DE2210932A1 - Verfahren und Vorrichtung zur magnetischen Aufzeichnung und/oder Wiedergabe für Digitalsysteme - Google Patents

Description

8670-72/H/Ro.
Franz.Anm. 71 09688
vom 19. März 1971

AIR PRECISION - Societe Anonyme 5 Avenue Denis-Papin -.92 - LE PLESSIS-ROBINSON,

Frankreich

Verfahren und Vorrichtung zur, magnetischen Aufzeichnung und/oder Wiedergabe für Digitaleysteme.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur magnetischen Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Informationen für Digitalsysteme unter Verwendung eines bandförmigen Trägermaterials.

Elektronische Datenverarbeitungssysteme enthalten gewöhnlich eine Reihe- von peripheren Einrichtungen, welche dazu dienen, gewisse Daten aufzunehmen, zu speichern und wiederzugeben, die dann in einem Rechner oder in graphischen oder Datenerfassüngsstationen usw. verarbeitet werden. Als periphere Einrichtungen dienen Streifenleser und -locher, Kartenleser und -locher oder magnetische Aufnahme- und Lesegeräte wie Speichertrommeln, Speicherplatten, Bänder oder Karten. Alle diese üblichen Einrichtungen haben den Nachteil, daß sie auf v/endig sind und deshalb ihre Verwendung bei vielen einfachen Systemen stark beschränkt wird. Außerdem sind die relativ einfachsten bekannten Einrichtungen wie z.B. Streifenleser und Streifenlochgeräte wegen ihrer Anfälligkeit und wegen des Raumbedarfs des Trägermaterials für gewisse industrielle Aufgaben wenig geeignet.

Es besteht also Bedarf nach einer Peripherie-Einheit, welche Daten wirtschaftlicher als bisher und auf sehr kleinem Volumen zu speichern vermag. Sie soll hinsichtlich der Hand-

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habung und Anwendung möglichst einfach und anpassungsfähig sein, damit die wesentlichsten der beim Einsatz kleiner Datenverarbeitungssysteme auftretenden Probleme gelöst werden können.

Die fortschreitende Vereinfachung bei der Handhabung von Magnetbänder insbesondere durch Einführung der Kassette und die Verbesserung ihrer Qualität lassen ihren Einsatz für Digitalsysteme mit magnetischer Aufnahme möglich erscheinen. Für eine derartige Anwendung muß die Magnetband-Einrichtung folgende Elemente aufweisen: Ein Trägermaterial und einen Magnetwandler für die magnetische Aufzeichnung; ein einfacher Mechanismus, mit dem der Träger an dem Wandler vorbeigeführt wird; eine elektronische Schaltung, mit der während der Aufnahme Signale, welche eine digitale Information darstellen, dem Wandler zugeführt werden können; und eine weitere elektronische Schaltung zum Abtasten und Auswerten der während der Wiedergabe der gespeicherten Information vom Wandler erzeugten elektrischen Signale.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Aufnahmedichte auch bei Verwendung von einfachen Geräten und Magnetköpfen üblicher Qualität zu verbessern, welche bei höheren · Frequenzen nicht sehr leistungsfähig sind.

Die Erfindung besteht in einem Verfahren zur magnetischen Aufnahme und/oder Wiedergabe für Digitalsysteme, bei dem die Informationen auf zwei nebeneinander in Bezug auf die Bandmitte auf derselben Seite des Bandes liegenden Spuren derart aufgezeichnet werden, daß die eine Spur bei jedem Bit vom Wert "1" und die andere Spur bei jedem Bit vom Wert "O" eine Zustandsänderung registriert. Hierbei ist die Streuung hinsichtlich der Dauer der Signale gering.

Gemäß der Erfindung erfolgt die Wiedergabe der Informationen mit Hilfe von einfachen elektronischen Kreisen, ohne daß irgendeine kritische Zeitkonstante zu berücksichtigen ist. Das Verfahren ermöglicht ferner während der Wiedergabe das Auffinden von Fhlern und bei gewissen einfachen Fällen ihre Korrektur.

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Eine Einrichtung gemäß der Erfindung zum Ausführen des Verfahrens, bei der für das Trägermaterial Kassetten verwendet werden, wie sie üblicherweise für Audio-Aufnahmen bestimmt sind, enthält vorzugsweise einen gewöhnlichen, handelsüblichen Kassettenrecorder . Für diese Einrichtung werden zweckmäßig Standard-Stereoköpfe verwendet. Die Verstärker können aus integrierten Standardkreisen bestehen, wie sie bei Kernspeichern üblich sind.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der- Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Zeitdiagramm mit den Signalfolgen bei der Aufnahme und Wiedergabe gemäß der Erfindung;

Fig. 2 schematisch eine Schaltung, mit der Fehler festgestellt und in gewissen einfachen Fällen korrigiert werden können;

Fig. 3 schematisch eine Einrichtung für die digitale Aufnahme und/oder Wiedergabe unter Verwendung eines Magnetbandes mit einem Umschaltsystern für diese beiden Anwendungen;

Fig. 4 schematisch die beiden Eingangskreise für die digitale Aufzeichnung, und

Fig. 5 schematisch die Verstärkerkreise für die Wiedergabe.

