DE2121960C3 - Vorrichtung zum synchronen Lesen von Informationen von einem sich bewegenden Datenträger - Google Patents

Description

anderen Informationsquellen verfügbaren Bereiche.

Die Nachteile dieser Vorrichtung sind die Notwendigkeit einer langen Einleitung bekannter und gleichbleibender Informationen, wobei diese Einleitung benötigt wird, um die Schaltung zu synchronisieren und die Zeitkonstante auf den richtigen Weg zu bringen, sowie die kritische Bedeutung einer Anpassung an plötzliche Geschwindigkeitsveränderungen, d. h. mit Perioden in der Größenordnung von etwa zehn Steuerinformationsimpulsen, wobei diese Veränderun- ι ο gen oder Schwankungen eine Verringerung des Fehlerberj iches erzeugen, die sogar größer ist als die, die mit einem System mit konstant arbeitender Zeitsteuereinheit erzielt werden würde.

Demgegenüber wird bei einer Vorrichtung der is vorerwähnten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Zeitsteuereinheit eine Schaltung aufweist, die das Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Steuerinformationsimpulsen mißt und diese Information auf eine Zeitsteuerschaltung überträgt, um ein Zeitsteuersignal zu erzeugen, das dem gemebsenen Zeitintervall proportional ist.

Bei einer solchen Vorrichtung werden die Geschwindigkeitsveränderungen und die Lesefehler nicht voneinander unterschieden, wobei die Summe der beiden Größen behandelt wird, als wäre sie in ihrer Gesamtheit eine Geschwindigkeitsveränderung. Diese Veränderung kann jedoch sehr hohe Werte erreichen, da der Fehlerbereich nur um den Veränderungsprozentsatz zwischen einer Steuerinformationsperiode und der nächsten verringert wird. Außerdem macht dieses System nur die Verwendung einer auf ein einziges Informationsbit reduzierten Einleitung erforderlich, die, wenn sie bekannt ist (»Null« oder »Eins«), das Synchronisieren der Zeitsteuereinheit für das Lesen des ersten Nutzinformationsimpulses mit der tatsächlichen Betriebsgeschwindigkeit der den Datenträger antreibenden Vorrichtung ermöglicht.

Diese Vorrichtung ist hervorragend geeignet für Geräte mit unkomplizierten mechanischen Teilen, bei welchen die größere Betriebstoleranz dadurch zu einer wesentlichen Kostensenkung führt.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Zv/ei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. la und Ib eine Aufzeichnungswellenform bzw. die der Nutzinformation vorangehende Informationseinleitung,

Fig.2 ein Diagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Gerätes nach der Erfindung und

Fig.3 in dem Gerät nach Fig.2 auftretende Wellenformen,

F i g. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel, in dem der in der Fig.2 gestrichelt umrandete analoge Kreis in digitaler Technik dargestellt ist.

Die Erfindung ist bei Verwendung eines Gerätes veranschaulicht, das die auf ein Magnetband geschriebene Information erkennen kann. W)

Beim Ablesen von einem magnetischen Datenträger induziert die Bewegung des magnetischen Datenträgers gegenüber einem Lesekopf in ihm Spannungsänderungen in Übereinstimmung mit dem aufgezeichneten nußverlauf, die mit Hilfe bekannter Schaltungen _h-, gleichgerichtet und in Impulse umgewandelt weiden. Diese Impulse haben demzufolge einen Zeitverlauf, der von der Lage der Flußübergänge auf dem magnetischen Datenträger und von der Geschwindigkeit abhängig ist, mit welcher der Datenträger unter dem Lesekopf hindurchgeht

In Fällen, in welchen eine einzelne aufgezeichnete Spur eine Folge von Informationsbits der selbständigen digitalen Art enthalten muß, werden bei den allgemein verwendeten und als Phasenmodulation, Frequenzvecdoppelung usw. bezeichneten Aufzeichnungstechniken Flußübergänge als Informationsinhalt und andere mit den erstgenannten nach bekannten Schemen durchsetzte Flußübergänge für Steuerzwecke in der Weise benutzt, daß man das Vorhandensein von Bits erkennen und ihnen beim Lesen zugleich den Wert »0« oder »Ί« beimessen kann.

Das System der Unterscheidung beim Lesen beruht demzufolge auf der Möglichkeit der Unterscheidung der Informationsübergänge von den Steuerübergängen als Funktion des Zeitverlaufes, mit welcher sie sich dem Lesekopf darbieten.

