DE1449716B2 - Anordnung zur Aufzeichnung und Wiedergabe von durch zwei verschiedene Spannungspegel dargestellten binären Informationseinheiten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Aufzeichnung und Wiedergabe von durch zwei verschiedene Spannungspegel dargestellten binären Informationseinheiten auf bzw. von einem magnetisierbaren Aufzeichnungsträger.

Eine bekannte Möglichkeit zur Aufzeichnung von digitalen Daten bei analog arbeitenden Aufzeichnungsanordnungen, die als NRZ-Technik bezeichnet wird, besteht darin, daß eine Flußumkehr pro binärer Informationseinheit aufgezeichnet wird. Diese Technik weist aber mindestens einige der folgenden Einschränkungen auf:

1. Wenn Sättigungsaufzeichnung angewandt wird, um die höchste Zuverlässigkeit für die Daten zu erreichen, dann verringert das Übersprechen die Leistungsfähigkeit des benachbarten Kanals.

2. Wenn Aufzeichnung unterhalb der Sättigung ohne Vormagnetisierung angewendet wird, dann wird das Signal-Stör-Verhältnis ein ernsthaftes Problem.

3. Weil nur ein Flußwechsel pro Bit aufgezeichnet wird, bewirkt ein Bandfehler oder das Kopf-Band-Kontaktproblem eine beachtliche Anzahl von Fehlern bei den wiedergegebenen Daten, was für eine annehmbare Zuverlässigkeit die an sich überflüssige Verwendung von zwei oder mehr Spuren erforderlich macht.

4. Das begrenzte Niederfrequenzverhalten der allgemein für analoge Daten verwendeten Köpfe mit engem Spalt verursacht eine Gleichstrom-Verschiebung, wenn diese Köpfe für digitale Aufzeichnung verwendet werden, und macht das Abtasten bei höheren Informationsgeschwindigkeiten noch viel schwieriger.

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Im Hinblick auf die Einschränkungen dieser bekannten Technik für das Aufzeichnen von digitalen Daten auf analog arbeitenden Anordnungen liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabeanordnung zu schaffen, bei der im wesentlichen alle obengenannten Einschränkungen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung der eingangs genannten Art gelöst, die durch folgende Merkmale gekennzeichnet ist: einen eingangsseitig von den beiden Spannungspegeln bezüglich seiner Schwingungsfrequenz gesteuerten Oszillator, durch einen ausgangsseitig über eine Treiberschaltung an den Oszillator angeschlossenen Aufzeichnungskopf zur Aufzeichnung von den beiden Spannungspegeln entsprechenden Schwingungen auf ein relativ zu ihm bewegtes Aufzeichnungsmedium, durch einen Ablesekopf zur Ablesung der den beiden Spannungspegeln entsprechenden Schwingungen von dem relativ zu ihm bewegten Aufzeichnungsmedium und durch eine von dem Ablesekopf gespeiste frequenzabhängige Gleichrichterschaltung zur Umsetzung der beiden verschiedenen Schwingungen in verschiedene Spannungspegel.

Insbesondere weist die Verwendung der hier beschriebenen Aufzeichnungsanordnung mit Frequenzverschiebung jeden der folgenden Vorteile auf:

1. Die Aufzeichnung kann mit Vormagnetisierung und mit einem Pegel unterhalb der Sättigung durchgeführt werden, wodurch ohne wesentliches Übersprechen ein hoher Wiedergabeausgangspegel erzeugt wird.

2. Weil mehrere Schwingungen pro Bit aufgezeichnet werden können, ist die Wahrscheinlichkeit einer korrekten Abtastung eines bestimmten Bits wesentlich größer.

3. Weil die beiden einzigen Frequenzen, die mit dieser Anordnung aufgezeichnet werden, an das obere Ende des Frequenzbandes gelegt werden können, gibt es keine großen Niederfrequenzprobleme. Insbesondere ist es zweckmäßig, das Frequenzband unterhalb der digitalen Daten zum Aufzeichnen anderer Informationen zu verwenden.

