DE2612111A1

DE2612111A1 - Datenspeichervorrichtung

Info

Publication number: DE2612111A1
Application number: DE19762612111
Authority: DE
Inventors: Robert Duncan Commander; John Richard Taylor
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-05-15
Filing date: 1976-03-22
Publication date: 1976-11-18
Also published as: AU1401676A; FR2311374B1; JPS524209A; SE411806B; US4068269A; BE840207A; ES447960A1; JPS5520301B2; CH609797A5; NL175558B; DE2612111C2; CA1078512A; NL7604314A; ZA76615B; SE7604390L; NL175558C; ATA209176A; AU502216B2; FR2311374A1; GB1503971A

Description

Die Erfindung betrifft eine Datenspeichervorrichtung, bei der eine oder mehrere Aufzeichnungs- und Wiedergabeköpfe durch eine Betätigungsvorrichtung auf einem sich bewegenden magnetischen Aufzeichnungsträger von Spur zu Spur einstellbar sind, sowie auch insbesondere auf den dazu verwendbaren magnetisierbaren Aufzeichnungsträger, der sich für die Benutzung in einer solchen Vorrichtung eignet. Bei dieser Art von Vorrichtung wird ein Servokopf im Gleichlauf mit der Bewegung der Datenköpfe bewegt und nimmt seine Positionsinformation aus zuvor auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichneten Servospuren auf.

In einer Anordnung, wie sie beispielsweise in der UK-Patentanmeldung 44865/73 beschrieben ist, befindet sich ein zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Daten benutzter Kopf dann genau über seiner Spur, wenn sich der Servokopf in der Mitte zwischen zwei benachbarten Servospuren befindet. Bewegt sich der Datenkopf aus seiner Sollage über der Datenspur heraus, dann wird an dem Servokopf in dem Maße ein Fehlersignal abgeleitet, wie sich der Servokopf aus seiner Bahn in der Mitte zwischen zwei benachbarten Servorspuren herausbewegt und dabei mehr

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über einer Servospur liegt als über der anderen. Die Größe und Polarität des sich dabei ergebenden Fehlersignals zeigt den Grad und die Richtung der Abweichung des Datenkopfes von seiner Sollposition über der Datenspur an. Der Servokopf und die Betätigungsvorrichtung sind dabei in einem mit einer geschlossenen Regelschleife arbeitenden Servosystems eingeschaltet, das bei einer Spurnachlaufoperation die Betätigungsvorrichtung in der Weise betätigt, daß der Datenkopf bei einem Fehlersignal 0 ganz genau über der Datenspur gehalten wird.

Bei einer Zugriffsoperation zu den Datenspuren wechselt das Servo-Fehlersignal ständig in dem Maße seine Polarität, wie der Servokopf die einzelnen Servospuren überfährt und liefert dabei die erforderlichen Impulse beim Überfahren der Servospuren, mit deren Hilfe die tatsächliche Position des Datenkopfes feststellbar ist. Eine Anzeige der Augenblicksgeschwindigkeit des Datenkopfes während der Zugriffsoperation wird aus der Änderungsgeschwindigkeit des Fehlersignals abgeleitet. Dies wird wiederum zur Steuerung der Betätigungsvorrichtung benutzt, so daß der Datenkopf während einer Zugriffsoperation einem gewünschten Geschwindigkeitsprofil folgt.

Da dieses Fehlersignal, wie es in der vorgenannten Patentanmeldung beschrieben ist, nur für etwa 1/4 einer Spur zu beiden Seiten der exakten Spurposition linear verläuft, wird es in der Praxis mit einem weiteren Signal kombiniert, das ebenfalls proportional der Geschwindigkeit verläuft und das von dem zum Antrieb der Betätigungsvorrichtung benutzten Strom abgeleitet wird. Die kombinierten Signale liefern dabei eine ziemlich genaue Anzeige für die Geschwindigkeit des Datenkopfes bei einer Zugriffsoperation zu einer Datenspur.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung enthält die Datenspeichervorrichtung einen bewegbaren Aufzeichnungsträger mit mindestens einem Datenaufζeichnungs- und Wiedergabekopf zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Daten in den Datenspuren auf dem

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Aufzeichnungsträger und eine Betätigungsvorrichtung zur Bewegung des Datenkopfes oder der Datenköpfe von Spur zu Spur, wobei diese Bewegung in bezug auf zuvor auf dem Aufzeichnungsträger aufgebrachte Servospuren gesteuert wird, die von einem für eine gleichzeitige Bewegung mit dem Datenkopf oder den Datenköpfen verbundenen Servokopf gelesen werden. Jede Servospur besteht dabei aus Bereichen, die abwechselnd einen ersten und einen zweiten Magnetxsxerungszustand aufweisen, wobei die übergänge vom ersten zum zweiten Magnetisierungszustand und vom zweiten zum ersten Magnetisierungszustand in dem Servokopf verschiedene, unterscheidbare Signale erzeugen. Einzelne Abschnitte der Servospuren sind gegenüber nicht versetzten Abschnitten seitlich um einen Betrag versetzt sind, der kleiner ist als die Spurbreite, wobei der Ort der verschobenen Abschnitte so ausgewählt ist, daß diese seitliche Verschiebung der Servospuren am Anfang und am Ende eines Abschnittes keine ; im Servokopf feststellbaren Änderungen erzeugt.

Dabei sind miteinander abwechselnde übergänge von einem Ma- : gnetisierungszustand zum anderen mit entsprechenden übergängen benachbarter Servospuren ausgerichtet, während dazwischenliegenden übergänge von einer Spur zur nächsten gestaffelt an-, geordnet sind und Spuren auf einer Seite miteinander ausgerichteteter Magnetisierungsübergänge in seitlicher Richtung i gegen Spuren auf der anderen Seite um einen Abstand verschoben sind, der kleiner ist als die Breite einer Spur.

' Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen I in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Die unter Schutz zu stellenden Merkmale der Erfindung sind den ebenfalls beigefügten Patentansprüchen im einzelnen zu entnehmen.

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In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 schematisch eine Datenspeichervorrichtung, bei

der die Erfindung benutzt wird;

Fig. 2 die Servospuren, die die erforderliche Po-

sitionsinformation liefern;

Fign. 3a - 3g die verschiedenen Impulsformen, die an einem

Servokopf abgenommen werden können, wenn er die sieben in Fig. 2 dargestellten Positionen einnimmt;

Fig. 4 die Fehlerspannung, aufgetragen über den

Spuren_r wenn sich der Servokopf während einer Zugriffsoperation zu den Datenspuren über die Servospuren bewegt;

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Teils der Servosteuerung in Fig. 1;

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Detektorschaltung . für die Servoposition in Fig. 5;

Fig. 7 eine Steuerschaltung für die Grundlinie der in

' Fig. 6 gezeigten Schaltung;

ι Fig. 8 die Positionsfehlersignale, wie sie durch

die Schaltung in Fig. 5 abgeleitet werden;

Fig, 9 Einzelheiten einer Demodulatorstufe, wie sie

in der Positionsdetektorschaltung nach Fig. 6 benutzt wird;

Fig. 10 Einzelheiten einer Taktdetektorschaltung, wie

sie in Fig. 6 benutzt wird;

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Fig. 11 Einzelheiten eines phasenstarren Oszillators,

wie er in der Schaltung gemäß Fig. 5 eingesetzt ist;

Fign. 12a - 12c Impulsdiagramme der verschiedenen Impulsfolgen,

die der Steuerung des phasenstarren Oszillators in Fig. 11 dienen;

Fign. 12d - 12h die verschiedenen, durch den phasenstarren

Oszillator in Fig. 11 erzeugten Impulsfolgen;

Fig. 13 eine logische Schaltung, wie sie in Fig. 5

zur Ableitung des linearen Teils einer Wellenform benutzt wird;

Fig. 14a + 14b das normale und das um 90 phasenverschobene

Fehlersignal, das der logischen Schaltung von Fig. 13 zugeführt wird;

Fign. 14c - 14k die verschiedenen Impulsfolgen, wie sie durch

die logische Schaltung in Fig. 13 erzeugt werden;

Fig. 15 ein Blockschaltbild eines Geschwindigkeitsdetektors, wie er in Fig. 5 eingesetzt ist;

Fig. 16 ein Blockschaltbild einer arithmetischen und

logischen Einheit, wie sie in Fig. 5 verwendet wird;

Fig. 17 Einzelheiten eines Geschwindigkeitsprofilgenerators in Fig. 5;

Fig. 18 eine Torschaltung, wie sie in Fig. 5 benutzt

wird und

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Fig. 19 eine Kompensationsstufe, wie sie in Fig. 5

benutzt wird.

