DE2326658C3

DE2326658C3 - Datentrennvorrichtung

Info

Publication number: DE2326658C3
Application number: DE2326658A
Authority: DE
Inventors: R Cloke; F Sordello
Original assignee: Itel Corp San Francisco Calif (vsta)
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-08-23
Filing date: 1973-05-25
Publication date: 1979-12-13
Also published as: GB1430212A; JPS49134206A; FR2197273A1; IT998404B; NL154847B; FR2197273B1; DE2326658A1; JPS5631780B2; NL7311665A; DE2326658B2; CA975438A; US3792361A

Description

Die Erfindung betrifft eine Datenvorrichtung nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2.

Eine derartige Datentrennvorrichtung ist aus der DE-OS 17 62 780 bekannt, bei der ein Zägezahngenerator zusammen mit einer Schwellwertschaltung verwendet wird, wobei der erste ansteigende Abschnitt des Zägezahnimpulses zum Durchschalten eines ersten UND-Gatters für den Taktimpuls und der zweite ansteigende Abschnitt des Sägezahnimpulses oberhalb des Schwellwertes zum Durchschalten eines zweiten UND-Gatters zum Durchlassen der Dateninformation verwendet wird. Die Rücklaufflanke des Sägezahnimpulses wird nicht verwendet. Außerdem ist der Taktimpuls des Datensignpls imiLir notwendig, damit das zweite UND-Gatter durchgeschaltet werden kann. Änderungen in der Frequenz des Taktpulses werden durch Änderung des Mittelwertes der Zägezahnspannung durch eine Änderung im Anstieg der Sägezahnspannung kompensiert, wobei der Schwellwert aus einer Proportionalteilung der Sägezahnspannung abgeleitet und die Sägezahnspannung durch Verschiebung der Taktimpulse nicht verschoben wird, so daß die Weiterleitung jedes hereinkommenden Taktimpulses durch eine Verschiebung der vorhergehenden Impulse nicht beeinflußt wird, das heißt bei Änderung der Taktimpulsfrequenz wird eine Phasenmodulation der Sägezahnspannung, dagegen keine Frequenzänderung vorgenommen. Aus dieser DE-OS 17 62 780 ist es in anderem Zusammenhang bekannt, einen Sägezahn veränderlicher Frequenz zu verwenden, bei dem die Taktimpulse mit den Spannungswerten der Sägezahnflanken verglichen und zur Frequenzkorrektur des Sägezahngenerators ausgewertet werden.

Ferner ist bekannt, daß bezüglich der Frequenz regelbare Oszillatoren in Datenverarbeitungsanlagen verwendet werden, um Schaltungen zu svnchronisieren, so daß Datensignale gelesen und verarbeitet werden können. Derartige Oszillatoren, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 18 01 261 bekannt sind, sind frequenzregelbar, damit sie beim Eingangsdatensignal derart verriegelt werden können, daß die vermischten Daten- und Taktgebersignale zur Verarbeitung der Daten getrennt werden können. Naturgemäß muß der

Frequenzbereich des Oszillators auf denjenigen des Datensignals abgestimmt sein und der Oszillator muß Frequenzänderungen der Datenimpulsfolge folgen, wenn diese durch das System übertragen werden.

Üblicherweise wird ein Signal erzeugt, um GatterschaUkreise /_U steuern, welche geöffnet oder durchgeschaltet werden können, so daß sie den Durchgang der Palen- und Takigeberinforination durch zugeordnete Ausgangsleitungen zulassen· Es ändert sich nicht nur die Frequenz dieses Datensignal, sondern es könnten zusätzlich einige der Taktgeber- oder Datensignale wegen Systemfehlern oder wegen der Art des Aufzeichnungskodes ausfallen. Beispielsweise werden bei der Verwendung eines Kodes, wie der modifizierten Frequenzmodulation, die Taktgebersignule unter bestimmten Umständen ausgelassen. Daher muß die Trennvorrichtung Schwungradeigenschaft aufweisen, um die Frequenz auch über Zeiten hinweg aufrecht zu erhalten, in denen kein Taktgebersignal auftritt, bei welchem der Oszillator verriegelt werden könnte.

