент прохождения мимо зазора датчика вращения полюса, расположенного на барабане БВГ постоянного магнита и относятся к первой видеоголовке. Отрицательные импульсы вырабатываются в момент прохождения зазора противоположного полюса этого магнита, и относятся ко второй видеоголовке. С помощью установочного резистора можно изменять амплитуду этих импульсов. Далее импульсы усиливаются и подаются в качестве сигналов переключения на два мультивибратора. Выходной сигнал мультивибратора запускает триггерную схему, вырабатывающую прямоугольный сигнал с частотой, который соответствует частоте вращения двигателя БВГ (фактическое значение). Далее сигнал подается на формирователь трапецеидального напряжения, где сигнал прямоугольной формы преобразуется в сигнал трапецеидальной формы (рис. 11.7). После преобразования этот сигнал поступает в схему выборки и хранения. Одновременно в режиме "запись" выделенные из входного видеосигнала кадровые синхроимпульсы (эталонное значение) проходят схему деления и через выключатель (S1) подаются на одновибратор. Импульсный сигнал с частотой 25 Гц переключает эту схему. В импульсном генераторе сигнал формируется и инвертируется и далее подается в схему выборки и хранения (рис. 11.8 и 11.9).
В режиме записи считывается значение напряжения боковой грани трапеции и подается на накопительный конденсатор. При этом образуется постоянное напряжение, изменяющее свое значение, если фазы сравниваемых сигналов не совпадают. Если фаза эталонной величины опережает фазу фактической, выходное напряжение увеличивается. Правильное выходное напряжение вырабатывается тогда, когда импульс считывания (выборки) находится точно на середине боковой стороны
Рис. 11.6. Блок-схема сервоуправления БВГ
трапеции. Диапазон регулирования ограничивается боковой стороной трапеции, пока считывающий импульс находится на этой стороне. Это соответствует диапазону регулировки скорости вращения двигателя ±3 см/с (из-за недостаточного диапазона регулировки фазовой цепи необходимо предусматривать цепь грубой регулировки скоростью вращения
Рис. 11.6. схема сервоуправления БВГ
двигателя БВГ). Напряжение регулировки подается через выключатель S3, который отсоединяет это напряжение в режимах, не требующих такого регулирования. Например, в режимах поиска вперед и назад или в случаях остановки двигателя. Управление выключателем S3 происходит с помощью микропроцессора. При включенном S3 напряжение регулиров-
Рис. 11.7. Трапецеидальный сигнал, соответствующий частоте вращения двигателя БВГ
Рис. 11.8. Трапецеидальный сигнал с импульсами выборки в середине боковой стороны трапеции
Рис. 11.9. Осциллограммы схемы выборки и хранения.
Вверху: напряжение подстройки скорости, выделенное на выходе схемы выборки и хранения. Внизу: трапецеидальный сигнал с настроечным импульсом на боковой стороне
ки подается на сервоусилитель и после усиления используется для управления работой двигателя. На схему сервоусилителя помимо напряжения регулировки фазы подается также напряжение регулировки скорости.
В режиме воспроизведения выключатели S1 и S2 переключаются с помощью управляющих сигналов с микропроцессора. В этом режиме отсутствуют передаваемые кадровые синхроимпульсы. Вместо них, в качестве эталонного, на одновибратор подается через переключатель S1 сигнал кварцевого генератора, поделенный до частоты 25 Гц. Этот сигнал в режиме воспроизведения выполняет ту же функцию, которую в режиме записи выполняет поделенный до 25 Гц кадровый синхросигнал. При колебаниях частоты вращения двигателя БВГ таким же образом вырабатывается напряжение управления, как и в режиме записи, так как эталонное значение, вырабатываемое кварцевым генератором, остается всегда постоянным.