Die üatenspeichervorrichtung, bei der die Erfindung verwendbar ist, ist schematisch in Fig. 1 gezeigt. Ein Stapel aus der magnetischen Aufzeichnung dienenden Platten 1 ist auf einer drehbaren Spindel 2 befestigt, Positionsinformation wird durch einen Servokopf 3 abgeleitet, der aus zuvor auf einer entsprechenden Plattenoberfläche aufgezeichneten Servospuren die Servoinformation liest. Eine Anzahl der Datenaufzeichnung und -wiedergabe dienender Datenköpfe 5, je einer für die übrigen Oberflächen der Platten, ist für eine gleichzeitige und gemeinsame Bewegung mit dem Servokopf 3 verbunden. Die Gesamtanordnung der Köpfe wird durch den Motor 6 einer Betätigungsvorrichtung hin und her bewegt, so daß die Datenköpfe 5 auf die Datenspuren eingestellt werden können, wobei die Position der Datenspuren über den Servokopf 3 und die Servospuren 4 ermittelt wird.

Die vom Servokopf 3 abgeleitete Positionsinformation wird im Vorverstärker 7 verstärkt und den Servoschaltungen 8 zugeleitet. Die Arbeitsweise dieser Schaltungen, die noch im einzelnen beschrieben werden, besteht darin, an den Motor 6 für die Betätigungsvorrichtung den entsprechenden Antriebsstrom zu liefern, wodurch dann die Datenköpfe 5 auf die durch ein äußeres System 9 definierten, durch Adressen gekennzeichneten Spuren eingestellt wird. Da der Servokopf 3, der Vorverstärker 7f die Servoschaltungen 8 und der Motor 6 zusammen ein Servosystem mit geschlossener Regelschleife bilden, wird die Positionsinformation auch dazu benutzt, während der Aufzeichnung und Wiedergabe von Daten die Datenköpfe 5 genau über der entsprechenden Datenspur zu halten. Während dieser Operationen werden Daten zwischen den Datenköpfen 5 und dem System 9 über einen Datenkanal 10 übertragen. In dieser Darstellung sind die einzelnen Einheiten nur durch einfache Linien miteinander verbunden dargestellt, die tatsächliche Anzahl der Leitungen

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ist-aber in einem Kreis, der der einzelnen Leitung zugeordnet i st, angegeben.

Fig. 2 zeigt die Anordnung der Servospuren 4, die dann die Positionsinformation liefern. Das Muster gemäß der vorliegenden Erfindung ist ähnlich dem 3-Bit-Muster der obengenannten älteren Anmeldung der Anmelderin und das neue Muster wird leichter verständlich, wenn man auf die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen dem neuen Servospurmuster und dem früheren Servospurmuster eingeht.

Die Servospuren gemäß der älteren Anmeldung sind konzentrisch und jede Servospur besteht aus relativ langen Abschnitten der Spur, die in einer Richtung magnetisiert sind, die sich mit relativ kurzen Abschnitten auf der Spur abwechseln, die in der entgegengesetzten Richtung magnetisiert sind. Die übergänge oder Flußwechsel zwischen den beiden Magnetisierungsrichtungen ; sind von einer Spur zur nächsten miteinander ausgerichtet. Da die Spuren über die Plattenoberfläche ohne Zwischenräume geschrieben werden, erstrecken sich kontinuierliche übergänge oder Flußwechsel gleicher Polarität radial über die Plattenoberfläche mit regelmäßigen Abständen.

Die Ähnlichkeiten des erfindungsgemäß aufgebauten Servomusters und des soeben beschriebenen Servomusters sind sofort aus einer ! Betrachtung der Fig. 2 erkennbar. Man erkennt dabeim daß jede Spur aus langen Abschnitten besteht, die in einer Richtung magnetisiert sind_f die sich mit kurzen Abschnitten abwechseln, die in der entgegengesetzten Richtung magnetisiert sind. Die Magnetisierungsrichtungen sind durch Pfeile dargestellt. Die Flußwechsel oder -übergänge in einer der beiden möglichen Flußrichtungen sind von einer Spur zur nächsten miteinander ausgerichtet, so daß sich kontinuierliche Flußübergänge oder Flußwechsel 11 radial über die Platte erstrecken. Wie zuvor sind dazwischenliegende Flußübergänge entgegengesetzter Polarität von einer Spur zur nächsten gegeneinander versetzt.

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Der Unterschied zwischen den beiden Magnetisierungsmustern ist ebenfalls aus der Zeichnung erkennbar. Während im vorigen Beispiel das Servomuster aus einer Anzahl kontinuierlicher konzentrischer Servospuren bestand, sind gemäß der vorliegenden Erfindung die Servospuren in einer normalen Servozelle N auf einer Seite eines kontinuierlich verlaufenden Flußwechsels 11 in radialer Richtung um 1/2 Spurbreite gegen die Servospuren und die Servozelle Q auf der anderen Seite des Flußwechsels 11 verschoben, die damit um 90 phasenverschoben sind. Ein Magnetkopf, der in seiner Lage ganz genau auf die Mitte zwischen zwei benachbarten Spuren in einer normalen Zelle N ausgerichtet ist, ist völlig außerhalb dieser Spuren in der versetzt angeordneten, d.h. um 90° phasenverschobenen Zelle Q,

Fign. 3a bis 3e zeigen die vom Servokopf gelieferten Impulse, wenn dieser sich in seiner Sollage in bezug auf normale Servozellen N in der Spur befindet und anschließend in verschiedenen Positionen mit immer größeren Abweichungen von der Spur bis schließlich in Fig. 3e diejenigen Impulse gezeigt sind_f die sich ergeben, wenn der Servokopf in bezug auf normale Zellen völlig außerhalb seiner Spur und in bezug auf die um 90 phasenverschobenen Zellen genau auf der Spur liegt.

Die für eine Position des Servokopfes durch diesen in seiner Normalposition genau über der Spur in bezug auf normale Servozellen N erzeugten Impulse sind in Fig. 3a gezeigt. In dieser Position erzeugt der Servokopf bei seinem ersten Einlaufen in die normale Zelle M. einen negativen Taktimpuls 13. Wenn die beiden gegeneinander versetzten Flußübergänge in benachbarten Spuren unter dem Spalt des Servokopfes vorbeilaufen, werden zwei normale positive Impulse 14 und 15 erzeugt. Die Beiträge dieser beiden Flußübergänge sind gleich groß und die sich ergebenden normalen Impulse 14 und 15 haben daher gleiche Amplitude, die gleich der halben Amplitude des negativen Taktimpulses ist. Beim nächsten kontinuierlichen Flußwechsel 11 erzeugt der diesen Flußwechsel überfahrende Servokopf einen

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weiteren Taktimpuls 13.

