JPH0423322B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は巻線数の少ないビデオヘツドを用いる
磁気記録再生装置に関する。 磁気記録再生装置の一例として家庭用ビデオテ
ープレコーダ（以下VTRと称する）があるが、
これに用いているビデオヘツドの巻線数は15ター
ンから20ターンを必要としており、巻線数の多い
ことがビデオヘツド生産性向上のネツクになつて
いた。第１図にビデオヘツドの構造の一例を示
す。図から解るようにビデオヘツドの巻線は針の
穴のようなヘツドの窓３に銅線２を20回も通すも
のであり、作業に時間がかかるだけでなく、作業
者にとつてもつらい仕事であつた。以下に従来の
VTRを例にとつてビデオヘツドの巻線数が何故
20ターンに選ばれているかを説明する。 第２図に２ヘツドヘリカルスキヤン形VTRの
概要を示すブロツク図を示す。 先ず記録時について説明する。入力端子１２に
印加されたビデオ信号は記録回路１０を通り、記
録信号に変換され、書込みアンプ７で増幅されビ
デオヘツド１，１′に記録電流として流れる。第
２図のビデオヘツド１の巻線数は20ターンでイン
ダクタンス値が約2μHに選ばれている。ロータリ
トランス5a，5bの巻上げ比は１：２に設定され
ており、一次側（ヘツド側）の巻線数は5aが４
ターン、5bが３ターンに、二次側（ヘツドアン
プ側）の巻線数は5aが８ターン、5bが６ターン
に夫々選ばれている。 上記の条件において必要な記録電流を流すに要
する書込みアンプ７の出力信号電圧（Ｐ−Ｐ値）
は酸化物テープに対して３〜4Vppとなる。この
３〜4Vppという値は書込みアンプ７の電源電圧
が９〜12Vであることから考えると適切な値とな
つている。即ち、ヘツド１，１′の巻線数を減ら
すか、ロータリトランス５ａ，５ｂのの巻上げ比
を変えて書込みアンプ７から見たヘツドインピー
ダンスを上記より下げると記録電流が増加し、消
費電力増加となり好ましくない。 一方、逆にヘツドインピーダンスを上げると、
書込みアンプ７の出力信号電圧が大きくなり、信
号波形に歪を生じ特性劣化を招く。 次に再生時について説明する。ビデオヘツド１
で読み出された信号はロータリトランス５ａ，５
ｂでステツプアツプされヘツドアンプ８ａ，８ｂ
に入力される。コンデンサ９ａ，９ｂはそれぞれ
ヘツドアンプ８ａ，８ｂからヘツド側を見たイン
ダクタンス値と共振させるためのものであり、共
振周波数を再生FM信号の最高キヤリア周波数近
傍に選んでいる。上記共振周波数の選定はインピ
ーダンスノイズの抑圧とヘツドアンプ８ａ，８ｂ
とビデオヘツド１，１′のノイズマツチングの役
割も果している。 即ち、ヘツドの巻数を減らすかロータリトラン
スの巻上げ比を変えて信号源インピーダンスを下
げると上記共振特性を確保することは問題ない
が、アンプ８ａ，８ｂとヘツド１，１′のノイズ
マツチングが悪化する。 逆に信号源インピーダンスを高めることは、上
記ノイズマツチングを取り易くするが、上記共振
特性が取れなくなるという問題点を発生する。上
記共振周波数がヘツドインダクタンスと浮遊容
量、アンプ入力容量、コンデンサ９ａ，９ｂの容
量の合計容量で決定されるので、ヘツドインダク
タンスが大きくなりすぎると、コンデンサ９ａ，
９ｂの容量を最小にしても共振周波数が必要周波
数まで上がらないことになる。１４ａ，１４ｂは
共振周波数におけるブースト量を所望の値にする
ための可変抵抗器であるがＳ／Ｎ劣化の原因とな
つている。 第２図において８ａ，８ｂの出力信号は再生信
号処理回路１１に入力されビデオ信号に復調され
出力端子１３に再生ビデオ信号が得られる。 次にロータリトランス５の一次側インダクタン
スとビデオヘツドのインダクタンスの関係につい
て述べる。もしロータリトランス５が結合係数＝
１の理想トランスであれば、ロータリトランスの
インダクタンスとヘツドインダクタンスに特定の
関係を持たせる必要はない。しかし、ロータリト
ランス５は第３図Ｂに示すようにエヤギヤツプ２