Bei neueren Datenaufzeichnungs- und Verarbeitungseinrichtungen arbeitet man mit wesentlich erhöhter Frequenz der aufgezeichneten Daten. Naturgemäß haben sich mit der Verdoppelung oder VervierfuLiiting der Datensignalfrequenz die Probleme der Trennung der Daten- und der Taktgebersignale erhöht. Beispielsweise hatten in der Vergangenheit manche Daten· trennvorrichtungen einen Sägezahngenerator, bei welchem der Anstiegszeit, die den Durchlaßimpuls für ein Taktgeber- oder Datensignal definierce, ein Rücklaufabschnitt des Oszillatorsignals folgte. Naturgemäß war der Rücklaufabschnitt kurz, da er die Durchlaßzeit verminderte, in weicher der Signalinhalt übertragen wurde. Jeder Abzug durch die Rücklaufzeil machte das Fenster schmaler und erhöhte daher die Möglichkeit, daß ein entdeckter Impuls nicht in das Fenster fällt und daher verloren geht. Bei der Verminderung der Rücklaufzeit ergeben sich jedoch gewisse Rauschprobleme, welche die ordnungsgemäße Erfassung und Verarbeitung der in dem Signal enthaltenen Information stören können.

Durch die Verdoppelung oder Vervierfachung der Frequenz des Datensignals bei der neueren Generation von Datenverarbeitungsanlagen ist die für den Oszillator zur Verfügung stehende Zykluszeit beträchtlich vermindert, so daß die erforderliche Herabsetzung der Rücklaufzeit zu einem noch stärkeren Rauschen führt, wodurch das Datensignal beeinträchtigt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Datentrennvorrichtuns nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, welche bei relativ hohen Frequenzen der Datensignale auch dann arbeiten kann, wenn die Taktgebersignale teilweise ausgelassen sind, und die einfach aufgebaut und rauscharm ist.

Diese Aufgabe wird jeweils entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2 gelöst.

Patentschutz wird nur begehrt für die jeweilige Gesamtkombination der im Anspruch I bzw. im Anspruch 2 aufgeführten Merkmale.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen erläutert: es stellen dar:

F i g. I ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform,

F i g. 2 den zeitlichen Verlauf verschiedener in dor Schaltung gemäß F i j:,, I auftretender Signale, und

F i g. J ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform.

Zum Lesen und Verarbeiten der Datensignale bei Rechnern ist es oft erforderlich, daß die Datensignaiimpulse von Taklgebersignalimpulsen in einer Datentrennvorrichtung getrennt werden. Hierzu muß die Datentrennvorrichtung in der Lage sein, eine Frequenzsynchronisation mit den gerade verarbeiteten Datep aufrechtzuerhalten und normalerweise »Fenster« zu erzeugen, indem Gatter durchgeschaltet werden, die abwechselnd den Durchgang der Daten- und Taktgeberimpulse zu verschiedenen Schaltungen gestatten, in denen sie verarbeitet werden. Bei Anlagen, welche bestimmte Aufzeichnungskode verwenden, beispielsweise die modifizierte Frequenzmodulation (MFM), können

'5 die Taktgeberimpulse zu verschiedenen Seilen bewußt ausgelassen werden, so daß die Datentrennvorrichtung in der Lage sein muß, die Synchronisation ohne solche Impulse aufrechtzuerhalten. Naturgemäß muß die Datentrennvorrichtung auch fähig sein, den Frequenzänderungeit der verarbeiteten Datenimpulsfolge zu folgen.

Gemäß Fig. I ist eine Datentrenn/orrichtung vorgesehen, bei welcher die Daten-Eingangssignale an der Klemme 10 aufgenommen und UND-Gattern 11 und 12 zugeführt werden, welche über Leitungen 14 bzw. 19 zusäuliche Signale aufnehmen, welche die Logikgatter abwechselnd derart durchschalten, daß »Fenster« entstehen. Auf diese Weise wird eine erste Komponente des Datensignals (der Taktgeberimpuls) nur zur Klemme 16 und eine zweite Komponente (der Datenimpuls) nur zur Klemme 17 übertragen. Bei richtiger zeitlicher Schaltung der Fenster werden die Komponenten (Daten- bzw. Taktgebcrimpuise) des Datensignals zum Lesen und Verarbeiten in einem (nicht dargestellten) Rechner getrennt.

