Brevet FR2556870A1 — publié le 19850621

Dispositif de détection de signaux haute fréquence modulés-en amplitude La présente invention se rapporte à un dispositif de détection de signaux haute fréquence modulés en amplitude, et concerne plus précisément un dispositif permettant de détecter un signal de lecture haute fréquence (que l'on dénommera signal HF dans tout le reste de la description), ce dispositif étant destiné à être intégré dans un système de restitution d'in- formations enregistrées, tel qu'un appareil de lecture optique de disques vidéo dans lequel un signal HF modulé en amplitude est détecté quand la tête de lecture est déplacée transversalement à plusieurs pistes d'enregistre- ment. Dans les systèmes de restitution d'informations ou dans les systèmes d'enregistrement et de restitution d'informations, tels que les appareils de lecture optique de disques vidéo, un signal HF délivré par la tête de lecture est modulé en amplitude lorsque la tête de lecture est déplacée i5 transversalement aux pistes d'enregistrement, c'est-à-dire dans une direc- tion perpendiculaire à ces dernières. Ce signal HF modulé en amplitude est ensuite traité par un dispositif de détection de signaux qui compare l'enve- loppe de son signal d'entrée HF à un signal de référence pour engendrer un signal de détection. Le signal de sortie du dispositif de détection est, par exemple, utilisé comme signal d'entrée d'un dispositif de réglage de la position de la tête de lecture. Dans le dispositif de détection de si- gnaux, le signal de référence est également engendré à partir du signal d'entrée HF à l'aide d'un circuit diviseur de tension sensible aux vlaeurs de crête du signal HF. Un inconvénient de ce dispositif classique de détection de signaux HF réside dans le fait que la détection du signal peut quelquefois s'avérer difficile, par exemple au moment o la polarité (c'est-à-dire le côté de son enveloppe qui présente une amplitude plus élevée que l'autre côté par rapport au niveau médian du signal HF) s'inverse, ou si la constante de temps d'un étage de pré-traitement est trop faible. Par ailleurs, il existe un autre problème résidant dans le fait que le rapport cyclique du signal de détection est altéré par une variation de la vitesse relative entre la tête de lecture et les pistes d'enregistrement portées par le disque d'enregistrement. Ainsi, dans les dispositifs de détection classiques, il appa- rait inévitablement un écart entre la position réelle de la tête de lecture et les positions des flancs du signal de détection,en raison de la varia- tion de la vitesse relative entre la tête de lecture et les pistes d'enre- gistrement. Au vu de ce qui précède, un but de la présente invention est l'élaboration d'un dispositif de détection de signaux HF qui soit capable d'engendrer un signal de détection de très grande précision quelle que soit la polarité du signal HF ou que celui-ci soit symétrique ou non. Pour ce faire, la présente invention propose un dispositif de détec- tion de signaux HF qui se caractérise en ce qu'il comprend un premier circuit de maintien des crêtes de polarité positive apte à conserver le niveau des crêtes de polarité positive du signal d'entrée, un deuxième circuit de main- tien des crêtes de polarité positive apte à conserver le niveau des crêtes de polarité positive du signal d'entrée et possédant une constante de temps supérieure à la constante de temps du premier circuit de maintien des crêtes de polarité positive, un circuit de maintien des crêtes de polarité négative apte à conserver le niveau des crêtes de polarité négative du signal d'entrée, un circuit différenciateur engendrant un signal d'écart représentatif de la difference entre le signal de sortie du premier circuit de maintien des crêtes de polarité positive et le signal de sortie du cir- cuit de maintien des crêtes de polarité négative, et un circuit comparateur engendrant un signal de sortie constituant un signal de détection, en compa- rant un signal correspondant au signal de sortie du deuxième circuit de maintien des crêtes de polarité positive avec le signal d'écart. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention res- sortiront clairement de la description détaillée qui en est faite ciaprès. Il doit toutefois être compris que cette description détaillée et les exem- ples spécifiques auxquelles elle se rapporte, bien que se référant à des modes de réalisation préférés de l'invention, ne sont donnés qu'à titre d'illustration, étant entendu que diverses adaptations et modifications restant dans le cadre et l'esprit de l'invention pourront être facilement envisagées par l'Homme de l'Art à la lumière de la description détaillée. Celle-ci est maintenant faite en référence aux dessins annexés dans les- quels: - la figure 1 est le schéma-électronique du circuit d'un dispositif classique de détection de signaux; - les figures 2A à 2D sont des diagrammes illustrant les formes d'onde de signaux apparaissant en divers points du circuit représenté sur la figure 1, quand le dispositif agit en réponse à un signal d'entrée normal; - les figures 3A à 3D sont des diagrammes semblables à ceux des figures 2A à 2D, mais illustrant les formes d'onde des signaux, quand la vitesse relative entre la tête de lecture et les pistes d'enregistrement est élevée; - la figure 4 est le schéma électronique du circuit d'un premier mode de réalisation du dispositif de détection de signaux conforme à la présente invention; - les figures 5A à 5D sont des diagrammes illustrant les formes d'on- de de signaux apparaissant en divers points du circuit de la figure 4; la figure 6 est un diagramme illustrant la forme d'onde du signal HF quand une chute de niveau, due à une saleté, se produit; et - la figure 7 est un shcéma électronique représentant une partie d'un second mode de réalisation du dispositif de détection de signaux conforme à la présente invention. Avant d'en venir à la description des modes de réalisation du dis- positif de détection de signaux conforme à la présente invention, on va se référer tout d'abord à la figure 1 qui représente un exemple de montage du dispositif classique de détection de signaux. Dans le dispositif de la figure 1, un signal HF engendré par une tête de lecture optique est amplifié dans un circuit amplificateur (non représenté), puis appliqué à l'entrée d'un circuit de nivellement d'ampli- tude 1 nivelant les crêtes ou l'enveloppe de polarité négative du signal d'entrée pour les amener sensiblement au niveau de la masse. Le circuit de nivellement d'amplitude 1 se compose d'un condensateur 11 et d'une diode de calage 12. Dans cette description, la chute de tension engendrée par la diode de calage dans son sens de conduction direct est négligée pour des raisons de simplification. Le signal de sortie nivelé V1 du circuit de nivellement 1 est à son tour transmis à un premier et à un deuxième cir- cuits de maintien des crêtes de polarité positive 2 et 3. Le premier circuit de maintien des crêtes de polarité positive 2 se compose d'une diode 21, d'un condensateur 22 et d'une résistance 23, tandis que le deuxième circuit de maintien des crêtes de polarité positive 3 est formé d'une diode 31, d'un condensateur 32 et de résistances 33 et 34. La constante de temps du deuxième circuit de maintien des crêtes de polarité positive 3 est déterminée de façon à être de beaucoup supérieure à la constante de temps du premier circuit de maintien des crêtes de polarité positive 2. Le premier circuit de maintien des crêtes de polarité positive 2 délivré un signal de maintien V2 et le deuxième circuit de maintien des crêtes de polarité positive 3 délivré un second signal de maintien V3 qui, de son côté, est appliqué à l'entrée d'un circuit diviseur de tension, qui engendre un signal fractionné V4. Le signal de maintien V2 apparaissant en sortie du premier circuit de maintien des crêtes de polarité positive 2 est comparé au signal fractionné V4 dans un comparateur de seuil 4. Le signal de sortie du comparateur de seuil 4 constitue le signal de sortie du dispositif de détection de signaux. Le fonctionnement de ce dispositif va être exposé dans ce qui suit. On supposera en premier lieu que le signal de lecture issu de la tête de lecture optique présente une forme d'onde telle que représentée sur la figu- re 2A. Dès lors, les crêtes ou l'enveloppe de polarité négative du signal de lecture sont nivelées sensiblement au niveau de la masse par le circuit de nivellement d'amplitude 1. La forme d'onde du signal nivelé V1 prend l'allure illustrée par la figure 2B. Après avoir traversé les circuits de maintien de crêtes 2 et 3, ce signal nivelé V1 est transformé en signaux de maintien V2et V3, représentés respectivement par la ligne en trait plein et par la première ligne en traits mixtes de la figure 2C. Puis, le signal de maintien V3 est fractionné par le circuit diviseur de tension formé des résistances 33 et 34 et le signal fractionné V4 qui en résulte est illustré par la deuxième ligne en traits mixtes de la figure 2C. En conséquence, le signal de sortie du comparateur de seuil 4 prend l'allure d'un signal formé d'impulsions rectangulaires représenté sur la figure 2D. Plus précisément, quand la tête de lecture est placée juste au- dessus d'une piste d'enregistrement et que le signal HF est engendré avec un niveau maximum, un signal de détection de niveau