DE1549002A1 - Servoeinrichtung zum Regeln der Geschwindigkeit und Phase eines beweglichen Abtastorgans - Google Patents

Description

RCA 58 160 ο-^υν*.

US Serial No. 569,611

US Filing Date: August 2, 1966

Radio Corporation of America, New York, N. Y., USA

Servoeinrichtung zum Regeln der Geschwindigkeit und Phase eines beweglichen Abtastorgans

Die Erfindung betrifft Servodtorichtungen, insbesondere eine verbesserte Servoeinrichtung, die in Verbindung mit einem AM-geregelten (amplitudenmodulationsgeregelten) Motor eine genaue und verbesserte Synchronisation ermöglicht. Die Erfindung eignet sich insbesondere für Fernsehbandaufzeichnung^- und -wiedergabegerät e, und zwar ganz besonders für die Aufzeichnung und Wiedergabe von Farbfernsehsignalen.

Bei bekannten Fernsehaufzeichnungsgeräten vom Quadruplextyp werden für die Regelung der Drehzahl und Phase des Kopfradmotors hauptsächlich zwei Systeme verwendet. Bei dem einen System erfolgt die Regelung auf dem Wege der Frequenz- und/oder Phasenmodulation. Dabei läuft der Kopfradmotor, der gewöhnlich ein üblicher Dreiphasen-Hysteresesynchronmotor ist, mit einer synchronen Drehzahl. Das Frequenz- und/oder Phasenmodulationssystem arbeitet mit einem Oszillator, der mit einer bestimmten Mittenfrequenz von beispielsweise 240 Hz schwingt. Die Oszilla-

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torfrequenz wird um diese Mittenfrequenz moduliert, und der Oszillator weist Frequenzänderungen auf, die dazu verwendet werden können, die Drehzahl des Motors zu verändern. Der Ausgang des Oszillators ist nämlich gewöhnlich mit zwei oder drei Leistungsverstärkern gekoppelt, deren jeder je eine der Motorphasen steuert. Beim frequenzmodulierten System werden, um eine genauere Regelung der momentanen Phase des Motors zu erhalten, die Eingangsgröße der Leistungsverstärker oder deren Ausgangsgrößen zusätzlich moduliert. Durch die mit der Oszillatormodulation kombinierte Modulation der Eingangsgrößen oder Ausgangsgrößen der Leistungsverstärker ergibt sich eine große Bandbreite und folglich eine genaue Regelung mit entsprechend zitterarmem (synchronisationsfehlerarmem) Betrieb.

Einer der Nachteile von Systemen mit Frequenz- und/oder Phasenmodulation besteht darin, daß der Dreiphasen-Synchronmotor stets, und zwar auch unter optimalen Laufbedingungen bei richtiger Geschwindigkeit und Phase, die volle Leistung verlangt. Wegen der hohen Leistungserfordernisse läuft der Motor heiß, und die sich ergebenden Temperaturanstiege verursachen plötzliche oder durchschlagende Veränderungen im Betrieb der Kopfradanordnung, die gewöhnlich in der Nähe des Kopfradmotors angeordnet ist. Solche Temperaturwirkungen bringen Bildverzerrungen mit sich und sind nachteilig für die einwandfreie

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Aufzeichnung und Wiedergabe. Kin weiterer Nachteil liegt darin, daß, um einen einwandfreien Betrieb zu erreichen, sämtliche Phasen des Dreiphasenmotors von den Leistungsverstärkern mit der gleichen Leistung oder Energie gespeist werden müssen. Elektrische Schaltungsanordnungeii wie Dreiphasenverstärker, Modulatoren und dergl. können bekanntlich nicht vollkommen identisch ausgebildet werden. Sslbst wenn solche identischen Signale erzeugt werden könnten, wäre es schwierig, Motoren mit identischer Induktivität, Kapazität und anderweitig vollkommener Abgeglichenheit in den entsprechenden Wicklungen herzustellen. Die erwähnten Unabgeglichenheiten oder Unsymmetrien verursachen Verzerrungen der Drehfelder des Motors, die ihrerseits bewirken, da3 der Läufer Exzentrizitäten aufweist, aufgrund deren das Kopfrad das Signal vom Band mit zeitlichen oder Phasenfehlern abliest. Einweiterer Nachteil ergibt sich daraus, daß der verwendete ■Motor gewöhnlich ein Hysteresemotor ist und solche Motoren sehr empfindlich gegen RegelSchwankungen sind, d. h. leicht ins "Pendeln"' geraten. Typiseherweise pendeln diese Motoren mit einer Frequenz in der Größenordnung von mehreren Hertz. Diesem Pendeln wird im allgemeinen mit einer kompensierenden Servoschleife entgegengewirkt. Die Yerstärkungs- und Phaseneigenschaften einer derartigen Servoschleife sind kritisch und müssen sorgfältig eingestellt werden, '..enn die -Verstärkung und die Phase nicht richtig eingustfillt werden, wird die

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Schleife unstabil, so daß der Motor zu "schlagen" anfängt oder "wobblig" wird.

