Структура системи цифрового магнітного запису

Збільшена структурна схема магнітної цифрової системи реєстрування приведена на рис. 2.1.1. Записувальні і відтворювальні магнітні головки (ЗМГ і ВМГ), підсилювачі запису і відтворення (ПЗ, ПВ), механізми транспортування магнітного носія при запису і відтворенні (МТНЗ і МТНВ) виконують загальні функції, забезпечуючи процес запису-відтворення, і, як правило, об’єднуються конструктивно в один вузол, який називається трактом магнітного запису. У деяких випадках, якщо апаратура магнітного запису використовується, наприклад, у складі передаювальної частини РТС (ЗП РТС), блоки ЗМГ і ВМГ об’єднуються в блок універсальних магнітних головок запису і відтворення, а механізми МТНЗ і МТНВ – в універсальний механізм транспортування магнітного носія.

У пристрої збору і кодування (ПЗК) виконується комутація сигналів аналогових і цифрових джерел інформації, що надходять в пристрій кодування, який здійснює операцію перетворення “аналог-код” і формування загального цифрового інформаційного потоку. У пристрої перетворення коду (ППК) можуть виконуватися операції: модуляція, тобто перетворення вихідних сигналів ПЗК і ППК у сигнали, що відповідають вибраному способу ЦМЗ; завадостійке кодування, якщо висуваються підвищені вимоги до вірогідності відтворюваних сигналів; розбиття потоку цифрових сигналів на блоки з формуванням службових сигналів маркерів початку і кінця блока; перетворення частоти проходження і складу синхросигналів і інші, наприклад, операція усунення збитковості (стискання) цифрового інформаційного потоку. У кожному окремому випадку сполучення операцій, які виконує ППК, визначається конструктором у залежності від конкретних вимог, які висуваються до апаратури цифрового магнітного запису.

У пристрої перетворення сигналів (ППС) виконуються операції: корекція амплітудно-частотної і фазової характеристик (АЧХ і ФЧХ) тракту магнітного запису; відновлення записаних на носій сигналів, демодуляція, тимчасове вирівнювання сигналів різноманітних каналів запису-відтворення (усунення “перекосу”), формування сигналів синхронізації, завадостійке декодування і деякі інші, наприклад, трансформація частоти проходження інформаційних і синхронізувальних сигналів, пов’язаних з виключенням із інформаційного потоку службової інформації, необхідної для запису-відтворення сигналів з носія.

У пристрої демодуляції і комутації (ПДК) виконуються операції демодуляції (перетворення “код-аналог”) і тимчасового розподілу (комутації) інформації окремих джерел у процесі її виділення з загального інформаційного потоку.

image002

Рис.2.1.1. Структурна схема цифрової магнітної системи реєстрування

В інформаційно-вимірювальній техніці апаратуру магнітного запису зазвичай називають автономною магнітною цифровою системою реєстрування (АМЦСР), якщо до неї входять пристрої ПЗК і ПДК. У тому випадку, якщо на вхід апаратури магнітного запису надходить інформаційний потік у цифровій формі, її часто називають магнітним цифровим реєстратором (МЦР). Як правило, АМЦСР і МЦР є багатоканальною апаратурою, у якій здійснюється запис паралельного двійкового коду, що обумовлюється поліпшенням конструктивного компонування механізмів переміщення носія з одночасним покращенням їх основних технічних характеристик, наприклад, сталої швидкості переміщення носія і зменшення споживання енергії від джерел живлення і деяких інших.

Записувальні і відтворювальні пристрої АМЦСР являють собою складні комплекси електронної й електромеханічної апаратури. Окремі функціональні елементи цих пристроїв у конкретній апаратурі в залежності від її призначення, необхідних характеристик і особливостей роботи можуть використовуватися в тому або іншому сполученні, при цьому може змінюватися і характер структурних зв’язків. Наприклад, у найпростішому варіанті можуть бути відсутні пристрої стиснення, завадостійкого кодування, перекодування та ін.

Вхідні пристрої (рис.2.1.2) забезпечують узгодження вхідного імпедансу системи з вихідними імпедансами джерел інформації, а також послідовне підключення аналогових сигналів цих джерел за допомогою електронного розподільника до входу загального аналого-цифрового перетворювача (АЦП). У деяких випадках на виході або вході АЦП можуть використовуватися пристрої стиснення відповідно аналогової або цифрової інформації. У сучасних АМЦСР усе частіше використовуються пристрої кодування інформації з захистом від завад, необхідність у яких особливо зростає у випадку використання пристроїв стиснення і перекодування. Для підвищення щільності запису, у тому числі і за рахунок поліпшення умов часового узгодження синхронізувального і інформаційного каналів АМЦСР, до складу пристрою, який записує, може бути включений пристрій перекодування.

Доцільність використання пристрою завадостійкого кодування зростає зі збільшенням щільності запису, тому що при цьому, з одного боку, погіршується вірогідність відтворюваних сигналів і, отже, зростає необхідність її поліпшити, а з іншого боку, технічна реалізація завадостійкого кодування спрощується внаслідок того, що перший її крок– розбиття цифрової послідовності на блоки – проводиться в апаратурі ЦМЗ для усунення так званого явища “перекосу”, властивого паралельному запису двійкового коду з високою щільністю. Це означає, що при відносно високій щільності запису порядку 200 біт/мм і більше операцію розбиття цифрової інформації на блоки, необхідну для усунення явища “перекосу”, доцільно використовувати в якості першого кроку операції завадостійкого кодування. При цьому схемна реалізація завадостійкого кодування може бути спрощена.

image004

Рис 2.1.2. Структурна схема багатоканального пристрою запису АМЦСР

Модулятор перетворює цифрові сигнали на вході в сигнали, які забезпечують найкращі умови запису цифрової інформації на носій при заданих характеристиках системи і тракту магнітного запису.