haut est délivré par le comparateur 4. Par contre, quand la tête de lecture se trouve juste au- dessus d'un point situé entre deux pistes d'enregistrementet que le signal HF n'est pas du tout engendré ou est engendré à un niveau très bas, un signal de détection de niveau bas est délivré par le comparateur de seuil 4. Pour que le dispositif de détection décrit ci-dessus fonctionne correctement, il faut, d'une part, que le signal d'entrée HF soit tel que celle de ses enveloppes supérieure ou inférieure qui présente une amplitude supérieure à celle de l'autre se trouve du côté polarité positive, et d'autre part, que la réponse en fréquence de l'amplificateur de l'étage précédent, à la limite de coupure inférieure, soit étendue à une fréquence suffisamment basse. Ce problème va maintenant être débattu plus en détails. Si le signal HF est, dans un circuit de mise en forme appartenant à l'étage précédent, traité de telle façon que ses enveloppes supérieure et inférieure oscillent en symétrie au-dessus et au-dessous d'un niveau médian, un problème surgit quand la vitesse relative entre la tête de lecture et la piste d'enregistre- ment, le long d'un trajet perpendiculaire aux pistes d'enregistrement, atteint une valeur élevée. Dans ce cas plus précisément, non seulement l'enveloppe supérieure, mais aussi l'enveloppe inférieure du signal HF VE oscille comme représenté sur la figure 3A. En outre, l'amplitude de l'oscillation de l'enveloppe inférieure devient plus élevée que l'amplitude de l'oscillation de l'enve- loppe supérieure du signal HF. Dans cette situation, le signal nivelé V1 présente la forme d'onde illustrée par la figure 3B. De plus, il peut arri- ver que l'enveloppe supérieure, c'est-à-dire l'enveloppe V2 des crêtes de polarité positivedu signal HF, ne descende pas au-dessous du niveau du signal de référence V4. Dès lors, dans ces cas, le comparateur 4 n'engendre plus le signal formé d'impulsions rectangulaires et la détection du signal HF devient impossible. Ce genre de problème survient aussi dans le cas o la polarité du signal HF est inversée par rapport à la forme d'onde de la figure 2A et dans le cas o la constante de temps de l'amplificateur de l'étage précédent est trop faible comme mentionné plus haut. Dans de tels cas en effet, le niveau de l'enveloppe V2 ne descend pas au-dessous du niveau du signal de référence V4 et le comparateur n'est pas en mesure de délivrer un signal de sortie. Par ailleurs, même si le niveau de l'enveloppe V2 descend au-dessous du niveau du signal de référence V4, l'amplitude de l'enveloppe V2 fluctue en fonction de la variation de la vitesse relative entre la tête de lecture et les pistes d'enregistrement. En conséquence, le rapport cyclique du signal de détection du signal HF fluctue conformément à la variation de cette vitesse relative De telles fluctuations du rapport cyclique du signal HF se traduisent par un écart entre la position réelle de la tête de lecture et la position du flanc montant ou du flanc descendant du signal de détec- tion du signal HF. Le premier mode de réalisation du dispositif de détection de signaux HF conforme à la présente invention va être décrit ci-après en référence aux figures 4 à 7 des dessins annexes. Dans le dispositif représenté sur la figure 4, un signal de lecture engendré par une tête de lecture optique est fourni à un circuit de nivelle- ment d'amplitude 1, à travers un amplificateur (non représenté). Le circuit de nivellement d'amplitude 1 est, tout comme dans le dispositif classique, composé d'un condensateur 11 et d'une diode de calage 12 dont la chute de tension dans son sens de conduction direct est négligée dans cette descrip- tion. Le signal de sortie, c'est-à-dire le signal nivelé V1, du circuit de nivellement d'amplitude 1 est, à son tour, transmis à un premier et à un deuxième circuits de maintien des crêtes de polarité positive 2 et 3 ainsi qu'à un circuit de maintien des crêtes de polarité négative 5, par l'inter- médiaire d'un transistor tampon 8. Le premier circuit de maintien des crêtes de polarité positive 2 se compose d'une diode 21, d'un condensateur 22 et d'une résistance 23, tandis que le deuxième circuit de maintien des crêtes de polarité positive 3 est formé d'une diode 31, d'un condensateur 32 et de résistances 33 et 34. Le premier circuit de maintien des crêtes de pola- rité positive 2 délivre un signal de maintien V2 et le deuxième circuit de maintien des crêtes de polarité positive 3 engendre un signal fractionné V4. Le circuit de maintien des crêtes de polarité négative 5 se compose quant à lui d'une diode 51, d'un condensateur 52 et d'une résistance 53 et engendre un signal de sortie V5, à savoir