DE2550865A1

DE2550865A1 - Verfahren und vorrichtung zur bandaufzeichnung und/oder -wiedergabe von digitalwerten

Info

Publication number: DE2550865A1
Application number: DE19752550865
Authority: DE
Inventors: Wayne Robert Herbst; Paul Leon Mika
Original assignee: Teletype Corp
Current assignee: AT&T Teletype Corp
Priority date: 1974-11-20
Filing date: 1975-11-12
Publication date: 1976-05-26
Also published as: JPS5173419A; US3961368A; CA1070827A

Description

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TELETYPE CORPOBATION in Skokie, Illinois/V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Bandaufzeichnung und/oder-Wiedergabe von Digitalwerten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bandaufzeichnung und/oder~Wiedergabe von Digitalwerten in Seriendarstellung, sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung.

Es ist bekannt, zur vorübergehenden Speicherung digitaler Informationen ein Magnetband zu benutzen. Solche Magnetbänder lassen sich bequem in kleinen geschlossenen Kassetten unterbringen. Bei der Benutzung solcher Kassetten tritt aber häufig das Problem auf, daß der Geräuschpegel beim Abspielen ziemlich hoch liegt, wodurch falsche Datensignale erzeugt werden können. Die maximale Laufgeschwindigkeit, bei der solche Bandkassetten verwendet werden können, ist aus mechanischen Gründen begrenzt. Ferner führt die bei höherer Dichte der auf dem Band aufeinanderfolgenden Bits auftretende Impulshäufung zu einem niedrigen Signalpegel beim Abspielen, wodurch die Wiedergabeeinrichtung gegen Rauschprobleme empfindlicher wird. Dr.Hk/Du. 609822/0666

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Der im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, trotz hoher Aufzeichnungsdichte eine Wiedergabe der aufgezeichneten Daten mit massiger Bandgeschwindigkeit und hohem Rauschabstand zu ermöglichen.

Zu diesem Zweck werden erfindungsgemäß die vom Eingangssignal dargestellten Daten in mehrere Teilsignale aufgeteilt und in verschiedenen Kanälen des Bandes gleichzeitig aufgezeichnet. Zur Wiedergabe werden die in den einzelnen Kanälen aufgezeichneten Teilsignale gleichzeitig abgenommen und die gewonnenen Daten zu einem dem Eingangssignal entsprechenden Ausgangssignal zusammengesetzt.

Durch diese Aufzeichnung in verschiedenen parallelen Kanälen bzw. Spuren läßt sich die Aufzeichnungsdichte in Bezug auf die Längeneinheit des Magnetbandes erhöhen, ohne daß die Transportgeschwindigkeit oder die Schrittdichte heraufgesetzt werden muß.

Es sind verschiedene Abnahmevorrichtungen bekannt, um die dem Aufzeichnungssignal entsprechenden Magnetisierungsumschläge eines Magnetbandes abzutasten. Diese Vorrichtungen sind im allgemeinen recht kompliziert und enthalten oft einen Resonanzkreis, der auf eine bestimmte Frequenz und Dichte der digitalen Datenbits abgestimmt ist. Wenn

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aber die Frequenz des Aufzeichnungssignals wechselt oder die Bandgeschwindigkeit erheblich schwankt, wie es bei Direktantrieb statt Treibrollenantrieb des Bandes der Fall ist, muß der Resonanzkreis immer wieder nachgestimmt werden, um eine optimale Wiedergabe zu erzielen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht demgemäß darin, eine Wiedergabevorrichtung für ein Magnetband zur Verfügung zu stellen, die ohne Verwendung eines auf eine bestimmte Frequenz abgestimmten Resonanzkreises das Systemrauschen weitgehend ausschaltet.

Dies wird bei der oben beschriebenen Vorrichtung zur gleichzeitigen Abtastung von mindestens zwei parallel angeordneten Aufzeichnungsspuren auf einem Magnetband dadurch erreicht, daß das Informationssignal in mindestens zwei Wortgruppen aufgeteilt wird, wobei jede Gruppe einer der Informationsspuren zugeordnet ist. Es sind mindestens zwei Magnetköpfe zur Abnahme vorgesehen; jeder Magnetkopf ist einer der Bandspuren zugeordnet und liefert ein Signal, das der auf dieser Spur aufgezeichneten digitalen Information entspricht. Der Ausgang jedes Magnetkopfes wird auf einen Kanaldecoder gegeben, der das abgetastete Signal in die digitale Form überführt. Die von den Magnetköpfen gelieferten digitalen Signale werden in der ursprünglichen Reihenfolge wieder zusammengesetzt und ergeben so ein Ausgangssignal, dessen digitale Wortfolge der Wortfolge des Eingangssignals entspricht.

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Um die Wörter in der richtigen Länge und Reihenfolge aneinander zu reihen, werden die abgetasteten Signale dem ersten Eingang eines Verstärkers zugeführt. An einem zweiten Eingang dieses Verstärkers liegt eine verstärkte Spannung, die spiegelbildlich zu der am ersten Eingang liegenden Spannung verläuft, also gegenüber dieser umgekehrt ist. Wenn das Ausgangssignal dieses Verstärkers einen bestimmten Schwellenwert überschreitet, wird es zum zweiten Eingang des Verstärkers gegengekoppelt,wobei ein Energiespeicher mit dem zweiten Eingang verbunden ist. Das Ausgangssignal folgt den Schwankungen des Eingangssignals, bis das Gegenkopplungsglied durchlässig wird. Von da an bleibt die Ausgangsspannung konstant. Wenn das Eingangssignal seine Anstiegsrichtung umkehrt,addieren sich infolge der Speicherwirkung die Signale an beiden Verstärkereingängen,so daß eine plötzliche Polaritätsumkehr der Ausgangsspannung des Verstärkers erzielt wird. Auf diese Weise läßt sich ein digitales Ausgangssignal rekonstruieren, das genau dem auf dem Magnetband aufgezeichneten digitalen Signal entspricht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin sind

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung,

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Fig. 2 die scheraatische Darstellung einiger Stufen der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung

und
Fig.3A und 3B eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs verschiedener Signale der in Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung.