4. Das hier beschriebene System ist weniger der Impulszusammendrängung unterworfen als die herkömmlichen Systeme.

Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Signal mit einer ersten Frequenz, die jeweils einer binären Ziffer »1« entspricht, und ein Signal mit einer zweiten Frequenz, das jeweils einer binären Ziffer »0« entspricht, erzeugt. Mehrere Schwingungen jedes der erzeugten Frequenzsignale werden zum Erzeugen von magnetischen Abbildungen der Signale auf dem Band einem Aufnahmekopf zugeführt. Bei der Wiedergabe werden die durch einen Wiedergabekopf von dem Band gelesenen Signale einem ersten und einem zweiten Filter zugeführt, die entsprechend auf die Frequenz des aufgezeichneten ersten und zweiten Frequenzsignals abgestimmt sind. Eine binäre Anordnung, wie z. B. ein Flip-Flop, wird durch den Ausgang der Filter angesteuert. Um die digitalen Daten richtig aufzuzeichnen, kann in der Aufnahmeschaltung ein Frequenzteiler verwendet werden, um die Frequenz des ersten und zweiten Frequenzsignals durch einen Wert zu teilen, der zu der Geschwindigkeit der Bandbewegung in Beziehung steht.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Es folgen die Beschreibungen von Ausführungsbeispielen an Hand der Figuren. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockdiagramm einer Anordnung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine schematische Darstellung eines spannungsgesteuerten Oszillators, der in dem System nach Fig. 1 verwendet werden kann.

Es wird nunmehr auf Fig. 1 Bezug genommen, die einen Bandtransportmechanismus zeigt, der zwei durch einen Motor 14 angetriebene Spulen 10 und 12 besitzt. Auf den Spulen ist eine gewisse Länge Magnetband 16 aufgewickelt, das an einem Aufnahmekopf 18 und einem Wiedergabekopf 20 vorbeibewegt wird.

Wie oben ausgeführt, hat das System der F i g. 1 die Aufgabe, von einer digitalen Eingabequelle 24 gelieferte digitale Daten auf das Band 16 aufzuzeichnen und anschließend in der Lage zu sein, diese Daten wiederzugewinnen und sie an eine digitale Ausgabeeinrichtung 26, wie z. B. ein Flip-Flop, zu liefern.

Mit dem Ausgang der digitalen Eingabequelle 24, die ebenfalls ein Flip-Flop enthalten kann, ist ein Eingangsverstärker 28 verbunden, der eine Verstärkung und Formung der von der Eingabequelle 24 empfangenen und die Datenbits darstellenden Spannungspegel bewirkt. Der Ausgang des Eingangsverstärkers 28 ist mit einem spannungsgesteuerten Oszillator verbunden, der abhängig vom Spannungspegel

des ihm zugeführten Eingangssignals ein Ausgangssignal entweder mit einer ersten Frequenz (F₁) oder mit einer zweiten Frequenz (F₂) erzeugt.

Der Ausgang des Oszillators 30 ist mit dem Eingang einer Frequenzteilerschaltung 32 verbunden, die eine Herabsetzung der Frequenz des von dem Oszillator 30 gelieferten Signals um einen ganzzahligen Faktor bewirkt. Schaltmittel 34 verbinden den Ausgang der Frequenzteilerschaltung mit dem Eingang der Treiberschaltung 36 für den Aufnahmekopf. Die Schaltmittel 34 werden zum Auswählen einer bestimmten Ausgangsklemme des Frequenzteilers 32 verwendet, um eine an die gewählte Bandgeschwindigkeit angepaßte Frequenz zu liefern. Die Schaltmittel 34 können von Hand betätigt oder automatisch mit der Auswahl der Bandgeschwindigkeit umgeschaltet werden. Jede Ausgangsklemme des Frequenzteilers entspricht einem anderen ganzzahligen Teilungsfaktor. Der Ausgang des Treibers 36 für den Aufnahmekopf ist mit dem Aufnahmekopf 18 verbunden.

Der Grad der von der Frequenzteilerschaltung 32 ausgewählten Frequenzteilung wird der Bandgeschwindigkeit 16 so angepaßt, daß das Verhältnis von Bandgeschwindigkeit zu Trägerfrequenz konstant ist. Auf diese Weise kann durch Verwendung einer Frequenzteilerschaltung mit wählbarer Frequenzteilung die wirklich auf dem Band aufgezeichnete Information immer gleich gehalten werden, auch wenn die Geschwindigkeit der Bandbewegung vergrößert wird.

