DE1499641C3

DE1499641C3 - Verfahren zur Schräglaufkompensation an mehrspurigen Magnetbandspeichereinrichtungen

Info

Publication number: DE1499641C3
Application number: DE1499641A
Authority: DE
Inventors: Hideya Dipl.-Ing. Kawasaki Nishioka (Japan)
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1965-03-18
Filing date: 1966-03-16
Publication date: 1974-11-14
Also published as: DE1499641A1; GB1141181A; US3427591A; DE1499641B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schräglaufkompensation an mehrspurigen Magnetbandspeichereinrichtungen.

Es ist eine Schaltungsanordnung zur Abtastung von Aufzeichnungsträgern, auf denen Zeichen in Form von Bits in mehreren parallelen Spuren aufgezeichnet sind, bekannt (deutsche Patentschrift 1 125 698), wobei die von jeder Spur des Aufzeichnungsträgers abgelesenen Signale nach und nach in einem Register für jede Spur gespeichert werden und wobei die Inhalte von die Füllung der Register anzeigenden Zählern miteinander verglichen werden und daraus ein Signal zur Übertragung in einen Ausgabespeicher abgeleitet wird.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, zur Ableitung des Ablesetaktimpulses den Schräglauf zu bestimmen, indem aus dem Zeltpunkt des Auftretens eines Abtastsignals und der Spurnummer der betreffenden Spur der Zeitpunkt bestimmt wird, an dem das Abtastsignal auf der am stärksten verzögerten Spur (N) auftreten könnte. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß dem Abtastsignal jeder Spur eine für die Spurnummer kennzeichnende Größe zugeordnet wird, daß die Spur mit dem zeitlich zuerst auftretenden Signal ermittelt wird, daß bei Feststellung des zeitlich zuerst auftretenden Abtastsignals eine mit der Zeit linear ansteigende Spannung erzeugt wird, daß aus dieser zeitlich ansteigenden Spannung die Amplituden zum Zeitpunkt des Auftretens jedes nachfolgenden Abtastsignals ausgetastet werden, wonach sie mit einer bestimmten Zeitkonstante abklingen, daß die abklingende Amplitudenspannung mit den Differenzspancungen zwischen den kennzeichnenden Größen der jeweiligen Spur und der Spur mit einem zuerst auftretenden Signal verglichen wird und daß bei Übereinstimmung ein Ablesetaktsignal abgeleitet wird.

Durch dieses Verfahren kann der Schräglauf vollständig kompensiert werden. Dadurch ist es möglich, mit Aufzeichnungsdichten von mehr als 400 Bit/cm zu arbeiten.

Die Erfindung wird beispielhaft an Hand der Zeichnung erläutert, in der sind

Fig. la und 1 b ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung zur Schräglaufkompensation,

Fig. 2a, 2b, 2c und 3 Darstellungen der zeitlichen Beziehungen der Signale bei den verschiedenen

ίο Verfahrensschritten und

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Fig. la und 1 b zeigen ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Schräglaufkompensationssystems, bei dem das Ausgangssigna] vom Lesekopf der Spuren Tl, Tl, T3, TA, T5, T6 oder Tl verstärkt und gleichgerichtet wird, wobei das Eingangssignal in ein Rechtecksignal umgewandelt wird, das mit Lesetaktimpulsen synchronisiert und weitergeleitet wird.

Diese Vorgänge erfolgen in der Signalerfassungseinheit D.

Die Signalerfassungseinheit D ist beispielsweise in Fig. Ib dargestellt. Sie besteht aus einem Flip-Flop 1, der durch das abgelesene Eingangssignal von Spur Tl eingestellt und vom Ablesetaktimpuls von der Schräglauf kompensationseinheit C zurückgestellt wird. Bei der Rückstellung des Flip-Flops wird ein weiteres Flip-Flop 2 über das UND-Gatter 3 vom Ausgang des Flip-Flops 1 eingestellt.

Im allgemeinen kann eine Zeitverzögerung der Abtastsignale aus anderen Gründen als auf Grund des dynamischen Schräglaufs vorher auskompensiert werden, so daß insgesamt der Wert der Zeitverzögerung des Ablesetaktimpulses in bezug auf das erste Abtastsignal unterhalb von Γ/2 gehalten werden kann (T Zyklus der Abtastsignale). Praktisch kann der Wert zwischen T/3 und T/4 unter Berücksichtigung einer Abweichung des kompensierten Wertes und der Band-Kompatibilität gehalten werden. Der Taktimpuls kann automatisch mit einer leichten Verzögerung gegenüber dem am stärksten verzögerten Signal der Spur auftreten (tatsächlich der Spur an der äußersten Kante des Bandes). Diese Funktion wird durch die Schräglauf kompensationseinheit C nach F i g. 1 erreicht. Wenn die Zeitverzögerung groß ist, kann der Taktimpuls daran gehindert werden, das Signal der folgenden Ziffern zu überlappen, und die maximale Zeitverzögerung kann zugelassen werden bis zu einem Wert etwa gleich T.