Für die Gattersteuerung ist ein frequenzregelbarer Oszillator 20 vorgesehen, der ein zyklisches Rechteckwellensignal ähnlich dem Signal 21 in F i g. 2C erzeugt. Dieses Rechteckwellensignal wird dem UND-Gatter 12 über die Leitung 22, 19 zugeführt. Ferner wird das in F i g. 2D dargestellte beim Durchgang des Signals 21 durch die Inverterstufe 25 gebildete Signal 24 dem UND-Gatter Il zugeführt Da die UND-Gatter von den Halbperioden mit höherem Potential durchgeschaltet werden, wird das Gatter 12 entsprechend dem Abschnitt 26 des Signals 21 durchgeschaltet, während das UND-Gatter Il entsprechend dem Abschnitt 27 des Signals 24 durchgeschaltet wird, der der anderen Halbpcriode im Signal 2t entspricht. Es ist daher ersichtlich, daß nur eine Periode des Rechtecksignals für jedes Datensignal, bestehend aus einem Taktgeber- und Datenimpuls, erforderlich ist.

Das in F i g. 2A auftretende Datensignal stellt ein typisches Beispiel für eine zu trennende Impulsfolge dar.

Es sind in modifizierter Art frequenzmoduliert kodierte Daten mit vermischten Impulsen, wobei tin Datenimpuls eine logische »I« und die Abwesenheit eines Impulses zwischen Taktgeberimpulsen »0« bedeutet. Kein Taktgeberimpu'-i wird vorgesehen, sofern er nicht zwisehen zwei oder mehr Datenimpulslücken »0« fällt; in diesem Fall tritt ein das Taktgebersignal repräsentierender Impuls auf. Die Datentrenr.vornchtung muß also einen Schwungradeffekt haben und den Betrieb selbst dann aufrechterhalten, wenn Taktgeberimpulse

in dem Kode ausgelassen sind.

Hierfür ist ein Paar von Abtast- und Halteschaltungen 28, bzw. 29 vorgesehen, welche durch die Leitung 30 ein .Sägezahnsignal erhallen, das üblicherweise ver-

wendet wird, um das Rechieckwellensignal zur Erregung der UND-Gatter zu erzeugen. Das Rechteckwellen-Ausgangssignal vom Oszillator 20 kann jedoch auch dazu verwendet werden, um ein solches Sägezahnsignal zu erzeugen; meistens ist aber ein derartiges Signal schon im Oszillator verfügbar. Auch der Taktgeberimpuls wird über die Leitung 31 an die Abtast- und Halteschaltung 28 gegeben, während der Datenimpuls der Abtast· und Halteschaltung 29 über die Leitung 32 zugeführt wird. Jede Ablast- und Halteschaltung wird eingeschaltet, um einen Abschnitt des Sägezahnsignals zu übertragen, sobald ein Daten- oder Taktgeberimpuls auftritt. Wenn beispielsweise in (·' i g. 2 die Taktgcberimpiilsc 34 und 35 in dem Datensignal auftreten, wird die Abtast und Halteschaltung 28 eingeschaltet, um Abschnitte 37 und 36 des Säge/ahnsignals aufzunehmen. In ähnlicher Weise werden Abschnitte 41. 42 und 43 des Sägczahnsignals über die Ablast- und Halteschaltung 29 übertragen, solange die Datensignal 38, 39 und 40 anliegen. Tin Differenzverstärker 44 erzeugt aus den iiher die Ablast- und Halteschaluingen 28 und 29 übertragenen Impulse ein Differcnzsignal. welches die Amplituden und die Polarität der Spannung zwischen dem Nullpunkt des Säge/ahnsignals und den Daten und Taktgcbcrimpulsen angibt.

Dieses Diffcrenzsignal wird dann dem Oszillator 20 zugeführt, der die Frequenz des Oszillators derart nachstellt, daß der Nullpunkt des Sägcvahnsignals und drr Taktgeher oder Dateninipuls des Datensignal zu sammcnfallen.

