DE1774004C3 - Schaltungsanordnung zur magnetischen Aufzeichnung von Informationswerten - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur magnetischen Aufzeichnung von Informationswerten an einem magnetischen Aufzeichnungsträger, die innerhalb von vorgegebenen Taktperioden durch Änderung der magnetischen Induktion dargestellt werden, durch ein Magnetisierungsmuster, das bei der magnetischen Abfühlung der !nformalionswerte Synchronisatk> ns^rehlcr der Abfühlsignale mit den Induktionsänderungen berichtigt.

Bekannte Schaltungsanordnungen zur magnetischen Aufzeichnung von ßinärinformationen an magnetischen Aufzeichnungsträger sind so ausgebildet, daß einem Aufzeichnungsmagnetkopf Spannungssignale zugeführt werden, welche die Informationswerte darstellen, durch die in vorgegebenen Zeitabsländen die Magnetisierungsrichtung des Magnetkopfes entsprechend der Darstellung cer Informationswerte geändert wird. Die Änderungen der Magnetisierungsrichtung werden durch den Arbeitsspalt des Aufzeichnungsmagnctkopfes auf den magnetischen Aufzeichnungsträger übertragen, wodurch an diesem ein Magnetisierungsmuster aufgezeichnet wird, das aus zeitlich aufeinanderfolgenden Änderungen der magnetischen Induktion besteht. Zur Wiedergewinnung der Informationswerte werden diese Änderungen der magnetischen Induktion durch einen Lesemagnei.kopf 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 Richtung einen negativen Spannungsimpuls erzeugt. Die Spannungsimpul.se, die auf diese Art im Lescmagnelkopf erzeugt werden, haben steile Vorderflanken und langsam abfallende Rückflanken, wodurch die Amplitudenspitzen der Leseimpulse gegenüber den Induktionsänderungen des Aufzeichnungsmusters Phasenverschiebungen erhalten. Dadurch werden die Impulsfolgen, welche die Informationswerte darstellen, aus ihrer richtigen Zeitlage verschoben. Die Zeitabstände zwischen den Induktionsänderungen des Aufzeichnungsmusters müssen daher so groß sein, daß die Zeitverschiebungen der Leseinipulse keine schädlichen Wirkungen zur Folge haben. Die Einhaltung der 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 Induktionsiinderungen des magnetischen Aufzeichnungsmusters in ungleichmäßigen Zeitabstanden, 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.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur magnetischen Aufzeichnung von Informationswerten an einen magnetischen Aufzeichnungsträger derart auszubilden, daß ohne erheblichen Aufwand für den Aufbau der Schaltungsanordnung bei der magnetischen Abfühlung der lnformaiionswerte eine Synchronisation der im Magnetisierungsmuster des Aufzeichnungsträgers auftretenden induktionsanderungen mit den Abfühlsignalen erreicht werden kann.

Die genannte Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die Erregerwicklung des Aufzeichnungsmagnelkopfes über eine die Änderung der Magnetisierungsrichtung im Aufzeichnungsmagnetkopf steuernden Umschalter mit einem Summenversiärkcr verbunden ist, dessen erster Eingang mit einer Stromquelle verbunden und dessen zweiter Eingang durch eine Steuerschaltung bei jeder Änderung der Magnetisierungsrichtung im Aul/eichnungsniagncikopf mit einer Stromquelle in einer Schaltzeit verbindbar ist. die kürzer ist als die Taktperiode.

Durch eine Schaltungsanordnung der genannten Art ergibt sich am magnetischen Aufzeichnungsträger ein abgestuftes Muster von Änderungen der magnetischen Induktion, durch dessen Abfühlung im Lesemagnetkopf Kuiiipensationssignale erzeugt werden, welche langauslaufcnde Rückflanken der l.eseimpulse verhindern. Dadurch erhalten die positiven und die negativen Impulsanteile der Lcsesignale eine symmetrische Form und die Synchronisationsfehler der Abfühlsignale werden berichtigt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert:

Fig. 1 zeigt ein normales Aufzcichnungssignal und das entsprechende Lesesignal mit einer unsymmetrischen Impulsform:

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

Fig. 3 zeigt die Auswirkung einer zu langen Verzögerung zwischen größerem und kleinerem Potentialwechsel in der Aufzeichnungs-lmpulsform.

