DE2252568B2 - Schaltungsanordnung zur wiedergewinnung von auf einem magnetischen aufzeichnungstraeger aufgezeichneten daten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Wiedergewinnung von Daten, die durch ein Frequenz-Kodierungs- oder ein Phasen-Kodierungs-Verfahren auf einem magnetischen Aufzeichnungsträger aufgezeichnet sind, wobei die Datenimpulse in der Mitte von Speicherzellen und Taktimpulse an den Grenzen von Speicherzellen des Aufzeichnungsträgers auftreten, mit einer ersten Einrichtung zum Differenzieren des Ablesesignals und einer nachgeschalteten Auswerteschaltung zur Trennung der Taktimpulse und Datenimpulse.

Bei diesem Verfahren zur Aufzeichnung von Bit-Information auf einem magnetischen Aufzeichnungsträger wird mindestens ein Flußübergang je Bit-Zelle vorgenommen, um den Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen zu verringern. Dieses Verfahren ermöglicht ein Selbst-Takten, wie es in dem Aufsatz »High-Density Recording on Magnetic Tape« vom Erfinder in der Zeitschrift Electronics, 16. Oktober 1959, beschrieben wurde.

Ein solches Selbst-Takten erfordert jedoch die Unterscheidung zwischen Taktimpulsen, die an den Grenzen der Speicherzelle auftreten, und Datenimpulsen, die in der Mitte der Speicherzelle auftreten.

Diese Unterscheidung kann von den folgenden Faktoren beeinflußt werden:

1. Ein Zusammenrücken der aufgezeichneten Impulse führt zu Indifferenzen,

2. bei der Wiedergewinnung der Datenimpulse wird ein monostabiler Multivibrator benutzt, der Geschwindigkeitsänderungen unterworfen ist, und

3. Rauschen kann ein Verschieben der tatsächlichen Speicherzellengrenzen bewirken.
Aus der DL-PS 79328 ist eine Schaltungsanordnung zum Ablesen von auf einem Speichermedium aufgezeichneten Daten bekannt, bei der das mittels eines Vorverstärkers verstärkte Ablesesignal einer Phasenkompensationsschaltung zugeführt wird, die systembedingte Phasenverzerrungen durch eine entsprechende Phasenverschiebung ausgleichen soll.

Außerdem weist diese Kompensationsschaltung noch einen Amplitudenkompensator auf, der die höheren Frequenzkomponenten des Ablesesignals anhebt, d. h. die bei einer nicht kompensierten Ableseschaltung am stärksten gedämpften Frequenzkomponenten. Eine sich aus der scharfen Begrenzungscharakteristik des Amplitudenkompensators ergebende Schwierigkeit besteht darin, daß Übergangsnachschwingungen auftreten können, die die Resonanzfrequenz des Amplitudenkompensators haben. Zum Be-

seitigen dieser Übergangsnachschwingungen ist eine einstellbare Verzögerungsschaltung und ein nachgeschalteter Differenzverstärker vorgesehen, dessen anderem Eingang das unverzögerte kompensierte Ablesesignal zugeführt wird. Dadurch findet eine Subtraktion des verzögerten Ablesesignals vom unverzögerten Ablesesignal im Differenzverstärker statt, wodurch eine Phasenverschiebung der beiden Ablesesignale um 90° eintritt und die Nachschwingungen selektiv herausgefiltert werden.

so Zur Vermeidung von Taktfehlern geschieht bei der bekannten Schaltungsanordnung eine Formung des Ablesesignals. Diese Formung geschieht durch eine Phasen- und Amplitudenkompensation des verzerrten Ablesesignals in bezug auf einen Datenimpuls, wobei

J5 auch eine Differenzierung des Signals zum Zwecke einer Phasenverschiebung um. 90° stattfindet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sie gegenüber Rauschen unempfindlicher ist und eine größere Toleranz für Zeitfehler aufweist.

Bei einer Schaltungsanordnung der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß mit der ersten Einrichtung eine zweite Einrichtung verbunden ist, mit der das differenzierte Ablesesignal integriert und ein Teilbetrag des integrierten Signals auf das differenzierte Ablesesignal addiert wird.

