GRUNDIG Kundendienstinformation

Mit der Grundig Serie Fine Arts wurde erstmals eine neue Gerätegeneration eingeführt:
 

Digitale Tonaufzeichnung mit GRUNDIG DAT 9000

Inhalt:

1. Technische Daten des DAT- Recorders
2. Die DAT Cassette
3. DAT Spurformat
4. Mechanische Bandführung
5. Servosteuerung
6. ATF Servo
7. Digitalsignalerzeugung und Fehlerkorrektur
8. Systemfestlegung
9. Hilfscodes
10. Schneller Suchlauf
11. Nachcodieren
12. Format des Signals der digitalen Schnittstelle

Wir geben Ihnen mit dieser KD-Information eine umfassende Beschreibung über das Grundprinzip von R-DAT, der im DAT 9000 angewandten Aufzeichnungstechnik.

 

Allgemeine Beschreibung von R-DAT

 

1. Technische Daten des DAT- Recorders
   (Digital Audio Tape — Digital - Tonaufzeichnung)

Die einzelnen technischen Daten von DAT sind von der DAT Konferenz in der folgenden Tabelle zusammengefaßt. (Siehe Tabelle 1)

Tabelle1 Technische Daten von DAT - Recordern

*) GRUNDIG DAT 9000 ist kompatibel mit allen Daten ausgenommen der Möglichkeiten 1 und 3. (Diese Möglichkeiten sind für zukünftigen Entwicklungsmöglichkeiten vorgesehen.)
 

2. Die DAT Cassette

Die im DAT Recorder verwendeten Cassetten sind neu entwickelt und völlig verschieden von denen der herkömmlichen Compact Cassetten, Video- Cassetten und 8-mm-Videocassetten. Abgesehen von Microcassetten sind DAT-Cassetten schmaler und verwenden dünneres Bandmaterial als irgendwelche anderen Cassetten. Das heißt, in Zukunft wird es möglich sein, noch kompaktere DAT-Recorder herzustellen.

Bild 1 zeigt den Aufbau einer DAT-Cassette.

• 1 Klappe und Schieber... zum Schutz der Bandoberflache vor Staub und Fingerabdrücken.
• 2 Mittenabstand zwischen den Wickeldornen : 30 mm
  (bei der Compact Cassette : 42,5mm)
• 3 Fünf Cassetten-Kennlöcher (Siehe Tabelle 2)

Das Kennloch für die Aufnahmesperre hat die gleiche Funktion wie bei gewöhnlichen Cassetten, es sind jedoch noch weitere Kennlöcher ausschließlich für DAT vorhanden. Die Bedeutung dieser Kennlöcher wird in Tabelle 2 gezeigt
Das Kennloch (5) gibt an, ob Aufnahme möglich ist oder nicht.
Bei gewöhnlichen Compact-Cassetten werden die Laschen auf der Rückseite der Cassette ausgebrochen, um versehentliche Löschen zu verhindern. Wenn sie jedoch einmal herausgebrochen wurden, ist es unbequem, sie an gleicher Stelle wieder zu befestigen. Der Schieber an der Rückseite ist eine schaltbare Aufnahmesperre, wie sie bereits bei Cassetten des Systems VIDEO 2000 angewendet wurde und eine Verbesserung gegenüber gewöhnlichen Audiocassetten.

• 4 Wickeldaten... Die Abwickel- und Aufwickelseiten überlappen.Maximaler Wickeldurchmesser = 36,5 mm
  Minimaler Wickeldurchmesser = 15 mm
  Maximale Bandlange = 60 m
  Maximale Aufnahmedauer = 120 min.
• 5 Bandbreite  3,81 mm (wie bei der Compact-Cassette),
   Keine Wendemöglichkeit- Aufzeichnung über die gesamte Bandbreite
• 6 Bandmaterial... Reineisenband
• 7 Vorspannband... 60 mm Transparentband an beiden Enden.
• 8 Prisma eingebaut... zur Erkennung von Bandanfang und -ende.