In der Vorrichtung nach Fig. 1 werden die ankommenden Daten über eine Eingangsleitung 10 dem seriellen Eingang eines Eingangsschieberegisters 12, das dreizehn Schritte umfaßt, zugeführt. Dieses Datenwort besteht aus einem AnIaufschritt, zwölf Informationsschritten und einer Pufferzone, deren Länge vier Schritten entspricht (A in Fig. 3A). Der Anlaufschritt und die Informationsschritte des ankommenden Signals werden entsprechend dem von einem frei schwingenden Taktgeber 14 abgegebenen Taktsignal schrittweise in das Register 12 eingespeist. Die dreizehn parallelen Ausgänge des Eingangsregisters 12 sind mit den parallelen Eingängen 16 und 18 zweier Schieberegister 20 und 22 verbunden, die ebenfalls dreizehn Bits umfassen und die Paralleldarstellung wieder in Seriendarstellung umwandeln. Das Schieberegister 20 gehört zu Kanal Nr. 1 und das Schieberegister 22 zu Kanal Nr. 2. Zum Fortschalten dieser beiden Schieberegister dient ein Frequenzteiler 24, der die Taktfrequenz vom Taktgeber 14 halbiert. Das Ausgangssignal des Frequenzteilers 24 geht durch einen Eingang eines

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ODER-Gliedes 26, an dessen anderem Eingang das Ausgangssignal eines vom Ausgang des Frequenzteilers 24 beaufschlagten Zählers 28 liegt. Der Zähler 28 zählt jeweils dreizehn aus siebzehn Impulsen. Der Ausgang B des ODER-Gliedes 26 ist mit den beiden Schieberegistern 20,22 verbunden, die demzufolge mit der halben Frequenz des Eingangsregisters 12 fortgeschaltet werden und jeweils in vier von siebzehn Schaltschritten stehen bleiben. Ein entsprechendes Signal tritt bei A auf .(.JS. auch die entsprechend bezeichneten Impulsfolgen in Fig. 3A).

Um die beiden Schieberegister 20 und 22 abwechselnd mit dem Inhalt des Eingangsregisters 12 zu füllen, ist ein Steuerflipflop 30 vorgesehen. Der Direktausgang Q des Flipflops 30 ist mit einem Freigabeeingang 32 des Registers 20 und der Komplementausgang Q des Flipflops 30 mit einem Freigabeeingang 34 des Registers 22 verbunden. Das Flipflop 30 wird mit der letzten Stelle des Parallelausgangs des Eingangsregisters beaufschlagt. Wenn also das Eingangsregister 12 mit den dreizehn Informationsschritten gefüllt ist, erscheint an der letzten Stelle stets der Anlaufschritt. Dieser Anlaufschritt gelangt auf den Kippeingang des Flipflops 30, so daß das Flipflop 30 kippt und so das leere Schieberegister freigibt,für den Empfang des Ausgangssignals des Eingangsregisters 12. In dieser Weise werden die Schieberegister 20 und 22 abwechselnd mit auf-

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einanderfolgenden Worten des Eingangssignals beladen. Das auf der Eingangsleitung 10 ankommende Datensignal wird also praktisch in zwei Wortgruppen aufgeteilt, von denen jede jedes zweite Wort des Eingangssignals enthält. Die letzte Stelle in jedem Schieberegister wird über ein ODER-Glied 36 auf den Löscheingang des Eingangsregisters hoher Geschwindigkeit gegeben, so daß nach beendeter Eingabe eines Wortes in eines der Kanalregister 20 und 22 der Anlaufschritt an der letzten Registerstelle die Löschung des. Eingangsregisters bewirkt und dieses zum Empfang des nächsten Datenwortes vorbereitet. Die seriellen Ausgangssignale jedes Kanalregisters werden einer Aufzeichnungsstufe 38 bzw. 40 zugeführt und jeda: dieser Aufzeichnungsstufe ist eine fortlaufende Spur 42 bzw. 44 auf einem Magnetband 46 zugeordnet. Die beiden Spuren verlaufen parallel in Längsrichtung des Magnetbandes. Die Arbeitsweise der Aufzeichnungsstufen 38 und 40 wird weiter unten an Hand der Fig. 2 näher erläutert.

Wie in Fig. 1 symbolisch dargestellt, werden die Datenwortgruppen in den beiden Spuren 42 und 44 des Magnetbandes 46 abwechselnd und einander überlappend aufgezeichnet. Beispielsweise ist das Wort I in der ersten Spur 42 und das Wort II in der zweiten Spur 44 aufgezeichnet, wobei Wort II auf der Höhe des Mittelteils des ersten Wortes beginnt und sich bis zum Mittelteil des Wortes III er-

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streckt, das anschließend an Wort I in der ersten Spur aufgezeichnet ist. Das Magnetband kann offenbar halb so schnell angetrieben werden, wie es erforderlich wäre, wenn die ankommenden Worte in einer einzigen Spur aufgezeichnet würden und die gleiche Aufzeichnungsgeschwindigkeit gefordert wäre. Somit wird die Aufzeichnungskapazität des Magnetbandes 46 um den Faktor zwei erhöht, ohne daß die Fördergeschwindigkeit oder die Dichte der aufgezeichneten Bits erhöht werden muß.

