JPH0719439B2

JPH0719439B2 - 再生クロツク抽出装置

Info

Publication number: JPH0719439B2
Application number: JP931187A
Authority: JP
Inventors: 達也足立; 直樹江島
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-01-19
Filing date: 1987-01-19
Publication date: 1995-03-06
Anticipated expiration: 2010-03-06
Also published as: JPS63177371A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、セルフ・クロック方式を用いたディジタル・
データの再生装置に用いる再生クロック抽出装置に関す
るものであり、特にテープにディジタル・データを記憶
した場合の高速サーチ時のように、再生クロックの周波
数が変化しても追徒出来るような広いキャプチャ・レン
ジをもったクロック抽出装置に関するものである。

従来の技術近年ディジタル記録再生技術は、広い分野に応用される
ようになり、特にデイジタル・オーディオ、デイジタル
VTR等の音声、画像の分野でめざましい発展を遂げてい
る。

その中でも、目的のデータを短時間で頭出しする高速サ
ーチ機能が重要なポイントになっている。

例えば、テープを用いた回転ヘッド方式のディジタル・
データ再生装置においては、テープを高速で走行させる
と、通常走行時に比べて再生クロックのビット・レイト
が変化するので、再生クロックで正しく入力ディジタル
・データを打ち抜くためには、再生クロック抽出用のPL
L（Phase Locked Loop）回路のキャプチャーレンジを広
くする必要があった。

なおPLL回路のキャプチャ・レンジとは、PLLがフリーラ
ン（ロックしていない状態）から引き込んでロック出来
る周波数の範囲である。

また、ビット・レイトがキャプチャ・レンジを越えない
ように、ヘッド・スキャン・スピードをテープ・スピー
ドに応じて変化させて、ビット・レイト変動が少なくな
るように制御する必要があった。

以下図面を参照しながら上述した従来の再生クロック抽
出装置を回転ヘッド方式のディジタル・データ再生機に
応用した一例について説明する。

第３図は従来の再生クロック抽出装置の構成を示したも
のである。

第３図において、101はカセットハーフ、102はリール、
103はテープ、104はシリンダ、105a、105bはヘッド、10
6はヘッドアンプ、107は再生クロック抽出用のPLL（Pha
se Locked Loop）回路、108はPLL回路から出力される再
生クロック（ｂ）の周波数を検出するPLL周波数検出
部、109は目的のテープ・スピードを設定するためのテ
ープスピード設定部、110はPLL周波数検出部108から出
力されるPLL周波数のデータ（ｃ）、PLL周波数検出フラ
グ（ｄ）と、テープスピード設定部109より出力される
スピードデータ（ｅ）をもとに、目的のテープ・スピー
ドになるように、シリンダサーボ111、リールサーボ113
に対して、制御パラメータを与えるテープスピード制御
部、112はシリンダを駆動するシリンダ・ドライバ、114
はリールを駆動するリール・ドライバである。

以上のように構成された従来の再生クロック抽出装置の
動作を説明する。

第３図における再生クロック抽出装置は、キャップスタ
ンを用いずりリールの駆動のみで、テープスピードを制
御する方式を用いている。

ここで、リールの回転周波数を一定にしてテープを走行
させたときのテープスピードの変化について考えてみ
る。

第４図は、テープがリールの駆動によって巻き取られる
様子を示したものでありr₀はリールの半径、ｒは、r₀に
巻き取られたテープのテープ厚分を加えた値、frはリー
ルの回転周波数、ｖはテープスピードである。

ここで、テープ厚をＴ、巻き始めからの時間をｔとする
とｖ＝２π（r₀＋ｒ）fr ＝２π（r₀＋frTt）fr ＝２π（r₀ fr＋Tfr²t） −（１）これをグラフに書くと第５図のようになる。つまり、上
記のリール駆動によるテープ走行では、時間ｔとともに
テープスピードが変化がし、その傾きもテープ厚によっ
て変わるので、制御が難しい。

そこで従来の再生クロック抽出装置においては、再生ク
ロックの周波数（以降PLL周波数と呼ぶ）をもとにリー
ルの回転周波数frを制御し、一定のテープスピードが得
られるようにしている。

次に、PLL周波数をもとにして、テープスピードを制御
する原理について説明する。

第６図は、テープとヘッドの相対速度を示した図であ
る。第６図において、400はシリンダー、401はテープ、
Vh₀はヘッド・スキャン・スピード、Vtはテープスピー
ド、Vh₁は高速走行時のテープスピード、Vhは記録時の
ヘッドとテープの相対速度、Vh₁は高速走行時のヘッド
とテープ相対速度、Vh₂はVh₁のVh方向成分、θはヘッド
スキャン抑角、θ_１は記録されたトラックの抑角、θ_２
は高速走行時のヘッドスキャンの抑角、θ_３はθ_３＝θ
_２−θ_１である。

ここで記録時のテープとヘッドの相対速度はVhは下のよ
うに表わされる。

Vh²＝（Vh₀−Vt）^２＋2Vh₀−Vt（１−cosθ） θが十分小さいとき VhVh₀−Vt −（２）同様にして Vh₁Vh₀−Vt₁ −（３） Vh₁のVh方向の成分をVh₂とすると Vh₂＝Vh₁cosθ_３＝Vh₁cos（θ_２−θ_１）これをPLL周波数fpに換算するとここでλｂは最小記録波長とする。

θが十分小さいとき、cos（θ_２−θ_１）１ ∴vt₁Vh₀−λbfp −（５）したがって、PLL周波数fpの値とヘッドスキャン・スピ
ードVh₀から、テープの走行速度を求めることができ
る。そこでテープスピードの制御を行ってPLL周波数
（再生クロックの周波数）を検出し、PLL周波数データ
（ｃ）とPLL周波数が検出出来たことを示すPLL周波数検
出フラグ（ｄ）をテープスピード制御部110に供給す
る。

テープスピード制御部110はテープスピード設定部109に
よって設定されたスピードデータ（ｅ）によって目的の
テープスピードになったときに、PLL周波数fpが通常再
生（記録時と同じテープスピードでの再生）時と同じ、
あるいはほぼ近い値になるようにシリンダサーボ（11
1）にシリンダー回転数のパラメータを与える。またPLL
周波数検出部（108）から供給されるPLL周波数データ
（ｃ）をPLL周波数検出フラグ（ｄ）が有効なときだけ
用いて、第７図で説明したアルゴリズムにもとづいて、
目的のテープスピードを得れられるようなリール回転周
波数のパラメータをリールサーボ（113）に与えテープ
スピードを制御して、入力ディジタル・データの周波数
がPLL107のキャップチャ・レンジに入るようにして、再
生クロックを抽出する。

発明が解決しようとする問題点しかしながら上記のような方式では、テープ・スピード
が急激に変化する場合の追徒が難かしいので、急激にテ
ープ・スピードを変えたい場合は、PLLのキャプチャ・
レンジを広くすることが必要であるが、PLL自体のキャ
プチャ・レンジを広く取ろうとすると、PLLが不安定に
なり、特に高速サーチ時のように入力データのエラーが
多い場合は、安定に再生クロックを抽出することが難か
しくなる。

また、穏やかにテープ・スピードを変化させる場合はヘ
ッド・スキャン・スピードを変えて、再生クロックの変
動を押えることが出来るが、テープ・スピードが速くな
って来ると、シリンダーの回転数が、超低速または超高
速になり、テープのシリンダへの張り付きや、モーター
の消費電力の増大等の問題点が発生する。

本発明は上記問題点に鑑み、安定でかつ広いキャプチャ
・レンジをもつ再生クロック抽出装置を提供するもので
ある。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するために本発明の再生クロック抽出
装置は、ディジタル信号から再生クロックを抽出するク
ロック抽出部と、上記再生クロックの周波数を検出する
周波数検出部と、周波数検出部より出力される周波数情
報をもとに上記クロック抽出部のキャプチャ・レンジを
制御するキャプチャ・レンジ制御データを生成するキャ
プチャ・レンジ制御部を備え、上記クロック抽出部は上
記キャプチャ・レンジ制御データによってキャプ・レン
ジをシフトするように構成したものである。

作用本発明は上記した構成によって、周波数の変動する入力
ディジタル信号に対して、再生クロックの周波数を検出
し、その周波数に追徒して、クロック抽出部のキャプチ
ャ・レンジをシフトし、広い実効キャプチャ・レンジを
確保することが出来る。

実施例以下、本発明の再生クロック抽出装置を回転ヘッド式の
ディジタル・データ再生機に応用した一実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の再生クロック抽出装置の構成を示した
ものである。

なお、PLL部616以外の部分については、第３図で説明し
た従来の再生クロック抽出装置と同様なので、ここでは
説明を省く。

第１図において、607はキャプチャ・レンジのセンター
値を外部から与えられるキャプチャ・レンジ制御データ
（ｆ）によって変化させることの出来るPLL（Phase Loc
ked Loop）回路である。

608は、PLL回路607の出力する再生クロックの周波数を
検出して、PLL周波数データ（ｃ）とPLL周波数検出フラ
グ（ｄ）を出力するPLL周波数検出部、615はPLL周波数
データ（ｃ）とPLL周波数検出フラグ（ｄ）をもとに、P
LL回路607のキャプチャ・レンジのセンター値を決定す
るキャプチャ・レンジ制御データ（ｆ）をPLL回路607に
出力するキャプチャ・レンジ制御部である。