Diese erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zeichnet sich durch eine große Unempfindlichkeit ge-

M genüber Rauschen aus und erlaubt einen größeren zeitlichen Spielraum, indem das von dem magnetischen Aufzeichnungsträger wiedergegebene Signal zuerst differenziert, dann integriert und anschließend ein Teil des so behandelten Signals mit dem differenzierten Wiedergabesignal summiert wird, um damit ein verbessertes Wiedergabesignal zu erhalten, das z. B. mit Hilfe einer Gatterschaltung weiterverarbeitet wird, um zwischen den Taktimpulsen und den Datenimpulsen unterscheiden zu können.

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. IA bis IJ Signalformen zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung,

Fig. 2 ein logisches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Auswertung der Ableseimnulse,

Fig. 3 A und 3B Signalformen, die das erfindungs-

(jemäß gelöste Problem veranschaulichen,

Fig. 4 ein detailliertes Blockschaltbild eines Teils der Fig. 2, und

Fig. 5 einen Stromlaufplan eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Die Fig. IA bis IJ zeigen typische Signalformen, die bei Selbst-Takt-Systemen auftreten, wie sie in dem zuvor genannten Artikel der Zeitschrift Electronics beschrieben sind. Die in Fig. IA gezeigten Taktimpulse markieren die Grenzen der Bit-Speicherzelle des magnetischen Aufzeichnungsträgers und werden an den Aufzeichnungsverstärker kontinuierlich gegeben, unabhängig von der jeweiligen Datenbit-Kombination. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird angenommen, daß das magnetische Aufzeichnungsmaterial eine magnetische Scheibe ist. Wie in Fig. IB gezeigt, werden Datenimpulse - ein vorhandener Impuls für eine binäre 1 und ein nicht vorhandener Impuls für eine binäre 0 — so verzögert, daß sie in der Mitte der Speicherzellengrenzen erscheinen. Die Daten- und Taktimpulse werden dann gemischt und bilden einen Aufzeichnungsstrom (Fig. IC).

Die Extraübergänge an den Speicherzellengrenzen verhindern sowohl ein übermäßiges Zusammendrängen der Impulse und können auch als Taktimpulse bei der Datenwiedergabe von einer geeigneten und in Fig. 2 gezeigten Schaltung interpretiert werden.

Fig. ID zeigt die theoretische Wiedergabe-Signalform der aufgezeichneten Information der Fig. IB und die zugehörigen Taktimpulse der Fig. IA, wenn die Aufzeichnungsdichte niedrig ist. Jedoch bei den erforderlichen höheren Dichten, wie z. B. 2200 Bit pro 2,54 cm, ergibt sich tatsächlich die in Fig. 1 E gezeigte Wiedergabe-Signalform. Infolge des sich ergebenden Zusammendrängens werden Beugungspunkte 11 und 11' erzeugt. Wird die Wiedergabe-Signalform der Fig. IE geformt oder differenziert, wie dieses in Fig. IF dargestellt ist, so ergeben diese Beugungspunkte niedrigere Neigungen, wie z. B. bei 12 an den O-Durchgängen, wodurch das System rauschempfindlicher wird. So ist z. B. ein Rauschimpuls bei 13 gezeigt, der beim Auftreten an der gezeigten Stelle eine vorzeitige Anzeige eines O-Durchganges der in Fig. IF gezeigten Signalform bewirkt.

Wird angenommen, daß das in Fig. IF gezeigte differenzierte Wiedergabe-Signal ideal in ein Rechtecksignal umgeformt werden kann, so würde sich die Signalform in F i g. IG ergeben, deren Abtastung nach Nulldurchgängen ein Daten- und Taktausgangssignal, wie in Fig. IH gezeigt, erzeugen würde, das lediglich eine Summe der in den Fig. IA und IB gezeigten Signale ist. Dieses Abtasten wird durch eine RC-Kopplung und eine Doppelweg-Gleichrichtung des in Fig. IG gezeigten Signals erreicht, was zum Stande der Technik gehört. Durch Vorsehen einer geeigneten Torschaltung, wie z. B. eines monostabilen Multivibrators (Fig. II), bei dem ein z. B. bei 14 auftretender Datenimpuls von 0,25 bis 0,75 der gesamten Speicherzellenzeit erfaßt wird, kann ein Daten-Ausgangssignal, wie in Fig. IJ gezeigt, erhalten werden. Eine ausführlichere Beschreibung der vorstehend erläuterten Zusammenhänge findet sich in dem genannten Aufsatz der Zeitschrift Electronics.