 

(Bei geöffnetem Kennloch (1) Ist kein Ton vom DAT 9000 hörbar, selbst wenn das Band läuft!)

Tabelle 2 Bedeutung der Kennlöcher

„1": OFFEN
„2": GESCHLOSSEN

Bild 3 Das eingebaute Prisma in der DAT-Cassette

• 9 Eingebaute Bremse: Zur Verhinderung eines schlaffen Bandlaufs
• 10 Ladespanner Zieht das Band in das Laufwerk
   

3. DAT Spurformat

DAT in diesem Service Manual bezieht sich auf R-DAT (Rotary Digital Audio Tape - Digital-Audio-Recorder mit rotierenden Köpfen). Wenn ein Band nach diesem Format aufgezeichnet wurde kann jeder andere DAT-Recorder das Band fehlerfrei abspielen.
Es ist ein wichtiger Punkt, die Kompatibilität der Bänder zu gewährleisten. Das DAT-Bandaufnahmeformat ist in Bild 4 gezeigt. Die Formatabmessungen sind in Tabelle 3 genannt.

Bild 4 Spurformat (Zeichnung der magnetischen Oberfläche)

Auf dem DAT-Band sind die Spuren nebeneinander, ohne Abstand angeordnet Diese „rasenlose“ Aufzeichnung erlaubt eine höhere Aufzeichnungsdichte und damit mehr Signal auf kürzerem Band. Wenn der Kopf eine Spur abtastet, enthält dieses Signal Störungen durch Übersprechen von den benachbarten Spuren, auch wenn der Kopf diese Spur nur gerade berührt. Die .“rasenlose“ Aufzeichnung ist ein wirksames Mittel für längere Aufzeichnungsdauer mit bestimmten Bändern. Sie ist jedoch empfindlich für Störsignale.

Tabelle 3 Spezifikationen des Bandformates

Im DAT-System sind zwei Köpfe, A und B, auf einer rotierenden Kopftrommel montiert. Die Signale der Köpfe A und B werden, entsprechend der Kopftrommel-drehung, wechselweise auf das Band geschrieben.
 

4. Mechanische Bandführung

Wie im Videorecorder benutzt auch DAT ein rotierendes Kopfsystem. Der Bandlauf ist sehr ähnlich dem aus einem Videorecorder. Jedoch ist die Cassette kleiner, und der Bandkontakt mit der Kopftrommel beträgt 90° des Bandtrommelsektors (wenn eine Bandtrommel mit 30mm Ǿ benutzt wird). Die Bandbreite ist schmaler, der Bandtrommeldurchmesser ist geringer, was das wesentliche Merkmal von DAT ausmacht: Außerordentliche Kompaktheit.
Wird eine Cassette geladen, öffnet sich die Klappe und legt das Band frei. Zu dieser Zeit befinden sich die Bandführungsrollen im schraffierten Bereich des Bildes 5, greifen das Band und bewegen es vor zur Bandtrommel und umschlingen sie. Dann beginnt sich das Kopfrad zu drehen, und die Signale werden von den Köpfen des Kopfrades auf gesprochen oder abgetastet Die Führungsrollen sind im DAT-Laufwerk besonders wichtig.

Bild 5 Bandlademechanismus

• 1  Abwickelseite (Bandeinlauf):
  Diese führt das Band unabhängig von der abgespulten Bandmenge mit konstantem Winkel zum Bandzugfühler

Weg des Bandes von der Abwickelseite (Bandeinlauf) her.
Bandeinlauf -►Bandzugfühler -► Bandeinlaufführung -► Neigungsbolzen (Einlauf) -►Bandtrommel -► Neigungsbolzen (Auslauf) -► Bandauslaufführung -► Führung zur Andruckrolle -► Capstanwelle und Andruckrolle -► Bandeinlaufführung -► Fester Führungsbolzen -► Bandauslaufführung

• 2 Bandzugfühlerbolzen: Dieser bewirkt durch seine vom Band gesteuerten Bewegungen einen wickelunabhängigen, konstanten Zug des Bandes um die Bandtrommel. Weiterhin nutzt das Bremssystem eine mechanische Bremssteuerung, die mit dem Bandzugfühler ein Eingriff steht.

