Устройство для цифровой записи и воспроизведения звука

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (504 С 10 К

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1 ) 3877863/24-10 (22) 04,04.85 (46) 15.12.86. Бюл. У 46 (72) Б.И.Волков ,(53) 681.84(088.8) (56) Справочник по средствам автоматики./Под ред. В.Э.Низз, M., 1983, с. 181.

Применение цифровой обработки сигналов. /Под ред. Э.Опенгейма. М.:

Мир, 1980, с. 43-45. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ЗАПИСИ

И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЗВУКА (57) Изобретение относится к звукотехнике и позволяет повысить качество записи и воспроизведения звука, В зависимости от величины выходного напряжения с усилителя 2 световой луч попадает на соответствующий световод соответствующей линейки 7 световодов. Если выходной сигнал с усилителя 2 изменяет полярность, происходит обратный процесс сканирования, в процессе которого луч открывает ключи в блоке 11 и 13 аналоговых ключей, Опорные напряжения с блоков

15 и 17 опорных напряжений поступают на электроды дефлекторов 3 и 4, которые разворачивают луч вправо вверх. Эта развертка будет повторяться до момента соответствия выходного напряжения усилителя 2 пределу кодирования линейки 7 световодов.

При записи коды звуковых колебаний с регистра 18 кода поразрядно поступают в блок 22 регистрации и составляют цифровую фонограмму. 2 ил.

12771

Изобретение относится к звукотехнике и может использоваться для получения цифровых фонограмм.

Целью изобретения является повышение качества записи и воспроизве-, дения звука.

На фиг. t представлена блок-схема устройства", на фиг. 2 — плоскость входных зрачков квантирующих линеек, сканируемая световым пятном луча. 10

Схема включает приемник 1 звука, усилитель 2 низкой частоты, аналогоцифровой преобразователь (АЦП) напряжение — код в составе первого пьезоэлектрического дефлектора 3 и второго пьезоэлектрического дефлектора

4, источник 5 светового излучения, узла 6 формирования апертуры луча, блок 7 квантующих линеек световодов, блок 8 фотоэлектрических преобраэова- р0 телей, блок 9 памяти, четыре блока

10-13 аналоговых ключей, четыре блока 14-17 опорных напряжений, регистр

18 кода, блок 19 управления в составе генератора 20 тактовых импульсов 25 и делителя 21 частоты, блок 22 ре— гистрации, цифроаналоговый преобразо. ватель 23 (ЦАП) код — напряжение, фильтр 24 низкой частоты, усилитель

25 низкой частоты и громкоговори- 30 тель 26.

Устройство работает следующим образом.

Звуковые колебания воспринимаются приемником 1 звука и усиливаются усилителем 2, выходной сигнал которого преобразуется в код оптоэлектронным АЦП. Преобразование в код выполняется разверткой светового луча пьезоэлектрическими дефлекторами 3

40 и 4 по плоскости входных зрачков квантующих линеек световодов блока

7, преобразованием световых сигналов в электрические, которые выдают готовые коды, соответствующие уровням

45 звукового сигнала, из блока 9 памяти в регистр 18 кода. Из регистра 18 управляющими сигналами с блока 19 управления коды вьдаются в блок 22 регистрации. Пьезоэлектрический дефлектор 3 является торцовым и состоит из биморфного пьезоэлемента, на торце которого укреплен зеркальный отражатель. Для сканирования используется обратный пьезоэлектрический эффект, возникающий под воздействием электрического сигнала с усилителя

2. Световой луч на зеркальный отра81 )! жатель пьезоэлектрического дефлектора 3 приходит с зеркального отражателя второго торцового пьезоэлектрического дефлектора 4, ва который луч попадает от источника 5 светового излучения. Апертура светового луча формируется диафрагмами узла 6, Форма и размеры апертуры соответствуют размеру входного зрачка световода линейки блока 7. Второй пьезоэлектрический дефлектор 4 по управляющим сигналам с блоков 16 и 17 опорного напряжения выполняет горизонтальную развертку светового луча по отражающей поверхности первого дефлектора

3, который по управляющим сигналам с усилителя 2 производит вертикальную развертку светового луча по входным торцам световодов линеек блока 7.