Diese Vorgänge können in folgende Stufen aufgeteilt werden:

Es wird die Spur mit dem zeitlich zuerst auftretenden Signal aus allen Abtastsignalen An innerhalb einer Ziffer festgestellt.

Die Abtastsignale werden in eine für jede Spur kennzeichnende digitale oder analoge Größe E_n umgewandelt.

Beispielsweise wird im Falle einer Umwandlung in eine analoge Größe die jeder Spur zugehörige Amplitude festgelegt, so daß die Amplitude arithmetisch entsprechend der Ordnungszahl der Spur, von einer Kante des Bandes aus gesehen, ansteigt oder fällt, d. h., die Differenz der Ausgangsamplituden zwischen benachbarten Spuren ist eine feste Konstante. Wenn beispielsweise die erste Spur eine Ausgangsspannung von 1 V liefert, so liefert die zweite Spur 2 V und so fort, wobei eine Differenz von 1 V zwischen benachbarten Spuren erhalten bleibt, so daß

schließlich die siebte Spur eine Ausgangsspannung von 7 V liefert.

Gleichzeitig mit dem Schritt wird eine digitale oder analoge Größe E_p gebildet, die eindeutig der entsprechenden Ordnungszahl der Spur entspricht. Es wird die zeitliche Verzögerung zwischen dem vordersten und den folgenden Abtastsignalen festgestellt. Diese wird mit der örtlichen Trennung zwischen den jeweiligen Spuren verglichen, die durch die digitalen oder die analogen Größen unterschieden werden. Darum wird die Größe des Schräglaufs festgestellt. Auf dieser Grundlage wird die zeitliche Lage der Taktimpulse kontrolliert.

Beginnend mit dem Auftreten des zeitlich zuerst auftretenden Abtastsignals 'bzw. der Größe E_n wird die Schräglauf-Feststellung-Bezugsspannung Er₀1, die mit der Zeit linear ansteigt, erzeugt. Aus Er_ot werden Amplitudenproben Er₀ tn zum Zeitpunkt des Abtasts-Signals in jeder Spur ausgetastet. Gleichzeitig werden Differenzspannungen E_n — E₁, gebildet. Diese Differenzen werden mit Er₀ tn für jede Spur verglichen. Die Ablesetaktimpulse werden zu dem Zeitpunkt erzeugt, zu dem das Abtastsignal um eine Zeit proportional dem Differenzverhältnis

Er^nJ(E_n-E_n)

verzögert ist. Dadurch wird der Flip-Flop der Signalerfassungseinheit D zurückgestellt.

Die Spannungen .E_n werden differenziert und somit zu Spannungen ESn mit fester Amplitude. Die SpannungenESn und Er_ot werden auf einen Kondensator gegeben, der dann mit einer jeder Spur eigenen Zeitkonstante T entladen wird, was zu einem exponentiellen Abklingvorgang Er₀ tn e~^ilT führt. Wenn diese abklingende Spannung die Differenzspannung (E_n-Pp) erreicht, wird das Ablesetaktsignal gebildet.

F i g. 2 zeigt die Signalformen während jeden Schritts des Verfahrens, wobei Al bis A7 die Abtastsignale zweier Ziffern eines abgelesenen Speicherwertes von Spur 1 bis 7 darstellen. AC stellt die Lage des Ablesetaktimpulses dar. Bl bis Bl zeigen Signalformen, die A1 bis A 7 zugeordnet werden und deren Amplitudengrößen El bis El die kennzeichnenden Größen bilden. C stellt die Amplitudengröße E₁, dar, die vom zuerst auftretenden Signal jeder Ziffer gebildet wird. D stellt die Signalform der Schräglauf-Feststellung-Bezugsspannung Er_ot und E den Vergleich zwischen der Amplitude E_n — E_n und

ρ der Ordnungszahlen zweier

Er₀ tn dar.

Die Differenz η —
Spuren ergibt sich aus

wobei gilt

E_n= (η- ρ) I₀, I₀=E_n-EQi-I).

