DE1774004A1 - Verfahren zur magnetischen Aufzeichnung codierter Information an einem magnetisierbaren Aufzeichnungstraeger - Google Patents

Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Maschinen Gesellschaft mbH

Böblingen, den 15. März 1968 ka-ha

Anmelderin : International Business Machines

Corporation, Armonk, N. Y. 10

Amtliches Aktenzeichen : Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin : Docket PO 9-66-024

Verfahren zur magnetischen Aufzeichnung codierter Information an einem magnetisierbaren Aufzeichnungsträger

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur magnetischen Aufzeichnung codierter Information an einem magnetisierbarem Aufzeichnungsträger mittels eines durch die Potentialwechsel der Informationssignale gesteuerten Magnetkopfes, durch den am Aufzeichnungsträger der Information entsprechende Wechsel zwischen zwei Magnetisierungszuständen erzeugt werden.

Bekannte Verfahren zur magnetischen Aufzeichnung von Binärinformationen an magnetischen Aufzeichnungsträgern werden so durchgeführt, daß einem Magnetkopf Informations signale zugeführt werden, durch welche in Zeitabständen die magnetische Polarisation des Magnetkopfes entsprechend der Darstellung der Informationswerte geändert wird. Die Änderungen der magnetischen

BAD ORIGINAL 209813/1335

Polarisation werden durch den Arbeitsspalt des Magnetkopfes auf den magnetischen Aufzeichnungsträger übertragen, wodurch an diesem ein Magnetisierungsmuster wechselnder magnetischer Polarität aufgezeichnet wird. Bei der Abfühlung eines solchen Magnetisierungsmusters durch einen Lesemagnetkopf werden in diesem durch einen Wechsel des Magnetisierungsmusters ein positiver Impuls und durch den entgegengesetzten Wechsel des Magnetisierungsmusters ein negativer Impuls erzeugt. Die Impulse, die auf diese Art im Lesemagnetkopf erzeugt werden, haben steile Vorderflanken und langsamer abfallende Rückflanken, wodurch die Amplitudenspitzen der Abfühlimpulse gegenüber den Magnetisierungswechseln des Aufzeichnungsmusters Phasenverschiebungen erhalten. Die Impulsfolgen, die die Information darstellen, werden in dieser Weise aus ihrer zeitlich richtigen Lage verschoben. Die Zeitabstände zwischen den Magnetisierungsänderungen des Aufzeichnung smusters müssen daher so groß sein, daß die Zeitverschiebungen der Abfühlimpulse keine schädlichen Wirkungen zur Folge haben. Die Einhaltung der genannten Bedingungen bildet daher eine Grenze für die Erhöhung der Aufzeichnungsdichte.

Es ist bekannt (US Patent 3 159 840) die Phasenverschiebungen der Leseimpulse durch eine entsprechende Änderung des Aufzeichnungsmusters zu korrigieren. Die Korrektur ergibt sich dadurch,

PO 9-66-024 -2-

209813/1395

177A00A

daß die Magnetisierungswechsel des Aufzeichnungsmusters in ungleichmäseigen Zeitabständen, d. h. an Zeitpunkten auftreten, die von der normalen Taktzeit eines Verarbeitungssystems verschieden sind. Diese Art der Signalkorrektur erfordert daher einen erheblichen Aufwand, ohne daß die Lesesignale mit ausreichender Sicherheit korrigiert werden können. Die Nachteile bekannter Verfahren zur magnetischen Aufzeichnung werden gemäss der Erfindung dadurch verbessert, daß nach jedem Potentialwechsel des Informations signals im Aufzeichnungssignal nach einem vorbestimmten Zeitabstand ein weiterer Potentialwechsel entgegengesetzter Richtung erzeugt wird, dessen Amplitude kleiner ist, als die Amplitude des Potentialwechsels des Informationssignales.

Durch dieses Verfahren der magnetischen Aufzeichnung ergibt sich ein abgestuftes Magnetisierungsmuster, durch dessen Abfühlung im Lesemagnetkopf !Compensationssignale erzeugt werden, die eine Korrektur der Lesesignale bewirken. Die langauslaufenden Rückflanken der Leseimpulse werden dadurch vermieden, und die positiven und die negativen Impulsanteile eines Lesesignals erhalten eine symmetrische Form. Die magnetische Aufzeichnungsdichte kann daher wesentlich erhöht werden.

PO 9-66-024 -3-

209813/1395

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert:

Fig. 1 zeigt ein. normales Aufzeichnungssignal

und das entsprechende Lese signal mit einer unsymmetrischen Impulsform;

Fig. 2 zeigt die Aufzeichnungs- und Lese-Impuls

form bei Anwendung der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 zeigt die Auswirkung einer zu langen Ver

zögerung zwischen grösserem und kleinerem Potentialwechsel in der Aufzeichnungs-Impulsform.

PO 9-66-024 -4-

209813/1395

1774QQ4

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung eines Aufzeichnunge

gerätes;

Fig. 5 zeigt ein Impulsfolgediagramm;

Fig. 6 ist ein Schaltbild der in Fig. 4 verwendeten Aufzeich

nungsschaltungen; .

Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer anderen Aus- ™

führungsform der Aufzeichnungs schaltungen der Fig. 4;

Fig. 8 ist eine schematische Darstellung der Schaltungen zur

Aufzeichnung von Daten im NRZI-Verfahren;

Fig. 9 · zeigt ein weiteres Impulsfolgediagramm.