Bild 6 Verhältnis zwischen Band und Kopftrommel

Wenn das Band um einen geneigten Zylinder gewunden wird ist der Austrittswinkel verschieden vom Neigungswinkel.

• 3 Verhältnis zwischen Führungsrollen, Neigungsbolzen und Bandtrommel.

Im System des DAT-Recorders mit rotierender Kopftrommel ist die Spur in Bezug auf die Bandlängsrichtung geneigt Im Standard DAT-Betrieb (Normalspur und Normalgeschwindigkeit) betragt der Spurwinkel 6°22'59.5". Zum Lesen und Schreiben geneigter Spuren drehen sich die Köpfe auf der Bandtrommel mit einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit, wobei das Band die Bandtrommel umschlingt. Bild 7 zeigt den Zustand, in dem das Band um die Bandtrommel gelegt ist Wenn sich die Bandtrommel dreht, bewegen sich die Köpfe auf der Bandtrommel diagonal zum Band.

Bild 7 Bandlauf an der Bandtrommel

So wie das Band vorgeschoben wird, werden geneigte Spuren nebeneinander aufgenommen. Die korrekte Bandführung am Einlauf wird erreicht durch einen Neigungsbolzens und eine Führungsrolle (Bild 7). Die Neigung des Bolzens kompensiert die Tendenz der Bandmittellinie an der Neigung der Bandtrommel. Die Spurbreite bei DAT betragt etwa 13 µm im Standardbetrieb. Darum müssen die o.g. Stellungen und Neigungen der Bandtrommel, Neigungsbolzen und Führungsrollen mit großer Genauigkeit eingehalten werden, damit die Köpfe Spurbreiten von 13/1000 mm und -längen von 23 mm abtasten können.
 

5. SERVO STEUERUNG

Bild 8 Blockschaltbild Servosystem

Bild 8 zeigt das Blockschaltbild des Servosystems eines DAT-Laufwerks. Der Bandtrommelservo arbeitet sowohl als Drehzahl- wie auch als Phasensteuerung, um die Kopfrotation exakt zu steuern. Die Kopfraddrehzahl ist bei Aufnahme und Wiedergabe von Standard-DAT-Bändern auf 2000 min^-1 festgelegt. Im wahlweisen Betrieb (Möglichkeit 2, 32kHz Abtastfrequenz) betragt die Kopfraddrehzahl 1000 min^-1 . Die Führungsgröße ist die Bandgeschwindigkeit

Die Bandgeschwindigkeit ist im Standard-DAT-Betrieb auf 8,15 mm/s festgelegt. Sie wird bei Aufnahme vom Capstanservo exakt auf diese Geschwindigkeit gesteuert. Bei der Wiedergabe wird die Bandgeschwindigkeit von der Spurfehlerspannung der ATF-Steuerung bestimmt, so daß die Köpfe die Spuren genau abtasten. Der Wickelservo hält während des Suchlaufs-Vorwärts und Suchlauf-Rückwärts die Bandgeschwindigkeit konstant.
 

5. ATF SERVO

Bild 9 Blockschaltbild ATF und externen Bestandteile

Bild 10 HF-Signalform

Bild 9 zeigt das Blockschaltbild der ATF-Schaltung (ATF automatische Spurfindung) und die externen Bestandteile.
Das Wiedergabesignal von den beiden Köpfen (A und B) wird vom Kopfvorverstärker verstärkt. Bild 10 (a) zeigt das Signal. Das DAT Signal hat einen weiten Frequenzbereich mit einem Maximum bei 4,7 MHz. Die beiden Köpfe (A und B) sind an den gegenüberliegenden Seiten der Bandtrommel (180° zueinander) montiert. Weil das Band nur 90° Umschlingung um die Bandtrommel hat, wird bei jeder 180° Drehung des Kopfrades der Teil der 90°-Abtastung ausgegeben; der andere 90°-Teil wird nicht von den Köpfen abgetastet, folglich wird kein Signal ausgegeben.