Dementsprechend ist

Er₀tn ₌ Er₀1₀(η-ρ) ₌ Er_{0 {} E_n-E_n I₀Qi-P) I₀

worin sind

Er₀ = Anstiegsfaktor der Schräglauf-Feststellung-Bezugsspannung,

tn = Abstand zwischen dem zuerst auftretenden Signal mit dem Signal der Spur η,

t₀— t_n: (n—p) = Abstand der Signale benachbarter Spuren,

I₀ = Differenz der Amplitudenwerte zwischen benachbarten Spuren.

Da nun Er₉ und I₀ konstante Werte sind, die vorher eingestellt worden sind, zeigt Er^ t/(E_n — E_n) den Wert proportional der zeitlichen Verzögerung t₀ zwischen benachbarten Spuren oder die Größe des Schräglaufs. Dementsprechend ist

tnL

E_n-E_n

Wenn also der Ablesetaktimpuls zum Zeitpunkt,

der nach der Zeit (N — n) t₀ (wobei N die Gesamtzahl der Spuren ist) hinter dem Zeitpunkt der Feststellung von An liegt, erzeugt wird, bedeutet dies, daß der Taktimpuls zur gleichen Zeit wie das Signal in der Spur erzeugt wird, die auf Grund des Schräglaufs am stärksten verzögert ist, so daß keine Überlappung mit einem Signal der folgenden Ziffer auftreten kann. Es kann so lange einwandfrei abgelesen werden, bis die Größe des dynamischen Schräglaufs fast gleich dem Signalzyklus T wird.

Fig. la zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Fall von sieben Spuren.

Die Abtastsignale auf den Spuren Tl bis Tl werden an Flip-Flops FFIl bis FF17 des Kreises SD gegeben. Vom zeitlich zuerst auftretenden Abtastsignal einer Ziffer wird einer der Flip-Flops FFIl bis FF17 und gleichzeitig der Flip-Flop FF 20 eingestellt, so daß die Gatter Gl bis G 7 schließen können, wodurch jedes weitere Eingangssignal daran gehindert wird, zu einem der Flip-Flops FF11 bis FF17 zu kommen. Aus diesem Grund wird nur das Flip-Flop der Spur eingestellt, die das zuerst auftretende Signal führt. Wenn beispielsweise das Signal in Spur T 3 zuerst auftritt, wird der Flip-Flop FF13 eingestellt.

Die Flip-Flops FFIl bis FF17 sind mit einem Ausgang versehen, von dem die Amplitudengröße E_n abgenommen wird, deren Größe der Ordnungszahl der Spur entspricht, dessen Flip-Flop eingestellt ist. Die abgegebene Ausgangsspannung wird dem Ablese-Taktimpuls-Generator RC zugeführt.

Im vorliegenden Fall kann die Amplitudengröße E_n dadurch erhalten werden, daß ein Spannungsteiler an die Ausgänge der Flip-Flops FFIl bis FF17 angeschlossen wird. Der Spannungsverlauf von E_n ist in F i g. 2 bei C dargestellt.

Der Kreis SD enthält einen Ladekreis Ci? 1 mit einer bestimmten Zeitkonstante, der nur arbeitet, wenn der Flip-Flop FF 20 eingestellt worden ist, und einen Verstärker BA1, der eine proportional mit der Zeit ansteigende Spannung Er₀1 abgibt. Der Verlauf dieser Spannung ist in F i g. 2 bei D dargestellt. Die Ladeschaltung CR1 ist so aufgebaut, daß bei Rückstellen des Flip-Flops FF 20 eine Entladung durchgeführt wird, die wesentlich schneller vor sich geht als die Ladung.

An den Kreis TG wird das Abtastsignal wie im Fall des Kreises SD, und zwar an Flip-Flops FF 21 bis FF 21, gegeben.

Der Flip-Flop der Spur, an dem ein Abtastsignal anliegt, wird eingestellt, so daß die Amplitudengröße E_n am Ausgang abgegeben wird, die den betreffenden Spur-Ordnungszahlen entspricht. Die Spannungsverläufe entsprechend E_n sind für jede Spur beispiels-

weise in Fig. 2 bei Bl, Bl, B3, BA, BS, B6 und B 7 dargestellt.

Der Generator RC, der das zum Zeitpunkt der Einstellung der Flip-Flops FF 21 bis FF 11 differenzierte Signal ESn (n ist die Spur-Ordnungszahl, die zum Abfragen verwendet wird), erhält, besteht aus einer Abfrageschaltung 51 bis 57 je Spur, Differentialverstärker DA 1 bis DA 7 für jede Spur, die dazu dienen, die Spannungsdifferenz zwischen der Spannung E_p und den Spannungen E_n zu bilden, und einer Taktschaltung Γ1 bis Tl, die dazu dient, die zeitliche Lage für ■ die Taktimpulserzeugung durch Vergleich der Ausgangsspannungen von 51 bis 57 mit DA 1 bis DA 7 festzulegen.