In Fig. 1 sind Signale 14 und 16 gezeigt, die bei der Aufzeichnung und Wiedergabe einer Information auf, bzw. von einem magnetisierbaren ■

Aufzeichnungsträger, wie z.B. einem üblichen Magnetband, auftreten können. Der Schreibimpuls 14 erregt beispielsweise einen magnetischen Aufzeichnungeträger allgemein bekannter Art mit einem Luftspalt, wobei durch Flussverdrängung Teile des daran vorbeilaufenden Aufzeichnungsträgers magnetisiert werden. Der Leseimpuls 16 wird in der Lesewicklung eines herkömmlichen Lesekopfes mit einem Spalt induziert, wenn der magnetieierte Teil des Aufzeichnungsträgers daran vorbeiläuft.

^βΑ0 ORIGINAL

po 9-66-024 2 0 9 8 13/ 1-359-5

Der Schreibimpuls 14 enthält zwei Potentialwechsel 14a und 14b von einer Anfangsamplitude zu einer zweiten Amplitude und nach einer zeitlichen Verzögerung wieder zurück. Diese Potentialwechsel erzeugen ein Magnetisierungsmuster auf dem Aufzeichnungsträger, das beim Passieren des Lesekopfes ein Lesesignal erzeugt, dessen einer Impuls 16a eine Polarität hat, die dem Potentialwechsel 14a entspricht und dessen anderer Impuls 16b die entgegengesetzte Polarität entsprechend dem Potentialfe wechsel 14b hat. Diese Impulse stellen tatsächlich die Polaritätswechsel

der Magnetisierungsrichtungen im Medium dar, die durch die Flussänderungen im Schreibkopf auf Grund der Signalübergänge erzeugt wurden und haben im Idealfall dieselbe Phasenbeziehung zueinander wie die Potentialwechsel des Schreibsignales. Der Klarheit halber sind sie phasengleich mit den Potentialwechseln des sie erzeugenden Schreibeignales gezeigt.

Diese Impulse 16a und 16b sind idealerweise symmetrische Gaus β'sehe ^ Impulse. In der Praxis der heute üblichen Aufzeichnungsgeräte zeigt sich

jedoch, dass sie nicht die erwünschte symmetrische Form haben, sondern, dass ihre Hinterkanten durchschnittlich weniger steil abfallen, als die Vorderkanten, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Der Grund für diese lang abfallenden Hinterkanten des Leseimpulses kann die Art des Ansprechens des magnetisierbaren Materials auf die Magnetisierung sein. Jedenfalls lässt sich diese Erscheinung beobachten und offensichtlich ist sie bei hoher Aufzeichnungsdichte der Hauptgrund für die Spitzenverschiebung.

209813/1395

PO 9-66-024 -6- BAD ORIGINAL

Es wird vermutet, dass die Hinterkanten dejl Leseimpulse sich algebraisch zu den nachfolgenden Impulsen addieren und die als SpitzenverSchiebung bekannten Verzerrungen der Leseimpulse erzeugen.

Durch die Steuerung der Schreibimpulsform in der im folgenden beschriebenen Art können die lang auslaufenden Hinterkanten der Leseimpulse ausgeschaltet und typischefweise um den Faktor zwei steiler und symmetrischer gestaltet werden. Dabei weisen die Leseimpulsfolgen nicht die starke Spitzenverschiebung auf, die sonst vorliegt. Aufzeichnung und Wiedergabe werden für jede gegebene Dichte wesentlich zuverlässiger und die Aufzeichnungsdichte kann wesentlich erhöht werden, ohne dass die Lesemöglichkeit darunter leidet oder die Dicke des Aufzeichnungsträgers geändert werden muss.

Das Prinzip der gesteuerten Aufzeichnung ist in Fig.2 wiedergegeben; es besteht darin, jedem Potentialwechsel des Schreibimpulses nach einer kurzen Zeit einen, kleineren Potentialwechsel entgegengesetzter Polarität folgen zu lassen. So folgt, z.B. bei dem Schreibimpuls 18 in Fig. 2 dem Potentialwechsel 18a, der die Magnetisierungsrichtung von Teilen des Aufzeichnungsträgers ändern soll, nach Ablauf der Zeit t ein kleinerer Potentialwechsel 18c. Dem nächsten informations-aufzeichnenden Potentialwechsel 18b, der nach der Zeit t_ nach dem Potential-

209813/1395

PO 9-66-024 . 7 -,

177A004 I

wechsel 18a auftreten kann, die durch das angewandte Codier schema und das aufzuzeichnende Informationsmuster gesteuert wird, folgt in ähnlicher Weise nach Ablauf der Zeit tj ein kleinerer Wechsel 1 8d mit entgegengesetzter Polarität. Die Leseimpulsform 20, die aufgrund dieser gesteuerten Aufzeichnung erzeugt wird, weist engere Impulse 20a und 20b entsprechend den grösseren Wechseln 18a und 18b-au£- wobei die Impulse 20a und 20b eine bessere Phasenbeziehung haben, als die Impulse 16a und 16b der Fig. 1.

Die physikalischen Vorgänge, die das in Fig. 2 gezeigte Ergebnis verursachen, sind nicht vollständig bekannt. Es wird jedoch angenommen, dass die kleineren Potentialwechsel 18c und 18d in der Aufzeichnungsimpulsform dazu neigen, kleinere Bits auf dem Aufzeichnungsträger aufzuzeichnen, die beim Lesen kleine Impulse erzeugen, deren Polarität der der grösseren Impulse 20a und 20b, zeitlich verschoben, entgegengesetzt ist, und dass diese Impulse bei Ueberlagerung mit den Impulsen 18a und 18b deren lang auslaufende Hinterkanten aufheben und das gewünschte Impulsprofil erzeugen.