Цепь регулировки скорости
Если колебания скорости вращения превышают ±3 см/с, то начинает работать цепь регулировки скорости. Эта грубая регулировка осуществляется с помощью другой сервосхемы. Выходной сигнал для этой схемы регулирования вырабатывается двигателем БВГ с помощью второго датчика скорости вращения. При номинальной скорости вырабатывается гармонический сигнал постоянной частоты (рис. 11.10). Сигнал этой частоты усиливается и с помощью триггера Шмитта преобразуется в прямоугольный сигнал, который подается на преобразователь частота-напряжение (рис. 11.11). Выходное напряжение преобразователя является частотно-зависимым. При номинальной скорости вращения двигателя БВГ вырабатывается сигнал с частотой 1,5 кГц, который далее преобразуется в постоянное напряжение. Если частота повышается, то соответственно снижается уровень этого напряжения и, наоборот, при понижении частоты повышается уровень напряжения. Это напряжение, зависимое от скорости вращения двигателя, далее подается на сервоусилитель и на двигатель. Таким образом осуществляется грубая регулировка скорости вращения двигателя БВГ (рис. 11.12).
Управление
Работа двигателя БВГ управляется выходными сигналами с микропроцессора.
На входы микропроцессора подаются сигналы контроля. Таким образом можно избежать неисправностей работы двигателя, который отключается, когда отсутствуют импульсы контроля с двигателя. Выходной сигнал с микропроцессора управляет переключателями S1 и S2. При воспроизведении и записи они соответствующим образом переключаются. Выключатель S3 срабатывает в режимах "стоп" и "поиск".
Сигнал с триггерной схемы, зависящий от частоты вращения двигателя, также подается в качестве контрольного на микропроцессор, чтобы обеспечить автоматическое выключение двигателя БВГ в случае, когда скорость вращения двигателя выходит за рамки диапазона регулировки.
Рис. 11.10. Осциллограмма гармонического сигнала с двигателя БВГ для цепи регулировки скорости (1,5 кГц)
Рис. 11.11. Осциллограмма преобразованного сигнала для цепи регулировки скорости
Рис. 11.12. Постоянное напряжение регулировки скорости двигателя БВГ
Этот сигнал также используется в качестве сигнала кадрового импульса в режимах поиска и стоп-кадра, и в качестве контрольного для фазовой цепи в схеме цветности.
Эти импульсы с частотой 25 Гц, соответствующие частоте вращения БВГ, заносятся также на специальную контрольную дорожку на ленте с помощью особой синхроголовки (рис. 11.3). Запись синхроимпульсов на ленту должна проводиться как можно более равномерно, то есть на одинаковом расстоянии друг от друга. Если запись синхросигналов происходила неравномерно, то последующее воспроизведение приводит к смещению строки или группы строк, что вызывает "дрожание" изображения (jitter). Поэтому целью серворегулирования БВГ является обеспечение вращения двигателя БВГ с постоянной скоростью и, кроме того, такая установка положения фазы вращения БВГ, чтобы запись полукадра начиналась всегда точно на одном месте. Для достижения этой цели регулирование двигателя должно осуществляться постоянно, так как уже малые колебания скорости, обусловленные, например,
колебаниями напряжения питания, проявляются в виде помехи искажений на воспроизводимом изображении. В режиме записи частота вращения двигателя БВГ (фактическое значение) сравнивается с частотой 25 Гц, синхронизованной кадровыми синхроимпульсами (эталонное значение). Если между этими значениями существует разбаланс, то в ступени фазового сравнения (фазовом дискриминаторе) вырабатывается положительное и отрицательное напряжение регулировки, пропорциональное разности частот и фаз сравниваемых сигналов, которое изменяет частоту вращения двигателя до тех пор, пока напряжение рассогласования не станет равным нулю, то есть пока фактическое значение не сравняется с эталонным значением. В режиме воспроизведения частота вращения двигателя БВГ (фактическая частота) (рис. 11.4) сравнивается с эталонной частотой, которую обеспечивает кварцевый генератор. При рассогласовании между этими частотами вырабатывается напряжение регулировки, которое действует пока фактическая и эталонная частоты не сравняются.
