DE1774004B2 - Schaltungsanordnung zur magnetischen aufzeichnung von informationswerten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zu,· magnetischen Aufzeichnung von Informationswerten an einem magnetischen Aufzeichnungsträger, die innerhalb von vorgegebenen Taktperioden durch Änderung der magnetischen Induktion dargestellt werden, durch ein Magnetisicrungsmuster, das bei de^ magnetischen Abfühlung der Informationswerte Synchronisationsfehler der Abfühlsignale mit den Indiik tionsiinderungen berichtigt.

Bekannte .Schaltungsanordnungen zur magnetischen Aufzeichnung von Binärinformationen an magnetischen Aufzeichnungsträger sind so ausgebildet, daß einem Aufzeichnungsmagnetkopf Spannungssignale zugeführt werden, welche die Informationswerte darstellen, durch die in vorgegebenen Zeitabständen die Magnelisierungsrichtung des Magnetkopfcs entsprechend der Darstellung der Informationswerte geändert wird. Die Änderungen der Magnetisierungsrichtung werden durch den Arbeitsspalt des Aufzeichnungsmagnetkopl'es auf den magnetischen Aufzeichnungsträger übcrtragen, wodurch an diesem ein Magnetisicrungsmuster aufgezeichnet wird, das aus zeitlich aufeinanderfolgenden Änderungen der magnetischen Induktion besteht. Zur Wiedergewinnung der Informationswertc werden diese Änderungen der magnetischen Induktion durch einen l.esemagnelkopf abgefühlt, der durch eine Änderung der Magnetisierung in der einen Richtung einen positiven Spannungsimpuls erzeugt, und der durch eine Änderung der Magnetisierung in der entgegengesetzten Richtuni: einen negativen Spannungsimpuls erzeug". Die Spannungsimpulse, die auf diese Art im Lesemagnetkopf erzeugt weiden, haben steile Vorderflanken und langsam abfallende Rückflankcn. wodurch die Amplitudenspit/en der l.eseimpulse gegenüber den Indukiiunsänderungen ties Aufzeichnungsmusters Phasenverschiebungen erhalten. Dadurch werden die Impulsfolgen, welche die Informationswerle darstellen, aus ihrer richtigen Zeitlage verschoben. Die Zeitabstände zwischen den Induktionsänderungen des Aufzeichnungsmusters müssen daher so groß sein, daß die Zeitverschiebungen der Leseimpulse keine schädlichen Wirkungen zur Folge haben. Die Einhaltung üer genannten Bedingungen bildet daher eine Grenze für die Erhöhung der Aufzeichnungsdichte.

Es ist bekannt (US-PS 31 59 840) die Phasenverschiebungen der Leseimpulse durch eine entsprechende Änderung des Aufzeichnungsmusters zu korrigieren. Die Korrektur ergibt sich dadurch, daß die Induktionsänderungen des magnetischen Aufzeichnungsmusters in ungleichmäßigen Zeitabständen, d. h. an Zeitpunkten auftreten, die von der normalen Taktz.eit eines Verarbeitungssystems verschieden sind. Diese Art der Signalkorrektur erfordert daher einen erheblichen Aufwand, ohne daß die Lesesignale mit ausreichender Sicherheit korrigiert werden können.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur magnetischen Aufzeichnung von Informationswerten an einen magnetischer Aufzeichnungsträger derart auszubilden, daß ohne ei heblichen Aufwand für den Aufbau der Schaltungsanordnung bei der magnetischen Abfühlung der Informations« orte eine Synchronisation der im Magnetisierungsmusur des Aufzeichnungsträgers auftretenden Induktionsäncerungen mit d:n -Wühlsignalen erreicht werden kann.

Die genannte Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die Erregerwicklung des Aufzeichnungsmagnetkopfes über eine die Änderung der Magnetisierungsrichtung im Aufzeichnungsmagnetkopf steuernden Umschalter mit einem Summenverstärker \erbunden ist, dessen erster Eingang mit einer Stromquelle verbunden und dessen zweiter Eingang durch eine Steuerschaltung bei jeder Änderung der Magnetisierungsrichtung im Aufzeichnungsmagnetkopf •iiit einer Stromquelle in einer Schaltzeil verbindbar ist, die kurzer isl als die Taktperiode.