Wenn nämlich die kleineren Uebergänge erst nach Ablauf einer Zeit t. erfolgen, die wesentlich länger ist als die Zeit t (vgl. die Darstellung in Fig. 3 mit den Impulsflanken 18e und 18f), so ergeben sich Leseimpulsf or men mit getrennten kleineren Impuls spitzen 2Oe und 2Of hinter den

PO 9-66.024 209813/13*5

£rossoren Impulsspitzen 20a und 20b. Ausserdem haben die grösseren Impulse wieder die unerwünschten langauslaufenden Hinterkanten, die vermieden werden sollen. Durch Versuche wurde festgestellt, dass diese kleineren Impulse durch Einstellung der Verzögerungszeit zwischen den grösseren Potentialwechseln in der Aufzeichnungsimpulsform und den folgenden kleineren Potentialwechseln relativ zu den grösseren Impulsen verschoben werden können. Wenn die Zeitverzögerung von t nach t gesenkt wird, bewegen sich die kleineren Impulse in Richtung auf die grösseren Impulse und gehen schliesslich in diesen auf oder überlagern sie.

Der genaue Zeitabstand t , der die gewünschte Kompensation des unsymmetrischen Leseimpulses bewirkt und die Amplitude der kleineren Potentialwechsel in Bezug auf die Amplitude der grösseren Potentialwechsel hängen von den Parametern des verwendeten Aufzeichnungsgerätes ab.. Allgemein kann gesagt werden, dass die kleineren Potentialwechsel 15 bis 35$ der Amplitude der grösseren betragen sollten.

Die Zeiteinstellung kann nicht so leicht festgelegt werden; da sie sowohl von der Bewegungegeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers als auch von der Aufzeichnungsdichte abhängt, kann aie durch Beobachtung der Auswirkungen verschiedener Verzögerungezeiten auf die gelesene Wellenform bestimmt werden. Als Beispiel sei ein Gerät genannt, das mit 1200 Potentialwechseln pro cm aufzeichnet und bei welchem

po 9.66.024 2098137Ϊ395

177400A

die kleineren Potentialwechsel ungefähr nach einem Drittel der Zeit zwischen zwei grösseren Potentialwechseln folgen sollten.

Die hier beschriebene Aufzeichnungstechnik ist auf jedes magnetische Aufzeichnungsverfahren anwendbar, das Schreibsignalübergänge zur Aufzeichnung von Informationen verwendet. Als Beispiele solcher Verfahren seien die NRZI-Aufzeichnung, die Phasencodierung und die Frequenzmodulation genannt. Die Fig. 4 bis 6 zeigen die Anwendung dieser Technik an einem Aufzeichnungsgerät, das mit Phasencodierung' arbeitet und die Fig. 7 bis 9 an einem Gerät, das mit dem NRZI-Verfahren arbeitet.

Das in Fig. 4 gezeigte Gerät verwendet eine Phasenmodulationscodierung zur Speicherung von Informationen auf einem Aufzeichnungsband 40. Wie durch die Impulsform.C in Fig. 5 gezeigt, verwendet dieses Codiersystem einen Potentialwechsel während jedes Bitintervalles zur Darstellung einer binären Information. Ein Potentialwechsel in negativer Richtung der aufzeichnenden Impulsform stellt eine binäre "Eins"während eines Datenintervalles dar und ein Wechsel in positiver Richtung eine binäre "Null". Wechsel zwischen Bitintervallen, die denselben Datenwert haben, werden für Täktzwecke benutzt. Ein nicht dargestellter Taktgeber begrenzt die Datenintervalle durch Erzeugung von Rechteckimpulsen wie bei B in Fig. 5 gezeigt. Jeder Taktzyklus begrenzt ein Bitintervall.

PO 9-66.024 - 10 -

209813/1395

177400A

Die phasencodierte Impulsform C in Fig. 5 wird erzeugt, indem man bin.irc Rohdaten mit den Taktimpulsen mischt. Binäre Daten in der üblichen Form von positiven und negativen Signalpegeln stellen Einsen "bzw. Nullen dar und werden durch ein nicht dargestelltes Datenverarbeitungsgerät auf das Aufzeichnungsgerät gegeben. Die Impulsform A stellt typische Daten in dieser Form dar, die in diesem Fall den Wert 11010 haben. Um die phasencodierte Wellenform C der Fig. 5 zu er halten, werden das Datensignal A und das Taktsignal B auf die beiden Eingangsleitungen 42 und 44 eines EXKLUSIV-ODER-Gliedes 46 gegeben. Diese allgemein bekannte Schaltung hat auf ihrer Ausgangsleitung 48 einen positiven Pegel, wenn einer der beiden Eingänge positiv ist und einen negativen Pegel, wenn keiner oder beide Eingänge positiv sind. Sie kehrt die Taktimpulse während der Bitintervalle um, wenn eine binäre "Eine" vorliegt und lässt sie ohne Umkehrung durchlaufen, wenn eine "Null" vorliegt, wodurch die Information phasencodiert wird.

Die phasencodierte Impulsform C auf Leitung 48 wird auf die Aufzeichnungeschaltung gegeben, die allgemein durch das gestrichelt dargestellte Rechteck 50 bezeichnet sind. Diese Schaltungen sind über die Leitungen 52 und 54 mit der Wicklung 58 des Schreibkopfes 60 verbunden, der die Uebertragung auf das Band 40 vornimmt. Die Mittelanzapfung 56 der Wicklung 58 ist mit einem Bezugspotential verbunden. Eine typische Aufzeichnungeschaltung ist in Fig. 6 gezeigt und wird später erklärt.

PO 9-66-024 . Π .·

209813/1395

Im Moment genügt ihre Betrachtung als Funktionsblock wie er durch das Rechteck 50 dargestellt ist.

