DE1774505C3 - 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.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Decodierschaltung dieser Art so auszugestalten, daß sie auf eine modifizierte Richtungstaktschrift anwendbar ist, bei der für Binärzeichen erster Art jeweils ein Übergang etwa in der zugehörigen Bitperiodenmine und für jedes Binärzeichen 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 Ausblendimpulsgencrator im Bit-Takt Rechteckinipulse erzeugt, deren Impulsbreite größer ist als die Impulslücke und die eine Torschaltung der Enischeidungsschaltung ansteuern, die außerdem von dem Datenimpuksignal angesteuert wird, und d;'ß in der einen Ansteuerungsleitung der Torschaltung ein impulsverzögerer vorgesehen ist, der so einjustiert ist, daß diejenigen Datenimpulse zeitlich mit den Lücken des Ausblendimpulssignals 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 sie 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 Ausblendimpulagenerator 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 Eingabeleitungssystem 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 (BX) 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 2f, 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 f. Die geradzahligen Taktimpulse 24 (F i g. 2c) der Frequenz f gelangen in den Impulsformer 28, während die ungeradzahligen Taktimpulse 26 (F i g. 2e) ebenfalls mit der Frequenz fin 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 Taktimpulse am Ausgang des Taktgebers 20. Ein Zeitintervall zwischen einein geraden und einem ungeraden Taktimpuls dauert T/2, während der Abstand zwischen den geradzahligen Impulsen, ebenso wie der Abstand zwischen den ungeradzahligen Impulsen Tbeträgt.

Die geraden Taktirnpulsc 24 gelangen im Anschluß

an den Impulsformer 28 in einen zweiten Impulsformer 30, der aus den Rückflankcn der Taktimpulse 24 die Steuerimpulse 14 ableitet. Diese Steuerimpulse haben ulso die Frequenz /und gelangen !;i das Register 10 und lösen dort aus, daß die Bits Bi. Bi... Bn nacheinander abgegeben werden.

Wenn von dem Register 10 ein binärer Einsbit abgegeben wird, wird das UND-Tor 16 vorwärts geschaltet, so daß mit dem nächsten Impuls 24 aus dein Impulsformer 28, der an den anderen Eingang des UN D-Tores 16 gelangt, am Ausgang des UND-Tores 16 ein Ausgangssignal 32 (Fi 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 M ist der Zeitpunkt in der Mitte einer Bitzellenperiode, 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, weicher 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 S!-Impulse des Registers 10 gelangen auch an ein mit drei Eingängen versehenes UND-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 ;'tn 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 gescr.altei 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 geschaltet 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-Kreises 36 mit Impiilsen 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 Zellenmittenzeit 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 (F i g. 4a) gelangen in einen Empfänger 60, der aus dem empfangenen Signal 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 Sägezahngenerator 68 in Röckkopplungsschaltung aufweist. Die Sägezahnspannung 70 (Fig.4c), die in dem Sägezahngenerator 68 erzeugt wird, hat die Grundfrequenz 2f. 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 Fehlerdetektors 66 die Frequenz des Sägezahngenerators 68 verringert.

An den Ausgang des Sägezahngenerators 68 sind zwei Schwellwertdetektoren 72 und 74 angeschlossen von denen jeder auf ein negatives und auf ein positives Spannungsniveau als Schwellwert anspricht. Dei Schwellwertdetektor 72 tastet die positiven und negativen Extremwerte der Sägezahnspannung 70 ab, die z. B. +3 Volt und -3 Volt betragen können. Diese Ex tremwerte definieren in Verbindung mit der Rückkopp lungsschleife des Oszillators 64 die Periodizität unc Frequenz If der Sägezahnspannung. Die aufgetasteter Extremspannungen gelangen an einen Impulsformel 76, dessen Ausgang in einen Verzögerungskreis 78 ein gespeist wird, der seinerseits an den Sägezahngenera tor 68 angeschlossen ist. Der Impulsformer 76 und dei Verzögerungskreis 78 bestimmen die Durchlaufzeit fü das Sägezahnsignal 70. Da man für jede Bitzellenperio de T zwei positive und zwei negative Extremwerte (E - B) erhält, kann man daraus Taktimpulse der Fre quenz 2f ableiten, die zur Synchronisation des System dienen können.

Gleichzeitig tastet der Schwellwertdetektor 74 posi tive und negative Spannungsniveaus innerhalb diese Extremwerte. Diese Spannungsniveaus sind in Fig.' mit A und — A bezeichnet. Der Schwellwertdetektor 7· beaufschlagt einen Impulsvormer 80, der seinerseit daraufhin Taslimpulse 82 (F i g. 4d) erzeugt, die unsym metrisch sind, weil der negative Teil größer ist ais de positive, bezogen auf eine Bitzellenperiode. Im vorlie genden Fall nimmt der negative Inipulsanteil 80% de Sägezahnperiode, der positive Teil nur 20% davon eil Dieses asymmetrische Impulssignal 82 gelangt an eine

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

Das Ausgangssignal der Frequenz 2/ am Ausgang des Impulsformer 76 gelangt in eine binäre Kippschaltung 88, die ein Tastsignal 90 (Fig. 4c) erzeugt. Die Frequenz an den Ausgängen X und X betrügt /' entsprechend der höchsten Datcnfolgefrequcnz. Die Phasenlage zwischen den aufgenommenen Daten und den verschiedenen Einheilen der Schaltung wird von einer nicht dargestellten Phasensieucrung bewirkt, die auf die Kippschaltung 88 einwirkt, gemäß dem Pfeil F. Ein einem halben Zyklus entsprechender Taktimpuls Λ (Fig. 4e) gelangt an das UND-Tor 9Z_ während der entsprechende komplementäre Impuls X an einen Eingang des UND-Krcises 86 gelangt. Das UND-Tor 92 wird außerdem von dem Impulsformer 80 gesteuert, so daß am Ausgang des UND-Torcs 92 ein asymmetrisches Steuersignal 96 (F i g. 4 !) entsteht. Dieses Steuersignal 96 umfaßt 60 bis 40% positive Spannungsanteile entsprechend den Schwellwerten des Schwellwertdelektors 74. Der angegebene Prozentsalz 60 bis 40% ist ein praktisches Beispiel. Die Erfindung ist aber auf diesen Prozenlbereich nicht beschränkt In jedem Fall ist das Fenster bzw. der Durchlaß, der durch das Steuersignal 96 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 Verzögerimgsschaltung 98, in der die Datenimpulse einerseits verzögert und andererseits verkürzt werden. Die Verzögerung ist so bemessen, daß sie die Verarbeitungszeit innerhalb der bereits vcsehriebcncn Schaitungsteile aus F i g. 3 kompensiert. Die verzögerten Oaicnimpulsc 100 (F i g. 4g) gelangen an UND-Torc «6 und 94. Während der positiven Spannungsperioden des Steuersignals 96, während derer also noch das UND-Tor 92 offen ist, passieren die positiven Daten bzw. die binären Einsbits das UND-Tor 5(4 und gelangen aus entschlüsselte Einsbits 102 (Fig.4h) zur Weiterverarbeitung. Während der negativen Spannungsperiode des Steuersignals 96 passieren die wiederholten Nulldaten 104 (Fi 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 F i g. 1, also eine Bitfolge auf einem System von Ausgangslehungen 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 Fehlstellen in der Folge der eingespeisten Einsbiis bezogen auf den Takt der Steuerimpulse 108.

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

Man wird bei der Verschlüsselung die Rolle der Einsbits und der Nullbits gegenüber der oben gemachten Beschreibung gegebenenfalls austauschen, so daß sich jeweils eine geringstimögliche 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. Decodierschaltung für eine zu einem Analogsignal verzerrte Taktschrift einer binären Dalenfolge 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.4 1) erzeugt, deren Impulsbreite größer ist als die f mpulslücke und die eine Torschaltung (94) der Entscheidungsschaltung ansteuern, die außerdem von dein Datenimpulssignal (F i g. 4g) angesteuert wird, und daß in der einen Ansteuerungsleitung der Torschaltung (94) ein Impulsverzögerer (98) vorgesehen ist, der so einjustiert ist, daß diejenigen Datenimpulse zeillich mit den Lücken des Ausblendimpulssignals 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 Datensignaien 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.