Durjh eine Schaltungsanordnung der genannten Art ergibt sich am magnetischen Aufzeichnungsträger ein abgestuftes Muster von Änderungen der magnetischen Induktion, durch dessen Abfühlung im Lesemagnctkopf Kompensationssignale erzeugt werden, welche langauslaufende Rückflanken der Leseimpulse verhindern. Dadurch erhalten die positiven und die negativen Impulsanteile der Lesesignale eine symmetrische Form und die Synchronisalionsfehler der Abfühlsignale werden berichtigt.

Ausftihrungsbeispieie der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert:

F i g. I zeigt ein normales Aufzeichnungssignal und das entsprechende Lesesignal mit einer unsymmetrischen Impulsform;

F i g. 2 zeigt die Aufzeichnungs- und Lese-Impulsform bei Anwendung der vorliegenden Erfindung:

F i g. 3 zeigt die Auswirkung einer zu langen Verzögerung zwischen größerem und kleincrem Potentialwechsel in der Aufzcichnungs-Impulsform.

F" i g. 4 ist eine schematische Darstellung eines Aul zeich ii'ingsgcrätes;

F i g. J /(.'igt ein Impulslolgediagranini;

I" i g 6 ist ein Schaltbild der in I-"i g. 4 verwendeten A iifzeiehnungsscha klingen;

F i g. 7 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Aulzeichnungssehaltungen der F' i g. 4;

F i g. 8 ist eine schematische Darstellung der Schaltungen zur Aufzeichnung von Daten im NRZI-Vcrfah-

fif

F i g- 9 zeigt ein weiteres Impulsfolgediagramm.

In F i g. 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 Aufzeichnungsträger allgemein bekannter Art mit einem Luftspalt, wobei durch Flußvcrdrängung Teile des daran vorbeilaufenden Aufzeichnungsträgers magnetisiert werden. Der Leseimpuls !6 wird in der Lesewicklung eines herkömmlichen Lesekopfes mit einem Spalt induziert, wenn der magnetisierte Teil des Aufzeichnungsträgers daran vorbeiläuft.

Der Schreibimpuls 14 enthält zwei Potentialwechsel |4;i und 14Z> von einer Anfangsamplitude zu einer ».weiten Amplitude und nach einer zeitlichen Verzögerung wieder zurück. Diese Potentialwe?hsel erzeugen ein Magnetisierungsmuster auf dem Aufzeichnungsträger, das beim Passieren des Lesekopfes ein Lesesignal er/eugi, dessen einer Impuls 16a eine Polarität hat, die dem Potentialwechsel 14a entspricht und dessen anderer Impuls 16£> die entgegengesetzte Polarität entsprechend dem Potentialwechsel 14fr hat. Diese Impulse stellen tatsächlich die Polaritätswechsel der Magnetisierungsrichtungen im Medium dar. die durch «lie Flußänderungen im Schreibkopf auf Grund der Simialübergänge erzeugt wurden und haben im Idealfall dieselbe Phascnbeziehung zueinander wie die Poential wechsel des Schreibsignals. Der Klarheit halber sind sie phasenglcich mit den Potentialwechseln des sie erzeugenden Schreibsignals gezeigt.

Diese Impulse 16a und 16£> sind idealerweise «,UTimetrisehe Gauss'sche Impulse. In der Praxis der heute üblichen Aufzeichnungsgeräte zeigt sich jedoch. daß sie nicht die erwünschte symmetrische Form haben, sondern, daß ihre Hinterkanten durchschnittlich weni ger steil abfallen, als die Vorderkanten, wie in F i g. 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.