Die Aufzeichnungsschaltung 50 gibt die Impulsform D (mit den oben beschriebenen kleineren und grosser en Potentialwechseln) an den Schreibkopf 60. Die Treiberschaltung 50 enthält zwei Stromquellen, die durch die Blocke 62 und 64 dargestellt sind. Jede dieser Stromquellen liefert über ihre Ausgangeleitung einen positiven Dauerstrom von vorbestimmter Grosse. Die Stromquelle 62 liefert den Strom I und die Stromquelle

den Strom I (impulsform D, Fig. 5). Die Stromquellen sind mit einem Summenverstärker 66 verbunden, der den summierten Strom über eine Leitung 68 auf UND-Glieder 78 und 80 gibt, die die Leitungen 52 und 54 zur Schreibwicklung 58 steuern.

Das Ausgangssignal der Stromquelle 64 wird über ein UND-Glied 70 auf den Summenverstärker 66 gegeben. Das UND-Glied 70 wird durch das Ausgangssignal einer monostabilen Kippschaltung 72 gesteuert. Diese Kippschaltung gibt bei jedem positiven und negativen Potentialwechsel der phasencodierten Impulsform C ein Ausgangssignal ab; ihr Eingang ist, mit dem Ausgang 48 des EXKLUSIV-ODER-Gliedes 46 verbunden. In der beschriebenen Ausführung ist die Dauer eines Ausgangs signale a der Kippschaltung 72 gleich einem Sechstel eines Takteyklus.

PO 9-66-024 - 12 -

209813/1395

177A004

Der Summenverstärker 66 liefert folglich laufend den Strom I über die Leitung 68 und während eines Drittels eines Taktzyklus nach jedem Uebergang der codierten Impulsform C den Strom I + I . Die Ausgangsleitung 68 ist über ein UND-Glied 76 (sein Zweck wird später erklärt) mit zwei UND-Gliedern 78 und 80 verbunden, die über die Leitungen 52 bzw. 54 an die Schreibwicklung 58 angeschlossen sind. Die UND-Glieder 78 und 80 liefern den Schreibstrom auf der Leitung 68 auf eine Hälfte der Spule 58 während der Perioden, in den die Impulsform C positiv ist und auf die andere Hälfte der Spule, wenn die Impulsform negativ ist, so dass das Band 40 gemäss den codierten Eingangsdaten erst in der einen und dann in der anderen Richtung magnetisiert wird. Das UND-Glied 78 ist mit der Leitung 48 verbunden und kann öffnen, wenn die Leitung positiv ist und schliesst, wenn sie negativ ist. Das UND-Glied 80 ist über einen Inverter 82 mit der Leitung 48 verbunden und dementsprechend geöffnet, wenn die Leitung 48 negativ ist und geschlossen, wenn diese positiv ist. Die durch das soeben beschriebene Gerät auf die Schreibwicklung 58 gegebene, zusammengesetzte Impulsform ist in Fig. 5 unter D dargestellt und erzeugt die gesteuerte Aufzeichnung.

Das oben erwähnte UND-Glied 76 in der Leitung 68 wird über eine Kommandoleitung "SCHREIBEN" gesteuert, die erregt wird, sobald das Aufzeichnungsgerät zur Aufnahme auf das Band betätigt wird und

209813/1395

PO 9-66.024

. 1774Ό04

eine Dateninformation vorliegt. Die Steuerung der Leitung 84 bildet keinen Teil der Erfindung und wird demgemäss nicht näher beschrieben oder dargestellt.

Das in Fig. 4 dargestellte Aufzeichnungsgerät enthält einen Lesekopf 86 mit einer Lesewicklung 88, in der Spannungen durch Vorbeilaufen von magnetischen Uebergängen auf dem Band 40 am Spalt des Lesekopfes induziert werden. Das Ausgangs signal dieser Lesewicklung wird durch einen Verstärker 90 verstärkt, dessen Ausgangssignal als Impulsform E (Fig. 5) dargestellt ist. Dieses Ausgangssignal wird durch ein Differenzierglied 92 differenziert, βο dass sich das Signal F mit Nulldurchgängen ergibt, die den Spitzen im Lesesignal entsprechen. Die differenzierte Impulsform wird weiter verstärkt und einen) Begrenzer 94 zugeführt, um eine bei G dargestellte begrenzte Datenimpulsform zu erhalten. Diese Impulsform stimmt im wesentlichen mit der phasencodierten Impulsform C über ein.

Um das begrenzte Datensignal G zu demodulieren und binäre Einsen und Nullen in der üblichen Form (Impulsform A) zu erhalten, müssen die begrenzten phasencodierten Daten mit der Taktinformation verglichen werden. Eine derartige Taktinformation wird durch den mit veränderlicher Frequenz arbeitenden Taktgeber 96 gegeben. Dieser Taktgeber gibt Impulse mit der doppelten Frequenz der hereinkommenden Daten.

209813/1395

PO 9-66.024

Dor boi I gezeigte Ausgangsimpuls des Taktgebers 96 hat Sägezahniorm und wird auf einen Halbwellengenerator 98 gegeben, der jedesmal einen Impuls von kurzer Dauer gibt, wenn der Sägezahnimpuls den NuIl-Bezugepegel in positiver Richtung überschreitet. Die Impulsform J zeigt diese Impulse. Sie schalten einen Trigger 100 abwechselnd von einem Zustand in den anderen und geben einen Recheckimpuls K mit derselben Frequenz, wie das Bitintervall der begrenzten Datenimpulsform G. Der Trigger 100 liefert zwei komplementäre Ausgangseignale auf den Leitungen 100a und 100b, von denen durch eine geeignete Vorrichtung eines ausgewählt wird, da der Trigger am Anfang einer Leseoperation

in einem beliebigen Schaltzustand sein kann und eventuell 180 Phasenverschiebung zu den Datensignalen an einem der Ausgänge 100a oder 100b hat.

