DE1774505B2 - Decodierschaltung für eine zu einem Analogsignal verzerrte Taktschrift - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Decodierschaltung für eine zu einem Analogsignal verzerrte Taktschrift einer binären Datenfolge mit einem vom Analogsignal angesteuerten Impulsformer, dessen Datenimpulssignal einen Ausblendimpulsgenerator synchronisiert und in einer Entscheidungsschaltung mit den Ausblendimpulsen logisch zu der binären Datenfolge verknüpft wird.

Aulgabe der Erfindung ist es, eine Decodierschaltung dieser An so auszugestalten, daß sie auf eine modifizierte Richtungstaktschrift anwendbar ist, bei der für Binänieichen erster Art jeweils ein Übergang etwa in der zugehörigen Bitperiodenmitte und für jedes Binär- ?eicht:n zweiter Art. sofern dieses einem anderen Binärzeichen zweiter Art folgt, aber auch nur dann, ein Übergang etwa am zugehörigen Bitperiodenanfang stattfindet.

Aus, der US-Patentschrift 32 17 183 ist eine Decodierschaltung der eingangs genannten Art bekannt, die auf eine modifizierte Richtungstaktschrift anwendbar ist, jedoch nicht auf eine solche Richtungstaktschrift, wie sie der Aufgabenstellung der Erfindung entspricht.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ausblendimpulsgenerator im Bit-Takt Rechteckimpulse erzeugt, deren Impulsbreite größer ist als die Impulslücke und die eine Torschaltung der Entücheidungsschaltung ansteuern, die außerdem von dem Datenimpulssignal angesteuert wird, und daß in der einen Ansteuerungsleitung der Torschaltung ein Impulsverzögerer vorgesehen ist, der so einjustiert ist, daß diejenigen Datenimpulse zeitlich mit den Lücken des A.usblendimpulssignals zur Deckung gebracht werden, die denjenigen Binärzeichen zugeordnet sind, für die auf Grund der der Taktschrift zugrunde liegenden Verschlüsselung im Gegensatz zu den Binärzeichen nicht immer ein Übergang in der Taktschrift vollzogen ist, und daß die den Binärzeichen zugeordneten Datenimpulse mit den Ausblendimpulsen in der Torschaltung zu Datensignalen für die Binärzeichen verknüpft werden.

Nach der Erfindung werden bei der Ausblendung die häufiger auftretenden Binärzeichen erster Art begünstigt, indem auf si^ die längeren Ausblendimpulse — die länger sind als die dazwischen gelegenen Lücken angewendet werden. Das führt bei der der Aufgabenstellung entsprechenden besonderen Richtungstaktschrift zu einer Verkleinerung der Fehlerrate.

Einer Weiterbildung der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ausblendimpulse auf möglichst einfache Weise herzustellen, und diese Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ausblendimpulsgenerator von einem auf die doppelte Datengrundfrequenz eingestellten Sägezahngenerator unter Zwischenschaltung eines Schwellwertdetektors angesteuert wird und daß der Sägezahngenerator von einem mit dem Datenimpulssignal und dem Sägezahnsignal angesteuerten Fehlerdetektor laufend auf die doppelte Datengrundfrequenz nachsynchronisiert wird.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Schaltung zur Herstellung des verschlüsselten Signals,

F i g. 2 einen Impulsplan zu F i g. 1,

F i g. 3 eine Schaltung zur Wiederherstellung der Datenbits, die nach F i g. 1 und 2 verschlüsselt wurden und F i g. 4 und 5 Impulspläne zu F i g. 3.

Gemäß F i g. 1 und 2 ist ein Register 10 vorgesehen, das über ein mehrkanaliges Eingabeleitungssyslem 12 aus einer nicht dargestellten Datenquelle parallel eingespeiste binäre Bits, gesteuert durch Steuerimpulse 14 (F i g. 2d) in eine Impulsfolge umgewandelt abgibt. Die Bits werden mit einer Abgabefrequenz /"abgegeben. Binäre Einsbits (B 1) schalten das UND-Tor 16 vorwärts bzw. tasten es auf, während binäre Nullbits (B 1) das UND-Tor 18 vorwärts schalten (F i g. 2a und 2b).

Die Steuerimpulse 14 werden aus Taktimpulsen aus dem Taktgeber 20 abgeleitet, der Taktimpulse mit einer Frequenz 2/, also doppelt so hoch wie die Abgabefrequenz am Ausgang des Registers 10 erzeugt. Die Taktimpulse mit der Frequenz 2/'werden in eine Kippschaltung 22 eingespeist und dort aufgespalten in zwei Impulsfolgen mit der Frequenz /.' Die geradzahligen Taktimpulse 24 (F i g. 2c) der Frequenz f gelangen in den Impulsformer 28, während die ungeradzailigen Taktimpulse 26 (F i g. 2e) ebenfalls mit der Frequenz fm den Impulsformer 44 gelangen. Jede der Impulsfolgen 24 und 26 hat also die Frequenz f- mithin eine Frequenz halb so groß wie die der ursprünglichen Taktimpulsc am Ausgang des Taktgebers 20. Ein Zeitintervall zwischen einem geraden und einem ungeraden Taktimpuls dauert 772, während der Abstand zwischen den geradzahligen Impulsen, ebenso wie der Abstand zwischen den ungeradzahligen Impulsen Tbeträgt.

Die geraden Taktimpjlsc 24 gelangen im Anschluß

an den Impulsformer 28 in einen zweiten Impulsformer JO, der aus den Rückflanken der Taktimpulse 24 die Steuerimpulse 14 ableitet. Diese Steue-impulse haben also die Frequenz /'und gelangen in das Register 10 und lösen dort aus, daß die Bits Si, Bi... Bn nacheinander abgegeben werden.

Wenn von dem Register 10 ein binärer Einsbit abgegeben wird, wird das UND-Tor 16 vorwärts geschaltet, so daß mii dem nächsten Impuls 24 aus dem Impulsformer 28, der an den anderen Eingang des UND-Tores 16 gelangt, am Ausgang des UND-Tores 16 ein Ausgangssignal 32 (F i g. 2) erzeugt wird. Dieses Ausgangssignal 32 gelangt in einen bistabilen Multivibrator 34 (oder eine binäre Kippschaltung), die daraufhin zur Zellenmittenzeit M zurückgeschaltet wird, sofern sie vorher vorwärts geschaltet war oder anderenfalls zurückgeschaltet bleibt. Die Zellenmittenzeit t.i ist der Zeitpunkt in der Mitte einer Bitzeilenperiode, wie in F i g. 2 eingezeichnet. Der Multivibrator 34 nimmt also immer seinen zurückgeschalteten Zustand ein, wenn ein Einsbit aus dem Register 10 abgegeben wird. Außerdem dient der Multivibrator 34 als Gedächtnis für den voraufgegangenen Bit.

Das positive Ausgangssignal 32 des UND-Tores 16 gelangt außerdem über ein ODER-Tor 36 an einen .Schreibkreis 38, welcher Schreibkreis 38 die Aufzeichnung dieses Impulses in einem magnetischen Aufzeichnungssystem steuert.

Wenn der vom Register 10 abgegebene Bit ein Nullbit oder ein ßl-Bit ist, dann entsteht am UND-Tor 18 ein Ausgangssignal, und zwar mit dem geradzahligen Taktimpuls, der ebenfalls an dieses UND-Tor 18 gelangt. Das Ausgangssignal des UND-Tores 18 ist mit 40 bezeichnet (F i g. 2g). Das Signal 40 schaltet den Multivibrator 34 zur Zellenmittenzeit M vorwärts, immer dann, wenn eine wiederholte Null auftritt, wenn also eine Null auftritt, die nicht unmittelbar einer Eins folgt (vgl. Impuls 46 F ig. 2h).

Die 81-lmpulse des Registers 10 gelangen auch an ein mit drei Eingängen versehenes LIND-Tor 42. dessen einer Eingang über den Impulsformer 44 mit den ungeraden Taktimpulsen 26 beaufschlagt wird. Wenn der Multivibrator 34 zurückgeschaltet ist — also der letzte Bit eine binäre Eins war — dann liegt am Ausgang des Multivibrators 34 kein Ausgangssignal vor, sobald die erste Null aufgenommen wird. Nachdem jedoch die erste Null im Anschluß an eine Eins aufgenommen wurde, wird die Kippschaltung 34, wie bereits bemerkt, vorwärts geschaltet. Wenn eine Null auftritt, während der Multivibrator 34 bereits vorwärts geschaltet ist. dann ist der an dem Multivibrator 34 angeschlossene Eingang des UND-Tores 42 getastet. Wenn der B 1-lmpuls (Fig. 2b) aus dem Register 10 mit dem ungeradzahligen Taktimpuls 26 aus dem Impulsformer 44 zusammenfällt während der Multivibrator 34 vorwärts gcschaltet ist, dann entsteht am Ausgang des UND-Kreises 42 ein Impuls 48 (F i g. 2i), der anzeigt, daß eine wiederholte Null vorliegt und der über das ODER-Tor 36 an den Schreibkreis 38 gelangt und dort Aufzeichnung auslöst.

Es sei darauf hingewiesen, daß der Impuls 48 nur für wiederholte Nullen ausgelöst wird, während die Impulse 32 für jeden einzelnen Einsbit ausgelöst werden. Es entsteht mithin ein verschlüsseltes Impulssignal 50 (F i g. 2j) am Ausgang des ODER-Kreiscs 36 mit Impulsen für jede binäre Eins und für die wiederholten Nullen. Dies verschlüsselte Impulssignal 50 gelangt an den Schreibkreis 38 und löst dort mit jedem Impuls einen Übergang im magnetischen Fluß der Aufzeichnung aus. und zwar für jede Eins zur Zel'enmittenzeit M und für jede wiederholte Null am Beginn einer Bitzellenperiode. Der magnetische Fluß in der so erzeugten Aufzeichnung ist mit 52 bezeichnet (F i g. 2k).

Die Wiedergabe und Entschlüsselung dieser Aufzeichnung wird nun an Hand der F i g. 3 bis 5 erläutert. Zum Abtasten der magnetischen Aufzeichnung dient ein magnetischer Abtastkopf 54; der über den magnetischen Aufzeichnungsträger 56 bewegt wird. Die abgetasteten magnetischen Flußsignale 58 (Fig.4a) gelangen in einen Empfänger 60, der aus dem empfangenen Signa! 58 ein Impulssignal 62 (Fig.4b) ableitet. Das impulssignal 62 hat für jeden positiven und negativen Extremwert des empfangenen Signals 58 einen Impuls.

Das Impulssignal 62 gelangt in einen Oszillator 64 mit variabler Frequenz, der einen Fehlerdetektor 66 und einen Sägezahngenera !or 68 in Rückkopplungsschaltung aufweist. Die Sägezahnspannung 70 (Fig. 4c), die in dem Sägezahngenerator 68 erzeugt wird, hat die Grundfrequenz 2(. Mithin also eine Frequenz, die soppelt so hoch ist wie die Frequenz der hier verarbeiteten Daten. Wenn der Datenbitimpuls 62 zum Sägezahnimpuls 70 zentriert ist, dann entsteht am Detektor 66 ein Fehlerfrei-Signal. andernfalls ein Fehlersignal, durch das die Frequenz des Sägezahngenerators 68 nachgestellt wird.

Auf diese Weise wird das Sägezahnsignal 70 mit dem empfangenen Signal 58 synchronisiert, so daß jeder empfangene Datenbit in die Mitte eines Sägezahnimpulses fällt. Wenn die Datenbits 62 vor der Mitte eines Sägezahnimpulses liegen, dann erhöht der Fehlerdetektor 66 die Frequenz des Generators 68. Wenn dagegen die Datenbits 62 hinter der Mitte der Sägezahnimpulse liegen, dann wird durch das Fehlersignal des Fehlerdetektor 66 die Frequenz des Sägezahngenerators 68 verringert.

An den Ausgang des Sägezahngenerators 68 sind zwei Schwcllwertdetektoren 72 und 74 angeschlossen. von denen jeder auf ein negatives und auf ein positives Spannungsniveau als Schwellwert anspricht. Der Schwellwertdetektor 72 tastet die positiven und negativen Extremwerte der Sägezahnspannung 70 ab, die z. B. +3 Volt und —3 Volt betragen können. Diese Extremwerte definieren in Verbindung mit der Rückkopplungsschleife des Oszillators 64 die Periodizität und Frequenz 2!der Sägezahnspannung. Die aufgetasteten Extremspannungen gelangen an einen Impulsformer 76, dessen Ausgang in einen Verzögerungskreis 78 eingespeist wird, der seinerseits an den Sägezahngenerator 68 angeschlossen ist. Der Impulsformer 76 und der Vcrzögerungskreis 78 bestimmen die Durchlaufzeit für das Sägezahnsignal 70. Da man für jede Bitzellenperiode Γ zwei positive und zwei negative Extremwerte (B. - B) erhält, kann man daraus Taktimpulse der Frequenz 2f ableiten, die zur Synchronisation des Systems dienen können.

Gleichzeitig tastet der Schwellwcndctcktor 74 positive und negative Spannungsniveaus innerhalb dieser Extremwerte. Diese Spannungsniveaus sind in F i g. 4 mit A und — A bezeichnet. Der Schwelle eisdetektor 74 beaufschlagt einen Impulsvormer 80. der seinerseits daraufhin Tastinipulse 82 (F i g. 4d) erzeugt, die unsymmetrisch sind, weil der negative Teil größer ist als der positive, bezogen auf eine Bitzcllcnpciiodc. Im vorliegenden Fall nimmt der negative Impulsanteil 80% der Sägezahnperiode, der positive Teil nur 20% davon ein. Dieses asymmetrische Impulssignal 82 gelangt an einen

Inverter 84 und der invertierte Impuls gelangt an einen UND-Kreis 86 mit drei Eingängen.

Das Ausgangssignal der Frequenz If am Ausgang des Impulsformers 76 gelangt in eine binäre Kippschaltung 88, die ein Tastsignal 90 (Fig.4e) erzeugt. Die Frequenz an den Ausgängen X und X beträgt f entsprechend der höchsten Datenfolgefrequenz. Die Phasenlage zwischen den aufgenommenen Daten und den verschiedenen Einheiten der Schaltung wird von einer nicht dargestellten Phasensteuerung bewirkt, die auf die Kippschaltung 88 einwirkt, gemäß dem Pfeil F. Ein einem halben Zyklus entsprechender Taktimpuls X (Fig.4e) gelangt an das UND-Tor 92^während der entsprechende komplementäre Impuls X an einen Eingang des UND-Kreises 86 gelangt. Das UND-Tor 92 wird außerdem von dem Impulsformer 80 gesteuert, so daß am Ausgang des UND-Tores 92 ein asymmetrisches Steuersignal 96(F i g.4 1) entsteht. Dieses Steuersignal 96 umfaßt 60 bis 40% positive Spannungsanteile entsprechend den Schwellwerten des Schwellwertdetektors 74. Der angegebene Prozentsatz 60 bis 40% ist ein praktisches Beispiel. Die Erfindung ist aber auf diesen Prozentbereich nicht beschränkt. In jedem Fall ist das Fenster bzw. der Durchlaß, der durch das Steuersignal % definiert ist, für die Einsbit verbreitert, wie dies in Fig. 5b angegeben ist, gegenüber dem Stand der Technik, der in F i g. 5a angegeben ist.

Die Leitungen Tund Vführen zu einem Steuergerät.

Um die aus dem Empfänger 60 abgeleiteten Daten weiter verarbeiten zu können, gelangen diese parallel zu der beschriebenen Schaltung in eine Vcrzögerungsschaltung 98, in der die Datenimpulse einerseits verzögert und andererseits verkürzt werden. Die Verzögerung ist so bemessen, daß sie die Verarbeitungszeit innerhalb der bereits veschriebenen Schaltungsteile aus F i g. 3 kompensiert. Die verzögerten Datenimpulse 100 (F i g. 4g) gelangen an UND-Tore 86 und 94. Während der positiven Spannungsperioden des Steucrsignals 96, während derer also noch das UND-Tor 92 offen ist, passieren die positiven Daten bzw. die binären Einsbits das UND-Tor 94 und gelangen als entschlüsselte Einsbits 102 (Fig.4h) zur Weiterverarbeitung. Während der negativen Spannungsperiode des Steucrsignals % passieren die wiederholten Nulldaten 104 (F i g. 4i) das ODER-Tor 86.

Die Einsbits 102 werden zur Weiterverarbeitung einzeln hintereinander in ein Register 106 eingespeist, das umgekehrt arbeitet wie das Register 10 aus Fig. 1, also eine Bitfolge auf einem System von Ausgangsleitungen parallel abgibt. Gesteuert wird das Register von dem Steuerimpuls 108 (Fig.4j) der in dem Impulsformer 110 aus den negativen Flanken der Steuerimpulse 96 abgeleitet wird. Im Register 106 sind die Nullbits FeIiI-stellen in der Folge der eingespeisten Einsbits bezogen auf den Takt der Steuerimpulse 108.

Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung mit magnetischer Aufzeichnung und Wiedergabe haben sich folgende Bemessungen bewährt: Datenfrequenz /bei der Aufzeichnung 450 Kilohertz, Spaltbreite im Magnetkopf 0,3 mm, Abstand zwischen Kopf und Magnetband 0,1 mm. Stärke des Magnetbandes 0,2 mm.

Man wird bei der Verschlüsselung die Rolle der Eins-

bits und der Nullbits gegenüber der oben gemachten Beschreibung gegebenenfalls austauschen, so daß sich jeweils eine geringstmögliche Anzahl von Übergängen in der verschlüsselten Aufzeichnung ergibt, um auf diese Weise die Aufzeichnungsdichte noch weiter zu erhöhen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Decodietschaltung für eine zu einem Analogsignal verzerrte Taktschrift einer binären Datenfolge mit einem vom Analogsignal angesteuerten impulsformer, dessen Datenimpulssignal einen Ausblendimpulsgenerator synchronisiert und in einer Entscheidungsschaltung mit den Ausblendimpulsen logisch zu der binären Datenfolge verknüpft wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausblendimpulsgenerator (88, 92) im Bit-Takt Rechteckimpulse (Fig.41) erzeugt, deren Impulsbreite größer ist als die Impulslücke und die eine Torschaltung (94) der Entscheidungsschaltung ansteuern, die außerdem von dem Datenimpulssignal (F i g. 4g) angesteuert wird, und daß in der einen Ansteuerungsleilung der Torschaltung (94) ein Impulsverzögerer (9il) vorgesehen ist, der so einjustiert ist, daß diejenigen Datenimpulse zeitlich mit den Lücken des Aiisblendimpulssignals zur Deckung gebracht werden, die denjenigen Binärzeichen (erster Art; zugeordnet sind, für die auf Grund der der Taktschrift zugrunde liegenden Verschlüsselung im Gegensatz zu den Binärzeichen (zweiter Art) nicht immer ein Übergang in der Taktschrift vollzogen ist, und daß die den Binärzeichen (zweiter Art) zugeordneten Datenimpulse mit den Ausblendimpulsen in der Torschaltung (94) zu Daiensignalen für die Binärzeichen (zweiter Art) verknüpft werden.

2. Decodierschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausblendimpulsgenerator (88, 92) von einem auf die doppelte Datengrundfrequenz (2f) eingestellten Sägezahngenerator (68) unter Zwischenschaltung eines Schwellwertdetektors (72) angesteuert wird und daß der Sägezahngenerator (68) von einem mit dem Datenimpulssignal und dem Sägezahnsignal angesteuerten Fehlerdetektor (66) laufend auf die doppelte Datengrundfrequenz nachsynchronisiert wird.