Die besondere Torschaltungs-I.ogik zur Durchführung des Vorstehenden ist in Fig. 2 gezeigt, bei der das Signal eines Abspielkopfes an einen Verstärker und eine Signalformer-Einrichtung 16 gegeben wird, wie dieses im einzelnen später noch erläutert wird.

Das Ausgangssignal des verstärkenden Signalformers ist ein Signal ähnlich dem der Fig. ] H. Dieses Signal wird durch Abschneiden des in Fig. IF gezeigten Signals erhalten, um damit ein Signal ähnlich dem in Fig. IG zu erzeugen und danach die Null-Durchgänge abzutasten, wie dieses zuvor beschrieben wurde, um das in Fig. IH gezeigte Signal zu erhalten.

Wie später beschrieben wird, verbessert die neue Schaltungsanordnung das in Fig. IF gezeigte Signal so, daß bei dessen nachfolgender Verarbeitung sowohl Zeitfehler als auch infolge niedriger Signalsteigungen, wie z. B. bei 12, auftretende Fehler so klein wie möglich gehalten werden.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Schaltung werden die Impulse der Fig. 1H an UND-Glieder 17 und 18 gegeben. Auf der Ausgangsleitung 19 des UND-Glieds 17 entstehen Taktimpulse, die einen monostabilen Multivibrator 21 steuern. Dieses bewirkt eine Zeitverzögerung um 0,25 der Speicherzellenzeit, wie dieses in Fig. II gezeigt ist. Ein monostabiler Multivibrator 22 erzeugt eine Impulslänge Von 0,5 der Speicherzellenzeit. Das Ausgangssignal des Multivibrators 22 schaltet das UND-Glied 18 während dieser Zeit durch, um damit Datenimpulse auf einer Leitung 23 zu erzeugen, wie dieses in Fig. U dargestellt ist. Zur gleichen Zeit werden diese Öffnungsimpulse in einem Inverter 24 invertiert, die dann als Sperrimpulse für das UND-Glied 17 wirken, um damit jegliches Erscheinen eines Datenimpulses auf der Leitung 19 zu verhindern. Auch diese Wirkungsweise ist in dem genannten Aufsatz in der Zeitschrift Electronics erläutert.

Die durch das in Fig. IF gezeigte Signal bewirkten Probleme können durch eine Darstellung auf einem Oszillographen, wie in Fig. 3 A gezeigt, hervorgehoben werden. Die niedrigere Steigung, die durch einen Beugungspunkt 11 (Fig. IE) hervorgerufen wird, und zugehörige Fehler durch Änderungen des monostabilen Multivibrators 22 sowie das Zusammendrängen und Rauschen können die tatsächlichen Speicherzellengrenzen infolge der niedrigeren Steigung verschieben, wobei die Speicherzellengrenzen durch die Taktimpuls-Hinweise gezeigt sind. Diese Faktoren bewirken, daß das gestrichelte Fenster 26 sowohl in seiner Höhe als auch seiner Breite kleiner wird. Die tatsächliche Breite des Fensters entspricht. Zeitfehlern und die tatsächliche Höhe der Rauschempfindlichkeit, da eine kleinere Höhe tatsächlich eine niedrigere Steigung darstellt, wodurch die Rauschunempfindlichkeit vermindert wird. Das Fenster 26 ist daher tatsächlich ein Maß für die Qualität des Playback-Signals.

