Системы автоматического регулирования

Назначение сервосистем. Системы автоматического регулирования точно регулируют вращение видеобарабана и движение ленты в режимах записи и воспроизведения сигналов.

При записи видеоголовки должны подходить к началу строчки записи точно в начале очередного поля видеосигнала и заканчивать строчку в конце поля. Это достигается согласованием движения видеобарабана с импульсами синхронизации полей. При считывании сигнала каждая видеоголовка должна подходить к началу воспроизводимой строчки с частотой следования полей и затем точно следовать по видеодорожке до конца поля записи.

Движение видеоголовок при воспроизведении точно по строчкам записи видеосигнала называют трекингом.

Вращающиеся видеоголовки А и В при воспроизведении должны точно проходить по тем же самым видеодорожкам, которые были записаны аналогичными головками А и В. Головка А не может воспроизводить то, что записано головкой В, так как их зазоры имеют разный азимут. Точно так же головка В не может воспроизводить запись сделанную головкой А.

В видеомагнитофоне имеются две сервосистемы: САР ВВ – система автоматического регулирования частоты и фазы вращения ведущего вала (т.е. движения ленты) и САР БВГ – система автоматического регулирования частоты и фазы вращения видеобарабана (т.е. движения видеоголовок). Эти системы совместно управляют движением видеоленты и вращающихся головок в соответствии с частотой и фазой опорных импульсов. Использование для трекинга следящих систем обеспечивает возможность воспроизведения лент, записанных на другом видеомагнитофоне.

Принцип работы сервосистем. Управление двигателями ВВ и БВГ осуществляется с использованием принципа обратной связи.

Рис.10.26. Принцип работы сервосистемы: U₀ – опорный сигнал; U₁ – выходной сигнал датчика; ΔU – сигнал коррекции скорости вращения двигателя

В соответствии с этим принципом (рис.10.26) с валом двигателя связаны датчики положения и скорости вращения вала. Сигналы от этих датчиков сравниваются с опорными сигналами, и схема сравнения вырабатывает напряжения, управляющее вращением двигателя.

Если в некоторый момент времени фаза вращения вала двигателя отстает от необходимого значения, происходит рассогласование по фазе между опорным сигналом U₀ и выходным сигналом датчика U₁. В соответствии с этим рассогласованием схема сравнения вырабатывает управляющее напряжение необходимой величины и полярности, которое подается на схему управления двигателем. Частота вращения двигателя увеличивается, за счет чего устанавливается нужная фаза вращения вала двигателя. Если, наоборот, фаза вращения вала двигателя опережает необходимое значение, схема сравнения вырабатывает напряжение обратной полярности, уменьшающее скорость вращения двигателя.

В САР ВВ и САР БВГ используется двухпетлевое управление двигателями (рис.10.27).

Рис.10.27. Двухпетлевое управление скоростью вращения двигателя: ЧД – частотный дискриминатор; ФД – фазовый дискриминатор; М – мотор; Д1 – датчик частоты вращения; Д2 – датчик фазы вращения вала

С валом двигателя связано два датчика: Д1 - датчик частоты вращения, Д2 – датчик фазы вращения вала. Сигнал с датчика Д1 поступает на частотный дискриминатор ЧД, а с датчика Д2 – на фазовый дискриминатор ФД.

Частотный дискриминатор вырабатывает управляющее напряжение, полярность и величина которого определяется отклонением частоты вращения двигателя от номинального значения. Полярность и величина напряжения на выходе фазового дискриминатора определяется отклонением фазы вращения вала двигателя от номинального значения. Напряжения U₁ и U₂ с выходов ЧД и ФД суммируются и через сервоусилитель подаются на двигатель, изменяя скорость его вращения в нужную сторону.

Использование двух контуров управления двигателем позволяет осуществить точную регулировку в широких пределах изменения скорости двигателя и хорошие динамические характеристики (скорость регулировки и устойчивость).

САР БВГ осуществляет стабилизацию частоты и фазы вращения диска с видеоголовками в соответствии с частотой и фазой опорных импульсов.