Während bei DAT das Analogsignal digitalisiert wird, können die Daten als Einheit in einer bestimmten Zeit übertragen werden, was durch Zeitkomprimierung möglich wird.
Der Tracking-Servo-Mechanismus arbeitet nach dem Prinzip der "geteilten ATF (automatische Spurfindung)" genannt. Das ATF-Signal wird als ein Teil der Spur aufgezeichnet, wie Bild 11 zeigt. Der erste Kopf läuft von unten rechts nach oben links. Dann tastet der andere Kopf die nächste rechte Spur ab, ebenfalls von unten rechts nach oben links laufend.

Bild 11 ATF-Spurbild

Den größten Einfluß im ATF-Signal hat das 130 kHz- Signal (f1), f2 und f3 sind Synchron-Signale zur Generierung der Abtast- (Sample) Impulse. Wir wollen hier das ATF (1)-Signal in der 2. Spur von rechts (Kopf A, ungerades FRAME (Frame=Dateneinheit) untersuchen. (Siehe Bild 11)

Wenn der Kopf A diese Spur abtastet erreicht der Kopf ein IBG-Signal. Weil das Signal den Tiefpaß am Punkt (B) durchläuft (Bild 9), wird das IBG-Signal (f4 = 1,5 MHz) nicht erkannt. Wenn der Kopf durch f1 läuft, wird ein großes Signal von 130 kHz am Punkt (B) erkannt. Durchläuft der Kopf dann f4, f2 und f4 werden zuerst von der
Nachbarspur f1 zur Rechten und dann die Nachbarspur f1 zur Linken als Übersprechen der Nachbarspuren gelesen.
Die betreffenden Beträge des Übersprechens sind proportional der Kopfspaltneigung und wie die Abweichung zur linken oder rechten Spur abgetastet wird. Entscheidend ist, daß die Abtastungen von der rechten und linken Spur gleich sind. Dieses ist das Grundprinzip der ATF-Regelung im DAT-System. Die Konstruktion der tatsächlichen Schaltung ist in Bild 9 dargestellt. Das Signal (B) durchläuft das Tiefpaß- Filter (Bild 12), wird gleichgerichtet durch den Hüllkurvengleichrichter und dann abgenommen.

BiId 12 Verwirklichung der ATF-(Automatischen Spurfindung)

Auf der anderen Seite wird das HF-Signal durch den Vergleicher in ein Digitalsignal überführt und an den Controller (Steuerung) geleitet. Dort werden die Tastimpulse ASHO, ASH1, ASHX und ASHY (Signale C und D im Bild 9 ) gebildet. Die Abtastwerte der Hüllkurve entsprechend der Signaltastzeiten von (C) und (D) gehalten (Sample & Hold), und die zwei Ausgangsdifferenzsignale werden als Spurfehler-Signale gebildet. Dieses Spurfehler-Signal wird in die Capstanmotorsteuerung zurückgekoppelt und bewirkt so die Spursteuerung.
 

7. Digitalsignalerzeugung und Fehlerkorrektur

Im Standard-DAT-Betrieb wird das Audiosignal mit 48 kHz abgetastet und mit 16 Bit quantisiert. Das Signal wird in einer Integrierten Schaltung verarbeitet, und die Daten werden in 8-Bit Einheiten unterteilt, so daß die Integrierte Schaltung die Daten einfacher verarbeiten kann (Bild 13)

Bild 13 Sinnbildliche Darstellung der Daten
 

Bild 14 Interleaving (Codierung)

Diese 8-Bit Einheit wird "SYMBOL" genannt. Die Abtastdaten werden in einer komplexen integrierten Schaltung verarbeitet und dann auf das Band auf gesprochen. DAT enthält mit seinem Zweikopfsystem einen "Mechanismus", bei dem selbst dann keine deutlichen Störungen auftreten, wenn ein Kopf kein Ausgangssignal liefert.
In Bild 14 wird angenommen, daß die Datenreihenfolge (1), (2), (3)... (10) zu (1), (3), (5)... (9) und (2), (4), (6)... (10) umgeordnet und auf die Spuren A und B aufgenommen ist.
Wenn bei der Wiedergabe die Spur B nicht abgetastet wird, kann mit einer angemessenen Signalverarbeitung ein störungsfreies Signal wiedergegeben werden, solange die Daten der Spur A mit (1), (3), (5)... (9) gelesen werden. Die Art, in der die Daten bei Aufnahme zerstreut werden, um Datenverlust wirkungslos zu machen, nennt man "Interleaving".