Um die ideale Signalform der Fig. 3 B anzunähern, wird bei der neuen Schaltungsanordnung das differenzierte Wiedergabe-Signal (Fig. IF) integriert und dieses mit dem differenzierten Signal summiert, um damit die bei 12 gezeigte Absenkung zu korrigieren. Dieses bewirkt ein vergrößertes Fenster 26'. Dieses hat die Wirkung einer steileren Flanke z. B. bei 27, um damit die Rauschunempfindlichkeit zu vergrößern. Zur gleichen Zeit wird der Datenpunkt 28 weiter von dem 0,75-Punkt der Speicherzelle bewegt. Es ist leich: einzusehen, daß bei einer sehr starken Indifferenz der Kreuzungspunkt 28 in einigen Fällen auf die andere Seite des 0,75-Punktes der Speicherzelle fallen kann, wodurch ein ganzer Datenimpuls verlorengeht. Bei einer tatsächlichen Oszillogramm-Wiedergabe der Wirkungsweise der neuen Schaltungsanordnung sind die Signaiformen sehr komplex, so daß die

Fig. 3 A und 3 B nur angenähert die mit der neuen Schaltungsanordnung erzielte Verbesserung angeben. In der Praxis wurde jedoch festgestellt, daß die Aufzeichnungsdichte von 2200 Bit pro 2,54 cm mit Hilfe der neuen Schaltungsanordnung fehlerfrei leicht durchgeführt werden kann.

Diese Schaltung ist im einzelnen in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Von einem in Fig. 4 gezeigten Schaltpunkt aus wird das von dem Abspielkopf kommende Wiedergabe-Signal (Fig. IE) von einem Differenzierglied 31 differenziert. Das differenzierte Signal wird in einem Integrator 32 integriert und von einem Dämpfungsglied 33 gedämpft und bei 34 mit dem differenzierten Signal summiert. Das sich ergebende Signal, das jetzt eine verbesserte Form des in Fig. IF gezeigten Signals ist, wird geformt und über die Torschaltung gegeben, wie zuvor beschrieben.

Wie in Fig. 5 gezeigt, nutzt eine tatsächlich aufgebaute bevorzugte Schaltung die Tatsache aus, daß ein Signal, bevor es differenziert wird, für sich ein inte griertes Signal darstellt. Daher wird das Wiedergabe Signal der Fig. 1 E vom Abspielkopf an das Differenzierglied 36 gegeben, um am Punkt 37 eir differenziertes Wiedergabe-Signal zu erzeugen. Dieses wird bei 41 mit dem nicht-differenzierten Signa summiert, das am Abspielkopf über ein Serien-Dämpfungsglied abgenommen wird, das einen Kondensator 38 und einen Widerstand 39 aufweist. Diese Schaltung hat die gleiche Wirkung wie die in Fig. A gezeigte. Das Differenzierglied 36 ist lediglich eine RC-Kombination, die einen Kondensator 42 und einen Widerstand 43 aufweist. Durch Hinzuaddieren der integrierten Form des differenzierten Signals wird die Absenkung 12 in der Signalform korrigiert. Der Kondensator 38 verbessert die vorteilhafte Wirkung der Addition. Die Vergrößerung des Fensters 26 bewirkt außerdem einen größeren Arbeitsspielraum in bezug auf die Zeitsteuerung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Wiedergewinnung von Daten, die durch ein Frequenz-Kodierungsoder ein Phasen-Kodierungs-Verfahren auf einem magnetischen Aufzeichnungsträger aufgezeichnet sind, wobei die Datenimpulse in der Mitte von Speicherzellen und Taktimpulse an den Grenzen von Speicherzellen des Aufzeichnungsträgers auftreten, mit einer ersten Einrichtung zum Differenzieren des Ablesesignals und einer nachgeschalteten Auswerteschaltung zur Trennung der Taktimpulse und Datenimpulse, dadurch gekennzeichnet, daß mit der ersten Einrichtung (Differenzierglied 31) eine zweite Einrichtung (Integrator 32, Dämpfungsglied 33, 34) verbunden ist, mit der das differenzierte Ablesesignal integriert und ein Teilbetrag des integrierten Signals auf das differenzierte Ablesesignal addiert wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung eine RC-Kombination (42, 43) aufweist und daß die zweite Einrichtung ein den Kondensator (42) der RC-Kombination überbrückendes Dämpfungsglied (Kondensator 38, Widerstand 39) ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsglied (38,39) einen Widerstand (39) in Reihe mit einem Kondensator (38) aufweist.