Wie beschrieben wurde, wird der frcquen/rcgelbare Oszillator dauernd nachgeregelt, so daß die Frequenz dci vom Oszillator abgegebenen Sägezahnspannung gleich der Imptilsfolgefrequen/ des Datensignal ist. Da der Oszillator die Daten· und Taktgeberimpulse überträgt. arbritLi jeder Zyklus ohne Rücklaufzcit bei der halben 1 rcqiiei.,· Her herkömmlichen Hinrichtungen, während kann) ein Rauscher erzeugt wird welches anderenfalls da·· Ablesen der Daten stören könnte.

In !ig 3 ist eir.r /weite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher das Dateneingangssignal ilci Memme Ό /ugciunn uiiu üuci uic i.cnung 40 öü dit; UND-Gatter 47 und 48 übertragen wird, welche durchgeschaltet werden, damit sie jeweils die Übertra jrung der Taktgebcrimpulse an die Klemme 49 und der Datenimpulse an die Klemmt 50 zulassen. Wie bei der ersten Ausführungsform gibt ein frequenzregelbarer Oszillator 51 ein Signal über die Leitung 52 direkt an das UND-Gatter 48 und invertiert in 57 am UND-Gatter 47. Daher werden die UND Gatter abwechselnd durchgcschaltet, um »fenster« zu bilden, die für den Durchgang der Taktgeber- bzw. Datenimpulse bestimmt sind.

Der Betrieb dieser Ausführungsform beruht darauf,

s daß bei der modifizierten Frequenzmodulation ein Taktgeberimpuls und ein Datenimpuls niemals nebeneinander in dem Datensignal vorliegen. Statt daher zwei Abtast- und Halteschaltungen wie bei der ersten Ausführungsform zu verwenden, ist nur eine derartige

ίο Schaltung erforderlich, und die von der Abtast· und Halleschaltung aufgenommenen Takigeberimpulsc werden um genau die Hälfte der durchschnittlichen Dalenimpulsperiode verzögert, so daß die Taktgeberimpulse innerhalb des nächst folgenden Datenfensters den Oszillator auf die Dalenfrequenz. verriegeln. Hierzu wird eine Verzögerungsleitung 60 verwende!, um die Datensignal derart zu verzögern, daß eine Taklgcbcrkomponente dieser Signale am ODF.R-Gatler 61 zu dem gleichen nominellen Zeitpunkt aultritt, wie die nachfolgende Datenimpulskomponcnte aufgetreten wäre, wenn sie vorhanden wäre. Der Ausgang des ODER-Gatlers 61 wird über das UND-Gatter 56 durch ein Signal durchgeschaltet, welches während derjenigen Steigung der Rampe auftritt, die für die Abtastung

2S geeignet ist. Daher tritt am Ausgang des UND-Gatters 56 ein Impuls auf, der entweder aus der Datenkomponente oder einer verzögerten Taktgeberkomponente des Da'ensignals zusammengesetzt ist, der auf den geeigneten (beispielsweise abfallenden) Abschnitt des

ίο Rampensignals in der Abtast- und Halteschaltung trifft und ein für den Zcitfehler signitikantcs Signal erzeugt. Die Daten- und Taktgebcrsignale können bei diesen Betrachtungen ausgetauscht werden; das bedeutet, daß die Gattcrung derart aufgebaut sein kann, daß die Da

vs tenkomponcnte der Datensignale nach der Verzögerung auf die Ablast- und Halteschaltung gegeben wird, während die Taktgeberkomponcnle ohne Verzögerung durchgeschaltet wird.

Hs ergibt sich, daß die zweite Ausführungsform die Vorteile hat. daß weniger Komponenten erforderlich sind und keine Fehlersignalc auftreten, die auf Abtast-