Световой сигнал каждого световода преобразуется в электрический сигнал в блоке 8 фотоэлектрических преобразователей, выходы фотоприемников блока 8 подключены к входам соответствующих ячеек памяти блока 9. Блок 9 содержит готовые коды сигналов звуковых колебаний. Сигналы с выхода каждого фотоприемника блока 8 представляют собой сигналы выдачи кода иэ соответствующих ячеек блока 9 в регистр 18 кода, Регистр 18 кода имеет 18 разрядов для приема 17-ти разрядов двоичного кода звуковых холебаний и одного знакового разряда.

Каждому разряду в регистре 18 предшествует ключ, ключи одновременно открываются управляющим сигналом

U ., с делителя 21 частоты блока 19 управления. В открытом состоянии ключи пропускают сигналы разрядов кода в регистр 18. Вслед за сигналом U. T сигнал вьдачи U» g делителя 21 частоты вьдает код в блок 22 регистрации.

Блок 7 включает центральную квантующую линейку световодов Ц и 99 квантующих линеек световодом влево и вправо. Каждая линейка содержит по

1000 световодов, диаметр входного зрачка световода равен 20 мкм. Разрешающая способность квантования составляет 100 мкВ. Диапазон кодирования одной квантующей линейки световодов составляет 0-100 мВ. Диапазон кодируемых сигналов (-9,95) (+9,95) В. Для исключения неоднозначности от двух рядом расположенных квантуюидх линеек последние расположены друг от друга на расстоянии

1277

60 мкм (трех диаметров световодов) .

Сканирующие световое пятно луча в плоскости входньгх зрачков световодов составляет прямоугольник с размерами по вертикали 15 мкми по горизонтали

45 мкм. Этот размер задается диафрагмами узла 6. Выше верхнего края и ниже нижнего края квантующих линеек расположены входные окна световодов

I u II (фиг. 2), которые формируют 10 управляющие сигналы на перемещение светового .луча влево — вниз, вправо вверх.

Сканирование производится следующим образом. 15 с

В отсутствии сигнала на выходе усилителя 2 оба пьезоэлектрических дефлектора 3 и 4 находятся в нейтральном положении и сканирующее пятно фиксируется на световоде 0 цент20 ральной линейки. При наличии на выходе усилителя 2 сигнала, например, положительной полярности под действием обратного пьезоэлектрического эффекта отражающая поверхность деф .5 лектора 3 повернется на соответствующий угол и переместит луч вверх по центральной линейке. При перемещении луча по входным торцам световодов линейки фотоприемники этих световодов выдают сигналы на входы соответствующих ячеек памяти блока 9, откуда они поступают последовательно друг за другом в регистр 18. Однако разряды регистра заполняются только в момент открытого состояния ключей, открываемые сигналами с делителя 21 частоты. Максимальная частота открытия входных ключей определяется временем срабатывания фо-топриемников блока 8 и временем открытия соответствующего аналогового ключа в блоках 10-13. При времени срабатывания фотоприемника в

1 мкс, времени открытия ключа 1 в

1 мкс максимальная частота поступления кодов (частота дискретизации) в регистр 10 составляет 500 кГц.

Генератор 20 формирует тактовы импульсы с частотой 500 кГц для делителя 21 частоты. На практике обычно требуется переменная скорость создания информации (произведение разрядности на частоту дискретизации).

Для ее изменения служит делитель 21 частоты с соответствующим переключателем частоты дискретизации в диапазоне 40-500 кГц. При превышении вы181 4 ходным сигналом с усилителя 2 предела кодирования центральной линейкой сканирующее пятно попадает на световод 1, сигнал с которого, преобразованный в электрический, откроет в блоке 12 соответствующий ключ, через который на электроды пьезоэлектрического дефлектора 4 поступает калиброванный сигнал с блока 16 опорного напряжения. Дефлектор 4 поворачивает на соответствующий угол отражающую поверхность, чем перемешает световой луч влево от центральной линейки (фиг. 2). Одновременно сигнал со световода 1 открывает в блоке

10 соответствующий ключ, через который на электроды дефлекгора 3 поступает сигнал с блока 14 опорных напряжений, соответственно которому отражающая поверхность дефлектора 3 повернется внпз настолько, что сканирующее пятно попадает на уровень первого снизу световода следующей линейки слева от центральной. В результате суммарного движения сканирующий луч пройдет влево — вниз (фиг. 2). При еще большем сигнале с выхода усилителя 2 сканирующее пятно пройдет вторую линейку вверх и опять попадает на световоц 1 вверху линейки.

