DE2326658A1

DE2326658A1 - Datentrennvorrichtung

Info

Publication number: DE2326658A1
Application number: DE2326658A
Authority: DE
Inventors: Robert L Cloke; Frank J Sordello
Original assignee: Information Storage Systems Inc
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-08-23
Filing date: 1973-05-25
Publication date: 1974-03-21
Also published as: NL154847B; IT998404B; CA975438A; NL7311665A; FR2197273A1; DE2326658C3; JPS5631780B2; US3792361A; GB1430212A; FR2197273B1; JPS49134206A; DE2326658B2

Description

Beschreibung zum Patentgesuch

der Information Storage Systems Inc_p 10435 North Tantau Avenue Cupertino, Calif. 95014/USA

Datentrennvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Datentrennvorrichtung, durch welche erste und zweite Komponenten eines Datensignales getrennt werden können. Auch handelt es sich um Signalgeneratoren mit einem Oszillator,der bei einem Datensignal verriegelt werden kann und Daten=» und Taktgebersignale bei der Datenübertragung über Logikgafer führt.

Bezüglich der Frequenz regelbare Oszillatoren werden beispielsweise in Datenverarbeitungsanlagen verwendet, um Schaltungen zu synchronisieren, so daß Datensignale gelesen und verarbeitet werden können. Die Oszillatoren müssen deshalb bezüglich der Frequenz regelbar sein, damit sie bei einem Eingangsdatensignal derart verriegelt werden können, daß die vermischten Daten- und Taktgebersignale zur Verarbeitung der Daten getrennt werden können. Naturgemäß muß der Frequenzbereich des Oszillators auf denjenigen des Datensignales abgestimmt sein und der Oszillator muß Frequenzänderungen der Daten folgen, wenn diese durch das System übertragen werden.

üblicherweise wird ein Signal erzeugt, um die Gatterschaltkreise zu steuern, welche geöffnet oder durchgeschaltet

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werden können, so daß sie den Durchgang der Daten- und Taktgeberinformation durch ausgewählte Ausgangsleitungen zulassen. Es ändert sich nicht nur die Frequenz dieses Datensignales, sondern es könnten zusätzlich einige der Taktgeber- oder Datensignale wegen Systemfehlern oder der Art des Aufzeichnungskodes ausfallen. Beispielsweise werden bei der Verwendung eines Kodes wie der modifizierten Frequenzmodulation die Taktgebersignale unter bestimmten Umständen ausgelassen. Daher muß die Trennschaltung einen Schwungradeffekt aufweisen, um die Frequenz auch durch solche Bereiche hindurch aufrecht zu erhalten, in denen kein Taktgebersignal auftritt, bei welchem der Oszillator verriegelt werden könnte.

Bei neueren Datenaufzeichnungs- und Verarbeitungseinrichtungen wurde die Frequenz der aufgezeichneten Daten wesentlich erhöht. Naturgemäß haben sich mit der Verdopplung oder Vervierfachung der Datensignalfrequenz die Probleme der Trennung der Daten und der Taktgebersignale erhöht. Beispielsweise hatten in der Vergangenheit manche Datentrennvorrichtungen einen Sägezahngenerator, bei welchem der Anstiegszeit, die den Durchlaßimpuls für ein Taktgeber™ oder Datensignal darstellte, ein Rücklaufabschnitt des Oszillatorsignales folgte. Naturgemäß war der Rücklaufabschnitt kurz, da er die Durchlaßzeit verminderte, in welcher der Signalinhalt übertragen wurde. Jeder Abzug durch die Rücklaufzeit machte das Fenster schmaler und erhöhte daher die Möglichkeit, daß ein entdeckter Impuls nicht in das Fenster fällt und daher verloren geht. Bei der Verminderung der Rücklaufzeit ergeben sich jedoch gewisse Rauschprobleme, welche die ordnungsgemäße Erfassung und Verarbeitung der in dem Signal enthaltenen Information stören können.

