DE2252568A1

DE2252568A1 - Schaltungsanordnung zur wiedergewinnung von auf einem magnetischen aufzeichnungstraeger aufgezeichneten daten

Info

Publication number: DE2252568A1
Application number: DE2252568A
Authority: DE
Inventors: Andrew Gabor
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1971-10-27
Filing date: 1972-10-26
Publication date: 1973-05-03
Also published as: DE2252568B2; BE790688A; CA1008967A; US3737896A; DE2252568C3; CH563642A5; AU4814672A; AU471989B2

Description

DIPL.-ING. A. GRÜNECKER 225256ο 8000 MÖNCHEN 22

DR...NO. H. KIhKELDEY

DR.-ING. W. STOCKMAIR, Ae. E. <cauf. inst, of tech N.) Telegramme Monapat München

PATENTANWÄLTE Telex 05-28380

26. Okt. 1972

P 5135

M/Hä

XEROX COEPOEATION

Xerox Square, Rochester, New York 14603, U.S.A.

Schaltungsanordnung zur Wiedergewinnung von auf einem magnetischen Aufzeichnungsträger aufgezeichneten Daten

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Wiedergewinnung von auf einem magnetischen Aufzeichnungsträger aufgezeichneten Datenbit, wobei die Daten durch ein Frequenzverdopplungs- oder Phasenschiebungs-Verfahren aufrgezeichnet sind, bei denen die Datenimpulse in der Mitte der Speicherzellen und Taktimpulse an den Grenzen der Speicherzellen auftreten.

Bei diesen Verfahren zur Aufzeichnung von Bit-Information auf einem magnetischen Aufzeichnungsträger wird mindestens ein Plußübergang in jeder Bit-Zelle vorgenommen, um den Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen zu verringern. Dieses Verfahren ermöglicht ein Selbst-Takten, wie

309818/1074

Bonkkonten:H. Aufhäustr, München 173533 ■ Deutsche Bank, Münchsn 1<5.'25078 · Postscheckkonto München 46212

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 Paktoren beeinflußt werden:

1. Ein Zusammenrücken der aufgezeichneten Impulse führt zu Indifferenzen,

2. bei der Wiedergewinnung der Datenimpulse wird ein one shot-Hultivibrator benutzt, der Geschwindigkeitsänderungen unterworfen ist, und

3· Rauschen kann ein Verschieben der tatsächlichen Speicherzellengrenzen bewirken.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Schaltungsanordnung zur Wiedergewinnung von aufgezeichneter Bit-Information zu schaffen, die gegenüber Rauschen unempfindlicher ist und eine größere Toleranz für Zeitfehler aufweist.

Bei einer Schaltungsanordnung der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst durch eine erste Einrichtung zum Empfang eines playback-Signals mit Daten- und Takt information, durch eine zv/eite Einrichtung zum Differenzieren des playback-Signals, durch eine dritte Einrichtung zum Summieren des playback-Signals mit dem differenzierten Signal und eine vierte Einrichtung, mit der zum Trennen

309818/1074

der Dateninformation von der Taktinformation die summierten Signale verarbeitbar sind.

Gemäß einer anderen, im Patentanspruch 4 angegebenen Lösung der vorstehend genannten Aufgabe ist zusätzlich noch eine fünfte Einrichtung vorgesehen, mit -der das differenzierte Signal integriert wird, wonach durch die dritte Einrichtung das differenzierte Signal und das integrierte Signal summiert werden.

Diese erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zeichnet sich durch eine große Unempfindlichkeit gegenüber Rauschen aus und erlaubt einen größeren zeitlichen Spielraum, indem das von dem magnetischen Aufzeichnungsträger wiedergegebene Signal zuerst differenziert, dann gegebenenfalls integriert und anschließend das so behandelte Signal mit dem ursprünglichen 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 anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Pig. 1 A bis 1 J Signalformen zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung,

Fig. 2 ein logisches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

Pig. 3 Ä und 3B Signalformen, die das erfindungsgemäß gelöste Problem veranschaulichen,

Pig. 4 ein detaillierteres Blockschaltbild eines Teiles der Pig. 2, und

309818/1074

Fig. 5 ein Stromlaufplan des in Fig." 4 gezeigten Schaltungsteiles.