Es wird vermutet, daß die Hin.erkanten der 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 typischerweise um den Faktor zwei steiler und symmetrischer gestaltet werden. Dabei weisen die Leseimpulsfolgen nicht die starke Spitzenverscheibung 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 F i g. 2 wiedergegeben: es besteht darin, jedem Potentialwcchsel des Schreibimpulses nach einer kurzen Zeit einen kleineren Potentialwechsel entgegengesetzter Polarität folgen zu lassen. So folgt z. B. bei dem Schreibimpuls 18 in F i g. 2 dem Poteniionalwechsel 18a, der die Magnetisicrungsrichiung von Teilen des Aufzeichnungsträgers ändern soll, nach Ablauf der Zeit fi ein kleinerer Potentialwechsel 18c. Dem nächsten informaiions-aufzeichnenden Potentialwechsel ί86, der nach der Zeit /2 nach dem Potentialwechsel 18a auftreten kann, die durch das angewandte Codierschema und das aufzuzeichnende Informationsrnuster gesteuert wird, folgt in ähnlicher Weise nach Ablauf der Zeit fj ein kleinerer Wechsei 18c/mit entgegengesetzter Polarität. Die Leseimpulsform 20, die aufgrund dieser gesteuerten Aufzeichnung erzeugt wird, weist engere Impulse 20a und 206 entsprechend den größeren Wechseln 18a und 186 auf, wobei die Impulse 20a und 206 eine bessere Phasenbeziehung haben, als die Impulse 16aund 16öder F i g. 1.

Die physikalischen Vorgänge, die das in F i g. 2 gezeigte Ergebnis verursachen, sind nicht vollständig bekannt. Es wird jedoch angenommen, daß die kleineren Potentialwechsel 18c und 18c/in der Aufzeichnungsimpulsform dazu neigen, kleinere Bits auf dem Aufzeichnungsträger aufzuzeichnen, die beim Lesen kleine Impulse erzeugen, deren Polantat der der größeren Impulse 20a und 206, zeitlich verschoben, entgegengesetzt ist, und daß ihre Impulse bei Überlagerung mit den Impulsen 18a und 186 deren lang auslaufende Hinterkanten aufheben und das gewünschte Impulsprofil erzeugen.

Wenn nämlich die kleineren Übergänge erst nach Ablauf einer Zeit (3 erfolgen, die wesentlich länger ist als die Zeit /1 (vgl. die Darstellung in F i g. 3 mit den Impulsflanken 18c und 18/). so ergeben sich Leseimpulsformen mit getrennten kleineren Impulsspilzen 2Oe und 20f hinter den größeren 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 /u den größeren Impulsen verschoben werden können. Wenn die Zeitverzögerung von ti nach l\ gesenkt wird, bewegen sich die kleineren Impulse in Richtung auf die größeren Impulse und gehen schließlich in diesen aul oder überlagern sie.

Der genaue Zeitabstand ii. 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 kunn gesagt werden, daß die kleineren Potentialwechsel 1 5 bis 35% der Amplitude der größeren betragen sollten.

Die Zeiteinstellung kann nicht so leicht festgelegt werden; da sie sowohl von der Bewegungsgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers als auch von der Aufzeichnungsdichte abhängt, kann sie durch Beobachtung der Auswirkungen verschiedener Verzögerungszeiten auf die gelesene Wellenform bestimmt werden. Als Reispie! sei ein Gerät genannt, das mit 1200 Potentialwechseln pro ein aufgezeichnet und bei welchem die kleineren Potentialwechsel ungelähr nach einem Drittel der Zeit /wischen zwei größeren Potentialwechseln folgen sollten.

Die hier beschriebene Aufzeichnungstechnik ist aul jedes magnetische Aufzeichnungsverfahren anwendbar, das .Schreibsignalübergänge zur Aufzeichnung von Informationen verwendet. AL Beispiele solcher Verlahren seien die NRZI-Aufzcichnung, die Phasencodierung und die Frequenzmodulation genannt. Die F i g. 4 bis b

zeigen die Anwendung dieser Technik an einem Aufzeichnungsgerät, das mit Phasencodierung arbeitet und die F i g. 7 bis 9 an einem Gerät, das mit dem NRZI-Verfahren arbeitet.

Das in F i g. 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 Potentialwcchsel 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 Bitintcrvallcn, die denselben Datenwert haben, werden für Taktzwecke benutzt. Ein nicht dargestellter Taktgeber begrenzt die Datcnintervallc durch Erzeugung von Rechteckimpulsen wie bei B in Fi g. 5 gezeigt. Jeder Taktzyklus begrenzt ein Bitintervall.