Fig.4 ist eine schematische Darstellung eines Aufzeichnungsgerätes;

F i g. 5 zeigt ein Impulsfolgediagramm;

F i g. 6 ist ein Schaltbild der in F i g. 4 verwendeten Aufzeichnungsschaltungen·.

Fig. 7 ist eine schcmatische Darstellung einer anderen Ausführungsform der Aufzeichnungsschaltungen der F i g. 4;

F i g. 8 ist eine schematische Darstellung der Schal tungen zur Aufzeichnung von Daten im NRZl-Vcrfah ren;

F i g. 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 Aufzeichnungsträger 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 magnetkierte Teil des Aufzeichnungsträgers daran vorbeiläuft.

Der Schreibimpuls 14 enthält zwei Potentialwechsel 14;/ und 146 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 16;/ eine Polarität hai. die dem Potentialwechsel 14,7 enispricnt und dessen anderer Impuls 166 die entgegengesetzte Polarität entsprechend nein Potentialwechscl 146 hat. Diese Impulse stellen tatsächlich die Polariiätswechsel der Magnetisierungsrichtungen im Medium dar. die durch die Flußänderimgen im Schreihkopf auf Grund der Signalübergänge erzeugt wurden und haben im Idealfall dieselbe Phasenbe/ichung zueinander wie die Potential wechsel des Schreibsignals. Der Klarheit halber sind sie phasengleich mit den Potentialwechseln des sie erzeugenden Schreibsignals gezeigt.

Diese Impulse 16;/ und 166 sind idealerweise symmetrische Gauss'schc Impulse. In der Praxis der heule 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. ! 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 Hinterkanten 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 neuer 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 Potentialwechsel des Schreibimpulses nach einer kurzen Zeit einen kleineren Potentialwechsel entgegengesetzter Polarität folgen zu lasser.. So folgt z. B. bei dem 6s Schreibimpuls 18 in F i g. 2 dem Potentionalwechse! 18.7, der die Magnetisierungsrichtung von Teilen des Aufzeichnungsträgers ändern soll, nach Ablauf der Zeit i] ein kleinerer Potentialwechsel 18c Dem nächsten inlormations-aufzeichnenden Potentialwechsel 186, der nach der Zeit /2 nach dem Potentialwechse! H8j auftre'en kann, die durch das angewandte Codierschema und das aufzuzeichnende Informaüonsmuster gesteuert wird, folgt in ähnlicher Weise nach Ablauf der Zeit f. ein kleinerer Wechsel 18c/mit entgegengeseizier Polarität. Die Leseimpulsform 20, die aufgrund dieser gesteuerten Aufzeichnung erzeugt wird, weist engere Impulse 2Oy und 206 entsprechend den größeren Wechseln 18;/ und 186 auf. wobei die Impulse 20.7 und 206 eine bessere Phasenbeziehung haben, als die Impulse 16;/ und 166der 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 ISd in der Aufzeichnungsimpulsform dazu neigen, kleinere Bits auf dem Aufzeichnungsträger aufzuzeichnen, die beim Lesen kleine Impulse erzeugen, deren Polarität der der größeren Impulse 20.7 und 206, zeillich verschoben, entgegengesetzt ist, und daß ihre Impulse bei Überlagerung mit den Impulsen 18;/ und 186 deren lang auslaufende Hinterkanten aufheben und das gewünschte Impulspro-IiI erzeugen.