Zur Wiedergabe werden die beiden Spuren durch zwei Wiedergabestufen 48 und 50 abgetastet, die im einzelnen weiter unten an Hand der Fig. 2 erläutert werden sollen. Die Wiedergabestufen 48 und 50 speisen je einen Kanaldecoder 52 bzw. 54. Die Dateninformation vom ersten Kanaldecoder 52 wird über die Leitung 55 schrittweise dem Serieneingang eines Schieberegisters 56 zugeführt. Die Schrittfolge wird vom Decoder 52 mittels eines Taktsignals über die Leitung mitgeteilt.. Der Inhalt des Registers 56 wird periodisch über einen Parallelausgang einem Ausgangsregister 60 zugeführt, das die Paralleldarstellung wieder in eine Seriendarstellung verwandelt.

Wenn das erste Kanalregister 56 mit einem Datenwort gefüllt ist, wird über die Leitung 61 ein Verfügbarkeitssignal auf einen Eingang eines NAND-Gliedes 62 gegeben. Der andere

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Eingang desselben wird vom Ausgangsregister 60 mit einem Bereitschaftssignal beaufschlagt. In ähnlicher Weise gelangen die Dateninformationen vom zweiten Kanaldecoder 54 über die Leitung 64 unter Steuerung durch ein Taktsignal auf der Leitung 68 in ein Schieberegister 66 des Kanals Nr. 2, wo sie in Paralleldarstellung umgewandelt und periodisch dem Ausgangsregister 60 zugeführt werden. Hierzu gibt das Register 66, wenn es mit einem Datenwort gefüllt ist, ein Signal über die Leitung 71 auf einen Eingang des NAND-Gliedes 70, dessen anderer Eingang ebenfalls mit dem Bereitschaftssignal des Ausgangsregisters 60 beaufschlagt werden kann. Die Ausgangssignale der NAND-Glieder 62 und 70 dienen zum abwechselnden Umschalten eines RS-Flipflops 72. Der eine Ausgang des Flipflops 72 ist mit dem Freigabeeingang des Schieberegisters 56 und der andere Ausgang mit dem Freigabeeingang des Schieberegisters 66 verbunden.

Zusammengefaßt müssen die folgenden Bedingungen existieren, bevor der Inhalt eines der beiden Kanalregister 56 und 66 in das Ausgangsregister 60 überführt wird. Das Ausgangsregister 60 muß leer sein und es müssen Daten am Parallelausgang eines der Kanalregister 56 und 66 verfügbar sein. Diese Bedingung ist vorhanden, wenn der Anlaufschritt in der letzten Stelle eines der Kanalregister auftritt. Wenn die betreffenden Bedingungen vorliegen, leitet das Flipflop 72 die Überführung des Inhalts des betreffenden Schiebe-

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registers in das Ausgangsregister 60 ein. Da das Ausgangsregister 60 mit etwa der doppelten Geschwindigkeit der Kanalregister weitergeschaltet wird, ist eines dieser Kanalregister wieder gefüllt, wenn das Ausgangsregister 60 das vorherige Wort aufgegeben hat. So kann das Flipflop 72 wieder kippen und das nächste Register mit dem Ausgangsregister 60 verbinden. Die in den beiden Spuren des Magnetbandes 46 aufgezeichneten Datenworte werden also in der gleichen Reihenfolge, in der sie sich im ankommenden Datensignal befanden, und mit der gleichen Taktfrequenz wieder zusammengesetzt.

Eine der beiden identischen Aufzeichnungsstufen 38 und 40 ist in Fig. 2 im einzelnen dargestellt. Sie enthält ein exklusives ODER-Glied 74, das zur Phasencodierung des Eingangssignals A dient. Das in Fig. 3A dargestellte Datenwort A wird dem einen Eingang und das Taktsignal B dem anderen Eingang des exklusiven ODER-Gliedes 74 zugeführt. Wenn die beiden Signale A und B entgegengesetzte Polarität haben, geht das Ausgangssignal C des ODER-Gliedes nach oben; wenn die Eingangssignale die gleiche Polarität haben, nimmt das Signal C einen niedrigen Wert an.

Wie erwähnt, wird das Taktsignal B während vier von je siebzehn Takt schritten unterbrochen, um eine vier Schritte umfassende Pufferzone zu erzeugen. Da weder das Taktsignal B,

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noch das Dateneingangssignal A sich während dieser Pufferperiode ändert, bleibt das Ausgangssignal C so lange ebenfalls auf niedrigem Niveau. Die Pufferzone dient zur Aufrechterhaltung der Wortsynchronisierung bei der Wiedergabe der Daten vom Band 46, damit Bandgeschwindigkeitsschwankungen keinen Datenverlust verursachen. Das phasencodierte Signal C wird der Basis eines NPN-Transistorverstärkers 76 zugeführt. Der Kollektor des Transistors 76 ist mit einer positiven Spannung und der Emitter über die Spannungsteilerwiderstände 80 und 82 mit der negativen Spannung verbunden. An der Verbindungsstelle der erwähnten Widerstände wird die Ausgangsspannung der Transistorverstärker 76 abgegriffen und dem Direkteingang eines KonstantStromverstärkers 84 zugeführt. An diesem Eingang liegen ferner zwei antiparallel geschaltete Dioden 86 und 88, deren andere Elektroden geerdet sind. Diese Dioden dienen zur Spannungsbegrenzung. Wenn die Eingangsspannung des Verstärkers 84 die Sperrschichtspannung der Dioden (0,6 Volt) überschreitet, wird eine Diode durchlässig.