Видеоголовки А и В расположены на вращающемся диске БВГ. Вращение осуществляется с помощью электродвигателя, возбуждаемого специальной схемой. На диске находится два датчика: PG (pulse generator) – датчик положения видеоголовок и FG (frequency generator) – датчик частоты вращения. Сигналы с датчиков сравниваются с опорными сигналами. Частотный и фазовый контуры управления вырабатывают корректирующие сигналы, которые регулируют число оборотов двигателя таким образом, чтобы непрерывно поддерживалась правильность расположения видеоголовок.

В режиме записи благодаря действию САР БВГ выполняются следующие функции:

- стабилизация скорости вращения диска БВГ: один оборот диска по времени должен соответствовать одному телевизионному кадру,

- фазирование диска БВГ по отношению к записываемому сигналу изображения: видеоголовка должна подходить к началу строчки записи на ленте в момент начала поля телевизионного сигнала,

- запись синхронизирующего импульса полей на дорожке управления магнитной ленты точно в необходимом месте.

Опорным сигналом САР БВГ в режиме записи является сигнал синхронизации полей, который выделяется из записываемого ПЦТС.

В режиме воспроизведения САР БВГ обеспечивает:

- стабилизацию скорости вращения диска БВГ: видеоголовка должна проходить вдоль строчки записи точно за период опорного сигнала синхронизации;

- фазирование диска БВГ по отношению к опорному сигналу синхронизации: видеоголовка должна подходить к началу воспроизводимой строчки записи синхронно с этим сигналом.

САР ВВ обеспечивает неизменность расстояния между строчками при записи и совмещение траектории движения видеоголовок со строчками записи при воспроизведении. Это достигается стабилизацией частоты и синхронизацией фазы вращения ВВ в зависимости от частоты и фазы опорных сигналов в режимах записи и воспроизведения.

Для протяжки видеоленты используются двигатель, ведущий вал и прижимной ролик. Электронная схема возбуждения электродвигателя подает на него импульсы тока. Для того чтобы двигатель вращался с нужной скоростью, используется две цепи регулирования, частотная и фазовая.

В режиме записи САР ВВ обеспечивает номинальную скорость протяжки ленты. Опорным сигналом при этом является напряжение кварцевого генератора, которое делится по частоте.

В режиме воспроизведения включается система трекинга, обеспечивающая движение видеоголовок точно по строчкам записи. В этом режиме информация о положении ленты считывается синхроголовкой с дорожки управления. Напомним, что синхроимпульсы были записаны на дорожку управления системой БВГ. Использование одних и тех же опорных сигналов в САР БВГ и САР ВВ обеспечивает согласованность действия сервосистем. Лента подводится к БВГ

таким образом, что каждая видеоголовка точно попадает на свою строчку запи-

си и не сходит с нее до конца считывания поля сигнала.

Качество изображения в большой степени зависит от качества трекинга. Если видеоголовка сходит при воспроизведении со строчки записи, уровень полезного сигнала и отношение сигнал/шум уменьшаются. Поэтому используются различные способы улучшения трекинга, из которых мы рассмотрим систему динамического автотрекинга и обучающуюся систему.

Система динамического автотрекинга обеспечивает точное следование видеоголовок по строчкам записи за счет управления положением видеоголовок.

Видеоголовки укрепляются на пьезокерамических пластинах. При подаче на эти пластины управляющего напряжения они изгибаются и перемещают видеоголовки, выводя их точно на строчки записи и принудительно удерживая на видеодорожках. Благодаря малой массе устройства, обеспечивается очень малая инерционность регулирования. Уровень сигнала от видеоголовки одинаково уменьшается при ее отклонении от строчки записи влево и вправо. Поэтому в видеосигнал дополнительно вводят признаки направления смещения головки, например, сигналы разных частот, которые анализируются специальной схемой.

Обучающаяся система автотрекинга (studio tracking system - STS) обеспечивает оптимальное совмещение жестко закрепленных видеоголовок со строчками записи. Для этого периодически слегка ускоряется или замедляется скорость протяжки ленты, что приводит к «пробным» отклонениям от точного положения головок относительно строчек записи. При этом система STS измеряет уровень сигнала в трех зонах на каждой из двух строчек в 75 последовательных точках. На основе полученных измерений автоматически обеспечиваются оптимальные по сигналу положения видеоголовок относительно магнитной ленты даже при большой кривизне строчек записи. Такая система обеспечивает потребителю оптимальное воспроизведение «чужих» записей, но не может гарантировать того же при воспроизведении его кассет на других видеомагнитофонах.