ken beruhen. Beispielsweise kann die bei derartigen Schaltungen auftretende Drift in verschiedenen Rich-Hingen verlaufen, so daß beim gleichen Eingangssignal verschiedene Korrektursignale abgelesen werden könnten. Da die gleiche Schaltung auf beide Signale anspricht, können solche Drifterscheinungen nicht wirksam werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Datentrennvorriehtiing, durch welche erste und zweite Komponenten einer Impulsfolge, Taktgeber- und Datenimpulse von Datensignalen, getrennt werden können, mit einem Oszillator, der ein zyklisches Zeitgebersignal mit ersten und zweiten identifizierbaren Abschnitten während jedes Frequenzzyklus erzeugt, mit zwi Logikgattern zum Aufnehmen des Datensignals und Obertragen derjenigen Komponente des Datensignals, weiche während des Zeitintervalls auftritt, in welchem das entsprechende Logikgatter durchgeschaltet ist, die entsprechend den ersten und zweiten Signalab- ii schnitten durchgeschaltet werden, sowie mit einer Einrichtung zum Anpassen des Zeitgebersignals an die Frequenz des Datensignals, wobei die Logikgatter jeweils abwechselnd durchgeschaltet werden und diese den getrennten Durchgang eines anderen Bestandteils des Datensignais zulassen, für kodierte Daten mit vermischten Impulsen, wobei ein Datenimpuls eine logische »1« und die Abwesenheit eines Impulses zwischen Taktgeberimpulsen »0« bedeutet und kein Taktgeberimpuls vorgesehen ist, sofern er nicht zwischen zwei oder mehr Datenimpulslücken »0« fällt, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (20) bezüglich der Frequenz durch eine Abstimmeinrichtung (28, 29, 44) regelbar ist, durch die die Amplitude eines mit dem Zeitgebersignal synchronen Sägezahnsignals unter Steuerung durch die jeweils vorhandenen Taktgeber- oder Datenimpulse des Datensignals mit zwei Abtast- und Halteschaltungen (28, 29) ab*-astbar ist und die die Frequenz des Oszillators (20) derart nachstellt, daß der Nullpunkt des Sägezahnsignals und der Taktgeber- oder Datenimpuls des Datensignals zusammenfallen, wobei die eine Abtast- und Halteschaltung das Sägezahnsignal unter Steuerung durch die erste Datensignalkomponente und die andere das Sägezahnsignal unter Steuerung durch die zweite Datensignalkomponente abta.\tet und daß ein Subtraktionsschaltkreis (42) die Ausgangssignale der Abtast- und Halteschaltungen vergleicht und dem Oszillator (20) ein daraus abgeleitetes Nachstimmsignal zuführt.
2. Datentrennvorrichtung, durch welche erste und zweite Komponenten einer Impulsfolge, Taktgeberund Datenimpulse von Datensignalen, getrennt werden können, mit einem Oszillator, der ein zyklisches Zehgebersignal mit ersten und zweiten identifizierbaren Abschnitten während jedes Frequenzzyklus erzeugt, mit zwei Logikgattern zum Aufnehmen des Datensignals und Übertragen derjenigen Komponente des Datensignals, welche während des Zeitintervalls auftritt, in welchem das entsprechende Logikgatter durchgeschaltet ist, die entsprechend den ersten und zweiten Signalabschnitten durchgeschaltet werden, sowie mit einer Einrichtung zum Anpassen des Zeitgebersignals an die Frequenz des Datensignals, wobei die Logikgatter jeweils abwechselnd durchgeschaltet werden und diese den getrennten Durchgang eines anderen Bestandteils des Datensignals zulassen, für kodierte Daten mit vermischten Impulsen, wobei ein Datenimpuls eine logische »I« und die Abwesenheit eines Impulses zwischen Taktgeberimpulsen »0« bedeutet und kein Taktgeberimpuls vorgesehen ist, sofern er nicht zwischen zwei oder mehr Datenimpuislücken »0« fällt, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (51) bezüglich der Frequenz durch eine Abstimmeinrichtung (60,61,56,62) regelbar ist, durch die die Amplitude eines mit dem Zeitgebersignal synchronen Sägezahnsiguals unter Steuerung sowohl durch die jeweils vorhandenen Taktgeberoder Datenimpulse des Datensignais mit einer Abtast- und Halteschaltung (62) abtastbar ist und die die Frequenz des Oszillators (51) derart nachstellt, daß der Nullpunkt des Sägezahnsignals und der Taktgeber- oder Datenimpuls des Datensignals zusammenfallen, :"ibei der Abtast- und Halteschaltung (62) über ein UND-Gatter (56) ein ODER-Gatter (61) vorgeschaltet ist, über das das steuernde Datensignal am einen Eingang direkt, am anderen um eine halbe durchschnittliche Datenimpulsfolgeperiode verzögert zugeführt ist, während das Zeitgebersignal ein Rechtecksignal ist, das auch dem anderen Eingang des UND-Gatters (56) zugeführt wird.