Um die oben erwähnten Schwierigkeiten zu vermeiden, verwendet man ein amplitudenmoduliertes System (AM-System). Bei einem solchen System läuft der Motor mit Schlupf oder asynchron. Dabei wird der Motor mit gerade soviel Energie gespeist, wie notwendig ist, um die Reibung und den Luftwiderstand zu überwinden und die gewünschte Phase beizubehalten. Die zugeführte Leistung reicht also gerade aus, daß der Motor einwandfrei arbeitet und die Kopfradanordnung mit der erforderlichen Drehzahl und Phase antreibt. Aufgrund dieser Arbeitsweise ergibt sich eine nur geringe Erwärmung des Motors, so daß die beim PM-System auftretenden Wärmewirkungen wesentlich geringer sind.

V/eg en des großen Schlupffaktors, mit dem der Motor beim AM-System läuft, entfällt die Neigung des Motors, aus elektrischen Ursachen exzentrisch zu arbeiten. Selbst wenn die drei dem Motor von den Leistungsverstärkern zugeführten Phasensignale nicht symmetrisch sind, ergibt sich keine Verschiebung der Motordrehachse, sondern der Motor rotiert glatt oder gleichmäßig auf seiner Achse. Hieraus ergibt sich, daß das AM-System dem frequenzmodulierten und, oder phasenmodulierten System in mancher Hinsicht überlegen ist.

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Für Farbfernsehzwecke, wo ein farbiges Programm aufgezeichnet und spater abgespielt werden soll, wäre es wichtig., daß das Bandgerät lediglich auf die Horizontalsynchronisierimpulse synchronisiert wird. Die Vertikalsynchronisation ist nämlich für den Farbbetrieb nicht erforderlich, da die Farbsignalverarbeitungsschaltungen keine Vortikalinformation benötigen, um einwandfrei zu arbeiten. Diese Betriebsart der Synchronisation eines Aufzeichnungs- oder Wiedergabegerätes mit Horizontalsignalen soll hier als Zeilengleichlauf- oder Zeilensynchronisationsbetrieb (Line Lock) bezeichnet werden, womit eine Synchronisation von Fernsehbildzeile zu Fernsehbildzeile oder eine zeilenweise Synchronisation derart, daß der Kopfradmotor in Phase mit der Horizontalinformation läuft, gemeint ist. Beim Zeilensynchronisationsbetrieb ist es erforderlich, daß das horizontale Zittern oder der horizontale Synchronisationsfehler in engen Grenzen gehalten wird, wozu ein breitbandiges Servosystem unter Verwendung von Horizontalfrequenztastung benötigt wird. Bei einem solchen Bjstrieb sollten sich zwei Vorteile ergeben, nämlich das geringe Zittern und die Fähigkeit des Systems, sich rasch von Störungen zu erholen, die sich durch Signalunterbrechungen infolge schlechter Bandklebungen oder bei starker Störung des Kopfrades oder bei Ausfallen der Synchronisation usw. ergeben. Jedoch treten bei den bekannten AM-Systemen mit einer

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derartigen Betriebsart bestimmte Probleme und Nachteile auf. Wenn beim frequenzmodulierten und/oder phasenmodulierten System die Synchronisation im Zeilensynchronisationsbetrieb verlorengeht oder eine Störung im System, eine Signalunterbreehung infolge einer mangelhaften Klebstelle oder eine starke Störung des Kopfrades auftritt, so hat der den Dreiphasenmotor mit Signalen speisende Oszillator immer noch eine Freilauf-Eigenfrequenz, aufgrund deren er den Kopfradmotor auf die Solldrehzahl zurückbringt, so daß die Phasensynchronisation bei Verschwinden der Störung wiederhergestellt v/erden kann. Das AM-System dagegen-wird, wenn es mit Zeilensynchronisation oder Horizontalsynchronisation arbeitet, wobei das System durch Vergleichen eines Signals vom Band, des sogenannten "Bandhorizontals", mit dem Bezugssignal, dem sogenannten "Bfezugshorizontal", synchronisiert wird und eines dieser Signale infolge einer Störung verlorengeht, im Kopfradmodulator eine starke Überlagerungskomponente erzeugt, die bewirkt, daß das Kopfrad wegläuft. Durch das Überlagerungssignal wird der den Motor steuernde Kopfradmodulator abwechselnd ein- und ausgeschaltet, so daß der Motor beschleunigt, anschließend verlangsamt usw. wird. Dieser Vorgang kann, wenn lediglich mit Zeilensynchronisation gearbeitet wird, sich soweit fortsetzen, daß das System sich nicht mehr erholen kann.

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Dor Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Servoeinrichtung zu schaffen, die bei einem AM-Motorregelsystera eine hochgenaue Phasenregelung bewirkt.