０を持ち、結合係数（Ｋ）は0.95近傍の値となつ
ている。Ｋ≠１の時のビデオヘツド１，１′のイ
ンダクタンス（Lh）とロータリトランスの一次
側インダクタンス（L_RP）のマツチング条件は次
式となる。 上式は再生時のロータリトランス５の２次側か
らヘツド側を見たインダクタンスをL₀、無負荷
出力をe₀としたときe₀／√₀が最大となる条件で
ある。すなわち、再生FM信号帯域（VHS方式の
場合３〜5MHz）においてはe₀／√₀が性能指数
となる。ただし

【式】となるこ とはe₀が変らず√₀が大きくなることであり、こ
れによる不都合は共振周波数の低下とインピーダ
ンスノイズの増加である。したがつて共振周波数
が確保できる範囲でかつテープから生ずるノイズ
がインピーダンスノイズより大きいシステムにお
いては

【式】でもよいことにな る。 またFM信号の下側の周波数帯に多重されたク
ロマ信号の読み出しに着目すると、この周波数帯
における信号源インピーダンスは極めて小さく、
無視できる。したがつてクロマ信号に対する性能
指数はe₀そのものでありL_RP≫Lhであればよい。 以上のことから、現状の家庭用VTRではL_RPと
Lhは次式のように設計することが好ましい。 γ＝1.0〜1.5 γを大きくしすぎるとインダクタンスL₀と浮遊
容量、コンデンサ９ａ，９ｂ、アンプ８ａ，８ｂ
の入力容量で生じる共振周波数が低くなり、再生
FM等化特性を確保しにくくなる。したがつて、
γとしては上記共振周波数が再生FMキヤリア周
波数より高くなる範囲で選べばよい。 しかし、従来のVTRにおいてはヘツドの巻数
を減らす努力を全くしておらず、上記L_RPを小さ
くすること、Ｋを大きくすること、γを大きめに
選ぶといつた考慮がされていない。 以上のことから、従来のVTRではビデオヘツ
ドの巻線数20ターン（Lh＝2μH）ロータリトラ
ンスの一次側巻線数３ターン、４ターン（L_RP＝
10μH〜12μH、Ｋ＝0.97）ロータリトランスの巻
上げ比１：２、記録に必要な信号電圧３〜4V_PP、
ノイズマツチングインピーダンス200Ω〜1KΩの
ヘツドアンプを使用していた。 もう一度、従来技術の問題点を整理すると、(1)
ロータリトランスのターン数は内側４ターン、外
側３ターンである。(2)上記ロータリトランスにマ
ツチングさせるためにはビデオヘツドの巻線を20
ターンとする必要がある。(3)以上の条件下で記録
信号出力が大きくなりすぎず、かつヘツドアンプ
のNFを劣化させないようロータリトランスの巻
上げ比を１：２に選んでいる。 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、巻線数の少ないヘツドを使用しても性能劣
化のないヘリカルスキヤン形VTRを提供するこ
とにある。 本発明では、ロータリトランスの巻き上げ比を
１：２より大きく取ることでヘツド巻線数を低減
する。これにより生じる共振周波数の低下やノイ
ズマツチングの悪化を、従来用いていた共振周波
数調整用トリマコンデンサとブースト量調整用可
変抵抗器を除去し、代りにネガテイブフイードバ
ツクダンピングを用いることで補つている。 第３図、第４図、第５図は本発明に用いるロー
タリトランスの一実施例を示す図、第６図、第７
図は本発明を説明するためのヘツド巻線数対ヘツ
ドインダクタンスと、ヘツド巻線数対e₀／√
（ヘツド性能指数）を示す図、第８図、第９図は
本発明に用いる記録再生装置の一実施例の要部を
示すブロツク図である。 第一の実施例として、第３図に示すロータリト
ランス５の直径が45mm程度であり、巻線の最大直
径18が40mm程度ある場合について述べる。 この場合、式(2)のL_RPは２ターンで約10μH、Ｋ
≒0.97となる。ロータリトランスの一次巻線を２
ターンとする場合、γ＝１に選べばL_h＝24μHと
なり、ヘツド巻線数は22ターンとなり、γ＝1.5
に選べばL_h＝1.6μHとなりヘツド巻線数は18ター
ンとなり、従来は20ターンで2.0μHに選んでい
た。 したがつて、従来よりヘツド巻線数を減らそう