Fig. 1 zeigt den Signalverlauf im Magnetkopf während der Aufnahme und Wiedergabe. Die Informationsbits werden entsprechend ihrer Bedeutung auf einer der beiden Spuren registriert, welche bei dieser Aufnahmeart gleichzeitig verwendet werden. Die Bits "1" werden also auf der einen Spur und die Bits "O" auf der anderen Spur aufgezeichnet. Jede Spur entspricht natürlich einem zugehörigen Eingangskreis. Bei der Aufzeichnung genügt es, den Fluß (nur) in einem der beiden den Spuren zugeordneten Aufnahmeköpfe je nach der Bedeutung des Informationsbits sprungweise zu verändern, wie es durch die beiden Schwingungen 10 und 11 im oberen Teil von Fig. 1 dargestellt ist.

Bei der Wiedergabe-liefert der Magnetkopf schwache Spannungen, deren Art durch die Schwingungsformen 12 und.13 ent-

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sprechend den beiden Spuren dargestellt ist. Diese Spannungen ergeben nach entsprechender Verstärkung, Gleichrichtung und Formgebung Binärsignale gemäß den Schwingungsformen 14 und 15, die dann in allen nachgeschalteten Verknüpfungskreisen verwertet werden können.

Bei diesem Verfahren muß zwischen zwei Fehlerarten unterschieden werden, welche bei der Wiedergabe auftreten können. Ein Fehler der ersten Art ist das gleichzeitige Auftreten eines Impulses auf beiden Spuren, was bei der vorliegenden Aufnahmeart nur durch einen parasitären Impuls auf einer der beiden Spuren möglich ist. Ein Fehler zweiter Art ist das Fehlen von mindestens einem Impuls auf den beiden Spuren. Während sich Fehler der ersten Art einfach durch entsprechende Auswahl der Verstärkerkreise und passender Filter vermeiden lassen, sind Fehler der zweiten Art sehr viel häufiger. Sie können von einem örtlichen Fehler im Band herrühren, oder von schlechter Bandführung und sind ganz allgemein darauf zurückzuführen, daß ein verstärkter Impuls nicht die Ansprechschwelle des elektronischen Schaltsystems überschreitet. Mit Hilfe einer einfachen Einrichtung zum Vergleichen der Analog-Signale auf den beiden Bahnen kann jedoch im Falle eines Fehlers zweiter Art eine Entscheidung bezüglich der Bedeutung des fehlenden Bits getroffen werden. '

In Fig. 2 ist schematisch eine Verknüpfungsschaltung zum Auffinden von Fehlern der beiden verschiedenen Arten dargestellt. Sie besteht im wesentlichen aus einem Oder-Glied 20, einem Und-Glied 21, einer als Zeitglied 22 dienenden Kippschaltung und zwei Flip-Flops 23 und 24, welche Fehler der ersten bzw. zweiten Art speichern sollen. Die von den Verstärkerkreisen gelieferte Information hat die in Fig. 1 gezeigten Schwingungsformen 14 und 15 und wird gleichzeitig an die beiden Verknüpfungsglieder 20 und 21 angelegt. Das vom Und-Glied 21 stammende Signal setzt das Flip-Flop 23, welches Fehler erster Art anzeigt und durch ein Löschsignal RAZ rücksetzbar ist. Die vom Oder-Glied 20 gelieferten Signale dienen als Zeitimpulse und zur Synchroni-

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' — κ —

sation, wenn Informationen von anderen Datenverarbeitungseinrichtungen verwendet werden, die nicht mit der Erfindung zusammenhängen. Darstellungsgemäß werden diese Zeitsignale dem Zeitglied 22 zugeführt, welches nach einer bestimmten Zeit At nach Erhalt eines Impulses in seinen Zustand "1" springt. Wenn die Zeit At gerade etwas kleiner ist als die doppelte.mittlere Dauer zwischen zwei Impulsen, liefert das Flip-Flop 24 eine Anzeige, daß mindestens ein Impuls fehlt, also ein typischer Fehler zweiter Art aufgetreten ist. Das Flip-Flop 24 kann jederzeit durch ein Löschsignal rückgesetzt werden.