Die Ausgangsspannung des Verstärkers 84 entspricht weiterhin dem Signal C (Fig. 3A). Sie wird auf die Wicklungen 90 eines Magnetkopfes gegeben, deren anderes Ende über einen Spannungsmeßwiderstand 92 geerdet ist. Der die Wicklung durchfließende Strom entwickelt am Widerstand 92 eine dazu proportionale Spannung. Ein Teil dieser Spannung wird in

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einem Spannungsteiler 94 mit den Widerständen 9 6 und 98 abgegriffen und auf den Umkehreingang des Konstanzstromverstärkers 84 rückgekoppelt. Die Magnetkopfwicklung 90 dient sowohl zur Aufzeichnung, als auch zur Wiedergabe; zur Wiedergabe wird aber der Verstärker 84 abgeschaltet, um eine unbeabsichtigte Löschung der Bandaufzeichnung zu verhindern. Zur Abschaltung des Verstärkers dient ein in seiner Speiseleitung liegender Schalter 100. Die in der Wicklung 90 auftretendenStromimpulse werden auf dem Magnetband 46 als Magnetisierungsumschläge aufgezeichnet. Eine binäre"l" oder "0" wird durch eine Magnetisierungsumkehr in Plusrichtung oder in Minusrichtung dargestellt. Diese Aufzeichnungsform wird als Phasenmodulation bezeichnet, und zwar bedeutet eine Magnetisierungsumkehr in Minusrichtung eine "1" und in Plusrichtung eine ¹¹O". Die von dem Aufzeichnungssignal C erzeugte Änderung der Magnetisierungsrichtung auf dem Magnetband 46 ist in Fig. 3A mit Pfeilen angedeutet. Ein Vergleich des Signals A mit den vom Signal C erzeugten Magnetisierungsumschlägen läßt erkennen, daß für jede binäre "1" mindestens ein positiver Magnetisierungsumschlag und für jede binäre "0" mindestens ein negativer Magnetisierungsumschlag erzeugt wird.

Bei der Wiedergabeabtastung erzeugen die Magnetisierungsschwankungen des Magnetbandes 44 eine schwankende Ausgangsspannung D (Fig. 3A) an den Klemmen der Magnetkopfwicklungen 90. Die geringen Söhwankungen des Signals D stellen das

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Rauschen dar, während die Ausschläge mit größerer Amplitude von den Magnetisierungsumschlägen herrühren. Beispielsweise erzeugt ein positiver Umschlag eine etwa sinusförmige positive Halbwelle in der Magnetkopfwicklung 90 und umgekehrt. Eine Umschlaghäufung, d. h. rasch aufeinanderfolgende Magnetisierungsumschläge des Bandes, führt zu einer Verringerung der Amplitudenausschläge der Spannung am Ausgang des Wiedergabekopfes, wie man sieht. Diese Amplitudenverringerung tritt im allgemeinen dann auf, wenn die Aufzeichnungsschritte zu nahe beieinander liegen, und bewirkt dann, daß der Störabstand der Wiedergabeeinrichtung verringert wird. Die Ausgangsspannung der Wicklung 90 wird über einen Strombegrenzungswiderstand 102 auf den Direkteingang eines Spitzenverstärkers 104 gegeben. Zwei antiparallel geschaltete Dioden 106 und 108 begrenzen die Eingangsspannung des Verstärkers 104. Bei der Wiedergabe ist die an der Wicklung 90 abgenommene Spannung so niedrig, daß diese Dioden keinen Einfluß haben. Bei der Aufzeichnung schützen sie dagegen den Verstärker 104 vor den hohen Aufzeichnungsspannungen .

Der Spitzenverstärker 104 erzeugt an seinem Ausgang eine Spannung F (Fig. 3A). An denjenigen Stellen des Magnetbandes 46, an denen die Magnetisierung konstant bleibt, ist nur das Grundrauschen vorhanden, das durch ein verstärktes Rauschsignal angedeutet ist. Bei einer Magnetisierungsumkehr folgt die Ausgangsspannung des Verstärkers 104 dem

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ansteigenden Halbwellensignal D in gleicher Richtung wie dieses. Der Ausgang des Verstärkers 104 ist über zwei antiparallel geschaltete Dioden 110 und 112 auf seinen umkehrenden Eingang gegengekoppelt; letzterer ist außerdem über einen Kondensator 114 geerdet. Wenn die Sperrschichtspannung (0,6 Volt) einer der Dioden HO und 112 erreicht ist, wird diese Diode durchlässig, lädt den Kondensator 114 auf und erzeugt ein Signal am umkehrenden Eingang des Operationsverstärkers 104, das gleich dem Direktsignal ist. Infolgedessen wird die Ausgangsspannung des Verstärkers auf 0,6 UoIt, vermehrt um die demgegenüber kleine Eingangsspannung, begrenzt. Wenn die erste Ableitung des Eingangssignals das Vorzeichen wechselt, d. h. ein Spitzenwert der Spannung D überschritten ist, addieren sich die Signale an den beiden Eingängen des Verstärkers, denn der Kondensator 114 verhindert eine plötzliche Signalumkehr am negativen Eingang. Da also beide Eingangssignale sich nunmehr addieren, wchlägt der Ausgang des Verstärkers 104 plötzlich in die Gegenrichtung um, bis die Ausgangsspannung die Durchlaßspannung der vorher nichtleitenden Diode 110 oder 112 erreicht. Wenn diese Diode zu leiten beginnt, begrenzt sich die Ausgangsspannung auf einen Wert, der gleich der Summe der Eingangsspannung und der Sperrschichtspannung der Diode (0,6 Volt) ist, und der Kondensator lädt sich mit entgegengesetzter Polarität auf. So wird die stetig verlaufende Schwingung D am Eingang des

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Spitzenverstärkers 104 in das Rechtecksignal F umgewandelt, dessen Polaritätsumschläge jeweils einem Scheitelpunkt des Signals D, d. h. einem Neigungswechsel des Kurvenverlaufes desselben entsprechen. Diese Beziehung läßt sich durch Vergleich der Signale F und D leicht erkennen. Für jeden positiven Scheitel des Signals D geht der Ausgang des Verstärkers 104 in die negative Richtung und umgekehrt. Die angegebenen Zahlenwerte dienen selbstverständlich nur zur Illustration.