とすれば、γを大きく選ぶか、あるいはロータリ
トランスの一次巻線を１ターンとしL_RPを小さく
するかのどちらかになる。 先ずロータリトランスの一次巻線を１ターンと
する場合について説明する。この場合、L_RPは
2.5μH程度になり、Ｋ＝0.97であればヘツドイン
ダクタンスL_hは0.4〜0.6μHに選ばれるべきであ
る。（γ＝1.0〜1.5）第６図に示すヘツド巻線数
対ヘツドインダクタンスのグラフからヘツド巻線
数n_Hは８〜10ターンとなる。したがつて、考えら
れるヘツド巻線数は８，９，10ターンの３通りで
ある。 この３通りのヘツドを第８図、第９図に示す構
成で実施する場合について説明する。 n_H＝10ターン、n₁＝１ターンとすると、考えら
れるn₂は４となる。理由はプリアンプからロータ
リトランスの二次側を見たインダクタンスが従来
値（2μH×４＝8μH）並みかあるいは少し大きい
程度にしなければ、前述の共振周波数を所望の値
に設定できないからである。 n_H＝10ターン，n₁＝１，n₂＝４とした時のプリ
アンプからロータリトランスを見たインダクタン
スは0.58μH×（４／１）²≒9.3μHとなり、従来より若 干大きめとなり、共振周波数の確保が困難にな
る。本発明ではこの問題点を共振周波数調整用ト
リマコンデンサを除去することで解決している。
即ち、従来用いられていたトリマコンデンサは調
整範囲の必要性からその容量が20_PＦ〜70_PＦ程度
の範囲で変化する。したがつてトリマコンデンサ
を除去することで、上記インダクタンスの増加分
をほぼ吸収でき、従来通りの共振周波数とノイズ
マツチングを確保できる。 上記の場合の共振容量はシール線20_PＦ、コン
デンサ18_PＦ、その他およびプリアンプ入力容量
70_PＦから成つておりり共振周波数約5MHzが確保
される。したがつて、コンデンサ２８ａ，２８ｂ
を除去することでさらに共振周波数を一割上げる
ことができる。 n_H＝10ターン、n₁＝１、n₂＝５とするとプリア
ンプからロータリトランスを見たインダクタンス
は0.58×（５／１）²＝14.5μHとなり、共振周波数を 5MHzにするには共振容量を80_PＦ程度にする必要
がある。共振容量80_PＦを第８図で達成するには
コンデンサ２８ａ，２８ｂを削除し、かつプリア
ンプの入力容量（浮遊容量を含める）を60_PＦ以
下に下げればよい。現状のプリアンプはV_ccとし
て9V程度を用いており、このため入力容量が大
きいがV_ccを6V程度以下に下げればアイソプレー
ナトランジスタなどが使用でき、この場合は入力
容量を60_PＦ以下に下げることができる。 共振容量80_PＦを達成するには第９図に示す構
成が適している。第９図の特長はロータリトラン
ス５とプリアンプ８ａ，８ｂが直結されており、
シールド線がないことである。このためシールド
線容量が除去されるので、従来のプリアンプを用
いても5MHzの共振点を確保できる。 第９図において３２はビデオヘツド１が取りつ
けられたシリンダに設けられた基板を示し、３３
は３２とは別の基板を示す。第９図における３０
はプリアンプ８ａ，８ｂ出力をスイツチするアン
プ、３１は再生信号処理回路を示す。 次にγ＝1.2としn_H＝９ターンとした場合につ
いて説明する。この場合、L_h＝0.49μHとなり、
n₁＝１，n₂＝５ではプリアンプからロータリトラ
ンス側を見たインダクタンスは12.3μH＋α，n₁
＝１，n₂＝６では17.6μH＋α（αはγが大きくな
つたことで生じるインダクタンス）となり5MHz
の共振周波数を確保するには共振容量を夫々74_P
Ｆ，52_PＦとすればよく、n_H＝10ターンの時と同
様に第８図、第９図の構成で実現できる。 γ＝1.4としn_H＝８ターンとした場合L_h＝0.4μH
となり、n₁＝１，n₂＝５ではプリアンプからロー
タリトランス側を見たインダクタンスは（10＋
β）μH，n₁＝１，n₂＝６では（14.4＋β）μH，
n₁＝１，n₂＝７では（19.6＋β）μH（βはγがさ
らに大きくなつたことで生じるインダクタンスで