Рис. 11.1. Кадровый синхроимпульс, с помощью которого синхронизируется сигнал 25 Гц
Рис. 11.2. Выделенные кадровые синхроимпульсы 50 Гц. Каждый второй импульс необходим для синхронизации
Рис. 11.3. Импульсы, считываемые синхроголовкой
Рис. 11.4. Импульсные сигналы, вырабатываемые при вращении двигателя БВГ (фактическое значение)
Импульсный сигнал, который несет информацию о частоте вращения двигателя, вырабатывается датчиком частоты вращения. Устройство таких датчиков может быть различным. Например, датчик Холла, мимо зазора которого проходит постоянный магнит. Получаемый выходной сигнал, соответствующий частоте вращения двигателя, затем усиливается и подается на один из входов фазового
дискриминатора. Необходимый опорный сигнал для фазового сравнения, как уже было отмечено, при записи вырабатывается из кадровых синхроимпульсов. Эти кадровые импульсы частотой 50 Гц, выделенные из видеосигнала, далее усиливаются таким образом, чтобы они могли управлять мультивибратором. Далее происходит деление в отношении 2:1, и импульсный сигнал частотой 25 Гц подается на фазовое сравнение в качестве эталонного. Одновременно синхросигнал через усилитель подается на синхро-головку. При этом в режиме запись на синхродорожку видеоленты заносится эталонный сигнал синхронизации.
В режиме воспроизведения кадровый синхроимпульс не является опорным для фазового сравнения. Вместо него с помощью кварцевого генератора сначала вырабатывается сигнал определенной частоты (рис. 11.5), который далее после деления преобразуется в сигнал частотой 25 Гц. При воспроизведении этот сигнал используется в качестве эталонного при фазовом сравнении. Возникающее напряжение регулировки необходимо для выравнивания скорости вращения видеоголовок, чтобы обеспечить точное их прохождение по дорожкам
записи видеоленты. В режиме "поиск" опорный сигнал воспроизведения не используется, что дает возможность распознать неисправности, связанные с
напряжением регулировки. Если при воспроизведении возникают фазовые неисправности работы двигателя БВГ, то необходимо переключиться в режим поиска. Если в этом случае изображение нормальное, то неисправность находится в цепи регулировки фазы.
Рис. 11.5. Сигнал кварцевого генератора (32 кГц). Далее эта частота делится до значения 25 Гц
Часто сигнал кварцевого генератора одновременно используется в качестве опорного для цепи регулирования двигателя ВВ. На практике обычно применяется регулировка с помощью двух различных схем, а именно, с помощью цепи фазовой регулировки, выравнивающей малые колебания скорости (до ±3 см/с), и сервосхемой, с чьей помощью происходит регулирование скорости, превышающей это значение. На рис. 11.6 представлена блок-схема обеих этих цепей регулировки.
Цепь регулировки фазы
В режиме "запись" с двигателя БВГ снимается импульсный сигнал, соответствующий частоте его вращения (фактическое значение). Этот сигнал, зависящий от числа оборотов двигателя, представляет собой короткие положительные и отрицательные импульсы (рис. 11.4). Положительные импульсы вырабатываются в момент прохождения мимо зазора датчика вращения полюса, расположенного на барабане БВГ постоянного магнита и относятся к первой видеоголовке. Отрицательные импульсы вырабатываются в момент прохождения зазора противоположного полюса этого магнита, и относятся ко второй видеоголовке. С помощью установочного резистора можно изменять амплитуду этих импульсов. Далее импульсы усиливаются и подаются в качестве сигналов переключения на два мультивибратора. Выходной сигнал мультивибратора запускает триггерную схему, вырабатывающую прямоугольный сигнал с частотой, который соответствует частоте вращения двигателя БВГ (фактическое значение). Далее сигнал подается на формирователь трапецеидального напряжения, где сигнал прямоугольной формы преобразуется в сигнал трапецеидальной формы (рис. 11.7). После преобразования этот сигнал поступает в схему выборки и хранения. Одновременно в режиме "запись" выделенные из входного видеосигнала кадровые синхроимпульсы (эталонное значение) проходят схему деления и через выключатель (S1) подаются на одновибратор. Импульсный сигнал с частотой 25 Гц переключает эту схему. В импульсном генераторе сигнал формируется и инвертируется и далее подается в схему выборки и хранения (рис. 11.8 и 11.9).
