DE2426446A1

DE2426446A1 - Schaltungsanordnung zum lesen und erkennen von daten bei veraenderlicher abtastgeschwindigkeit

Info

Publication number: DE2426446A1
Application number: DE19742426446
Authority: DE
Inventors: Jun Charles Walter Coker
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1973-07-05
Filing date: 1974-05-31
Publication date: 1975-01-23
Also published as: FR2236231B1; GB1467719A; US3852809A; FR2236231A1; JPS5039529A

Description

Böblingen, 22. Mai 1974 heb-fr

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtl. Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: SA 972 024

Schaltungsanordnung zum Lesen und Erkennen

von Daten bei veränderlicher Abtastgeschwindigkeit

Die Erfindung bezieht sich auf die Aufzeichnung und Wiedergabe von digitalen Daten, bei der die Magnetisierung des Aufzeichnungsträgers immer wieder auf Null zurückgeht. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung zum Lesen und Erkennen von Daten bei veränderlicher Abtastgeschwindigkeit bei der Wiedergabe durch Feststellung der Vorderkanten und Hinterkanten der aufgezeichneten Impulse.

Derzeit ist eine ganze Reihe von magnetischen Aufzeichnungsverfahren bekannt. Die wichtigsten Verfahren sind die Rückkehr zu Null (RZ), dann die Nichtrückkehr zu Null (NRZ) bzw. NRZI und das Phasenmodulationsverfahren.,Alle diese Aufzeichnungsverfahren erfordern beim Lesen ein synchrones Taktsignal und sind daher für Lesegeräte mit von Hand geführten Abtastern oder für billige Kassettenmagnetongerate nicht brauchbar, da dort unterschiedliche Aufzeichnungsdichten oder unterschiedliche Geschwindigkeiten des Aufzeichnungsträgers große Schwankungen in der Datenfrequenz hervorrufen, die eine Synchronisation durch ein TaktsignaL verhindern.

Wenn ein Modulationsverfahren mit Rückkehr zur Nulliiiie benutzt wird, liefern auf Abstand voneinander auftrshende positive und negative rechteckige Schreibimpulse dann eina Polarisiarung einss

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unbeschriebenen Aufzeichnungsmediums in einer oder der anderen Richtung, wenn ein Schreibimpuls an einem Schreibkopf ankommt, während dieser in bezug auf das Aufzeichnungsmedium eine Relativbewegung ausführt. Die sich dabei ergebende Aufzeichnung ist eine Folge von magnetisierten Punkten, wobei die Richtung der Magnetisierung von der Art des aufgezeichneten Zeichens abhängt.

Wird ein Lesekopf während eines Lesevorgangs über eine solche magnetisierte Aufzeichnungsstelle geführt, dann wird als Ausgangssignal des Lesekopfs, wann dieser über die selektiv magnetisierte Stelle hinweggeführt wird, ein Paar kurzer Impulse induziert. Beim Auftreten der Vorderkante des magnetisieren Bereiches auf dem Magnetband ändert sich der magnetische Fluß in einer Richtung und erzeugt damit einen ersten Ausgangsimpuls einer ersten Polarität und beim Abtasten oder Abfühlen der Hinterkante der Magnetisierung ändert sich der magnetische Fluß in der entgegengesetzten Richtung, so daß sich daraus ein Ausgangsimpuls entgegengesetzter Polarität ergibt.

Eine übliche Aufzeichnumjsschaltung für eine Magnetisierung mit Rückkehr zur Mullinie differenziert das Ausgangssignal des Lesekopfes und man erhält Impulse unterschiedlicher Polarität, wobei die Polarität der Impulse des differenzierten Signals anzeigt, was für ein Zeichen eingespeichert war und man benutzt ein synchronisiertes Taktsignal, um zu verhindern, daß zwischen den einzelnen magnetisch aufgezeichneten Zeichen liegende Stör-· signale als aufgezeichnetes Signal angesehen werden.

Eine selbst taktende, von 1^r Aufzeichnungs- oder »Jledergabefre quenz der Daten unabhängige, mit Rückkehr 2ur Hulliniu arbeitende magnetische Aufzeichnung gemäß der Erfindung banutzt eine Detektorschaltung, die in Abhängigkeit von über einen Lesskopf abgenommenen elektrischen Impulsen ain binäres Ausgangssignal erzeugt, BeLn Lesen einer Magnetisierung öl sr

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eines Datenbits bei einer Aufzeichnung mit Rückkehr zur Nulllinie liefert ein Lesekopf am Ausgang jeweils ein Paar Impulse entgegengesetzter Polarität, wobei die jeweiligen Polaritäten von der Art des eben gelesenen Zeichens abhängt. Die Detektorschaltung spricht auf den ersten der beiden Impulse an und erzeugt ein binäres Ausgangssignal, wenn der erste Impuls an der Vorderkante einer Magnetisierung auftritt und dieses Ausgangssignal endet, wenn der nächstfolgende Impuls an der Stelle der Hinterkante der Magnetisierung festgestellt wird.