Wenn nämlich die kleineren Übergänge er,; nach Ablauf einer Zeit h erfolgen, die wesentlich langer ist als die Zeit t\ (vgl. die Darstellung in F i g. i mit den Impulsflanken IScuind 18/). so ergeben sich Lcseimpulsl'ormen mit getrennten kleineren Impulsspit/cn 20c' und 20/' hinter den größeren Impulsspitzen 20.7 und 206. Außerdem haben die größeren Impulse wieder die unerwünschten langauslaufenden Hinterkanten, die vermieden werden sollen. Durch Versuche wurde festgestellt, daß diese kleineren Impulse durch Kinstcllung der Verzögerungszeil zwischen den größeren Potentialwechscln in der Aufzeichnungsimpulsform und den folgenden kleineren Potentialwechscln relativ zu den größeren Impulsen verschoben werden können. Wenn die Zeilverzögerung von /j nach fi 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 ii, der die gewünschte Kompensation des unsymmetrischen Leseimpulses bewirkt und die Amplitude der kleineren Potentialwech sei 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 größerei: 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 Beispiel sei ein Gerät genannt, das mit 1200 Potentialwechseln pro cm aufgezeichnet und bei welchem die kleineren Potentialwechsel ungefähr nach C'nem 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 b

zeigen die Anwendung dieser Technik an einem Aufzeichnungsgerät, das mit Phasencodierung arbeitel 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 Taktzwecke benutzt. Ein nicht dargestellter Taktgeber begrenzt die Datenintervallc durch Erzeugung von Rechteckimpulsen wie bei B in Fig. 5 gezeigt. Jeder Taktzyklus begrenzt ein Bitinieivall.

Die phasencodierte Impulsform C in F i g. 5 wird erzeugt, indem man binäre Rohdaten mit den Takiimpulsen 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 Fig. 5 zu erhalten, werden das Datensignal A und Taktsignal B auf die beiden Eingangsleitungen 42 und 44 eines EXKLUSIV-ODER-Gliedcs 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 Aufzcichnungsschaltung 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 Il 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 UND-Glied 70 wird durch das Ausgangssignal einer monostabilen Kippschaltung 72 gesteuert. Diese Kipp schaltung gibt bei jedem positiven und negativei Potentialwechsel der phasencodicrten Impulsform Ceii Ausgangssignal ab; ihr Eingang ist, mit dem Ausgang 41 des EXKLUSIV-ODER-Gliedcs 46 verbunden. In de beschriebenen Ausführung ist die Dauer eines Aus gangssignals der Kippschaltung 72 gleich einen Sechstel eines Taktzyklus.

Der Summenverstärker 66 liefert lolglich laufend dei Strom //. über die Leitung 68 und während eines Drittel: eines Taktzyklus nach jedem Übergang der codierter Impulsform Cden Strom /;.+ ///. Die Ausgangsleitung61 ist über ein UND-Glied 76 (sein Zweck wird spatel erklärt) mit zwei UND-Gliedern 78 und 80 verbunden die über die Leitungen 52 bzw. 54 an die Schreibwick lung 58 angeschlossen sind.Die UND-Glieder 78 und 8( liefern den Schreibstrom auf den Leitungen 52 und 54 je auf eine Hälfte der Spule 58 während der Perioden, ir den die Impulsform C positiv ist und auf die andere Hälfte der Spule, wenn die Impulsform negativ ist. st daß das Band 40 gemäß den codierten Eingangsdatcr erst in der einen und dann in der anderen Richtung magnetisiert wird. Das UND-Glied 78 ist mit dei Leitung 48 verbunden und kann öffnen, wenn die Leitung positiv ist und schließt, wenn sie negativ ist. Da; 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 aul die Schreibwicklung 58 gegebene, zusammengesetzte Impulsform ist in Fi g. 5 unter Odargestcllt und erzeugi die gesteuerte Aufzeichnung.

Das oben erwähnte UND-Glied 76 in der Leitung 6f wird über eine Kommandoleitung »SCHREIBEN* gesteuert, die erregt wird, sobald aas Aufzeichnungsgerät zur Aufnahme auf das Band betätigt wird und eint Dateninformation vorliegt. Die Steuerung der Leitung 84 bildet keinen Teil der !Erfindung und wird demgemäC 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 magnetischer Übergängen auf dem Band 40 am Spalt des Lesekopfes induziert werden. Das Ausgangssignal dieser Lesewicklung wird durch einen Verstärker 90 verstärkt, desser Ausgangssignal als Impulsform E(F i g. 5) dargestellt ist Dieses Ausgangssignal wird durch ein Differenziergliec 92 differenziert, so daß sich das Signal F mit Nulldurchgängen ergibt, die den Spitzen im Lesesigna entsprechen. Die differenzierte Impulsform wird weiter verstärkt und einem Begrenzer 94 zugeführt, um eine bei C dargestellte begrenzte Datenimpulsform zu erhalten. Diese Impulsform stimmt im wesentlichen mit der phasencodierten Impulsform Cüberein.

