DE1762780A1 - Schaltungsanordnung zur Synchronauswahl von Datenimpulsen aus einer Folge von aequidistanten Taktimpulsen und nicht aequidistanten Datenimpulsen - Google Patents

Description

Schaltungsanordnung zur Synchronauswahl von Datenimpulsen aus einer Folge von äquidistanten Taktimpulsen und nicht äquidistanten Datenimpulsen

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Synchronauswahl von Datenimpulsen aus einer Folge von äquidistanten Taktimpulsen und nicht äquidistanten Datenimpulsen, in welcher die Binärwerte einer binärcodierten Information durch das Vorhandensein oder durch das Fehlen von Datenimpulsen dargestellt werden, die in den Mittelpunkten von durch zwei Taktimpulsen begrenzten Zeitintervallen auftreten, und in welcher die Takt- und Datenimpulse Frequenzabweichungen aufweisen.

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Für Zwecke der magnetischen Aufzeichnung ist es bekannt, die Takt- und Datenimpulse in einer einzigen Spur zeitlich nacheinander aufzuzeichnen. Die Darstellung einer binär codierten Information erfolgt in diesem Fall so, ' dass der eine Binärwert vorliegt, wenn zwischen zwei aufeinanderfolgenden Taktimpulsen ein Datenimpuls vorhanden ist,und dass der andere Binärwert vorliegt, wenn zwischen zwei aufeinanderfolgenden Taktimpulsen ein Datenimpuls nicht vorhanden ist. Eine fehlerfreie Abfühlung der Aufzeichnung ist jedoch nur dann möglich, wenn die vorbestimmte Zeitlage der Takt- und Datenimpulse in bestimmten Grenzen genau eingehalten wird. Zur Festlegung dieser Grenzen ist es notwendig, die Takt- und Datenimpulse nach der Abfiihlung bezüglich ihrer Phasenlage zu korrigieren.

In bekannter Weise wurde die Korrektur der abgefühlten Datenimpulse dadurch erreicht (DAS 1 273 563), dass die Korrekturschaltung einen Sägezahngenerator enthält, dessen Periodendauer grosser ist als ein zulässiger Maximalabstand zwischen einem Datenimpuls und dem vorhergehenden Taktimpuls, und dessen Periodendauer kleiner ist als der zulässige Minimalabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Taktimpulsen, und dass der Sägezahngenerator bei Vollendung einer Taktperiode einen Datenimpuls erzeugt. Die Korrekturschaltung enthält ferner einen monostabilen Multivibrator, der durch die Ausgangsimpulse des Sägezahngenerators von der stabilen in die instabile Lage und durch die Vorderflanke eines Datenimpulses von der instabilen in die stabile Lage

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umgeschaltet wird. Bei jeder Umschaltung des monostabilen Multivibrators von der instabilen in die stabile Lage wird ein Taktimpuls erzeugt.

Die bekannte Korrekturschaltung hat den Nachteil, dass die Impulskorrektur nur möglich ist innerhalb bestimmter Zeitgrenzen, d. h. die Schaltung ist nur funktionsfähig, wenn die vorgegebene Periodendauer des Sägezahngenerators grosser ist als der zulässige Maximalabstand zwischen einem Datenimpuls und einem vorhergehenden Taktimpuls. Sie ist ferner nur ™

funktionsfähig, wenn die vorgegebene Periodendauer kleiner ist, als der zulässige Minimalabstand zwischen zwei Taktimpulsen. Diese Zeitbedingungen sind jedoch nicht ausreichend, wenn die Takt- und die Datenimpulse in willkürlicher Folge auftreten, d.h. wenn aufgrund eines Fehlers zwischen zwei Taktimpulsen nicht nur ein Datenimpuls sondern mehrere Datenimpulse auftreten.

Für die Auswertung von Impulsfolgen der genannten Art ist es auch bereits bekannt (DBP 1 226 627), durch eine besondere Schaltung die Datenimpulse aus der Impulsfolge zu trennen, und die Taktimpulse durch die abgetrennten Datenimpulse über eine Rückkopplungs- Zeitgeberschaltung zu synchronisieren. Diese Art der Frequenzkorrektur der Datenimpulse erfordert jedoch einen hohen Aufwand an Schaltmitteln.