В режиме записи считывается значение напряжения боковой грани трапеции и подается на накопительный конденсатор. При этом образуется постоянное напряжение, изменяющее свое значение, если фазы сравниваемых сигналов не совпадают. Если фаза эталонной величины опережает фазу фактической, выходное напряжение увеличивается. Правильное выходное напряжение вырабатывается тогда, когда импульс считывания (выборки) находится точно на середине боковой стороны
Рис. 11.6. Блок-схема сервоуправления БВГ
трапеции. Диапазон регулирования ограничивается боковой стороной трапеции, пока считывающий импульс находится на этой стороне. Это соответствует диапазону регулировки скорости вращения двигателя ±3 см/с (из-за недостаточного диапазона регулировки фазовой цепи необходимо предусматривать цепь грубой регулировки скоростью вращения
Рис. 11.6. схема сервоуправления БВГ
двигателя БВГ). Напряжение регулировки подается через выключатель S3, который отсоединяет это напряжение в режимах, не требующих такого регулирования. Например, в режимах поиска вперед и назад или в случаях остановки двигателя. Управление выключателем S3 происходит с помощью микропроцессора. При включенном S3 напряжение регулиров-
Рис. 11.7. Трапецеидальный сигнал, соответствующий частоте вращения двигателя БВГ
Рис. 11.8. Трапецеидальный сигнал с импульсами выборки в середине боковой стороны трапеции
Рис. 11.9. Осциллограммы схемы выборки и хранения.
Вверху: напряжение подстройки скорости, выделенное на выходе схемы выборки и хранения. Внизу: трапецеидальный сигнал с настроечным импульсом на боковой стороне
ки подается на сервоусилитель и после усиления используется для управления работой двигателя. На схему сервоусилителя помимо напряжения регулировки фазы подается также напряжение регулировки скорости.
В режиме воспроизведения выключатели S1 и S2 переключаются с помощью управляющих сигналов с микропроцессора. В этом режиме отсутствуют передаваемые кадровые синхроимпульсы. Вместо них, в качестве эталонного, на одновибратор подается через переключатель S1 сигнал кварцевого генератора, поделенный до частоты 25 Гц. Этот сигнал в режиме воспроизведения выполняет ту же функцию, которую в режиме записи выполняет поделенный до 25 Гц кадровый синхросигнал. При колебаниях частоты вращения двигателя БВГ таким же образом вырабатывается напряжение управления, как и в режиме записи, так как эталонное значение, вырабатываемое кварцевым генератором, остается всегда постоянным.
Цепь регулировки скорости
Если колебания скорости вращения превышают ±3 см/с, то начинает работать цепь регулировки скорости. Эта грубая регулировка осуществляется с помощью другой сервосхемы. Выходной сигнал для этой схемы регулирования вырабатывается двигателем БВГ с помощью второго датчика скорости вращения. При номинальной скорости вырабатывается гармонический сигнал постоянной частоты (рис. 11.10). Сигнал этой частоты усиливается и с помощью триггера Шмитта преобразуется в прямоугольный сигнал, который подается на преобразователь частота-напряжение (рис. 11.11). Выходное напряжение преобразователя является частотно-зависимым. При номинальной скорости вращения двигателя БВГ вырабатывается сигнал с частотой 1,5 кГц, который далее преобразуется в постоянное напряжение. Если частота повышается, то соответственно снижается уровень этого напряжения и, наоборот, при понижении частоты повышается уровень напряжения. Это напряжение, зависимое от скорости вращения двигателя, далее подается на сервоусилитель и на двигатель. Таким образом осуществляется грубая регулировка скорости вращения двигателя БВГ (рис. 11.12).
Управление
Работа двигателя БВГ управляется выходными сигналами с микропроцессора.
На входы микропроцессора подаются сигналы контроля. Таким образом можно избежать неисправностей работы двигателя, который отключается, когда отсутствуют импульсы контроля с двигателя. Выходной сигнал с микропроцессора управляет переключателями S1 и S2. При воспроизведении и записи они соответствующим образом переключаются. Выключатель S3 срабатывает в режимах "стоп" и "поиск".
Сигнал с триггерной схемы, зависящий от частоты вращения двигателя, также подается в качестве контрольного на микропроцессор, чтобы обеспечить автоматическое выключение двигателя БВГ в случае, когда скорость вращения двигателя выходит за рамки диапазона регулировки.
Рис. 11.10. Осциллограмма гармонического сигнала с двигателя БВГ для цепи регулировки скорости (1,5 кГц)
Рис. 11.11. Осциллограмма преобразованного сигнала для цепи регулировки скорости
Рис. 11.12. Постоянное напряжение регулировки скорости двигателя БВГ
Этот сигнал также используется в качестве сигнала кадрового импульса в режимах поиска и стоп-кадра, и в качестве контрольного для фазовой цепи в схеме цветности.