Die phasencodierte Impulsform C" in F i g. 5 wird erzeugt, indem man binäre 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 Cder F i g. 5 zu erhalten, werden das Datensignal A und Taktsignal ßauf 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 »Eins« vorliegt und läßt sie ohne Umkehrung durchlaufen, wenn eine »Null« vorliegt, wodurch die Information phasencodiert wird.

Die phasencodierte Impulsform Cauf Leitung 48 wird auf die Aufzeichnungsschaltung 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 Übertragung auf das Band 40 vornimmt. Die Mittelanzapfung 56 der Wicklung 58 ist mit einem Bezugspotential verbunden. Eine typische Aufzeichnungsschaltung ist in Fig.b gezeigt und wird spätererklärt.

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 größeren Potentialwechseln) an den Schreibkopf 60. Die Treiberschaltung 50 enthält zwei Stromquellen, die durch die Blocks 62 und 64 dargestellt sind. Jede dieser Stromquellen liefert über ihre Ausgangsleitung einen positiven Dauerstrom von vorbestimmter Größe. Die Stromquelle 62 liefert den Strom //. und die Stromquelle 64 den Strom /«(Impulsform D. F i g. 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 UN D-Glied 70 wird durch das Ausgangssignal einer monostabilen Kippschaltung 72 gesteuert. Diese Kippschaltung gibt bei jedem positiven und negativen Potentialwechsel der phasencodierten Impulsform (Tein Ausgangssignal ab; ihr Eingang ist, mit dem Ausgang 48 des EXKLUSIV-ODER-Gliedes 46 verbunden. In der beschriebenen Ausführung ist die Dauer eines Ausgangssignals der Kippschaltung 72 gleich einem Sechstel eines Taktzyklus.

Der Summenverstärker 66 liefert folglich laufend den Strom // über die Leitung 68 und während eines Drittels eines Taklzyklus nach jedem Übergang der codierten Impulsform Cden Strom //.+ ///. Die Ausgangsleitung 68 ist über ein UND-Glied 76 (sein Zweck w.rd später erklärt) mit zwei UND-Gliedern 78 und 80 verbunden, die über die Leitungen 52 bzw. 54 an die Schreibwicklung 58 angeschlossen sind.Dic UND-Glieder 78 und 80 liefern den Schreibsirom auf den Leitungen 52 und 54 je 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 UN D-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 F i g. 5 unter Ddargestelh 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 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 Vorbcilaufen von magnetischen Übergängen auf dem Band 40 am Spalt des Lesekopfes induziert werden. Das Aisgangssignal dieser Lesewicklung wird durch einen Verstärker 90 verstärkt, dessen Ausgangssignal als Impulsform E(V i g. 5) dargestellt ist. Dieses Ausgangssignal wird durch ein Differenzierglied 92 differenziert, so daß sich das Signal F mit Nulldurchgängen ergibt, die den Spitzen im Lesesignal entsprechen. Die differenzierte impulsform wird weiter verstärkt und einem Begrenzer 94 zugeführt, um eine bei G dargestellte begrenzte Datenimpulsform zu erhalten. Diese Impulsform stimmt im wesentlichen mit der phasencodierten Impulsform Cüberein.

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 vergli chen werden. Eine derartige Taktinformation wird durch den mit veränderlicher Frequenz arbeitenden Taktgeber 96 gegeben. Dieser Taktgeber gibt Imp· he mit der doppelten Frequenz der hereinkommenden Daten.

Der bei /gezeigte Ausgangsimpuls des Taktgebers % hat Sägezahnform und wird auf einen Halbwellengenerator 98 gegeben, der jedesmal einen Impuls von kurzer Dauer gibt wenn der Sägezahnimpuls den Null-Bezugspegel in positiver Richtung überschreitet. Die Impuls-

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form / zeigt diese Impulse. Sie schalten einen Trigger 100 abwechselnd von einem Zustand in den anderen und geben einen Rechteckimpuls K mit derselben frequenz, wie das Bitintervall der begrenzten Datenimpulsform G. Der Trigger 100 liefert zwei komplementäre Ausgangssignale auf den Leitungen 100;i und 1006. von denen durch eine geeignete Vorrichtung eines ausgewählt wird, da der Trigger am Anfang einer Leseopcraiion in einem beliebigen Schaltzustand sein kann und eventuell 180 Phasenverschiebung zu den Datcnsignalen an einem der Ausgänge lOO.i oder lOOfc hat.