αよりさらに大きくγ＝1.5でβ＝1.5μH程度であ
る。）となり、5MHzの共振周波数を確保するには
共振容量を夫々、84_PＦ，61_PＦ，47_PＦとすれば
よい。 次に共振周波数以外の問題点である第７図に示
す性能指数の劣化の補償について述べる。第７図
から解るようにヘツド巻線数を減らすほどヘツド
の性能指数は劣化する。e₀／√_hはヘツド出力
（e₀）とインピーダンスノイズ（√_h）の比を示
しており、システム設計としてはテープノイズに
対して機器ノイズ（インピーダンスノイズ＋アン
プノイズ）が十分小さくなるよう考慮されなけれ
ばなない。通常、機器ノイズがテープノイズに比
べ−6dB以下になるよう設計する。従来設計にお
いては第２図の構成において、ヘツド巻線数を20
ターンとすることで上記−6dB以下を達成してい
る。本発明においては、フイードパツクダンピン
グを用いることで機器ノイズを約２〜3dB改善し
ている。したがつて、フイードバツクダンピング
を用いたプリアンプと組合わせるヘツドはその性
能指数e₀／√_hが２〜3dB低下しても、全く問題
ない。e₀／√_hの劣化を2dB許すとすればヘツド
巻線数を４ターンまで減らすことができる。e₀／
√_hの劣化を3dB許すとすればヘツド巻線を３タ
ーンまで減らすことができる。 尚、第７図に示すe₀／√_hのがヘツド巻線数が
減るにつれて低下する原因の主たるものは第６図
に示すヘツドインダクタンスがターン数の二乗に
比例しないことにある。第６図の２５はインダク
タンスがターン数の２乗に比例するとして求めた
計算値であり、第６図２４は測定値である。計算
値と測定値が一致しないのはロータリトランスと
ヘツドを接続する引出し線などに生じる浮遊イン
ダクタンスが存在するからである。 したがつてヘツド巻線低減に伴うe₀／√_hの劣
化は本質的であり、上述のフイードバツクダンピ
ングによるアンプノイズの低減と組み合せること
が重要である。 次にロータリトランスの巻線数を１ターンとし
た場合に生じる問題点の解決について述べる。 従来２ターンであつたロータリトランスをその
まま１ターンにすると、結合係数がＫ＝0.97→
0.95、インダクタンスがL_RP＝10μH→2μHとなつ
てしまう。また従来のような細い線で１ターンの
輪を作り、ロータリトランスの中に埋め込むこと
は極めて能率の悪い作業となる。これは１ターン
の輪ではロータリトランスの溝の形に成形しても
作業の途中で変形してしまい、溝に埋め込めなく
なるためである。本発明では第４図１６，１７に
示すごとく、１ターンコイルの作り方に工夫をし
ている。第４図の１７が１ターンコイルであり、
特徴は断面積が大きく、平角線の形状をしてい
る。１ターンコイル１７の作り方は、たとえば太
い丸線を型に入れてプレスすることで容易に生産
できる。このような形状の１ターンコイルを採用
することで結合係数Ｋ＝0.95→0.97、インダクタ
ンスL_RP＝2.0→2.5μHに改善できるとともに、太
線をプレスして成形することで前述の作業性の問
題点である埋込み時の変形も防ぐことができる。 次にロータリトランスの一次巻線を２ターンと
した時について説明する。この場合ヘツド巻線を
減らそうとすればγを許せる範囲でできるだけ大
きな値とすることである。γの最大値はγ≒1.5
であり、Ｋ＝0.97とすればL_h＝1.6μH，n_H＝18タ
ーンとなりn₁＝２，n₂＝５が考えられる。この場
合、プリアンプからロータリトランス側を見たイ
ンダクタンスは1.6×（５／２）²＋β＝11.5μHとなり
、 5MHzを確保するには共振容量を87_PＦとすればよ
く、第８図、第９図で実現できる。 ロータリトランスの結合係数をＫ＝0.98に改善
し、γ≒1.5とすればL_h≒1.3μHとなりn_H＝16ター
ンとすることができる。この場合n₁＝２，n₂＝５
又はn₁＝２，n₂＝６とすればプリアンプからロー
タリトランス側を見たインダクタンスは1.3×
（５／２）²＋β＝9.6μH、1.3×（６／２）²＋β＝13.