Vielter soll eine verbesserte Servoeinrichtung geschaffen v/erden, die bei einem AM-Wotorregelsystem einen zitterarmen Betrieb ermöglicht und bei einer im Zeilensynchronisationsbetrieb arbeitenden Bandaufnahme- und -wiedergabeeinrichtung für Fernsehsignale eine verbesserte Stabilität liefert.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung, die sich für die Verwendung in einem kompatiblen Pernsehaufnähme- und -wiedergabegerät eignet, wird der Zeilensynchronisationsbetrieb oder die Phasenregelung durch Horizontalsynchronisation in der folgenden V/eise erreicht.

Die Horizontalsignale, nämlich das Bezugshorizontal, d. h. ein von einem Präzisionstaktgeber erzeugtes Signal, und das Bandhorizontal, d. h. die vom Pernsehaufζeichnungsband abgespielten Horizontalsynchronisierimpulse, werden in einem Horizontalphasenvergleicher miteinander verglichen, und die resultierende Fehlerspannung wird dazu verwendet, den Kopfradmotor über eine Tonrad-Servoschleife zu regeln. Dabei bleibt das gesamte Tonrad-Servosystem während dieses Betriebs eingeschaltet, statt wie bei den bekannten Einrichtungen zu entfallen. Die

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Horizontalphaseneinstellung des Kopfrades erfolgt über das Tonrad-Servosystem, indem die oben erwähnte Fehlerspannung ein veränderliches Verzögerungsglied im Bezugskanal des Tonrad-Servosystems steuert. Um nun eine größere Bandbreite zu erhalten und dadurch das Zittern zu verringern, wird die Ausgangsgröße des Horizontalphasenvergleichers differenziert. Es wird somit ein Signal erzeugt, das der Änderungsgeschwindigkeit der Phase und folglich der Geschwindigkeit oder Drehzahl proportional ist. Die Ausgangsgröße des Differentiators wird direkt in den Kopfradrnodulator eingegeben und steuert zusätzlich den Kopfradmotor unter vollständiger Umgehung des schmalbandigen Servosystems. Wenn jetzt infolge einer Systemstörung oder einer schlechten Klebstelle die Horizontalinformation auf dem Band ausfällt, sorgt das immer noch vorhandene Tonrad-Servosystem für eine rasche Stabilisierung des Kopfrades, so daß der Horizontalphasenvergleicher die Steuerung oder Regelung wieder übernehmen kann. Das System wird durch die Wirkung des Tonrad-Servosystems" stabilisiert, so daß es bei Aufhören der Systemstörung weiter im Zeilensynchronisationsbetrieb arbeitet, ohne daß das Kopfrad wegläuft. Die Einrichtung weist also sämtliche erwähnten Vorteile des AM-Systems und zusätzlich den weiteren Vorteil auf, daß der Kopfradmotor jederzeit bei der richtigen Drehzahl und Phase gehalten werden kann. Falls infolge eines Verlustes an'Horizontalsignalen auf

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dem Band oder aus anderen Gründen eine beliebig starke Systemstörung auftritt, kann dank der erfindungsgemäßen Maßnahmen das System trotzdem sofort auf die nächstfolgende Horizontalzeile einsynchronisiert werden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, deren einzige Figur das Blockschaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zeigt, erläutert.

In der Zeichnung ist ein Magnetband 10 gezeigt, auf dem mittels der Schrägspurtechnik ein Fernsehsignal aufgezeichnet ist. Eine ausführliche Beschreibung von Fernsehaufnahme- und -Wiedergabegeräten mit Schrägspurtastung findet sich in der einschlägigen Fachliteratur, beispielsweise in dem Buch von Julian Bernstein: "Video Tape Recording", i960, Rider Publisher Inc., New York. Die für die Wiedergabe des Fernsehsignals verwendete Einrichtung ist die Umkehrung der Aufnahmeeinrichtung. Das Fernsehsignal kann mit dem gleichen Gerät, mit dem es auf dem Band aufgezeichnet worden ist, wiedergegeben werden, oder man kann ein anderes, mit der gleichen Technik arbeitendes Gerät verwenden.

Das Band 10 kann mit gewünschten Geschwindigkeiten in bekannter V/eise, beispielsweise durch einen Antriebsachsenmotor mit dazugehörigem Servosystem (nicht gezeigt) angetrieben werden. Das Band 10 kann in einer endlosen Schleife angeordnet sein,