Als nächstes läuft eine um 90 phasenverschobene Zelle an dem Spalt des Servokopfes vorbei. Da der Kopf in bezug auf die normalen Zellen genau in der Spur liegt, liegt er in bezug auf die um 90 phasenverschobene Zelle völlig außerhalb der Spur und da er genau in der Mitte liegt, kann er die Flußübergänge, die auf Spuren und auf jeder Seite der um 90 phasenverschobenen Zelle stattfinden, nicht feststellen. Der erste Impuls, der dann bei 16 auftreten könnte, hat die Amplitude 0. Im Gegensatz dazu wird der gesamte Flußwechsel, der in der phasenverschobenen Spur auftritt, über der der Servokopf nunmehr zentriert ist, abgefühlt, so daß sich ein zweiter Positionsimpuls 17 mit einer Maximalamplitude ergibt_r die gleich der Amplitude des negativen Taktimpulses 13 ist. Beim nächsten kontinuierlichen Flußwechsel 11 wird ein weiterer Taktimpuls 13 erzeugt, gefolgt von zwei Impulsen 14 und 15 in normaler Position von gleicher Amplitude usw.

Die Summe der beiden Positionsimpulse in einer Servozelle ist gleich der Amplitude eines Taktimpulses, Die Differenz EN der Impulsamplituden der normalen Positionsimpulse zeigt den normalen Positionsfehler des Servokopfes gegenüber einer Normalposition über der Bahn in einer normalen Zelle an. In gleicher Weise zeigt der Amplitudenunterschied EQ der Positionsimpulse in der phasenverschobenen Zelle den Positionsfehler des Servokopfes in der um 90 phasenverschobenen Zelle gegenüber einer Sollposition über einer Bahn in dieser Zelle an. In dem in Fig. 3a dargestellten Fall ist EN null und EQ ein Maximum.

Die in Fig. 3b gezeigte Impulsform wird durch den Servokopf 3 in dem Fall erzeugt, daß der Servokopf in bezug auf eine normale Zelle um ungefähr 1/4 einer Spurbreite seitlich versetzt ist. Der Taktimpuls 13 wird wiederum jedesmal dann erzeugt, wenn ein kontinuierlicher Flußwechsel 11 unter dem

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Servokopf vorbeiläuft. In diesem Fall sind aie durch die gestaffelten Flußwechsel in der normalen Zelle gelieferten Beiträge nicht gleich groß, da der Spalt des Wandlers mehr über üer einen Spur liegt als über der anderen. Aus Fig. 2 sieht man, daß die normalen Positionsimpulse 14 in ihrer Amplitude abnehmen und die normalen Positionsimpulse 15 um einen entsprechenden Betrag in ihrer Ampltidue zunehmen und damit ein kleines normales Fehlersignal EN liefern.

Da sich der Servokopf nunmehr um 1/4 einer Spurbreite näher an der Spurposition der um 90 verschobenen Zellen Q befindet, wird in der Zelle Q, ein erster kleiner Positionsimpuls 16 geringer Amplitude erzeugt, während die Amplitude des zweiten Positionsimpulses 17 um den gleichen Betrag verringert ist. Wiederum ist die Amplitudendifferenz EQ der beiden Impulse ein Maß für den Positionsfehler des Servokopfes von der rieht:
le Q.

richtigen Sollposition in der um 90 phasenverschobenen ZeI-

Fig. 3c zeigt diejenigen Impulse, die erzeugt werden, wenn der Spalt des Servokopfes, wie bei 19 in Fig. 2 gezeigt, ungefähr um 1/2 Spurbreite gegenüber der normalen Sollposition über der Spur verschoben ist. Wiederum nimmt das Fehlersignal EN der Normalposition zu, während das Fehlersignal EQ aus der um 90 phasenverschobenen Position abnimmt. Da sich der Servokopf nunmehr in der Mitte zwischen den Spuren des normalen Abschnittes und des um 90 phasenverschobenen Abschnittes Q befindet, sind die Amplitudendifferenzen EN und EQ gleich groß.

Fig, 3d zeigt die Impulsfolge, die dann erzeugt wird, wenn der Spalt des Servokopfes bei 20 in Fig. 2 um etwa 3/4 einer Spurbreite gegenüber der normalen Spurposition verschoben ist. Der normale Positionsfehler EN hat in seiner Amplitude weiter zugenommen, während die Amplitude des Positionsfehlersignals EQ aus dem um 9O° phasenverschobenen Bereich Q um einen ent-

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sprechenden Betrag abgenommen hat.

Fig. 3e zeigt die Impulsfolge, die dann erzeugt wird, wenn der Spalt des Servokopfes bei 21 in Fig. 2 liegt, und zwar völlig abseits der Servospur in bezug auf die Normalzellen N und genau auf der Spur in bezug auf die um 90° phasenverschobenen Zellen Q. Unter diesen Umständen ist der erste normale Positionsimpuls 14 verschwunden und der zweite normale Positionsimpuls hat eine Maximalamplitude und zeigt damit ein maximales Fehlersignal EN an. Die Positionsimpulse 16 und 17 in den um 90° phasenverschobenen Bereich sind dabei von gleicher Amplitude.

Fig. 3f zeigt eine Impulsfolge, die dann erzeugt wird, wenn sich der Servokopf nach der Position 12' bewegt hat und damit wieder in bezug auf die Normalzellen N genau über der Spur liegt. Die Positionsimpulse 14 und 15 für die Normalzelle sind von gleicher Amplitude, so daß der normale Positionsfehler EN gleich null ist, während der Positionfehler EQ für den um 90° phasenverschobenen Bereich seine Maximalamplitude aufweist, jedoch das entgegengesetzte Vorzeichen besitzt wie in Fig. 3a.

Fig. 3g zeigt die dann erzeugte Impulsfolge, wenn sich der Servokopf weiter in der gleichen Richtung in die Position 21' bewegt hat und damit in bezug auf die 90 phasenverschobenen Zellen Q, mit der Spur ausgerichtet ist. Die Positionsimpulse 16 und 17 haben damit die gleiche Amplitude, so daß der Fehler EQ zu null wird, während der Positionsfehler EN ein Maximum ist. Man sieht, daß der aus der Normalposition abgeleitete

Fehler das entgegengesetzte Vorzeichen aufweist im Vergleich j mit dem in Fig, 3e dargestellten Fall, Eine fortgesetzte I Bewegung des Servokopfes, bis dieser das nächste Mal über einer j Servospur in bezug auf die Normalzellen N steht, liefert den gleichen Impulszug, wie er in Fig. 3a dargestellt ist und damit ist der Zyklus vollständig. Dieser Zyklus wiederholt sich, während der Servokopf seine Zugriffsbewegung in gleicher Richtung über die Servospuren fortsetzt.