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

Der bei /gezeigte Ausgangsimpuls des Taktgebers 9€ hat Sägezahnform und wird auf einen Halbwellengenerator 98 gegeben, der jedesmal einen Impuls von kurzer Dauer gibt, wenn der Sägezahnimpuls den Null-Bezug spegel in positiver Richtung überschreitet. Die Impuls-

Form j 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 100a und 1006. 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 100;/ oder lOObhat.

Das Triggerausgangssignal K und das begrenzte Datensignal C werden auf einen Vergleiche!' 102 gegeben, der die phasencodiertcn 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 Leseimpulsforin und der Veränderungen in der Bandgeschwindigkeit kann zwischen den beiden Impulsformen eine Phasendifferenz auftreten. Daher muß die Datenimpulsform über einen ganzen Taktzyklus geprüft werden um festzustellen, ob sie außer Phase (Darstellung einer F.ins) oder in Phase (Darstellung einer Null) ist. Diese Prüfung läßt sich auf verschiedene Art durchführen. So kann der Vergleiche!" 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 Bitintcrvalles 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 scrvoähnliches System, das einen Generator 104 enthält, der Impulse von kurzer Dauer erzeugt, wenn die begrenzte Datenimpulsform von einem Pegel auf den anderen übergeht. Diese Impulse entsprechen zeitlich den Spitzen der Lescsignalc Eund 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 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 Abtaslzeit zeigt an. daß der Taktgeber 96 zu schnell läuft, und ein negativer Pegel zeigt an. daß er zu langsam läuft. Die Ausgangssignale der Schaltung tO6 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 umgeschaltet wird, um eine Korrektur aufgrund von Störungen oder Impulszusammendrangung 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, nichtkom-

is pensierte Aufzeichnung ergibt beim Lesen eine wesentliche Verschiebung der Spitzen des verstärkten Lesesignals E von ihrer richtigen relativen Position. Wo einer kurzen Wellenform eine lange Wellenform folgt, wie bei den Punkten UO 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 der Differenzierung zu einer wesentlichen Verlagerung der Nulldurchgänge und erzeugen eine Datenimpulsform F. die starke Freqiienzändcrungen aufweist. Die in der Impulsform H gestrichelt dargestellten .Spitzenimpulse, die von den nichtkompensiertcn Datenimpulsen erzeugt werden, treten in bezug auf die Sägezahnform / auch dann

τ,ο 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 talsächlichen Differenzen zwischen der Taktgeschwin-

3.S digkeit und der Durchschnittsdatengeschwindigkeit nicht berücksichtigt werden können. So tastet z. B. der mit 118 bezeichnete Spilzenimpuls. der der Spitze 110 im Lesesignal E entspricht, die Sägezahn-Impulsform / früh ab und zeigt an, daß der Taktgeber 96 viel /u 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 Eingangssignals, 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

so 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 Geschwindigkeitsveränderung begrenzt ist, der er noch folgen kann.

Außer den nachteiligen Auswirkungen auf der Taktgeber begrenzt die Spitzenverschiebung auch die Genauigkeit der Datenabtastung sehr stark. Eir Vergleich beispielsweise der zweiten und drittel Datenintervalle der gestrichelten Impulsform G und dei Triggerimpulsform K zeigt, daß während etwa zwe Dritteln des zweiten Intervalles die beiden Wellenfor men entgegengesetzte Pegel, während des restlicher

<is Drittels jedoch gleiche Pegel haben. Wenn di( Abtastschaltungen nicht sehr empfindlich sind, ist e: schwierig, die Daten als binäre «Eins« zu lesen. Ii ähnlicher Weise sind beim dritten Intervall die Pegel fü

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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.

Eine Untersuchung der ausgezogenen Impulsformen in Fig.5 zeigt, daß bei gesteuerter Aufzeichnung die Spitzenverschiebumg 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.