Bis die Ausgangsspannung des Verstärkers 104 die Schwellenspannung einer der Dioden 110 oder 112 erreicht, ist das Signal zum ümkehreingang des Verstärkers niedrig und der Verstärkungsgrad desselben außerordentlich hoch. Dies gilt, solange das Eingangssignal des Verstärkers konstant ist, d. h. wenn keine Magnetisierungsumkehr auf dem Band stattfindet. Der am Eingang des Verstärkers 104 auftretende Rauschpegel wird unter diesen Umständen kräftig verstärkt und könnte den Decoder 52 unbeabsichtigt auslösen, wenn nicht ein Rauschunterdrückungskreis 116 vorgesehen wäre. Der Rauschunterdrückungskreis 116 verhindert den Decoder 52 am Ansprechen auf das Rauschen, solange der Verstärkungsgrad des Verstärkers 104 so hoch ist, indem er die Schwelle der Eingangsspannung, auf welche der Decoder 52 anspricht, entsprechend hoch legt.

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Das Signal D (Fig. 3A) vom Magnetkopf 9O wird auch über einen Begrenzungswiderstand 118 auf den umkehrenden Eingang eines Rauschschwellenverstärkers 120 gegeben. Das bei E in Fig. 3A dargestellte Ausgangssignal dieses Verstärkers gelangt über einen Gegenkopplungswiderstand 122 auf den gleichen Eingang des Verstärkers 120 zurück und regelt so den Verstärker auf konstanten Gewinn. An den umkehrenden Eingang des Verstärkers 120 sind ferner zwei antiparallel geschaltete Dioden 124 und 126 angeschlossen, welche die Eingangsspannung des Verstärkers auf Werte unterhalb ihrer Sperrschichtspannung begrenzen, um ihn so gegen die im Aufzeichnungsbetrieb auftretenden kräftigen Eingangssignale zu schützen. Der nichtumkehrende Eingang des Verstärkers 120 ist über einen Widerstand 128 geerdet; dieser Widerstand dient in Kombination mit einem Potentiometer 130, das zwischen den Speisespannungsklemmen und der Vorspannungsklemme 131 des Verstärkers liegt, sowie dem Gegenkopplungswiderstand 122 zur Einstellung der Vorspannung des Verstärkers derart, daß die Nullinie der Ausgangswechselspannung mit der Nullspannungsachse zusammenfällt.

Der Ausgang des Spannungsverstärkers 120 ist mit dem Emitter eines NPN-Transistors 132 verbunden, dessen Basis über einen Begrenzungswiderstand 134 am Ausgang des Spitzenverstärkers 104 liegt. Der Kollektor des Transistors 132 ist über einen Lastwiderstand 135 an die positive Spannungs-

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quelle angeschlossen und führt außerdem zu einem Eingang eines UND-Gliedes 136. Eine Diode 137 schützt das UND-Glied 136 vor negativen Ausschlägen am Kollektor des Transistors 132. Der Verlauf der Spannung G am Eingang des UND-Gliedes 136 ist in Fig. 3A dargestellt. Aus einem Vergleich der Signale E, F und G wird die Wirkungsweise des Transistors 132, der zur Unterdrückung negativer Rauschimpulse dient, deutlicher. Ein in positiver Richtung ansteigendes Signal bei D bewirkt einen negativen Ausschlag von E und einen positiven Ausschlag von F. Wenn die Spannung E negativ hinsichtlich der Spannung F wird und die Sperrschichtspannung zwischen Basis und Emitter des Transistors 132 (0,6 Volt) übersteigt, wird der Transistor 132 leitend und erzeugt bei G ein Signal mit niedrigem Niveau. Der Gewinn des Verstärkers 120 ist so gewählt, daß diese Bedingung nur eintritt, wenn der Pegel von F ausreicht, um eine der Dioden 110 und 112 durchlässig zu machen. Der Transistor 132 bestimmt in kombination mit dem Verstärker 120 die kleinste negative Schwellenspannung, die das Eingangssignal D erreichen muß, bevor ein Ausgangssignal G erzeugt wird.

Ein PNP-Transistor 138 legt in gleicher Weise eine Schwellenspannung für positive Rauschimpulse fest. Die Basis des Transistors 138 ist mit dem Ausgang des Rauschverstärkers 120 über einen Strombegrenzungswiderstand 140 verbunden

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und der Kollektor des Transistors liegt über einen Lastwiderstand 142 an der positiven Speisespannung. Der Kollektor ist ferner mit dem anderen Eingang des UND-Gliedes 136 gekoppelt und der Emitter des Transistors 138 ist mit dem Ausgang des Spitzenverstärkers 104 (Signalverlauf F) verbunden. Der Spannungsverlauf am Ausgang des Transistors 138 ist bei H in Fig. 3B dargestellt. Wenn die Spannung F unter die Spannung E fällt und der Unterschied größer als die Durchbruchsspannung der Basis-Emitter-Grenzschicht des Transistors (0,6 Volt) ist, nimmt die Eingangsspannung H des UND-Gliedes 136 einen niedrigen Wert an; wenn dagegen die Spannung E über die Spannung ρ ansteigt, wird der Transistor 138 gesperrt, die Spannung H nimmt einen hohen Wert an und die Ausgangsspannung I des UND-Gliedes 136 erhält ebenfalls einen hohen Wert. Der Spannungsverlauf I ist in Fig. 3B dargestellt. Wenn das Eingangssignal H des UND-Gliedes 136 einen niedrigen Wert annimmt und der Unters chied zwischen den Spannungen E und F die Grenzschichtdurchbruchs spannung des Transistors 138 überschreitet, wird der Transistor 138 in Durchlaßrichtung vorgespannt und nimmt infolgedessen seinen Sättigungszustand ein.