Der Wiedergabeteil des in F i g. 1 dargestellten Systems bewirkt, daß das Signal von dem Band 16 mit Hilfe eines Wiedergabekopfes 20, der mit dem Eingang eines Vorverstärkers 38 verbunden ist, wiedergewonnen wird. Der Ausgang des Vorverstärkers 38 ist über eine Begrenzerschaltung 40, die eine Beseitigung von Amplitudenänderungen bewirkt, mit dem Eingang zweier Filter 42 und 44 verbunden. Die Filter 42 bzw. 44 sind so abgestimmt, daß Signale mit den Frequenzen Fl und F 2 durchlaufen. Als Folge der Verwendung des Frequenzteilers 32 zur Kompensation von Zunahmen der Geschwindigkeit der Bandbewegung haben die Signale, die am Ausgang des Begrenzers 40 erscheinen, notwendigerweise eine Frequenz Fl oder F 2. Die Ausgänge der Filter 42 und 44 sind über einen Ausgangsverstärker 46 mit der obenerwähnten digitalen Ausgabeeinrichtung 26 verbunden. Auf diese Weise kann die Ausgabeeinrichtung 26 dann, wenn ein Signal durch das Filter 42 gelaufen ist, in einen ersten Zustand und dann, wenn ein Signal durch das Filter 44 gelaufen ist, in einen zweiten Zustand gebracht werden.

Es wird nunmehr auf die F i g. 2 verwiesen, die eine Schaltungsanordnung zeigt, welche vortrefflich als spannungsgesteuerter Oszillator 30 der F i g. 1 arbeiten- könnte. Die Schaltung nach F i g. 2 besitzt einen Eingangsteil mit einer Parallelschaltung aus einem Widerstand R1 und einem Kondensator Cl, der zwischen eine Eingangsklemme 50 und die Basis des Transistors β 1 geschaltet ist. Der Emitter des Transistors ßl ist mit einer Bezugpotentialquelle verbunden, die in diesem Fall als Masse dargestellt ist. Der Kollektor des Transistors Q1 ist über zwei Widerstände R 3 und R 4 mit einer positiven Potentialquelle, die mit +12 V bezeichnet ist, verbunden. Der Widerstand R 2 verbindet die Basis des Transistors ßl mit der positiven Potentialquelle. Die Basis des Transistors Q 2 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R 3 und R 4 verbunden. Der Emitter des Transistors β 2 ist mit der + 12-V-Potentialquelle und der Kollektor über einen Widerstand R5 mit Masse verbunden. Eine Zenerdiode SR1 ist parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors β 2 geschaltet.

Zwei Transistoren β 3 und β 4 sind als freischwingender Multivibrator geschaltet. Die Kollektoren der ίο Transistoren β 3 bzw. β 4 sind über Widerstände R 6 und .R13 mit der positiven Potentialquelle verbunden. Die Emitter der Transistoren β 3 bzw. β 4 sind über die Widerstände R10 und R12 mit Masse verbunden. Die Basiselektroden der Transistoren β 3 und β 4 sind über Widerstände R 9 und i?ll mit Masse verbunden. Der Kollektor des Transistors β 4 ist über eine Parallelschaltung mit der Basis des Transistors β 3 verbunden. Ein erster Zweig der Parallelschaltung umfaßt die Reihenschaltung eines Kondensators C 2 und einer Zenerdiode SR 2, während der zweite Zweig aus einem Kondensator C 3 besteht. Eine gleiche Parallelschaltung verbindet den Kollektor des Transistors β 3 mit der Basis des Transistors β4. Ein Kondensator C 4 und eine Zenerdiode SR 3 sind in Reihe und parallel zu einem Kondensator C 5 geschaltet.

Der Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator C 2 und der Zenerdiode SR 2 ist über einen Widerstand Rl und einen veränderbaren Widerstand 21 mit dem Kollektor des obengenannten Transistors β 2 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator C 4 und der Zenerdiode SR 3 ist über Widerstände R 8 und R 21 mit dem Kollektor des Transistors β 2 verbunden. Die beiden Widerstände R10 und R 21 sind veränderbar, so daß die Frequenz des Multivibrators etwas verändert werden kann.