Ein hochwirksames Fehlerkorrektursystem wird im DAT-System verwendet, um Aussetzfehler zu kompensieren. Der im DAT-System verwendete Fehlerkorrekturcode wird, "Reed Solomon Code" genannt. Die beiden verschachtelten Codes, C1 und C2 sind im Aufnahmesignal mit doppelter Parität kodiert.
 

8. Systemfestlegung

Die Signale im den Bereichen Sub-Code (Hilfscode), ATF (automatische Spurfindung), PCM, ATF (automatische Spurfindung), Sub-Code (Hilfscode) sind so in Kopflaufrichtung auf dem Band angeordnet, wie Bild 15 zeigt.

Bild 15 Aufnahmespurbild

Jede Spur kann in 196 Blöcke mit Bereichen aufgeteilt werden, die aus einer bestimmten Anzahl Blöcken bestehen, wie in der Tabelle Bild 16 angegeben ist.
Jeder Block im PCM-Bereich und den beiden Sub-Code- (Hilfscode) Bereichen besteht aus 288 Bit (Bild 17).

Die ersten 8 Bit eines jeden Blocks des PCM-Bereichs sind ein Synchronsignal; die PCM-ID ist in den nächsten 8 Bit festgelegt, dann folgt eine 8-Bit-Blockadresse. In jedem der 256 Blöcken des PCM-Bereichs ist eine Adresse abgespeichert.

Bild 16 Blockfestlegung in jeder Spur

 

Bild 17a Blockaufbau im PCM-Bereich
 

Bild 17b Blockaufbau im Hilfscode-Bereich (1 Block ⇔ 38,3 µS)

Im PCM-ID- und Blockadressbereich ist eine einfache 8-Bit-Parität eingebaut. Mit den verbleibenden 256 Bits werden die PCM-Daten mit der Audioinformation und einem Paritätssignal zur Fehlerkorrektur aufgenommen.
Der Inhalt des Hilfscodebereichs ist fast der gleiche wie der des PCM-Bereichs, jedoch hat er dem Synchronsignal folgende 16 Bit-Code deutliche Merkmale in diesem Bereich.

Bild 18 DAT-Systemblockschaltbild

Bild 18 zeigt das Standard DAT-System.
Während der Aufnahme wird das Audiosignal codiert und die erforderlichen Paritäten erzeugt; es müssen ebenso verschiedene Daten erzeugt werden, die im PCM-Bereich hinzukommen. Während der Wiedergabe muß das System aus einer Reihe von Digital-Daten den genauen Inhalt erkennen und herausziehen und dem entsprechenden Ausgang zuweisen.

 

9. Hilfscodes

Es gibt zwei Arten von Hilfscodes im DAT-System. Der eine enthält Steuersignale, die für die Wiedergewinnung des Hauptsignals (MUSIK) erforderlich sind, wie Abtastfrequenz, Kanalnummern, u.s.w.  Der andere ist der Hilfskanal, um Auswahlnummer, Zeit und ein begleitendes Videosignal einzufügen. Der erste Hilfscode wird ID (Identifikations Code) genannt; im PCM-Bereich der Spur wird er PCM-ID und im Hilfscode-Bereich wird er Hilfscode-ID genannt. Das Signal im Hilfscode-Bereich kann nach der Aufnahme bearbeitet werden, ohne das PCM-Signal zu beeinflussen. Bild 19 zeigt die Anordnung des Hilfscodes.