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oder es können geeignete Abwickel- und Aufwickelspulen (nicht gezeigt) vorgesehen sein. Das Band 10 kann auch geeigneten Vorrats- oder Speicherkassetten entnommen und in diese zurückgegeben v/erden. Ein Kopf radmotor 15 treibt ein Kopf rad 16 mit einer geeigneten Drehgeschwindigkeit (14 400 U.p.M. gemäß den amerikanischen Pernsehnormen) an, so daß dieses sich in einer zur Laufrichtung des Bandes 10 senkrechten Ebene dreht. Das Kopfrad 16 trägt vierJm Abstand von 90 an seinem Umfang angeordnete Magnetköpfe IJ. Durch geeignete BandfUhrungen (nicht gezeigt) wird das Band 10 so am Kopfrad 16 vorbeigeführt, daß die Magnetköpfe IJ das Band 10 erfassen können, wobei die Köpfe 17 nacheinander über die Breite des Bandes tasten. Die von den Schrägspuren des Bandes 10 durch die Köpfe IJ abgetasteten Signale und Synchronisierinformationen werden über Schleifringe oder einen Drehtransformator (nicht gezeigt) und eine Leitung dem Videowiedergabeteil 21 zugeleitet. Eine ausführliche Beschreibung einer derartigen Wiedergabeschaltung 21 findet si Gh ebenfalls in dem oben genannten Buch.

Der Kopfradmotor 15 treibt außerdem ein Tonrad 22 an. Das Tonrad 22 kann aus magnetisch suszeptiblem Material mit einer eingeschnittenen Kerbe oder Öffnung gefertigt sein. Jedesmal, wenn die Kerbe an einer Abtasteinrichtung 2J5 vorbeiläuft, wird ein Impuls erzeugt. Auf diese oder ähnliche Weise wird pro volle Umdrehung des Kopfrades 16 jeweils ein einzelner Impuls erzeugt.

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Die Kerbe des Tonradcs 22 ist in bezug auf den Ort der Magnetköpfe Vf auf dom Kopfrad 16 so angeordnet, daß der pro Umdrehung erzeugte Impuls anzeigt, wenn ein bestimmter der Köpfe 17 sich in der Mitte seiner Abtastspur auf dem Band 10 befindet.

Die auf dem Band 10 aufgezeichnete Information enthält Video-, Synchronisier- und Steuersignale. Die genaue Beschaffenheit der in den entsprechenden Spuren aufgezeichneten Information ist im einzelnen in dem oben genannten Buch beschrieben. Der gestrichelte Block 30 in der Zeichnung umfaßt das sogenannte Tonrad-Servosystem oder die Tonrad-Servoschleife.

Um die Arbeitsweise des Systems deutlicher zu veranschaulichen, sei angenommen, daß das Bandgerät im Wiedergabebetrieb arbeiten soll und ferner ein auf dem Band aufgezeichnetes Farbfernsehsignal abgespielt werden soll. Das Gerät wird beim Einschalten durch eine geeignete Einrichtung (nicht gezeigt) mit Energie gespeist. Ferner sind in bekannter Weise zwischen den verschiedenen durch die Blöcke in der Zeichnung dargestellten Schaltungen und Einrichtungen entsprechende Masseverbindungen und gemeinsame Rüekieitungen (nicht gezeigt) vorgesehen. Der Kopfradmotor 15 dreht sich nicht. Eine im Tonrad-Servosystem . 30 vorhandene Kopfrad-Drehzahlsteuerung 24 nimmt wahr, daß das Kopfrad 16 bewegungslos ist, und bewirkt, daß dem Kopfradmodulator 25 über die Addierer 26 und 27 volle Energie zugeführt

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wird. Die Addierer 26 und 27 können Widerstandsnetzwerke oder Verstärker mit Summiernetzwerken an ihren Eingängen sein. Wenn der Kopfradmotor 15 beginnt, das Kopfrad 16 und das Tonrad 22 anzutreiben, wird aufgrund der beschriebenen Wirkungsweise des Tonrades 22 und der Abtasteinrichtung· 22 pro Umdrehung je ein Impuls in der Leitung jl erzeugt. Dieser Impuls wird auf einen Tonradimpulsgenerator 2t gekoppelt, der das Signal in der Leitung Jl verstärkt und begrenzt sowie in ein sauberes, nutzbares Signal umformt. Das Ausgangssignal des Tonradimpulsgenerators 28 gelangt zu einem Geschwindigkeits-Zeitkonstanten-Multivibrator 40. Dieser Multivibrator 40 ist mit einem weiteren Geschwindigkeits-Zeitkonstanten-Multivibrator 4l gekoppelt. Die Kipperiode dieser Multivibratoren wird mittels eines Potentiometers 46 oder einer anderen geeigneten Einrichtung so eingestellt, daß sie gleich derjenigen Zeit ist, die für eine volle Umdrehung des Kopfrades 16 bei der gewünschten Solldrehzahl erforderlich ist. Das Ausgangssignal des Multivibrators 4l gelangt zum einen Eingang des Drehzahlfehlerdetektors 24. Die Multivibratoren 40 und 41 können monostabil sein und folglich eine feste Verzögerung für jeden von der Abtasteinrichtung 23 gelieferten und im Impulsgenerator 28 zügeformten Impuls erzeugen, ocii.r sie können astabil sein und durch die Impulse von der Abtasteinrichtung 2J> synchronisiert worden. l£in Trapesgenerator •4 f. formt das Au:;, ;an,^:.;jji:i:_;:na.l des Mu! ti vibrators 4o in ein Tra-