Die Abfrageschaltung 51 bis 57 besteht aus ODER-GatternunddemLade-Entlade-Kreis aus einer Diode, einem Kondensator und einem Widerstand, die an den Ausgang der Gatter angeschlossen sind.

Die Spannungen Er₀1 und ESn werden an den Gattereingang gegeben, laden den Kondensator beim Abfragen auf die Spannung Er₀ tn; danach wird der Kondensator entsprechend der Zeitkonstante, deren Größe von der Ordnungszahl der jeweiligen Spur abhängt, entladen, und damit wird die Signalform F gemäß F i g. 3 erzeugt. In F i g. 2 ist diese Signalform bei Fl, F2 oder F3 dargestellt.

Die Taktschaltungen Γ1 bis Γ 7 dienen dazu, die Ausgangsspannungen der Abfrageschaltungen 51 bis 57 und der Differentialverstärker DA 1 bis DAl zu vergleichen, und es wird ein Impuls zu dem Zeitpunkt erzeugt, an dem die beiden Spannungen gleich geworden sind, nämlich zum Zeitpunkt A in F i g. 3 oder zum Zeitpunkt Λ1, Al, A3, Bl, Bl und B 3 in Fig. 2.

Durch diesen Impuls wird der monostabile Multivibrator gemäß F i g. 3 M eingestellt; das Rückstel-Ausgangssignal wird in Form eines Impulses AC abgegeben. Die Schaltung weist die üblichen Differentialverstärker DA 11 bis DA 17 auf, die mit der Ausgangsspannung der Abfrageschaltung 51 bis 57 und den Differentialverstärkern DA 1 bis DA1 zusammenarbeiten, die konventionellen Differenzierschaltungen DFl bis DF 7, die dazu dienen, den Ausgang zu differenzieren und den Impuls zum Punkte nach Fig. 3 zu erzeugen, und monostabile Multivibrato- ren MMl bis MM1, die durch den Ausgangsimpuls der Differenzierschaltung eingestellt werden. Ein solcher Satz ist für jede Spur vorgesehen.

In diesem Fall wird die Arbeitszeit der MultivibratorenMMl bis MMl zu T/(e— 1), also in Abhängigkeit der Zeitkonstante T der zugehörigen Abfrageschaltung gewählt, so daß eine Teilschaltung gebildet wird. Die Zeitkonstante T der Abfrageschaltung ist so gewählt, daß zu der Zeit proportional dem Verhältnis zwischen Er₀ · tn (abgefragt vom Lesesignal pro Spur) und der Eigenspannung E_n — E₁₁ der Spur, nämlich zur gegenüber dem Abfragezeitpunkt um t_o(N—ri) verzögerten Zeit, der Rückstell Ausgangsimpuls des monostabilen Multivibrators MMn (η ist die Spur-Ordnungszahl) erzeugt wird.

Auf dieser Rückstell-Ausgangsseite ist ein logisches Summengatter G10 angeordnet, dessen Ausgang mittels einer Differenzierschaltung DFlO und einem Pufferverstärker BA1 differenziert und verstärkt wird; der Impuls, der erzeugt wird, wenn die monostabilen Multivibratoren MMn alle rückgestellt sind, wird für den Taktimpuls C verwendet.

Die Flip-Flops FFIl bis FF17, FF 20 und FF 21 bis FF11 werden durch den Taktimpuls C zurückgestellt.

Wie sich aus diesen Erläuterungen ergibt, wird das Rückstell-Ausgangssignal der monostabilen Multivibratoren MMl bis MMl zur selben Zeit wie das Ablesesignal der Spur an der äußersten Kante, deren Zeitverzögerung am größten ist, erzeugt, und das Ausgangssignal wird gemeinsam für alle Spuren erzeugt, so daß bei Verwendung dieses Rückstellausgangssignals in der gegebenen Form als Taktimpuls theoretisch der Zweck, den Schräglauf zu kompensieren, erreicht werden sollte. Es ist jedoch noch eine, wenn auch geringe unregelmäßige Zeitverzögerung in jeder Spur vorhanden, die auf andere Faktoren als den dynamischen Schräglauf zurückzuführen ist. Aus diesem Grund paßt der Takt von den monostabilen Multivibratoren MMl bis MMl nicht genau.

Der Hauptgrund dafür kann auf den Lese-Schreib-Kopf, das Magnetband und die Frequenzcharakteristik der elektrischen Schaltung zurückgeführt werden; durch die Wirkung des fortlaufenden Codes ergibt sich eine gewisse Zeitverzögerung. Es können noch andere Gründe vorhanden sein, beispielsweise eine reguläre Zeitverzögerung durch Justierfehler des Mechanismus, der zur Kompensation der Lageabweichung der Kopfspalte verwendet wird.

Unter Berücksichtigung dieser Faktoren wird die Konstruktion so aufgebaut, daß der Taktimpuls bei Erstellung der logischen Summe des Rückstellausgangs der monostabilen Multivibratoren MMl bis MM 7 der Zeitschaltung Γ erzeugt wird und der am stärksten verzögerte Rückstellausgang von den monostabilen Multivibratoren MMl bis MMl als Taktimpuls verwendet wird, wie in F i g. 1 dargestellt ist.

Wenn jedoch kaum irgendeine unregelmäßige Zeitverzögerung auf Grund anderer Faktoren als dem dynamischen Schräglauf vorhanden ist, wird der Rückstellausgang jedes monostabilen Multivibrators MMl bis MMl in der vorhandenen Form als Taktimpuls für jede Spur verwendet, statt daß der am stärksten verzögerte Rückstellausgang von den monostabilen Multivibratoren MMl bis MMl als gemeinsamer Taktimpuls für alle Spuren verwendet wird. Dadurch ist eine Taktimpulsgabe theoretisch zum gleichen Punkt möglich, so daß das durchführbar ist, was in F i g. 4 dargestellt. Diese Schaltung arbeitet in der gleichen Weise wie die nach Fig. 1, nur daß der Ausgang der monostabilen Multivibratoren MMl bis MMl unverändert an die Taktschaltung jeder Spur der Signalerfassungsschaltung D angeschlossen ist. Die Taktschaltung Cl bis Cl ist mit einer Differenzierschaltung und einem Pufferverstärker versehen; der Übersichtlichkeit halber ist das in F i g. 4 nicht dargestellt.

Wenn eine unregelmäßige Zeitverzögerung auf Grund anderer Faktoren als dem dynamischen Schräglauf vorhanden ist, und selbst im Fall einer ungleichförmigen zeitlichen Beziehung der Ausgangssignale von den monostabilen Multivibratoren MM1 bis MM7, ist es möglich, die Schaltung nach Fig. 4 zu verwenden. In diesem Fall ergibt sich eine Schaltung in Kombination mit einem üblichen Taktimpulssystem.

Die Beschreibung der Konstruktion und Betriebsweise ist so abgefaßt, daß die Spur 1 am weitesten vorn liegt und die Spur 7 am stärksten verzögert ist. Die gleiche Schaltung arbeitet jedoch auch in dem Fall, daß die Spur 7 am weitesten vorn liegt und die

Spur 1 am stärksten verzögert ist. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß die Spur-Ordnungszahlen η, ρ in den F i g. 1 und 4 sinngemäß zu ändern sind in (7—ή), (7—ρ), wobei jedoch der Schaltungsaufbau und die Arbeitsweise gleichbleiben. In der Praxis arbeitet also von den gemäß F i g. 1

und 4 aufgebauten Schaltungen nur die, welche die Bedingung E_n >> E„ erfüllt, so daß der Taktimpuls erzeugt wird, während die andere, welche die Bedingung E_n <C E_p erfüllt, keinen Taktimpuls erzeugt, weil sich keine Ausgangsspannung des Differentialverstärkers DA 1 des Generators TG ergibt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Schräglaufkompensation an mehrspurigen Magnetbandspeichereinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abtastsignal (An) jeder Spur («) eine für die Spurnummer kennzeichnende Größe (E_n) zugeordnet wird, daß die Spur (p) mit dem zeitlich zuerst auftretenden Signal ermittelt wird, daß bei Feststellung des zeitlich zuerst auftretenden Abtastsignals eine mit der Zeit linear ansteigende Spannung (Er₀/) erzeugt wird, daß aus dieser zeitlich ansteigenden Spannung die Amplituden (Er₀In) zum Zeitpunkt des Auftretens jedes nachfolgenden Abtastsignals (An) ausgetastet werden, wonach sie mit einer bestimmten Zeitkonstante abklingen, daß die abklingende Amplitudenspannung mit den Differenzspannungen (E_n — E,,) zwischen den kennzeichnenden Größen der jeweiligen Spur (n) und der Spur mit einem zuerst auftretenden Signal verglichen wird und daß bei Übereinstimmung ein Ablesetaktsignal abgeleitet wird.