un signal de maintien des crêtes de polarité négative, qui est appliqué à l'entrée d'un circuit de nivellement d'amplitu- de 6. Le circuit de nivellement d'amplitude 6 comprend un condensateur 61, une diode de calage 62 et une résistance d'abaissement detension 63 et engendre un signal nivelé V6. Le signal nivelé issu du circuit de nivelle- ment d'amplitude 6 et le signal de maintien V2 provenant du premier circuit de maintien des crêtes de polarité positive 2 sont appliqués respectivement à l'entrée inverseuse et à l'entrée non-inverseuse d'un amplificateur diffé- rentiel 7. L'amplificateur différentiel 7 se compose d'un amplificateur opérationnel 71 et d'un certain nombre de résistances 72 à 75. Le signal de sortie V7 de cet amplificateur différentiel 7 est transmis à un compara- teur de seuil 4 dont il constitue l'un des deux signaux d'entrée. Le signal fractionné V4 provenant du deuxième circuit de maintien des crêtes de polarité positive 3 est appliqué au comparateur de seuil 4 en tant que second signal d'entrée de ce dernier. De plus, le niveau du signal sur le trajet du signal de sortie du premier circuit de maintien des crêtes de polarité positive 2 est abaissé jusqu'à un potentiel négatif au moyen d'une résistance 24 connectée à une source de potentiel négatif. Le fonctionnement du dispositif de détection de signaux HF conforme à la présente invention, dont la structure vient d'être décrite, va être exposé ci-après. Quand un signal HF présentant une forme d'onde telle que représentée sur la figure 2A est appliqué, les crêtes de polarité négative du signal sont nivelées sensiblement au niveau de la masse par le circuit de nivelle- ment d'amplitude 1. Il s'ensuit que les signaux V5et V6 engendrés par le circuit de maintien des crêtes de polarité négative 5 et par le circuit de nivellement d'amplitude 6 sont au niveau de la masse. En conséquence, le signal de sortie V7 de l'amplificateur différentiel 7 devient identique au signal de maintien V2 du premier circuit de maintien des crêtes de pola- rité positive 2. Dans de telles conditions, le dispositif engendre un signal formé d'impulsions rectangulairesqui est le même que le signal de la figure 2D. Ainsi, le fonctionnement du dispositif conforme à la présente invention est identique à celui du dispositif de la figure 1, dans le cas o le signal HF présente la forme d'onde représentée sur la figure 2A. Par la suite, si le signal d'entrée HF prend une forme d'onde asymé- trique, telle que celle représentée sur la figure 5A, alors le signal de maintien V5 engendré par le circuit de maintien des crêtes de polarité néga- tive 5 et le signal nivelé V6 du circuit de nivellement d'amplitude 6 devien- nent sensiblement identiques entre eux,ces deux signaux étant représentés par le signal V6 sur la figure 5C. Ce signal V6 et le signal de maintien V2 engendré par le premier circuit de maintien des crêtes de polarité posi- tive 2 sont appliqués aux entrées de l'amplificateur différentiel 7 qui de son c8té, engendre le signal V7 représentatif de l'écart entre ses signaux d'entrée et visible sur la figure 5C sous la forme d'uneligne en traits interrompus. En gros, le signal de sortie V7 de l'amplificateur différentiel 7 a sensiblement la même forme d'onde que l'enveloppe de polarité positive du signal de la figure 2A. Ainsi, l'amplitude du signal de sortie de l'amplificateur différentiel 7 est suffisamment grande pour passer en- dessous du niveau du signal de référence V4. De cette façon, on obtient un signal de détection précis du signal HF, c'est-à-dire une information précise sur la position de la tête de lec- ture par rapport aux pistes d'enregistrement. Quand aucun signal d'entrée n'est appliqué, le niveau du signal V6 est abaissé au niveau de la masse au moyen de la résistance d'abaissement 63, tandis que le niveau du signal V2 chute à un potentiel négatif sous l'action de la résistance d'abaissement 24. Il s'ensuit que le signal de sortie V7 de l'amplificateur différentiel 7 prend une polarité négative. Par ailleurs, le signal V4 est au niveau de la masse, le comparateur 4 engen- dre en permanence le signal de niveau bas et, de cette façon, l'absence du signal d'entrée est détectée. Si le niveau de l'enveloppe du signal d'entrée HF s'affaiblit progres- sivement, comme représenté sur la figure 6, en raison de la présence d'une saleté, telle que l'empreinte d'un doigt, sur la surface du disque, alors le niveau du signal de sortie (signal fractionné) V4 du deuxième circuit de maintien des crêtes de polarité positive 3 décroît progressivement en réponse à la chute de niveau du signal HF. Ainsi, il est avantageux que l'état du signal de sortie du comparateur 