Eine einfach aufzubauende Schaltungsanordnung mit nur wenigen Schaltkreisen verwendet eine auf das von einem Lesekopf kommende elektrische Ausgangssignal ansprechende Integrierschaltung und eine Amplitüdendetektorstufe mit einem Paar Amplitudendetektoren für die Feststellung von positiven und negativen Impulsen. Wird durch die Integrierschaltung ein erster Impuls aufgenommen, dann nimmt das integrierte Ausgangssignal zunächst in seiner Amplitude zu. Nimmt die Amplitude des Ausgangssignals bis über einen vorgegebenen Schwellwert zu, dann schaltet der Amplitudendetektor ein und liefert ein Ausgangssignal. Der nachfolgende Impuls entgegengesetzter Polarität bewirkt, daß das integrierte Signal in seiner Amplitude wieder abnimmt und das Ausgangssignal endet, wenn diese Amplitude unter den ausgewählten, vorbestimmten Schwellwert abfällt. Die jeweilige Art des binären Ausgangssignals hängt davon ab, welcher Amplitudendetektor eingeschaltet wird, d.h. von der Polarität des ersten der beiden Impulse.

Andererseits kann die Detektorschaltung auch so aufgebaut werden, daß"die Amplitudendetektorstufe zwei Amplitudendetektoren für positive und negative Werte des vom Lesekopf kommenden elektrischen Signals aufweist. Eine logische Demodulatorschaltung spricht auf die von den Amplitudendetektoren kommenden Signale an und erzeugt ein binäres Ausgangssignal in Abhängigkeit von einem ersten Amplitudendetektorsignal, während das Ende des binären Ausgangssignals in Abhängigkeit von einem nachfolgenden Aus-

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gangssignal des Amplitudendetektors geliefert wird. Die tatsächliche Art des binären Ausgangssignals hängt natürlich davon ab, welcher Amplitudendetektor zunächst ein Ausgangssignal erzeugt.

Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausgangsführungsbeispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Die unter Schutz zu stellenden Merkmale werden im einzelnen in den beigefügten Patentansprüchen angegeben. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 Impulsdiagramme von Impulsfolgen, wie sie an

verschiedenen Punkten der Schaltung auftreten,

Fig. 2 schematisch eine integrierende Detektorschaltung gemäß der Erfindung,

Fig. 3 in einem Blockdiagramm schematisch eine weitere

Ausführungsform der Erfindung mit einer Abtastung an einem Magnetkopfspalt,

Fig. 4 schematisch eine Amplitudendetektorschaltung

einer nicht integrierenden Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer logischen Demodulatorschaltung der nicht integrierenden Ausführungsform der Detektorschaltung gemäß der Erfindung.

Eine Detektorschaltung für auf einem bandförmigen Aufzeichnungsträger gespeicherte Informationen mit sich ändernder Aufzeichnungsund Wiedergabegeschwindigkeit läßt sich mit Vorteil in verschiedenen Anwendungsbereichen einsetzen. Z.B. in Vorrichtungen mit einem Arbeitsschlitz, in die ein Speichermedium, wie beispielsweise eine Magnetkarte oder ein kurzer Streifen aus einem Magnetbandmaterial durch einen Führungsschlitz eingeführt wird, dann

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für mit der Hand gehaltene und geführte magnetische oder optische Abtaster, billige Magnetbandantriebe und andere Anwendungsbereiche, bei der die Frequenz der Datenaufzeichnung und Wiedergabe über einen großen Bereich schwanken kann.

Ein Ausgangssignal eines Lesekopfes, das durch eine Detektorschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung demoduliert werden kann, ist in Fig. 1 gezeigt. Wie in Fig. 1 bei A zu erkennen, werden Nullen und Einsen auf einem Aufzeichnungsträger, beispielsweise einem zuvor gelöschten Magnetband dadurch aufgezeichnet, daß ein Schreibkopf mit positiven und negativen Rechteckimpulsen 10 bzw. 12 angesteuert wird. Die Dauer der Stromimpulse 10 und 12, τ, ist wesentlich geringer als die Periode T vom Beginn eines Impulses bis zum Beginn des nächsten Impulses. Der (nicht gezeigte) Schreibkopf spricht auf die Impulse 10 und 12 an, wie bei B in Fig. 1 gezeigt und erzeugt die entgegengesetzt polarisierten Magnetisierungen 14 bzw. 16 auf einem nicht magnetisierten Band.