次に第２図を用いて、PLL部616の動作について説明す
る。

第２図は、入力されるディジタル・データの周波数変化
に従ってPLL周波数データが変化し、それに伴ってPLL回
路607のキャプチャ・レンジがどのように変化していく
かを示したグラフである。

縦軸はPLL周波数データの変動を％で表わし、横軸は時
間軸である。

第２図において、701はPLL周波数データを表わし702
は、PLL回路607のキャプチャ・レンジを表わし、703は
キャプチャ・レンジのセンター値を表わしている。

ここで、PLL回路607のキャプチャ・レンジの幅は、±５
％とし、キャプチャ・レンジのセンター値を表わすキャ
プチャ・レンジ制御データは、−３％、０％、＋３％の
３通りとする。またキャプチャ・レンジ制御部615はPLL
周波数検出部608の出力するPLL周波数検出フラグ（ｄ）
がアクティブのとき、PLL周波数データ（ｃ）を見て、
キャプチャ・レンジ制御データ（ｆ）の値を決定する。

ここでは、キャプチャ・レンジ制御部615は、第１表の
ような条件で、キャプチャ・レンジ制御データを出力す
るとする。

したがって第２図において、PLL周波数データが（ａ）
点で、＋３％を越えたとき、キャプチャ・レンジのセン
タは、＋３％にシフトし、（ｂ）点において、＋３％以
下になったとき、０％にもどる。逆に（ｃ）点で再生ク
ロック周波数が−３％以下になったとき、キャプチャ・
レンジのセンタは、−３％にシフトし、（ｄ）点では０
％にもどる。

また（ｅ）点以降のようにPLL周波数の検出が不能にな
ったとき（無記録部分等を再生したとき）、キャプチャ
・レンジ制御データは前置ホールドになる。

したがって、上述のような処理を行うことによって、PL
L部616全体で見た実効キャプチャ・レンジは±３％拡張
されて±８％になる。

なお、ここではキャプチャ・レンジ制御データのステッ
プを３ステップとして説明したが、ステップ数を増やす
ことによって、より広いキャプチャ・レンジを得ること
が出来る。

発明の効果以上のように本発明は、ディジタル信号から再生クロッ
クを抽出するクロック抽出部と、上記再生クロックの周
波数を検出する周波数検出部と、周波数検出部より出力
される周波数情報をもとに上記クロック抽出部のキャプ
チャ・レンジを制御するキャプチャ・レンジ制御データ
を生成するキャプチャ・レンジ制御部を備え、上記クロ
ック抽出部は上記キャプチャ・レンジ制御データによっ
てキャプチャ・レンジをシフトするようにしたことによ
り、比較的キャプチャ・レンジの狭い、安定したクロッ
ク抽出回路（PLL）を用いて、実効的に広いキャプチャ
・レンジを確保することが出来るので、広い範囲で変動
するディジタル信号入力に対して安定して、再生クロッ
クを抽出することが出来る。

それによって、回転ヘッド方式の再生装置の高速サーチ
時にも安定してデータを読むことが出来る。

なお本発明の実施例では、シリンダ回転数のテープ・ス
ピードによる制御については述べなかったが、従来例に
示されたようなテープ・スピードによってシリンダの回
転数を変えて再生クロック変動を小さくする方式と本発
明の実施例で説明したキャプチャ・レンジをシフトする
ことの出来る再生クロック抽出装置を組み合わせること
によって、回転ヘッド方式のディジタル・データ再生装
置において、より高速のサーチを行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における再生クロック抽出装
置の構成を示すブロック図、第２図はPLL周波数データ
とPLLのキャプチャ・レンジの関係を示すグラフ、第３
図は本発明の従来例における再生クロック抽出装置のブ
ロック図、第４図はテープの巻き取りを示す概略図、第
５図はテープスピードの変化を示すグラフ、第６図は、
テープとヘッドの相対速度を示すベルトル図、第７図は
テープスピードの制御アルゴリズムを示すフローチャー
トである。 601……カセット・ハーフ、602……リール、603……テ
ープ、604……シリンダ、605a、605b……ヘッド、606…
…ヘッド・アンプ、607……PLL、608……PLL周波数検出
部、609……テープ・スピード設定部、610……テープ・
スピード制御部、611……シリンダ・サーボ、612……シ
リンダ・ドライバ、613……リール・サーボ、614……リ
ール・ドライバ、615……チャプチャ・レンジ制御部、6
16……PLL部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディジタル信号から再生クロックを抽出す
るクロック抽出部と、上記再生クロックの周波数を検出
する周波数検出部と、周波数検出部より出力される周波
数情報をもとに上記クロック抽出部のキャプチャ・レン
ジを制御するキャプチャ・レンジ制御データを生成する
キャプチャ・レンジ制御部を備え、上記クロック抽出部
は上記キャプチャ・レンジ制御データによってキャプチ
ャ・レンジをシフトすることを特徴とした再生クロック
抽出装置。