Das Triggerausgangssignal K und das begrenzte Datensignal G werden auf einen Vergleicher 102 gegeben, der die phasencodierten Daten mit der Taktinformation vergleicht und binäre Einsen und Nullen in Form von Signalpegeln liefert, die mit der Impulsform A vergleichbar sind. Wegen der später in Verbindung mit Fig. 5 beschriebenen Impulszusammendrängung in der Leseimpulsform und der Veränderungen in der Bandgeschwindigkeit kann zwischen den beiden Impulsformen eihe Phasendifferenz auftreten. Daher muss die Datenimpulsform über einen ganzen Taktzyklus geprüft werden um festzustellen, ob sie ausser Phase

209813/1395

PO 9-66-024 .I₅, BAD OR,_G/A/AL

(Darstellung einer Eins)oder in Phase(Darstellung einer Null) ist. Diese Prüfung lässt sich auf verschiedene Art durchführen. So kann der Vergleicher 102 die Polarität des Wechsels in der Datenimpulsform feststellen, der am nächsten der Mitte der Taktperiode liegt oder er kann die Takt- und Datensignale parallel integrieren, wobei eine Integration ausgeführt wird, wenn die beiden Signale dieselbe Polarität haben und eine weitere, wenn aie entgegengesetzte Polarität haben. Durch Ermittlung des höchsten Wertes einer Integration während eines Bitintervalles kann ein Datenwert festgestellt werden.

Wie bereits gesagt, muss bei dieser Art der Abtastung der Taktgeber 96 synchron mit den hereinkommenden Daten laufen und dieser Synchronismus muss erhalten bleiben, auch wenn sich die Datengeschwindigkeit durch Geschwindigkeitsänderungen der Bandbewegung usw. verändert.

Die Synchronisierung erreicht man durch ein servoähnliches System, das einen Generator 104 enthält, der Impulse von kurzer Dauer erzeugt, wein die begrenzte Datenimpulsform von einem Pegel auf den anderen übergeht. Diese Impulse entsprechen zeitlich den Spitzen der Lesesignale E und werden dementsprechend hier Spitzenimpulse genannt. Sie sind in der Impulsform H dargestellt und werden mit dem sägezahnförmigen Ausgangssignal des Taktgebers 96 auf eine Abtastschaltung 106 gegeben, die die Sägezahnform abtastet, wenn .eine Impuls spitze auftritt

209813/1395

PO 9-66-024 - 16 -

BAD ORIGINAL

u:ul oin Aiisgangssignal abgibt, das von der augenblicklichen Amplitude des Sägezahnimpulses abhängt. Wenn die Takt- und Datenimpulse mit derselben Frequenz laufen, erfolgt die Abtastung auf halber Höhe des Sägezahnimpulses auf der Bezugsebene Null. Ein positiver Pegel des Sägezahnimpulses zur Abtastzeit zeigt an, dass der Taktgeber 96 zu schnell läuft, und ein negativer Pegel zeigt an, dass er zu langsam läuft. Die Ausgangssignale der Schaltung 106 werden auf Korrekturschaltungen 108 gegeben, die Korrektursignale an den Taktgeber entsprechend der Fehleranzeige geben. Die Korrektur schaltungen können Speicher mittel enthalten, um sicherzustellen, dass der Taktgeber aufgrund des Trends der Fehlersignale umgeschaltet wird, um eine Korrektur aufgrund von Störungen oder Impulszusammendrängung zu vermeiden.

Die Frequenzänderungen als Funktion von Geschwindigkeitsänderungen des Bandantriebes sind so gering, dass die veränderliche Frequenz des Taktgebers ihnen folgen kann. Die Aenderungen durch sog. Spitzenverschiebung führend jedoch zu Fehlern; sie lassen sich nicht sofort verfolgen, so dass die Abtastung dadurch weniger zuverlässig und die Synchronisierung dee Taktgebers wesentlich schwieriger wird. Die durch die Spitzenverschiebung hervorgerufenen Probleme und die durch die gesteuerte Aufzeichnung sich ergebenden Vorteile gehen aus einer Betrachtung der in Fig. 5 aufgezeichneten I impulsform en hervor.

PO 9-66-024 - 17 -

209813/1395

/f 177ΑΟ0Α

Die durch die gestrichelt dargestellte Impulsform D ohne die kleineren Wechsel wiedergegebene, nichtkompensierte Aufzeichnung ergibt beim Lesen eine wesentliche Verschiebung der Spitzen dee verstärkten Lesesignales E von ihrer richtigen relativen Position. Wo einer kurzen Wellenform eine lange Wellenform folgt, wie bei den Punkten 110 und bewegen sich diese Spitzen "stromaufwärts" und wo einer langen Wellenform eine kurze Wellenform folgt, wie bei 114, ist eine Bewegung "stromabwärts" zu beobachten. Diese Spitzenverschiebungen führen bei der Differenzierung zu einer wesentlichen Verlagerung der Nulldurchgänge.und erzeugen eine Datenimpulsform F-, die starke Frequenzänderungen aufweist. Die in der Impulsform H gestrichelt dargestellten Spitzenimpulse, die von den nichtkompensierten Datenimpulsen erzeugt werden, treten in Bezug auf die Sägezahnform I auch dann zeitlich nicht richtig auf, wenn keine Geschwindigkeitsänderungen vorliegen. Sie führen zu einer.falschen Fehleranzeige für den Taktgeber, der dadurch abwechselnd beschleunigt und verlangsamt wird, wobei die tatsächlichen Differenzen zwischen der Taktgeschwindigkeit und der Durchschnittsdatengesehwindigkeit nicht berücksichtigt werden können. So tastet z.B. der mit 118 bezeichnete Spitzenimpuls, der der Spitze 110 im Lesesignal £ entspricht, die Sägezahn-Impulsform I früh ab und zeigt an, dass der Taktgeber 96 viel zu langsam läuft. Der Spitzenimpuls 120 jedoch, der der Spitze 114 entspricht, tastet spät ab und zeigt an, dass der Taktgeber viel zu schnell läuft. Wenn der Taktgeber schnell auf diese Korrektur-

PO 9-66-024 - 18 -

209813/1395

/9

^n^e alisprechen soll, besteht die Gefahr, dass die ganze Synchronisierung verloren geht, da bei Beschleunigung aufgrund eines Eingangssignalee, z.B. 118, der Taktgeber 96 möglicherweise eine Frequenz erreicht, bei der der nachfolgende Spitzenimpuls, z.B.120, nicht die Flanke abtastet, die er abtasten sollte, sondern bereits die nächste, wodurch eine weitere Beschleunigungskorrektur gegeben wird, und der Taktgeber völlig aus der Synchronisation fällt. Daher muss der Taktgeber mit einer gewissen Verzögerung ansprechen, um die Synchronisation überhaupt aufrecht zu erhalten, wodurch jedoch wieder die Geschwindigkeiteveränderung begrenzt ist, der er noch folgen kann.

Auaser den nachteiligen Auswirkungen auf den Taktgeber begrenzt die Spitzenverschiebung auch die Genauigkeit der Datenabtastung sehr stark. Ein Vergleich beispielsweise der zweiten und dritten Datenintervalle der gestrichelten Impulsform G und der Triggerimpulsform K zeigt, dass während etwa zwei Dritteln des zweiten Intervalles die beiden Wellenformen entgegengesetzte Pegel_;während des restlichen Drittels jedoch gleiche Pegel haben. Wenn die Abtastschaltungen nicht sehr empfindlich sind, ist es schwierig, die Daten als binäre "Eins" zu lesen. In ähnlicher Weise sind beim dritten Intervall die Pegel für ungefähr zwei Drittel des Intervalles gleich und für das restliche Drittel verschieden. Auch hier ist das Erkennen einer "Null" wieder schwierig, besonders, wenn die Datengeschwindigkeit hoch liegt und die Zeitintervalle entsprechend kurz sind.

PO 9-66-024 - 19 -

209413/1396

Eine Untersuchung der ausgezogenen Impulsformen in Fig. 5 zeigt, dass bei gesteuerter Aufzeichnung die Spitzenverschiebung wesentlich reduziert wird und sowohl Taktsynchronisation als auch zuverlässige Datenabtastung leichter erreicht werden. Bei nur geringen Abweichungen haben die Triggerimpulsform K des Taktgebers und die begrenzte Datenimpulsform G im wesentlichen die gleiche Frequenz. Binäre Einsen und Nullen werden sicher durch Signalpegelvergleiche ermittelt, die während der ganzen Datenintervalle bestehen.

Fig. 6 zeigt eine Schaltung zur gesteuerten Aufzeichnung von phasencodierten Daten, wie sie in Verbindung mit der in Fig. 4 gezeigten Ausführung beschrieben wird. In dieser Schaltung arbeiten die Transistoren Tl und T2 als Stromschalter, die auf Signale auf der Leitung 48 ansprechen. Wenn die Leitung 48 hohe Spannung führt, wird der Transistor Tl eingeschaltet und T2 ausgeschaltet und dadurch ein Stromsignal über die Leitung 52 auf die obere Hälfte der Wicklung 58 gegeben. Wenn die Leitung 48 niedrige Spannung führt, wird Tl aus- und T2 eingeschaltet und liefert einen Strom über die Leitung 54 auf die andere Hälfte der Wicklung 58.

Somit übernehmen Tl und T2 die Funktionen der UND-Glieder 78 und in Fig. 4.

PO 9-66-024 - 20 -

209813/1395

177400A

Der Transistor T3 dient zur Stromableitung für T2 und Tl. Er wird durch ein Signal "SCHREIBEN" auf der Leitung 84 eingeschaltet und ersetzt somit die Schaltung 76 in Fig. 4. Die Emitterwiderstände 122

und 124 Von T3 begrenzen den Stromfluss in T3. Diese Widerstände entsprechen daher den Stromquellen 62 bzw. 64. Wenn beide mit dem Transistor T3. in Verbindung stehen, kann ein Strom I fliessen.

Lj

Wenn der Widerstand 124 jedoch kurzgeschlossen ist, flieset ein Strom

Das Kurzschliessen des Widerstandes 124 erfolgt über eine Leitung 126, die mit dem Kollektor des Transistors T4 verbunden ist. Dieser ist Teil einer monostabilen Kippschaltung, zu der auch der Transistor T5 gehört, und die der Kippschaltung 72 in Fig. 4 entspricht. Diese monostabile Kippschaltung ist normalerweise im Ruhezustand, in welchem der Transistor T5 leitend ist und die Basis des Transistors T4 auf -12 Volt hält. Bei Empfang eines negativen Spitzenimpulses am Punkt 128 schaltet der Transistor T5 für eine durch eine Schaltung mit einem Stellwiderstand 130 und einem Kondensator 132 vorgegebene Zeit ab. Während T5 abgeschaltet ist, kann T4 leiten und über Leitung 126 die Verbindungsstelle der Widerstände 122 und 124 mit -12 Volt verbinden. Dadurch wird der Widerstand 124 kurzgeschlossen,und der Strom über den Transistor T3 zur Wicklung 58 steigt an. Die Dauer des erhöhten Stromflusses durch die Wicklung 58 wird durch die Zeitkonitante der mono. stabilen Kippschaltung gesteuert.

PO 9-66-024 209813/1395

Die monostabile Kippschaltung wird über einen Stromschalter betätigt, zu dem die Transistoren T6 und T7 gehören und der am Punkt 128 aufgrund eines Potentialwechsels auf der Leitung 48 von einem Pegel in den anderen einen negativen Spitzenimpuls abgibt. Jeder positive oder negative Uebergang schaltet den Stromschalter in der einen oder anderen Richtung um, wodurch einer der Transistoren T6 oder T7 ein- und der andere ausgeschaltet wird. Wenn einer der Transistoren ausschaltet, wird ein negatives Signal über einen der Kollektorkondensatoren 134 und 136 auf eine Gleichrichter schaltung mit den Dioden 138 und 140 sowie den Widerständen 142 und 144 gegeben. Die Gleichrichterschaltung gibt den negativen Impuls zum Punkt 128 weiter, ungeachtet dessen, welcher Transistor ihn geliefert hat.

Somit liefert die beschriebene Schaltung die ausgezogen gezeichnete Impulsform D der Fig. 5, indem sie auf die phasencodierte Wellenform C auf der Leitung 48 anspricht. Die Werte von I_T und I sind durch die Werte der Widerstände 122 und 124 bestimmt.

Gelegentlich ist es erwünscht, dass der Schreibkopf 60 auf dem Band gespeicherte Informationen löscht, wenn das Gerät keinen eigenen Löschkopf hat oder dieser in einem grossen Abstand vom Aufzeichnungs- und Wiedergabekopf angeordnet ist.

PO 9-66.024 - 22 -

209813/1395

Iu letzterem Fall muss das Band manchmal über eine alte Aufzeichnung zurücktransportiert und eine neue Aufzeichnung geschrieben werden, wobei die neue Aufzeichnung im Vergleich zur alten kurz sein kann. Wenn der Löschkopf etwas weiter vom Schreibkopf entfernt angeordnet ist, als die neue Aufzeichnung lang ist, verbleibt ein Teil der alten Aufzeichnung auf dem Band, falls der Schreibkopf nicht auch löschen kann. Bei einem Gerät, das nicht mit gesteuerter Aufzeichnung arbeitet, wird ganz einfach beim Löschen der Schreibstrom eingeschaltet. Bei dem in Fig. 4 gezeigten Gerät könnte jedoch aus der Tatsache ein Problem entstehen, dass der eingeschaltete Schreibstrom den Pegel I annimmt, sobald die monostabile Kippschaltung 72 abschaltet, und dieser Pegel reicht nicht zur vollkommenen Löschung aus. Diese Schwierigkeit wird durch die in Fig. 7 dargestellte, den Schreibkopf steuernde Schaltung vermieden.

Diese Schaltung unterscheidet sich von der in Fig. 4 dargestellten nur durch die zusätzliche Anordnung einer zweiten monostabilen Kippschaltung 72a, die über die Leitung 48 parallel zur monostabilen Kippschaltung betätigt wird. Der Ausgang dieser zusätzlichen Kippschaltung 72a wird durch einen Inverter 72b zusammen mit dem Ausgangs signal der monostabilen Kippschaltung 72 auf der Leitung 74 über ein ODER-Glied 146 mit dem UND-Glied 70 verbunden.

PO 9-66-024 . 23 -

209813/1395 ^BAD

17740Oi

Yt

Die monostabile Kippschaltung 72a hat eine Verzögerungszeit oder eine Impulsdauerzeit, die etwas über einem Bitintervall liegt, etwa 1 y2 Bitintervalle. Während der normalen Schreiboperation beeinflusst sie die Schreibschaltung nicht, da sie mindestens einmal während jedes Bitintervalles durch die Potentialwechsel in der phasencodierten Impulsform getriggert wird und somit dauernd ein Ausgangssignal auf den Inverter 72b gibt, der dadurch an seinem Ausgang kein Signal erscheinen lässt. Wenn jedoch das letzte Bit einer Aufzeichnung geschrieben ist und keine weiteren Signale.auf der Leitung 48 erscheinen (es wird angenommen, dass durch eine Vorrichtung die Taktleitung 44 abgeschaltet wird, um in diesem Falle eine Erregung durch die Taktimpulse über die Leitung 48 zu verhindern), schaltet die monostabile Kippschaltung 72a ab. Jetzt gibt der Inverter 72b ein Signal über das ODER-Glied 146 auf das UND-Glied 70 und lässt den Strom I von der Stromquelle 64 zum Summenverstärker 66 fliessen. Somit werden die beiden Ströme I und I solange an den Schreibkopf 60 gegeben, wie die Kommando. H L

leitung 84 eingeschaltet ist.

Die in Fig. 9 dargestellte Impulsform Y zeigt eine NRZI-Impulsform bei der ein Potentialwechsel während jedes Bitintervalles auftritt, in dem eine binäre "Eins" aufgezeichnet wird und kein Wechsel auftritt, in den Intervallen, die Nullen enthalten. Diese codierte Impulsform erhält man durch Abtasten der binären Rohdaten in üblicher Weise auf

PO 9-66-024 - 24 -

209813/1395

BAD ORIGINAL

relativ positive und negative Signalpegel in einem Trigger, dargestellt durch die Impulsform W in Fig. 9.

Die Abtastimpulse sind als Impulsform X dargestellt. Bei der gezeigten Anordnung wird der Trigger beim Auftreten einer binären Eins umgeschaltet, bei einer Null nicht. So erzeugt der Trigger an einem seiner Ausgänge eine Impulsform mit einem positiven oder negativen Potentialwechsel für jede aufgezeichnete binäre Eins und ohne Wechsel für jede Null.