Wie in Kurve C zu sehen, bewirkt der Lesekopf eine Art Differentiation des auf dem Magnetband aufgespeicherten Musters. Wenn sich der Lesekopf der Vorderkante einer magnetischen Aufzeichnung nähert, wird ein erstes elektrisches Impulssignal erzeugt und wenn dann der Lesekopf sich der Hinterkante der magnetischen Aufzeichnung nähert, wird ein zweites elektrisches Impulssignal mit entgegengesetzter Polarität erzeugt. Ist das gespeicherte Bit eine Null 16, dann hat das sich dabei ergebende Ausgangssignal des Lesekopfs zunächst einen ersten positiven Impuls 18 und dann einen zweiten negativen Impuls 20. Ist dagegen das gespeicherte Bit eine Eins 14, dann besteht das Ausgangssignal des Lesekopfs aus einem ersten negativ gerichteten Impuls 22 und nachfolgend einem positiv gerichteten Impuls 24. Somit liefern also die relativen Polaritäten der Ausgangsimpulse des Lesekopfs ein Anzeichen dafür, was für aufgezeichnetes Signal gelesen worden ist. -

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Eine Integrierschaltung 30 gemäß der Erfindung ist in Fig. 2 gezeigt. Diese Integrierschaltung 30 kombiniert außergewöhnliche Einfachheit mit ausreichender Genauigkeit und erfordert keinen Synchronbetrieb bei konstanter Datenfreguenz. Ein Lesekopf ist schematisch dargestellt als ein induktiv angekoppelter Magnetkern 32 m£t einem Lesespalt 34, der in einer translatorischen Bewegung in der unmittelbaren Nachbarschaft längs eines magnetisierbaren Speichermediums bewegt wird, auf dem Daten nach dem "zurück zu null"-Verfahren eingespeichert sind. Der Lesekopf kann natürlich von beliebiger Bauart sein, beispielsweise ein quer vorgespannter magnetoresistiver Abfühlkopf für den Magnetfluß, ein Photoabfühlkopf oder jeder andere Lesekopf zum Lesen einer im "zurück zu null"-Verfahren eingespeicherten Information.

Die Integrierschaltung 30 enthält ferner eine Integrierstufe 36, einen Operationsverstärker 38, der als erster Ämplitudendetektor angeschlossen ist, sowie einen zweiten Operationsverstärker 40, der als zweiter Amplitudendetektor angeschlossen ist. Die Integrierstufe 36 enthält einen Operationsverstärker 42 mit einem Ausgang 44 und einem negativen Eingang 46, der über einen den Verstärkungsgrad bestimmenden Widerstand 48 an einer ersten Klemme des Lesekopfes angeschlossen ist und einen positiven Eingang 50, der sowohl an der zweiten Klemme des Lesekopfes als auch an Erdpotential angeschlossen ist. Ein Widerstand 52 und ein dazu parallel geschalteter Kondensator 54 sind zwischen Ausgang 44 und negativem Eingang 46 des Operationsverstärkers 42 eingeschaltet und stellen die integrierende Rückkopplungsimpedanz dar.

Am Ausgang 56 des als Amplitudendetektor arbeitenden Operationsverstärkers 38 tritt ein positiver Rechteckimpuls auf und zeigt eine erste Art Binärsignal an, wenn eine Null gelesen wird. Ein negativer Eingang 58 dieses Operationsverstärkers 38 ist an der Ausgangsklenme 44 angeschlossen, während ein positiver Eingang 60 an einer negativen Schwellwertspannung -V₁₃, angeschlossen ist. In gleicher Weise ist der als Araplitudendetektor

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arbeitende Operationsverstärker 40 so geschaltet/ daß er an seinem Ausgang 62 einen positiven Rechteckimpuls liefert, der eine zweite Art binäres Ausgangssignal anzeigt, wenn eine Eins gelesen wird. Dieser Operationsverstärker ist mit seinem positiven Eingang am Ausgang 44 angeschlossen und liegt mit seinem negativen Eingang 66 an einer positiven Schwellwertspannung +V_T vorgewählter Größe.

Die Integrierstufe 36 verstärkt und invertiert das vom Lesekopf kommende elektrische Ausgangssignal und erzeugt am Ausgang 44 ein Ausgangssignal ähnlich Kurve D in Fig. 1. Beim Auftreten des ersten Impulses 18 beginnt ein integrierter Signalimpuls 70 in seiner Amplitude mit negativer Polarität so lange zuzunehmen, bis ein nachfolgender Impuls 20 bewirkt, daß die Amplitude des Impulses 70 wieder bis auf null abfällt. Wenn die Amplitude des Impulses 70 den Schwellwert -V am Punkt 72 erreicht, dann wird der als Amplitudendetektor arbeitende Operationsverstärker 38 eingeschaltet und erzeugt als positives Ausgangssignal den Impuls 73 in Kurve E in Fig. 1, der das binäre Bit 0 anzeigt. Wenn ein nachfolgender Impuls 20 bewirkt, daß die Amplitude des Impulses 70 zu weniger negativen Werten bis zu einem oberhalb von -V« gelegenen Punkt 74 ansteigt, dann wird dadurch der Ausgangssignalimpuls 73 beendet. In gleicher Weise wird beim Lesen einer binären Eins ein positiver Impuls als integriertes Ausgangssignal erzeugt und der Amplitudendetektor 40 liefert einen positiven Ausgangssignaliinpuls 77 in Kurve F in Fig. 1, das für den Zeitabschnitt, in dem die Amplitude des Impulses 76 den Wert +V überschreitet, ein binäres Bit 1 anzeigt.

Eine Detektorschaltung 80 mit integrierenden Eigenschaften, die sich insbesondere zu Verwendung bei der Abtastung mit einem Magnetspalt eignet, ist in Fig. 3 gezeigt. Ein Lesekopf ist schematisch durch einen Magnetkern 82 dargestellt, dessen zwei Ausgangsklemmen über zwei 5,2 Kiloohm große Widerstände 84 und 86 mit der negativen bzw. positiven Eingangsklemme eines Opera-SA 972 024 4098 84/0900

tionsverstärkers 88 verbunden sind, der als Integrierstufe geschaltet ist. Die positive Eingangsklemme des Operationsverstärkers 88 ist außerdem durch eine Parallelschaltung eines Kondensators 90 von 0,1 pf und eines Widerstandes 92 von 49,9 Kiloohm mit Erde verbunden, während der Ausgang 94 über eine Parallelschaltung eines Kondensators 96 von 0,1 uf und eines Widerstandes 98 von 49,9 Kiloohm mit der negativen Eingangsklemme verbunden ist. Auf diesen integrierenden Verstärker folgt in Kaskadenschaltung ein Operationsverstärker 100, der als Inverterstufe geschaltet ist, dessen positive Eingangsklemme über einen Widerstand 102 von 1 Kiloohm mit Masse verbunden ist, dessen negative Eingangsklemme über einen Widerstand 104 von 1 Kiloohm mit der Ausgangsklemme 94 verbunden ist und dessen Ausgangsklemme 106 über einen Widerstand 108 von 20 Kiloohm mit der negativen Eingangsklemme rückgekoppelt ist.

Die Ausgangsklemme 106 ist über zwei in Reihe geschaltete Elektrolytkondensatoren 108 und 110 von 6,8 μ¥, deren negative Klemmen miteinander verbunden sind, am positiven Eingang eines Operationsverstärkers 112 angeschlossen, der als nicht invertierender Verstärker arbeitet. Der Verstärker 112 ist an seiner positiven Eingangsklemme über einen Widerstand 114 von 10 Kiloohm mit Erdpotential verbunden und seine Ausgangsklemme 116 ist über einen Widerstand 118 von 20 Kiloohm mit der negativen Eingangsklemme verbunden, die außerdem über einen Widerstand 120 von 1 Kiloohm an Erdpotential angeschlossen ist. Die Ausgangsklemme 116 ist wiederum in Reihenschaltung über ein Paar hintereinander geschalteter Elektrolytkondensatoren 124 und 125 von 6,8 iiF, deren negative Klemmen miteinander verbunden sind, an der positiven Eingangsklemme eines Verstärkers 122 angeschlossen. Diese positive Eingangsklemme ist außerdem über einen Widerstand 126 von 10 Kiloohm mit Hasse verbunden. Der Ausgang 127 des Verstärkers 122 ist über einen Rückkopplungswiderstand 128 von 5,1 Kiloohm mit dem negativen Eingang verbunden, der außerdem über einen Widerstand 129 von 1 Kiloohm an Erdpotential liegt. Wie in der Kurve G

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in Fig. 1 gezeigt, werden am Ausgang 127 des Verstärkers 122 in Abhängigkeit vom Lesen von binären Nullen positive Impulse und in Abhängigkeit vom Lesen von binären Einsen negative Impulse 160 erzeugt.

Ein aus Operationsverstärkern 134 und 136 bestehender Amplitudendetektor 132 ist mit der Ausgangsklemme 127 verbunden. Die positive Eingangsklemme des Operationsverstärkers 134 ist über einen Widerstand 138 von 5,1 Kiloohm mit der Ausgangsklemme 127 verbunden, während die negative Eingangsklemme über einen Widerstand 140 von 1,6 Kiloohm mit Masse und über einen Wider^- stand 142 von 8,2 Kiloohm mit einer Spannungsquelle von +12 V verbunden ist. Der Ausgang 144 des Operationsverstärkers 134 ist außerdem über einen Widerstand 146 von 1OO Kiloohm mit der positiven Eingangsklemme verbunden. Der Operationsverstärker 134 spricht auf einen am Ausgang 127 der vorhergehenden Verstärkerstufe auftretenden Impuls 130 an und liefert einen positiven Ausgangsimpuls 147, wie er bei H in Fig. 1 gezeigt ist, was das Lesen einer binären Null anzeigt. Wegen der positiven Rückkopplung über Widerstand 146 nimmt der Ausgang 144 zunächst ein positives Potential nur an, wenn das Signal am Ausgang 127 des Verstärkers 122 eine Schwellwertspannung von +2,1 Volt am Punkt 147 der Kurve G in Fig. 1 überschreitet und bleibt dann so lange positiv, bis das Signal am Ausgang 127 etwa beim Punkt 148 unter +1,9 Volt abfällt.

Der Operationsverstärker 136 dient der Feststellung negativ gerichteter Ausgangsimpulse am Ausgang 127. Eine Eingangsklemme des Verstärkers 136 ist über einen Widerstand 150 von 5,1 Kiloohm mit dem Ausgang 127 und eine positive Eingangsklemme dieses Verstärkers ist über einen Widerstand 152 von 10 Kiloohm mit Masse und über einen Widerstand 154 von 51 Kiloohm mit einer . Spannungsquelle von -12 Volt.sowie über einen Widerstand 156 von 100 Kiloohm mit dem Ausgang 158 des Verstärkers 136 verbunden. Wie in Kurve I in Fig. 1 gezeigt, tritt am Ausgang 158 in Abhängigkeit von einem am Ausgang 127 auftretenden negativ ge-

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richteten Impuls 16O ein positiver Ausgangsimpuls auf, der das Lesen einer binären Eins anzeigt. Wegen der geringfügig positiven Rückkopplung über den Widerstand 156 wird das Potential am Ausgang 158 erst dann positiv, wenn das Ausgangssignal am Ausgang 127 negativ ist und einen Schwellwert von -1,8 Volt am Punkt 161 überschreitet und bleibt dann positiv, bis die Amplitude des Ausgangssignals am Ausgang 127 geringer wird als ein zweiter Schwellwert von etwa 1,6 Volt am Punkt 162. Somit tritt am Ausgang 144 in Abhängigkeit vom Lesen einer binären Null ein positiv gerichteter kurzer Rechteckimpuls 147 auf und am Ausgang 158 tritt in Abhängigkeit vom Lesen einer binären Eins ein kurzer Rechteckimpuls 159 auf.

Eine logische Ausgangsschaltung 164 ist mit den Ausgangsklemmen 144 und 158 verbunden und verriegelt das angezeigte Ausgangssignal und erzeugt dann einen Taktimpuls für die übertragung dieses eingespeicherten Ausgangssignals an ein angeschlossenes Datenverarbeitungssystem (nicht gezeigt). Die logische Schaltung 164 enthält einen Inverterverstärker 165, der am Ausgang 144 angeschlossen ist und einen mit dem Ausgang 158 verbundenen Inverterverstärker 166. Ein NAND-Glied 167 ist mit seinen beiden Eingängen mit den Ausgängen der Verstärker 165 und 166 verbunden und liefert ausgangsseitig einen positiven Impuls immer dann, wenn entweder am Ausgang 144 oder am Ausgang 158 ein positiver Impuls auftritt, der das Lesen einer Null bzw. Eins anzeigt. Eine Inverterverstärkerstufe 168 mit Ausgang 169 invertiert das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 167, wie in Kurve I in Fig. 1 gezeigt, und liefert einen negativen Impuls 170, der eine positiv gerichtete Hinterkante 171 aufweist, die für die Hinterkante eines Impulses am Ausgang 144 bzw. 158 als Taktimpuls wirkt. Die Taktgabe an der Hinterkante eines von einem Amplitudendetektor festgestellten Impulses stellt sicher, daß das Ausgangssignal vor der Erzeugung des Taktsignals 171 abgespeichert ist. Die zur Abspeicherung benutzte Verriegelungsschaltung besteht aus zwei mit je zwei Eingängen versehenen NAND-Gliedern 172 und 173. Das NAND-Glied 172 ist mit einem Eingang am Ausgang des Verstär-

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kers 175 und mit dem anderen Eingang am Ausgang des NAND-Glieds

173 angeschlossen. Das NAND-Glied 173 ist mit einem Eingang am Ausgang des Verstärkers 166 und mit dem anderen Eingang am Ausgang des NAND-Glieds 172 angeschlossen. Eine Inverterstufe

174 mit einer Ausgangsleitung 176 ist eingangsseitig mit dem Ausgang des NAND-Gliedes 172 verbunden und liefert, wie in Kurve K in Fig. 1 dargestellt, in Abhängigkeit vom Lesen einer binären Eins die Einspeicherung einer positiven Spannung und in Abhängigkeit vom Lesen einer binären Null die Einspeicherung einer negativen Spannung. Diese eingespeicherten Spannungen stellen zum Zeitpunkt des Taktsignals 171 die Ausgangsdaten dar.

Ein nicht integrierender Amplitudendetektor, der sich für eine magnetische Aufzeichnung mit Rückkehr zur Nullinie und wechselnder Datenfrequenz eignet, enthält einen Amplitudendetektor 200, Fig. 4, und eine logische Demodulatorschaltung 204 in Fig. 5. Die Amplitudendetektorschaltung 200 enthält, rein schematisch dargestellt, einen Leseköpf, der durch einen induktiv angekoppelten Magnetkern 206 dargestellt ist. Ein Operationsverstärker 208, der als Inverterverstärker geschaltet ist, liegt mit seiner positiven Eingangsklemme an Erde und ist an einem Ende der Wicklung des Lesekopfs angeschlossen, während die negative Eingangsklemme über einen Widerstand 210 mit der anderen Klemme der Wicklung des Lesekopfs 206 verbunden ist. Der Ausgang 212 des Verstärkers 208 ist über einen Rückkopplungswiderstand 214 mit dem negativen Eingang verbunden. Das Ausgangssignal des Lesekopfs 206, das in Kurve C in Fig. 1 dargestellt ist, wird durch den Verstärker 208 verstärkt und invertiert und das entsprechende Ausgangssignal ist in Kurve L in Fig. 1 gezeigt. Am Ausgang 212 des Verstärkers 208 tritt zunächst ein negativer Impuls 213, gefolgt von einem positiven Impuls 214, auf, wenn eine binäre Null gelesen wird, während ein erster positiver Impuls 215, gefolgt von einem negativen Impuls 216 das Lesen einer binären Eins anzeigt.

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Eine auf das Signal am Ausgang 212 ansprechende Schwellwertschaltung besteht aus einem Spitzendetektor 217 mit einer Diode 218, deren Anode am Ausgang 212 angeschlossen ist, einem Kondensator 219, der zwischen der Kathode der Diode 218 und Masse liegt und einem Paar in Reihe geschalteter Widerstände 220 und 222, die mit dem Kondensator 219 parallel geschaltet sind. Die Schwellwertschaltung enthält außerdem einen Operationsverstärker 224 mit einem Ausgang 226, dessen positiver Eingang mit Masse verbunden ist, während der negative Eingang über einen Widerstand 228 am Verbindungspunkt der beiden Widerstände 220 und 222 angeschlossen ist sowie einen Rückkopplungswiderstand 230, der zwischen der Ausgangsklemme 226 und dem negativen Eingang liegt. In dieser speziellen Anordnung sind die beiden Widerstände 228 und 230 gleich groß, so daß der Verstärkungsgrad des Verstärkers 224 gleich Eins ist.

Die Verwendung einer Schaltung zum Einstellen eines Schwellwertes, die ein Schwellwertausgangssignal entsprechend der Amplitude der verstärkten Impulse liefert, die am Ausgang 212 auftreten, ist wegen der großen Amplitudenschwankungen des Informationssignals erforderlich. Da der Lesekopf beim Lesen gespeicherter Information bereits als Differenzierschaltung arbeitet, nehmen sowohl die Amplituden der Störimpulse als auch des Informationssignals proportional zur translatorischen Geschwindigkeit des Lesekopfes 206 in bezug auf das Speichermedium zu. Würde man den Schwellwert auf einem relativ niedrigen Wert für die Feststellung der Ausgangssignale bei einer geringen translatorischen Geschwindigkeit festlegen, dann könnte es vorkommen, daß Störimpulse fälschlicherweise als Informationssignale erkannt würden, wenn die Abtastgeschwindigkeit erhöht wird. In gleicher Weise könnte ein zu großer Amplitudenschwellwert zur Folge haben, daß bei Abtastung mit geringer Geschwindigkeit einzelne Daten nicht erkannt werden können. Die Kombination aus Diode 218 und Kondensator 219 bewirkt, daß positive Spitzenspannungen am Ausgang 212 im Kondensator 219 gespeichert werden. Die Spannungsteilerwiderstände 220 und 222 liefern einen ausge-

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wählten Teil der an der Kathode der Diode 218 auftretenden Spitzenspannung als Schwellwertspannung. Wenn beispielsweise die Widerstände 220 und 222 gleiche Werte haben, dann schwankt die Schwellwertspannung mit den positiven Amplitudenspitzen des Informationssignals und beträgt etwa 50 % dieser Spitzenspannungen. Der Verstärker 224 kehrt die Schwellwertspannung -V_T an dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände 220 und 222 um und liefert eine negative Bezugspannung -V™.

Ein Operationsverstärker 232 ist als erster Amplitudendetektor geschaltet und weist einen Ausgang 234, einen negativen Eingang zur Aufnahme des Lesesignals am Ausgang 212 und einen positiven Eingang auf, der ah das ~V_-Signal am Ausgang 226 angekoppelt ist. Wie aus der Kurve M in Fig. 1 zu ersehen, werden als jeweils erste bzw. zweite Ausgangssignale des ersten Amplitudendetektors am Ausgang 234 kurze positive Rechteckimpulse 235 bzw. 236 erzeugt, wenn das Signal am Ausgang 212 negativ ist und seine Amplitude den Schwellwert -V™ überschreitet. In gleicher Weise enthält ein zweiter Amplitudendetektor einen Operationsverstärker 237 mit einem Ausgang 238, einem am Schwellwertsignal +V_T am Verbindungspunkt der Widerstände 220 und 222 angeschlossenen negativen Eingang und einen zur Aufnahme des verstärkten Lesesignals am Ausgang 212 bestimmten positiven Eingang. Wie in Kurve N in Fig. 1 gezeigt, werden am Ausgang 238 des Verstärkers 237 kurze positive Rechteckimpulse 239 bzw. 240 erzeugt, wenn ein verstärkter Leseimpuls positiv ist und seine Amplitude den Wert +V™ überschreitet. Man sieht aus den Kurven M und N in Fig. 1, daß an den Ausgängen 234 und 238 Folgen von ersten und zweiten Rechteckimpulsen in Abhängigkeit von ersten und zweiten Impulsen des verstärkten Lesesignals in Kurve L auftreten. Beispielsweise bewirkt das Lesen einer binären Null die Erzeugung eines ersten Impulses 235 am ersten Ausgang 234, gefolgt von einem Impuls 240 am zweiten Ausgang 238. In gleicher Weise bewirkt das Lesen einer binären Eins die Erzeugung eines ersten Impulses 239 am zweiten Ausgang 238, gefolgt von einem zweiten Impuls 236 am ersten Ausgang 234.

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In Fig. 5 ist die logische Demodulatorschaltung 204 dargestellt. Diese enthält eine bistabile Kippschaltung 260, deren Einstelleingang mit dem Ausgang 238 des Amplitudendetektors und deren Rückstelleingang mit dem Ausgang 234 des Amplitudendetektors verbunden sind und deren Ausgänge Q bzw. Q positiv sind, wenn die Kippschaltung eingestellt bzw. zurückgestellt ist. Zwei J-K-Kippschaltungen 262 und 264 für Signale A bzw. B und Ä bzw. B liefern die binären Ausgangssignale der Detektorschaltung. Am Q-Ausgang 266 der Kippschaltung 262 tritt ein Signal A auf, das in Kurve P in Fig. 1 gezeigt ist und aus einem kurzen positiven Rechteckimpuls 267 besteht, wenn immer eine binäre Eins vom Aufzeichnungsmedium gelesen wird. In gleicher Weise tritt am Q-Ausgang 268 der Kippschaltung 264 ein mit B bezeichnetes Signal auf, das in der Kurve 3 in Fig. 1 dargestellt ist, und einen kurzen positiven Rechteckimpuls 269 darstellt, wenn immer eine binäre Null vom Aufzeichnungsmedium gelesen wird.

Der J-Eingang der Kippschaltung 262 ist mit einem UND-Glied mit drei Eingängen verbunden, die am Q-Ausgang der Kippschaltung 262, am Q-Ausgang der Kippschaltung 260 mit einem positiven logischen Ausgangssignal P und am Q-Ausgang der Kippschaltung angeschlossen sind. Der J-Eingang der Kippschaltung 262 führt daher das logische Signal ABP und stellt damit die Kipppschaltung 262 auf dieses logisches Signal ABP ein, wenn immer die Kippschaltung 262 und die Kippschaltung 264 zuvor zurückgestellt waren und ein erster Impuls 239 am Ausgang 238 des zweiten Detektors auftritt und das Lesen einer binären Eins anzeigt. Der K-Eingang der Kippschaltung 262 ist mit einem UND-Glied mit drei Eingängen verbunden, die mit dem Q-Ausgang der Kippschaltung 264, dem Q-Ausgang der Kippschaltung 260, die ein logisches Signal N führt, wenn dieser Ausgang positiv ist, und dem Q-Ausgang der Kippschaltung 262 verbunden sind. Die Kippschaltung 262 wird daher in Abhängigkeit von einem logischen Signal ABN zurückgestellt, das dann auftritt, wenn vom Ausgang des ersten Detektors 234 ein zweites Impulssignal 236 ankommt, das das

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Ende eines Lesevorgangs für eine binäre Eins anzeigt. Dieses zweite Impulssignal schaltet den positiven Impuls 267 am Ausgang 266 ab.

Beide Kippschaltungen 262 und 26'4 werden durch eine positiv gerichtete Impulsflanke am Takteingang betätigt, der über einen Inverterverstärker 274 mit einem ODER-Glied 276 verbunden ist, dessen beide Eingänge mit den Ausgängen 234 und 238 des ersten bzw. zweiten Amplitudendetektors verbunden sind. Am Takteingang liegt daher die positiv gerichtete Taktimpulsflanke als Hinterflanke eines Eingangsimpulses von der Amplitudendetektorschaltung, so daß die logische Schaltung ausreichend Zeit findet, ihren endgültigen Zustand anzunehmen, ehe die Taktimpulse an den Kippschaltungen 262 und 264 ankommen. Die Kippschaltung 264 ist mit ihrem J-Eingang mit einem UND-Glied 278 mit drei Eingängen verbunden, die jeweils am Q-Ausgang der Kippschaltung 262, dem Q-Ausgang der Kippschaltung 260 und dem Q-Ausgang der Kippschaltung 264 angeschlossen sind. Die Kippschaltung 264 wird daher durch das logische Signal ABN eingestellt, das immer dann auftritt, wenn beide Kippschaltungen zuvor zurückgestellt waren und in Abhängigkeit vom Lesen einer binären Null vom Speichermedium am Ausgang 234 des Amplitudendetektors ein erster Impuls 235 auftritt. Der K-Eingang der Kippschaltung ist mit dem Ausgang eines UND-Gliedes 280 mit drei Eingängen verbunden, die ihrerseits mit dem Q-Ausgang der Kippschaltung 262, dem Q-Ausgang der Kippschaltung 260 und dem Q-Ausgang der Kippschaltung 264 verbunden sind. Damit wird die Kippschaltung 264 in Abhängigkeit von dem logischen Signal ABP zurückgestellt, d.h. daß während der Zeit, in der Kippschaltung 264 eingestellt ist und einen Impuls 269 erzeugt, am Ausgang 238 des Amplitudendetektors ein zweiter Impuls 240 erzeugt wird.

Die in den Fign. 2 und 3 dargestellte, integrierende Detektorschaltung int von sich aus selbstsynchronisierend. Unabhängig davon, v/o auf einem Aufzeichnungsträger der Lesevorgang beginnt, zeigt das Imsgangssignal sehr rasch den richtigen Informations-

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gehalt der Aufzeichnung an. Der Spitzendetektor der Detektorschaltung in Fig. 4 und 5 ist andererseits nicht notwendigerweise selbstsynchronisierend. Wenn der Lesevorgang mit einer Datenaufzeichnung auf dem Aufzeichnungsträger beginnt, kann an den Ausgängen 266 und 268 der logischen Demodulatorschaltung 204 in Fig. 5 ein falscher Informationsinhalt angezeigt werden. Wenn der Lesevorgang beispielsweise am Punkt 282 der Kurve L in Fig. 1 beginnt, dann wird der zweite Impuls 216 durch die Detektorschaltung als erster Impuls interpretiert, so daß am Ausgang 268 fälschlicherweise ein Ausgangssignal für die binäre Null auftritt. Man kann jedoch die Synchronisierung leicht dadurch herstellen, daß man sicherstellt, daß der Lesevorgang für Daten immer in einem Bereich des Aufzeichnungsmediums beginnt, in dem keine Information aufgezeichnet ist oder indem man jeden Datenblock entweder mit einer Eins und einer Null oder ein Null und einer Eins beginnt. Die Verwendung aufeinanderfolgender miteinander abwechselnder Datenzeichen bewirkt eine automatische Synchronisierung, da der zweite Impuls des ersten Zeichens immer die gleiche Polarität hat wie der erste Impuls des zweiten Zeichens, so daß der erste Impuls des zweiten Zeichens nicht beachtet wird, wenn die Detektorschaltung nicht synchronisiert ist. Der zweite Impuls des zweiten Zeichens wird daher automatisch die Detektorschaltung synchronisieren.

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Claims

- 17 - 2426A46

PATENTANSPRÜCHE

Schaltungsanordnung zum Lesen von mit Zweifachimpulsschrift (zurück-zu-null) aufgezeichneten digitalen Daten bei variabler Abtastgeschwindigkeit des Lesekopfes relativ zum Aufzeichnungsträger, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lesekopf (32, 34; 82) eine Integrierstufe (36; 80) und mindestens ein Amplitudendetektor (38, 40; 134, 136; 232, 237) nachgeschaltet ist, der dann ein binäres Ausgangssignal liefert, wenn das aus zwei aufeinanderfolgenden Lesesignalen entgegengesetzter Polarität abgeleitete integrierte Lesesignal einen vorgegebenen Amplitudenwert überschreitet, wobei die Amplitude des integrierten Lesesignals in Abhängigkeit von dem ersten Leseimpuls mit der einen Polarität über den Schwellwert des Amplitudendetektors ansteigt und in Abhängigkeit von dem zweiten Lesesignal entgegengesetzter Polarität unter den Schwellwert des Amplitudendetektors abfällt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Ausgang des Amplitudendetektors (134, 136; 232, 237) eine Demodulator-Logik (164; Fig. 5) verbunden ist, die eine erste und eine zweite bistabile Kippschaltung (172, 173) enthält, die ausgangsseitig die gewünschten Binärsignale A und B liefert.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lesekopf (206) ein nicht integrierender Asplitudendetektor (200) mit einer Inverterstufe (208), einer Dioden-Schwellwertschaltung (217) und zwei Amplitudendetektorstufen (234, 238) nachgeschaltet ist und daß mit diesem Amplitudendetektor (200) eine Demodulator-Logik (204) verbunden ist, die eine erste und eine zweite bistabile Kippschaltung (262, 264) enthält, die ausgangsseitig die Signale A, Ä, B und B liefern, wobei A und B die gewünschten binären Signale sind.

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4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden bistabilen Kippschaltungen (262, 264) eingangsseitig über vier UND-Glieder (270, 272, 278, 280) mit den Ausgängen (234, 238) des Amplitudendetektors (232, 237) verbunden sind und daß die invertierten Ausgänge (A B) der beiden Kippschaltungen derart mit den Eingängen der UND-Glieder (270, 272, 278, 280), die außerdem über eine Impulspolaritätsschaltung (260, P,N) angesteuert werden, verbunden sind, daß die beiden bistabilen Kippschaltungen (262, 264) mit den logischen Signalen Ä B P, A B N, Ä B N und Ä B P ansteuerbar sind.

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