Im Betrieb wird das binäre Spannungspegelsignal, das eine binäre Informationseinheit darstellt, von einem Eingangsverstärker 28 abgenommen und den Eingangsklemmen 50 und 52 zugeführt. Die Klemme 52 ist direkt mit Masse verbunden. Wie dargestellt, sei angenommen, daß eine binäre Information »1« durch ein Eingangssignal mit einem Spannungspegel von 0 Volt und eine binäre Information »0« durch ein Signal mit einem Spannungspegel von ungefähr —2VoIt dargestellt wird. Solange die Klemme 50 nicht negativ wird, ist der Transistor β 1 gesättigt, so daß der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R 3 und R 4 auf einem relativ niedrigen Potential ist und bewirkt, daß der Transistor β 2 ebenfalls leitend ist. Wenn der Transistor Q 2 leitend ist, dann liegt an seinem Kollektor ein Potential von ungefähr 12 Volt und wird über die Widerstände Rl, R8 und R 21 an die Kondensatoren C 2 und C 4 gelegt. Wenn an der Eingangsklemme 50 eine negative Spannung auftritt, dann hört der Transistor β 1 auf, leitend zu sein und spannt dadurch den Transistor β 2 so vor, daß dieser sperrt. Die Zenerdiode SR1 wird dann leitend sein und dadurch das Potential am Kollektor des Transistors β 2 auf einen Wert wesentlich unterhalb von + 12VoIt stabilisieren. Weil die Spannung am Widerstand R S die Spannung bestimmt, auf die die Kondensatoren C 2 und C 4 aufgeladen werden können, bestimmt das am Kollektor des Transistors β 2 auftretende Potential die Frequenz, mit der der aus den Transistoren β 3 und β 4 bestehende freischwingende Multivibrator arbeitet. Wenn die Zenerdiode leitend ist, dann ist die Fre-

quenz des Multivibrators relativ gering, beispielsweise 800 kHz. Diese Frequenz kann durch Einstellen des veränderbaren Widerstandes RIO etwas verändert werden.

Ein Ausgangssignal von 800 kHz kann von dem Kollektor des Transistors β 4 abgenommen werden, der über den Widerstand R14 mit der Basis des Transistors β 5 verbunden ist. Der Emitter des Transistors Q 5 ist mit Masse und sein Kollektor über den Widerstand R16 mit der positiven Potentialquelle verbunden. Die Basis des Transistors Q 5 ist über den Widerstand R15 mit einer negativen Potentialquelle verbunden. Der Kollektor des Transistors Q 5 ist ferner über eine Zenerdiode SR 4 mit den Basiselektroden der beiden Transistoren β6 und β 7 und über die Widerstände RYI und R18 mit der positiven Potentialquelle verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen den WiderständenR17 und RlS ist über den Widerstand R19 mit dem Kollektor des Transistors β 6 verbunden. Die Transistoren β 6 bzw. β 7 sind NPN- bzw. PNP-Transistoren und ihre Emitter sind miteinander und direkt mit der Ausgangsklemme 54 verbunden. Der Widerstand R 20 ist parallel zu der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors β 7 und der Kondensator C 6 von dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen .R17 und RlS gegen Masse geschaltet.

Das am Kollektor des Transistors β 4 zur Verfügung stehende Ausgangssignal von 800 kHz wird durch den Transistor β 5 verstärkt und begrenzt und über den aus den Transistoren β 6 und β 7 bestehenden Emitterfolger an die Ausgangsklemme 54 geliefert. Wie erwähnt, stellt das an der Klemme 54 zur Verfügung stehende 800-kHz-Ausgangssignal eine binäre Information »0« dar.