Das Triggerausgangssignal K und das begrenzte Datensignal G werden auf einen Vergleicher 102 gegeben, der die phasencodierten Daten mit der Taktinformation vergleicht und binare Einsen und Nullen in Form von Signalpegcln liefert, die mit der Impulsform A vergleichbar sind. Wegen der spater in Verbindung mit F i g. 5 beschriebenen Impuls/.usammendrängung in der Leseimpulsform und der Veränderungen in der Bandgeschwindigkeit kann zwischen den beiden Impulsformen eine Phasendifferenz auftreten. Daher muli die Datenimpulsform über einen ganzen Taktzyklus geprüft werden um festzustellen, ob sie außer Phase (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 Datensignal parallel integrieren, wobei eine Integration ausgeführt wird, wenn die beiden Signale dieselbe Polarität haben und eine weitere, wenn sie entgegengesetzte Polarität haben. Durch Ermittlung des höchsten Wertes einer Integration während eines Bitintcrvallcs 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 Geschwindigkeitsanderungen der Bandbewegung usw. verändert.

Die Synchronisierung erreicht man durch ein servoähnliches System, das einen Generator 104 enthält, der Impulse von kurz.er Dauer erzeugt, wenn 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 smd 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 Impulsspitze auftritt und ein Ausgangssignal 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 Korrekturschaltungen können Speichermittel enthalten, um sicherzustellen, daß der Taktgeber aufgrund des Trends der Fehlersignale umgeschalte· wird, um eine Korrektur aufgrund von Störungen oder irnpulszusammendrängung zu vermeiden.

Die Frequenzänderungen als Funktion von Geschwindigkeitsänderungen des Bandantriebes sind so gering, daß die veränderliche Frequenz, des Taktgebers ihnen folgen kann. Die Änderungen durch sog. Spitzenverschiebung führen jedoch zu Fehlern, sie lassen sich nicht sofort verfolgen, so daß die Abtastung dadurch weniger zuverlässig und die Synchronsierung des Taktgebers wesentlich schwieriger wird. Die durch die Spitzenverschiebung hervorgerufenen Probleme

ίο und die durch die gesteuerte Aufzeichnung sich ergebenden Vorteile gehen aus einer Betrachtung der in F i g. 5 aufgezeichneten Impulsformen hervor.

Die durch die gestrichelt dargestellte Impulsform D ohne die kleineren Wechsel wiedergegebene, nichtkompensierte Aufzeichnung ergibt beim Lesen eine wesentliche Verschiebung der Spitzen des verstärkten Lesesignals F. von ihrer richtigen relativen Position. Wo einer kurzen Wellenform eine lange Wellenform folgt. wie bei den Punkten 110 und 112 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 tier Differenzierung zu einer wesentlichen Verlagerung der Nulldurchgänge

2s und erzeugen eine Datenimpulsform F. die starke Frequenzänderungen aufweist. Die in der Impulsform // gestrichelt dargestellten Spitzenimpulse. die von den nichtkompensierten Datenimpulsen erzeugt werden, treten in bezug auf die Sägez.ahnform / 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 Taktgeschwin-

^s digkeit und der Durchschnittsdatengeschwindigkeit nicht berücksichtigt werden können. So tastet z. B. der mit 118 bezeichnete Spitzenimpuls, der der Spitze 110 im Lcsesignal E entspricht, die Sägezahn-Impulsform / früh ab und zeigt an. daß der Taktgeber 96 \icl 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 Korrektureingänge ansprechen soll, besteht die Gefahr, daß die ganze Synchronisierung verloren geht, da bei Beschleunigung aufgrund eines Eingangssignal, z. B. 118. der Taktgeber 96 möglicherweise eine Frequenz erreicht, bei der der nachfolgende Spitzenimpuls, z. B. 120. nicht die Flanke abtastet, die ei abtasten sollte, sondern bereits die nächste, wodurcr eine weitere Beschleunigungskorrektur gegeben wird und der Taktgeber völlig aus der Synchronisation fällt Daher muß der Taktgeber mit einer gewisse! Verzögerung ansprechen, um die Synchronisatioi überhaupt aufrecht zu erhalten, wodurch jedoch wiede die Geschwindigkeitsveränderung begrenzt ist, der e noch folgen kann.