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Dies wird weiterhin aus Fig. 4 erkennbar, in der die Fehlerspannung E über den während einer Zugriffsoperation zu den Datenspuren überfahrenen Spuren t aufgetragen ist. Zwei Impulszüge sind in Fig. 4 dargestellt. Der Impulszug N ist das normale aus den normalen Zellen N der Servospuren abgeleitete Fehlersignal, während die Wellenform Q das aus den um 90° phasenverschobenen Zellen Q abgeleitete Fehlersignal ist. Der hier dargestellte Fall zeigt eine Daten- oder Spurzugriffsoperation, bei der sich die Datenköpfe über der Spur null genau in der Spur befinden. Unter diesen Umständen ist das normale Fehlersignal EN null und das um 90° phasenverschobene Fehlersignal EQ ist ein Maximum. Die Wellenformen zeigen klar, wie die Fehlersignale beim überfahren der Spuren ihre Polarität wechseln. Bei diesem Beispiel befinden sich die Datenköpfe immer dann genau über einer Spur, wenn das normale Fehlersignal EN null ist. Man sieht, daß mit einem normalen und einem um 90 phasenverschobenen Fehlersignal die Aufzeichnungsdichte der Speichervorrichtung verdoppelt werden kann und daß die Datenspuren durch den Servokopf in der Weise definiert sind, daß jeweils die <
gnale null sind.

daß jeweils die gegeneinander um 90 verschobenen Fehlersi-

In der vorerwähnten früheren Patentanmeldung sind die so erzeugten Fehlersignale nur für 1/4 der Spurbreite auf jeder Seite der genauen Spurposition linear. Man sieht aus Fig. 4, daß der lineare Abschnitt der normalen Wellenform N endigt, wenn der lineare Abschnitt 23 der um 90 phasenverschobenen Wellenform Q beginnt und umgekehrt. Daher läßt sich eine sehr genaue Anzeige der Geschwindigkeit der Köpfe während einer Zugriffsoperation von der Änderungsgeschwindigkeit der linearen Abschnitte der normalen und der um 90° phasenverschobenen Fehlersignale ableiten.

Obgleich das zur Beschreibung der Erfindung in der gesamten Anmeldung benutzte Servomuster ein sogenanntes Dreibitmuster ist, leuchtet es dem Fachmann doch ohne weiteres ein, daß die

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Erfindung gleichermaßen auf Vorrichtungen anwendbar ist, die andere Muster, wie z.B. 2-Bit-Muster verwenden. Der Schutzbereich soll daher nicht auf 3-Bit-Servomuster beschränkt sein.

Die Arbeitsweise einer bevorzugten Ausführungsforrtl zur Durchführung der Erfindung wird nun anhand der übrigen Figuren im einzelnen beschrieben. Zunächst sollen die Servoschaltungen 8 (Fig. 1) in bezug auf das Blockschaltbild in Fig. 5 beschrieben werden.

Nach Vorverstärkung im Vorverstärker 7 wird das Fehlersignal über die Leitung 24 nach der Fehlerdetektorstufe 25 geleitet. Diese Stufe stellt die negativen Taktimpulse 13 (Fig. 3) fest und gibt sie über Leitung 26 an den phasenstarren Oszillator 27 ab. Dieser steuert über Steuerleitung 28 mit Torimpulsen die Fehlerdetektorstufe 25, an die zunächst ein normales Fehlersignal N (Fig. 4) auf der Ausgangsleitung 29 und ein um 90° phasenverschobenes Fehlersignal Q (Fig. 4) auf der Ausgangsleitung 30 abgibt. Diese Fehlersignale werden über die Leitungen 29 und 30 nach einer Selektorlogik 31 zur Auswahl eines linearen Bereiches abgegeben, welche ausgangsseitig Durchschaltsignale für den linearen Bereich über die Leitungen 32 und 33 abgibt, die mit LINN und LINQ bezeichnet sind. Diese Signale werden einem Geschwindigkeitsdetektor 34 zugeführt, der die linearen Abschnitte der eingangsseitig über die Leitungen 29 und 30 zugeführten normalen und um 90° phasenverschobenen Fehlersignale kombiniert und differenziert. Diese Detektorschaltung gibt ausgangsseitig über die Leitung 35 eine Spannung ab, die den Augenblickswert der Geschwindigkeit Va der Köpfe angibt.

Zur Steuerung der Köpfe bei einer Zugriffsoperation wird das die tatsächliche Geschwindigkeit angebende Signal Va mit dem die gewünschte Geschwindigkeit angebenden Signal Vd in der Vergleichsstufe 36 verglichen. Das die gewünschte Geschwindig-

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keit anzeigende Signal Vd wird von einem Geschwindigkeitsprofilgenerator 48 über die Leitung 37 zugeführt. Die Vergleichsstufe ist von üblicher Bauart und das an ihrer Ausgangsleitung 38 abgegebene Ausgangssignal zeigt durch seine Polarität an, ob sich die Köpfe in bezug auf das gewünschte Geschwindigkeitsprofil zu schnell oder zu langsam bewegen. Während einer Suchlaufoperation wird ein Signal "zu schnell" über eine Torschaltung 39, eine Leitung 40 an eine Treiberstufe 41 abgegeben, die von üblicher Bauart ist. Die Treiberstufe 41 erzeugt einen Strom entsprechender Stärke und Polarität auf Leitung 42 und betätigt damit den Motor 6 in solcher Weise, daß die Differenz zwischen dem tatsächlichen und dem gewünschten Geschwindigkeitssignal verringert wird.

Die Anzahl der bei einer Zugriffsoperation zu überfahrenden Spuren wird in einer arithmetischen und logischen Einheit 44 (ALU) berechnet, der die entsprechenden Adreßbefehle von einem äußeren System 9 über eine Adreßleitung 45 zugeleitet werden. Die arithmetische und logische Einheit 44 nimmt die beim überfahren von Spuren erzeugten Impulse aus der logischen Schaltung 31 über Leitung 46 auf und erhält damit eine Information, aus der sich die absolute Adresse der Köpfe berechnen läßt. Die Differenz zwischen der gewünschten Adresse und der absoluten Adresse, d.h. die Anzahl der bei einer Zugriffsoperation zu überfahrenden Spuren wird durch die arithmetische und logische Einheit 44 über die Sammelleitung 47 nach dem Geschwindigkeitsprofilgenerator 48 abgegeben. Das von der ALU 44 über Sammelleitung 47 abgegebene Ausgangssignal wird während einer Zugriffsoperation so lange durch die beim überfahren der Spuren erzeugten Impulse verkleinert, bis es den Wert null erreicht, der anzeigt, daß die Zugriffsoperation beendet ist. Die ALU 44 zeigt außerdem auf der Leitung 51 an, wenn eine Suchlauf- oder Zugriffsoperation eingeleitet und beendet ist und liefert ferner über die Leitung 56 ein Signal, das durch seine Polarität anzeigt, ob die Bestimmungsspur eine ungeradzahlige oder eine geradzahlige Spur ist.

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- 15 Spurnachlaufoperation

Für die Steuerung einer Spurnachlaufoperation wird nur das normale Fehlersignal benutzt, da dies dann null ist, wenn die Köpfe genau mit der Spur ausgerichtet sind. Das normale Fehlersignal N wird von der Positionsfehlerdetektorstufe 25 über Leitung 53 nach einer normalen Kompensationsschaltung 54 geführt. Das kompensierte normale Fehlersignal liegt auf der Leitung 55 und wird während einer normalen Spurnachlaufoperation durch die Torschaltung 39 nach der Treiberstufe 41 durchgelassen, die auf der nach dem Motor 6 führenden Leitung 42 den entsprechenden Treiberstrom abgibt, womit die Servoschleife geschlossen ist. Wie man aus der zuvor genannten älteren Anmeldung erkennen kann, ist es wichtig, zu wissen, ob die ^aufzusuchende Spur eine ungeradzahlige oder eine geradzahlige Spur ist, da sonst die vom Servokopf abgeleitete Fehlerinformation zweideutig ist. Der Grund dafür ist kurz gesagt der, daß eine Verschiebung von einer ungeradzahligen Spur in einer Richtung ein Fehlersignal der gleichen Polarität liefert wie eine Verschiebung von einer geradzahligen Spur in der entge-

, gesetzten Richtung. Das von der ALU 44 über Leitung 56 abgegebene "Ungerade/Geradeⁿ-Signal wird der Kompensationsschaltung 54 zugeführt und bewirkt eine Invertierung des Fehlersignals, wenn die aufzusuchende Spur ungerade ist und läßt dieses Si-

! gnal unverändert durch, wenn die aufzusuchende Spur gerade

' ist.

Die Positionsfehler-Detektorstufe 25 ist in Fig. 6 gezeigt.Die das vom Servokopf 3 abgeleiteten und im Vorverstärker 7 verstärkten, das Servomuster darstellenden vorverstärkten Signale werden als differentielle Signale an den zwei Eingangsleitungen 56 und 57 angelegt. Das auf Leitung 56 auftretende Signal entspricht dabei dem im Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebenen Signal. Der Kehrwert dieses Signals tritt gleichzeitig auf der Leitung 57 auf. Diese differentiellen Signale werden weiterhin im Verstärker 58 mit variabler Verstärkung verstärkt

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und über die Leitungen 59 und 60 nach einem Filter 61 geleitet. Dieses Filter siebt außerhalb einer Bandbreite von etwa 6 MHz liegenden Störungen oder Störsignale aus und läßt die so gefilterten Signale nach den Leitungen 62 und 63 durch. Der Gleichstrompegel der Ausgangssignale auf den Leitungen 62 und 63 wird durch eine Steuerschaltung 64 auf -1,0V eingestellt, die ein Fehlersignal liefert, das auf der Ausgangsleitung 65 auftritt. In diesem Zusammenhang ist es zunächst wichtig, die Arbeitsweise der Steuerschaltung 64 zu beschreiben, die den Gleichstrompegel auf -1,0 V einstellt, bevor mit der Beschreibung der Positionsfehlerdetektorstufe 25 fortgefahren wird.

Die Steuerschaltung 64 ist in Fig. 7 gezeigt. Die auf den Leitungen 62 und 63 liegenden differentiellen gefilterten Signale werden den Basiselektroden der Transistoren T1 und T2 zugeführt, die zusammen mit ihren Widerständen 66, 67, 68, 69 und 70 und dem Kondensator 71, die, wie gezeigt, zusammengeschaltet sind, eine weitere Stufe für eine diffentielle Verstärkung der Signale darstellen. Das am Kollektor des Transistors T1 auftretende Ausgangssignal wird der Basis eines dritten Transistors T3 zugeleitet, der als Pufferstufe für eine Ansteuerung mit niedriger Impedanz dient. Eine Spannung von -1 Volt auf der Ausgangsleitung 65 wird insbesondere durch einen Operationsverstärker 62 geliefert, dessen einer Eingang über einen Widerstand 63 an einer Spannungsquelle von -1 Volt liegt. Der Operationsverstärker 72, Kondensator 74 und Widerstand 75 , integrieren die Differenz zwischen dem Eingangssignal und dem Bezugssignal von -1 Volt. Dieses integrierte Signal wird vom ι Operationsverstärker 72 über Widerstand 76 nach dem Kollektor ι des Transistors T2 und über die Widerstände 76 und 67 nach dem Kollektor des Transistors T1 zurückgekoppelt, wodurch der Fehler der Bezugsspannung korrigierbar ist.

Ein typisches, von der Steuerstufe kommendes Positionsfehlersignal ist in Fig. 8 bei 77 gezeigt. Dieses Signal wird in

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Fig. 6 an vier Demodulatoren oder Detektorstufen 77, 78, 79 und 80 abgegeben und die Positionsimpulse des Impulszuges 77 werden, gesteuert durch vom phasenstarren Oszillator 27 (Fig. 5) über die Leitungen 81, 82, 83 und 84 ankommende Auftastimpulse, durchgeschaltet. Das auf Leitung 81 auftretende Signal fällt damit mit dem ersten.Positionsimpuls in jeder normalen Servozelle, das auf Leitung 82 auftretende Signal mit dem zweiten Positionsimpuls 86 in jeder normalen Servozelle zusammen. Die auf Leitungen 83 und 84 auftretenden Signale fallen mit dem ersten Positionsimpuls 87 bzw. mit dem zweiten Positionsimpuls 88 in jeder um 90° phasenverschobenen Servozelle zusammen. Die Detektorstufen sind alle gleichartig aufgebaut.

Die Detektorstufe 77 ist in Fig. 9 gezeigt und besteht im wesentlichen aus den Transistoren T4, T5 und T6, einem Kondensator 118 und Widerständen 119, 120 und 121. Die auf Leitung 65 auftretenden Positionsimpulse werden dem Emitter des Transistors T4 zugeleitet, der, da seine Basis mit dem Kollektor fest verbunden ist, als Diode arbeitet. Die von dem phasenstarren Oszillator kommenden Auftastsignale kommen über die Leitung 81 an und bewirken bei niedrigem Potential, daß der Transistor T6 leitend wird und die zu diesem Zeitpunkt auf der Leitung 65 auftretenden positiv gerichteten Impulse über den Transistor T4 nach der Basis eines gleichartigen Transistors T5 durchgelassen werden. Dabei versucht die am Emitter des Transistors T4 liegende Spannung der Spannung an der Basis des Transistors T5 zu folgen, so daß der Kondensator durch den nach diesem Detektor durchgelassenen positiven Positionsimpuls aufgeladen wird. Die RC-Werte der Detektorstufe sind so gewählt, daß der Transistor T5 so lange gesperrt bleibt, bis der nächste mit Hilfe des Transistors T6 durchgelassene positive Positionsimpuls ankommt. Die Ausgangssignale der vier Detektorstufen 77, 78, 79 und 80 sind in Fig. 8 bei 89, 90, 91 und 92 gezeigt, i

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üie von den Detektorstufen 77 und 78 kommenden normalen Positionsimpulse werden in einem aus den Widerständen 93, 94, 95 und 96 und einem Kondensator 97 bestehenden Siebglied gesiebt, so daß die bei der Speicherung der positiven Spitzenamplitude eines Positionssignals in den Kondensatoren der Detektorstufen auftretenden kleinen Spannungssprünge ausgesiebt werden. Die Werte des Siebgliedes sind so gewählt, daß alle Frequenzen oberhalb 16 kHz ausgesiebt werden. Diese so gesiebten Signale werden dann über Pufferstufen 103 und 104 geleitet, die eine Ansteuerung mit niedriger Impedanz für das normale Pehlersignal liefern, das als diffentielles Signal auf den Leitungen 107 und 108 auftritt. D.h., daß das auf Leitung 108 auftretende Fehlersignal der Kehrwert des auf der Leitung 107 auftretenden Fehlersignals ist. Diese beiden Signale werden durch einen Differentialverstäxker 144 zu einem Ausgangssignal auf der Leitung 143 zusammengefaßt. Das auf dieser Leitung auftretende Signal ist das normale Fehlersignal N in Fig. 4. Die normalen, auf Leitungen 107 und 108 auftretenden Fehlersignale werden außerdem einer Kompensationsschaltung 54 zugeleitet, um dort eine Spurnachlaufoperation zu steuern.

In gleicher Weise werden die Ausgangssignale der Detektorstufen 79 und 80 durch ein aus Widerständen 98, 99, 100 und 101 sowie einem Kondensator 102 aufgebautem Siebglied differentiell gesiebt und den Pufferstufen 105 und 106 zugeleitet. Das differentielle, um 90° phasenverschobene Fehlersignal tritt dann auf den Leitungen 109 und 110 auf. Diese beiden Signale werden durch einen Differentialverstärker 146 zur Erzeugung eines um 90° phasenverschobenen Fehlersignals Q verarbeitet und auf die Ausgangsleitung 145 gegeben. Dieses Fehlersignal Q ist in Fig. 4 gezeigt.

Das Ausgangssignal des Servokopfes und die Toleranzen der Verstärker machen es notwendig, daß die Detektorstufe 25 zur Feststellung des Positionsfehlers stabilisiert wird. Der Regelverstärker 58 erhält seine Rege!spannung von einem Regel-

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spannungsverstärker mit Filter 112 über eine Leitung 111. Dabei wird diesem Regelverstärker eine Bezugsspannung zugeführt, die aus den Ausgangssignalen der Pufferstufen 103, 104, 105 und 106 abgeleitet und über die Widerstände 113, 114, und 116 als Mittelwert dieser Signale definiert ist. Das von der Steuerstufe 64 kommende Positionsfehlersignal wird außerdem einer Detektorstufe 122 für die Taktfrequenz zugeleitet, welche so aufgebaut ist, daß sie negative Signalimpulse von mehr als -1,86 Volt feststellt.

Diese Detektorstufe 122 ist in Fig. 10 dargestellt und besteht aus den Transistoren T7, T8 und T9 und den Vorspannungswiderständen 123, 124 und 125. Die Emitter der Transistoren T7 und T8 sind miteinander verbunden. Ein Bezugssignal von -1,86 Volt wird der Basis des Transistors T8 zugeleitet und das über Leitung 65 ankommende Positionsfehlersignal liegt an der Basis des Transistors T7. Der Transistor T9 ist mit seiner Basis am Kollektor des Transistors T8 angeschlossen. Wenn die Spannung des auf Leitung 65 liegenden Positionsfehlersignals unter -1,86 Volt abfällt, dann schaltet der Transistor T8 ein, während Transistor T9 gesperrt wird. Das Ausgangssignal wird am Kollektor des Transistors T9 über die Leitung 118 abgenommen und besteht aus einer Anzahl positiv gerichteter Taktimpulse, die mit dem negativen Taktimpuls 127 des 3-Bit-Positionsfehlersignals 77 in Fig. 8 zusammenfallen. Die durch die Detektorstufe 122 erzeugten Servotaktimpulse sind in Fig. 12 bei a dargestellt. Dabei sind die Impulse in Fig. 12 unter dem Positionsfehlersignal der Fig. 8 im gleichen Zeitmaßstab gezeichnet.

Der phasenstarre Oszillator ist in Fig. 11 gezeigt. Dieser

phasenstarre Oszillator liefert die Schreibimpulse für den Datenkanal der Speichervorrichtung und die Auftastsignale für die bereits beschriebenen Detektorstufen. Grundsätzlich besteht der phasenstarre Oszillator aus einem spannungsgesteuerten Oszillator 127, der mit einer Frequenz von etwa 16 MHz läuft

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unä auf seiner Ausgangsleitung 128 ein Schreibtaktsignal mit der Frequenz 2F liefert. Dieses Signal wird in einer bistabilen Kippschaltung 129 durch zwei und wiederum in einem aus fünf Stufen 1 bis 5 bestehenden Zähler durch 30 geteilt. Die Ausgangssignale der einzelnen Zählerstufen Z1 bis Z5 sind in Fig. 12 durch die Impulszüge (d) (e) (f) (g) und (h) dargestellt, jedoch werden nur die Ausgangssignale der Zählerstufen Z3, Z4 und Z5 woanders benutzt. Das Ausgangssignal der Zählerstufe Z4, bei (g) in Fig. 12 gezeigt, hat die gleiche Frequenz wie das Servotaktsignal in Zeile (a) in Fig. 12, das als Phasen-Referenz-Eingangssignal dem phasenstarren Oszillator über Leitung 118 zugeführt wird. Die über Leitung 118 ankommenden Taktimpulse gelangen an eine monostabile Kippschaltung 131, die 600 Nanosekunden lange Impulse erzeugt, die einer Taktverriegelungsschaltung 132 zugeleitet werden. Das Äusgangssignal der monostabilen Kippschaltung ist in Fig. 12 in Zeile (b) und das Ausgangsgangssignal der Taktverriegelungsschaltung 132 in Zeile (c) gezeigt. Die Hinterkante des Ausgangssignals der monostabilen Kippschaltung wird mit der Vorderkante des logischen Custandes der Zählerstufen Z3 und Z4 in der Phasenvergleichsstufe 133 verglichen. Dieser Vergleich wird mit üblichen logischen Schaltkreisen durchgeführt und liefert auf der Leitung 134 ein Signal, falls der Oszillator 127 zu schnell laufen sollte in bezug auf die Servo-Taktsignale und ein zweites Signal auf Leitung 135_f falls der Oszillator zu langsam schwingen sollte.

Die Wirkung des Auftretens dieser beiden Impulse ist in Fig. 11 durch einfache Schalter dargestellt. Somit ist also Schalter 136 geschlossen, wenn der vom Oszillator 127 kommende j Ausgangsimpuls in bezug auf den Taktimpuls zu früh erscheint ! und der Schalter 137 ist geschlossen, wenn der Ausgangsimpuls : des Oszillators in bezug auf den Taktimpuls zu spät erscheint.

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Durch das Schließen dieser Schalter wird ein entsprechender Stromfluß erzeugt in Richtung der P "^iIe, wodurch die Spannung auf dem Kondensator 138 verringert oder erhöht wird. Kondensator 138 ist Teil eines Filtergliedes, das außerdem noch einen Kondensator 139 und einen Widerstand 140 enthält. Die auf der Ausgangsleitung 141 auftretende Spannung wird in üblicher faeise als Steuerspannung für den spannungsg steuerten Oszillator 127 verwendet.

Die den Detektorstufen (Fig. 6) über die Leitungen 81, 82, und 84 zugeführten Auftastsignale werden durch logische Kombination der Ausgangssignale der Zählerstufen des phasenstarren Oszillators abgeleitet. Logische Kombinationen der Ausgangssignale eier Zähler stuf en Z 4 und Z5, die in Fig. 12 auf Zeilen g und h dargestellt sind, ergeben vier Betriebszustände_f die für die Auftastung der vier üetektorstufen erforderlich sind. Die Ausgangssignale der Stufen vier und fünf des Zählers 130 werden einer logischen Schaltung 142 zugeführt, die auf den vier, nach den Detektorstufen führenden Ausgangsleitungen 81, ü2, 83 und 84 vier mögliche logische Kombinationen abgeben. Der auf Leitung 81 an die Detektorstufe 77 zur Auftastung für den ersten normalen Positionsimpuls jeder normalen Zelle" abgegebene Auftastimpuls wird aus der logischen Kombination Z4 . Z5 abgeleitet. Der auf Leitung 82 durch Durchschaltung des zweiten normalen Positionsimpuls auftretende Auftastimpuls wird aus der logischen Kombination zT . ZfT abgeleitet, während der auf Leitung 83 auftretende Auftastimpuls für die Durchschaltung des ersten Positionsimpulses für die um"90° phasenverschoben Zelle aus der Kombination Z? . Z5 und der auf auf Leitung 84 auftretende Auftastimpuls für die Durchschaltung des zweiten, um phasenverschobenen Positionsimpuls aus den AusgangsSignalen der Zählerstufen Z4 . Z5 abgeleitet wird.

