DE19717913C2

DE19717913C2 - Verfahren und Vorrichtungen mit einem Hysterese-Komparator

Info

Publication number: DE19717913C2
Application number: DE19717913A
Authority: DE
Inventors: Per Olaf Pahr
Original assignee: Tandberg Data AS
Current assignee: Tandberg Data AS
Priority date: 1996-04-24
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 2000-05-18
Anticipated expiration: 2017-04-25
Also published as: US5949597A; DE19717913A1; JPH1093402A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist auf ein verbessertes Signal- Peakdetektor-Datenklassifizierverfahren und eine ent sprechende Vorrichtung zum Lesen von Daten, die auf einem Magnetspeichermedium gespeichert sind, gerichtet.

Beschreibung des Standes der Technik

Peakdetektoren für Magnetspeichervorrichtungen sind in der Technik wohlbekannt und haben die folgenden allgemeinen Eigenschaften gemeinsam. Um die korrekte Zeitposition ei nes Datenpulses zu erfassen, der von einem Magnetmedium (Band oder Platte/Diskette) gelesen wird und in Rauschen eingebettet ist, muß der Peak des Pulses dahingehend klas sifiziert (qualifiziert) werden, ob er von einem gültigen Datenpuls erzeugt wird, da es verschiedene störende Peaks gibt, die vom Rauschen oder von der mangelhaften Entzer rung in dem Datenkanal selbst herrühren. Das Pulssignal wird somit in zwei Teile aufgeteilt. Ein Teil wird diffe renziert, so daß ein Nulldurchgang mittels eines Kompara tors erfaßt werden kann, um die korrekte Zeitposition des Peaks des Pulses zu liefern. Unglücklicherweise gibt die ses Anlaß zu weiteren anderen geringeren Pulsen mit Null durchgang, die sich in der Zeit nahe an dem Hauptsignal puls befinden oder an Zeitpositionen, an denen es keine Pulse in dem Datensignal selbst gibt. Der andere Teil des Pulssignales wird nicht differenziert, und seine große Am plitude kann, wenn sie in korrekter Weise entzerrt ist und innerhalb eines kurzen Zeitintervalls auf beiden Seiten ihres Peaks erscheint, verwendet werden, um den Nulldurch gang zu klassifizieren. Um einen solchen klassifizierenden Puls zu erzeugen, muß die Pulsamplitude einen bestimmten Pegel überschreiten, d. h. eine Schwelle. Dies wird imple mentiert, indem ein Komparator mit Hysterese verwendet wird, da beim magnetischen Aufzeichnen die Signalpulse immer wechselnde Polaritäten haben (z. B. +1 und -1 nominal bei normierten Peaks), während die Rauschpulse diese nicht haben. Der klassifizierende Hysterese-Komparator muß somit sowohl die positive als auch die negative Schwelle inhä rent haben, die überschritten werden müssen, bevor der Komparator seinen Zustand ändern kann. Diese Schwellen werden dann in nachfolgenden logischen Schaltungen verwen det, um das Rauschen oder unerwünschte Nulldurchgänge, die von dem Komparator erzeugt werden, herauszufiltern, der auf die differenzierten Peaks antwortet.

Die Schwelle des klassifizierenden Komparators wird norma lerweise auf einen geringen Pegel eingestellt, so daß Va riationen in der Peakamplitude toleriert werden können. Dies ist ein Kompromiß. Die Schwellen müssen oberhalb der Rauschpegel in dem Datenkanal liegen, sonst wird ein "wei cher" Fehler aufgrund des Rauschens auftreten. Die Schwel le muß gleichfalls oberhalb der kleinen Peaks liegen, die durch fehlerhafte Entzerrung hervorgerufen werden, sonst kann ein "harter" Lesefehler auftreten (solche Fehler kön nen teilweise umgangen werden, indem Fehlerkorrekturtech niken verwendet werden). Wenn die Pulsdichten auf dem Ma gnetspeichermedium höher werden und der Spalt des Lesekop fes kleiner gemacht wird, ist es jedoch wahrscheinlicher, daß individuelle Variationen der Pulsamplitude aufgrund der erhöhten Empfindlichkeit des Lesespaltes auf Verluste wegen des Abstandes des Mediums auftreten. Diese sind als Signalausfälle bekannt.

Aus diesem Grund ist die Verwendung einer adaptiven Signalschwelle, die von den tatsächlichen Pulspegeln ab hängt, in der Technik bekannt geworden. Wenn die Peak- Pulsamplituden des Signals während eines teilweisen Si gnalausfalls nach und nach abnehmen, folgt die Schwelle der Einhüllenden des Signals, d. h. die momentane Schwelle wird als ein fester Prozentanteil der Einhüllenden des tatsächlichen Signals festgelegt. Gleichrichter mit einer zugeordneten Abklingzeit für das Ausgangssignal der Ein hüllenden werden für diesen Zweck verwendet. Die Abkling zeit muß so eingestellt werden, daß sie wenigstens so kurz wie die schnellsten Signalausfälle ist, die in dem Lese kanal auftreten. Indem man dies tut, können die Fehlerra ten herkömmlicher Daten-Peakdetektoren in manchen Systemen um wenigstens eine oder zwei Größenordnungen verringert werden.

Die EP 0 338 517 A1 beschreibt einen modifizierten Schnitt-Trigger, der Detektorvorrich tungen zum Ermitteln sowohl der maximalen als auch der minimalen Spannung eines Ein gangssignals umfaßt. Dieses Eingangssignal wird mit einer oberen und mit einer unteren Schwellwertspannung VA und VC verglichen, die von der Differenzspannung einer maxima len Spannung und einer minimalen Spannung, die in entsprechenden Detektoren aufgebaut und weitergegeben werden, abhängig sind. Die Bestimmung der Schwellwertspannungen VA und VC ist von dem letzten positiven Peak als auch vom letzten negativen Peak des Ein gangssignals abhängig. Dies kann zu Ungenauigkeiten führen, insbesondere dann, wenn zwi schen den beiden Peaks eine längere Pause, das heißt Nullwerte, auftreten, wie es zum Bei spiel bei den lauflängenbegrenzten Codes möglich ist.