Außer den nachteiligen Auswirkungen auf de Taktgeber begrenzt die Spitzenverschiebung auch di Genauigkeit der Datenabtastung sehr stark. Ei Vergleich beispielsweise der zweiten und dritte Datenintervalle der gestrichelten Impulsform G und de Tnggerimpulsform K zeigt, daß während etwa zw< Dritteln des zweiten Intervaües die beiden Wellenfoi men entgegengesetzte Pegel, während des restliche

<■> Drittels jedoch gleiche Pegel haben. Wenn di Abtastschaltungen nicht sehr empfindlich sind, ist t schwierig, die Daten als binäre «Eins« zu lesen. I ähnlicher Weise sind beim dritten Intervall die Pegel ft

609 542/1'

Spi.z.cnvcrschiebung wesentlich rcÄ "w, 7unS sowohl Taktsynchronisation als auch zuverlässige Datenabtastung leichter erreicht werden Bei nur geringen Abweichungen haben die Tng ihn «liefen h ^{UngCachlcl dessen}·^{wclchcr Transislor} t ι; -r ,V u > · _L

,° ^bcs^ncbenc .Schaltung die ausgezo-

Lirch .Signalpegelvergleiche r ganzen Datenintervalle bestellen.

F i g. b zeigt eine Schaltung zur gesteuerten Aufzeichnung von phasencodierten Daten, w ie sie in Verbindung mit der in F i g. 4 gezeigten Auslührung beschrieben wird. In dieser Schaltung arbeiten die Transistoren Π und Tl als Stromschalter, die auf Signale auf der Leitung 48 ansprechen. Wenn die Leitung 48 hohe Spannung führt, wird der Transistor 7 1 eingeschaltet und 7~2 ausgeschaltet und dadurch ein .Stromsignal über die Leitung 52 auf die obere Halite der Wicklung 58 gegeben. Wenn die Leitung 48 niedrige Spannung führt, wird 71 aus- und Tl eingeschaltet und liefert einen Strom über die Leitung 54 auf die andere Hälfte der Wicklung 58.

Somit übernehmen Π und Tl die Funktionen der UND-Glieder 78 und 80 in Γ i g. 4.

Der Transislor Γ3 dient zur .Stromableitung für Tl und Tl. Er wird durch ein Signal »SCHREIBEN« auf der Leitung 84 eingeschaltet und ersetzt somit die Schaltung 76 in F i g. 4. Die Emitterw iderstände 122 und 124 \on 7"3 begrenzen den Siromfluß in Ti. Diese Widerstände entsprechen daher den Stromquellen 62 bzw. 64. Wenn beide mit dem Transistor T3 in \ erbindiing stehen, kann ein Strom /; fließen. Wenn der Widerstand 124 jedoch kurzgeschlossen ist. fließt ein Strom // + ///.

Das Kurzschließen des Widerstandes 124 erfolgt über eine Leitung 126. die mit dem Kollektor des Transistors 7'4 verbunden ist. Dieser isi Teil einer monostabilen Kippschaltung, zu der auch der Transistor T5 gehört, und die der Kippschaltung 72 in F ι g. 4 entspricht. Diese monost.ibilc Kippschaltung ist normalerweise im Ruhezustand, m welchem der Transistor T5 leitend ist und die Basis des Transistors 7" 4 auf - 12 Volt hält. Bei Empfang eines negativen Spit/enimpulses am Punkt 128 schaltet der Transistor T5 für eine durch eine Schaltung mit einem Stellwiderstand 130 unü 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 Zeitkonstante der monostabilen Kippschaltung gesteuert.