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pezsignal um, das die andere Eingangsgröße- des Drehzahlfehlerdetektors 24 bildet. Der Drehzahlfehlerdetektor 24 vergleicht demnach die Tonradimpulsperiode, die gleich der Periode des Trapezgenerators 42 ist, mit der festen Periode, die durch die beiden Multivibratoren 4o und 41 erzeugt wird, und das Ausgangssignal des Drehzahlfehlerdetektors 24 bewirkt, daß der Kopfradmodulator 25 jede der drei Phasen des Kopfradmotars 15 mit der entsprechenden Energie speist. Ein weiterer Trapezgenerator 44 ist mit dem Ausgang des Multivibrators 4o gekoppelt und erzeugt folglich ein Trapezsignal mit der gleichen Periode wie die Tonradimpulse in der Leitung Jl. Das Ausgangssignal des Trapezgenerators 44 gelangt zum einen Eingang eines Phasenfehlerdetektors 45. Während der Kopfradmotor I5 auf die Solldrehzahl beschleunigt, hat der Phasenfehlerdetektor 45 verhältnismäßig wenig Einfluß auf den Kopfradmodulator 25, da das Signal vom Drehzahlfehlerdetektor 24 dominiert. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Verstärkung des Drehzahlfehlerdetektors 24 relativ zu der des Phasenfehlerdetektors 45 entsprechend eingestellt wird oder daß die Verstärkung des Addierers 26 bei Empfang der Fehlersignale vom Drehzahl fehlerdet eltor 24 und vom Phasenfehlerdetektor 45 entsprechend eingestellt wird.

Wenn der Kopfradmotor 15 sich seiner Solldrehzahl (gemäß den amerikanischen Pernsehnormen 240 U.p.S.) nähert, kommt die löriode der Tonrad-Trapezimpulse am Ausgang des Trapezgenerators

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42 der Gesamtperiode der Multivibratoren 40 und 41 nahe und nähert sich die Ausgangsgröße des Drehzahlfehlerdetektors 24 einem Wert, bei dem dieser Detektor 24 nicht mehr die volle Kontrolle des Kopfrades 16 über den Kopfradmodulator 25 innehat. Zu diesem Zeitpunkt haben die Drehzahlregelschaltungen 28, 40, 41, 42 und 24 den Kopfradmotor 15 auf Touren gebracht, und das System befindet sich jetzt innerhalb des Mitnahme- oder Fangbereiches der aus dem Trapezgenerator 44 und dem Phasenfehlerdetektor 45 bestehenden Tonrad-Phasenservoschleife. Der Phasenfehlerdetektor 45 hat folglich jetzt die Kontrolle über den Motor 15 und bewirkt, daß das Kopfrad l6 und das Tonrad 22 so gleichlaufen, daß die Tonradimpulse in der Leitung ^l mit der Eingangsphasenbezugsgroße des Tonrad-Servosystems J50 phasensynchronisiert sind. Die Eingangsphasenbezugsgroße ist in der Zeichnung als ein Signal "Bezugsvertikal" bezeichnet, das von einer geeigneten örtlichen Quelle (nicht gezeigt) geliefert und dem Eingang eines veränderlichen Verzögerungsgenerators oder -gliedes 50 zugeleitet wird, dessen Ausgangssignal dem anderen Eingang des Phasenfehlerdetektors 45 zugeführt ist. Das Bezugsvertikalsignal wird beispielsweise örtlich mittels eines geeigneten Synchronisiergenerators bekannter Ausbildung erzeugt. Als Tonrad-Eingangsphasenbezugsgröße dient also das durch das veränderliche Verzögerungsglied 50 verzögerte Bezugsvertikalsignal (60 Hz gemäß den amerikanischen Normen). Das veränderliche

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Verzögerungsglied 50 ist auf eine Sollverzögerung eingestellt, die ebenfalls einer Umdrehung des Kopfrades 16 bei dessen Solldrehzahl (4l66 Mikrosekunden bei einem gemäß den amerikanischen Fernsehnormen arbeitenden Gerät) entspricht.

Wenn der Kopfradmotor 15 den oben erwähnten phasensynchronisierten Zustand erreicht, vergleicht ein weiterer Phasenvergleieher oder Taster 60 das vom örtlichen Synchronisiergenerator oder dergl. gelieferte Bezugsvertikalsignal mit dem Bandvertikal signal (dem vom Band abgenommenen Vertikalsignal), und das resultierende Fehlersignai moduliert die Verzögerung des veränderlichen Verzögerungsgliedes 50 so, daß das Bandvertikalsignal mit dem Bezugsvertikalsignal phasensynchroniäert wird. Das Bandvertikalsignal, wie sein Name besagt, wird aus auf dem Band 10 aufgezeichneten Steuer- oder Taktinformationen abgeleitet im Videoteil 21 verarbeitet und in der Synchronisiersignal ■'Abtrennstufe (Amplitudensieb) 29 abgetrennt. Das Bandvertikalsignal gelangt sodann zum anderen Eingang des Phasenvergleichers 60, um die Erzeugung des oben erwähnten Fehlersignals zu ermöglichen. Die Ausgangsgröße des Phasenvergleichers "60 gelangt zum einen Kontakt eines Schalters oder Relais 6l, dessen gemeinsamer Anschluß oder Kontaktarn zum Steuereingang 62 des veränderlichen Verzögerungsgliedes 50 führt. Die Verzögerung des veränderlichen Verzögerungsgliedes 50 kann durch die den Steuereingan - 62 zuge-