Fig. 3 zeigt ein typisches Kassettengerät mit einer Kassette 30, in der sich eine Abgabespüle 31 und eine Aufnahmespule 32 befinden. Gegenüber den öffnungen der Kassette sind ein Wandlerkopf 33 für die magnetische Aufnahme und Wiedergabe sowie ein Löschkopf 34 angeordnet. Zum Antrieb des Bandes 38, welches im Inneren der Kassette von losen Rollen 39 und 40 geführt wird, dienen eine Treibrolle 35 und eine Andrückrolle 36. Letztere ist lose auf einem beweglichen Träger 37 angeordnet. Ein Motor 41 treibt ein auf der Treibrolle 35 sitzendes Rad 42 und über Kupplungen 43 und 44 auch die Spulen 31 und 32 an. Der Ablauf des Bandes 38 kann jederzeit durch ein von Hand oder elektromechanisch betätigtes Schaltsystem 45 unterbrochen werden, wobei die Andrückrolle 36 von der Treibrolle 35 abgehoben und der Antriebsmechanismus für die Aufnahmespule 32 abgeschaltet wird.

Eine von Hand oder elektromechanisch betätigte Umschalteinrichtung 46 gestattet es, die Einrichtung auf Aufnahme oder Wiedergabe zu schalten. In der Aufnahmestellung empfängt der Wandlerkopf 33 die von den beiden digitalen Aufnahmekreisen kommenden Eingangssignale. Der Löschkopf 34 erhält in dieser Stellung einen für die Schleifensättigung im entsprechenden Sinn ausreichenden Löschstrom. In der Wiedergabestellung ist der Wandlerkopf 33 mit Signalausgängen verbunden, welche mit Differenzverstärkern gekoppelt sind, aus denen die erste Stufe des Systems zum Abtasten und Auswerten (u.a. zum Gleichrichten) der elektrischen Signale besteht.

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Fig. 4 zeigt die wichtigsten Elemente der Aufnahmekreise. Jeder Kreis besteht für eine der Spuren aus einem bistabilen Glied 50, dessen Ausgänge über zwei im wesentlichen gleiche Widerstände 52 und 53 mit dem Wandler 51 des Magnetkopfes 33 (Fig. 3) verbunden sind. Für die andere Spur ist ein analoger Kreis mit einem bistabilen Glied 54 vorgesehen, dessen Ausgänge über die beiden im wesentlichen gleichen Widerstände 56 und mit dem im Magnetkopf 33 vorhandenen weiteren Wandler 55 verbunden sind.

Damit in den Wandlern Flußänderungen entsprechend den Schwingungsformen 10 und 11 erzeugt werden, genügt es, Impulse entsprechend den Bits "1" bzw. "0" auf die bistabilen Glieder 50 und 54 zu übertragen. Die Widerstände 52 und 53 werden so gewählt, daß der Aufnahmestrom in Abhängigkeit von der Impedanz des Wandlers 51 und den Eigenschaften des magnetischen Aufnahmematerials optimale Werte hat.

Fig. 5 zeigt die Einrichtung für den Fall der Wiedergabe. Die Wandler 51 und 55 sind nun direkt mit dem System zur Verstärkung, Gleichrichtung und Impulsformung verbunden. Das System für die eine Spur enthält einen Differenzverstärker -60 hoher Eingangsimpedanz vorzugsweise in Form einer Darlington-Stufe. Die Ausgänge dieses Verstärkers sind über zwei Impedanzanpassungsstufen 63 und 64 mit einer Eingangsstufe 61 eines Verstärkers 62 verbunden, wie er für die Verstärkung von Signalen aus Magnetkernspeichern häufig verwendet wird. Der Ausgang der Verstärkerstufe 61 ist mit einem Torglied 65 verbunden, welches die hier beschriebene Einrichtung mit sonstigen Verknüpfungsschaltungen koppelt. Entsprechendes gilt für die andere Spur. Der Wandler 55 ist direkt mit einem Differenzverstärker 66 verbunden, der über zwei Anpassungsimpedanzen 68 und 69 die Eingangsstufe 67 des Verstärkers 62 ansteuert. Der Ausgang der Verstärkerstufe 67 ist mit einer Ausgangsstufe in Form eines Torgliedes 70 verbunden.

Mit Hilfe eines im Verstärker 62 enthaltenen Hilfsverstärkers 71 kann durch eine feste Spannung V_REF eine Spannungs-

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schwelle definiert werden. Die schwache vom Wandler 51 erzeugte Spannung, welche der Schwingungsform 12 in Fig. 1 entspricht, wird zunächst im Differenzverstärker 60 verstärkt.Durch Einstellung von in einer Stromerzeugerstufe befindlichen Widerständen wird der Verstärkungsgrad geregelt, damit Signale mit richtiger Amplitude zum Verstärker 62 weitergeleitet werden. Nach Anpassung der Impedanz in den Stufen 63 und 64 gelangen die Impulssignale zurVerstärkerstufe 61, wo sie verstärkt und gleichgerichtet werden und außerdem einen Schwellwertkreis passieren. Die erzeugten Signale können an einem am Ausgang dieser Verstärkerstufe vorgesehenen Testpunkt abgegriffen und auf einem Oszillograph betrachtet werden, wodurch die Einregelung aller davor liegenden Stufen erleichtert wird. Hinter dem tastbaren Torglied 65 treten vollkommen kalibrierte Signale auf, wie sie in der Schwingungsform 14 in Fig. 1 dargestellt sind.

In gleicher Weise wird für die zweite Spur die während der Wiedergabe vom Wandler 55 kommende schwache Spannung entsprechend der Schwingungsform 13 (Fig. 1) vom Differenzverstärker 66 verstärkt und über Impedanzanpassungsstufen 68 und 69 zur Eingangsstufe 67 des Verstärkers 62 geleitet. Nach Verstärkung, Gleichrichtung und Durchlaufen eines Schwellwertkreises erscheint am Ausgang der Verstärkerstufe 67 ein Analogsignal, das zur Erleichterung der Einregelung der vorgeschalteten Stufen auf einem Oszillographen betrachtet werden kann. Das steuerbare Torglied 70 liefert am Ausgang ein Signal, das der Schwingungsform 15 (Fig. 1) entspricht.

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Claims (10)

1. •—β —
   Patentansprüche

   Verfahren zur magnetischen Aufzeichnung und/oder Wiedergabe von Informationen für Digitalsysteme unter Verwendung eines bandförmigen Trägermaterials, dadurch gekennzeichnet , daß die Informationen auf zwei nebeneinander in Bezug auf die Bandmitte auf derselben Seite des Bandes liegenden Spuren derart aufgezeichnet werden, daß die eine Spur bei jedem Bit vom Wert "1" und die andere Spur bei jedem Bit vom Wert "O" eine Zustandsänderung registriert.
2. 2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß bei der Informationswiedergabe Fehler infolge eines zusätzlichen oder verlorengegangenen Bits festgestellt werden.
3. 3.) Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kassettenrecorder mit einem Stereo-Magnetkopf (33) und ein Magnetband (38) mit vier Spuren vorgesehen sind, und daß jeweils zwei Spuren gruppenweise auf jeder Seite des Bandes liegen und der Magnetkopf gleichzeitig auf beiden Spuren einer der beiden Gruppen Informationen aufzeichnet und/oder liest.
4. 4.) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Bits "1" und "0" entsprechenden Impulse über bistabile Schaltungen (50, 54) entsprechenden Wandlern (51, 55) derart zuführbar sind, daß für jedes Bit "1" bzw. "0" auf der zugehörigen Spur eine Zustandsänderung registrierbar ist.
5. 5.) Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Wiedergabekreis für jede Spur einen Differenzverstärker (6O, 66), zwei Impedanzanpassungsstufen (63, 64; 68, 69) und eine Verstärkereingangsstufe (61; 67) enthält.
6. 6.) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß ein Hilfsverstärker (71) vorgesehen ist,

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   ■— Q —

   der mit Hilfe einer Referenzspannung eine Spannungsschwelle definiert.
7. 7.) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Verstärkerkreise als integrierte Schaltung ausgeführt sind, wie sie für die Verstärkerkreise von Kernspeichern verwendet wird.
8. 8.) Vorrichtung nach Anspruch 3 mit einer Schaltung zum Feststellen eines Fehlers,dadurch gekennzeichnet, daß die der Schaltung zur Fehlerfeststellung einerseits aus einem Und-Glied (21) besteht, das ein rückstellbares Flip-Flop (23) ansteuert, und andererseits aus einem Oder-Glied (20), einem Zeitglied (22) und einem weiteren rückstellbaren Flip-Flop (24), und daß durch den Kreis mit dem Und-Glied festgestellt wird, ob ein Impuls zu viel vorhanden ist, während der Kreis mit dem Oder-Glied das Fehlen eines Impulses feststellt.
9. 9.) Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die vom Oder-Glied (20) gelieferten Impulse als Zeit- und Synchronisationsimpulse verwendet werden.
10. 10.) Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Torglieder (20, 21) parallel mit den von den Wiedergabeverstärkern erzeugten Signalen gespeist werden.

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