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Durch die Verdopplung oder Fervierfaehung der Frequenz des Datensignales bei der neueren Generation von Datenverarbeitungsanlagen ist die für den Oszillator zur Ver=· fügung stehende Zykluszeit beträchtlich herabgesetzt worden. Hieraus ergibt sich^ daß die erforderliche Herab= Setzung der Rücklaufzeit 2u einem noch stärkeren Rauschen führt, wodurch das Batensigaal beeinträchtigt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde _β eine Schaltungsanordnung zum Trennen von Daten vorzusehen, welche auch bei den Frequensen der Batensignale arbeiten kann,, die bei der neuen Generation won Datenverarbeitungsanlagen auftreten, während die üblichen Machteile bezüglich"des Kau~ Sehens begrenzt werden.

Diese Aufgabe wird erfindangsgemäß dadurch gelöst, daß ein bezüglich der Frequenz regelbarer Oszillator ein zyklisches Zeitsignal mit ersten und zweiten identifizierbaren Abschnitten während jedes Frequenzzyklus erzeugt, erste und zweite Logikgatter das Datensignal aufnehmen und diejenige Komponente des Datensignales übertragen, welche während des Zeitintervalles auftritt, in welchem das entsprechende Logikgatter durchgeschaltet ist, eine Einrichtung die ersten und zweiten Logikgatter entsprechend ersten und zweiten Sxgnalabschnitten von der Zeitgeberschaltung durchschaltet und eine Einrichtung die Frequenz des Oszillator-Zeitgebersignales und des Datensignales aufeinander abstimmt und dadurch die Logikgatter jeweils abwechselnd durchgeschaltet werden und den getrennten Durchgang eines anderen Bestandteiles des Datensignales zulassen. Vorzugsweise kann der Oszillator Signale mit unterschiedlich steilen identifχzierbaren Abschnitten erzeugen, und es können Logikgatter vorgesehen sein, die

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abwechselnd auf die verschieden steilen Segmente anspreehen« Durch die Einrichtung zur Abstimmung der Frequenz des Oszillatorsignales mit der Frequenz des Datensignales arbeiten die Logikgatter abwechselnd derart, daß sie den Durchgang der Daten bzw. -Taktgebersignale zulassen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert? es steilen dar:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf verschiedener in der Schaltung gemäß Fig.. 1 auftretender Signale und

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Zum Lesen und Verarbeiten der Datensignale bei Rechnern ist es oft erforderlich, daß die Datensignalimpulse von Taktgebersignalimpulsen in einer Datentrennvorrxchtung getrennt werden. Hierzu muß die Datentrennvorrxchtung in der Lage sein, eine Frequenzsynchronisation mit den gerade verarbeiteten Daten aufrechtzuerhalten und in dem üblichen Fall "Fenster" zu erzeugen, indem Gatter durchgeschaltet werden,, um abwechselnd den Durchgang der Daten- und Taktgeberimpulse zu verschiedenen Schaltungen zu gestatten, in denen sie verarbeitet werden«, Bei Anlagen, welche gewisse Aufzeichnungskode, beispielsweise die modifizierte Frequenzmodulation (MFM) verwenden, können die Taktgeberimpulse zu verschiedenen Zeiten bewußt ausgelassen werden, so daß die Datentrennvorrxchtung in der Lage sein muß, die Synchronisation ohne solche Impulse aufrechtzuerhalten. Naturgemäß

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muß die Datentrennvorriehtung auch fähig sein_? der Frequenz und den Frequenzänderungen der verarbeiteten Daten zu folgen»

Gemäß Fig. 1 ist eine Datentrennvorrichtung vorgesehen? bei welcher die Daten-Eingangsignale an der Klemme 10 aufgenom=- men und UND-Gattern 11 und 12 zugeführt werden_y welche über Leitungen 14 bsw» 15 zusätzliche Signale aufnehmen, welche die Logikgatter abwechselnd derart durchsehalten„ daß "Fenster⁸¹ geschaffen werden« Daher wird ein erster Bestandteil des Datensignales (der Taktgeberimpuls) nur an die Klemme 16 und ein zweiter Bestandteil (der Datenimpuls) nur an die Klemme 17 übertragen» Es ist daher ersichtlich, daß durch die geeignete zeitliche Schaltung der Fenster die Komponenten der Daten- und Takfegeberimpulse des Datensigna=· les zum Lesen und Verarbeiten in einem nicht dargestellten Rechner getrennt werden» Die Datensignale werden daher an einer Klemme der UND-Gatter 11 und 12 aufgenommen, und der Empfang eines Signales an den anderen Klemmen 18 bzw. 19 triggert die UND-Gatter, so daß Taktgeber- und Datenimpulse an ausgewählte Klemmen übertragen werden können.