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führte Spannung so moduliert werden, daß die 60 Hz-Rasterwechselimpulse oder Bezugsvertikalsignale um einen solchen Betrag verzögert werden, daß der 60 Hz-Rasterwechselimpuls vom Band oder das Bandvertikalsignal mit dem Bezugsvertikalsignal selbst unter extrem ungünstigen Bedingungen (z. B. Phasenver- . Schiebungen um ± 200 MikroSekunden) zum Phasengleichlauf gebracht wird.

Wenn das Bandvertikalsignal einwandfrei mit dem Bezugsvertikalsignal in Phase ist, nimmt ein Koinzidenzgatter 64 dies wahr und betätigt ein Relais 65 oder ein anderes geeignetes Steuerelement, das den Steuereingang 62 des veränderlichen Verzögerungsgliedes 50 auf ein Signal schaltet, das der Phasenabweichung zwischen dem Bezugshorizontalsignal und dem Bandhorizontalsignal proportional ist. Der Kontaktarm des Relais 65 befindet sich jetzt in der gestrichelt angedeuteten Stellung, und der Steuereingang 62 ist auf den Ausgang des Zeilensynchronisations-Phasenstabilisiernetzwerks 66 geschaltet. Das Koinzidenzgatter 64 schaltet außerdem den Horizontalfrequenz-Sägezahngenerator 67 ein, wenn der Vertikalgleichlauf errreicht ist. Durch das Einschalten des Sägezahn-renerators 67 wird der eine Eingang des Horizontalverglelchers 68 aktiviert. Der andere Eingang des Ilorizontalvcrjl richer 68 ist mit dem Horizontalfrequenz-Tastimpulsgenerator 69 verbunden, der bei limp fang des Bandhori-.'lontal signals, das aus der Taktinformation auf dom Band 10

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mittels des Videotels 21 und des Amplitudensiebs 29 erzeugt wird, einen Impuls liefert. Zu diesem Zeitpunkt wird die Phase des Kopfradmotors 15 durcn den Phasenvergleich zwischen dem Bezugshorizontalsignal und dem Bandhorizontalsignal gesteuert.

Das Servosystem, soweit bisher beschrieben, ist ein schmalbandiges System, da das Tonrad-Servosystem j5O selbst schmalbandig ist und die gesamte information einschließlich der zusätzlichen Horizontalphaseninformation verarbeitet. Um aufgrund der Horizontalfrequenztastung eine sehr viel größere Bandbreite zu erhalten, ist an den Kopfradmodulator 25 eine zusätzliche Regelschleife angekoppelt. Die Ausgangsgröße des Horizontal vergleichers 68 wird mittels eines Kondensators 70 und eines Widerstands 71 differenziert. Der Kondensator 70 ist mit seiner einen Seite an den Ausgang des Vergleichers 68 und mit seiner anderen Seite an das eine Ende des Widerstands 71 angeschlossen, dessen anderes Ende an dnem Bezugspotentialpunkt oder Masse liegt. Der Verbindungspunkt des Widerstands 71 und des Kondensators 70 ist an das Zeilensynchronisations-Stabilisiernetzwerk 73 angeschlossen, das aus einem Gleichstromverstärker mit geeignetem Kompensationsnetzwerk und geeignetem Verstärkun^sgrad bestehen kann. Mit dem Stabilisiernetzwerk 73 ist außerdem ein Verstärkungsregler 74 gekoppelt, um das Netzwerk 73 auf optimale Verstärkung einzustellen. Das Ausgangssignal des Netzwerkes 73

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gelangt zum Addierer 27, der dazu dient, dieses Signal auf den Kopfradmodulator 25 zu koppeln, wie bereits beschrieben. Die Ausgangsgröße des Differentiators 72 mit dem Kondensator JO und dem Widerstand 71 ist der Inderungsgeschwindigkeit der Fehlergroße am Ausgang des Horizontalvergleichers 68 und folglich der Geschwindigkeit oder Drehzahl proportional. Der Differentiator 72 liefert also die Zeilensynchronisations-Drehzahlinformation mit voller Bandbreite direkt zum Kopfradmodulator 25, während die Zeilensynchronisations-Phaseninformation über das Tonrad-Servos3 >-stem ^O geliefert wird, indem die Ausgangsgröße des Vergleichers 68 einem als Zeilensynchronisations-Phasenstabilisiernetzwerk bezeichneten Verstärker 66 zugeleitet wird und die Ausgangsgröße des Verstärkers 66 direkt die Verzögerung des veränderlichen Verzögerungsgliedes 50 im Tonradservo-Phasenbezugskanal steuert.

