Способ магнитной записи и устройство для его осуществления

 

Использование: область записи звукового информационного сигнала на движущийся магнитный носитель. Сущность изобретения: способ магнитной записи состоит в том, что на головку записи подают сигнал высокочастотного подмагничивания и сигнал записи, формируют сигнал управления током высокочастотного подмагничивания и модулируют этим сигналом сигнал высокочастотного подмагничивания, дополнительно формируют сигнал дискретизации, частоту которого изменяют посредством указанного сигнала управления в диапазоне частот от 40 до 200 кГц, полученным сигналом дискретизации осуществляют широтно-импульсную модуляцию информационного сигнала, и в полученном ШИМ-сигнале комбинационные составляющие служат током высокочастотного подмагничивания, а низкочастотные - сигналом записи, и формируют сигнал обратной связи на точку сигнала записи. Устройство магнитной записи содержит подключенные к головке записи усилительную схему для приема информационного сигнала и блок формирования сигнала высокочастотного подмагничивания, включающий генератор сигнала дискретизации, подключенный к широтно-импульсному модулятору, при этом в устройстве обеспечивается обратная связь по току сигнала записи. Изобретение позволяет осуществить управление частотой сигнала ВЧ подмагничивания и сократить время прохождения сигнала управления. 2 н.п. ф-лы, 6 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к области записи звукового информационного сигнала на движущийся магнитный носитель, а именно - к способу и устройству магнитной записи, в которых уровень сигнала высокочастотного подмагничивания изменяется в зависимости от уровня составляющих сигнала записи.

Изобретение может быть использовано в аппаратуре бытовой магнитной записи и точной магнитной записи.

Известен классический способ магнитной записи, при котором ток сигнала записи, содержащий информационный сигнал, и ток сигнала высокочастотного подмагничивания подают на головку записи для осуществления записи информации на магнитный носитель [1].

В этом способе записи оптимальные условия записи высокочастотных и низкочастотных составляющих сигнала записи возникают при различных уровнях тока подмагничивания, а именно для оптимальных условий записи низкочастотных составляющих необходим больший уровень тока подмагничивания, чем для высокочастотных. На практике выбирают компромисный фиксированный уровень тока подмагничивания. При этом модуляционные возможности магнитного носителя используются не полностью.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому изобретению представляется способ магнитной записи с адаптивным подмагничиванием [2] , в котором при осуществлении записи информационного сигнала на магнитный носитель на головку записи подают ток сигнала записи, содержащий информацию, и ток высокочастотного (ВЧ) подмагничивания. Одновременно в параллельной цепи осуществляют преобразование суммы токов сигнала записи и сигнала подмагничивания в сигнал управления, который используют для управления амплитудой тока подмагничивания. Преобразование представляет собой процесс усиления высокочастотных составляющих спектра сигнала записи по сравнению с током ВЧ подмагничивания, известный как процесс взвешивания. Затем взвешенный сигнал детектируют и полученный продетектированный сигнал сравнивают с опорным напряжением, получая сигнал сравнения, который выполняет роль сигнала управления током подмагничивания (точнее, его амплитудного модулирования), добиваясь расширения полосы эффективно записываемых частот. Однако и в этом известном способе невозможно добиться полного использования модуляционной способности носителя записи для реальных звуковых сигналов, не ухудшая основных параметров записанного сигнала (линейность амплитудно-частотной и фазово-частотных характеристик (АЧХ и ФЧХ), нелинейные и интермодуляционные искажения) по причине того, что несовершен алгоритм оптимизации тока подмагничивания, так как во-первых, для его управления использована глубокая модуляция одного параметра (амплитуды), что ухудшает динамические характеристики СДП, устойчивость петли авторегулирования и искажения формы тока подмагничивания.

Во-вторых, нелинейность АЧХ записанного сигнала при уменьшении тока подмагничивания компенсируется перемодуляцией ленты, а не посредством динамической коррекции сигнала, которая, кроме того, уменьшает требуемую глубину модуляции тока подмагничивания.