Die monosiabile 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 Spitzcnimpuis abgibt Jeder positive oder negative Übergang schaltet den Stromschalter in der einen oder anderen Richtung um.

anspricht. Die Werte von /, und /,/sind durch die Werte der Widerstände 122 und 124 bestimmt. '5 Gelegentlich ist es erwünscht, daß der Schreibkopf 60 aul dem Band 40 gespeicherte Informationen löscht, wenn das Gerat keinen eigenen Löschkopf hat oder dieser in einem großen Abstand vom Aufzeichnungs- und Widergabekopf angeordnet ist.

In letzterem Fall muß das Band manchmal über eine alte Aulzeichnung zurücktransportiert und eine neue Aulzeichnung geschrieben werden, wöbe, die neue Aulzeichnung im Vergleich zur alten kurz sein kann. Wenn der Löschkopf etwas weiter vom Schreibkopf *> entlernt angeordnet ist. als die neue Aufzeichnung lang ist. \erblcibi ein Teil der alten Aufzeichnung auf dem Band. IaIIs der Schreibkopf nicht auch löschen kann. Bei einem Gerät, das nicht mit gesteuerter Aufzeichnung arbeitet, wird ganz einfach beim Löschen der Sehreibstrom eingeschaltet. Bei dem in F i g. 4 gezeigten Gerät konnte jedoch aus der Tatsache ein Problem"enisiehen. daIi der eingeschaltete Schreibstrom den Pegel // mm. sobald die monostabile Kippschaltung 72 ehaltet, und dieser Pegel reicht nicht zur \ ollkomme-■»- nen Loschung aus. Diese Schwierigkeit wird durch die in «•■■t.i..,^.,,L. Gv.μ .VlireiDKopi steuernde .icnaitung vermieden.

Diese Schaltung unterscheidet sieh von der in Ii g. 4 dargestellten nur durch die zusätzliche Anordnung einer /weiten monostabilen Kippschaltung 72.7, die über die Leitung 48 parallel zur monostabilen Kippschaltung 72 betätigt wird. Der Ausgang dieser zusätzlichen kippschaltung 72.; wird durch einen Inverter 726 zusammen mit dem Ausgangssignal der monostabilen Kippschaltung72aul der Leitung 74 über ein ODER-Glied 146 mit dem UND-Glied 70 verbunden.

Die monosuibile Kippschaltung 72.7 hat eine Ver-/ogerungszeit oder eine Impulsdauerzeit, die etw as über einem Bitmtcrvall liegt, etwa 1 V: Bitintervalle. Während Vi ⁿ"^rmalen Schreiboperation beeinflußt sie die scnreibschaltung nicht, da sie mindestens einmal wahrend jedes Bitintervalles durch die Potentialwechsel in der phasencodierten Impulsform getriggert wird und somit dauernd ein Ausgangssignal auf den Inverter 726 ^ giDt der dadurch an seinem Ausgang kein Signal erscheinen läßt. Wenn jedoch das letzte Bit einer Autzeichnung geschrieben ist und keine weiteren Signale auf der Leitung 48 erscheinen (es wird f ^ngen°^mm,^en· ^daß durch eine Vorrichtung die Taktleitung 44 abgeschaltet wird, um in diesem Falle eine trregung durch die Taktimpulse über die Leitung 48 zu verhindern), schaltet die monostabile Kippschaltung 72a nnpD^tZA,^{glbt der lnver}ter 726 ein Signal über das uuhK-Glied 146 auf das UND-Glied 70 und läßt den t °«n" Γ" ^{dcr Strom}quelle 64 zum Summenverstär-Ker bö Hieben. Somit werden die beiden Ströme I₁, und k solarge an den Schreibkopf 60 gegeben, wie die Kommandoleitung 84 eingeschaltet ist.

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Die in F i g. 9 dargestellte impulsform V zeigt eine NRZl-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 S Impulsform erhalt man durch Abtasten der binären Rohdaten in üblicher Weise auf relativ positive und negative Signalpegel in einem Trigger, dargestellt durch die Impulsform IVin F i g. 9.