Die DE 33 34 541 A1 offenbart eine Digitalsignal-Filtereinrichtung, bei der sich die Filterein richtung Schwankungen der Basislinie des Filterbereichs in Übereinstimmung mit den digita len Eingangssignalwerten anpaßt. Es handelt sich somit nicht um die Bestimmung von spezi ellen Peaks in einem Signal und der entsprechenden Korrelation, sondern es sollen die fest gelegten Rauschpegelwerte in ihrer absoluten Position mit dem Wert der Eingangssignale verschoben werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ver bessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Klassifizieren von Signalen zur Verfügung zu stellen, wo bei das Verwenden einer adaptiven Schwelle angestrebt wird.

Die vorliegende Erfindung basiert auf den folgenden Be trachtungen.

Wenn magneto-resistive (MR) Leseköpfe und Magnetbänder, bei denen das magnetische Medium aus sehr kleinen Teilchen besteht, verwendet werden (im Gegensatz zu einem magneti schen Dünnfilmmedium, bei dem ein magnetischer Dünnfilm durch Verdampfen aus einer Materialquelle in einer Vakuum kammer abgelagert wird), sind Signalausfälle von dem Teil chen-Band nicht so regelmäßig wie bei Dünnfilmmedien oder von Teilchen-Band, das induktive Leseköpfe verwendet. Teilweise Signalausfälle sind typischerweise von kürzerer Dauer, und sie haben nicht immer idealer exponentieller Art.

Wenn lauflängenbegrenzte (RLL) Codes verwenden werden, insbesondere der (1,7) 2/3-Raten-Code, wobei (d, k) = (1,7) ist, was bedeutet, daß es immer wenigstens "d" Nul len und ein Maximum von "k" Nullen zwischen den "+1"- und "-1"-Pulsen (oder zwischen den "-1"- und "+1"-Pulsen) gibt, ist die Aktualisierungsrate für die Signal-Einhül lende kleiner als bei anderen Codes mit geringeren k-Wer ten, zum Beispiel dem (0,2) 4/5-Raten-GCR, der in Band laufwerken oftmals verwendet wird.

Weiter verursacht die inhärente nichtlineare Signalantwort der magneto-resistiven Leseköpfe auch eine Abweichung in der Amplitude von den idealen "+1"- und "-1"-Pulsen. Aus diesem Grund müssen zwei Halbwellen-Gleichrichter benutzt werden, um die MR-Pulse voll zu optimieren. Der MR-Fühler, der gegenwärtig verwendet wird, um den Magnetfeld-Vorbela stungspunkt für das MR-Leseelement einzurichten, muß ba sierend auf Betrachtungen sowohl der positiven als auch der negativen Pulse eingestellt werden, und der Abfühl strom wird so angepaßt, daß er beste mögliche Symmetrie im Ausgangssignal ergibt.

Dann, wenn man die Ausgabe des Gleichrichters für den po sitiven Peak verwendet, um die positive Schwelle der Hy sterese einzustellen, und die Ausgabe des Gleichrichters für den negativen Peak, um die negative Schwelle der Hy sterese einstellen, wird die Aktualisierungsrate der ent sprechenden Signale der Einhüllenden nur die Hälfte derje nigen sein, die bei einem Vollwellen-Gleichrichter vorlie gen würde. Eine Signalsequenz im schlimmsten Fall besteht aus einem "+1"-Puls, gefolgt von sieben Nullen, und einem "-1"-Puls, dem wieder sieben Nullen folgen. Dann wird die Aktualisierungsrate, wenn ein Halbwellen-Gleichrichter verwendet wird, fünfzehn Symbole "entfernt sein", wenn der nächste "+1"-Puls gerade ankommt.

Die Erfindung erkennt die Notwendigkeit nach einem schnel leren Aktualisieren der signalklassifizierenden Hysterese schwellen. Sie begegnet ihr, indem zwei Halbwellen-Gleich richter verwendet werden. Das Schwellensignal von dem Gleichrichter, der für die negativen Peak-Pulse verwendet wird, aktualisiert die Schwelle für die positiven Signal pulse. Das Schwellensignal von dem Gleichrichter, der für die positiven Pulse verwendet wird, aktualisiert die Schwelle für die negativen Signalpulse. Das erfinderische Verfahren und die erfinderische Vorrichtung verwenden so mit abwechselnd positive und negative Schwellen. Indem so vorgegangen wird, wird die Aktualisierungsrate für den schlimmsten Fall statt fünfzehn nur sieben Symbol-Inter valle "entfernt sein", was für die Fähigkeit des Systems, schnellen Signalausfällen zu folgen, eine bemerkenswerte Verbesserung ergibt, da der große Vorteil beim Verwenden dieses Ansatzes ist, daß die Abklingszeit für das Schwellensignal kürzer gemacht werden kann. Weiter, indem man so vorgeht, wird sichergestellt, daß der Peak, der klassifiziert werden soll, nicht durch einen sich ändern den Hysteresepegel gestört wird, wie es der Fall sein könnte, wenn der Schwellenpegel von einem Vollwellen- Gleichrichter oder von einem Halbwellen-Gleichrichter er zeugt würde, der auf derselben Polarität der Pulse arbei tet. Noch weiter werden bei einer Ausführungsform der Er findung die Schwellen individuell für die positiven und negativen Peaks anpaßbar. Bei einer weiteren Ausfüh rungsform haben sie einen gemeinsamen Anpaßwert.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt ein grundlegendes Blockschaubild für einen Peakdetektor, der entsprechend den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist und arbeitet.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten der multiplizierenden D/A- Wandler in Fig. 1, wobei den Schwellensignalen Skalierfaktoren sowohl für die positiven als auch für die negativen Peaks gegeben wird.

Fig. 3 veranschaulicht das Prinzip eines Hysterese-Kom parators des Standes der Technik, aus dem man zusammen mit den Fig. 1 und 2 sehen kann, daß die Schwellensignale aus den gleichgerichteten positiven Peaks die negative Hysterese einstel len und die Schwellen von den gleichgerichteten negativen Peaks die positive Hysterese einstel len.

Fig. 4 veranschaulicht die grundlegende Arbeitsweise eines Schwellenkomparators des Standes der Tech nik und die Beziehung zwischen der tatsächlichen Schwelle, die für den Komparator eingerichtet ist, und dem Schwellensignal selbst.

Fig. 5 zeigt Realdaten-Wellenformen und wie sie mittels des Verfahrens und der Vorrichtung der Erfindung behandelt werden, wobei Peakdetektor-Wellenfor men mit einer kurzen Abklingzeitkonstanten von 2 µs überlagert sind.

Fig. 6 zeigt unter Verwendung desselben Signals wie bei Fig. 5 die Arbeitsweise der Erfindung, wenn der klassifizierende Komparator während eines kurzen und vorübergehenden Ausfalls im Signalpegel Hy sterese-Aktualisierungen von den vorangehenden Pulsen entgegengesetzter Polarität empfängt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 ist ein grundlegendes Blockschaubild, das den Zeitzählungs- und Klassifizierteil eines peakerfassenden Lesekanals für die magnetische Aufzeichnung gemäß der Er findung veranschaulicht. Ein differentielles Signal wird in den Eingang 1 und 1' des Filter- und Entzerrmoduls 2 gegeben. Es soll verstanden werden, daß eine bekannte Pe gel- oder Verstärkungssteuerung vor diesem Modul 2 ange wendet wird, zum Beispiel die automatische Verstärkungs faktorsteuerung (AGC). Dies wird nicht gezeigt, da es in der Technik wohlbekannt ist. Das Modul 2 besteht typi scherweise aus einem Tiefpaßfilter und einem Entzerrer. Das entzerrte Signal 3 und 3' wird an ein Modul 10 gelie fert, in dem das Signal differenziert wird, so daß der Takt für Pulspeaks in der Form von Nulldurchgängen heraus gezogen werden kann, die von dem Komparatormodul 11 erfaßt werden. Der Signalname für diese Nulldurchgänge ist als "RAWDATA (Rohdaten)" gewählt worden, Leitungen 12 und 12', um anzuzeigen, daß dieses Signal weiter in einem bekannten Klassifizierlogik-Modul 18 verarbeitet werden muß, zusam men mit einem klassifizierenden Signal QUALIFY auf Leitung 8 und QUALIFYB auf Leitung 8', um einen Pulsstrom zu lie fern, in dem "+1"- und "-1"-Peaks in "hoch"-pegelige Si gnale umgewandelt werden. Die grundlegende Operation des Klassifizierlogik-Moduls 18 ist es sicherzustellen, daß auf eine klassifizierte "+1" entweder eine "0" oder eine "-1" folgen muß, nicht aber eine weitere "+1". In dersel ben Weise muß einer klassifizierten "-1" entweder eine "0" oder eine "+1" folgen, nicht eine weitere "-1".

Wie oben erwähnt, müssen jedenfalls zwei Halbwellen- Gleichrichter 4 und 4' verwendet werden, um voll die Sym metrie der inhärent nichtlinearen MR-Pulse zu optimieren. Obwohl es in Fig. 1 nicht gezeigt ist, werden die Ausgabe 15 des Gleichrichters 4 für den positiven Peak und die Ausgabe 15' des Gleichrichters 4' für den negativen Peak ebenso zu diesem Zweck verwendet. In Fig. 1 werden diese Signale 15 und 15' nach dem geeigneten Skalieren in einem multiplizierenden D/A-Wandlermodul 5 verwendet, um in dy namischer Weise die Hysterese des Hysterese-Komparators 7 zu steuern. Es sollte aus Fig. 1 bemerkt werden, daß der Hysterese-Komparator 7 zwei komplementäre Ausgangssignale liefert, QUALIFY (8) und QUALIFYB (8'). Diese Signale wer den an den Hysterese-Steuerschalter 6 gegeben. Die Ar beitsweise dieses Schalters 6 wird durch die Einzelheiten deutlich, die in Fig. 3 gezeigt sind. Seine grundlegende Arbeitsweise ist es, die Steuersignale QUALIFY (8) und QUALIFYB (8') zu verwenden, um die Hysterese für das Modul 7 zwischen dem skalierten gleichgerichteten Signal 16 des positiven Peaks und dem gleichgerichteten Signal 16' des negativen Peaks zu schalten, was in weiteren Einzelheiten im Zusammenhang mit Fig. 2 und Fig. 3 beschrieben wird.

In Fig. 1 skaliert das multiplizierende D/A-Wandlermodul 5 die gleichgerichteten Signale 15 und 15'. Dies erfolgt, indem zwei multiplizierende Digital-Analog-Wandler (D/A) verwendet werden, wobei die digitale(n) Eingabe(n) durch eine serielle Schnittstelle 13 des Standes der Technik geliefert wird/werden, über Steuerleitungen 14a und 14b. Diese Leitungen tragen keine komplementären Signale. Wenn ein gemeinsamer Skalierfaktor verwendet wird, ist nur Lei tung 14a notwendig.

Weiter sieht man aus Fig. 1, daß das entzerrte Signal 3 und 3' ein Anpaß-Verzögerungszeitmodul 9 durchläuft, bevor das analoge Klassifiziersignal an dem Hysterese-Kompara tormodul 7 ankommt. Dies erfolgt, um so genau wie möglich eine Anpassung zwischen den Takt- und Klassifiziersignalen zu erhalten, wenn diese Signale an ihren Komparatoren 11 bzw. 7 ankommen.

Fig. 2 zeigt das multiplizierende D/A-Wandlermodul 5, das zwei herkömmliche multiplizierende D/A-Wandler 5a und 5b enthält. Ein Eingangssignal, das dasselbe Signal ist wie PEAKP auf Leitung 15 in Fig. 1, wird von dem Gleichrich termodul 4 für den positiven Peak an den Wandler 5a gelie fert, ebenso wie ein skalierendes, "statisches", jedoch programmierbares Signal KP auf der Leitung 14a, das als eine Multiplikationskonstante für die gleichgerichteten positiven Peaks dient und die Ausgangssignale auf Leitung 16 liefert. In ähnlicher Weise wird die Ausgabe PEAKN der gleichgerichteten negativen Peaks von Leitung 15' in Fig. 1 mit dem Faktor KN aus Leitung 14b in Fig. 1 multipli ziert, um das Signal KNPEAKN auf der Ausgangsleitung 16' zu geben. Wie zuvor erwähnt, kann bei einer Ausführungs form der Erfindung KP = KN = K gelten, d. h. auch ein ge meinsamer Skalierfaktor benutzt werden, wenn die Symmetrie der positiven und negativen Pulse für das MR-Element so gut ist, daß dies möglich erscheint.

Fig. 3 zeigt einen bekannten Hysterese-Komparator, der die Erfindung durch die Art erklärt, in der die Signale von den gleichgerichteten Peaks verwendet werden, um die Hysterese einzustellen. Das skalierte Hysteresesignal KPPEAKP (das von dem Gleichrichter für die positiven Peaks herrührt) wird durch den Transistor 6c in einen Strom um gewandelt und wird an den negativen Eingang NEGHYST des spannungsabfühlenden Komparators ohne Hysterese 7c gelie fert. Der Strom, der durch den Transistor 6c erzeugt wird, wenn QUALIFY (8) "hoch" ist, entwickelt eine Spannung über den Widerstand 7b, so daß das Produkt aus Strom und Wider standswert die tatsächliche Hysteresespannung für das dif ferentielle Signal gibt. Zur selben Zeit, wenn QUALIFY auf "hoch" geht, geht QUALIFYB (8') auf "niedrig", und der Transistor 6b schließt den Hysteresestrom kurz, der vom Gleichrichter für die negativen Peaks herrührt und durch den Transistor 6a erzeugt wird. Wenn man sich einen ins positive gehenden Übergang im differentiellen Eingangssi gnal POS minus NEG vorstellt, unmittelbar bevor dieses Schaltereignis stattfindet, wird die Hysteresewirkung im plementiert, indem die Spannung über dem Hysteresewider stand 7a weggenommen wird. Somit bewirkt ein "Hoch"-Pegel auf QUALIFYB die positive Rückkopplung für positive Über gänge. In derselben Weise, aus Symmetriegründen, verur sacht das QUALIFY-Signal positive Rückkopplung für negati ve Übergänge in dem differentiellen Signal POS minus NEG am Eingang des Moduls 7. Dies wird weiter in Fig. 4 be schrieben.

Fig. 4 ist ein Schaubild der Spannung gegen die Zeit für die Operation des Hysterese-Komparators in Fig. 3, die zeigt, was für einen in positiver Richtung laufenden Über gang im differentiellen Signal POS minus NEG geschieht. Da die Schaltung in Fig. 3 mit einseitigen (single-ended) Signalen POS, POSHYST, NEG und NEGHYST arbeitet, sind die se einseitigen Signale in Fig. 4 gezeigt, d. h. das diffe rentielle Signal POS minus NEG ist nicht gezeigt. Der Kom parator 7c (selbst frei von Hysterese) in Fig. 3, "sieht" nur das differentielle Signal POSHYST minus NEGHYST. Hy sterese wird verwendet, um in dem einseitigen Signal POS eine Spannungsschwelle V_THRESHOLD einzurichten. Die Hy sterese wird durch "Herabziehen" der positiven Eingabe des Komparators 7c von POS nach POSHYST vor der Zeit t_hyst er zeugt. Die Spannung, die aufgegeben werden muß, um die Hysterese V_THRESHOLD zu erzeugen, wird V_HYST genannt. Es sei bemerkt, daß V_HYST = 2V_THRESHOLD ist, da der Kompa rator das volle differentielle Signal POSHYST minus NEG- HYST sieht (= NEG, d. h. keine die Hysterese herabziehende Spannung wird für positiv laufende Übergänge auf NEGHYST gegeben). Zum Zeitpunkt t_hyst sind NEGHYST und POSHYST gleich, und der Komparator antwortet, indem das QUALIFY- Signal "hoch" und das QUALIFYB-Signal "niedrig" gesetzt wird, so daß der Transistor 6b in Fig. 3 abgeschaltet wird. In Fig. 4 ist dieses Ereignis veranschaulicht, in dem gezeigt wird, daß das POSHYST-Signal einen schnellen Zuwachs durchläuft, um zur Zeit t_hyst mit dem POS-Signal übereinzustimmen, was zum Beispiel die positive Rückkopp lungswirkung um den Komparator ergibt.

Die Fig. 5 und 6 werden verwendet, um zu zeigen, wie sie Erfindung in beträchtlicher Weise die Fähigkeit des datenklassifizierenden Signals verbessert, schnellen Ände rungen in dem einlaufenden Signal selbst zu folgen.

