DE1923705B2 - Regelschaltung fur die Taktierung eines umlaufenden magnetischen Speichers - Google Patents

Description

Bei magnetomotorischen Speichern sind Einrichtungen vorzusehen, die beim Lese- und Schreibvorgang die erforderliche Taktierung vornehmen. Diese Taktierung oder Teilung der Spurlänge ist erforderlich, um auch bei hohen Speicherdichten gespeicherte Informationen wieder auffinden zu können. Die Teilung kann entweder auf einer besonderen Taktspur mit eingraviertem oder magnetisch eingeschriebenem Pulsraster erfolgen oder aber auf den Informationsspuren durch geeignete Wahl der Speicherung, des Code- und des Schreibverfahrens implizit enthalten sein. Der Vorteil der Selbsttaktierung ergibt sich dort, wo die Anzahl der Synchronspuren klein und damit der Kapazitätsverlust durch eine nur der Taktierung dienende Spur relativ groß ist. Die Verwendung einer getrennten Taktspur zum Zwecke der Taktierung erfordert einen kristallgesteuerten Schreiboszillator und einen getrennten Lese-Schreibkopf mit zugehöriger Elektronik. Es zeigt sich, daß dieses Verfahren zur Taktierung sehr aufwendig ist.

Bei den bekannten Selbsttaktierungsverfahren muß bei Serienspeicherung zur Gewinnung der Taktimpulse ein Schreibverfahren angewendet werden, bei dem bei jedem Datenelement mindestens ein Magnetisierungsübergang stattfindet, z. B. die Zweifach-Impulsschrift oder die Zweiphasenschrift. Auch bei diesen Verfahren ist der Schaltungsaufwand für die Lesekreise außerordentlich hoch, insbesondere wenn sehr schnelle Speicherverfahren mit hohen Speicherdichten verwendet werden. Es besteht die

ic Gefahr, daß bei magnetisch gespeicherten Takt- und Datenimpulsen Versetzungen auftreten, wenn das 'Aufzeichnungsraster zu dicht oder zu weiträumig ist, wenn also die Bits, bzw. die Magnetisierungsübergänge sehr dicht beieinander oder auch sehr weit auseinander liegen. Es sind deshalb aufwendige Schaltungen erforderlich, um Daten- und Taktimpulse einwandfrei auseinanderhalten zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelschaltung für die Taktierung anzugeben, die bei

α geringem Aufwand und hoher, konstanter Speicherdichte einwandfreies Aufzeichnen und Lesen von Daten gewährleistet, wobei insbesondere Umlaufgeschwindigkeitsänderungen des Speichers ohne Einfluß auf die Lage der Speicherplätze sind.

Diese Aufgabe wird in einer Regelschaltung für die Taktierung eines umlaufenden Speichers, wobei ein von der Drehbewegung des Speichers gesteuerter und der Drehphase und Winkelgeschwindigkeit starr zugeordnete Bezugsimpulse liefernder Bezugsimpulsge-

jo ber die Frequenz eines die Taktimpulse liefernden Impulsgenerator steuert, dadurch gelöst, daß die Regelschaltung einen Phasendiskriminator enthält, dessen einem Eingang die Bezugsimpulse und dessen anderem Eingang gleichzeitig die rückgeführten Takt-

r> impulse zugeführt werden, daß der Phasendiskriminator abhängig von einer positiven oder negativen Phasendiffersnz an einem ersten oder einem zweiten Ausgang einen Impuls entsprechender Impulsdauer liefert und daß der erste Ausgang mit einem eine im wesentlichen eine Kompensations- und Integrationsrichtung bildende Kapazität während der Impulsdauer aufladenden Ladestromkreis und der zweite Ausgang mit einem die Kapazität während der Impulsdauer entladenden Entladestromkreis verbunden ist, und daß über den Ladezustand der Kapazität die Frequenz des Impulsgenerators nachgeregelt wird.

Weiter Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachstehend die Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Regelschaltung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des an die Regelschaltung angeschlossenen, spannungsgesteuer-

■>■> ten Impulsgenerators,

Fig. 3 eine Reihe von Signalverläufen, anhand derer sich die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung erklären läßt.

In Fig. 1 ist ein Plattenstapel 10 fest auf einer Welle

bo 12 angeordnet, die über Antriebsmittel 14 angetrieben wird. In der Darstellung sind die Antriebsmittel 14 lediglich durch eine Riemenscheibe 16 und einen Teil eines motorgetriebenen Riemens 18 angedeutet. Auf der Welle 12 ist außerdem ein Zahnrad 20 fest

b5 angeordnet, dessen Zähne 22 gleichmäßig auf dem Umfang verteilt sind.

Bei einer Drehbewegung der Welle 12 drehen sich die Platten 24 des Plattenstapels 10 und das Zahnrand

20 infolge ihrer starren Verbindung mit der Welle im Gleichlauf. Die Zähne 22 des Zahnrades 20 bestehen aus ferromagnetischem Material und weisen schmale Kämme auf, die während der Drehbewegung von einem fest angeordneten, gegenüberstehenden ma- ί gnetischen Fühler 26 nacheinander abgcfühlt werden. In der praktischen Ausführung werden Zahnrad 20 und Zähne 22 aus einem einheitlichen, ferromagnetischen Material bestehen.

Während des Betriebes wird immer dann, wenn der ι» Zahn 22 am magnetischen Fühler 26 vorbeiläuft, ein Impuls erzeugt. Dieser Impuls wird einem Impulsformer 29 zugeführt. Impulsformer 29 liefert einen entsprechenden Impuls mit steilen Impulsflanken, der über Leitung 28 einem Phasendiskriminator 30 zügeführt wird. Dem Phasendiskriminator 30 wird gleichzeitig einer der Impulse 32 (Fig. 3b) zugeführt. Dieser Impuls wird von einem Impulsgenerator 34 (Fig. 2) über einen Impulsteiler 36 erzeugt. Die Impulsfolgefrequenz des Generators betrage i,n betrachteten Aiisf'ührungsbeispiel 6,75 MHz. Wenn der Impulsteiler die Impulsfolgefrequenz im Verhältnis 1:375 teilt, so ergibt sich eine Impulsfolgefrequenz von 18 kHz. Diese Impulsfolgefrequenz entspricht der vom synchron mit dem Plattenstapel 10 umlaufenden 2> Zahnrad 20 abgeleiteten Bezugsfrequenz. Die Bezugsfrequenz von 18 kHz wird im betrachteten Ausführungsbeispiel von einem Zahnrad 20 geliefert, das mit 100 Umdrehungen/sec umläuft und 180 gleichmäßig über den Umfang verteilte Zähne aufweist, jo

Zunächst sei angenommen, der Eingangsklemme 40 des spannungsgesteuerten Impulsgenerators 34 (Fig. 2) werde vom Ausgang 38 (Fig. 1) eine konstante Steuerspannung zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt sind die NPN-Transistoren 42 und 44 der Fig. 1 r> leitend, während Transistor 46 gesperrt ist. Wie aus den Signalverläufen der Fig. 3 zu ersehen ist, liegt der Zeitpunkt /, des Auftretens des Bezugsimpulses 28a (Fig. 3a) vor dem Zeitpunkt t₂ des Auftretens des vom Impulsgenerator 34 gelieferten Impulses 32a (Fig. 3b). Die Vorderflanken der Impulse 28a und 32a erzeugen einen negativen Impuls 48«' (Fig. 3c), der über eine Leitung 50 einem Digital/Analog-Umsetzer 51 zugeführt wird. Durch Impuls 4ita wird die dem Impulsgenerator 34 am Eingang 40 zugeführte Steuerspannung68(Fig. 3e)erhöht. Währenddesdie Impulsbreite des Impulses 48a bestimmenden Zeitraumes zwischen den Impulsen 28 und 32 leitet Transistor 44 nicht und ein Kondensator 64 in einer Kompensations- und Integrationseinrichtung 65 wird >» geladen. Die Einrichtung 65 steuert die Bandbreite und die Phasenlage und stellt damit die Stabilität der Taktierungseinrichtung sicher. Im betrachteten Zeitraum kompensiert Schaltung 65 jegliche Unregelmäßigkeit im Abstand der Zähne 22. »

Der negative Impuls 48a sperrt Transistor 44, so daß über einen Widerstand 60 und eine Diode 62 ein den Kondensator 64 aufladender Strom fließt. Die erhöhte Steuerspannung 68 (Fig. 3e) wird über einen Gleichstrom-Trennverstärker 70 der Eingangs- bo klemme 40 des Generators 34 zugeführt.

Zum Zeitpunkt r, wird Transistor 44 wieder leitend, aber die Steuerspannung bleibt durch die Wirkung der nun gesperrten Diode 62 konstant. Zwischen den Zeitpunkten t_} und /₄ tritt eine weitere Erhöhung der b5 Steuerspannung68ein,da Impuls32b vom Generator 34 nach dem Bezugsimpuls 28b erscheint.

Der Zeitpunkt f₅ des Auftretens des Impulses 32c des Generators 34 liegt als der des Bezugsimpulses 28c. Phasendiskriminator 30 liefert einen Impuls 48c (Fig. 3d), der über Leitung 72 eine Verringerung der Steuerspannung 68 herbeiführt. Eine Verringerung der Steuerspannung hat eine Abnahme der Frequenz des Generators 34 zur Folge. Um diese Wirkung zu erzielen, wird durch den Impuls 48c ein Transistor 42 gesperrt und eine Transistor 46 leitend. Auf diese Weise wird Kondensator 64 in der Kcmpensations- und Integrationseinrichtung 65 entladen. Sobald der Bezugsimpuls 28c auftritt, endet die Entladung der Kapazität 64, Transistor 42 wird leitend und Transistor 46 wird gesperrt. Zwischen den Zeitpunkten I₁ und r₈ nimmt die von der Kapazität 64 gelieferte Steuerspannung weiter ab, da der Bezugsimpuls 2Sd dem Impuls 32d des Generators zeitlich nachfolgt. Zum Zeitpunkt /₉ treten die Impulse 28<? und 32e gleichzeitig auf, so daß keine Änderung der Steuerspannung 68 erfolgt.

Wie aus der Fig. 2 zu sehen ist, wird die Steuerspannung 68 der über einen Widerstand 80 mit einer Diode 76 und einem Transistor 78 verbundenen Eingangsklemme 40 zugeführt. Die Basis des Transistors 78 liegt über einem Widerstand 82 an einem positiven Potential. Der Emitter des Transistors ist über einen Widerstand 84 mit Massepotential verbunden. Der Kollektor des Transistors 78 ist auf den Eingang eines NPN-Transistors 88 und 90 enthaltenen Schmitt-Triggers 86 geführt. Transistor 90 ist normalerweise leitend, während Transistor 88 normalerweise gesperrt ist. Bei leitendem Transistor 90 sinkt die Kollektorspannung ab und steuert einen Transistor 92 im Ausgangskreis des Transistors 90 in den leitenden Zustand. Der Kollektorstrom des Transistors 92 lädt eine Kapazität 94, deren einer Anschluß an Massepotential liegt. Dadurch wird bewirkt, daß die Spannung an der Basis des Transistors 88 ansteigt und damit Transistor 88 leitend wird, während Transistor 90 gesperrt wird. Dabei wird die Kollektorspannung des Transistors 90 positiver und sperrt PNP-Transistor 92. In diesem Zeitpunkt ist der über den Transistor 92 zur Kapazität 94 fließende Strom nahezu Null und die Kapazität 94 entlädt sich über die Transistoren 78 und 88. Dabei ist der Strom zum Transistor 78 wesentlich höher als der Strom in die Basis des Transistors 88. Die Spannung an der Basis des Transistors 88 nimmt somit ab und der Transistor wird gesperrt. Mit der Sperrung des Transistors 88 wird Transistors 90 leitend, was das Ende einer Periode bedeutet.

Die Wirkungsweise besteht also darin, daß Transistor 78 als eine von einer Steuerspannung modulierte Stromquelle wirkt. Diese Stromquelle lädt die Kapazität 94, so daß die Änderungsgeschwindigkeit der an der Kapazität 94 liegenden Spannung vom Strom des Transistors 78 abhängig ist. Durch Modulation der Stromquelle wird die Frequenz des Generators direkt moduliert.

Die Frequenz des Impulsgenerators wird von der Lade- und Entladezeit der Kapazität 94 bestimmt, wobei die Lade- und Entladezeit vom Kollektorstrom des Transistors 78 abhängt. Wird die Steuerspannung 68 an der Eingangsklemme 40 erhöht, dann steigt die Basisspannung des Transistors 78 und damit der KoI-lektoistrom. Mit steigender Steuerspannung 68 entlädt sich demnach die Kapazität 94 schneller und die Frequenz des Generators 34 wird erhöht. Eine Verminderung der Steuerspannung 68 ergibt eine entsprechende Frequenzerniedrigung.

Die Konstantstromquelle 96 enthält einen Transistor 98, dessen Kollektor mit den Emittern der beiden emittergekoppelten Transistoren 88 und 90 verbunden ist. Der Basiskreis des Transistors 98 ist über einen Widerstand 104 mit einem RC-Glied 106 verbun- "> den, das zwischen dem Kollektor des Transistors 88 und der Basis des Transistors 90 angeordnet ist. Die Konstantstromquelle 96 stabilisiert den Transistor 90, hält die Spannungspegcl des Schmitt-Triggers 86 konstant und steuert dessen Schaltvorgang und Schaltgeschwindigkeit.

Zwischen dem Emitter des PNP-Transistors 92 und einer Verwertungseinrichtung ist außerdem ein Pegeldetektor 108 angeordnet. Die Auswerteinrichtung besteht aus einem Schreibtreiber 93 der Speichereinrichtung. Dieser Schreibtreiber erregt den ausgewählten Magnetkopf, um unter der Steuerung der Impulse des Impulsgenerators 34 Daten auf einer ausgewählten Magnetplatte zu speichern. Der zwei emittergekuppelte NPN-Transistoren 110 und 112 und eine Koppelkapazität 113 aufweisende Pegeldetektor 108 dient als Signalentzerrer, verbessert die Empfindlichkeit des Generators 34 und erhöht die Trennschärfe bei der Betriebsfrequenz.

Der Erfindung zufolge werden die Daten von bei- r> spielsweise einer Datenverarbeitungsanlage aufgenommen, um an festgelegten Speicherplätzen ausgewählter Spuren eines Plattenspeichers 24 aufgezeichnet zu werden. Die Aufzeichnung erfolgt gesteuert von den Ausgangssignalen des Impulsgenerators 34, der als Taktgeber dient. Da die Frequenz und Phase der Taktimpulse des Impulsgenerators der Frequenz und Phase der rotierenden Speicherplatten 24 und des Zahnrades 20 direkt zugeordnet sind, werden die einzelnen Bits in gleiche Abstände aufweisenden Spei- js cherplätzen, also mit konstanter Dichte, aufgezeichnet. Auf diese Weise erübrigt sich das Aufzeichnen einer getrennten Taktspur oder die Verwendung eines Codes zur Selbsttaktierung. Außerdem gestattet die erfindungsgemäße Einrichtung das präzise Auffinden einer Aufzeichnung oder eines Datenteiles auf einer ausgewählten Spur zum Zwecke des Auslesens. Ein Abfühlelement, beispielsweise ein magnetischer Fühler 114, der mit einem auf dem Zahnrad 20 angebrachten ferromagnetischen Stift 116 zusammenwirkt, liefert eine die Grundstellung des Plattenspeichers kennzeichnenden Impuls. Dieser Indeximpuls wird einem Zähler zugeführt, der dann in Abhängigkeit von den Zähnen 22 des Zahnrades 20 abgeleiteten Bezugsimpulsen und den Taktimpulsen des Impulsgenerators eine Zählung beginnt. Auf diese Weise erhält man einen genauen Ausgangspunkt für die Drehlage des Plattenstapels 10. Schwankungen der Drehgeschwindigkeit des Plattenstapels haben keinen Einfluß auf die Lage der Speicherplätze, da die Geschwindigkeitsänderungen kompensiert werden.

Die Wirkung der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß der die Taktimpulse liefernde Impulsgenerator und der rotierende Plattenspeicher phasenstarr aufeinander eingestellt sind. Abweichungen der Winkelgeschwindigkeit des Plattenspeichers bewirken entsprechende Frequenzänderungen des Impulsgenerators. Der Impulsgenerator bewirkt, daß die Datenbits exakt an ihrer Aufzeichnungsstelle ausgelesen werden, und er besorgt beim Aufzeichnungsvorgang die Taktierung des Schreibsignals.

Bei einem funktionsfähigen Ausführungsbeispiel der Erfindung wurden folgende Werte für Widerstände und Kapazitäten gewählt. Widerstand 58 - 3,6 Kiloohm Widerstand 60 - 4,3 Kiloohm Kapazität 64 - 0,47 Mikrofarad Kapazität 66 - 5,6 Mikrofarad Widerstand 74 - 300 Ohm Widerstand 84 - 510 0hm Kapazität 94 - 240 Pikofarad Widerstand 102 - 301 Ohm Widerstand 104 - 909 Ohm Kapazität 113 - 0,01 Mikrofarad Widerstand 116 - 300 Ohm Widerstand 118 - 100 Ohm Widerstand 120 - 300 Ohm Widerstand 122 - 909 Ohm Widerstand 124 - 500 Ohm Widerstand 126 - 100 Ohm Widerstand 128 - 301 Ohm Widerstand 130 - 340 Ohm Kapazität 132 - 33 Pikofarad Widerstand 134 - 75 Ohm Kapazität 136 - 0,01 Mikrofarad Widerstand 138 - 430 Ohm Widerstand 140 - 150 0hm Widerstand 142 - 430 Ohm Widerstand 144 - 360 Ohm Widerstand 146 - 301 Ohm Widerstand 148 - 300 Ohm

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Regelschaltung für die Taktierung eines umlaufenden Speichers, wobei ein von der Drehbewegung des Speichers gesteuerter und der Drehphase und Winkelgeschwindigkeit starr zugeordnete Bezugsimpulse liefernder Bezugsimpulsgeber die Frequenz eines die Taktimpulse liefernden Impulsgenerators steuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung einen Phasendiskriminator (30) enthält, dessen einem Eingang die Bezugsinipulse und dessen anderem Eingang gleichzeitig die rückgeführten Taktimpulse zugeführt werden, daß der Phasendiskriminator (30) abhängig von einer positiven oder negativen Phasendifferenz an einem ersten oder einem zweiten Ausgang (50,72) einen Impuls (48a, b bzw. 48c) entsprechender Impulsdauer liefert und daß der erste Ausgang (50) mit einem eine im wesentlichen eine Kompensations- und Integrationseinrichtung (65) bildende Kapazität (64) während der Impulsdauer aufladenden Ladestromkreis und der zweite Ausgang (72) mit einem die Kapazität (64) während der Impulsdauer entladenden Entladestromkreis verbunden ist, und daß über den Ladezustand der Kapazität die Frequenz des Impulsgenerators nachgeregelt wird.

2. Regelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die um ein Vielfaches als die Frequenz des Bezugsimpulsgebers höhere, die Speicherdichte bestimmende Nennfrequenz des Impulsgenerators (34) vor der Rückführung auf den Phasendiskriminator (30) in einem Impulsteiler (36) auf die Frequenz des Bezugsimpulsgebers heruntergeteilt wird.

3. Regelschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine starr mit der Drehachse des Speichers gekoppelte, über einen Fühler (114) abgefühlte Marke (115) vorgesehen ist, die beim Lesevorgang als Ausgangsniarkierung dient.