Wenn sich der Eingangspegel von — 2VoIt auf 0 Volt oder auf eine etwas positive Spannung ändert, dann kehrt der Transistor β 1 wieder in die Sättigung zurück, was wiederum bewirkt, daß der Transistor β 2 leitend wird. Demzufolge wird die Zenerdiode SRI gesperrt, und der Kollektor des Transistors β2 kehrt ungefähr auf 4-12 Volt zurück. Weil die Kondensatoren C 2 und C 4 nun eine effektiv höhere Spannung erhalten, steigt deren Aufladekurve an und vergrößert dadurch die Multivibratorfrequenz auf einen relativ hohen Wert, beispielsweise 1,2 MHz. Diese Frequenz kann durch Betätigen des veränderbaren Widerstandes R 21 eingestellt werden. Das am Kollektor des Transistors β 4 zur Verfügung stehende 1,2-MHz-Signal wird in gleicher Weise durch den Transistor β 5 und den Emitterfolger auf die Ausgangsklemme 54 gekoppelt.

Damit ist erreicht, daß für die verschiedenen binären Ziffern Signale verschiedener Frequenz erzeugt werden. Es tritt also praktisch eine Frequenzverschiebung ein, bei der die Frequenz des dem Aufnahmekopf 18 zugeführten Signals entsprechend dem Vorhandensein von binären Informationen »0« und »1« zwischen 800 kHz und 1,2 MHz verschoben wird.

Die mit dem Wiedergabekopf verbundene Wiedergabeeinrichtung ist für die beiden aufgezeichneten Frequenzen empfindlich und liefert Ausgangsspannungspegel durch Steuerung des Ausgangs-Flip-Flops

26. Um zu ermöglichen, daß die Bits auf dem Band dicht gepackt werden können, ist es erwünscht, daß die mit dem Wiedergabekopf 20 verbundene Einrichtung in der Lage ist, den Zustand eines Bits mit so wenig wie möglich vollen Schwingungen zu erkennen. Insbesondere ist es erwünscht, nicht mehr vollständige Schwingungen der 800-kHz- und 1,2-MHz-Signale aufzuzeichnen, als durch die Wiedergabeeinrichtung zum Abtasten des Zustandes der Bits erforderlich ist. Eine Einrichtung, die einfach und billig und besonders gut für das Zusammenarbeiten mit dem Wiedergabekopf 20 der F i g. 1 geeignet ist, ist in der USA.-Patentschrift 3 223 929 beschrieben. In dieser Anmeldung werden die Einhüllenden der Amplituden der durch die Filter 42 und 44 laufenden Signale demoduliert und dem Eingang eines Differenzverstärkers zugeführt, so daß die Übergänge von einer binären Information »0« zu einer binären Information »1« und umgekehrt schnell wiedergegeben werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Aufzeichnung und Wiedergabe von durch zwei verschiedene Spannungspegel dargestellten binären Informationseinheiten auf bzw. von einem magnetisierbaren Aufzeichnungsträger, gekennzeichnet durch einen eingangsseitig von den beiden Spannungspegeln bezüglich seiner Schwingungsfrequenz gesteuerten Oszillator (30), durch einen ausgangsseitig über eine Treiberschaltung (36) an den Oszillator angeschlossenen Aufzeichnungskopf (18) zur Aufzeichnung von den beiden Spannungspegeln entsprechenden Schwingungen auf ein relativ zu ihm bewegtes Aufzeichnungsmedium (16), durch einen Ablesekopf (20) zur Ablesung der den beiden Spannungspegeln entsprechenden Schwingungen von dem relativ zu ihm bewegten Aufzeichnungsmedium und durch eine von dem Ablesekopf gespeiste frequenzabhängige Gleichrichterschaltung (40, 42, 44, 46) zur Umsetzung der beiden verschiedenen Schwingungen in verschiedene Spannungspegel.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Oszillator (30) und die Treiberschaltung (36) ein Frequenzteiler (32) geschaltet ist.

3. Anordnung nach Anspruch2, gekennzeichnet durch einen einstellbaren Antrieb (14) zur wahlweisen Einstellung der Bewegungsgeschwindigkeit des Aufzeichnungsmediums (16) relativ zum Aufzeichnungskopf (18) und zur Einstellung des Teilungsfaktors des Frequenzteilers entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeit.

4. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzabhängige Gleichrichterschaltung zwei den beiden verschiedenen Schwingungen zugeordnete Filter (42, 44) enthält.

5. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ablesekopf (20) und die Filter (42, 44) ein Begrenzer (40) geschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen