專利名稱:一種消除磁帶錄音機帶速抖動噪聲的裝置的制作方法
本實用新型涉及對模擬式磁帶記錄器的改進。
一般市售的磁帶收錄機，用來記錄聲音時，只要能將人的聽覺所感受到的頻率范圍(約20赫茲至18千赫茲)記錄下來，就十分令人滿意了?？墒?，當用來記錄包括直流在內(nèi)的超低頻信號(如生物電信號或天然地震信號等)時，則難以信任。因為在記錄超低頻信號的場合，要求磁帶運行速度必須十分平穩(wěn)，一般要求帶速穩(wěn)定度大于0.1％、磁帶運行抖動率(在6－25 Hz范圍內(nèi)的隨機速度波動)和晃動率(在0.6－6Hz范圍內(nèi)的隨機速度波動)均應(yīng)小于0.1％，方能滿足使用要求。否則，在對信號的記錄和重放的過程中，會引起頻率、相位和波形的失真，會產(chǎn)生嚴重的低頻調(diào)制噪聲。為此，目前市售滿足記錄模擬信號的高級磁帶記錄器都有一套精心設(shè)計的運帶系統(tǒng)，由機械和電機伺服機構(gòu)來保證磁帶相對于磁頭作恒速穩(wěn)定運動。在工作方式上，常采用頻率調(diào)制的方式。為克服運帶機械抖動和晃動引起的噪音，采用減除補償法或延遲補償法，為此而增加了一個記錄機構(gòu)抖動和晃動噪聲的通道，以提供抵消噪聲的參考信號(參見任俞，“磁帶記錄器”，1983，地震出版社，P.52－103)，目前市售的這類記錄器有MR－10C／30C便攜式磁帶數(shù)據(jù)記錄器和R－80／R－8型等，但價格都比較昂貴。并且盡管采取了如上所述的種種措施，但解調(diào)后仍然還留有一定的帶速抖動和晃動噪聲。
仔細分析，不難發(fā)現(xiàn)，由于機械伺服機構(gòu)的頻響不高，因而，磁帶帶速的抖動和晃動不可能完全消除，所以，對模擬信號因記錄和重放所帶來的低頻噪聲自然不能根除。當采用頻率調(diào)制并記錄帶速抖動噪聲通道時，也只能抵消取決于載頻產(chǎn)生的噪聲而不能抵消取決于調(diào)制信號的噪聲。
本實驗用新型的目的是以電路的方法避開傳統(tǒng)上對模擬式磁帶記錄器運帶機構(gòu)的苛求。具體地說，對普通的雙通道收錄機，從電路設(shè)計上加以改進，以實現(xiàn)對低頻模擬信號的記錄或重放。
本實用新型是以脈沖編碼信號加參考信號可以消除磁帶帶速抖動和晃動噪聲為依據(jù)的，其噪聲極限只取決于信號的編碼量化噪聲，即信噪比S／N＝2K，K為二進制碼的位數(shù)。模擬信號量化以后經(jīng)模擬式磁帶記錄器記錄，在記錄或重放過程中，由于帶速抖動使某些碼脈沖寬度受到壓縮或擴張，如果采用固定同步進行解調(diào)，則會引起失真。但是，當同時由另一通道用作記錄或重放參考信號時，則由于信號通道與參考信號通道的帶速抖動嚴格保持一致，所以，信號編碼脈沖與參考信號脈沖在時域上的瞬時壓縮或擴張一一對應(yīng)，即它們的時序關(guān)系始終保持不變，所以，解碼后，帶速抖動噪聲被消除，信號噪聲僅取決于系統(tǒng)的量化誤差。
本實用新型由一臺至少是兩通道的錄音機〔1〕、一個信號輸入部件〔2〕和一個信號輸出部件〔3〕組成。部件〔2〕把模擬信號進行放大、量化和編碼，同時也產(chǎn)生參考信號脈沖，分別送入錄音機〔1〕中的信號記錄通道和參考信號記錄通道。而部件〔3〕則接收錄音機〔1〕重放時的編碼信號和參考信號，進行解調(diào)還原成模擬信號，送筆寫記錄器記錄或示波器顯示。部件〔2〕包括輸入放大單元〔2－1〕、極性轉(zhuǎn)換單元〔2－2〕、采樣保持單元〔2－3〕、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元〔2－4〕、控制信號單元〔2－5〕、參考信號輸出單元〔2－6〕、信號編碼輸出單元〔2－7〕，若記錄多路模擬信號，則還要增加一個多路轉(zhuǎn)換單元〔2－8〕，而且，放大單元〔2－1〕和極性轉(zhuǎn)換單元〔2－2〕個數(shù)都要與輸入模擬信號路數(shù)相等。部件〔3〕包括信號輸入整形單元〔3－1〕、串一并轉(zhuǎn)換單元〔3－2〕、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元〔3－3〕、控制信號分離單元〔3－4〕、濾波單元〔3－6〕和輸出單元〔3－5〕。對于記錄多路信號，則還要增加一個多路轉(zhuǎn)換單元〔3－7〕，并且，濾波單元〔3－6〕和輸出單元〔3－5〕的個數(shù)都要與路數(shù)相等。
本實用新型與已有技術(shù)相比，具有明顯進步。它開辟了解決磁帶帶速抖動引起的低頻噪聲的新途徑，特別是隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，集成電路價格下降較快，為本實用新型帶來生產(chǎn)方便和低成本。采用本實用新型，一臺普通的雙通道錄音機就具有高性能的信噪比，例如，當模擬信號量化位數(shù)為8比特時，信噪比S＞48db，當量化位數(shù)為12比特時，S＞64db。目前，卡式立體聲收錄機已十分普遍，用戶很多，采用本實用新型的方案，十分方便地成為一臺高質(zhì)量的磁式記錄儀器。所以，本實用新型有明顯的實用性。
圖1是兩路模擬信號記錄和重放的方框圖。
圖2是信號輸入部件〔2〕的電路圖。
圖3和圖4是信輸出部件〔3〕的電路圖。
下面給出本實用新型的一個實施例，它適合于兩路模擬信號的場合。通通過對該實施例的闡述，進一步給出本實用新型的細節(jié)。
在本實施例中，錄音機〔1〕是一臺日本三洋9930卡式收錄機，它提供了兩個記錄通道。
圖2中信號輸入部件〔2〕共有10個單元。控制信號單元〔2－5〕由一個晶體振蕩電路和多級分頻器組成。晶體振蕩電路包括電阻R251、R252、電容C251、C252、與非門IC251、IC252和晶體CZ，產(chǎn)生100KC振蕩信號。分頻器IC253完成對晶振信號的96分頻，輸出時鐘脈沖CP，分頻器IC254對CP脈沖進行11分頻后輸出起始信號脈沖ST，分頻器IC255對ST脈沖進行二分頻后輸出二路模擬開關(guān)轉(zhuǎn)換控制脈沖SP和信號分離識別控制脈沖SD。輸入放大單元〔2－1〕由兩級運算放大器IC211、IC212和電阻衰減器R211、R212、R213、R214組成，有兩個相同結(jié)構(gòu)的單元〔2－1〕。極性轉(zhuǎn)換單元〔2－2〕是一只由集成電路IC221、電阻R221、R222和R223組成的加法器，實現(xiàn)參考電平的轉(zhuǎn)移，使雙向模擬信號變成單向，有兩個結(jié)構(gòu)相同的單元〔2－2〕電路，它們分別與多路轉(zhuǎn)換元〔2－8〕相連接。單元〔2－8〕是一塊模擬開關(guān)電路IC281，如CD4051，它受SR脈沖控制，使兩路模擬信號輪番送給采樣保持單元〔2－3〕，單元〔2－3〕是一塊采樣保持電路IC231，例如LF398，起始信號脈沖ST一到，便對模擬信號進行采樣和保持，送模數(shù)轉(zhuǎn)換單元〔2－4〕進行模－數(shù)轉(zhuǎn)換和編碼。單元〔2－4〕由A／D轉(zhuǎn)換電路IC241和比較電路IC242組成，例如10比特A／D轉(zhuǎn)換器AD7570和比較器LM311P。轉(zhuǎn)換受起始信號脈沖ST控制，由時鐘脈沖CP提供轉(zhuǎn)換節(jié)拍，每一次轉(zhuǎn)換輸出一組信號編碼脈沖和同步信號脈沖。信號編碼脈沖經(jīng)信號編碼輸出單元〔2－7〕放大后輸出，送錄音機〔1〕的信號記錄通道記錄。單元〔2－7〕由二級與非門IC272和運算放大器IC271構(gòu)成。同步信號與起始信號脈沖分別輸入?yún)⒖夹盘枂卧?－6〕后，輸出一組參考信號，送錄音機〔1〕的參考信號記錄通道。參考信號單元〔2－6〕是一只電阻R261、R262、R263、R264和集成電路IC261組成運算放大器。
輸出部件〔3〕由6個單元組成。圖4給出控制信號分離單元〔3－4〕它接收來自錄音機〔1〕的重放參考信號后，進行放大并整形，分離出時鐘脈沖CP＊和起始信號脈沖ST＊，對ST＊兩頻后輸出兩路開關(guān)信號SP＊。它主要包括放大器T341、IC341、T342、T343和比較器IC342、箝位電路(由C341、D341、R349構(gòu)成)和積分電路(由C342和R342組成)及二分頻電路IC345。在圖3中，信號輸入整形單元〔3－1〕接收錄音機〔1〕的重放編碼信號后，輸出整形碼脈沖CD，它主要由放大器T311、IC3111、積分器CRT(由R318、R319、R3110、C311、C312和T312組成)、比較器IC312和與非門IC313組成。串一并轉(zhuǎn)換單元〔3－2〕由一塊串一并轉(zhuǎn)換電路IC321和一塊八位數(shù)據(jù)鎖存器IC322組成，整形碼脈沖CD和鐘脈沖CP＊同時送給IC321，將串行編碼脈沖轉(zhuǎn)換為并行碼脈沖，，由起始信號脈沖ST＊選通IC322，一次將8位碼數(shù)據(jù)鎖存起來，送數(shù)－模轉(zhuǎn)換單元〔3－3〕進行D／A轉(zhuǎn)換。單元〔3－3〕由一塊D／A轉(zhuǎn)換電路IC331(例如AD7521)和一塊線性集成電路IC332組成，完成數(shù)－模轉(zhuǎn)換后，將模擬信號饋送給多路轉(zhuǎn)換單元〔3－7〕，它是一塊多路轉(zhuǎn)換電路IC371(例如取用集成電路CD405)，受多路開關(guān)信號SP＊控制，依次輸出兩路模擬信號，送給相應(yīng)的兩路低通濾波單元〔3－9〕。單元〔3－9〕由兩級源極跟隨器T361、T362和兩節(jié)T型濾波器R362C361、R363C362組合而成，共有兩個相同結(jié)構(gòu)的單元〔3－6〕，濾除信號中的高頻成份后，分別饋給相應(yīng)的兩路信號輸出單元〔3－5〕。單元〔3－5〕由運算放大器IC351、射極跟隨器T351和T352組成，兩路模擬信號以不同的衰減倍數(shù)衰減后送筆寫記錄器記錄或示波器顯示。
最后再補充有關(guān)圖2和圖3中幾個電路單元所用集成電路型號圖2中，控制信號單元(2－5)中的IC253、IC254所取用集成電路型號為C156，它是任意進制非同步加法計數(shù)器。用二塊C156構(gòu)成C25396分頻器，其中一塊接成16分頻，一塊接成6分頻或者一塊接成12分頻、一塊接成8分頻。IC255采用一塊C156電路，接成11分頻。而IC255采用一塊D觸發(fā)器C013(或C043、C073)接成二分頻器。
圖3中，串－并轉(zhuǎn)換單元IC321取用一塊雙四位靜態(tài)移位寄存器C423(或C393、C453)、接成8位串行移位寄存器。IC322取用兩塊四D鎖定觸發(fā)器C421(或C391、C451)構(gòu)成8位數(shù)據(jù)鎖存器。
權(quán)利要求
1.一種消除磁帶錄音機帶速抖動噪聲裝置，特別是用來記錄或重放低頻模擬信號，包括磁帶錄音機[1]，其特征在于還有一個輸入部件[2]和輸出部件[3]。a、所說的磁帶錄音機[1]至少有兩個通道；b、所說輸入部件[2]包括輸入放大單元[2-1]、極性轉(zhuǎn)換單元[2-2]、采樣保持單元[2-3]、模-數(shù)轉(zhuǎn)換單元[2-4]、控制信號單元[2-5]、參考信號輸出單元[2-6]和信號編碼輸出單元[2-7]，對于多于一路信號的場合，還有一個多路轉(zhuǎn)換單元[2-8]，且輸入放大單元[2-1]和極性轉(zhuǎn)換單元[2-2]的個數(shù)與信號路數(shù)相等；c、所說的輸出部件[3]包括信號輸入整形單元[3-1]、串-并轉(zhuǎn)換單元[3-2]、數(shù)-模轉(zhuǎn)換單元[3-3]、控制信號分離單元[3-4]、濾波單元[3-6]和輸出單元[3-5]，對于多路記錄信號的場合，還有一個多路轉(zhuǎn)換單元[3-7]，且濾波單元[3-6]和輸出單元[3-5]的個數(shù)與信號路數(shù)相等。
2.如權(quán)利要求
1所述裝置其特征在于磁帶錄音機〔1〕是卡式雙通道收錄機。
3.如權(quán)利要求
1所述裝置其特征在于所說的控制信號單元〔2－5〕由晶體振蕩電路和多級分頻器組成。
4.如權(quán)利要求
1所述裝置其特征在于所說的控制信號分離單元〔3－4〕包括放大器T341、IC341、T342、T343、箝位電路、積分電路和二分頻電路。
5.如權(quán)利要求
1所述裝置其特征在于所說的極性轉(zhuǎn)換單元〔2－2〕是一只參考電平移位加法器。
專利摘要
一種消除磁帶錄音機帶速抖動噪聲的裝置包括一臺至少是兩通道的收錄機[1]，一個輸入部件[2]和輸出部件[3]。輸入部件[2]將模擬信號量化并向收錄機[1]提供編碼信號脈沖和參考信號脈沖；輸出部件[3]接受收錄機[1]的重放信號，解調(diào)還原成模擬信號。本實用新型以電路代替精密的機械設(shè)計，解決磁帶帶速抖動引起的低頻噪聲，明顯提高收錄機的質(zhì)量，降低高級磁帶記錄器的成本，有著廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號G11B20/24GK86204658SQ86204658
公開日1988年2月24日 申請日期1986年9月23日
發(fā)明者孫復川, 翁為民 申請人:中國科學院上海生理研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan