DE1499743A1 - Schaltung zum Umwandeln von magnetisch in Form der Zweiphasen- oder Wellenschrift gespeicherter binaer verschluesselter Daten in in Einfach-Impulsschrift vorliegende Daten - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL. -ING. H. E. BÖHMER

703 Böblingen Sindelfinger Strasse 49
Fernsprecher (0 70 31) 661 30 40

Böblingen, 16. Dezember 1966 ne-koe

Anmelder: International Business Machines

Corporation, Armonk, N. Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aktenz. der Anmelderin: Docket 7938 ·

Schaltung zum Umwandeln von magnetisch in Form der Zweiphasenoder Wellenschrift gespeicherter binär verschlüsselter Daten in in Einfach-Impulsschrift vorliegende Daten. '

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Umwandeln von magnetisch in Form der Zweiphasen- oder Wellenschrift gespeicherter binär ver-s schlüsselter Daten in in Einfach-Impulsschrift vorliegende Daten und zum Erzeugen von für das weitere Verarbeiten der umgewandelten Daten erforderlichen Taktimpuls en.

Btnm magnetischen Speichern von binär verschlüsselten Daten in Form der Zweiphasen- oder Wellenschrift wird in der Mitte jeder dem Speichern einer Piinärziffer dienenden Speiclierzelle ein Magnetisierungswechsel erzeugt. Die Richtung des Magnetisierungswechsela stellt den Wert der Binär ziffer dar. Eine binäre Eins kann beispielsweise durch einen Magnetisierungswechsel von Plus nach Minus in der Mitte der Speicherstelle dargestellt werden und

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eine binäre Null durcli einen Magnetisierung.swechßel von Minus nach Plus. Wenn ein elektrisches Signal urzeugl wird, das eine direkte Übereinstimmung mit dem aufgezeichneten oder empfangenen D^tenmuster aufweist, und wenn dieses elektrische Signal mit einem Bezugssignal vorglichen wird, ist das elektrische Signal, das die binäre Information darstellt, je nach der dargestellten binären Information in Phase oder nicht in Phase mit dem Bezugs signal.

Ein sehr erwünschtes Merkmal, das eine magnetisch in Form der Zweiphasenschrift gespeicherte binäre Information besitzt, besteht darin, daß ein Selbsttaktieren der binären Information erreicht werden kann. Da jede Speicherzelle einen Magnetisierungswechsel in iiirer Mitte aufweist, können die-Magnetisierungswechsel mit der gleichen Frequenz festgestellt werden, mit der die binäre Information ursprünglich aufgezeichnet wurde.

In bekannten Schaltungen zum Umwandeln der magnetisch gespeicherten binären Information wurde ein elektrischer Impuls als Ergebnis eines Magnetisie rungswechsds in der M tte jeder Speicherzelle erzeugt. Dieser Impuls wird dazu benutzt, um einen elektrisden Kurvenverlauf zu erzeugen, dessen Frequenz und Phase durch die binären Daten beeinflußt werden. Die so erzeugte Bezugsphase wird anschließend benutzt, um die Phase des elektrischen Signals, das von der empfangenen oder aufgezeiclinetim Information abgeleitet wurde, zu bestimmen. ,

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Bei magnetischer Aufzeichnung mit hohen Aufzeichnungsdichten sind mechanische Toleranzen so kritisch, daß geringe Veränderungen in der Geschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers starke Verschiebungen bezüglich des zeitlichen Auftretens der wiedergewönne nen elektrischen Signale verursachen, so daß das Abfühlen der Polarität ein fehlerhaftes Signal ergeben kann. Bekannte Systeme, die für das Lesen von Daten Ta.ktimpulse erzeugen, deren Frequenz sich mit der Frequenz der Daten ändert, werden kostspielig,wenn in dem System große Geschwindigkeitsänderungen auftreten.

Ziel der Erfindung ist es daher, eine einfachere Schaltung zum Umwandeln von magnetisch in Form der Zweiphaeen- oder Wellenschrift gespeicherter binär verschlüsselter Daten in in Einfach-Impulsschrift vorliegende Daten und zum Erzeugen von für das weitea'e Verarbeiten der umgewandelten Daten erforderlichen Taktimpulsen zu schaffen, die in. der Lage iet,auch bei größeren änderungen der Bitfrequenz einwandfrei zu arbeiten. Das gesteckte Ziel wird dadurch erreicht, daß an den Leseverstärker ein Impulsgenerator angeschlossen ist, der zwei Ausgänge aufweist, deren erster, an dem bei jedem Wechsel der Magnetisierung des Aufzeichnungsträgers in der einen Richtung ein Impuls erscheint, über eine UND-Schaltung und einen Inverter mit dem ersten Eingang einer ODI" Π-Schaltung für negative Signale und deren zweiter, an dem bei jedem Wechsel der Magnetisierung in der anderen dichtung auch ein Impuls erscheint, ebenfalls über eine UND-Schaltung und einen Inverter mit dem anderen Eingang der ODCH-Schaltung verbunden ist, an deren Ausgang ein Integrierglied angeschlossen ist, das zwischen zwei ihm zugeführten Impulsen eine säge zahnfür mige Spannung an seinem Ausgang liefert,

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der-mit einem Schmitt- Trigger und mit einem Filter verbunden ist, durch dessen Ausgangsspannung die Schwellwertspannung des Schmittl'i-i^ers den durch Geschwindigkeitsschwankungen des Aufzeichnungsträgers verursachten \nderungen der Bitfrequeiiz angepaßt wird. Weiter wird das gesteckte Ziel dadurch erreicht, daß der Ausgang des Schmitt-Γ riggers-über *?in<; ODf] K -Schaltung deren Ausgang auch mit einem weiteren Eingang der an den Impulsgenerator angeschlossenen UND-Schaltungen verbunden ist, an eine UNlJ-S Haltung angeschlossen ist, an deren Ausgang die raktimpulse erscheinen und deren zweiter iOingang mit dem E INS-Aus gang eines Flipflops verbunden ist, das durch den ersten Ausgangsimpuls der mit dem zweiten Ausgang des Impulsgenerators verbundenen UND-Schaltung, an deren Ausgang die Daten in IJinfacli-Impulsschrift erscheinen, in den Hins-Zustand gebracht wird.

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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der genaueren Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen, von denen zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Systems zum Demodulieren von phasenmodulierten binären Oaten gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Detailschaltbild des durch die gestrichelte Linie umrahmten Teiles des Blockschaltbildes nach Fig. 1,

Fig. 3 die zeitlichen Spannungsverläufe an den angezeigten Punkten in der Schaltung nach Fig. 1 und

Fig. 4 einige der in Fig. 3 dargestellten zeitlichen Spannungsverläufe In einem vergrößerten Maßstab.

Die Wirkungsweise der Schaltung wird zunächst anhand der Fig. 1 und 3 erläutert. Ein !Magnetkopf mit zugehörigem Vertärker 10 erzeugt phasenmodulierte Daten (Fig. 3). Aus Gründen der Klarheit sind die Daten in der Form dargestellt, die sie nach dem Durchlaufen eines Begrenzers haben. Wie durch die Pfeile angezeigt wird, wird eine binäre Null durch einen Wechsel von einem positiven zu einem negativen Pegel und eine binäre Eins durch einen Wechsel

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von einem negativen zu einem positiven Pegel dargestellt, wobei der Wechsel zu der Dntenzeit in einer Bitpei'iode stattfindet. Das Potential auf der Leitung 12 igt zu Beginn eines Zyklus positiv, um für das Synchronisieren der Demodulationsschaltung zu sorgen. Ein Impulsgenerator 14 erzeugt bei den Wechseln vom positiven zum negativen Pegel Impulse auf der Leitung IG und bei den Wechseln vom negativen zum positiven Pegel Impulse auf der Leitung Iß. Das Potential auf der Leitung 12 wird der ODER-Schaltung 20 zugeführt, deren Ausgang mit ejnem Eingang der UND-Schaltung 22 verbunden ist, so daß die Impulse auf der Leitung 16 die UND-Schaltung 22 durchlaufen. Anschließend durchlaufen die Impulse den Inverter 50 und die ODElJ-Schaltung 26 für negative Signale und erscheinen auf der Ausgangsleitung 28 der ODG!!-Schaltung 26. Die Impulse auf der Leitung 28 werden einem Integrierglied 30 zugeleitet, das in dem Zeitraum zwischen zwei auf der Leitung 28 erscheinenden negativen Impulsen eine sägezahnförmige Aus gangs spannung erzeugt.. Der Sägezahngenerator, den das Integrierglied 30 darstellt, wird durch jeden auf der Leitung 28 erscheinenden Impuls selbstätig rück gestellt. Die sägezahnförmige Ausgangsspannung des Integriergliedes 30 wird dem Eingang eines Schmitt-T_riggers 32 zugeführt, dessen Schwellwert so gewählt wurde, daß er nach Ablauf von drei Vierteln der Datenperiode durch die Eingangsspannung überschritten wird» Das Filter 34 erzeugt auf der Leitung 36 einen Bezugs spannungspegel, durch den die Schwellwertspannung des Schmitt-Triggers

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beeinflußt wird. Die Ausgangsspannung des Schmitt-Triggers 32, die auf der Ausgangsleitung 38 erscheint, wird der ODi]II-Schaltung 30 zugeführt. Die UND-Schaltung 40 liefert auf ihrer Ausgangsleitung 42 Takt impulse.

Während einer Folge von binären Nullen (Fig. 3) der aufgezeichneten Dnten sorgt das Potential auf der Leitung 12 dafür , daß die Impulse, die durch Wechsel vom positiven zum negativen Pegel erzeugt werden, die UND-Schaltung 22 und den Inverter 50 durchlaufen und der ODKJH-Schaltung 2G welcher diese Signale zugeleitet werden. Aus der Ausgangsspannung des Integriergliedes 30 wird mittels des Filters 24 die notwendige Information für das Beeinflussen der Schwellwertspanhung des Schmitt Triggers 32 gewonnen. Wenn ein genügendes Zeitintervall dafür verstrichen ist, vorschwindet das Potential auf der Leitung 12 und es erscheint dafür ein Potential auf der Leitung [!. Auf das Ende der Folge von binären Nullen folgt eine einzige binäre Cins. Dieses binäre 1-Bit dient dazu, anzuzeigen, daß die Folge von binären Nullen zuende ist und daß jetzt die Date information beginnt. Durch dieses erste binäre 1-Bit wird das Flipflop 44 eingeschaltet, dessen Ausgangsspannung über die Leitung 45 der UND-Schaltung 40 zugeleitet wird, auf deren Ausgangsleitung 42 die faktimpulse erscheinen. Die auf das 1-Bit folgende Dateninformation besteht aus binären 1- und O-Bits.

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Die Impulse auf der Ausgangsleitung 18 des Impulsgenerators 14 sind, wie bereits erwähnt, durch einen Wechsel vom negativen zum positiven Pegel bedingt, während die Impulse auf der Ausgangsleitung 16 durch einen Wechsel vom positiven zum negativen Pegel verursacht werden. Dadurch, daß die Impulse auf den Ausgangsleitungen 16 und 18 des Impulsgeneratore 14 den UND-Schaltungen 22 und 23, den Invertern 50 und 52 und der ODEI?-Schaltung 2G für negative Signale zugeführt werden, wird sichergestellt, daß nur solche Impulse, die während einer Daten» zeit auftreten, auf die Ausgangsleitung 28 der ODER-Schaltung 26 gelangen.

Der Bägezahnförmige Spannuagsverlauf auf der Leitung 31 wird durcli das Integrierglied 30 erzeugt, dessen Ausgang mit dem Eingang des Schmitt-Trigger 32 verbunden ist. Der S limitt-Trigger 32 wird durch die sägezahnförmigu Ausgangsspannung dos Sägezahngenerators 30, die auf der Leitung 31 erscheint* von seinem einen Zustand in den anderen Zustand umgeschaltet, und die Sehwellwertspaunung wird durch die Ausgangsspannung des Filters 34, die dem Si hmitt-f > igger 32 über die Leitung 36 zugeführt wird, beeinflußt.

Für den Nennwert der Bitfrequenz ist die Schwellwertspannung so eingestellt, daß die sägezahnförmige ^usgangsspannung des Integriergliedes

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den Schmitt-Trigger 32 in dem Augenblick umschaltet, an dem drei Viertel der Bitperiode verstrichen ist. Wenn sich die Bitfrequenz so ändert, daß der zeitliche Abstand zwischen den Datenzeiten größer wird, erzeugt das Integrierglied 30 eine stärker negative Spannung« Dadurch wird die S hwellwertspannung des Schmitt-Triggers 32 entsprechend verändert. Der Schmitt-Trigger 32 schaltet daher zu einem späteren Zeitpunkt in dem Datenzyklus um. Wenn die Zeit zwischen zwei Datenperioden sich verringert, ist das Gegenteil der Fall.

Der Teil des Blockschaltbildes, der in Fig, I durch die gestrichelte Linie umrahmt ist, wird nun .genauer in Verbindung mit der Fig. 2 und den Zeitdiagrammen nach Fig. 4 beschrieben. Den Eingangsklemmen 40 und 48 der ODUIv-Schaltung 26 für negative Signale werden die negativen Ausgangsimpulse der in Fig. 1 dargestellten Inverter 50 und 52 zugeführt. Die Ausgangsimpulse der ÖDET»-Schaltung 26 sind in dem oberen Diagramm der Fig. 4 dargestellt. Der Transistor Γ2 und der Kondensator C bilden ein Integrierglied, das aus einer Konstantstromquelle gespeist wird und entsprechend den vom Transistor Tl abgeleiteten Impulsen einen linear ansteigenden Spannungsverlauf erzeugt. Die Transistoren T3 und T4 bilden ein Filter, dessen Ausgang mit der Basis des Transistors T6 verbunden ist. Die Transistoren T5 und T6 bilden einen Schmitt-Trigger, dessen Eingangstransistor' Γ5 die Ausgangs spannung des Integriergliedes 30 und dessen anderen Transistor TG. die Ausgangsspannung

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des Filters 34 zugeführt wird. Die Ausgangsspannung des Filters 34 beeinflußt die Schwellwertspannung des Schmitt-Triggers. Ein Potentiometer, das in dem Emitterkreis des Transistors T4 angeordnet ist, erlaubt das Einstellen der Schwellwertspannung des Schmitt-Triggers. Ein Transistor T7 verstärkt das Aus gangs signal des Schmitt-Triggers und führt der in Fig. 1 dargestellten ODER-Schaltung 20 ein positives Signal zu. In Fig. 4 ist im oberen Diagramm der Spannungsverlauf auf der Ausgangsleitung 28 der ODER-Schaltung 26 für die Fälle dargestellt, daß die Bitfrequenz geringer als,* gleich dem und größer als der Nennwert ist. Wenn die Bitfrequenz geringer als der Nennwert ist, tat der zeitliche Abstand zwischen den Impulsen größer als im Normalfall und wenn die Bitfrequenz größer als normal ist, ist der zeitliche Abstand der Impulse geringer als im Normalfall, Wenn die Impulse auf der Leitung 28 einen größeren zeitlichen Abstand als im Normalfall aufweisen, erzeugt das Integrierglied 30 eine stärker negative Spannung, was zur Folge hat, daß das Filter 36 ebenfalls eine stärker negative Bezugsspannung dem Schmitt-Trigger 32 zuführt. Wenn die Impulse einen geringeren zeitlichen Abstand aufweisen, wird die Ausgangsspannung des Integriergliedes 30 nicht so stark negativ und dementsprechend steigt der Pegel der Bezugsspannung für den Schmitt- Trigger an. Das bedeutet, daß die Frequenz der Auagangsimpulse des Schmitt-Triggers 32 mehr oder weniger von der Schwellwertspannung des Schmitt-Triggers abhängt, aber daß das Verhältnis zwischen der Einschalt- und Ausschalt-

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zeit des Schmitt-Γriggere das gleiche ist wie im Normalfall. Das Filter stellt sicher , daß die Schaltung Geschwindigkeitsänderungen sehr rasch folgt, aber die Ansprechzeit ist so gewählt, daß phasenverschobene Daten nicht merklich die Erzeugung des Ausgangsimpulses beeinflussen.

Die Erfindung wurde mit Bezug auf phasenverschlüsselte Daten beschrieben. Die Erfindung kann jedoch in jedem Aufzuichnungs- oder Übertragungssystem angewendet werden, das mit regelmäßig auftretenden T iktimpulsen arbeitet. Darin sind Systeme einbegriffen, in denen das Aufzeichnen mit doppelter Frequenz erfolgt, in dem die Daten durch das Vorhandensein oder das Fehlen von Impulsen, die zwischen regelmäßig auftretenden Taktimpulsen eingefügt werden, dargestellt werden. In einem solchen System kann die Schaltung leicht so abgewandelt werden, daß die Kombination aus dem mtegriergliod und dem Si-limitt-Trigger die Taktimpulse synchronisiert, nachdem diese Impulse von den Datenimpulson getrennt wurden.

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Claims (2)

Patentansprüche

1. Schaltung zum Umwandeln von magnetisch in Form der Zweiphasenodef Wellenschrift gespeicherter binür verschlüsselter Daten in in Einfachimpulsschrift vorliegende Daten und zum erzeugen von für das weitere Vorarbeiten der umgewandelten Daten erforderlichen L· Taktimpulsen, dadurch gekennzeichnet, daß an den Leseverstärker

(10) ein Impulsgenerator (14) angeschlossen ist, der zwei Ausgänge ■ aufweist, deren erster, andern bei jedem Wechsel der !Magnetisierung des Aufzeichnungsträgers in der eine.n dichtung ein Impuls erscheint, über eine UND-Schaltung (22) und einen Inverter (50) mit dem ersten Eingang einer ODHIi-Schaltung (2G) für negative Signale und deren zweiter, an dem bei jedem Wechsel der Alagnetisierung in der anderen Richtung auch ein Impuls erscheint, ebenfalls über eine UND-S< haltung (23) und einen Inverter (52) mit dem anderen Eingang der ODiJIi-Schaltung (2G) verbunden ist, an deren Ausgang ein Integrierglied (30) angeschlossen ist, das z\vischen zwei ihm zugeführten Impulsen eine sägezahnförmige Spannung an seinem Ausgang liefert, der mit einem Schmitt-Trigger (32) und mit einem Filter (34) verbunden ist, durch dessen Ausgangsspannung die Schwellwertspannung des Schmitt-Triggers den durch Geschwindigkeit sseliwankungen des Aufzeichnungsträgers verursachten Änderungen der Bitfrequenz angepaßt wird, weiter dadurch gekennzeichnet,

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daß der Ausgang des Schmitt-Triggers über cine C)DIvR-S, haltung (20), deren Ausgang auch nut.einem weiteren Eingang der an den Impulsgenerator angeschlossenen UND-Schaltung (22, 23) verbunden ist, an eine UND-Schaltung (40) angeschlossen ist, an deren Ausgang die Taktimpulse erscheinen und deren zweiter Eingang mit dem HINS-\usgi ng eines Flipflops (44) verbunden ist, , das durch den ersten Ausgangsimpuls der mit dem zweiten Ausgang des Impuls^enerators verbundenen UND-Schaltung (23), an durnn Ausgang die Daten in Einfach-Impiilsschrift erscheinen, in den. EINS-Zustand gebracht wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrierschaltung aus einem Kondensator besteht, dem von einem ersten Transistor (T2, Fig. 2) ein konstanter Strom zum Erzeugen der sägezahnförmigen Spannung zugeleitet wird, und der über einen zweiten Transistor (Γ1) dem die Ausgangsimpulse der ODIvIU Schaltung für negative Signale zugeführt werden, entladen wird.

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