Wie erwähnt, ist in Rauschabschnitten der Gewinn oder Verstärkungsgrad des Spitzenverstärkers 104 verhältnismäßig hoch im Vergleich zum Gewinn des Rauschverstärkers 120. Der Spannungsunterschied zwischen den Basiselektroden

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und den zugeordneten Emittern der Transistoren 132 und 138 ist aber geringer, als es zum Durchlässigmachen eines der Transistoren 132, 138 nötig wäre. Damit einer dieser Transistoren leitend wird, muß die Basis-Emitterspannung die Durchbruchsspannung der Transistorgrenzschicht (0,6 Volt) überschreiten. Da der Rauschpegel diese Durchbruchsspannung nicht überschreitet, sind bei Auftreten des Rauschens allein beide Transistoren gesperrt, so daß ein Signal hohen Pegels auf beide Eingänge des UND-Gliedes 136 gelangt und die Ausgangsspannung I des UND-Gliedes einen hohen Wert annimmt. Nur Datensignale mit ausreichendem Niveau führen zum Auftreten eines Signals auf beiden Eingängen des UND-Gliedes 136. Dieses Niveau muß so hoch sein, daß der Spannungsunterschied zwischen E und F größer als die Sperrschichtdurchbruchsspannung eines der Transistoren 122 und 138 ist.

Die Ausgangsspannung I des UND-Gliedes 136 wird auf den Eingang eines durch positive Impulse auslösbaren monostabilen Multivibrators 144 gegeben, der mittels eines RC-Gliedes 146 auf eine verhältnismäßig kurze Zeitkonstante eingestellt ist. Die Ausgangsspannung K des Multivibrators 144 (Fig. 3B) wird dem Decoder 52 zugeführt. Der Multivibrator besitzt einen vorrangigen Löscheingang 148, der vom komplementären Ausgang eines zur Rauschunterdrückung dienenden, von negativen Impulsen gekippten Multivibrators 150 beaufschlagt wird. Die Zeitkonstante des letzteren

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Multivibrators wird von einem RC-Glied 152 bestimmt. Die Zeitkonstante des Multivibrators 150 ist etwas größer als diejenige des Multivibrators 144. Der Ausgang des UND-Gliedes 136 ist auch mit dem Kippeingang des Multivibrators 150 verbunden. Die oben beschriebenen Transistoren 132 und 138, die zur Erzeugung der Eingangssignale des UND-Gliedes 136 dienen, werden in Abhängigkeit von der sinusähnlichen Spannung E vom Spannungsverstärker 120 und einer Rechteckspannung F vom Spitzenverstärker 104 geschaltet. Die Sinusspannung E führt zu einer verhältnismäßig niedrigen Schaltspannung, die unter gewissen Umständen eine Falschbetätigung des UND-Gliedes 136 auf der abfallenden Flanke der Eingangssignale desselben verursachen kann. Um eine Falschbetätigung des Multivibrators 144 durch die langsam abfallende bzw. ansteigende Flanke der Eingangssignale des UND-Gliedes 136 zu verhindern, gibt der Multivibrator 150 beim Auftreten einer negativen Flanke im Ausgangssignal des UND-Gliedes einen Ausgangsimpuls auf den Multivibrator 144 und verhindert so eine Auslösung desselben im Verlauf der negativen Flanke des Ausgangssignals vom UND-Glied 136. Dieses vom Multivibrator 150 erzeugte Sperrsignal endet unmittelbar vor der positiv ansteigenden Flanke des Ausgangssignals I vom UND-Glied 136, so daß der Multivibrator 144 beim Auftreten eines solchen SpannungsSprungs einen kurzen Taktimpuls erzeugen kann. Durch Vergleich des Signals D in Fig. 3A mit

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dem Signal K in Fig. 2B erkennt man, daß der Ausgangsimpuls des Multivibrators 150 jeweils in demjenigen Zeitpunkt auftritt, der einem Scheitel- oder Spitzenwert des Signals D entspricht. Eine falsche Auslösung des Multivibrators 144 auf der fallenden Flanke des Signals I wird durch das Ausgangssignal J vom Multivibrator 150 verhindert. Der Decoder 52 empfängt also für jeden Scheitelwert des Signals D nur einen Impuls und Störsignale, die durch Rauscheinwirkung oder Schalteigenschaften der Transistoren auftreten, werden ausgesiebt, bevor sie den Decoder 52 erreichen können.

Das Signal K wird vom Multivibrator 144 auf den negativen Impulseingang eines zur Wortsynchronisierung dienenden monostabilen Multivibrators 154 im Decoder 52 gegeben. Die Zeitkonstante dieses Multivibrators wird von einem RC-Glied 156 derart bestimmt, daß sie etwa der Länge zweier Informationsschritte entspricht. Der Multivibrator 154 ist wiederholt auslösbar, wird also zu Beginn eines Datenwortes ausgelöst und kippt erst in der Pufferzone des Datensignals A zurück, da diese vier Schritte umfaßt. Das Ausgangssignal des Multivibrators 154 ist bei L in Fig. 3B dargestellt. Der beim Rückkippen des Multivibrators auftretende negative Impuls dient als Signal zur Wortsynchronisierung, um so etwaige Bandgeschwindigkeitsschwankungen zu kompensieren. Das Signal K vom Multivibrator 144 wird

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außerdem über ein ODER-Glied 157 dem Eingang eines Multivibrators 158 zugeführt, der Taktimpulse M (Fig. 3B) erzeugt, mit denen das betreffende Kanalschieberegister 56 (Fig. 1) beaufschlagt wird. Die Zeitkonstante des Multivibrators 158 wird durch ein RC-Glied 160 derart bestimmt, daß sie etwa gleich drei Viertel eines Informationsschritts ist. Der Komplementärausgang des Multivibrators 158 (Signal M) ist mit dem anderen Eingang des ODER-Gliedes 157 verbunden, um so eine wiederholte Auslösung des Multivibrators zu verhindern.