Eine Aufzeichnungsschaltung mit einem solchen Trigger ist in Fig. 8 dargestellt. Eine Leitung 148 liefert die binären Rohdaten W auf ein UND-Glied 150, wo sie durch die Impulse X auf einer Leitung 152 abgetastet werden. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 150 wird dem Eingang eines binären Triggers 154 zugeführt. Die NRZI-Impulsform Y erscheint auf der Ausgangsleitung 156 des Triggers. Sie wird zur Erregung des Schreibkopfes 60 in der gleichen Art verwendet, wie das in Bezug auf Fig. 4 beschrieben wurde. Dementsprechend sind die Übrigen Schaltelemente in Fig. 8 genauso bezeichnet, wie die entsprechenden in Fig. 4. Auch in diesem Fall ist es wie bei der phasencodierten Aufzeichnung erwünscht, dass jeder grössere Potentialwechsel der aufgezeichneten Wellenform Z zu einem bestimmten späteren Zeitpunkt einen kleineren Potentialwechsel entgegengesetzter Polarität nach sich zieht. Dabei

spielt es keine Rolle, ob die Potentialwechsel NRZI- codierte Daten oder phasencodierte Daten darstellen. Die NRZI- codierten Daten auf der Leitung 156 werden auf die UND-Glieder 78 und 80 gegeben, so dass während der positiven Teile der Impulsfolge Y Strom,in der Leitung 52 fliesst und während der negativen Teile in der Leitung 54. Die Leitung 156 ist ausserdem an die monostabile Kippschaltung 72 angeschlossen, so dass jeder positive oder negative Potentialwechsel der Impulsform Y über das UND-Glied 76 kurzzeitig den Strom I + I liefert und dann

H L

fortlaufend den Strom I . Daraus ergibt sich die Impulsform Z.

Es wurde oben gesagt, dass die kleinen Potentialwecheel zur Kompensation vorzugsweise 15 bis 35% der grösseren Potentialwechsel betragen und nach einem Zeitintervall erfolgen sollten, das die Aufzeichnung getrennt erkennbarer Impulse nicht gestattet (gemäss der Darstellung in Fig. 3). In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass zwischen der Grosse des kleineren Potentialwechsels und der Zeitverzögerung zwischen ihm und dem vorhergehenden grösseren Wechsel eine Beziehung besteht. Angestrebt wird eine Kompensation der längeren Hinterkante des einzeln gelesenen Impulses, die durch verschiedene Abstufungen sowohl der Grosse als auch der zeitlichen Folge des kleineren Potentialwechsele erreicht werden kann. Je grosser die Amplitude des kleineren Wechsele ist, desto dichter muss dieser dem vorhergehenden grösseren Wechsel folgen, um den Eindruck eines zusätzlichen Impulses zu vermeiden.

PO 9-66-024 _ 26 -

209813/1395 bad ORIGINAL

d<m in cLen Fii· Ί-6 beschriebenen Aufzeichnungsgerät mit 1200 Potentialwechseln pro cm folgen die kleineren Potentialwechsel l/6 eines Taktzyklus nach den entsprechenden grösseren Wechseln und betragen ungefähr 25 % des grösseren Wechsels (d.h* I und I sind ungefähr gleich). Bei dieser Zeiteinstellung erreicht man die besten Ergebnisse, wenn der kleinere Wechsel ungefähr 20 bis 30% des grösseren beträgt. Bei Grossen ausserhalb dieses Bereiches, jedoch noch innerhalb des allgemein wirksamen Bereiches von 15 bis 35%, sind einige zeitliche Nachstellungen erforderlich.

209813/1395

8*,0 ORIGINAL

PO 9-66-024 . 27 -

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE 177A0Q4

1. Verfahren zur magnetischen Aufzeichnung codierter Information

an einem magetisierbaren Aufzeichnungsträger mittels eines durch die Potentialwechsel der Informations signale gesteuerten Magnetkopfes, durch den am Aufzeichnungsträger der Information entsprechende Wechsel zwischen zwei Magnetisierungszuständen erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem Potentialwechsel des Informations signale s im Aufzeichnungssignal nach einem vorbestimmten Zeitabstand ein weiterer Potentialwechsel in entgegengesetzter Richtung erzeugt wird, dessen Amplitude kleiner ist, als die Amplitude des Potentialwechsels des Informationssignales.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Zeitabstand l/6 einer Taktperiode beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude des Potentialwechsels im Aufzeichnungssignal 15-35 % der Amplituden der Potentialwechsel der Informations signale beträgt.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur magnetischen Aufzeichnung codierter Information nach Anspruch 1, nach welchem an einem magnetisierbaren Aufzeichnungsträger mittels eines durch die Potentialwechsel der Informations signale gesteuerten Magnet-

PO 9-66-024 -28-

209813/1395

kopfes, durch den am Aufzeichnungsträger der Information entsprechende Wechsel zwischen zwei Magnetisierungszuständen erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Stromquellen (62, 64) vorgesehen sind, von denen die eine (62) einen Strom einer ersten Amplitude (I ) und die andere (64) einen Strom einer zweiten Amplitude (L.) liefert, und daß Schaltmittel (66, 70, 72) vorgesehen sind, die in Abhängigkeit von den Potentialwechseln des Informations signale s während eines Teils einer Taktperiode die eine Stromquelle (62) und während des übrigen Teils der Taktperiode beide Stromquellen (62, 64) mit einer Wicklung (58) eines Magnetkopfes (60) verbinden.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Schaltmitteln ein Verstärker (66) zugeordnet ist, der mit der ersten Stromquelle (62) direkt und mit der zweiten Stromquelle (64) über eine UND-Schaltung (70) verbunden ist, die mit mindestens einer von den Informationssignalen gesteuerten Kippschaltung (72,72a) verbunden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Stromquellen (62, 64) ein Transistor (T3) zugeordnet ist, dessen Emitterwiderstand (122, 124) durch einen von einer Kippschaltung (72) gesteuerten Transistor (T4) wahlweise kurzgeschlossen wird (124).

PO 9-66-024 -29-

BAD ORIGINAL

209813/ 1395