Сигнал с этого световода откроет следующие ключи в блоках 10 и 12, а соответствующие опорные напряжения с блоков 14 и 16 поступят на электроды дефлекторов 3 и 4, и световое пятно переместится влево — вниз на следующую линейку. Таким образом, в зависи" мости от величины выходного напряжения с усилителя 2 световой луч практически мгновенно попадает на соответствующий световод соответствующей линейки. Если выходной сигнал с усилителя ? изменяет полярность, про- . исходит обратный процесс сканирования, в процессе которого луч попадает на вход световода II и открываются .соответствующие ключи в блоке 11 и в блоке 13. Опорные напряжения с блоков

15 и 17 поступают на электроды дефлекторов 3 и 4, которые разворачивают луч вправо — вверх. Это развертка будет повторяться до момента соответствия выходного напряжения усилителя 2 пределу кодирования соответствующей линейкой световодов.

В процессе записи коды звуковых колебаний с регистры 18 кода поразрядно поступают в .блок 22 регистра1277181 ции и составляют цифровую фонограмму. Из блока 22 коды выдаются последовательно в ЦАП 23 сигналами U „, с делителя 21 частоты. Частота следования сигналов U . устанавливаетВый ся в блоке 21 переключателем соответственно требуемой частоте преобразования ЦАП 23. Аналоговые электрические сигналы проходят фильтр 24,, усиливаются в усилителе 25 и преобразуются в звуковые колебания громкоговорителем 26.

Формула изобретения

Устройство для цифровой записи и воспроизведения звука, содержащее последовательно соединенные приемник звука и первый усилитель низкой частоты и последовательно соединенные блок регистрации, цифроаналоговый преобразователь, фильтр низкой частоты, второй усилитель низкой частоты и громкоговоритель, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества записи и воспроизведения звука, в него введены два пьезоэлектрических дефлектора с установленными на них световыми отражателями, источник светового излучения с узлом формирования апертуры луча„ блок квантующих линеек световодов„ блок фотоэлектрических преобразователей, блок памяти, четыре блока ключей, четыре блока опорных напряжений, регистр кода, генератор тактовых импульсов и делитель частоты, при этом выход первого усилителя низкой частоты соединен с первым входом первого пьезоэлектрического преобразователя, выходы блоков опорных напряжений соединены с первыми группами, входов соответствующих ключей, первая группа выходов блока фотоэлектрических преобразователей соединена с вторыми группами входов соответствующих ключей, выходы первого и второго блоков ключей подключены соответственно к второму и третьему входам первого пьезоэлектрического преобразователя, выходы третьего и чет15 âåðòoão блоков ключей подключены соответственно к первому и второму входам второго пьезоэлектрического преобразователя, источник светового излучения с узлом формирования апер20 туры луча расположен перед световым отражателем второго пьезоэлектрического преобразователя, световой отражатель первого пьезоэлектрического дефлектора расположен перед оптичес25 кими входами блока квантующих линеек световодов, оптические выходы которого расположены перед соответствующими оптическими входами блока фотоэлектрических преобразователей, вторая группа выходов которого подключена к входам блока памяти, выходы которого подключены через регистр кода к входам блока регистрации, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом делителя частоты, выходы которого соединены с сответствующими входами регистра кода и блока регистрации.

1277181

° °

° ° °

+ОРИ

+8056 +87Я

H m.

Ишт

Редактор А,Гулько

Тираж 358 Подписное

ВНИИПИ Государственного коми оыитета СССР делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская на ., д.

Заказ бб72/46

4 е п иятие, г. Ужгород, ул. Проектная, Производственн— енно-полиграфическое предприятие, г.

+ВЮЮд 98д

++pupa

Составитель А.Лисицын

Ко ектор А. Тяско

ТехРед Л. Олейник Корр