Die Abtastimpulse sind als Impulsform Λ dargestellt. Bei der gezeigten Anordnung wird der Trigger beim Auftreten einer binaren 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 F i g. 8 dargestellt. Eine Leitung 148 liefert die binären Rohdaten IVauf ein UND-Glied 150, wo sie durch die Impulse X auf einer Leitung 152 abgetastet werden. Das Ausgangssignai des UND-Gliedes 150 wird dem Eingang eines binären Triggers 154 zugeführt. Die NRZl-Impulsform V erscheint aiii der Ausgangsleitung 156 des Triggers. Sie wird zur Erregung des Schreibkopfes 60 in der gleichen Art verwendet, w ic das in bezug auf F i g. 4 beschrieben wurde. Dementsprechend sind die übrigen Schaltelemente in F i g. S genauso bezeichnet, w ic die entsprechenden in F i g. 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 Potenliahvechsel entgegengesetzter Polarität nach sich zeiht. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Potentialwechsel NRZI-codierte Daten oder phasencodierte Daten darstellen. Die NRZl-codierten Daten aiii der Leitung 156 werden auf die UND-Glieder 78 und 80 gegeben. so daß während der positiven Teile der Impulsfolge V Strom in der Leitung 52 Hießt und wahrend der negativen Teile in der Leitung 54. Die Leitung 15b ist außerdem an die monostable Kippschaltung 72 angeschlossen, si. daß jeder positive oder negative Potentialwechsel der Impulsform V über das UND-Glied 76 kurzzeitig den Strom In+Ii liefen und dann fortlaufend den Strom //. Daraus ergibt sich die Impulsform /..

Fs wurde oben gesagt, daß die kleinen Poientialwechsei zur Kompensation vorzugsweise 15 bis 35"o der größeren Potentialwechsel beiragen und nach einem Zeitintervall erfolgen sollten, das die Aufzeichnung getrennt erkennbarer Impulse nicht gestattet (genial! der Darstellung in F i g. 3). In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß zwischen der Größe lies kleinerer Potentialwechsels und der Zeitverzögerung zwischer ihm und dem vorbeigehenden größeren Wechsel eine Beziehung besieht. Angestrebt wird eine Kompensator der längeren Hinterkante des ein/ein gelesene! Impulses, die durch verschiedene Abstufungen sowoh der Größe als auch der zeitlichen Folge des kleinerer Polentialwechsels erreicht werden kann. |e größer die Amplitude des kleineren Wechsels ist. desto dichter muli dieser dem vorhergehenden größeren Wechsel folgen um den Eindruck eines zusätzlichen Impulses /1 vermeiden.

Bei dem in den Fig. 4-6 beschriebenen Aulzeich nungsgerät mit 1200 Potentialwechseln pro cm lolgei die kleineren Potcniialwechse! V* eines Taktzyklus nacr den entsprechenden größeren Wechseln und betraget ungefähr 25% des größeren Wechsels (d. h. In und /, sind ungefähr gleich). Bei dieser Zeiiemstellung erreich man die besten Ergebnisse, w enn der kleinere Wechse ungefähr 20 bis 30% des größeren beträgt. Bei Größer außerhalb dieses Bereiches, jedoch noch innerhalb de' allgemein wirksamen Bereiches von 15 bis 35"■■'(,. sine einige zeitliche Nachstellungen erforderlich.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur magnetischen Aufzeichnung von Informationswerten an einem magnetischen Aufzeichnungsträger, die innerhalb von vorgegebenen Taktperioden durch Änderungen der magnetischen Induktion dargestellt werden, durch ein Magnetisierungsmuster, das bei der magnetischen Abfühlung der Informationswerte Synchroni- jo sationsfehler der Abfühlsignale mit den Induktionsänderungen berichtigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerwicklung der Aufzeichnungsmagnetkopfes (60) über eine die Änderung der Magnetisierungsrichtung im Aufzeichnungsmagnetkopf steuernden Umschalter (78, 80, 82) mit einem Summenverstärker (66) verbunden ist, dessen erster Eingang mit einer Stromquelle (62) verbunden ist. und dessen zweiter Eingang durch eine Steuerschaltung (70, 72) bei jeder Änderung der Magnetisierungsrichtung im Aufzeichnungsmagnetkopf mit einer Stromquelle (64) in einer Schali/eit verbindbar ist. kurzer ist als die Taktperiode.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltzeit die Steuerschaltung(70,72) ein Sechstel der Taktperiode betragt.