Die Fig. 1A bis 1J zeigen typische Signalformen, die bei Selbst-Takt-Systemen auftreten, wie sie in dem zuvor genannten Artikel der Zeitschrift Electronics beschrieben sind. Die in Fig. 1A gezeigten Taktimpulse markieren die Grenzen der Bit-Speicherzelle des magnetischen Aufzeichnungsträgers und werden an den Aufzeichnungs-Verstärker 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 O- so verzögert, daß sie in der Mitte der Speicherzellengrenzen erscheinen. Die Daten- und Taktimpulse werden dann gemischt und bilden einen Aufzeichnungsstrom (Fig. 1C).

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. 1D zeigt die theoretische playback-Signalform der aufgezeichneten Information der Fig. 1B und die zugehörigen Taktimpulse der Fig. 1A, wenn die Aufzeichnungsdichte niedrig ist.. Jedoch bei den erforderlichen höheren Dichten, wie z.B. 2200 Bit pro 2,54 cm, ergibt sich die in Fig. 1E gezeigte

309818/1074

realistische playbäck-Signalform. Infolge des sich ergebenden Zusammendrängens werden Beugungspunkte 11 und 11' erzeugt. Wird die playback-Signalform der Pig. 1E geformt oder differenziert, wie dieses in Fig. 13? dargestellt ist, so ergeben diese Beugungspunkte niedrigere Neigungen, wie z.B. bei 12 an den O-Durchgängen, wodurch das System rausch- - empfindlicher 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. 13? gezeigten Signalform bewirkt.

Wird angenommen, daß das in 3?ig. 11? gezeigte differenzierte playback-Signal ideal in ein Rechtecksignal umgeformt werden kann, so würde sich die Signalform in 3?ig. 1G ergeben, deren Abtastung nach Null-Durchgängen ein Daten- und. Taktausgangssignal, wie in 3?ig. 1H gezeigt, erzeugen würde, das lediglich eine Summe der in den 3?ig. 1A und 1B gezeigten Signale ist. Dieses Abtasten wird durch eine RO-Kopplung und eine Doppelweg-Gleichrichtung des in" Fig. 1G gezeigten Signals erreicht, was zum Stande der Technik gehört.. Durch Vorsehen einer geeigneten Torschaltung, wie z.B. eines one shot-Multivibrators (I?ig. 11), 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 3?ig. U gezeigt, erhalten werden. Eine, ausführlichere Beschreibung der vorstehend erläuterten Zusammenhänge findet sich in dem genannten Aufsatz der Zeitschrift Electronics.

Die besondere Torschaltungs-Logik zur Durchführung des Vorstehenden ist in Fig. 2 gezeigt, bei der das Signal eines

309818/107 4

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. 1H. Dieses Signal wird durch Abschneiden des in Fig. 1F gezeigten Signals erhalten, um damit ein Signal ähnlich dem in Fig. 1G zu erzeugen und danach die Null-Durchgänge abzutasten, wie dieses zuvor beschrieben wurde, um das in Fig. 1H gezeigte Signal zu erhalten.

Wie später beschrieben wird, verbessert die vorliegende Erfindung das in Fig. 1F 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. 2gezeigten 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. 11 gezeigt ist. Ein one shot-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 einen 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.

309 818/1074

225256a

--'7—

Die durch das in Fig. 1F gezeigte Signal "bewirkten Probleme können durch eine Darstellung auf einem Oszillographen, wie in Fig. 3A gezeigt, hervorgehoben werden. Die niedrigere Steigung, die durch einen Beugungspunkt 11 (Fig. 1E) hervorgerufen wird, und zugehörige Fehler durch Änderungen des one shot-Hultivibrators 22 sowie das Zusammendrängen und Rauschen können die tatsächlichen Speicherzellengrenzen infolge der niedrigeren Steigung verschieben, wobei die Speicherzellengrenzen durch die Jaktiinpuls-Hinweise gezeigt sind. Diese Faktoren bewirken, daß das gestrichelte Fenster 26 sowohl in seiner Höhe als auch s-einer. 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. 3B anzunähern, wird bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung das differenzierte playback-Signal (Fig. 1F) integriert und dieses mit dem differenzierten Signal summiert, um damit die bei 12 gezeigte Absenkung zu korrigieren. Dieses bewirkt ein vergrößertes Fenster 26¹. 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 leicht einzusehen, daß bei einer sehr starken Indifferenz der Kreuzungspunkt 28 in einigen Fällen auf die andere'Seite des 0,75-Pu.nktes der Speicherzelle fallen kann, wodurch ein ganzer Datenimpuls verlorengeht. Bei einer tatsächlichen Oszillogramm-Wiedergabe der erfindungsgemäßen Wirkung sind