Кроме того, большая глубина управления током подмагничивания увеличивает чувствительность параметров записанного сигнала к статической и динамической погрешности установки тока подмагничивания, что усложняет настройку системы и ухудшает параметры реального записанного сигнала в его динамическом изменении.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению представляется устройство магнитной записи с адаптивным подмагничиванием, в котором реализуется способ магнитной записи с адаптивным подмагничиванием [3], содержащее усилительную схему для получения информационного сигнала и блок формирования сигнала высокочастотного подмагничивания. Их выходы непосредственно связаны с головкой записи. Устройство также содержит блок формирования сигнала управления током подмагничивания, вход которого подключен к головке записи, а выход - к входу блока формирования сигнала высокочастотного подмагничивания, что способствует расширению полосы эффективно записываемых частот.

Однако и в этом устройстве невозможно добиться полного использования модуляционной способности носителя записи для реальных звуковых сигналов, не ухудшая основных параметров записанного сигнала по причине того, что блок формирования сигнала ВЧ подмагничивания вносит значительную погрешность в точность установки оптимального тока подмагничивания, так как управление осуществляется непосредственно большим уровнем сигнала подмагничивания, а не вспомогательным сигналом меньшей мощности и амплитуды.

Кроме того, нужно значительно уменьшить требования к фильтрации сигнала подмагничивания при сохранении требований к параметрам записанного сигнала. В известном устройстве этого сделать невозможно. Здесь необходим цифро-аналоговый синтез сигнала подмагничивания.

В этом известном устройстве головка записи не включена в цепь обратной связи по току записи, что ухудшает процесс обработки сигнала записи до его подачи на головку и во время записи, а также усложняет настройку всего устройства в целом.

В блок формирования высокочастотного подмагничивания нельзя ввести усилительную схему, охватив ее петлей авторегулирования.

В основу изобретения положена задача создания такого способа магнитной записи и такого устройства, его реализующего, в которых осуществлялось бы управление частотой сигнала высокочастотного подмагничивания и сокращалось бы время прохождения сигналов управления, реализуя эффект адаптивного подмагничивания на более высоком качественном уровне, выражающийся в уменьшении статической и динамической погрешности установки оптимального тока подмагничивания.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлено семейство графиков, иллюстрирующих зависимость оптимальных токов подмагничивания от частоты сигналов дискретизации, в известных способах магнитной записи; на фиг.2 - схема-алгоритм осуществления способа магнитной записи; на фиг.3 - схема-алгоритм осуществления второго варианта способа магнитной записи; на фиг.4-6 - варианты блок-схем устройства магнитной записи; на фиг.7 а, b, c и d - эпюры соответственно сигнала дискретизации, ШИМ-сигнала, тока подмагничивания и сигнала управления током подмагничивания без подачи информационного сигнала; на фиг.8 а, b, c, d - эпюры соответственно сигнала дискретизации, информационного сигнала, ШИМ-сигнала и сигнала управления; на фиг.9 - семейство графиков, иллюстрирующих зависимость тока сигнала дискретизации от его частоты при различных исходных уровнях сигнала дискретизации.

Способ магнитной записи информационного сигнала может быть описан с помощью условной схемы-алгоритма (фиг.2). Информационный сигнал U_c, подлежащий записи на магнитный носитель, следует подать посредством головки 1 записи на магнитный носитель, на который также необходимо подать ток высокочастотного подмагничивания для линеаризации характеристик магнитного носителя, для чего формируют сигнал U_пвысокочастотного подмагничивания магнитного носителя. Для формирования сигнала U_п высокочастотного подмагничивания создают ток, называемый сигнал U_д дискретизации, причем частоту этого сигнала дискретизации изменяют посредством сигнала U_у управления в диапазоне от 40 до 200 кГц. Посредством полученного сигнала U_д дискретизации модулируют информационный сигнал U_c по закону широтно-импульсной модуляции (ШИМ), получая ШИМ-сигнал U_м, содержащий в своем спектре низкочастотные составляющие с частотой информационного сигнала U_c, составляющие с частотами, кратными частоте дискретизации, и их комбинационные составляющие последние и служат током сигнала U_п высокочастотного подмагничивания, предназначенным для подмагничивания магнитного носителя. Таким образом, на головку 1 записи подают ШИМ-сигнал, содержащий в себе сигнал U_п высокочастотного подмагничивания и сигнал U_ззаписи, содержащий информационный сигнал.