Bild 19 Einteilung der Hilfscodes

Die PCM-ID wird zusammen mit den PCM-Daten im PCM-Bereich aufgenommen. Diese enthält 128 Blöcke pro Spur, die in zwei 64-Blockeinheiten aufgeteilt ist. Darin sind 8 Bit als PCM-ID zugeteilt. 8 Blocks bestehen aus einem Teil-FRAME. Folglich besteht eine Spur aus 16 Teil-FRAMES. Obwohl die PCM-ID das wichtigste Steuersignal für die Wiedergabe des PCM-Signals ist kann es bis zu 16x pro Spur überschrieben werden, um Lesefehler zu vermeiden.

Bild 20 Imhalt der PCM-ID
(ID-1 = 00 für Audiosignal)

 

•) TOC = Table of contents = Inhaltsverzeichnis (nur bei vorbespielten Cassetten)

Bild 21 Inhalt und Funktionen der Steuer-ID's

 

10. Schneller Suchlauf

Weil die Bandgeschwindigkeit bei DAT während der Wiedergabe gering ist (8,15 mm/s), kann der Suchlauf mit 200- facher Geschwindigkeit erfolgen (ca.40 Sekunden für ein 2-Std.-Band.) Dazu müssen sogar im Schnellauf Auswahlnummer, Zeit und Start-ID aus dem Hilfscode-Bereich gelesen werden.
Wenn sich die Bandgeschwindigkeit ändert, laufen die Wiedergabeköpfe auf einer Abtastspur, die über mehrere Spuren verläuft. Weil die Bandtransportgeschwindigkeit verändert ist, verändert sich auch die Frequenz des Wiedergabesignals, so daß das Signal nicht richtig gelesen werden kann. (Siehe Bild 22)

Damit die Relativgeschwindigkeit von Köpfen und Spur im schnellen Vor- und Rücklauf übereinstimmt, wird generell die Geschwindigkeit im Vor-oder Rücklauf schneller oder langsamer im Vergleich zum Wiedergabebetrieb gemacht.

• Das DAT 9000 hat eine Suchlaufgeschwindigkeit, die 150x höher als die Normalgeschwindigkeit liegt. Die Daten werden im Suchlauf mit einer konstanten Kopfraddrehzahl gelesen.

Bild 22 Verhältnis zwischen Kopf und Spur während des schnellen Vor- und Rücklaufs

 

11. Nachcodieren

Es ist möglich, den Hilfscode selbst aufzunehmen, wobei das PCM-Signal bleibt wie es ist (siehe Bild 23). Prinzipiell kann ein Band neu durchnummeriert werden (Neuordnung der Auswahlnummern) oder der Zeitcode kann neu verschlüsselt werden. Weiter können Start-IDs an jeder beliebigen Stelle während des Abhörens eingegeben werden. Dieses Nachcodieren ist einer der wichtigsten Neuerungen von DAT.

Bild 23 Nachcodierung
(nur die Bereiche SUB-1 und SUB-2 werden überschrieben)

 

12. Format des Signals der digitalen Schnittstelle

Zum digitalen Datenaustausch mit anderen Geräten müssen alle Signale nach diesem Format ein- und ausgegeben werden. Glücklicherweise hat man sich weltweit auf ein Format geeinigt. Bild 24 zeigt das Signal dieses Formats.

Bild 24 Signalformat der digitalen Schnittstelle

 

1. Synchron-Bits: Spezifiziertes Synchronsignal ...4-Bit

2. Zusatz-Bits: Kann als Hilfsinformation für DAT oder als eigenes Datensignal verwendet werden ... 4 Bit

3. Daten: Musikdaten ...20 Bit (wenn AUX als Datensignal mitbenutzt wird ...24 Bit)

4. Wahlfreies Bit: Bit zu freien Verfügung ... 1 Bit

5. Benutzer-Bit: (Flag = Informationsbit) ... 1 Bit

6. Kanalzustandsbit: Erkennt Einzelheiten aus dem Datensignal ... 1 Bit

7. Gleichheitsbit: Gleichheitsprüfung (Parität) ... 1 Bit

 

Mit freundlichen Grüssen
GRUNDIG (Schweiz) AG
Kundendienst

 

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Pius Steiner, 05.Nov.12

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