In Fig. 13 ist ein Blockschaltbild einer logischen Schaltung 31 für die Ableitung des linearen Bereichs aus dem Fehlersignal gezeigt, wobei das normale Fehlersignal ISi (Fig. 4) als Ein-

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gangssignal über die Leitung 143 und das um 90° phasenverschobene Fehlersignal Q als Eingangssignal über eine Leitung zugeführt wird. Zur besseren Darstellung sind diese beiden Fehlersignale N und Q in Fig. 14 getrennt als Signale a bzw. b dargestellt, zusammen mit den logischen Verknüpfungen an den verschiedenen Punkten innerhalb der logischen Schaltung als Impulsfolgen c bis k. Die gegenseitige Beziehung zwischen dem normalen und dem um 90 phasenverschobenen Fehlersignal hängt von der Richtung beim Zugriff über die Plattenoberfläche ab. Eine Bewegung in Richtung auf die Spindel ist in der Fig. durch einen Pfeil mit den Buchstaben IN bezeichnet. Dies ist die Richtung abnehmender Spurennummer, da bei der hier beschriebenen Vorrichtung die Spur 0 der Spindel am nächsten liegt. Aus dieser Figur kann man sehen, daß das normale Signal N gegenüber dem um 90 phasenverschobenen Fehler signal Q um ir/2 in der Phase voreilt. Durch die noch zu beschreibende arithmetische logische Einheit (ÄLU) 44 wird ein die Bewegungsrichtung nach innen oder außen anzeigendes logisches Signal 174 abgeleitet.

Das normale Fehler signal Im wird im Verstärker 146 mit Erdpotential verglichen und liefert ein logisches Ausgangssignal +A, das der Bedingung N > 0 entspricht. Dies ist in dem Impulsdiagramm in Zeile c von Fig. 14 dargestellt. Das um 90 phasenverschobene Fehlersignal wird im Verstärker 147 mit Erdpotential verglichen und liefert ein logisches Ausgangssignal +B₁ das die Bedingung Q > 0 darstellt. Dies ist in Zeile d in Fig, 14 gezeigt. Das normale Fehlersignal N und das um 90° phasenverschobene Fehlersignal Q werden in einem Verstärker 148 miteinander verglichen und ergeben ein logisches Ausgangssignal +C, das den Zustand K > Q anzeigt. Dies ist auf Zeile e in Fig. 14 dargestellt. Die Summe der beiden Fehlersignale wird in einem Verstärker 149 mit Erdpotential verglichen, der ein logisches Ausgangssignal +D liefert, das die Bedingung (N + Q)> 0 darstellt, die auch als N > Q geschrieben werden kann. Dies ist auf Zeile f in Fig. 14 dargestellt.

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Der Linearbereich des normalen Fehlersignals N erhält man als logisches Ausgangssignal +E aus dem Exklusiv-ODER-Glied 150, dem die Eingangssignale von den Verstärkern 148 und 149 zugeleitet werden. Das logische Ausgangssignal +E auf der Ausgangsleitung 152, das die Bedingung CVD darstellt, ist auf Zeile g, Fig. 14, zu sehen. Der Linearbereich des um 90° phasenverschobenen Fehlersignals Q wird durch Invertieren des

. Ausgangssignals des Exklusiv-ODER-Gliedes 150 in einer Inverterstufe 151 abgeleitet. Das auf der Ausgangsleitung 153 auftretende logische Ausgangssignal +F der Inverterstufe 151 stellt die Bedingung E auf Zeile h, Fig. 14, dar. Durch eine monostabile Kippschaltung 155, die durch die Vorder- und Hinterkanten des logischen Ausgangssignals +B des Verstärkers 147 betätigt wird, werden Impulse beim überfahren der Spuren abgeleitet. Die auf die Vorderkante von +B zurückzuführenden Impulse treten auf der Leitung 154b auf und die auf dessen Hinterkante zurückzuführenden Impulse auf der Leitung 154c. Die ein Überfahren der Spuren anzeigenden Impulse liegen zeitlich in der Mitte zwischen den Sollpositionen des Datenkopfes über

; der jeweiligen Datenspur,

Die Leitungen 154b und 154c sind mit UND-Gliedern 155a bzw, 155b verbunden. Die zuvor erwähnten logischen Signale A, B und D werden in Inverterstufen 146a, 148a bzw. 149a invertiert,

; Die Ausgangssignale dieser Inverterstufen werden ebenfalls den UND-Gliedern 155a bzw. 155b zugeleitet. Diese zwei UND-

, Glieder haben die Aufgabe, jeden zweiten Spurüberquerungsimpuls auszublenden, so daß die Impulse auf den Leitungen 154 und 154a nur alle zwei Spuren auftreten. Dabei wird das Ausblenden dieser Impulse in der Weise vorgenommen, daß die Impulse nur auf der Leitung 154 auftreten, wenn sich der Arm von der Spindel wegbewegt und nur auf der Leitung 154a, wenn sich der Arm in Richtung auf die Spindel bewegt. Diese Anordnung stellt sicher, daß das Adreßregister 170 für die Absolutadresse den genauen Zählerstand der Armposition selbst bei Anwesenheit unrichtiger logischer Befehle gespeichert hält.

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Drei andere Impulszüge, die ebenfalls Positionsinformation vermitteln, werden ebenfalls in dieser logischen Schaltung 31 zur Auswahl des Linearbereichs erzeugt. Als erstes wird das logische Ausgangssignal +J durch Invertieren des Ausgangssignals des Verstärkers 147 in eier Inverterstufe 157 zur Darstellung der Bedingung B erzeugt. Dieses Signal ändert sich einmal für jede Spur, wird als das EIN-SPUR-Signal bezeichnet und tritt auf der Ausgangsleitung 179-1 auf. Das zweite logische Äusgangssignal +G, das die Bedingung (AvB)AUS darstellt, tritt auf der Ausgangsleitung 156 auf und wird dadurch erzeugt, daß das EIN-SPUR-Signal zusammen mit dem vom Verstärker 146 kommenden Signal dem Exklusiv-ODER-Glied 158 zugeleitet und das AUS-Signal 174 und das Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Gliedes 158 einem zweiten Exklusiv-ODER-Glied 158a zugeleitet werden. Dieses logische Signal ändert seinen Zustand für jede Halbspur in bezug auf das Normalsignal K und wird als Halbspursignal bezeichnet.

Das dritte logische Signal ist das logische Ausgangssignal +H, das die Bedingung ((AvB) ν AUS) ν (CvD) darstellt und auf der Ausgangsleitung 159 auftritt. Dieses Signal ist als Impulszug k dargestellt und ändert seinen Zustand für jedes Viertel einer Spur. Es wird daher als Viertelspursignal bezeichnet und wird dadurch abgeleitet, daß das am Ausgang des Exklusiv-ODER-Gliedes 158a auftretende Halbspursignal zusammen mit dem Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Gliedes 15Ο eingangsseitig einem Exklusiv-ODER-Glied 160 zugeführt wird, wobei das Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Gliedes 150 den linearen Bereich des Signals N kennzeichnet. Die Funktion der Viertelspur-, Halbspur- und Einspursignale wird noch beschrieben.

Die Schaltung zur Ableitung der Geschwindigkeit, d.h. der Geschwindigkeitsdetektor 34 ist in Fig. 15 dargestellt. Das normale, auf Leitung 134 auftretende Fehlersignal N, das vom Positionsfehlerdetektor 25 kommt, wird in der Stufe 161 differenziert und gleichgerichtet. Diese Schaltung kann beispiels-

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v/eise so aufgebaut sein, vzie dies im IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 16, Nr. 5, vom Oktober 1973, auf Seite 1669 aargestellt ist, wobei äann ein Eingang geerdet sein würde. Der lineare Abschnitt des differenzierten und gleichgerichteten normalen Fehlersignals v/ird über das UND-Glied 163, gesteuert durch das von der logischen Schaltung 31 über die Leitung

152 ankommende, cien linearen Bereich des Signals N anzeigenden Signal nach der Ausgangsleitung 16" durchgeschaltet.