Процесс получения сигнала U_у управления осуществляется обычным путем, например так, как в прототипе: ШИМ-сигнал, содержащий в себе оба сигнала и подаваемый на головку 1 записи, одновременно подвергают преобразованию, которое представляет собой процесс усиления высокочастотных составляющих спектра сигнала записи по сравнению с током подмагничивания (процесс взвешивания). Затем взвешенный сигнал детектируют и сравнивают полученный продетектированный сигнал с опорным напряжением, получая сигнал сравнения, являющийся сигналом U_ууправления. Таким образом, процесс формирования сигнала U_у замыкает петлю авторегулирования тока подмагничивания. Дополнительно в предлагаемом способе осуществляют формирование сигнала U_ос обратной связи по току сигнала записи, снимаемого с выхода головки 1 записи и воздействующего на процесс широтно-импульсной модуляции информационного сигнала.

Во избежание появления обратной связи по току подмагничивания осуществляют его отвод на общую шину, например, через емкость С.

Описываемый вариант способа магнитной записи позволяет совершенствовать процесс управления частотой сигнала ВЧ подмагничивания при сокращении времени прохождения сигналов управления по кольцу автоматического регулирования за счет цифро-аналогового формирования сигнала высокочастотного подмагничивания.

В предлагаемом способе магнитной записи возможно также осуществить управление непосредственно амплитудой сформированного сигнала U_д (фиг.3) дискретизации, то есть модулировать его сигналом управления U_у, (см. стрелку А), при этом получают амплитудно-модулированный сигнал дискретизации U_у', посредством которого осуществляют широтно-импульсную модуляцию информационного сигнала с динамической коррекцией сигнала U_ззаписи.

В предлагаемом способе магнитной записи описанную выше амплитудную модуляцию сигнала дискретизации можно осуществить параметрически, посредством изменения частоты сигнала U_д дискретизации в процессе его формирования (схема способа при этом подобна изображенной на фиг.3 без стрелки А). При этом частоту сигнала дискретизации изменяют, как и раньше, в диапазоне частот от 40 до 200 кГц посредством сигнала управления, добиваясь изменения амплитуды сигнала дискретизации в диапазоне величин от 0,3 до 3 В.

Это позволяет осуществлять динамическую коррекцию сигнала U_з записи синфазно с динамическим подмагничиванием.

ШИМ-сигнал, получаемый в результате процесса модуляции информационного сигнала U_с, представляет собой функцию времени t, следующего вида.

U(t) = Uf_дΔt_maxcos2πf_зt-U + + U (2πnf_дΔt_max)·sin2π(nf_д+mf_з)t+ , (1) где Δt_макс - максимальное смещение фронтов ШИМ-сигнала от исходного; f_д - частота сигнала дискретизации; f_з - частота сигнала записи; n - номер гармоник сигнала дискретизации, n=1, 3, 5, 7...; m - номер гармоник сигнала записи, m=1, 2, 3...; - функция Бесселя.

Для упрощения и наглядности данной формулы в ней опущена зависимость ШИМ-сигнала от изменения сигнала U_у управления.

В формуле (1) член f_д Δt_макс - коэффициент модуляции ШИМ-сигнала, т.к.

f_д= = = (2) тогда f_дΔt_max= = = K_мод, (3) где Т_д - период сигнала дискретизации; Т_{и макс} - максимальная длительность импульса в периоде сигнала дискретизации; Т_{п мин -} минимальная длительность паузы между импульсами в периоде сигнала дискретизации;
К_мод - коэффициент модуляции ШИМ-сигнала.

Составляющая спектра UК_модcos2 πf_ct, представляющего сигнал записи, имеет частоту информационного сигнала, уровень которой пропорционален амплитуде ШИМ-сигнала и коэффициенту его модуляции.

Члены ряда U sin (2πnf_дt-π) имеют чаcтоты, кратные чаcтоте диcкретизации, и опиcывают функцию формы меандра cо cкважноcтью 2. Их амплитуда пропорциональна амплитуде ШИМ-cигнала. При определенном выборе чаcтоты диcкретизации они выполняют функцию cигнала ВЧ подмагничивания.

Оcтавшиеcя cоcтавляющие в cпектре ШИМ cигнала являютcя комбинационными cигнала запиcи и cигнала диcкретизации. Их амплитуды при фикcированных значениях n определяютcя значением функции Беccеля (2π nK_мод). При m>2π К_мод их амплитуда не превышает 0,3% от соответствующей гармоники частоты сигнала дискретизации.

Если ограничиться К_мод ≅0,5, то мощность, заключенная в спектре всех комбинационных составляющих, не превышает 3% мощности первой гармоники частоты сигнала дискретизации, что указывает на практическое отсутствие их влияния на процесс подмагничивания.