7とな り、5MHzを確保するには共振容量を夫々105_PＦ，
73_PＦとすればよい。 ロータリトランスの一次巻線を２ターンとした
場合、ヘツド巻線は18〜16ターンと従来の20ター
ンに比べ、低減率が低い、しかし、20ターンが18
〜16ターンに下がることでヘツド巻線の作業性は
大幅に改善する。又この場合は第７図に示す性能
指数の劣化もなく、フイードバツクダンピングの
効果により、従来より性能と作業性の両方を同時
に改良できることになる。 第二の実施例として、第３図に示すロータリト
ランス５の直径が30mm程度であり巻線の最小直径
が15mm程度の場合について述べる。 この場合(2)式のL_RPは４ターンで約12μH、Ｋ≒
0.97となる。ロータリトランスの一次巻線を４タ
ーンとすれば、γ＝１に選べばL_h＝2.9μH，γ＝
1.5に選べばL_h＝1.9μHとなりヘツド巻線数は25
ターン〜20ターンとなり従来は20ターンに選んで
いる。従来はn_H＝20ターン、L_h＝2.0μH，n₁＝
４，n₂＝８としており、したがつてプリアンプか
らロータリトランス側を見たインダクタンスは
2.0×（８／４）²＋β＝9.5μH（β≒1.5）となり5MHz を確保するための共振容量は106_PＦとなつてい
る。 本発明の第一の実施例として上記ロータリトラ
ンスの一次巻線を３ターンとし、二次巻線を８タ
ーンとした場合について説明する。 γ≒１に選ぶとL_h＝1.6μH，n_H＝18ターンとな
り、プリアンプからロータリトランス側を見たイ
ンダクタンスは1.6×（８／３）²＝11.4μHとなり、5M Hzを確保するための共振容量は88_PＦとなる。 γ≒1.5に選ぶとL_h＝1.1μH，n_H＝15ターンとな
り、プリアンプからロータリトランス側を見たイ
ンダクタンスは1.1μH×（８／３）²＋β＝9.3μH（β
＝ 1.5μH）となり、5MHzを確保するための共振容
量は108_PＦとなる。 次にロータリトランスの一次巻線を２ターンと
し、二次巻線を８ターンとした場合について述べ
る。この場合L_RP＝3μHとなるのでγ≒１に選べ
ばL_h＝0.8，n_H＝12ターンとなり、プリアンプか
らロータリトランス側を見たインダクタンスは
0.8×（８／２）²×12.8μHとなり5MHzを確保するため の共振容量は78_PＦとなる。 γ≒1.5に選ぶとL_h＝0.48μH，n_H＝９ターンと
なり、プリアンプからロータリトランス側を見た
インダクタンスは0.48×（８／２）²＋β＝9.2μHとな り、5MHzを確保するための共振容量は110_PＦと
なる。 次にロータリトランスの一次巻線を１ターンと
し、二次巻線を８ターンとした場合について述べ
る。この場合L_RP＝0.78μHとなるのでγ≒１に選
べばL_h＝0.175μH，n_H＝５となり、プリアンプか
らロータリトランス側を見たインダクタンスは
0.175×8²＝11.2μHとなり、5MHzを確保するため
の共振容量は90_PＦとなる。 γ≒1.5に選べばL_h＝0.12μH，n_H＝４となり、
プリアンプからロータリトランス側を見たインダ
クタンスは0.12×8²＋β＝9.2μHとなり、5MHzを
確保するための共振容量は110_PＦとなる。 次にロータリトランスの一次巻線を３ターンと
し、二次巻線を９ターンとした場合について説明
する。γ≒１選ぶとL_h＝1.6μH，n_H＝18ターンと
なり、プリアンプからロータリトランス側を見た
インダクタンス（以下共振インダクタンスと言
う）は1.6××（９／３）²＝14.4μHとなり、5MHzを確 保するための共振容量は70_PＦとなる。γ≒1.5に
選ぶとL_h＝1.1μH，n_H＝15となりプリアンプから
ロータリトランス側を見たインダクタンスは1.1
