DE2610159A1

DE2610159A1 - Datenlesegeraet

Info

Publication number: DE2610159A1
Application number: DE19762610159
Authority: DE
Inventors: Chih Chiai Yu
Original assignee: Control Data Corp; NCR Corp
Current assignee: Control Data Corp; NCR Voyix Corp
Priority date: 1975-03-12
Filing date: 1976-03-11
Publication date: 1976-09-30
Also published as: GB1486392A; JPS51113552A; FR2304125A1; US4091380A; JPS614209B2; CH607146A5; FR2304125B1; CA1063717A

Description

NCR CORPORATION Dayton, Ohio (V.St.A.);

CONTROL DATA CORPORATION Minneapolis, Minnesota (V.St.A.)

Patentanmeldung

unser Az.: Case 1492/GER

DATENLESEGERÄT

Die Erfindung betrifft ein Datenlesegerät mit einer Lesevorrichtung, die entsprechend der auf einem magnetischen Aufzeichnungsträger gespeicherten Daten Datensignale erzeugt.

Bekannte Lesegeräte der vorgenannten Art weisen den Nachteil auf, daß in den gelesenen Datensignalen Fehler auftreten können, da die von der Lesevorrichtung erzeugten Signale unterschiedliche Pegel aufweisen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden

Erfindung, ein Datenlesegerät mit einer Lesevorrichtung der vorgenannten Art aufzuzeigen, in der die vorge·- nannten Nachteile vermieden werden.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch einen variablen Verstärker zur Verstärkung der genannten Signale; einen Vergleicher, der mit einem Ausgang des genannten Verstärkers verbunden ist und dessen Ausgang ein Anzeigesignal erzeugt, wenn der Pegel der Ausgangssignale am Verstärker eine vorbestimmte Pegelgrenze erreicht; einen Datendecodierer, der mit dem genannten Ausgang des Verstärkers verbunden 1st; eine Torschaltung, die mit einem Ausgang des genannten Datendecodierers verbunden ist und deren Befähigungseingang

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mit dem genannten Vergleicher verbunden ist und deren Ausgang mit einer Verwendungsvorrichtung verbunden ist; einen Verstärkungssteuerkreis, der mit dem Ausgang des genannten Vergleichers verbunden ist, wobei die Vorrichtung so aufgebaut ist, daß während an den variablen Verstärker die genannten Datensignale, die Vorsignale enthalten, angelegt werden, der genannte Verstärkungssteuerkreis bewirkt, daß in diskreten Schritten die Verstärkung des Verstärkers angehoben wird und daß diese Anhebung gestoppt wird, wenn der Vergleicher das genannte Anzeigesignal erzeugt, wobei dadurch für die genannten Datensignale ein Verstärkungsfaktor bestimmt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines AusfUhrungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen im einzelnen beschrieben. In diesen zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Rücklesekreises für ein magnetisches Aufzeichnungsmedium und

Fig. 2 eine Prinzipschaltung von einem Verstärker mit programmierbarer Verstärkung.

Im folgenden wird auf Fig. 1 Bezug genommen, in der ein magnetischer Aufzeichnungsrückkopplungskrefs dargestellt ist, der allgemein mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist.-Die auf einem Magnetband 4 aufgezeichneten Daten werden mittels Magnetleseköpfen 6 und 8 gelesen und die in den genannten Magnetköpfen erzeugten Signale Vorverstärkern 12 und 14 zugeleitet. Wie allgemein" bekannt ist, ändert sich das Störverhältnis der von einem Magnetband gelesenen Daten von Band zu Band in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren. Diese sind zum Beispiel: spezifische Eigenschaften der Bänder, Eigenschaften der Aufzeichnungsköpfe und Interferenzen, die während des Aufzeichnungsvorganges vorhanden waren.

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Jedes Magnetband weist in der Nähe des Bandanfanges eine Reihe von Flußwechsel, die normalerweise logische "1" darstellen, auf und diese werden im folgenden im Zusammen· .hang mit der automatischen Leseverstärkereinstellung verwendet (automatic read amplification burst). Diese Einstellimpulse erscheinen in allen Datenspuren und werden zur Festlegung der zur Decodierung der Daten erforderlichen Verstärkung verwendet,

Die Daten von den Kanälen A und B werden i«n den Vorverstärkern 12 und 14 verstärkt und geformt, so daß als Ergebnis eine Decodierung der Datensignale durch Ausnutzung der Nullspannungsübergänge in der Wellenform vorgenommen werden kann. Die Kanalauswahl erfolgt mit Hilfe eines über eine Leitung 15 an einen Schalter 16 angelegtes Signal. Die ankommenden Daten ,werden über den Schalter 16 an ein Differentiationsnetzwerk 18 angelegt, nachdem sie zuvor ein Tiefpaßfilter 20 durchlaufen haben. Durch ein weiteres Tiefpaßfilter 22 werden hochfrequente Störsignale zurückgehalten, bevor die Signale durch einen Verstärker 24 verstärkt werden. Die Verstärkung des Verstärkers 24 wird durch einen Verstärkungssteuerkreis 26 bestimmt. Der Ausgang des Verstärkers 24 ist mit einem Datendecodierer 28 verbunden, der einen Nulldurchgangsdetektor enthalten kann, mit dem die Nulldurchgänge des am Ausgang des Verstärkers 24 auftretenden Signale festgestellt werden können. Die in dem Decodierer 28 decodierten Daten werden einer Ausgangslogik 30 zugeleitet, die die'se Daten für eine entsprechende Weiterverarbeitung über eine Ausgangsleitüng 31 weiterleitet, wenn ein geeignetes Befähigungssignal von einem Vergleicher 32 an die

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Ausgangslogik 30 angelegt wird. Die Ausgangsleitung 31 kann zum Beispiel mit einer Datenverarbeitungsvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden sein.

Der Ausgang des Verstärkers 24 ist ferner mit dem Vergleicher 32 verbunden, an den ein Referenzsignal angelegt wird, das von einem Begrenzungspegelauswähler erzeugt wird, In dem hier beschriebenen Beispiel erzeugt dfer Begrenzungspegelauswähler vier mögliche Amplitudenpegel zur Begrenzung der Datensignale. Der Begrenzungspegel kann zum Beispiel davon abhängen, ob eine Lese- und Schreiboperation stattfindet oder ob lediglich eine Leseoperation stattfindet.

Die in den Magnetköpfen 6 und 8 erzeugten Datensignale gelangen über Kanäle A und B an den Decodierer 28. Die Amplituden dieser Signale sind von Band zu Band unterschiedlich, da, wie bereits gesagt, zum Beispiel mit unterschiedlichen Köpfen beim Lesen und Schreiben gearbeitet wurde. Wenn durch den . ßegrenzerkreis 34 der Begrenzerpegel einmal gesetzt ist, so wird durch diesen Begrenzungspegel ein exakter Bezug für den Vergleieber 32 zum Vergleich mit den empfangenen Daten gebildet, und zwar ohne Rücksicht auf die vorangehend erwähnten Unterschiede in der Signalamplitude, da <iie Sign al verstärkung lsi Verstärker 24 konstant gehalten wird.

Ein praktisches Ausführungsbeispiel des Verstärkers 24 ist in Fig, 2 etwas ausführlicher dargestellt- Der in Fig. 2 dargestellte Verstärker ist in der Weise programmierbar, das heißt veränderbar, daß die Gesamtverstärkung in einzelnen Schritten verändert werden kann. In Fig. 2 ist der Verstärker mit der Bezugszahl 100 gekennzeichnet. Der Verstärker enthält vier Verstärkerstufen und einen Emitterfolger»

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Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die einzelnen Verstärkerstufen durch Kollektor-Basiskopplungen miteinander verbunden. Es versteht sich jedoch, daß auch andere Kopplungsarten zur Verbindung der einzelnen Stufen zusätzlich oder anstelle der dargestellten Kopplungen verwendet werden können. In der dargestellten Ausführungsform ist eine abwechselnde Masse/Emitter- und Masse/Kollektorkonfiguration verwendet worden, um kapazitive Kopplungen zwischen den Stufen zu vermeiden und um die erforderliche Vorspannung zu schaffen.

Die Gesamtverstärkung Gj ergibt sich somit aus der Formel

^GT ^{= G}1^G2^G3^G4 wobei G, bis G. jeweils die Verstärkungsfaktoren der einzelnen Stufen bedeuten.

Die ankommenden vorverstärkten Datensignale werden kapazitiv von dem Tiefpaßfilter 22 zu dem Verstärker 24 über einen Kopplungskondensator geleitet, üblicherweise variieren die Amplituden der ankommenden Datensignale zwischen 70 Millivolt und einem Volt. Jede Verstärkerstufe besitzt zwei mögliche Verstärkungsgrade bzw. Verstärkungsfaktoren, die sich aus einem Widerstand ergeben, der über einen entsprechenden Schalter, der durch den Verstärkungssteuerkreis 26 gesteuert wird, an jeweils eine Stufe angeschaltet oder von dieser getrennt werden kann. Die Verstärkungsstufe 1 enthält einen Transistor und diesem zugeordnete Emittervorspannungswiderstände und 108 sowie Kollektorvorspannungswiderstände 110 und 112, Alle Stufen der in Fig. 2 dargestellten Schaltung sind mit einer 20 Volt Spannungsquelle verbunden. Des weiteren

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enthält die Schaltung einen Emitterfolger 114, dessen Verstärkungsfaktor eins beträgt. Der Ausgang des Emitterfolger 114 wird über einen Kopplungskondensator an eine Ausgangsklemme angelegt, mit der die in Fig. 1 dargestellten Vergleicher 32 und Decodierer 28 verbunden sind. Die Stufe zwei enthält einen Transistor 116, mit dem Emittervorspannungswiderstände 113 und 120 und Kollektorvorspannungswiderstände 122 und 124 verbunden sind. Die Stufe drei enthält einen Transistor 126, dem der Kollektorvorspannungswiderstand 128 und die Emittervorspannungswiderstände 130 und 132 zugeordnet sind. Die Stufe vier enthält einen Transistor 134, dessen Kollektorvorspannung durch einen Widerstand 136 gebildet wird und dessen Emittervorspannung durch die Widerstände 138 und 140 gebildet wird. Die oben beschriebenen Vorspannungswiderstände sind so gewählt, daß die Verstärkung der ersten Stufe bestimmt wird durch das Verhältnis des Widerstandes 106 zu den Widerständen 110 und 112. Die Verstärkung der Stufe zwei wird durch das Verhältnis des Widerstandes 120 zu den Widerständen 122 und 124, die Verstärkung der Stufe drei durch das Verhältnis des Widerstandes 128 zu den Widerständen 130 und 132 und die Verstärkung der Stufe vier durch das Verhältnis des Widerstandes zu den Widerständen 138 und 140 bestimmt. Die Widerstände 112, 132, 124 und 140 können über Schaltleitungen 142, 144, 146 und 148 und entsprechende Schalter S,-S. nebengeschaltet, das heißt nach Masse geschaltet werden, so daß jeweils in Abhängigkeit von der Lage des einer Stufe zugeordneten Schalters die Verstärkung jeder Stufe einen von zwei möglichen Werten annimmt. Die Werte der Widerstände sind so gewählt, daß

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Stufe 1 Verstärkung G₁ = 1 oder Λ

2 Stufe 2 Verstärkung G„ = 1 oder A

4 Stufe 3 Verstärkung G₃ = 1 oder A

Stufe 4 Verstärkung G₄ = 1 oder A⁸ wobei A die Verstärkung der Stufe eins darstellt, deren Wert größer als eins, zum Beispiel 1,2 ist.

Im folgenden v/ird die Arbeitsweise des Verstärkungssteuerkreises 26 beschrieben. Die gelesenen logischen Einsen (automatic read amplification burst)

werden zu Beginn einer Leseoperation für ein Magnetband dem Verstärker 24 zugeführt. Wenn im Kanal A diese logischen Eins-Signale gelesen werden, so wird ein Signal von einer Steuervorrichtung (nicht gezeigt) über eine Leitung 39 gegeben, wodurch ein Sechzehnbitzähler 40 die von einer externen, nicht gezeigten Taktquelle von zum Beispiel 5 kHz über eine Leitung geleiteten Taktimpulse zu zählen beginnt. Ein MuItiplexerkreis 42, der zum Beispiel in einem integrierten Schaltungschip enthalten sein kann, koppelt den Vier-Bitausgang von dem Zähler 40 an den Verstärker 24, und zwar über Leitungen 44, 46, und 50. Diese vier Leitungen sind mit den entsprechenden Stufen des Verstärkers verbunden. Die Leitungen bis 50 werden in einer Binärsequenz mit Masse gekoppelt oder entkoppelt, und zwar in Abhängigkeit von dem Zählerausgang, um den Verstärkungsgrad des Verstärkers in sechzehn diskreten Schritten zu verändern. Zur gleichen Zeit wird der Ausgang des Vergleichers 32, der nur dann vorhanden ist,* wenn der Verstärkungsfaktor groß genug ist,daß die ankommenden Signale den Bezugsspannungsgrenzpegei erreichen, wird an den Eingang des Zählers 40 über ein ODER-Glied 52 zurückgeführt. Auf den Empfang dieses Rückkoppl ungssigna-is

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wird der Zähler 40 gestoppt und dadurch die Verstärkung des Verstärkers 24 auf einen Pegel gesetzt, der ausreicht, um die ankommenden Daten so zu verstärken, daß .sie über einem vorbestimmten Begrenzungspegel liegen. Die Verstärkung soll aber nicht so groß sein, daß eine Beeinflussung des Rücklesesignals erfolgt. Falls die Verstärkung noch nicht so hoch ist, daß der Begrenzungspegel bei der sechzehnten Zählung erreicht wird, erfolgt die Erzeugung eines Überlaufsignals im Zähler 40, da;s mit dem Rückkopplungssignal verknüpft wird und das den Zähler in seiner maximalen Zählstellung festhält, die die höchstmögliche Verstärkung ermöglicht. Ein Dateneingang im Kanal B wird als identisch mit einem Eingang im Kanal A entdeckt mit Hilfe des Kanal-B-Sechzehnbitzählers 54, der durch eine Steuervorrichtung über eine Leitung 53 wirksam gemacht wird. Wenn der Zähler 54 einmal wirksam gemacht wurde, so zählt er die Taktimpulse, die ihm ebenfalls im 5 kHz Rhythmus über die Leitung 27 zugeführt werden, so lange bis er durch ein Rückkopplungssignal vom Ausgangsglied 30 über das ODER-Glied 56 gestoppt wird. Die Zähler 40 und 54 werden auf Null gesetzt durch die Steuervorrichtung (nicht gezeigt), und zwar über die Leitungen 41 und 55.

Durch eine geeignete Auswahl der Verstärkungskreisparameter kann der Verstärker eine Ausgangsspannung erzeugen, deren Amplitude von Spitze zu Spitze 10 Volt betragen kann. Typische Widerstandswerte sind . in der nachfolgenden Tabelle angegeben:

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Stufe 1: R₁₀₆ + R^_{8 =} ^_{6 kOhm}

^Rl"l0 ^{= 3}

R₁₁₂ = 0,6

Stufe 2: R₁₁₈ + R₁₂₀ = 2,88

^R122 ^{= 2} .R₁₂» =0,88

Stufe 3: R₁₂₈ = 2,07

^R130 ⁼ ¹ R₁₃₂ = 1,07

Stufe 4: R₁₃₆ = 4,3

^R138 ^{= !}

^R140 ^{= 3}'³ Zur Vervollständigung des dargestellten

Verstärkerkreises wird darauf hingewiesen, daß die Widerstände 135 und 137 einen Wert von 3 kOhm und 2 kOhm aufweisen können, während der Emitterfolgerwiderstand 139 einen Wert von 1 kOhm aufweisen kann« Die resultierende Verstärkung kann dann in diskreten Stufen bei den oben genannten Widerstandswerten in der aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlichen Weise verändert werden, wenn entweder der Zähler oder der Zähler 54 bis sechzehn durchzählt. Dabei wird angenommen, daß der Basisanstieg einer jeden· Stufe gleichmäßig bei 1,2 liegt.

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- ίο -

Stufe	(η) Binärzählung	^G4	^G3	G₂	^Gl	^GT
O	0000	1	1	1	1	1
1	0001	1	1	1	1.2	1,2
2	0010	1	1	1,44	1	1,44
3	0011	1	1	1,44	1,2	1,73
4	0100	1	2,07	- 1	1	. 2,07
- 5	0101	1	2,07	1	1,2	2,48
6	0110	1	2,07	1,44	1	, 2,97
7	Olli	1	2,07	1,44	1,2	3,56
8	1000	4,3	1	1	1	4,30
9	1001	4,3	1	1	1,2	5,16
10	1010	4,3	1	1,44	1	5,96
11	1011	4,3	1	1,44	1,2	7,13
12	1100	4,3	2,07	1	1	8,90
13	1101	4,3	2,07	1.	1,2	10,68
14	1110	4,3	2,07	1,44	1	12,82
15	1111	4,3	2,07	1,44	1,2	15,39

Es ist somit klar, daß das Ausgangsglied 30 so arbeitet, daß eine übertragung auf der Leitung 31 verhindert wird, wenn ein Ausgang als Rücklesesignal auftritt, dessen Amplitude kleiner als der vorherbestimmte Begrenzungspegel ist. Dies hat den Vorteil, daß die Probleme, die durch Störungen infolge von auf einem Band befindlichen Zwischenblock entstehen (interblock gaps), vermieden werden.

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Claims

- li -

Patentansprüche:

Datenlesegerät mit einer Leseschaltung zur Erzeugung von Datensignalen entsprechend den auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium gespeicherten Daten, gekennzeichnet durch einen variablen Verstärker (24) zur Verstärkung der genannten Signale; einen Vergleicher (32), der mit einem Ausgang des genannten Verstärkers verbunden ist und dessen Ausgang ein Anzeigesignal erzeugt, wenn der Pegel der Ausgangssignale am Verstärker (24) eine vorbestimmte Pegelgrenze erreicht; einen Datendecodierer (28), der mit dem genannten Ausgang des Verstärkers (24) verbunden ist; eine Torschaltung (30), die mit einem Ausgang des genannten Datendecodierers (28) verbunden ist und deren Befähigungseingang mit dem genannten Vergleicher (32) verbunden ist und deren Ausgang mit einer Verwendungsvorrichtung verbunden ist; einen Verstärkungssteuerkreis (26), der mit dem Ausgang des genannten Vergleichers (32) verbunden ist, wobei die Vorrichtung so aufgebaut ist, daß während an den variablen Verstärker die genannten Datensignale, die Vorsignale enthalten, angelegt werden, der genannte Verstärkungssteuerkreis (26) bewirkt, daß in diskreten Schritten die Verstärkung des Verstärkers (24) angehoben wird und daß diese Anhebung gestoppt wird, wenn der Vergleicher (32) das genannte Anzeigesignal erzeugt, wobei dadurch für die genannten Datensignale- ein Verstärkungsfaktor bestimmt wird.

2. Datenlesegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Verstärker (24) . mit variabler Verstärkung N Verstärkerstufen enthält, die in Serie geschaltet sind und daß N Schaltvorrichtungen

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(Sj-S.) vorgesehen sind, die mit den genannten Stufen verbunden sind, wobei jede Verstärkerstufe wahlweise auf einen von zwei mögl-ichen Verstärkungsfaktoren eingestellt werden kann.

3. Datenlesegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die r-te der genannten Verstärkerstufen einen ersten Verstärkungsfaktor,der jeweils gleich ist, und einen zweiten Verstärkungsfaktor von A^r aufweisen, wobei A eine Zahl größer als die Zahl der gleichen Werte ist und r = 1, 2, 3 .... N ist.

4. Datenlesegerät nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Verstärkerstufen entsprechende Transistoren (zum Beispiel 104) aufweisen, deren Kollektor-Emitterpfad entsprechende Widerstände (zum Beispiel 110, 112) aufweisen lind daß die Schaltvorrichtungen (zum Beispiel S,) mit entsprechenden Widerständen (zum Beispiel 110, 112) verbunden sind, so daß der Widerstandswert der Stufe entsprechend gesteuert werden kann.

5. Datenlesegerät nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Verstärkungssteuerkreis einen Binärzähler (40) enthält, der N Zählstufen aufweist, die in entsprechender Weise mit N Schaltern verbunden sind und daß Taktimpulse über eine Leitung (27) an dem genannten Zähler angelegt werden, wobei während der Operation während des Anlegens der genannten Vorsignale der Zähler (40) zur Zählung der Taktsignale wirksam gemacht wird und daß der.Zähler (40) als Antwort auf das genannte Anzeigesignal festgehalten wird.

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6. Datenlesegerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Lesevorrichtungen erste und zweite Lesekanäle (16, 12; 8, 14) aufweisen und daß der genannte Verstärkersteuerkreis (26) einen weiteren Binärzähler (54) enthält, der N weitere Zählerstufen besitzt, an die die genannten Taktimpulse angelegt werden und daß ein Multiplexer vorgesehen ist, der selektiv mit den N Stufen des genannten Zählers (40) oder mit den N Stufen des genannten weiteren Zählers (54) durch die N Schaltvorrichtungen verbunden wird, wobei ein:separater Verstärkungsfaktor für jeden der genannten Lesekanäle festgelegt werden kann.

7. Datenlesegerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Datendecodierer (28) einen Nulldurchgangsdetektor enthält.

8. Datenlesegerät nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Pegelgrenzeselektionskreis (34), der mit dem genannten Vergleicher (32) verbunden ist und einen ausgewählten von einer Vielzahl möglicher Pegel als vorbestimmten Spannungsgrenzpegel festlegt.

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