Aufgrund der beschriebenen Wirkungsweise kann zunächst eine Vertikalsynchronisation erfolgen und wird dannautomatisch über das Relais 65 auf Horizontalsynchronisation umgeschaltet, die dann in der beschriebenen V/eise einen Horizont al gleichlauf bewirkt. Wenn die volle Horizontal- und Vertikalsynchronisation erreicht ist, ist das Koinzidenzgatter 64 immer noch aktiviert. Bei Auftreten etwaiger Störungen des Kopfradmotors I5, durch die das Koinzidenzgatter 64 vorübergehend geöffnet wird, schaltet

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das Holals 65 auf den Kontakt 61 zurück, wodurch der Vertikalphasenvergleicher 60 wieder an das veränderliche Verzögerungsglied 50 angeschlossen und der Horizontalvergleicher 68 durch Ausschalten des Sägezahngenerators 67 abgeschaltet wird. Sodann wird der gesamte Regelzyklus mit nacheinander Vertikalsynchronisation, Umschaltenaif Horizontalsynchronisation usw. eingeleitet. Dieser RegelVorgang kann mehrere Sekunden in Anspruch nehmen.

An die eine Seite des Relais 65 ist ein mit "Zeilensynchronisation" bezeichneter Schalter angeschlossen. Bei seiner Betätigung aktiviert dieser Schalter 80 das Relais 65 und bewirkt, daß der Steuereingang 62 des veränderlichen Verzögerungsgliedes 50 in der beschriebenen Weise unter den Einfluß des Horizontalvergleichers 68 gelangt, während außerdem das Koinzidenzgatter 64 gesperrt wird. Von diesem Zeitpunkt an verbleibt die Servoeinrichtung im Zeilensynchronisationsbetrieb, gleichgültig, ob Vertikalsynchronisation stattfindet oder nicht. Meiern. die Bandsignale vorübergehend aussetzen oder wegen einer schlechten Klebstelle im Band oder aus sonstigen Gründen eine Kopfradstörung auftritt, synchronisiert das Kopfrad l6 auf die nächste Horizontalzeile, ohne sich vertikal einzuregeln, wodurch der Erholvorgang beschleunigt wird.

Durch die kombinierte Sorvoregelung mittels des Tonrad-Servosystems j5Q und der Zeilensynchronisati-onssohleiffi wird der

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gewünschte stabile, zitterarme Betrieb bei der Farbwiedergabe erhalten und außerdem eine rasche Erholung von Systemstörungen erreicht. Die Fehlersignale vom kombinierten System werden im Addierer 27 geeignet addiert, so daß während Störungen, bei denen das Kopfrad 16 vorübergehend außer Tritt gerät, das vom Addierer 26 gelieferte Fehlersignal des Tonrad-Servosystems dominiert und dadurch die Kopfraddrehzahl dicht beim Sollwert gehalten wird. Wenn die S^stemstörung verschwindet, übernimmt die Zeilensynchronisationsschleife über den Horizontalvergleicher 68 wieder die Regelung des Kopfrades.16. Es ist. daher bei diesem Zeilensynchronisationsbetrieb das Tonrad-Servosystem 50 stets bereit, das Kopfrad rasch wieder einzuregeln, gleichgültig wie stark die Systemstörung ist.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Servoeinrichtung zum Regeln der Geschwindigkeit und Phase eines beweglichen Abtastorgans, das einen Aufzeichnungsträger, auf dem mindestens eine Steuersignalfolge aufgezeichnet ist, abtastet und dabei das Steuersignal wiedergibt, wobei eine Servoschleife zum Regeln der Drehzahl und Phase des Abtastorgans sowie.eine Einrichtung zum zusätzlichen Regeln der Phase des Abtastorgans vorgesehen sind, gekennzeichnet durch einen Vergleicher (68), der bei Empfang des Steuersignals und eines.Bezugssignals gleicher Folgefrequenz ein der Phasenabweichung zwischen dem Steuersignal und dem Bezugssignal entsprechendes Fehlersignal erzeugt; eine Einrichtung (66, 62, 50), die entsprechend dem Fehlersignal den Betrieb der Servoschleife (j50) so beeinflußt, daß die Phase und Drehzahl des Abtastorgans (l6) durch sowohl die Servoschleife als auch das Fehlersignal geregelt wird; eine Differenz!ereinrichtung (12), die bei Empfang des Fehlersignals ein der Knderungsgeschwindigkeit dieses Fehlersignals entsprechendes Ausgangssignal erzeugt; und eine Einrichtung (735, 27), die das Abtastorgan entsprechend diesem Ausgangssignal im Sinne Girier Mini mal i sie rung des Fehlersignals regelt,