×（９／３）²＋β＝11.4μHとなり、5MHzを確保する ための共振容量は88_PＦとなる。 次にロータリトランスの一次巻線を３ターンと
し、二次巻線を10ターンとした場合について、説
明するγ≒１とすればL_h＝1.6μH，n_H＝18となり
り共振インダクタンスは1.6×（10／３）²＝17.8μHと なり5MHzを確保するための共振容量は56_PＦとな
る。γ≒1.5に選べばL_h＝1.1μH，n_H＝15，となり
共振インダクタンスは1.1×（10／３）²＋β＝13.7μH となり共振容量は73_PＦとなる。

【表】

【表】 以上述べた種々のケースについて、まとめたも
のを第１表に示す。本発明のポイントをもう一度
整理すると、(1)ロータリトランスの巻上げ比を２
より大きくする。具体的には第１表に示すように
2.5〜10.0の範囲で選択できる。(2)(1)によりビデ
オヘツドの巻線数を４〜18ターンに減らし、ヘツ
ドの生産性を向上させる。(3)(2)の副作用である機
器ノイズの増加をフイードバツクダンピングで、
共振インダクタンスの増加をトリマコンデンサあ
るいは固定コンデンサ、あるいはシールド線の除
去により共振容量を低減することで夫々補償する
る。(4)さらにビデオヘツドとロータリトランスの
ノイズマツチングを必要とする場合はγが1.5以
下でかつ所望の共振周波数が確保できる範囲でヘ
ツドの巻線数を選ぶ。 以上述べたように本発明を用いることでビデオ
ヘツドの巻線数を従来の15〜20ターンから３〜16
ターン減らすことができ、ヘツドの生産性を大幅
に向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はビデオヘツドの構造の例を示す平面
図、第２図は従来の２ヘツドヘリカルスキヤン形
VTRの記録再生系の要部を示すブロツク図、第
３図Ａ，Ｂはロータリトランスの構成の一例を示
す平面図及び断面図、第４図は本発明に使用する
一次巻線が１ターンのロータリトランスの一例の
要部を示す断面図、第５図は本発明に使用する一
次巻線が２ターンのロータリトランスの一例の要
部を示す断面図、第６図はヘツド巻線数とヘツド
インダクタンスの関係を示す特性図、第７図はヘ
ツド巻線数とヘツドの性能指数の関係を示す特性
図、第８図は本発明の２ヘツドヘリカルスキヤン
形VTRの記録再生系の要部の一例を示すブロツ
ク図、第９図は本発明の２ヘツドヘリカルスキヤ
ン形VTRの記録再生系の要部の別の一例を示す
ブロツク図である。 １…ビデオヘツド、５…ロータリトランス、１
６，１７…ロータリトランスの一次巻線、２１，
２２…ロータリトランスの二次巻線、１８…ロー
タリトランス巻線の最大直径、１９…ロータリト
ランス巻線の最小直径、２７…シールド線、２９
…フイードバツクダンピング用帰還抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 磁気テープ上に記録された情報信号を再生す
   る磁気ヘツドと、 磁気ヘツドに接続される一次巻線及び一次巻線
   に対向して配置される二次巻線とを有するロータ
   リトランスと、 このロータリトランスの二次巻線に接続された
   プリアンプと、 このプリアンプの入出力間に設けられ、プリア
   ンプの入力部に生じる共振をフイードバツクダン
   ピングする負帰還手段とからなり、 上記ロータリトランスの一次巻線は、１ターン
   の平角線によつて形成され、 上記ロータリトランスの巻線が２より大きく選
   ばれる、 ことを特徴とするヘリカルスキヤン形ビデオテー
   プレコーダ用再生装置。 ２ 上記二次巻線は複数ターンの断面丸形の巻線
   によつて形成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のヘリカルスキヤン形ビデオ
   テープレコーダ用再生装置。