309818/1074

die Signalformen sehr komplex, so daß die Fig. 3A und 3B nur angenähert die mit' der vorliegenden'Erfindung erzielte Verbesserung angeben. In der Praxis wurde jedoch festgestellt, daß die Aufzeichnungsdichte von 2200 Bit pro 2,54cm mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltung fehlerfrei leicht durchgeführt werden kann.

Diese Schaltung ist im einzelnen in den Fig.K 4 und 5 dargestellt. Von einem in Fig. 4 gezeigten Schaltpunkt aus wird das von dem Abspielkopf kommende playback-Signal (Fig. 1E) 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. 1F 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 integriertes Signal darstellt. Daher wird das playback-Signal der Fig. 1E vom Abspielkopf an das Differenzierglied 36 gegeben, um am Punkt 37 ein differenziertes playback-Signal zu erzeugen. Dieses wird bei 4-1 mit dem nicht-differenzierten Signal 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. 4 gezeigte. Das Differenzierglied 36 ist lediglich eine RG-Kombination, die einen Kondensator 42 und einen Wiederstand 43 aufweist. Durch Hinzuaddieren der integrierten Form des

3098T8/1074

differenzierten Signals wird die Absenkung 12 in der Signalform korrigiert. Der Kondensator 38 verbessert die vorteilhafte Wirkung der Addition. Die Vergrößerung des Fensters bewirkt außerdem einen größeren Arbeitsspielraum in Bezug auf die Zeitsteuerung.

Mit der vorliegenden Erfindung wird damit eine verbesserte Schaltungsanordnung zur Wiedergewinnung von aufgezeichneter Bit-Information geschaffen, die gegenüber Rauschen weniger empfindlich ist und eine größere Toleranz gegenüber Zeitfehlern zuläßt.

309 818/1074

Claims

-10-Patentansprüche

Iy Schaltungsanordnung zur Wiedergewinnung von auf einem magnetischen Aufzeichnungsträger aufgezeichneten Datenbit, wobei die Daten durch ein Frequenz-Verdopplungs- oder Phasenschiebungs-Verfahren aufgezeichnet sind, "bei denen die Datenimpulse in der Mitte der Speicherzellen und Takt-Impulse an den Grenzen der Speicherzellen auftreten, gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung (16) zum Empfang eines Playback-Signals mit Daten- und Taktinformation, durch eine zweite Einrichtung (51) zum Differenzieren des Playback-Signals, durch eine dritte Einrichtung (34·) zum Summieren des Playback-Signals mit dem differenzierten Signal und eine vierte Einrichtung (17 bis 24), mit der zum Trennen der Dateninformation von der Taktinformation die summierten Signale verarbeitbar sind.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Einrichtung (31) eine RC-Kombination (42,4-3) aufweist und daß die dritte Einrichtung (34·) ein den Kondensator (4-2) der RC-Kombination überbrückendes Dämpfungsglied (38»39) ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet , daß das Dämpfungsglied (38,39) einen Widerstand (39) in Serie mit einem Kondensator (38) aufweist.

309818/Ί074
4. Schaltungsanordnung zur Wiedergewinnung von auf einem magnetischen Aufzeichnungsträger aufgezeichneten Datenbit, wobei die Daten durch ein Frequenz-YßrdGpplungs- oder Phasenschiebungs-Verfahren aufgezeichnet sind, bei denen die Datenimpulse in der Mitte der Speicherzellen und Taktimpulse an den Grenzen der Speicherzellen auftreten, gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung (16) zum Empfang eires Playback-Signals mit Daten- und Taktinformation, durch eine zweite Einrichtung (31) zum Differenzieren des Playback-Signals, durch eine fünfte Einrichtung (52) zum Integrieren des differenzierten Signals, durch eine dritte Einrichtung (34·) zum Summieren des differenzierten Signals mit dem integrierten Signal und durch eine vierte Einrichtung (I7 bis 24), mit der zum Trennen der Dateninformation von der Taktinformation die summierten Signale verarbeitbar sind.

¹⁰⁷⁴ BW OfMINAL