При формировании сигнала обратной связи по току сигнала записи головка 1 записи оказывается включенной в цепь обратной связи, а модулятор служит для нее источником тока по току сигнала записи. Данное решение позволяет выполнять многие функции: устраняет статическую ошибку процесса модуляции, убирая постоянную составляющую тока через головку 1 записи; уменьшает искажения тока сигнала записи, вносимые нелинейностью самой головки 1, осуществляет частотные предискажения в области верхних частот записи, необходи- мые для компенсации фазово-волновых и прочих потерь при записи, участвует в реализации динамической коррекции.

Коэффициент модуляции прямо пропорционален уровню входного сигнала и крутизне преобразования модулятора
К_мод=U_c S(f_c), (4) где: U_c - амплитуда информационного сигнала (входной сигнал);
S(f_c) - крутизна преобразования модулятора, являющаяся функцией частоты.

Крутизна S преобразования модулятора, не охваченного 100%-ной отрицательной обратной связью потоку записи (ООС), обратно пропорциональна уровню сигнала дискретизации U_д, т.е.:
S= (5)
При охвате же модулятора 100%-ной ООС по току записи осуществляется стабилизация крутизны преобразования.

П р и м е р. Пусть напряжение дискретизации возрастает в 2 раза, тогда уровень составляющей на выходе модулятора должен уменьшиться в 2 раза, что привело бы к уменьшению сигнала ООС тоже в 2 раза, последнее же приводит к возрастанию коэффициента усиления модулятора в 2 раза по току сигнала записи. Поэтому уровень составляющей сигнала записи в спектре ШИМ-сигнала не изменяется при изменении сигнала U_д, то есть
S_o=const, (6)
где S_o - крутизна преобразования модулятора при охвате его 100%-ной ООС.

В нашем случае цепь сигнала частотно зависимая. На ее частотную зависимость накладываются резонансные явления в цепи головки 1 записи и конденсатора С. При настройке этой цепи в резонанс на верхней частоте записи крутизна преобразования запишется так
S(f_c) = S_o+ , (7) где К_ос - коэффициент передачи цепи обратной связи;
f_p - резонансная частота настройки контура головки 1 записи и конденсатора С;
К - коэффициент, учитывающий добротность цепи головки 1, который практически может быть равен 1-3, но наиболее приемлем К=2.

При больших уровнях напряжения дискретизация частотно зависимый член стремится к нулю, крутизна преобразования модулятора устремляется к S_o, то есть S(f_c) _→ S_o.

При малых уровнях напряжения дискретизации частотно зависимый член крутизны сравнивается с S_o или же превышает его, устремляясь к бесконечности. При U_д=0 модулятор возбуждается на частоте резонанса контура головки. Практически желательно использовать уровни сигнала дискретизации от 0,5 до 2 В.

Таким образом, при охвате модулятора 100%-ной ООС жестких требований к форме и амплитуда сигнала дискретизации не предъявляется, а сама крутизна S_o численно равна коэффициенту усиления модулятора по низкой частоте. То есть, будь то сигнал треугольной синусоидальной, пилообразной формы, ухудшения линейности преобразования не будет. Однако при уменьшении глубины ООС, на высоких частотах записи, при малых уровнях сигнала дискретизации линейность преобразования сигнала записи будет ухудшаться. То есть приоритет должен оставаться за треугольной формой сигнала дискретизации. При увеличении сигнала дискретизации, в процессе управления, требования к его форме уменьшаются, так как частотно зависимая часть крутизны уменьшается по отношению к постоянной составляющей крутизны преобразования.

Устройство магнитной записи содержит усилительную схему 2, предназначенную для приема информационного сигнала Uc, включающую, например, операционный усилитель 3, охваченный цепью обратной связи посредством конденсатора 4 и резисторов 5 и 6 и выходной резистор 7.

Устройство содержит также блок 8 формирования сигнала ВЧ подмагничивания, включающий генератор 9 сигнала дискретизации и модулятор 10, реализованный, например, на операционном усилителе 11 и RС-цепочке из резистора 12 и конденсатора 13. Выход усилительной схе мы 2 через блок 8 формирования сигнала подмагничивания электрически связан со входом головки 1 записи, а выход блока 8 непосредственно соединен с входом головки 1 записи.

Устройство содержит также блок 14 формирования сигнала управления током подмагничивания, вход которого подключен к входу головки 1 записи, а выход - к входу блока 8 формирования сигнала ВЧ подмагничивания. Он может быть выполнен так же, как в прототипе и аналогах. Выход головки 1 записи подключен к инвертирующему входу операционного усилителя 3 через частотно-зависимую цепь обратной связи, включающую резистор 15 и конденсатор 16.

По току сигнала подмагничивания выход головки 1 записи соединен с общей шиной через конденсатор 17.

Блок 8 формирования тока ВЧ подмагничивания может также включать схему 18 (фиг.5) управления амплитудой сигнала дискретизации, выход которой подключен к первому входу модулятора 10, а вход электрически связан с выходом блока 14 (в данном случае электрическая связь осуществляется через генератор 9 дискретизации за счет подключения выхода последнего к входу схемы 18). Таким образом осуществляется параметрическое изменение уровня сигнала дискретизации посредством изменения его частоты, а сама схема 18 управления может реализовываться на операционном усилителе 19, охваченном цепью частотно-зависимой обратной связи (резисторы 20, 21 и 22 и конденсаторы 23 и 24). Генератор 9 дискретизации может быть построен на одном из преобразователей напряжение - частота (например КР 1108ПП1 или К564ГГ1).

Возможно также осуществление указанной электрической связи за счет непосредственной подачи сигнала управления (стрелка А) на управляющий вход схемы 18 управления (фиг.5), в данном случае этот сигнал управления подается на управляющий электрод полевого транзистора 25, образующего с резистором 26 управляемый электронный делитель.

В последнем случае несколько упрощается схемотехника схемы 18 управления при некоторой потере синфазности изменения частоты и амплитуды сигнала дискретизации на выходе схемы управления 18.

Возможно также, что генератор 9 не подключен к выходу блока 14 управления (на фиг.4-6 не показано), в этом случае осуществляется только амплитудное управление сигналом U_д дискретизации. При этом реализуется только динамическая коррекция сигнала U_з записи, процесс же динамического подмагничивания при этом практически отсутствует. Однако остальные преимущества, заложенные в данном способе, дают большой положительный эффект по сравнению со способом записи с фиксированным током подмагничивания.

Устройство магнитной записи работает следующим образом.

В отсутствие входного информационного сигнала U_c на первый вход операционного усилителя 11 (фиг.4) поступает от генератора 9 сигнал дискретизации U_д треугольной формы (фиг.7а). При изменении полярности сигнала дискретизации операционный усилитель 11 (фиг. 4) переключается, и на его выходе формируется сигнал U_п подмагничивания прямоугольной формы (фиг.7b), представляющий собой несущую ШИМ-сигнала. Сигнал U_п через резистор 12 и конденсатор 13 подается на головку 1 записи для осуществления подмагничивания в процессе записи. Резистор 12, конденсатор 13 и головка 1 интегрируют сигнал, в результате чего ток I_пподмагничивания в головке 1 записи приобретает треугольную форму (фиг.7с). С выхода головки 1 записи он замыкается на общую шину через конденсатор 17. Постоянная составляющая интегрирования через резистор 15 подается на инвертирующий вход операционного усилителя 11 для ее минимизации посредством отрицательной обратной связи (ООС). Сигнал с выхода модулятора 11 параллельно подается на блок 14 формирования сигнала U_у управления (фиг. 7d). Первоначально сигнал U_п подмагничивания, как и в прототипе, ослабляется во взвешивающем фильтре, детектируется в двухполупериодном детекторе и сравнивается с опорным напряжением. Результатом сравнения является сигнал U_у управления (фиг.7d), который подают на генератор 9 сигнала дискретизации, выполненный в виде генератора, управляемого напряжением (ГУН), в результате чего на его выходе устанавливается сигнал U_д дискретизации определенной частоты, соответствующей требуемой частоте сигнала подмагничивания (пунктирная линия на фиг.7а).

Здесь необходимо отметить, что эту частоту, при отсутствии сигнала записи желательно засинхронизировать с частотой генератора стирания по любой из известных схем, или же разнести эти частоты на (15-20) кГц, чтобы их биения не попадали в диапазон сигнала U_з записи.

Установленный на выходе генератора 9 сигнал дискретизации замыкает цепь авторегулирования тока подмагничивания, которая при отсутствии сигнала Uз записи стабилизирует частоту генератора 9 дискретизации.

При подаче на входную схему 2 информационного сигнала записи в нем осуществляется типовая низкочастотная коррекция с постоянной времени порядка 6800 μs, которая компенсирует уменьшение отдачи носителя на низких частотах записи, для этого операционный усилитель 3 охвачен частотнозависимой цепью обратной связи из резисторов 5 и 6 и конденсатора 7. В данной схеме резистором 5 регулируется коэффициент усиления каскада, при этом постоянная времени коррекции не изменяется, а наводки токов подмагничивания и стирания будут минимальными, если вход усилителя 3 непосредственно соединить с источником информационного сигнала U_c, или же через ФНЧ первого порядка с постоянной времени 3-5 μs, защищающей вход от ВЧ наводок.

Далее информационный сигнал Uc (фиг.8 а), обработанный усилительной схемой 2, подается на инвертирующий вход операционного усилителя 11 модулятора 10, на второй вход которого подается сигнал дискретизации U_д(фиг.8 а).

В данном случае переключение усилителя 3 происходит также при смене полярности сигнала U_д дискретизации, но уже относительно информационного сигнала U_c (фиг.8 b), поэтому на выходе модулятора 10 будет иметь место смещение Δt фронтов ШИМ-сигнала, которое отражает закон изменения информационного сигнала. Таким образом, на выходе модулятора 10 имеет место сумма сигналов подмагничивания и записи U_п+U_з. На индуктивности головки 1 записи, конденсаторе 13 и резисторе 12 происходит демодуляция сигнала U_з записи, поэтому на магнитном носителе сигнал записывается в аналоговой форме (фиг.8 с), на низких частотах сигнала записи крутизна преобразования определяется отношением суммы сопротивлений резисторов 12 и 15 и головки 1 записи к сопротивлению резистора 7. Резисторы 12 и 15 при этом выполняют функции токостабилизирующих. Компенсация волновых потерь на верхних частотах записи осуществляется замыканием части тока i_з записи верхних и умеренно верхних частот на землю через конденсаторы 17 и 16, причем конденсатор 17 с головкой 1 записи образует последовательный резонансный контур, а конденсатор 16 включен в две цепочки: с резистором 7 и с резистором 15. RC-цепочка R7-C16 ограничивает высокочастотные наводки по входу информационного сигнала U_cи устраняет склонность контура к возбуждению модулятора 10 на частоте резонанса головки 1 ее постоянная времени может равняться 3-20 μ s. Цепочка R15-C16 осуществляет подъем на частотах 0,5f_в-f_в и имеет постоянную времени 10-70 μ s, где f_в - верхняя частота диапазона. Посредством конденсатора 17 частоту контура головки 1 записи перестраивают в диапазоне 0,75f_в- 2f_в. Добротность контура головки можно регулировать включением параллельно головке 1 резистора. Как было показано выше влияние цепей R15-C16 и контура головки 1 с емкостью 17 на коррекцию сигнала в области верхних частот зависит от уровня сигнала дискретизации. При больших уровнях сигнала дискретизации влияние этих цепей минимально, при малых - максимально. При указанных выше номиналах цепей диапазон изменения напряжения дискретизации должен быть (0,3-3) В, при этом коррекция на верхней частоте записи будет изменяться на 12 дБ. При динамическом изменении сигнала дискретизации в зависимости от уровня высокочастотных составляющих информационного сигнала будет осуществляться динамическая коррекция сигнала U_з записи.

При изменении же частоты сигнала дискретизации происходит изменение амплитуды тока подмагничивания через головку записи, так как сопротивление головки с ростом частоты возрастает, и ток через головку уменьшается. Увеличение глубины изменения тока происходит в цепочке R12-C13, частота среза которой должна выбираться в соответствии с начально установленной частотой тока подмагничивания в пределах (1-2) μ s.

Как видно из сказанного управление током подмагничивания и коррекцией тока i_з записи можно осуществлять посредством изменения частоты и уровня сигнала U_д дискретизации, в зависимости от уровня и спектра высокочастотных составляющих информационного сигнала U_c.

Данные функции осуществляются посредством блока 14 формирования сигнала управления.

Для управления уровнем сигнала U_д дискретизации вводится схема 18 управления амплитудой сигнала дискретизации (фиг.5, 6). Управление может осуществляться как управлением коэффициентом передачи схемы 18 (фиг.6), так и параметрически - посредством прохождения сигнала U_д дискретизации изменяющейся частоты через частотно-зависимую схему 18 (фиг.5). Более того, возможна реализация генератора 9 дискретизации с управляемыми частотой и амплитудой по одному сигналу управления. При этом отпадает необходимость в схеме 18 управления амплитудой сигнала дискретизации.

Функционально блок 14 и формирования сигнала управления не отличается от применяемого в прототипе. Однако при реализации функции динамической коррекции несколько изменяются требования к глубине управления током подмагничивания, она будет меньше, чем у прототипа. В предлагаемом способе записи, скорость и точность управления током подмагничивания возрастают, поэтому квазипиковый детектор взвешенного сигнала должен иметь меньшую постоянную времени. А само выпрямление взвешенного сигнала должно происходить в двухполупериодной схеме, чтобы после сглаживания с меньшей постоянной времени остатки среднечастотного спектра сигнала записи воздействовали на сигнал управления в каждый полупериод сигнала записи. Это не внесет асимметрии в сигнал записи, так как в каждый полупериод ток подмагничивания будет отслеживать фазу среднечастотных составляющих информационного сигнала.

Предлагаемый cпоcоб магнитной запиcи информационного cигнала проиллюcтрируем на примерах.

П р и м е р 1. Выбирали амплитуду несущей ШИМ-сигнала равной 2U/π. При практической реализации модулятора 10 величина 2U представляет собой размах напряжения питания. В случае использования операционного усилителя в качестве модулятора 10 U=+15 B, тогда напряжение сигнала подмагничивания U_п= 10 В.

Для записи использовали универсальную головку записи, средняя индуктивность которой равна L_г=0,1 Гн. Ток подмагничивания выбран в пределах I_п= (0,4-0,15)_mA для разных частот сигнала записи. Для получения такого диапазона токов подмагничивания частоту дискретизации изменяли в диапазоне f_д= 40-110 кГц, покажем это:
I_п= __→ f_п= (8)
f_п1= = 40 кГц
f_п2= = 110 кГц
Практически, учитывая специфику реализующих схем и начального выбора тока подмагничивания оптимального для средних частот, этот диапазон для выбранной головки записи сужается до диапазона f_д=60-90 кГц.

П р и м е р 2. Рассмотрим также пример использования специализированных головок записи, имеющих среднюю индуктивность L_г=0,02 Гн. Необходимый ток подмагничивания для них I_п= 1-0,4 mA. Тогда из формулы (8) частоту нужно изменять в диапазоне f_д=80-200 кГц. За счет вышеуказанных факторов она сужается до f_д=100-150 кГц.

Этот диапазон получен в случае использования определенного напряжения питания, в данном случае ±15 В. При использовании других напряжений питания, других головок записи и других элементов схемы включения частотный диапазон можно значительно смещать в любую из сторон, но сохранив диапазон изменения частоты 40-200 кГц.

Таким образом, из представленных примеров 1 и 2 становится очевидным, что для получения указанных выше характеристик тока высокочастотного подмагничивания необходимо изменять частоту сигнала дискретизации в диапазоне 40-200 кГц для всех головок, причем оптимальным является диапазон 60-90 кГц, а для специализированных головок от 100 до 150 кГц.

П р и м е р 3. На фиг.9 представлен график зависимости крутизны S преобразования модулятора 10 в предлагаемом изобретении. Уровень постоянной составляющей S_o крутизны преобразования на них совмещен с осью ординат f(f_в). Резонансная частота контура головки 1 записи и конденсатора 17 совмещена с верхней граничной частотой сигнала записи, а частота среза цепи ОС выбрана равной 0,5f_в, причем цепь ОС выполнена в виде RC-цепочки.

Опишем подробнее процедуру построения одного из графиков, например, графика U_д5.

На выходе генератора дискретизации устанавливают амплитуду сигнала дискретизации U_д5= 2,0 B. На вход усилителя подают информационный сигнал U_c, частоту которого изменяют в диапазоне от 0 до f/f_в=1, при этом напряжение имеет одно из фиксированных значений диапазонов, например, 10 дБ от номинального. Значения тока сигнала U_з записи через головку 1 записи измерялись вольтметром на резисторе, включенном последовательно с головкой 1 записи с шагом измерений 1 кГц и погрешностью ±0,5 дБ. Аналогично были получены точки для построения графиков для U_д1=0,6 В; U_д2=0,8 В; U_д3=1 В; U_д4=1,3 В. При этом вид графика не зависит от уровня информационного сигнала. Из примера III и графиков (фиг.9) также видно, что наиболее оптимальным диапазоном изменения амплитуды сигнала дискретизации можно считать диапазон U_д=0,6-2 B, так как здесь достигнута наибольшая глубина управления крутизной преобразования модулятора, хотя при изменениях параметров схем и используемых головок диапазон изменения уровня сигнала дискретизации несколько расширится U_д=0,3-3 B.

Таким образом в предложенных способе и устройстве магнитной записи в отличие от прототипа реализован более совершенный процесс управления током ВЧ подмагничивания за счет управления частотой сигнала ВЧ подмагничивания и сокращения времени прохождения сигналов управления. Кроме того, эффект адаптивного подмагничивания в нем решается с меньшей глубиной регулировки тока подмагничивания при улучшении основных параметров записанного сигнала (линейность АЧХ и ФЧХ; уровень интермодуляционных и нелинейных искажений и так далее), чему дополнительно способствует введение динамической коррекции сигнала записи.

Специфика широтно-импульсного преобразования позволяет реализовать амплитудно-частотную модуляцию тока подмагничивания и динамическую коррекцию сигнала записи простыми техническими средствами при значительном уменьшении времени прохождения сигналов управления током подмагничивания, что позволяет значительно (на 1-4 дБ) уменьшить статическую и динамическую погрешности поддержания оптимального тока подмагничивания.

Формула изобретения

1. Способ магнитной записи информационного сигнала на магнитный носитель, заключающийся в том, что формируют сигнал высокочастотного подмагничивания магнитного носителя и подают его в сигнал записи, содержащий в себе информационный сигнал, через головку записи на магнитный носитель, из сигнала записи и сигнала высокочастотного подмагничивания формируют сигнал управления током сигнала высокочастотного подмагничивания и модулируют им сигнал высокочастотного подмагничивания, отличающийся тем, что дополнительно создают сигнал дискретизации, частоту которого изменяют посредством указанного сигнала управления в диапазоне частот от 40 до 200 кГц и полученным сигналом дискретизации осуществляют широтно-импульсную модуляцию информационного сигнала, причем комбинационные составляющие широтно-импульсного модулированного сигнала служат током высокочастотного подмагничивания, а низкочастотные составляющие служат сигналом записи, и одновременно с широтно-импульсной модуляцией формируют сигнал обратной связи по току сигнала записи.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигналом управления дополнительно изменяют амплитуду сигнала дискретизации в диапазоне величин от 0,3 до 3 В.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что амплитуду сигнала дискретизации изменяют параметрически посредством изменения частоты этого же сигнала.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что амплитуду сигнала дискретизации изменяют в диапазоне величин от 0,6 до 2 В.

5. Устройство магнитной записи информационного сигнала на магнитный носитель, содержащее усилительную схему для получения информационного сигнала, блок формирования сигнала высокочастотного подмагничивания, выходы которых электрически связаны с головкой записи и блок формирования сигнала для управления сигналом высокочастотного подмагничивания, вход которого подключен к входу головки записи, а выход - к входу блока формирования сигнала высокочастотного подмагничивания, отличающийся тем, что блок формирования сигнала высокочастотного подмагничивания выполнен в виде последовательно соединенных генератора мод для получения сигнала дискретизации и широтно-импульсного модулятора для осуществления широтно-импульсной модуляции информационного сигнала посредством сигнала дискретизации, причем выход широтно-импульсного модулятора подключен к входу головки записи, а выход усилительной схемы подключен ко второму входу широтно-импульсного модулятора, к которому подключен также выход головки записи для формирования обратной связи по току сигнала записи.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что блок формирования сигнала высокочастотного подмагничивания дополнительно содерхит схему управления амплитудой сигнала дискретизации, выход которой подключен к первому входу широтно-импульсного модулятора, а вход электрически связан с выходом блока формирования сигнала управления для осуществления изменения амплитуды сигнала дискретизации.

7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что вход схемы управления амплитудой сигнала дискретизации подключен к выходу генератора, вход которого подключен к выходу блока формирования сигнала управления.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что, вход схемы управления амплитудой сигнала дискретизации непосредственно подключен к выходу блока формирования сигнала управления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9