Das Eingangssignal K des Decoders wird ferner dem Eingang eines Inverters 162 zugeführt, der zusammen mit einem ihm nachgeschalteten Inverter 164 einen Pulsverlängerungskreis bildet. Der Ausgang des ersten Inverters 162 ist über einen kleinen Kondensator 163 mit Erde gekoppelt, wodurch der Ausgangsimpuls dieses Inverters verlängert wird. Der zweite Inverter dient zur Formung des verlängerten Impulses. Der Ausgang des zweiten Inverters 164 wird einem wiederholt auslösbaren Decodierungsmultivibrator 166 zugeführt, dessen RC-Glied 168 eine Zeitkonstante von etwa drei Viertel einer Schrittlänge ergibt. Das Ausgangssignal N (Fig. 3B) des Multivibrators 166 wird auf die Eingänge J und K eines Flipflops 170 gegeben. Ein negativer Taktimpuls am Takteingang des Flipflops 170 bewirkt dann, wenn die Eingänge J und K vor dem Auftreten des Taktimpulses auf niedrigem Niveau sind, daß nach dem Auftreten des Taktimpulses das

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Ausgangssignal des Flipflops gleich dem Ausgangssignal desselben kurz vor dem Taktimpuls ist. Wenn die Eingänge J und K vor dem Taktimpuls auf hohem Niveau liegen, nimmt der Ausgang nach dem Taktimpuls den Komplementärwert an. So wird ein Datensignal P (Fig. 3B) gebildet.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung läßt sich wie folgt kurz zusammenfassen. Eine Folge von Datenworten wird dem Eingangsschieberegister 12 zugeführt und diese Datenworte werden abwechselnd in das Schieberegister 20 von Kanal 1 und das Schieberegister 22 von Kanal 2 überführt. Die Datenwörter werden dann unter Steuerung durch das Flipflop 30 mit der alten Geschwindigkeit, mit der die ankommende Information empfangen wurde, aus den betreffenden Kanalregistern ausgelesen. Die Datenwörter vom Schieberegister 20 des Kanals 1 werden z. B. auf einen Eingang des ODER-Gliedes 74 gegeben. Die Dateninformation wird von der mit Konstantstrom betriebenen Magnetkopfwicklung 90 phasenmoduliert auf dem Magnetband 46 aufgezeichnet. Dadurch werden der Schrittverteilung in dem betreffenden Datenwort entsprechende Magnetisierungsumschläge auf dem Band 46 und auf der Spur 42 des Magnetbandes 46 erzeugt. Wie Fig. 1 zeigt, sind die Datenworte auf beiden Spuren des Bandes gegeneinander versetzt. Dadurch wird die Bandkapazität gegenüber der einspurigen Aufzeichnung verdoppelt. Bei der Wiedergabe werden die Magnetisierungsumschläge des

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Bandes für die einzelnen Spuren von getrennten Wiedergabestufen 48 und 50 abgetastet.Die Magnetisierungsumschläge von der Wicklung 90 für die Spur 42 werden der Wiedergabestufe 48 zugeführt, wo ein Signal entsprechend den Scheitelwerten des abgetasteten Signals erzeugt wird, wobei eine Rauschunterdrückungsschwelle durch die Wechselwirkung des Verstärkers 120 und der Transistoren 132 und 138 vorgegeben ist. Die Ausgangssignale der Transistoren 132 und 138 werden auf getrennte Eingänge des UND-Gliedes 136 gegeben, das den Multivibrator 144 speist. Dieser erzeugt für jeden Scheitelwert des Abtastsignals D einen einzigen Nadelimpuls. Die Signalimpulse vom Multivibrator 144 werden dem Decoder 52 zugeführt, wo sie zur Erzeugung eines Taktsignals M, sowie eines Datensignals P dienen. Diese Signale v/erden über die Leitungen 58 und 55 dem Schieberegister 56 für Kanal 1 zugeführt.

Aus den Ausgangsschieberegistern 56 und 66 der beiden Kanäle werden abwechselnd die Datenworte entnommen und im Ausgangsschieberegister 60 mit doppelter Geschwindigkeit aneinander gereiht. Das Datensignal wird von dem Taktsignal 14 ausgegeben, wobei die Worte in ihrer ursprünglichen Reihenfolge entsprechend dem Eingangssignal zusammengesetzt sind. Jedes Datensignal enthält eine Pufferzone, die eine Anpassung an Schwankungen der Bandgeschwindigkeit um bis zu zwei Informationsschritte ohne Verlust der Dateninformation erlaubt, da jedes Wort durch den ersten Anlaufschritt erneut synchronisiert wird.

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Claims

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TELETYPE CORPORATION in Skokie, Illinois/V.St.A.