4 ne s'inverse pas sous l'effet de la chute de niveau du signal d'entrée HF. La figure 7 montre un deuxième mode de réalisation du dispositif de détection de signaux HF conforme à la présente invention, qui se caracté- rise par le fait que la constante de temps du deuxième circuit de maintien des crêtes de polarité positive 3 peut être modifiée au moyen d'un interrup- teur 36 et d'une résistance 35 montée en parallèle sur les résistances 33 et 34. Etant donné qu'il est nécessaire de suivre la chute de niveau du signal d'entrée HF causée par la raison susmentionnée et illustrée par la figure 6 quand l'appareil de lecture de disques fonctionne dans des condi- tions normales, il est indispensable de régler la constante de temps du deuxième circuit de maintien des crêtes de polarité positive 3 à une valeur relativement basse. Pour ce faire, l'interrupteur 36 est fermé et, par suite, la résistance 35 est insérée dans le circuit, en parallèle sur les résistan- ces 33 et 34. Par contre, lors d'un mode de fonctionnement spécial de l'appareil de lecture, comme par exemple au cours d'une opération de recherche d'une piste d'enregistrement choisie, il est nécessaire de détecter la position de la piste d'enregistrement de façon très précise. C'est pourquoi pendant le déroulement de telles opérations exécutées par l'appareil de lecture, l'interrupteur 36 est ouvert pour porter la constante de temps du deuxième circuit de maintien des crêtes de polarité positive 3 à une valeur plus élevée. Ainsi, grâce à la présente invention, on dispose d'un dispositif de détection de signaux HF qui engendre un signal de détection de grande précision quelle que soit la polarité du signal HF d'entrée et que celui- ci soit symétrique ou non. Bien que l'on ait décrit ci-dessus des modes de réalisation préférés de la présente invention, on comprendra que cette description n'a été faite qu'à titre d'illustration et n'est pas susceptible de limiter la portée de l'invention. Tout au contraire, il existe de nombreux équivalents à ces modes de réalisation préférés et ceux-ci sont couverts par les revendications annexées. A titre d'exemple, le circuit de nivellement d'amplitude 6 de la figure 4 peut être omis, la résistance d'abaissement de tension 63 étant dans ce cas indispensable. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection de signaux haute fréquence,destiné à être intégré dans un système de restitution d'informations,apte à lire, au moyen d'un tête de lecture, des informations portées par un support d'enregistre- ment comportant plusieurs pistes d'enregistrement, ce dispositif de détection étant caractérisé en ce qu'il comprend: - un premier circuit de maintien des crêtes de polarité positive (2) sensible à un signal d'entrée haute fréquence émis par la tête de lecture, pour conserver le niveau des crêtes de polarité positive du signal d'entrée haute fréquence, ce premier circuit de maintien possédant une première constante de temps prédéterminée; - un deuxième circuit de maintien des crêtes de polarité positive (3) apte à conserver le niveau des crêtes de polarité positive du signal d'entrée haute fréquence, en réponse à l'application dudit signal d'entrée haute fré- quence, et possédant une deuxième constante de temps prédéterminée qui est supérieure à ladite première constante de temps prédéterminée; -un circuit de maintien des crêtes de polarité négative (5) apte à conserver le niveau des crêtes de polarité négative du signal d'entrée haute fréquence, en réponse à l'application du signal d'entrée haute fré- quence; -un circuit différenciateur '(7) connecté au premier circuit de maintien des crêtes de polarité positive (2) et au circuit de maintien des crêtes de polarité négative (5) pour engendrer un signal d'écart représen- tatif de la différence entre le signal de sortie du premier circuit de main- tien des crêtes de polarité positive et le signal de sortie du circuit de maintien des crêtes de polarité négative; et - un circuit comparateur (4) connecté au circuit différenciateur (7) et au deuxième circuit de maintien des crêtes de polarité positive (3) pour comparer ledit signal d'écart à un signal correspondant à un signal de main- tien de crêtes apparaissant à la sortie du deuxième circuit de maintien des crêtes de polarité positive et engendrer un signal de comparaison consti- tuant le signal de détection du signal d'entrée haute fréquence. 2. Dispositif de détection de signaux haute fréquence selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que le deuxième circuit de maintien des crêtes 1 1 de polarité positive (3) est conçu de telle façon que la deuxième constante de temps prédéterminée puisse être modifiée.