Dementsprechend ist ein bezüglich der Frequenz regelbarer Oszillator 20 vorgesehen, der ein zyklisches Rechteckwellensignal ähnlich dem Signal 21 in Fig_o 2C erzeugt. Dieses Rechteckwellensignal wird einem UND-Gatter 12 über die Leitung 22 zugeführt. Zusätzlich wird das in Fig. 2D dargestellte Signal 24 dem UND-Gatter 11 beim Durchgang des Signales 21 durch die Umkehrstufe 25 zugeführt. Da die UND-Gatter entsprechend der Signalspitzen mit höherem Potential durchgeschaltet werden, wird das Gatter 12 entsprechend dem Abschnitt 26 des Signales 21 durchgeschaltet, während das UND-Gatter 11 entsprechend dem Absc hnitt 27 des Signales 24

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durchgeschaitet wird, der als der Abschnitt mit niedrigerem Potential im Signal 21 bezeichnet werden kann- Es ist daher ersichtlich, daß nur"eine Periode des Rechtecksignales für jedes Datensignal mit einem Taktgeber-= und Datenimpuls erforderlich ist.

Das in Fig» 2A auftretende Datensignal stellt ein typisches Beispiel der erfindungsgemäß zn trennenden Art von Daten dar« Es wird eine modifizierte Art der Frequenzmodulation kodierter Daten mit vermischten Impulsen erläutert _f wobei ein Datenimpuls eine logische "1" und die Abwesenheit eines Impulses zwischen Taktgeberimpulsen ^E30^a bedeutet. Die Abwesenheit eines Taktgeberimpulses wird angenommen, falls der Taktgeberimpuls nicht zwischen zwei oder'mehr Logiksignale "0" fällt? in diesem Fall stellt ein Impuls das Taktgebersignal dar. Die Datentrennvorrichtung muß also einen Schwungradeffekt haben und den Betrieb selbstdann aufrechterhalten, wenn Taktgeberimpulse in dem Sode ausgelassen sind. Die vollständigen Einzelheiten einer Art eines Oszillators mit veränderbaren Frequenz sind der amerikanischen Anmeldung SN 133 219 der gleichen Anmelderin erläutert, die am 12. April 1971 eingereicht wurde.

Wie schon ausgeführt wurde, muß der Oszillator die Synchronisation bei den in Taktgeber- und Datenkomponenten aufgeteilten Daten aufrechterhalten. Es wird daher ein Paar Speicher- und Halteschaltungen 28 und 29 vorgesehen, welche durch die Leitung 30 ein Sägezahnsignal erhalten, das üblicherweise verwendet wird, um das Rechteckwellensignal zur Erregung der UND-Gatter zu erzeugen. Das Rechteckwellen-Ausgangs signal vom Oszillator 20 kann jedoch auch dazu verwendet werden, um ein Sägezahnsignal zu erzeugen; meistens ist aber ein derartiges Signal schon im Oszillator verfügbar. Auch der Taktgeberimpuls wird über die Leitung 31 an die