Patentansprüche

IJ Verfahren zur Bandaufzeichnung und-wiedergabe von Digitalwerten in Seriendarstellung, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem Eingangssignal dargestellten Daten in mehrere Teilsignale aufgeteilt und in verschiedenen Kanälen des Bandes gleichzeitig aufgezeichnet werden, sowie daß zur Wiedergabe die in den einzelnen Kanälen aufgezeichneten Teilsignale abgenommen und die gewonnenen Daten zu einem dem Eingangssignal entsprechenden Ausgangssignal zusammengesetzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Eingangssignal dargestellten Daten auf zwei Teilsignale aufgeteilt werden, die je Datenworte enthalten, welche im Eingangssignal nicht aufeinanderfolgen.
3. Bandaufzeichnungs- und/oder -wiedergabevorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Eingangsstufe (12) zur Aufteilung der vom Ein-

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gangssignal dargestellten Daten auf mehrere Kanäle und/ oder eine Ausgangsstufe (60) zur Kombination der von mehreren Wiedergabestufen (48, 50) in getrennten Kanälen gelieferten Wiedergabesignale, sowie getrennte Aufzeichnungsstufen (38, 40) zur gleichzeitigen Aufzeichnung der Teilsignale auf getrennten Spuren (42, 44) des Bandes (46) und/ oder getrennte Wiedergabestufen (48, 50) zur Abtastung der in den verschiedenen Spuren aufgezeichneten Teilsignale und Umwandung derselben in die Wiedergabesignale.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (12) zur Aufspaltung der Eingangsdaten so eingerichtet ist, daß sie aufeinanderfolgende Worte des Eingangssignals abwechselnd den Teilsignalen in zwei Kanälen zuteilt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsstufe aus einem Schieberegister (12) besteht, das mindestens zwei Schieberegister (18, 20) für die Teilsignale abwechselnd mit Datenworten versorgt, und daß jedes der letzteren Schieberegister einer bestimmten Aufzeichnungsspur (42, 44) zugeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstufe aus einem Schieberegister (60) besteht, das von mindestens zwei Kanalschieberegistern

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(56, 66) abwechselnd mit Datenworten versorgt wird, die von getrennten, die verschiedenen Spuren des Aufzeichnungsbandes abtastenden Wiedergabestufen (48, 50) beaufschlagt werden.
7·. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Datenwort eine Pufferzone aufweist, die aus einem, mehrere Schritte umfassenden Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Worten besteht und zur Kompensation von Schwankungen der Bandgeschwindigkeit bei der Wiedergabe dient.
8. Vorrichtung zur Wiedergabe auf einem Magnetband in Form von Magnetisxerungsumschlägen aufgezeichneten Digitalsignalen mit einem Verstärker für das von einem Magnetkopf abgetastete Wiedergabesignal, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Gegenkopplungsleitung vom Ausgang des Verstärkers (104) zu einem phasenumkehrenden zweiten Eingang desselben ein Schwellenwertschalter (110, 112) und ein Energiespeicher (114) so angeordnet sind, daß das Ausgangssignal des Verstärkers dem Wiedergabesignal folgt, bis der Schwellenwertschalter (110, 112) leitend wird und dadurch das Ausgangssignal konstant hält, sowie daß bei einem Vorzeichenwechsel der ersten Ableitung des Wiedergabesignals (D) die beiden Eingangssignale des Verstärkers additiv werden und so eine abrupte Polaritätsumkehr der Ausgangsspannung (F) des Verstärkers hervorrufen.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellenwertschalter aus zwei antiparallel geschalteten Dioden (110, 112) besteht und daß der Energiespeicher aus einem zwischen dem zweiten Verstärkereingang und einer Gleichspannung führenden Klemme liegenden Kondensator (114) besteht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9 mit einem an den Verstärker angeschlossenen Decoder (52), gekennzeichnet durch eine Schwellenwertstufe (116) zur Unterbrechung der Verbindung des Verstärkers (104) mit dem Decoder (52) unterhalb eines festen Signalpegels,durch die Rauschspannungen unterdrückt werden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenv/ertstufe einen Verstärker (120) , einen auf die negativen Spitzenspannungen am Ausgang dieses Verstärkers ansprechenden Unterbrecherkreis (138, 140, 142) und einen auf die positiven Spitzenwerte dieses Verstärkers ansprechenden Unterbrecherkreis (132, 134) aufweist, sowie daß die Unterbrecherkreise die Verbindung des SignalVerstärkers (104) mit dem Decoder unterbrechen, wenn die negativen bzw. die positiven Spitzenwerte der Ausgangsspannung des Signalverstärkers (1O4) einen bestimmten Schwellenwert nicht überschreiten.

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12. Vorrichtung zur Wiedergabe von auf einem Magnetband in Form von Magnetisierungsumschlägen aufgezeichneten Digitalsignalen mit einem Magnetkopf, der ein der Abtastung entsprechendes Wiedergabesignal erzeugt, einer Wiedergabestufe zur Erzeugung eines codierten Signals in Abhängigkeit von Richtungsänderungen des Wiedergabesignals und einer Decodierstufe zur Erzeugung eines Datensignals aus dem Codesignal, dadurch gekennzeichnet, daß die Decodierstufe (52) ein Schaltelement (158) zur Erzeugung eines von dem Codesignal (K) abgeleiteten Taktsignals (M) enthält und daß das Datensignal (P) und das Taktsignal (M) einer Rekonstruktionsstufe (56) zugeführt werden, die aus dem Datensignal ein dem aufgezeichneten Digitalsignal entsprechendes Signal wiederherstellt.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Codesignal (K) aus einer Impulsfolge besteht, bei der jeder Impuls einer Richtungsänderung des Wiedergabesignals (D) entspricht, und daß das Schaltelement zur Erzeugung des Taktsignals aus einem Multivibrator (158) besteht, der von den Codesignalimpulsen beaufschlagt wird und daraus ein Ausgangssignal (M) ableitet, dessen Pulsfrequenz der Datenfrequenz des aufgezeichneten Signals entspricht, sowie daß der Decoder (52) mehrere Multivibratoren (166, 170) enthält, die aus den codierten Signal impulsen ein Datensignal (P) ableiten.

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14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekonstruktionsstufe (56) ein Schieberegister enthält, dem das Ausgangesigneil (M) des ersten Multivibrators (158) zugeführt wird und das vom Ausgangesignal (P) der weiteren Multivibratoren(166,170) so gesteuert wird, daß sich am Ausgang des Schieberegisters ein Digitalsignal ergibt, das dem ursprünglich auf dem Magnetband aufgezeichneten Digitalsignal entspricht.

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