У підсилювачах запису (ПЗ) виконується підсилення за струмом й узгодження з реактивними опорами записувальних магнітних головок (ЗМГ).

Відзначимо, що склад пристроїв запису і відтворення АМЦСР залежить також і від того, чи передбачалися наступні перетворення, наприклад, операції завадостійкого кодування і перекодування при проектуванні пристроїв комутації і формування синхросигналів. Якщо наступні перетворення враховувалися, то це може істотно спростити перетворення в пристроях завадостійкого кодування і перекодування за рахунок попереднього формування відповідного набору синхросигналів, а також “вікон” в інформаційних потоках для розміщення в них службових сигналів.

Одержання високих технічних характеристик АМЦСР вимагає стабільності середньої швидкості переміщення магнітного носія при записі та відтворенні. Стабільність середньої швидкості в записувальній і відтворювальній частині тракту магнітного запису досягається при використанні пристроїв авторегулювання швидкості протягування і натягу носія.

На структурних схемах на рис. 2.1.2 і 2.1.3 сигнали управління швидкістю переміщення носія виробляються в формувачах сигналів зворотного зв’язку при порівнянні опорної частоти сигналів кварцового генератора, наприклад, з частотою сигналів того ж кварцового генератора, які відтворюються з магнітного носія.

В багатоканальному пристрої відтворення МЦР виконується підсилення сигналів, що відтворюються з носія; корекція амплітудно-частотної і фазової характеристик тракту магнітного запису в області високих (у деяких випадках і низьких) частот; усунення спотворень сигналів, які відтворюються, за допомогою граничних або екстремальних формувачів; формування синхросигналів для синхронізації роботи усіх пристроїв відтворювальної частини системи. Інші перетворення, крім операції часового вирівнювання (усунення “перекосу”) різноманітних затримок, що виникають у паралельних каналах (доріжках) тракту магнітного запису, носять зворотний характер по відношенню до перетворень, які проводяться в пристрої запису. Тому склад структурної схеми багатоканального пристрою відтворення АМЦСР залежить від складу структурної схеми пристрою запису.

Якщо в складі пристрою запису АМЦСР використовуються пристрої завадостійкого кодування і перекодування, то в складі пристрою відтворення відповідно використовуються пристрої підвищення вірогідності й зворотного перекодування.

Демодулятор відтворювального пристрою перетворює цифрові сигнали (після їхнього відтворення) у сигнали, зручні для наступних перетворень в пристроях підвищення вірогідності й зворотного перекодування. Перетворювач “код-аналог” виконує операцію, зворотну перетворенню “аналог-код”, яка здійснюється в записувальному пристрої. Комутуючі елементи забезпечують виділення канальних аналогових сигналів із загального потоку сигналів, що утворюються на виході перетворювача “код-аналог”. З виходу канальних елементів сигнали звичайно надходять на графічний пристрій реєстрації. Пристрій узгодження з інтерфейсом ЕОМ забезпечує введення вихідних цифрових сигналів АМЦСР в ЕОМ для наступної їхньої обробки.

Останнім часом в інформаційно-вимірювальній техніці крім багатодоріжкового запису паралельного двійкового коду знаходять застосування методи поперечно-рядкового і похило-рядкового запису, які здійснюються за допомогою обертових магнітних головок (методи запису, що використовуються у відеомагнітофонах). При використанні цих методів інформація записується послідовно, як правило, за допомогою двох або чотирьох обертових магнітних головок. Основною перевагою методів поперечно-рядкового і похило-рядкового запису є істотно більша (приблизно на порядок), ніж при паралельному записі, поверхнева щільність. Це призводить до поліпшення габаритно-масових характеристик апаратури ЦМЗ або дозволяє, при тій же витраті носія, збільшити об’єм запису цифрової інформації.

image006

Рис. 2.1.3. Структурна схема багатоканального пристрою відтворення АМЦСР

Широкому використанню поперечно-рядкового і похило-рядкового запису перешкоджає основний недолік цих методів – висока швидкість переміщення головки відносно носія, що за інших рівних умов призводить до суттєвого зменшення ресурсу роботи тракту магнітного запису (в основному магнітних головок і стрічок) у порівнянні з трактом рівнобіжного магнітного запису.

Якщо, наприклад, на магнітний носій методами поперечно-рядкового або похило-рядкового запису потрібно записати цифровий потік інформації, який надходить зі швидкістю 10 Мбіт/с, то при щільності запису 500 і 1000 біт/мм швидкість переміщення головки відносно носія відповідно дорівнює 20 і 10 м/с. Якщо той самий цифровий потік записати з використанням рівнобіжного принципу запису за допомогою, наприклад, 20 магнітних головок з тією ж щільністю, то швидкість запису зменшиться в 20 разів і буде відповідно дорівнювати 1 і 0,5 м/с. Відносним недоліком цих методів є також необхідність використання в стрічкопротяжних механізмах систем авторегулювання, що забезпечують синхронний і синфазний режим роботи магнітних головок при запису і відтворенні.

Васюра А.С. – книга “Електромагнітні елементи цифрової техніки”

Оставьте комментарий к статье