F i g. 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 71 und T2 als Stromschalter, die auf Signale auf der Leitung 48 ansprechen. Wenn die Leitung 48 hohe Spannung führt, wird der Transistor 7"I eingeschaltet und 7*2 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 Ti und Tl die Funktionen der UND-Glieder 78 und 80 in F i g. 4.

Der Transistor Γ3 dient zur Stromableitung für 7~2 und T\. Er wird durch ein Signal »SCHREIBEN«« auf der Leitung 84 eingeschaltet und ersetzt somit die Schaltung 76 in F ι g. 4. Die Emitterwiderstande 122 und 124 von 7~3 begrenzen den Stromfluß in 7" 3. Diese Widerstünde entsprechen daher den Stromquellen 62 bzw. 64. Wenn beide mit dem Transistor 7"3 in Verbindung stehen, kann ein Strom // fließen. Wenn der Widerstand 124 jedoch kurzgeschlossen ist. fließt ein Strom //. + Ih-

Das Kurzschließen des Widerstandes 124 erfolgt über eine Leitung 126. die mit dem Kollektor des Transistors 7" 4 verbunden ist. Dieser ist Teil einer monostabilen Kippschaltung, zu der auch der Transistor 7*5 gehört, und die der Kippschaltung 72 in F i g. 4 entspricht. Diese monostabile Kippschaltung ist normalerweise im Ruhezustand, in welchem der Transistor T5 leitend ist und die Basis des Transistors 7"4 auf - 12 Volt halt. Bei Empfang eines negativen Spit/enimpulses am Punkt 128 schaltet der Transistor 7"5 für eine durch eine Schaltung mit einem Stellwiderstand 130 und einem Kondensator 132 vorgegebene Zeit ab. Während 7"5 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 7"3 zur Wicklung 58 steigt an. Die Dauer des erhöhten Stromflusses durch die Wicklung 58 wird durch die Zeitkonstante der monostabilen Kippschaltung gesteuert.

Die monostabile Kippschaltung wird über einen Stromschalter betätigt, zu dem die Transistoren 7"6 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 Übergang schaltet den Stromschalter in der einen oder anderen Richtung um.

wodurch einer der Transistoren 7~6 oder Tl ein- und der andere ausgeschaltet wird. Wenn einer der Transistoren ausschaltet, wird ein negatives Signal über einen der Kollektorkondensatoren 134 und 136 auf eine Gleichrichterschaltung mit den Dioden 138 und !*0 sowie den Widerständen 142 und 144 gegeben. Die Gleichrichterschaltung gibt den negativen Impuls zum Punkt 128 weiter, ungeachtet dessen, welcher Transistor ihn geliefert hat.

ίο Somit liefert die beschriebene Schaltung die ausgezogen gezeichnete Impulsform Dder Fi g. 5, indem sie auf die phasencodierte Wellenform C auf der Leitung 48 anspricht. Die Werte von //. und /// sind durch die Werte der Widerstände 122 und 124 bestimmt.

Gelegentlich ist es erwünscht, daß der Schreibkopf 60 auf dem Band 40 gespeicherte Informationen löscht, wenn das Gerät keinen eigenen Löschkopf hat oder dieser in einem großen Abstand vom Aufzeichnungsund Widergabekopf angeordnet ist.

In letzterem Fall muß das Band manchmal über eine alte Aufzeichnung zurücktransponiert und eine neue Aufzeichnung geschrieben werden, wobei die neue Aufzeichnung im Vergleich zur alten kurz sein kann. Wenn der Löschkopf etwas weiter vom Schreibkopf entfern! 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 F i g. 4 gezeigten Gerät könnte jedoch aus der Tatsache ein Problem entstehen, daß der eingeschaltete Schreibslrom den Pegel //. annimmt, sobald die monostabile Kippschaltung 72 abschaltet, und dieser Pegel reicht nicht zur vollkommcnen 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 72;/. die über die Leitung 48 parallel zur monostabilen Kippschaltung 72 betätigt wird. Der Ausgang dieser zusätzlichen Kippschaltung 72,7 wird durch einen Inserter 72b zusammen mit dem Ausgangssignal der monostabilen Kippschaltung 72 auf der Leitung 74 über ein ODER-Glied 146 mit dem UND-Glied 70 verbunden.

Die monostabile Kippschaltung 72,·/ hat eine Verzögerungszeit oder eine Impulsdauerzeit, die etwas über einem Bitintervall liegt, etwa 1'/: Bitintervalle. Während der normalen .Schreiboperation beeinflußt sie die Schreibschahung 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 Taktlei-

tung 44 abgeschaltet wird, um in diesem Falle eine Erregung durch die Taktimpulse über die Leitung 48 zu verhindern), schaltet die monostabile Kippschaltung 72.5 ab. Jetzt gibt der Inverter 726 ein Signal über das ODER-Glied 146 auf das UND-Glied 70 und läßt den Strom //, von der Stromquelle 64 zum Summenverstärker 66 fließen. Somit werden die beiden Ströme /«und 4 solange an den Schreibkopf 60 gegeben, wie die Kommandoleitung84 eingeschaltet ist

Die in F i g. 9 dargestellte Impulsform Y zeigt eine NRZI-Impulsform bei der ein Potcntialwcchse! 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 relativ positive und negative Signalpegel in einem Trigger, dargestellt durch die Impulsform IVm F i g. 9.

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

Eine Aufzeichnungssehailung 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 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 An verwendet, wie das in bezug auf F i g. 4 besehrieben wurde. Dementsprechend sind die übrigen Schaltelemente in F i g. 8 genauso bezeichne!, wie die entsprechenden in Fig. 4. Auch in diesem Fall ist es wie bei der phasencodierten Aufzeichnung erwünscht, daß jeder größere Potential-Wechsel der aufgezeichneten Wellenform '/. zu einem bestimmten späteren Zeitpunkt einen kleineren Potentialwechsel entgegengesetzter Polarität nach sich /eiht. Dabei spielt e> 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 monoslabile Kippschaltung 72 angeschlossen, so daß jeder positive oder negative Polentialwechsel der Impulsform Y über das UND-Glied 76 kurzzeitig den Strom ///+//. liefert und dann fortlaufend den Strom //.. Daraus ergibt sich die Impulsform /..

Ils wurde oben gesagt, daß die kleinen Potent alw echsei zur Kompensation vorzugsweise 15 bis 35% der größeren Polentialwechsel betragen und nach einem Zeitintervall erfolgen sollten, das die Aufzeichnung gelrennt erkennbarer Impulse nicht gestattet (gemäß der Darstellung in F i g. 3). In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß zwischen der Größe 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 Größe als auch der zeitlichen Folge des kleineren Potcntialwechscis erreicht werden kann. |e größer die Amplitude des kleineren Wechsels ist. desto dichter muß dieser dem vorhergehenden größeren Wechsel folgen, um den Eindruck eines zusätzlichen Impulses zu vermeiden.

Bei dem in den Fig. 4 —6 beschriebenen Aufzeichnungsgerät mit 1200 Potcntialwechseln pro cm folgen die kleineren Potentialwechscl ^!/b eines Taktzyklus nach den entsprechenden größeren Wechseln und betragen ungefähr 25^o/o des größeren Wechsels (d.h. //1 und // sind ungefähr gleich). Bei dieser Zeiteinstellung erreicht man die besten Ergebnisse, wenn der kleinere Wechsel ungefähr 20 bis 30% des größeren beträgt. Bei Größen

ν= außerhalb dieses Bereiches, jedoch noch innerhalb des allgemein wirksamen Bereiches \mi 15 bis 35%. sind einige zeitliehe Nachstellungen erforderlich.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. 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- ίο 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 Summenverslärker (66) verbunden ist, dessen erster Eingang mit einer Stromquelle (62) ve-bunden ist, und dessen zweiter Eingang durch eine Steuerschaltung (70, 72) bei jeder Änderung der Magnetisierungsrichtung im Aufzcichrrungsmagnelkopf mit einer Stromquelle (64) in einer Schali/eit verbindbar ist, kürzer ist als die Taktperiode.
2. 2. Schallungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Schalt/eit die Steuerschaltung (70,72) ein Sechstel der Taktperiode betragt.