Wenn man Fig. 1, die eine Wellenform zum Aufzeichnen auf einer Spur mit Hilfe eines symmetrische Wellenformen benutzenden Frequenzverdoppelungs-Aufzeichnungsverfahrens zeigt, als Beispiel nimmt, ist es notwendig die mit b (bits) bezeichneten Übergänge von den mit c (Zeitsteuerung) bezeichneten zu unterscheiden, wobei die Übergänge c an jedem Bit vorhanden sind und die Übergänge b an die Übergänge c für diejenigen Bits angrenzen, die den Wert»!« haben.

Die Übergänge b werden durch Benutzung des Zeitparameters, d. h. durch Ausnutzung der Tatsache unterschieden, daß sich ihre Lage nominell von den Sollstellen der Übergänge c aus auf der Hälfte der Strecke befindet.

Wenn sowohl beim Aufzeichnen als auch beim Lesen sich ein Datenträger mit nicht gleichbleibender Geschwindigkeit bewegt, unterliegen die Abstände und demzufolge die sich beim Lesen aus ihnen ergebenden Zeiten einer Veränderung. Ein zweiter zum Verändern der vorerwähnten Abstände führender Grund ist der als Spitzenverschiebung bekannte, der vorkommt, wenn die Auflösung des magnetischen Datenträgers oder des Systems oder von beiden gegenüber der Dichte der Flußübergänge nicht ausreichend hoch ist.

Die Erfindung löst die Probleme der Unterscheidung oder des Auflösevermögens in dem Falle, wo der Datenträger bei Geschwindigkeitsveränderungen gegenüber der Nenngeschwindigkeit bewegt wird, während die zweite Ursache im Vergleich zu den Geschwindigkeitsveränderungen nur in geringem Maße vorhanden ist.

Das System nach der Erfindung ist verwendbar durch Benutzung einer Schaltung, die den zeitlichen Abstand der vorangehenden Impulse mißt und das Anlaufen am Anfang der Stromimpulse eines Univibrators bewirkt, dessen Dauer der vorher ausgeführten Messung proportional ist. Dieser Univibrator unterscheidet zwischen dem folgenden Übergang c oder b, während die vorgenannte Schaltung erneut die Messung des Stromimpulsabstandes durchführt, so da3 sie für den künftigen Impulsabstand eine Univibratordauer bereit hat, die diesmal dem vorliegenden (jetzigen) Abstand proportional ist usw.

Es sei angenommen, daß eine Einleitung benutzt wird, die aus einem einzigen Informationsimpuls »0« besieht, der der Ntitzinformation, wie in I ig. I veranschaulicht, vorangeht, und daß das anhand von F i g. 2 beschriebene Gerat zum Lesen und zur Gleichrichtung verwendet wird.

Das auf dem Bandträger vorhandene Signal wird durch den Lesekopf 1 gelesen, der den Verstärker 2 speist, von dem aus das Signal an einen Spitzengleichrichter 3 angelegt wird. Das gleichgerichtete Signal wird dann durch einen Impulsformer 4 auf logische Standardpegel gebracht.

Bei Ruhebedingungen wird eine Flip-Flop-Schaltung 5 (durch ein vorangehendes Rückstellsignal) zurückgestellt, wobei sie über die Torschaltung 6 den Transistor 7 leitend hält. In diesem Zustand nimmt der Transistor 7 den gesamten durch den Stromgenerator 8 erzeugten im wesentlichen konstanten Strom auf und hall den Pegel des Kondensators 9 auf Null. Der Ausgangstransistor 13 wird durch den Strom aus dem Generator 12 ebenfalls leitend gehalten, so daß demzufolge der Transistor 15 gesperrt ist.

Der entsprechend der Zeitsteuerung der Einleitung ankommende Impuls stellt die Flip-Flop-Schaltung 5 auf ihren »Eins«-Zustand, was das Sperren des Transistors 7 bewirkt. Der Transistor 7 läßt nunmehr zu, daß der Strom aus dem Generator 8 den Kondensator 9 auflädt. Der auf diese Weise erzeugte Sägezahnimpuls wird über einen entkoppelnden Emitterfolger 10 an einen Kondensator 11 angelegt, der bis auf die gleiche Spannung aufgeladen wird. In dieser Phase treten im letzten Teil des Geräts keine Zustandswechsel auf.