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äbfcasfc-' und Halteschaltung 28 abgegeben^ während d©r Baten impuls der Äbtast= und Halteschaltung über die Leitraag 32 sageführt tfirdo Jede jybtast= und Halteschaltung x-rlzä eingeschaltet,? um einen Abschnitt des Sägesahnsignales zn übertragen„ wenn jeder Daten·= ©der Taktgeberiiapuls gleichseitig aufgenommen wird«, Wenn beispielsweise in. Fig_o 2 die Taktgeberimpulse 34 und 35 in dem Datensignal auftr wird die Äbtast° -und Halteschaltung 28 eingeschaltet _g Abschnitte 36 und 37 des Sägesahnsignales aufziinelimeEio In ähnlicher Weise x-?erden Abschnitte 4I₁₇ 42 und 43 des Säge™ zahnsignales über die Äbtast= und Halteschaltung 29 übertragen t wenn die Datensignale 38^ 39 und 40 aufgeaoisaiea v/erden. Ein Differenzverstärker 44 erzeugt aus den über die Äbtast- und Haltesehaltungen 28 und 29 übertragenen Impulse ein Differenzsignal _e xfelches den Unterschied land die Polarität der Spannung zwischen dem Nullpunkt des Sägezahnsignales und den Daten= und 'Taktgeberimpulsen angibt. Dieses Differenssignal wird dann einem Oszillator 2O %ugeführty der die Fre.quens des Oszillators derart nachstellt, daß der Nullpunkt des Sägezahnsignales und der Talctgeber- oder Datenimpuls des. Datensignales zusammenfallen_e

Wie beschrieben wurde? x^ird der bezüglich der Frequenz regelbare Oszillator zn jeder Zeit nachgeregelt_p so daß die Frequenz der vom Oszillator angegebenen Sägezahnspannung gleich der Frequenz des Datensignales ist_o Da der Ossiilator die Daten= und Taktgeberimpulse überträgt _s arbeitet jeder Zyklus ohne Rücklaufzeit bei der halben Frequenz der herkömmlichen Einrichtungen _Q während kaum ein Rauschen erzeugt wird? welches anderenfalls das Ablesen . der Daten stören könnte»

In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung

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dargestellt, bei welcher das Dateneingangssignal der Klemme 45 zugeführt wird, um es über die Leitung 46 an die UND-Gatter 47 und 48 zu übertragen,, welche durchgeschaltet werden, damit sie jeweils die übertragung der Taktgeberimpulse an die Klemme 49 und der Datenimpulse an die Klemme 50 zulassen» Wie bei der ersten Ausführungsform gibt ein bezüglich der Frequenz regelbarer Oszillator 51 ein Signal über die Leitung 52 direkt an das UND-Gatter 47 ab» Daher werden die UND-Gatter abwechselnd durchgeschaltete um "Fenster" zu bilden _f die für den Durchgang der Taktgeber- und Datenimpulse geeignet sind«,

Der Betrieb dieser Ausführungsform beruht darauf _f daß bei der modifizierten Frequenzmodulation ein Taktgeberimpuls und ein Datenimpuls niemals nebeneinander in dem Datensignal vorliegen. Statt daher zwei Abtast- und Halteschaltungen wie bei der ersten Ausführungsform zu verwenden, ist nur eine derartige Schaltung erforderlich,, und die von der Abtast- und Halteschaltung aufgenommenen Taktgeberimpulse werden um genau die Hälfte der durchschnittlichen Datenimpulsfrequenz verzögert, so daß die Taktgeberimpulse innerhalb des nächst folgenden Datenfensters den Oszillator auf die Datenfrequenz festlegen. Hierzu wird eine Verzögerungsleitung 60 verwendet_f um die Datensignale derart zu verzögern, daß eine Taktgeberkomponente dieser Signale am ODER-GAtter 61 zu dem gleichen nominellen Zeitpunkt auftritt, wie die nachfolgende.Datenimpulskomponente aufgetreten wäre, wenn sie vorhanden wäre. Der Ausgang des ODER-Gatters 61 wird durch das UND-Gatter 56 durch ein Signal durchgeschaltet, welches während derjenigen Steigung der Rampe auftritt, die für die Abtastung geeignet ist. Daher tritt am Ausgang des UND-Gatters 56 ein Impuls auf, der entweder aus der Datenkomponente oder einer verzögerten Taktgeberkomponente

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des Datensignales zusammengesetzt ist, der den geeigneten (beispielsweise abfallenden) Abschnitt des Rampensignales in der Abtast- und Halteschaltung antrifft und ein für den Zeitfehler signifikantes Signal erzeugt» Die Daten- und Taktgebersignale können bei diesen Betrachtungen ausgetauscht werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Das bedeutet, daß die Logikgatter derart aufgebaut sein können, daß die Datenkomponente der Datensignale nach der Verzögerung durch die Abtast- und Halteschaltung geleitet wird, während die Taktgeberkomponente ohne Verzögerung durchgeschaltet wird*

Es ergibt sich, daß die zweite Ausführungsform die Vorteile hat, daß weniger Komponenten erforderlich sind und keine Fehlersignale auftreten, die sich bei Abtast«= und Halteschaltungen mit verschiedenen Charakteristiken ergeben. Beispielsweise kann die bei derartigen Schaltungen häufig auftretende Drift in verschiedenen Richtungen verlaufen, so daß beim gleichen Eingangssignal verschiedene Korrektursignale abgelesen würden„ Da die gleiche Schaltung auf beide Signale anspricht, können solche Drift-Erscheinungen nicht wirksam werden«,

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Claims

Patentansprüche

1- Datentrennvorrichtung, durch welche erste und zweite Komponenten eines Datensignales getrennt werden können, dadurch gekennzeichnet , daß ein bezüglich der Frequenz regelbarer Oszillator (20) ein zyklisches Zeitsignal mit ersten und zweiten identifizierbaren Abschnitten während jedes Frequenzzyklus erzeugt, erste und zweite Logikgatter (11, 12) das Datensignal aufnehmen und diejenige Komponente des Datensignales übertragen, welche während des % extintervalles auftritt, in welchem das entsprechende Logikgatter durch™' geschaltet ist, eine Einrichtung (25) die ersten und zweiten Logikgatter (11, 12) entsprechend ersten und zweiten Signalabschnitten von der Zeitgeberschaltung '- > durchschaltet und eine Einrichtung die Frequenz des ' >· Oszillator-Zeitgebersignales und des Datensignales auf= einander abstimmt und dadurch die Logikgatter jeweils abwechselnd durchgeschaltet werden und diese den getrennten Durchgang eines anderen Bestandteiles des Datensignales zulassen»

" 2. Datentrennvorrxchtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das Zeitgebersignal ein Rechtecksignal ist und dessen erste und zweite Abschnitte positive und negative Spitzen dieses Signales sind«,

3. Datentrennvorrxchtung nach Anspruch 1 oder 2_C dadurch gekennzeichnet „ daß die die Frequenz des Oszillators abstimmende Einrichtung eine Abtast- und Halteschaltung (28„ 29) aufweist_ff die ein das Zeitgeber·=· signal darstellendes Signal mach MaSgabs des Batensig-

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nales abtastet und den Oszillator (20) zur Angleietang der Frequenz des Zeitgebersignales und des Batensignales nachstellt»

4. Datentrennvorrichtung nach Anspruch 3_ff dadurch gekennzeichnet _v daß die"Einrichtung zraa Abstimmen der Qszillatorfrequenz ein Paar Äbtast-= raid Halteschaltungen (28_P 29) aufweist„ von denen eine ■ das für das geitgebersignal repräsentative Signal nach Maßgabe der ersten Datensignalkomponente und die andere das Zeitgebersignal entsprechend der weiten Datensignalkomponente abtastet und daß diese Einrichtung weiterhin einen Differenzverstärker (42) aufweist„ der die Aus gangs sign ale der Abtast-= und Halteschaltungen vergleicht und dem Oscillator (20) .ein Signal zur Anglei=· chung der Frequenzen des 0s^illator=2eitgebersignales und des Datensignaies zuführt»

ο Datentrennvorrichtung nach Anspruch 4„ dadurch gekennzeichnet „ daß das das Zeitgeber·= signal darstellende Signal sägezahnförmig ist_o

6. Datentrennvorrichtung nach Anspruch 1„ dadurch gekennzeichnet _B daß die Einrichtung (51, 55, 62) zum Abstimmen der Oszillatorfrequenz eine- Abtast- und Halteschaltung (62) aufweist, welche ein für das Zeitgebersignal repräsentatives Signal nach Maßgabe einer Komponente des Datensignales abtastet und ein zum Einstellen der Frequenz des Oszillator-Zeitgebersignales und des Datensignales geeignetes Signal ableitet.

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