Fig. 5 zeigt, wie ein Realdatensignal POS von einem MR- Kopf während eines teilweisen, jedoch zeitweiligen Signal pegelausfalls auftreten kann, der in einem Zeitintervall von ungefähr 5 µs bis 7 µs auftreten kann. Es ist ersicht lich, wie das gleichgerichtete Signal PEAKP der positiven Peaks in der Lage ist, dem sich schnell ändernden Signal pegel zu folgen. Die Zeitkonstante ist 2 µs. Zu Zwecken der Veranschaulichung und zur Vereinfachung ist die Aus gabe des anderen Gleichrichters PEAKN nach unten um die Nullpegellinie 4 (Volt) gefaltet, so daß ersichtlich ist, wie dieses Signal den negativen Peaks in dem POS-Signal folgt. Bei der tatsächlichen Implementierung hat PEAKN dieselbe Polarität wie PEAKP, d. h. beide liegen oberhalb des 4 Volt-Pegels und beide können positive Ströme nur an die Hysteresewiderstände 7a und 7b in Fig. 3 erzeugen.

In Fig. 5 ist der Signalpegel sowohl für PEAKP und PEAKN zu Zeiten vor 7 µs verringert worden. Wenn der positive Peak unmittelbar nach t = 7 µs ankommen soll, ist es nicht bekannt, ob der Pegel noch fallen wird oder ob er wieder ansteigen wird. Somit ist die beste Abschätzung für den Pegel der vorangehende Pegel, der von PEAKN bekannt ist, um die Schwelle für den positiven Peak einzustellen. Wenn dieser positive Puls bei 7.1 µs angekommen ist, ist dann jedoch bekannt, daß der Signalpegel wiedergewonnen worden ist, und der Pegel bei PEAKP wird verwendet, um die Schwelle für den nächsten negativen Peak einzustellen, der unmittelbar vor der Zeit t = 8 µs auftritt.

Fig. 6 zeigt in weiteren Einzelheiten, wie die Erfindung ausschließlich für positive Schwellen arbeitet. Zusätzlich zu den Signalen, die in Fig. 5 gezeigt sind, sind POSHYST und QUALIFYB gezeigt. Positive Schwellen werden einge stellt, wenn QUALIFYB "hoch" ist. Aus Bequemlichkeit ist QUALIFYB herunterskaliert worden und gerade über der 4 Volt-Linie in Fig. 6 eingesetzt. Der Schwellenwert ist auf 30% der dynamischen Signale PEAKP und PEAKN durch einen gemeinsamen Skalierfaktor K = KP = KN in Fig. 2 eingerichtet worden. Die dynamische Natur der Schwelle kann erkannt werden, indem die Anteile der Herunterzieh- Spannung variiert werden, die auf POSHYST aufgegeben wird. Dies wird zum Beispiel dadurch offensichtlich, wie weit nach unten die negativen Peaks von POSHYST gezogen werden.

Unmittelbar vor der Zeit t = 7 µs nähert sich der PEAKN- Pegel der Nullsignallinie bei 4 Volt schnell, und die Schwelle wird als ein Prozentanteil dieses geschätzten Pegels eingestellt. Wenn der Hoch-Peak bei ungefähr t = 7.1 µs ankommt, wird die tatsächliche Schwelle daher ge ringer sein. Es ist somit ersichtlich, daß der negative Übergang in dem QUALIFYB-Signal früh und unmittelbar vor t = 7 µs auftritt. Wenn dieser positive Peak klein gewesen ist, würde es ausschlaggebend gewesen sein, an eine klei nere Schwelle anzupassen, jedoch nicht so klein, daß der Schwellenkomparator auf den geringen positiven Peak ange sprochen haben würder (der tatsächlich durch fehlerhafte Entzerrung verursacht wird), der zum Zeitpunkt t = 6.8 µs in Fig. 6 auftritt. Wenn die Schwelle zu niedrig einge stellt worden ist oder die Zeitkonstante zu kurz, würde ein Datenfehler bei t = 6.8 µs aufgetreten sein, da die Klassifizierlogik, die auf den Signalen RAWDATA und QUALI- FY arbeitet, tatsächlich erlaubt, daß ein positiver Peak nach einem negativen auftritt, und darauf wartet. Wenn der positive Peak bei t = 7.1 µs ankommt, wird der nächste Schwellenpegel für den negativen Peak auf einen höheren Pegel aktualisiert, was in Fig. 6 durch die Tatsache deutlich wird, daß das QUALIFYB-Signal spät relativ zur Zeit des Nulldurchgangs des POS-Signals selbst "hoch" geht.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung, der früher erwähnt wor den ist, ist, daß die Verwendung alternierender Schwellen pegel sicherstellt, daß die Momentanwertnahme der Pegel die Hysterese nicht stört. Zum Beispiel, in Fig. 6, wenn der positive Peak bei t = 7.1 µs auftritt, klingt die Hy sterese sanft ab, da sie zu einer früheren Momentan wertnahme durch den Puls der negativen Polarität einge stellt worden ist. Bei anderen Techniken, wobei entweder ein Vollwellen-Gleichrichter verwendet wird, oder wobei die Ausgabe aus einem Halbwellen-Gleichrichter verwendet wird, die Schwelle abhängig von Pulsen derselben Polarität einzurichten, wie sie durch denselben Halbwel len-Gleichrichter gemessen worden sind, können Schwingun gen auftreten, wenn die Zeitkonstanten zu kurz gewählt werden, da die Hysteresepegel sich zur selben Zeit ändern können, zu der der Komparator antworten soll. Dieses kann auch einen Sekundäreffekt verursachen, d. h. die Antwort zeit eines typischen nichtidealen Komparators kann sich auch ändern aufgrund des verringerten Übersteuerns des Komparators, was eine erhöhte Übergangsverzögerung in dem Komparator hervorruft.

Es ist auch wichtig zu bemerken, daß die Änderungen im Signalpegel, die in Fig. 5 und Fig. 6 zu sehen sind, kurzfristige Änderungen sind. Sie sind teilweise durch kleine Störungen in dem magnetischen Teilchen-Medium ver ursacht, was Variationen in den Pulspeakpegeln ergibt, teilweise sind sie durch fehlerhafte Entzerrung verur sacht, was verwendet werden kann, um das gesamte Signal zu-Rauschen-Verhältnis in dem QUALIFY-Signal zu verbes sern. Die Erfindung ist somit in der Lage, die Fehlerraten weit mehr zu verbessern, als es zunächst offensichtlich wird, wenn man nur die herkömmlichen Signal-"Ausfälle" betrachtet. Die weitere Schaltung, bei der dynamische Schwellen verwendet werden, ist üblicherweise so gestal tet, daß sie den Signalausfällen mit weit größeren Zeit konstanten folgt, wie es bei dem vorliegenden Verfahren vorgenommen werden kann. Die Fähigkeit, zwischen positiven und negativen Schwellen zu wechseln, ist wichtig, da sol che kurzfristigen Änderungen im Signalpegel mit einer ho hen Geschwindigkeit auftreten, verglichen mit der niedri gen Geschwindigkeit der herkömmlicheren Signalausfälle.

Dies wird weiter hervorgehoben durch die Tatsache, daß die AGC-Systeme diese kurzfristigen Änderungen in dem Signal pegel nicht kompensieren können. Zum Beispiel ist die Si gnal-Wellenform POS, die in Fig. 5 und 6 gezeigt ist, das Signal, nachdem es durch ein relativ schnelles AGC bear beitet worden ist. Selbst wenn das AGC schneller gemacht worde ist als das, was in den Fig. 5 und 6 benutzt wor den ist, würde AGC für diese kurzfristigen Signaländerun gen nicht viel Zweck haben, da das AGC durch ein Rückkopp lungssystem implementiert ist, wobei ein Verstärker norma lerweise vor dem Entzerrfiltermodul 2 in Fig. 1 angeord net ist, was bewirkt, daß eine Signalverzögerung auftritt. Durch Verwenden des vorwärtsgerichteten Ansatzes, der in Fig. 1 gezeigt ist, und durch Verwenden der Schwellenpe gelmomentanwerte von Pulsen wechselnder Polaritäten wird ein besseres Ergebnis erhalten.

Obwohl Modifikationen und Änderungen von den Fachleuten vorgeschlagen werden können, ist es die Absicht des Erfin ders, in dem hierauf erteilten Patent alle Änderungen und Modifikationen zu verkörpern, wie sie zweckmäßig und rich tig in den Rahmen dieses Beitrages zur Technik kommen.

Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können so wohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

,

1

' Eingang

2

Filter- und Entzerrmodul

3

,

3

' entzerrtes Signal

4

,

4

' Halbwellen-Gleichrichter

5

D/A-Wandlermodul

5

a,

5

b D/A-Wandler

6

Hysterese-Steuerschalter

6

a,

6

b,

6

c Transistor

7

Hysterese-Komparator

7

a,

7

b Hysteresewiderstand

7

c Komparator ohne Hysterese

8

,

8

' Leitungen

9

Anpaß-Verzögerungszeit

10

Modul (zum Differenzieren)

11

Komparatormodul

12

,

12

' Leitungen

13

serielle Schnittstelle

14

a,

14

b Steuerleitung

15

,

15

' Ausgabe von

4

,

4

'

16

,

16

' gleichgerichtetes Signal des positiven/ negativen Peaks

18

Klassifizierlogik-Modul

Claims

1. Verfahren zum Betreiben eines Hysterese-Komparators mit einer einstellbaren positiven Hysterese-Schwelle und mit einer einstellbaren negativen Hysterese-Schwelle, mit den Schritten:
Bereitstellen erster und zweiter differentieller Signale, die jeweils eine Amplitude mit aufeinanderfolgend auftreten den Peaks haben;
kontinuierliches Identifizieren jeweiliger Amplituden auf einanderfolgender positiver Peaks des ersten differentiellen Signals;
kontinuierliches Identifizieren jeweiliger Amplituden auf einanderfolgender negativer Peaks des zweiten differentiel len Signals;
Eingeben der ersten und zweiten differentiellen Signale in den Hysterese-Komparator;
abwechselndes und kontinuierliches Anpassen der positiven und negativen Hysterese-Schwelle des Hysterese-Komparators durch Einstellen der negativen Hysterese-Schwelle abhängig von der Amplitude eines neuesten positiven Peaks und Ein stellen der positiven Hysterese-Schwelle abhängig von der Amplitude eines neuesten negativen Peaks; und
Erzeugen eines Ausgabesignals aus dem Hysterese-Komparator abhängig von den jeweiligen Amplituden des ersten und zwei ten differentiellen Signals relativ zu der positiven und ne gativen Hysterese-Schwelle.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des kontinu ierlichen Identifizierens jeweiliger Amplituden aufeinanderfol gender positiver Peaks des ersten differentiellen Signals auf weist:
Gleichrichten bezüglich der positiven Halbwelle des ersten differentiellen Signals, um ein gleichgerichtetes erstes differentielles Signal zu erzeugen, das die aufeinan derfolgenden positiven Peaks enthält, und
Multiplizieren des gleichgerichteten ersten differentiellen Signals mit einem ersten Skalierfaktor; undwobei der Schritt des kontinuierlichen Identifizierens jeweiliger Amplituden aufeinanderfolgender negativer Peaks des zweiten dif ferentiellen Signals aufweist:
Gleichrichten bezüglich der negativen Halbwelle des zweiten differentiellen Signals, um ein gleichgerichtetes zweites differentielles Signal zu erhalten, das die aufeinanderfol genden negativen Peaks enthält, und
Multiplizieren des gleichgerichteten zweiten differentiellen Signals mit einem zweiten Skalierfaktor.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der erste Skalierfaktor gleich dem zweiten Skalierfaktor ist.

4. Schaltung zum Betreiben eines Hysterese-Komparators, mit:einem Hysterese-Komparator (7) mit einer einstellbaren posi tiven Hysterese-Schwelle und einer einstellbaren negativen Hysterese-Schwelle;
einer Einrichtung zum Bereitstellen erster und zweiter dif ferentieller Signale, jeweils mit einer Amplitude mit auf einanderfolgend auftretenden Peaks, wobei das erste und zweite differentielle Signal in den Hysterese-Komparator (7) eingegeben werden;
einer Einrichtung zum kontinuierlichen Identifizieren jewei liger Amplituden der aufeinanderfolgenden positiven Peaks des ersten differentiellen Signals;
einer Einrichtung zum kontinuierlichen Identifizieren jewei liger Amplituden aufeinanderfolgender negativer Peaks des zweiten differentiellen Signals;
einer Hysterese-Steuereinrichtung (6) zum abwechselnden und kontinuierlichen Einstellen der positiven und negativen Hy sterese-Schwelle des Hysterese-Komparators (7) durch Ein stellen der negativen Hysterese-Schwelle abhängig von der Amplitude eines neuesten positiven Peaks und Einstellen der positiven Hysterese-Schwelle abhängig von der Amplitude ei nes neuesten negativen Peaks;
wobei der Hysterese-Komparator (7) eine Einrichtung zum Er zeugen eines Ausgangssignals abhängig von den jeweiligen Amplituden des ersten und zweiten differentiellen Signals relativ zu den positiven und negativen Hysterese-Schwellen aufweist.

5. Hysterese-Komparator nach Anspruch 4, bei dem die Einrich tung zum kontinuierlichen Identifizieren jeweiliger Amplituden der aufeinanderfolgenden positiven Peaks des ersten differentiel len Signals aufweist:
eine Einrichtung (4) zum Gleichrichten der positiven Halb welle des ersten differentiellen Signals, um ein gleichge richtetes erstes differentielles Signal (16) zu erzeugen, das die aufeinanderfolgenden positiven Peaks enthält, und
eine Einrichtung (5, 5a) zum Multiplizieren des gleichge richteten ersten differentiellen Signals (15) mit einem er sten Skalierfaktor (KP); undwobei die Einrichtung zum kontinuierlichen Identifizieren jewei liger Amplituden aufeinanderfolgender negativer Peaks des zweiten differentiellen Signals aufweist:
eine Einrichtung (4') zum Gleichrichten der negativen Halb welle des zweiten differentiellen Signals, um ein gleichge richtetes zweites differentielles Signal (15') zu erhalten, das die aufeinanderfolgenden negativen Peaks enthält, und
eine Einrichtung (5, 5b) zum Multiplizieren des gleichge richteten zweiten differentiellen Signals mit einem zweiten Skalierfaktor (KN).

6. Hysterese-Komparator nach Anspruch 5, bei dem die Einrich tung (5, 5b) zum Multiplizieren des gleichgerichteten zwei ten differentiellen Signals mit einem zweiten Skalierfaktor eine Einrichtung zum Multiplizieren des gleichgerichteten zweiten differentiellen Signals mit einem zweiten Skalier faktor, der gleich dem ersten Skalierfaktor ist, aufweist.

7. Verfahren zum Klassifizieren von Peaks in einem Signal, das Datenbits darstellt, wobei das die Datenbits enthaltende Signal mit Hintergrundsignalen überlagert ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Bereitstellen von ersten und zweiten differentiellen Signa len, die jeweils eine Amplitude mit aufeinanderfolgend auf tretenden Peaks haben;
mathematisches Differenzieren des ersten und zweiten diffe rentiellen Signals, um eine erste Ableitung des ersten dif ferentiellen Signals und eine erste Ableitung des zweiten differentiellen Signals zu erzeugen;
Eingeben jeweils der ersten Ableitung des ersten differen tiellen Signals und der ersten Ableitung des zweiten diffe rentiellen Signals in einen Einzelschwellen-Komparator und Erzeugen eines ersten Ausgangssignals aus dem Einzelschwel len-Komparator, wenn entweder die erste Ableitung des ersten differentiellen Signals oder die erste Ableitung des zweiten differentiellen Signals eine Schwelle des Einzelschwellen- Komparators überschreitet;
kontinuierliches Identifizieren jeweiliger Amplituden auf einanderfolgender positiver Peaks des ersten differentiellen Signals;
kontinuierliches Identifizieren jeweiliger Amplituden auf einanderfolgender negativer Peaks des zweiten differentiel len Signals;
Eingeben des ersten und zweiten differentiellen Signals in einen Hysterese-Komparator mit einer einstellbaren positiven Hysterese-Schwelle und einer einstellbaren negativen Hyste rese-Schwelle;
abwechselndes und kontinuierliches Anpassen der positiven und negativen Hysterese-Schwelle des Hysterese-Komparators durch Einstellen der negativen Hysterese-Schwelle abhängig von der Amplitude eines neuesten positiven Peaks und Ein stellen der positiven Hysterese-Schwelle abhängig von der Amplitude eines neuesten negativen Peaks;
Erzeugen eines zweiten Ausgangssignals aus dem Hysterese- Komparator abhängig von den jeweiligen Amplituden des ersten und zweiten differentiellen Signals relativ zu der positiven und negativen Hysterese-Schwelle; und
Klassifizieren eines Peaks in dem ersten oder zweiten diffe rentiellen Signal dahingehend, daß ein Datenbit dargestellt wird, wenn das erste und zweite Ausgangssignal beide vorlie gen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schritt des kontinu ierlichen Identifizierens jeweiliger Amplituden aufeinanderfol gender positiver Peaks des ersten differentiellen Signals umfaßt:
Gleichrichten bezüglich der positiven Halbwelle des ersten differentiellen Signals, um ein gleichgerichtetes erstes differentielles Signal zu erzeugen, das die aufeinanderfol genden positiven Peaks enthält, und
Multiplizieren des gleichgerichteten ersten differentiellen Signals mit einem ersten Skalierfaktor; und
wobei der Schritt des kontinuierlichen Identifizierens jeweiliger Amplituden aufeinanderfolgender negativer Peaks des zweiten dif ferentiellen Signals umfaßt:
Gleichrichten bezüglich der negativen Halbwelle des zweiten differentiellen Signals, um ein gleichgerichtetes zweites differentielles Signal zu erhalten, das die aufeinanderfol genden negativen Peaks enthält, und
Multiplizieren des gleichgerichteten zweiten differentiellen Signals mit einem zweiten Skalierfaktor.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der erste Skalierfaktor gleich dem zweiten Skalierfaktor ist.

10. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schritt des mathema tischen Differenzierens des ersten und zweiten differentiellen Signals eine damit verbundene Zeitverzögerung hat und das Verfah ren den zusätzlichen Schritt aufweist: Verzögern des Eingebens des ersten und zweiten differentiel len Signals in den Hysterese-Komparator um eine Zeitverzöge rung, die gleich der Zeitverzögerung ist, die mit dem mathe matischen Differenzieren des ersten und zweiten differen tiellen Signals verbunden ist.

11. Vorrichtung zum Klassifizieren von Peaks in einem Signal dahingehend, daß es Datenbits darstellt, wobei das Signal Daten bits enthält, welche mit Hintergrundsignalen überlagert sind, wobei die Vorrichtung umfaßt:
eine Einrichtung (1, 1') zum Bereitstellen erster und zwei ter differentieller Signale, die jeweils eine Amplitude mit aufeinanderfolgend auftretenden Peaks haben;
eine Einrichtung (10) zum mathematischen Differenzieren des ersten und zweiten differentiellen Signals, um eine erste Ableitung des ersten differentiellen Signals und eine erste Ableitung des zweiten differentiellen Signals zu erzeugen;
einen Einzelschwellen-Komparator, in den jeweils die erste Ableitung des ersten differentiellen Signals und die erste Ableitung des zweiten differentiellen Signals eingegeben wird, um ein erstes Ausgangssignal zu erzeugen, wenn entwe der die erste Ableitung des ersten differentiellen Signals oder die zweite Ableitung des zweiten differentiellen Signals eine Schwelle des Einzelschwellen-Komparators über schreitet;
eine Einrichtung zum kontinuierlichen Identifizieren jewei liger Amplituden aufeinanderfolgender positiver Peaks des ersten differentiellen Signals;
eine Einrichtung zum kontinuierlichen Identifizieren jewei liger Amplituden aufeinanderfolgender negativer Peaks des zweiten differentiellen Signals;
einen Hysterese-Komparator (7), in den das erste und zweite differentielle Signal eingegeben werden, wobei der Hystere se-Komparator (7) eine einstellbare positive Hysterese- Schwelle und eine einstellbare negative Hysterese-Schwelle hat;
eine Einrichtung zum abwechselnden und kontinuierlichen An passen der positiven und negativen Hysterese-Schwelle des Hysterese-Komparators (7) durch Einstellen der negativen Hysterese-Schwelle abhängig von der Amplitude eines neuesten positiven Peaks und Einstellen der positiven Hysterese- Schwelle abhängig von der Amplitude eines neuesten negativen Peaks;
wobei der Hysterese-Komparator (7) eine Einrichtung zum Er zeugen eines zweiten Ausgangssignals abhängig von den jewei ligen Amplituden des ersten und zweiten differentiellen Si gnals relativ zu der positiven und negativen Hysterese- Schwelle aufweist; und
eine Logik-Einrichtung zum Klassifizieren eines Peaks in dem ersten oder zweiten differentiellen Signal, dahingehend, ob es ein Datenbit darstellt, wenn das erste und zweite Aus gangssignal beide vorliegen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Einrichtung zum kontinuierlichen Identifizieren jeweiliger Amplituden aufeinan derfolgender positiver Peaks des ersten differentiellen Signals aufweist:
eine Einrichtung (4) zum Gleichrichten der positiven Halb welle des ersten differentiellen Signals, um ein gleichge richtetes erstes differentielles Signal zu erzeugen, das die aufeinanderfolgenden positiven Peaks enthält, und
eine Einrichtung (5, 5a) zum Multiplizieren des gleichge richteten ersten differentiellen Signals mit einem ersten Skalierfaktor;
wobei die Einrichtung zum kontinuierlichen Identifizieren jewei liger Amplituden aufeinanderfolgender negativer Peaks des zweiten differentiellen Signals aufweist:
eine Einrichtung (4') zum Gleichrichten der negativen Halb welle des zweiten differentiellen Signals, um ein gleichge richtetes zweites differentielles Signal zu erzeugen, das die aufeinanderfolgenden negativen Peaks enthält, und
eine Einrichtung (5, 5b) zum Multiplizieren des gleichge richteten zweiten differentiellen Signals mit einem zweiten Skalierfaktor.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Einrichtung zum Multiplizieren des gleichgerichteten zweiten differentiellen Si gnals mit einem zweiten Skalierfaktor eine Einrichtung zum Multi plizieren des gleichgerichteten zweiten differentiellen Signals mit einem zweiten Skalierfaktor, der gleich dem ersten Skalier faktor ist, aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Einrichtung (10) zum mathematischen Differenzieren des ersten und zweiten diffe rentiellen Signals eine damit verbundene Zeitverzögerung hat und die Vorrichtung weiter zusätzlich aufweist: eine Einrichtung (9) zum Verzögern der Eingabe des ersten und zweiten differentiellen Signals in den Hysterese-Kompa rator (7) um eine Zeitverzögerung, die gleich der Zeitver zögerung ist, die mit der Einrichtung (10) zum mathemati schen Differenzieren des ersten und zweiten differentiellen Signals ist.