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   2. Servoeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die letztgenannte Einrichtung (73, 27) zv;isehen die Differenziereinrichtung und das Abtastorgan geschaltet ist.

   j5. Servoeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (21, 29) zum Wiedergeben des Steuersignals, die ein die Drehzahl und Phase des Abtastorgans anzeigendes zweites Steuersignal (Bandvertikalsignal) erzeugt; einen zweiten Vergleicher (60, 50, 45, 26, 27), der bei Empfang dieses zweiten Steuersignals und eines zweiten Bezugssignals (Bezugsvertikalsignal) bezüglich der Frequenz und Phase die Drehzahl und Phase des Abtastorgans entsprechend dem erzeugten Pehlersignal regelt, wobei die Einrichtung (66, 62, 50) zum Beeinflussen der Servoschleife (3>0) eine veränderliche Verzögerungseinrichtung (50) enthält, die bei Empfang des ersten Fehlersignals (über 66, 62) die Phase des zweiten Bezugssignals so verändert, daß das Abtastorgan in der Phase und Drehzahl gleichzeitig durch das erste und das zweite Fehlersignal geregelt wird.

   4. Servoeinrichtung nachAnspruch 3, wobei auf dem Aufzeichnungsträger ein Fernsehsignal mit Horizontal- und Vertikalsynchronisierkomponenten aufgezeichnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuersignal den

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   Horisontalkomponenten des Fernsehsignals entspricht, das zweite Bozugssignal ein Bezugsvertikalsynchronisiersignal ist und das erste Bezugssignal ein Bczugshorizontalsynchronisiersignal ist.

   ^lj. Servoeinrichtung nach Anspruch Z' oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenziereinrichtung (72) EiWisehen den ersten Vergleicher (68) und das Abtastorgan (16) gekoppelt ist, derart, daß das Abtastorgan entsprechend der Ä'nderungsgeschwindigkeit des zweiten Fehlersignals im Sinne einer Minimalisierung dieses Fehlersignals geregelt wird.

   6. Servoeinrichtung nach Anspruch 3 bis 5* dadurch gekennzeichnet, da;3 die Differenziereinrichtung sich am Ausgang des ersten Vergleichers befindet und Impulse an ein Phasengleichlauf-Drehzahlstabilisie.rnetzw.erk (75) liefert.

   7. Servoeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei auf dem Aufzeichnungsträger ein Fernsehsignal mit Vertikal- und Horizontalsynchronisierkomponenten aufgezeichnet ist, wobei ferner ein notorischer Antrieb für das Äbtastorgan, der beim Antreiben des Äbtastorgans ein dessen Drehzahl und thase anzeigendes Steuersignal erzeugt, und im Stromkreis des Abtastorgans eine Einrichtung zum Wiedergeben der Vertikal- und Horizontalsynchronisierkomponenten vorgesehen sind, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung (24, 43, 26, 27), die bei

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   Empfang des Steuersignals und eines über eine veränderliche Verzögerungseinrichtung (50) zugeführten örtlichen Bezugsvertikalsynchronisiersignals die Drehzahl und Phase des Abtastorgans steuert; einen Phasenvergleicher (60), der bei Empfang des örtlichen Eezugsvertikalsynchronisiersignals und der wiederge-, gebenen Vertikalsynchronisierkomponenten ein der Phasenabweichung zwischen den beiden Signalen entsprechendes zweites Pehlersignal erzeugt; einen Schalter (61); eine Einrichtung, Vielehe das zweite Pehlersignal über den Schalter der Verzögerungseinrichtung zuführt, derart, daß die Phase des der Regeleinrichtung zugeführten örtlichen Bezugsvertikalsynchronisiersignals entsprechend dem zweiten. Pehlersignal im Sinne einer Minimalisierung dieses Fehlersignals verändert wird, wobei der erste Vergleicher (68) bei Empfang eines örtlichen Bezugshorizontalsynchronisiersignals und der wiedergegebenen Horizontalsynchronisierkomponente das der Phasenabweichung zwischen diesen beiden Signalen entsprechende erste Pehlersignal erzeugt; eine Schaltungsanordnung (66) zum Zuführen des ersten Fehlersignals an den Schalter; und eine mit dem Schalter verbundene Einrichtung (64), welche die Koinzidenz zwischen dem örtlichen Bezugsvertikalsynchronisiersignal und der wiedergegebenen Vertikalsynchronisierkomponente ermittelt und bei Auftreten von Koinzidenz den Schalter betätigt, derart, daß das erste Pehlersignal anstelle des zweiten Fehlersignals

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   der Verzögerungseinrichtung zugeleitet wird, die bei Empfang des ersten Fehlersignals die Phase des der Regeleinrichtung zugeleiteten örtlichen BezugsvertikalsynchronisJersignals im Sinne einer Minimalisierung des ersten Fehlersignals verändert.

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