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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erhöhung
der Speicherdichte auf magnetischen Aufzeichnungsträgern durch Kompression der Impulsdauer
von in hoher Impulsdichte auftretenden uni- oder bipolaren, nicht rechteckförmigen
Impulsen unter Verwendung einer zu einer Mittenanzapfung symmetrische Anzapfstellen
aufweisenden Verzögerungsleitung.
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Bei allen magnetischen Aufzeichnungsverfahren (z. B. Magnetbandspeicher-,
Magnettrommelspeicher-, Plattenspeichertechnik) geht das Bestreben dahin, immer
höhere Speicherdichten zu erhalten. Dem steht jedoch hindernd im Wege, daß die Wiedergewinnung
der gespeicherten Information zunehmend Schwierigkeiten bereitet, da sich die einzelnen
Impulse der Impulsfolgen mit steigender Impulsdichte bis-zur Unkenntlichkeit überlappen
und die am Ausgang der Auswerteeinrichtung auftretenden Impulse starke Phasen- und
Amplitudenverzerrungen aufweisen. Da also die durch den häufigen Ummagnetisierungswechsel
im Magnetkopf induzierten Impulse in immer kürzerem Abstand aufeinanderfolgen, ist
eine exakte Auswertung der Leseimpulse nicht mehr möglich.
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Es sind nun bereits Impulskorrekturschaltungen bekannt, die zur Versteilerung
von Impulsen und damit auch zu einer Impulsverschmälerung führen. Gewöhnlich handelt
es sich dabei um Schaltungen, die auf dem Prinzip von bi- oder monostabilen Kippschaltungen
beruhen und die bei Einwirken eines Eingangssignals eine Schaltanordnung von einem
nicht oder nur wenig leitenden Zustand in einen leitenden Zustand umsteuern. Die
zeitliche Dauer von Impulsen kann auf diese Weise verändert werden. Solche Schaltungen
besitzen jedoch in ihrer Gesamtheit den Nachteil, daß- ein am Eingang anliegendes
Signal sehr strengen Anforderungen genügen muß und daß eine Entzerrung von Impulsfolgen
auf diese Weise nicht durchgeführt werden kann. Ihre Verwendung in magnetisch speichernden
Systemen ist schon deshalb unvollkommen.
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Eine andere bekannte Möglichkeit, Impulse zu entzerren, besteht darin,
zu einem Eingangsimpuls weitere zusätzliche Impulse hinzuzufügen, die ihrerseits
von einem Hauptsignal abgeleitet werden. Diese zusätzlichen Signale sind nach Laufzeit,
Polarität und Größe veränderbar. Bei dieser Art einer Impulsentzerrung ist es nicht
erforderlich, daß der Amplituden-und Phasengang des zu entzerrenden Systems bekannt
ist. Solche bekannten Anordnungen zur Impulsentzerrung enthalten demnach eine Laufzeitkette,
an deren zu einer Mittenanzapfung symmetrischen Anzapfstellen Signale abnehmbar
sind, die dem Mittensignal zeitlich vor- bzw. nacheilen.
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Auch die im folgenden beschriebene Erfindung geht von diesem bekannten
Prinzip aus. Ihr liegt im besonderen die Aufgabe zugrunde, Möglichkeiten anzugeben,
wie solche von einer Laufzeitkette abnehmbare, gegenüber einem Mittensignal zeitlich
verschobene Zusatzimpulse in einfacher Weise zur Bildung eines verkürzten Impulses
zu verarbeiten sind. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß die an den Anzapfstellen
dem Mittensignal zeitlich vor- bzw. nacheilenden Signale zusammen mit dem Mittensignal
einem als Differenzverstärker ausgebildeten Operationsverstärker zugeführt und mittels
dessen Eingangs- und Gegenkopplungsimpedanzen gedämpft werden und daß mittels der
Eingangsimpedanzen eine Summation der von verschiedenen Anzapfstellen kommenden
Signale und mittels des als Differenzverstärker ausgebildeten Operationsverstärkers
eine Subtraktion der durch Summation gebildeten Signale durchführbar ist.
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Dabei ist es ein ganz wesentlicher Vorteil der Erfindung, daß zwar
die Länge der Impulse vermindert wird, daß jedoch weder die Amplituden- noch die
Phasenlage aufeinanderfolgender Impulse verändert wird.
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Die Erfindung soll nun am Beispiel der Ummagnetisierungssignale von
Magnetschichtspeichern näher erläutert werden.
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Dem erfindungsgemäßen Gedanken liegen zwei Voraussetzungen zugrunde,
die bekanntlich für einen solchen Fall erfüllt werden. Danach genügt es zum ersten,
einen einzigen Impuls zu betrachten, und zum zweiten kann die gesamte Impulsfolge
als lineare überlagerung der Einzelimpulse angesehen werden.
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Die in der F i g. 1 dargestellte Impulsform, die im Prinzip einen
Ableseimpuls darstellt, kann angenähert durch die Funktion
beschrieben werden, wobei unter b die Impulsbreite eines solchen Leseimpulses verstanden
wird.
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Die Breite b dieser Kurve wird dadurch vermindert, daß man eine zweite
Kurve, die durch Multiplikation der gegebenen Kurve mit einem Faktor
(Dämpfung) sowie durch Verschieben um ±-c (zeitliche Verschiebung) gewonnen wird,
von der ursprünglichen Kurve subtrahiert.
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Um eine weitgehende Verbesserung der Kurvenform zu erreichen, d. h.,
um zu immer schmäleren Impulsen zu gelangen, ist es möglich, den Subtrahenten durch
weitere Glieder zu erweitern, die jeweils, zeitlich verschoben und geeignet gedämpft,
von dem Primärimpuls abgeleitet werden.
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In der F i g. 2 sind vergleichsweise zwei Kurven dargestellt. Einmal
handelt es sich dort um einen Leseimpuls der üblichen Form [0 (x)], zum anderen
um einen wesentlichen schmaleren Impuls [F (x)],
der gemäß dem Verfahren der
Erfindung erzeugt und auf 1 normiert wurde. Bei gleicher Phasen- und Amplitudenlage
zeige der Impuls gemäß der modifizierten Funktion F (x) eine wesentliche Impulslängenverkürzung.
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Zur Erläuterung der Erfindung wird auf die in der F i g. 3 dargestellte
Schaltungsanordnung hingewiesen, die im folgenden näher erläutert wird.
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Die bisher bereits bei Magnetbandgeräten zum Ausgleich von Lauffehlern
des Bandes verwendete Verzögerungsleitung VL ist mit mehreren Anzapfstellen
(A 1, A 2, A 4, A 5) versehen, die jeweils symmetrisch zu einer Mittelanzapfung
A 3 liegen. Das vom Lesekopf ankommende Signal gelangt auf die Verzögerungsleitung
VL und kann über die einzelnen Anzapfungen entweder zeitlich voreilend (A 1,
A 2) oder zeitlich nacheilend (A 4, A 5) in bezug auf die Mittelanzapfung
A 3 entnommen werden. Die von der Verzögerungsleitung VL abgenommenen Signale werden
gemäß der Erfindung einem Verstärker V 1 zugeleitet, der durch einen als Differenzverstärker
ausgebildeten Operationsverstärker realisiert wird. Die erfindungsgemäß notwendige
Abschwächung der zeitlich vor- bzw. nacheilenden Impulse geschieht mittels der Eingangs-
und Gegenkopplungsimpedanzen
Zi und Zf, die aus Differenzier- oder
Integriergliedem, aus Hoch-, Tief- oder Bandpaßfiltern oder aus nichtlinearen Bauelementen
bestehen. Die Tatsache, daß durch den Verstärker V 1 auch eine Differenzbildung
durchgeführt werden kann, ermöglicht es, neben einer Summation der Signale von den
ungeradzahligen und geradzahligen Anzapfstellen A 3, A 1 und A 5 bzw.
A 2 und A 4
auch die Subtraktion dieser beiden Glieder auszuführen.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung gestattet es, an Stelle eines
- bei sehr hohen Frequenzen nur schwer zu realisierenden - Differenzverstärkers
zwei Operationsverstärker zu verwenden, wodurch die Anforderungen an die beiden
Verstärker wesentlich verringert werden. Eine solche Schaltung ist in den F i g.
4 und 5 dargestellt. Während die Schaltungsanordnung der F i g. 4 in erster Linie
nur durch .die Verwendung von zwei Einzelverstärkern V 2 und V 3 an Stelle eines
einzigen Verstärkers V 1 gekennzeichnet ist, unterscheidet sich die in der F i g.
5 dargestellte Schaltungsanordnung von den übrigen noch dadurch, daß die Verzögerungsleitung
VL mit weiteren Anzapfstellen versehen ist. Neben die bereits in der F i g. 3 und
4 angedeuteten Anzapfstellen A 1, A 2, A 3, A 4, A 5 treten nun noch vier
weitere Anzapfstellen A 6, A7, A 8 und A 9. Dabei liegen die Anzapfstellen
A 6 und A 7 symmetrisch zur Anzapfstelle A 1 und die Anzapfstellen
A 8 und A 9 symmetrisch zur Anzapfstelle A 5. Durch diese zusätzlichen
Anzapfstellen wird eine weitere Verbesserung der Kurvenform erreicht.
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Eine Impulskurve, die mit Hilfe dieser Schaltanordnung gewonnen wurde,
ist in der F i g. 6 dargestellt. Die zur Verbesserung der Kurvenform dienenden Korrekturglieder
werden dabei von den zusätzlichen Anzapfungen A 6, A 7, A 8 und
A 9 abgenommen. Als Vergleich zu der Kurve F (x), die nach der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordung unter Zugrundelegung fester Parameterwerte erzeugt und auf 1
normiert wurde, ist eine Impulskurve J) (x) herkömmlicher Art dargestellt worden.
Aus der Betrachtung der beiden Kurven ist ohne weiteres zu ersehen, daß die Impulsbreite
der Funktion F (x), die unter Zugrundelegung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
erzeugt wurde, gegenüber der normalen Impulskurve 0 (x) erheblich verringert wurde.
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Ein weiterer Vorteil der beschriebenen Erfindung ist auch darin zu
erblicken, daß an die Operationsverstärker V 2 und V 3 keine besonderen Ansprüche
gestellt werden müssen. Es muß lediglich darauf geachtet werden, daß sie genügend
hochohmig sind, um die Verzögerungsleitung VL nicht zu belasten, und daß sie sowohl
eine genügende Bandbreite als auch eine ausreichende Verstärkung besitzen. Letztere
kann dann als ausreichend erachtet werden, wenn die Summation der von den Anzapfstellen
A 1, A 2, A 3,
A 4 und A 5 kommenden Signale sicher gewährleistet
wird.