Der entsprechend dem Steuerbit für das erste Nutzbit über die Torschaltungen 17 und 6 gehende zweite Impuls sättigt den Transistor 7, was die vorübergehende Entladung des Kondensators 9 bewirkt. Der Kondensator 11 erfährt über den Emitterfolger 10 den gleichen Spannungssprung, der die Basisspannung des Transistors 13 auf einen negativen Sperrwert bringt. Demzufolge steigt der Ausgang an, so daß der Transistor 15 leitend wird. An dieser Stelle beginnt der Strom aus dem Generator 12 den Kondensator 11 aufzuladen, wobei er einen Anstieg erzeugt, der den Basis-Sättigungswert des Transistors 13 in einer Zeit erreicht, die gleich Zweidritteln der Zeit zwischen den beiden vorangehenden Zeitsteuerimpulsen ist.

Dies geschieht insoweit, als die Ströme der Generatoren 8 und 12 von gleichem Wert sind und außerdem der am Kondensator 9 erzielte Spannungssprung dem Intervall zwischen zwei vorangehenden Zeitsteuersignalen proportional ist und derselbe Sprung an den Kondensator 11 angelegt wird, der, da er eine Kapazität gleich Zweidritteln der des Kondensators 9 hat, in einer in gleicher Proportion kürzeren Zeit wieder aufgeladen wird.

Im Verlaufe der Zeit, in welcher der Kondensator 11 wieder aufgeladen wird, lädt der Generator 8 den Kondensator 9 ebenfalls wieder auf, jedoch wird dieser Anstieg an den Kondensator 11 nicht angelegt, bis der Ausgang wieder potentialmäßig niedrig wird, so daß der Transistor 15 gesperrt wird. Der Emitterfolger 10 kann somit den Kondensator 11 rasch auf die Spannung bringen, die zu diesem Zeitpunkt an dem Kondensator 9 vorhanden ist.

Ein möglicher, durch das Vorhandensein einer »!«-Information bewirkter Impuls wird an die Basis des Transistors 7 nicht angelegt, da der mit Hilfe eines Inverters 16 einwirkende Ausgang 20 der Schaltung die Torschaltung 17 Ober die gesamte Zeitspanne sperrt, in welcher er während dieser Zeitspanne auf hohem Potential bleibt Der Ausgang 20 öffnet jedoch die Torschaltung 18, so daß die mögliche »!«-Information am Ausgang 21 des Geräts ankommen kann.

Der nachfolgende Zeitsteuerimpuls findet den Weg frei und entlädt den Kondensator 9, um einen Zyklus entsprechend dem bereits beschriebenen einzuleiten.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der analoge Kreis des ersten Ausführungsbeispiels ersetzt durch digitale Elemente. Die digitale Anordnung kann als selbstanpassender Synchronisierer für verschiedene Arten von Vorrichtungen zum Lesen sich bewegender Datenträger benutzt werden (z. B. magnetischen Aufzeichnungsgeräten).

ίο Das digitale System kann beliebig empfindlich gemacht werden durch Verringerung der Periode der internen Zähler; ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist der, daß die internen Zähler in einigen Situationen für eine Vielzahl anderer Funktionen herangezogen werden können, wenn sie nicht als Synchronisierer benutzt werden. Diese Tatsache erlaub! es, Kosten zu sparen.

Die Fig.4 zeigt einen digitalen selbstanpassenden Synchronisierer, der den Synchronisierer der F i g. 2 ersetzt. Die Zähler A, B, und C, die gleiche Zählperioden haben, sind wie dargestellt verbunden und sind über die Zuführung 31 an einen (nicht dargestellten) Impulsgenerator angeschlossen. Ein Rücksetz- und Startimpuls wird über den Flip-Flop 3 angelegt und veranlaßt die Zähler A und B mit dem Zählen in Vorwärtsrichtung zu beginnen. Die Impulse der Zuführung 31 haben eine Frequenz, die höher ist als die Frequenz der vom sich bewegenden Datenträger gelesenen Impulse. Die Zähler A und B zählen synchron, sobald sie beide die gleiche Impulsfolge erhalten; ein Dividierer (D) ist zwischen den Ausgang des Zählers A und den Rückwärtszähleingang des Zählers B geschaltet. Der Dividierer (D) gibt einen Rückwärtszählimpuls an den Zähler B für jede vorherbestimmte Anzahl von Vorwärtszählimpulsen, die an die Zähler A und ßgelegi werden. Zum Beispiel wird bei vier Vorwärtszählimpulsen ein Rückwärtszählimpuls an den Zähler B gelegt Impuls-Dividierer sind vom Stand der Technik her bekannt, und es können mehrere im Handel erhältliche Dividierer für diesen Zweck benutzt werden.

Am Ende jedes Leserintervalls oder jeder Einheit, die eine einzige Information vom sich bewegender Datenträger erzeugt, wird der Zähler A eine Zahl registrieren, die die ganze Dauer des Intervalls darstellt während der Zähler B eine Zahl registriert, die einen Bruchteil dieses Intervalls darstellt, wobei das Verhältnis durch den Faktor des Dividierers (D) festgelegt wird Dieser Faktor ist konstant während der ganzen Leseoperation.
Wenn das nächste Leseintervall beginnt, setzt ein an das Gatter 17 angelegter Impuls die Zähler A und E zurück und gestattet ihnen das Zählen von neuem zu beginnen. Dieser Impuls am Gatter 17, der den Beginn einer neuen Informationseinheit festlegt, veranlaßt, daß der Inhalt des Zählers B über das Gatter 30 in den Zähler C übertragen wird, bevor der Zähler E zurückgesetzt ist Der Zähler C wird gleichzeitig übet den Impuls des Gatters 17 in die Lage versetzt, in Rückwärtsrichtung zu zählen, so daß, während die Zähler A und B während eines gegebenen Leseintervalls

Mi vorwärts zählen, der Zähler Crückwärts zählt und dabei das vom Zähler B am Ende der vorhergehender Leseperiode Gezählte reduziert Solange der Zählstand im Zähler C verschieden von Null ist wird die Verbindung 20 auf positiver Spannung gehalten. Diese Spannung wird über den Inverter 16 an das Gatter 17 gelegt und hält das Gatter 17 gesperrt Die Null-Bedin gung im Zähler Clöst einen nicht dargestellten Schaltei zur Spannungsquelle aus, so daß die Spannung nicht

mehr an der Verbindung 20 liegt, wodurch das Gatter 17 geöffnet wird. Solange wie die Null-Bedingung im Zähler Cnicht vorliegt, ist das Gatter 18 in der Lage, ein Signal auf der Verbindung 21 zu erzeugen, das den Informationsinhalt darstellt und auf der Verbindung 20 wird ein Impuls erzeugt, der dem vorhergehenden

Leseintervall proportional ist. Die Analogie zwischen dem Zähler C und der Kapazität 11 des ersten Ausführungsbeispieles ist offensichtlich, beide haben die Funktion, an die Einheit, die gerade gelesen wird, das Leseintervall der vorhergehenden Einheit anzulegen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum synchronen Lesen von Informationen von einem sich bewegenden Datenträger, auf weichem Steuerinformationen und Dateninformationen verschachtelt sind, mit einem Lesekopf zum Lesen der aufgezeichneten Informationen sowie einer auf den Lesekopf ansprechenden Vorrichtung zum Unterscheiden zwischen der Steuer- und der Dateninformation unter Steuerung durch eine Zeitsteuereinheit, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuereinheit (7 bis 15; A bis D\ 30 bis 3«) eine Schaltung (7, 9; A, B, D) aufweist, die das Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Steuerinformationsimpulsen mißt und diese Information auf eine Zeitsteuerschaltung (iO bis 15; C)überträgt, um ein Zeusteuersignal zu erzeugen, das dem gemessenen Zeitintervall proportional ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung einen ersten Kondensator (9) enthält, der während des Intervalls zwischen zwei aufeinanderfolgenden Steuerinformationsimpulsen durch einen Stromgenerator (8), der einen im wesentlichen konstanten Strom liefert, aufgeladen wird, und einen zweiten Kondensator (11) enthält, der die Dauer des Zeitsteuersignals für die laufend abgelesene Information bestimmt, und daß die durch den ersten Kondensator (9) erreichte Ladespannung zum Zeitpunkt des Lesens eines Steuerinformationsimpulses in den zweiten Kondensator (11) übertragen wird, so daß der zweite Kondensator die Zeitsteuerung für das Lesen der nächsten Information bestimmen kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung einen ersten Zähler (A) umfaßt, der geeignet ist, während eines ersten Leseintervalls zwischen zwei aufeinanderfolgenden Steuerinformationen vorwärts zu zählen, und daß der Zählerstand in diesem ersten Zähler (A)dadurch die Dauer dieses Leseintervalls angibt, sowie einen zweiten Zähler (B), der geeignet ist, während eines Teiles der ersten Leseperiode vorwärts zu zählen und während des anderen Teiles dieser Leseperiode rückwärts zu zählen, so daß der Zählerstand in diesem zweiten Zähler (B) dadurch einen Bruchteil der Dauer dieser Leseperiode angibt, und einen dritten Zähler (C), in den der Zählinhalt des zweiten Zählers (B) am Ende der ersten Leseperiode übertragen wird, und daß dieser dritte Zähler (C) während des folgenden Leseintervalls rückwärts zählt mittels einer Anzahl von Impulsen, die gleich ist dem im zweiten Zähler (B) am Ende des ersten Leseintervalls festgestellten Zählerstandes.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zähler (B), der einen Bruchteil der Dauer der besagten Leseperiode angibt, durch einen Dividierer (D) veranlaßt wird, rückwärts zu zählen, und daß der Dividierer (D) vom ersten Zähler (A) gespeist wird und den zweiten Zähler ^veranlaßt, rückwärts zu zählen bei jedem aufeinanderfolgenden, vorherbestimmten Bruchteil der Anzahl der Zählschritte, die vom ersten Zähler (Abgezählt werden.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum synchronen Lesen von Informationen von einem sich bewegenden Datenträger, auf welchem Steuerinformationen und Dateninformationen verschachtelt sind, mit einem Lesekopf zum Lesen der aufgezeichneten Informationen sowie einer auf den Lesekopf ansprechenden Vorrichtung zum Unterscheiden zwischen der Steuer- und der Dateninformation unter Steuerung durch eine Zeitsteuereinheit

Bei Datenträgern für digitale Informationen stützt sich die Erkennung der Information häufig auf die Raum-Zeit-Wechselbeziehung zwischen aufeinanderfolgenden Informationsimpulsen. Einige dieser Datenträger, beispielsweise magnetische Träger, übernehmen die Aufgabe, die Abstände und die Relativzeiten zu bestimmen, in welchen die Informationsimpulse zunächst eingeschrieben und dann durch mechanisch angetriebene Vorrichtungen erneut gelesen werden.

Da mechanische Vorrichtungen aus verschiedenen Gründen (z.B. Schlupf, Spannungs- und Frequenzschwankungen des Zuführsystems usw.) Geschwindigkeitsveränderungen unterliegen, sind der Abstand und die Zeitsteuerung der Informationen mit einem gewissen Fehlergrad behaftet. Diesem Fehler sind Lesefehler von Seiten der das Lesen bewirkenden Leseköpfe überlagert.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist in der Schaffung eines sich selbst anpassenden Synchronisiersystems zu sehen, das eine richtige Auswertung der M von dem sich bewegenden Datenträger abgelesenen Information durch Erweiterung der Fehlerbereiche ermöglicht, die an sich für den den Datenträger antreibenden mechanischen Teil zulässig sind.

Für dieses Problem gibt es grundsätzlich zwei J5 bekannte Lösungen, die eine konstant arbeitende Zeitsteuerung bzw. eine synchronisierte Zeitsteuereinheit mit einer Zeitkonstante erfordern, von welchen die letztgenannte als »gesperrter Phasenoszillator« bekannt ist.

Die erste Lösung ist die einfachere und unmittelbarere und besteht aus einer monostabilen Schaltung mit einer genau konstanten Aktivphasenzeit, die von einem Steuerinformationsimpuls zum Anlaufen gebracht wird und im Verlaufe der Zeitspanne, in welcher sie aktiv ist, die Feststellung des Vorhandenseins oder Fehlens der nächsten Information zeitlich steuert(GB-PS 11 49 959). Dieses System hat den Nachteil, daß es einen begrenzten Höchstarbeitsbereich hat, in welchem jede Fehlerquelle (z. B. Geschwindigkeitsveränderungen, Lesefehler, Eichungsfehler usw.) ihre kumulative Wirkung hat, wobei die Schaltung weder eine Wirkung von der anderen unterscheiden, noch sich ihr anpassen kann.

Die zweite Lösung, d.h. die synchronisierte Zeitsteuereinheit mit einer Zeitkonstante, ist mehr verfeinert und wird mit besonderen Hilfsmitteln bei »selbstsynchronisierenden« Systemen angewendet, bei welchen sichergestellt ist, daß für eine bestimmte Zeitspanne ein Mindestbetrag an Informationen kontinuierlich zugeführt wird. Sie besteht aus einem W) Oszillator mit veränderbarer Frequenz, dessen Frequenz über eine Zeitkonstante durch die Hauptfrequenz der Steuerinformationen gesteuert wird, mit welcher er phasensynchronisiert ist (GBPS U 12 399). Auf diese Weise haben geringfügige Geschwindigkeitsveränderungen gegenüber der Frequenz der Sleuerinformation, d. h. Veränderungen mit einer Periode, die zumindest etwa zwanzig dieser Steuerinformationsimpulse enthalt, keinerlei Auswirkung auf die für das Unterbringen der