Zur Frequenzkorrektur der Datenimpulse einer derartigen Impulsfolge wurde auch bereits vorgeschlagen (Patentanmeldung P 18 24 796.8), einen

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Sägezahngenerator veränderlicher Frequenz zu verwenden. In dieser Schaltung werden die Takt- und Datenimpulse einem Sägezahngenerator veränderlicher Frequenz zugeführt, dessen Sägezahnimpulse die doppelte Taktfrequenz aufweisen, und in welcher die Taktimpulse mit den Spannungswerten der Säge zahnflanken verglichen und zur Frequenzkorrektur des Sägezahngenerators ausgewertet werden. Auch diese Art der Frequenzkorrektur benötigt einen bedeutenden Aufwand an Schaltmitteln.

Bekannte Schaltungsanordnungen zur Synchronauswahl von Datenimpulsen werden gemäss der Erfindung dadurch verbessert, dass der Kanal der Takt- und Datenimpulse mit der ersten Eingangsleitung einer ersten UND-Schaltung und mit der ersten Eingangsleitung einer zweiten UND-Schaltung verbunden ist, deren zweite Eingangs leitungen mit der Spannung einer Ausgangsleitung einer Schwellwertschaltung verbunden sind, deren Eingangsleitung mit der Ausgangsleitung eines Sägezahngenerators verbunden ist, und dass die Ausgangsleitung der ersten UND-Schaltung mit der Eingangsleitung des Sägezahngenerators und mit der zweiten Eingangsleitung der zweiten UND-Schaltung verbunden ist.

Eine Schaltungsanordnung der genannten Art hat den Vorteil, dass die Datenimpulse aus der Folge von Takt- und Datenimpulsen durch Schaltmittel einfachster Art ausgewählt und synchronisiert werden.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Abbildungen näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Synchronauswahl von Datenimpulsen.

Die Fig. 2a bis 2c zeigen Signalformen der Takt- und Datenimpulse und

von Spannungen, die durch Elemente der Schaltungsanordnung zur Syn- m

chronauswahl gebildet werden.

Die Fig. 3a bis 3g zeigen bestimmte Signalformen von Takt- und Datenimpulsen, die der Schaltungsanordnung zur Synchronauswahl zugeführt und von dieser ausgewertet werden.

Die Darstellungen der Figuren 1 und 2a bis 2c zeigen wie die auf einer Magnetplatte 10 aufgezeichneten Takt- und Datenimpulse durch eine Lese- λ

schaltung 11 der Schaltungsanordnung 12 zur Synchronauswahl von Datenimpulsen zugeführt werden. Die Takt- und Datenimpulse bilden eine Impulsfolge, deren Signalform in Fig. 2a dargestellt ist. Die Impulsfolge enthält die äquidistanten Taktimpulse C, und die nicht äquidistanten Datenimpulse D-. In der Impulsfolge sind die Binärwerte einer binärcodierten Information durch das Vorhandensein oder durch das Fehlen von Datenimpulsen D dargestellt, die in den Mittelpunkten von durch zwei Takt-

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impulsen C begrenzten Zeitintervallen auftreten. In der Impulsfolge bedeutet das Vorhandensein eines Datenimpulses D die Darstellung einer binären Eins und das Fehlen eines Datenimpulses D bedeutet die Darstellung einer binären Null. Die Taktimpulse C sind in ausgezogenen Linien in ihren Soll-Lagen und in gestrichelten Linien in ihren tatsächlichen Lagen dargestellt. Die Verschiebung der Taktimpulse aus den Soll-Lagen ergibt sich aus der Aufzeichnungsdichte der Takt- und Datenimpulse. Die gegenseitige magnetische Beeinflussung der sehr dicht aufgezeichneten Impulse führt dazu, dass der Abstand von zwei aufeinanderfolgenden Taktimpulsen vergrössert wird, wenn dazwischen ein Datenimpuls auftritt. Dagegen verringert sich der Abstand der beiden Taktimpulse, wenn zwischen ihnen kein Datenimpuls vorhanden ist. Daraus geht hervor, dass die Takt- und Datenimpulse zur Auswertung der Datenimpulse einer Frequenzkorrektur bedürfen.

Die Folge der Takt- und Datenimpulse wird an der Leseschaltung 11 über einen Impulskanal abgeleitet und über die Eingangsklemme 13 der Schaltungsanordnung 12 zur Synchronauswahl von Datenimpulsen zugeführt. In dieser Schaltung werden die Takt- und Datenimpulse sowohl einer ersten UND-Schaltung 14 als auch einer zweiten UND-Schaltung 15 zugeleitet. Diese beiden UND-Schaltungen erhalten über ihre ersten Eingangsleitungen 16 bzw. 17 Einschaltsignale aus der Schaltungsanordnung zur Synchronauswahl und über ihre zweiten Eingangs leitungen Takt- und Datenimpulse

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aus der Leseschaltung 11. Das Einschaltsignal der Leitung 16 schaltet die erste UND-Schaltung 14 so ein, dass sie Taktimpulse durchlässt und die Datenimpulse sperrt. Dagegen schaltet das Einschaltsignal der Leitung 17 die zweite UND-Schaltung 15 so ein, dass diese die Datenimpulse durchlässt und die Taktimpulse sperrt. Die Aufgabe der Schaltungsanordnung 12 zur Synchronauswahl der Datenimpulse besteht somit in der Verarbeitung der gelesenen Folge von Takt- und Daten impuls en zwecks Abgabe ausgewählter und synchronisierter Datenimpulse am Ausgang M

der UND-Schaltung 15, wobei die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung auf der Erzeugung von geeigneten Einschaltsignalen für die beiden UND-Schaltungen 14 und 15 beruht.

Die Taktimpulse, die am Ausgang der UND-Schaltung 14 abgeleitet werden, entladen über die an die Erdleitung E angeschlossene Diode 19 vorübergehend den Kondensator 18. Am Ende eines jeden Taktimpulses wird der Kondensator über eine weitere Diode 20 neu geladen. Der Strom für die neue Ladung stammt von einem weiteren Kondensator 21, der in einer Schaltung mit einem Transistor 22 einen Miller-Integrator bildet. Da der Kondensator 21 einen Teil dieses Miller-Integrators bildet, hat eine Spannungsänderung auf der Leitung 23,die die beiden Kondensatoren 18 und 21 verbindet, einen Widerstand zu überwinden, der durch die Änderung der Kollektorspannung des Transistors 22 entsteht. Am Ende jedes Taktimpulses zeigt die» Kollektorspannung des Transistors 22 daher einen nega-

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tiven Verlauf, dessen Zeitdauer nur von den Kapazitätswerten der Kondensatoren 18 und 21 und dem Wert einer über die Leitung 24 an die UND-Schaltung 14 gelegten Speisespannung abhängt.

Da dieser Rücklauf am Ende des Taktimpulses auftritt, der ihn verursachte, ist er in der Fig. 2 b voll ausgezogen, als ob er durch den jeweiligen nominellen Taktimpuls erzeugt würde, der in der Fig. 2a ebenfalls voll gezeich- ^ net ist. Die Darstellung in gestrichelten Linien jedes tatsächlichen Absatzes

ist unter den entsprechenden tatsächlich auftretenden Taktimpulsen gezeigt.

In dem Abstand zwischen den Rückläufen steigt die Kollektor spannung des Transistors 22 fast geradlinig mit einer Geschwindigkeit, die durch die Grosse des über die Widerstände 25 und 26 an den Kondensator 21 angelegten Stromes bestimmt ist. Die Kollektor spannung des Transistors 22 verläuft somit in Form eines Sägezahnes.

Eine Filterschaltung mit einem Widerstand 26 und einem Kondensator 27 nimmt über einen Transistor 28 diese Sägezahnspannung vom Transistor auf und leitet daraus einen Mittelwert der Kollektor spannung des Transistors 22 ab. Dieser Wert steuert über einen Transistor 29 die Höhe der Speisespannung des Widerstandes 25 und damit die Steilheit im Anstieg der Sägezahnspannung. Daraus ergibt sich, dass die Änderung des Mittelwertes der Sägezahnspannung entsprechend der Änderung der Taktimpuls-

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frequenz kompensiert wird durch eine Änderung im Anstieg der Sägezahnspannung.

Die Sägezahnspannung wird einem Kondensator 30 zugeführt, der bei Überschreitung eines Schwellwertes T durch die Sägezahnspannung einen Strom über einen Widerstand 31 liefert und den Transistor 3Z einschaltet. Beim nächsten Rücklauf der Sägezahnspannung unter den Schwellwert zieht der Kondensator 30 einen Ladestrom durch eine Diode 33 von einem Span- gt

nungsteiler, der durch die Widerstände 34 und 3 5 gebildet wird.

Jeder Aufladung am Kondensator 30, durch die die Spannung am Verbindungspunkt 36 zwischen Kondensator 30 und Widerstand 31 steigt, steht eine erhöhte Ladungslieferung über den Widerstand 31 entgegen. Umgekehrt steht einer Aufladung, durch die die Spannung am Verbindungspunkt 36 sinkt, eine verminderte Ladungslieferung durch die Widerstände 34 und 35 entgegen. Die Flanken der Sägezahnspannung sind daher durch den Schwellwert T in einem Wert geteilt, für den ein gegebenes Verhältnis der Sägezahnspannung oberhalb und unterhalb dieses Schwellwertes besteht. Die Verhältnisse sind bestimmt durch den Widerstand des Entladungsweges, d.h. durch den Gesamtwert der Widerstände 34 und 35 bezogen auf den Wert des Widerstandes 31.

Die vom Kondensator 30 gelieferte Ladung ist durch die Dreiecksflächen

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A oberhalb der Schwellwerte T dargestellt und die vom Kondensator 30 ' aufgenommene Ladung durch die Dreiecks flächen B unterhalb des Schwellwertes T. Das Verhältnis der Flächen A zu B wird bei 1:3 gewählt und das Verhältnis der Widerstände zum Laden und Entladen des Kondensators ist demzufolge 1:9.

Die Änderungen der Kollektor spannung des Transistors 32 werden über einen Transistor 37 geleitet und stellen das Einschaltsignal für die Torschaltung 14 dar, das in Fig. 2c gezeigt ist. Die Umkehrung des Einschaltsignales der Fig. 2c wird als Einschaltsignal für die Torschaltung 15 benutzt.

Wenn die Zeitkonstanten des RC-Gliedes 26/27 und des Kondensators 30 mit seinen Lade- und Entladewegen lang sind im Vergleich zu den in Fig. 2a gezeigten Signalzeiten, wird der Effekt der Verschiebung der Taktimpulse aus ihrer Lage durch die beschriebene Schaltungsanordnung zur Synchronauswahl der Datenimpulse kompensiert. Wenn somit ein Taktimpuls vor seiner zugewiesenen Soll-Zeit ankommt, liegt der entsprechende Rücklauf der Sägezahnspannung früh. Dieser frühe Rücklauf führt jedoch nicht zu einer Verschiebung der ganzen Sägezahnspannung aufgrund der Geradlinigkeit des Anfanges und Endes der Flanken und der festen Spanne der Rückläufe. Umgekehrt führt die späte Ankunft eines Taktimpulses zu einem entsprechend späten Rücklauf. Auch hier wiederum ergibt sich je-

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doch keine Verschiebung des gesamten Sägezahnfunktion.

Da der Schwellwert T aus einer Proportionalteilung der Sägezahnspannung abgeleitet und die Sägezahnspannung durch Verschiebung der Taktimpulse nicht verschoben wird, wird die Weiterleitung jedes hereinkommenden Taktimpulses durch eine Verschiebung der vorhergehenden Impulse nicht beeinflusst. Um die Schaltungsanordnung zur Synchronauswahl der Datenimpulse erstmalig anlaufen zu lassen, wird der Transistor 37 bei fehlendem Eingangssignal leitend vorgespannt, so dass als Folge davon die UND-Schaltung 14 dann eingeschaltet wird, wenn ein Eingangssignal an sie angelegt wird. Das erste Eingangssignal ist vorzugsweise ein Standardsignal ohne binäre Einsen. In diesem Fall besteht für die Schaltungsanordnung 12 die Gefahr, mit halber Anstiegsgeschwindigkeit auf das Anlegen eines solchen Standardsignales zu reagieren. Um das zu vermeiden, kann das Einschaltsignal so abgewandelt werden, dass wirklich alle Eingangs taktimpulse von der UND-Schaltung 14 durchgelassen werden.

Um die Gefahr des Betriebs mit halber Geschwindigkeit zu vermeiden, kann auch eine Steuerschaltung vorgesehen werden, die eine von der gewünschten Arbeitsgeschwindigkeit abweichende Geschwindigkeit ermittelt und um einen fehlerhaften Betrieb zu verhindern.

Die Schaltungsanordnung 12 kann beispielsweise für einen Magnetspeicher

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verwendet werden, in welchen die aufgezeichneten Taktimpulse durch Abstände vonc3inander getrennt sind, die entweder einen Impuls enthalten, der eine binäre Eins darstellt,oder die eine Lücke ohne einen binären Impuls enthalten, wodurch eine Null dargestellt wird. Die Schaltungsanordnung kann auch für einen Magnetspeicher verwendet werden, in welchem die aufgezeichnete Information die Form einer Schwingung annimmt, die »lic Phase beim Übergang von einem binären Wert zum anderen wechselt, W wie es in den Figuren 3a und 3 b dargestellt ist.

Die Schwingung der Fig. 3b kann dazu verwendet werden, die in Fig. 3g gezeigt»; Impulsfolge »lurch das bekannte Verfahren der Differenzierung auf die in Fig. 3c gezeigte Schwingung abzuleiten und rechteckig zu formcn, um die in Υΐμ. M gezeigte Impulsform zu erhalten. Eine Impulsfolge, <li»· die positiven Uhr ι gänge der rechteckigen Impulsfolge zeigt und eine Inipulsfolg«-, die. die negativen übergänge der rechteckigen Imfc puli'iolge ν icdergibl, werden gi-mäss der Darstellung in den Figuren 3«¹

imc* 3< abgeleilei. Die Addition der Impulsfolgen der Figuren 3e und 3f ergibt die. in V\[\. 3g g«>:cirte Impulsfolge. Eine Verschiebung der Impuls« der in der Fig. 3e gezeigten Folge ergibt sich aus den magnetischen Wirkungen, die bei der Aufzeichnung der Schwingungen der Fig. 3b ort stehen.

Mii Hilf» der Schaltungsanordnung 12 kann die in Fig. 3g gezeigte Impuls -

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folge so ausgewertet werden, dass die mit C' gekennzeichneten Impulse von den übrigen Impulsen getrennt werden, wie es bereits im Zusammenhang mit der Fig. 1 und den Figuren 2a bis c beschrieben wurde. Die Impulse C' stellen die Taktimpulse dar. Das Signal auf Leitung 16 zur Weiterschaltung der Impulse C' aus der in Fig. 3g gezeigten Impulsfolge kann nun dazu verwendet werden, die Impulse der in Fig. 3e gezeigten Folge über eine UND-Schaltung durchzuschalten. Daraus entstehen Datenimpulse, welche die in den Figuren 3a und 3b wiedergegebenen binären Daten darstellen.

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PATENTANSPRUCH

Schaltungsanordnung zur Synchronauswahl von Datenimpulsen aus einer Folge von äquidistanten Taktimpulsen und nicht äquidistanten Datenimpulsen, in welcher die Binärwerte einer binärcodierten Information durch das Vorhandensein oder durch das Fehlen von Datenimpulsen dargestellt werden, die in den Mittelpunkten von durch zwei Taktimpulsen begrenzten Zeitintervallen auftreten und in welcher die Takt- und Datenimpulse Frequenzabweichungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal der Takt- und Datenimpulse mit der ersten Eingangsleitung einer ersten UND-Schaltung (14) und mit der ersten Eingangsleitung einer zweiten UND-Schaltung (15) verbunden ist, deren zweite Eingangsleitungen (l6, 17) mit der Spannung einer Ausgangsleitung einer Schwellwertschaltung (30 bis 35) verbunden sind, deren Eingangsleitung mit der Ausgangsleitung eines Sägezahngenerators (18 bis 29) verbunden ist, und dass die Ausgangsleitung der ersten UND-Schaltung (14) mit der Eingangsleitung des Sägezahngenerators und mit der zweiten Eingangs leitung (17) der zweiten UND-Schaltung (15) verbunden ist.

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