In gleicher Weise wird das auf Leitung 145 ankommende, um phasenverschobene Fehlersignal Q in der Stufe 162 differenziert und gleichgerichtet und der lineare Abschnitt dieses Signals wird über das UND-Glied 164, gesteuert durch das auf Leitung

153 ankommende, den linearen Bereich des Signals Q anzeigende Signal nach der Ausgangsleitung 165 durchgeschaltet. Die beiaen Ausgangssignale treten als Spannung auf der Leitung 165 auf, deren Amplitude der tatsächlichen Geschwindigkeit der Köpfe während einer Zugriffsoperation proportional ist.

Die arithmetische logische Einheit (ALU) 44 ist in Fig. 16 dargestellt. Die gewünschten Spuiadressen werden der Sp:;".chervorrichtung über die Adreßleitung 45 (Fig. 5) zugeführt, die aus neun Bitleitungen 167-1 bis 167-9 und einer Ladeleitung 168 besteht. Ein auf der Leitung 168 auftretender Ladeimpuls entsperrt das UND-Glied 166 zur Speicherung der gewünschten Adresse einer Zugriffsoperation im Adreßregister 169. Dieses Adreßregister 169 speichert die gewünschte Adresse so lange, bis der gewünschte Zugriff abgeschlossen ist, worauf diese Adresse gelöscht werden kann.

Die absolute Adresse der Köpfe wird in einem Zähler 170 gehalten, der je nachdem, ob der Zugriff in Richtung von der Spindel weg mit zunehmender Nummer der Spur oder auf die Spindel zu erfolgt, schrittweise aufwärts oder schrittweise abwärts gezählt wird. Die Zählimpulse werden alle zwei Spuren von der logischen Schaltung 31 über die Leitung 154 zugeführt,

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wenn die Bewegungsrichtung von der Spindel weggerichtet ist und über Leitung 179-1, wenn die Bewegungsrichtung in Richtung der Spindel verläuft (z.B. IN).

Das geringstwertige Bit, das eine Spur darstellt, wird unmittelbar aus dem EIN-SPUR-Signal abgeleitet.

Die auf aen Leitungen 178-1 bis 178-9 auftretenden Ausgangssignale des Adreßregisters 169 und die auf den Ausgangsleitungen 179-2 bis 179-9 auftretenden Ausgangssignale des Aufwärts/Abwärtszählers 170 und das auf Leitung 179-1 auftretende üinspursignal werden der Recheneinheit 180 zugeführt. In dieser Recheneinheit wird aie auf den Leitungen 179 auftretende absolute Adresse von der auf den Leitungen 178 übertragenen gewünschten Adresse zur Bestimmung der Anzahl γοη Spuren subtrahiert , die während einer Zugriffsoperation überfahren werden müssen. Die Anzahl der Spuren für die Zugriffsoperation wird über die Ausgangsleitungen 181-1 bis 181-7 an eine invertierende Torschaltung 182 abgegeben.

Bei einer Anforderung für einen auswärts gerichteten Suchlauf, d.h. bei einem Zugriffsvorgang von einer Spur mit einer niedrigen Spurnummer nach einer Spur mit einer höheren Spurnummer wird das Ausgangssignal der Recheneinheit 180 die tatsächliche Differenz und die Anzahl der tatsächlich zu überquerenden Spuren angeben. D.h. auf der Übertragsleitung 183 wird kein Übertragssignal an die bistabile Kippschaltung 173 abgegeben. Der auf Leitung 154 ankommende Ladeimpuls wird nach einer Verzögerung in der Verzögerungsschaltung 184 der Kippschaltung 183 zugeführt, aie dann den Betriebszustand der Übertragsleitung 183 abtastet. Wenn auf der Leitung 183 kein Übertragsimpuls liegt, dann nimmt das Ausgangssignal der Kippschaltung 183 seinen hohen Viert an und liefert auf der Leitung den AUS-Impuls, der in der logischen Schaltung 131 benutzt wird. Das hohe Potential des auf Leitung 174 auftretenden, an der invertierenden Torschaltung 182 liegenden Ausimpulses

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beeinflußt diese nicht, und äie auf den Eingangsleitungen 181 liegenden Eingangssignale gelangen unverändert an die Ausgangs leitungen 185-1 bis 185-7.

Bei einer Anforderung für einen nach innen gerichteten Suchlauf, d.h. einen Zugriff von einer Spur mit einer höheren Spurnurnmer in Richtung auf eine Spur mit niedrigerer Kummer tritt auf der Ausgangsleitung 181 das Komplement der Anzahl ü uer tatsächlich zu überquerenden Spuren zusammen mit einem Übertragsimpuls auf der Leitung 183 auf. Die Anwesenheit eines bbertragsimpulses auf der Leitung 183 bewirkt bei Abtastung der Kippschaltung 173, daß am Ausgang dieser Kippschaltung ein niedriges Potential auftritt. Dieser über die Leitung 174 nach der invertierenden Torschaltung 182 übertragene AUS-Impuls bewirkt _r daß auf den Äusgangslextungen 185 die invertierten Werte der auf den Eingangsleitungen 181 liegenden Signale auftreten. D.h., daß das Ausgangssignal der invertierenden Torschaltung 182 immer die tatsächliche Anzahl der bei einer Zugriffsoperation zu überquerenden Spuren angibt.

Die arithmetische logische Einheit 44 enthält außerdem eine Suchlauf-Verriegelungsschaltung 186_f die immer dann auf ihrer Einstelleitung 187 durch einen Impuls eingestellt wird, wenn das Ausgangssignal der Recheneinheit 180 von null verschieden ist und durch einen Impuls auf der Rückstelleitung 188 zurückgestellt wird, wenn die Zugriffsoperation beendet ist, d.h., wenn das Ausgangssignal der Recheneinheit 180 auf null ! zurückgeht. Im eingestellten Zustand liefert die Verriegelungsschaltung 186 über die Leitung 189 ein Suchlaufsignal, das auch weiterhin in der Vorrichtung (Fig. 18) benutzt wird ; und außerdem über eine Leitung 119 nach dem angeschlossenen ^! System geführt wird, um anzuzeigen, wenn ein Suchlauf beendet ist.

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Der Geschwindigkeitsprofilgenerator 48 ist in Fig. 17 gezeigt. Er besteht aus einem Festwertspeicher 191, in dem das gewünschte Geschwindigkeitsprofil in digitaler Form eingespeichert ist. Digitale Signale, die die Anzahl der in einem Zugriff svorgang noch verbleibenden Spuren anzeigen, v/erden von der ALU 44 über Leitungen 185 zugeleitet. Von der logischen Schaltung 31 werden das Halbspursignal und das Viertelspursignal über die Leitungen 156 bzw. 159 an den Festwertspeicher 191 angelegt. Durch diese am Festwertspeicher 191 liegen-, den Eingangssignale wird dieser für jede Viertelspur schritt-■ weise zurückgestellt. Falls erwünscht, kann daher die ge-, wünschte Geschwindigkeit für jede Viertelspur geändert werden, so daß sich für den Zugriffsmechanismus ein sehr gleichmäßig verlaufendes Geschwindigkeitsprofil sicherstellen läßt.

Das vom Festwertspeicher 191 auf den Leitungen 192-1 bis 192-8 abgegebene digitale Ausgangssignal wird in einem Digital-Analogwandler 193 in ein entsprechendes Analogsignal umgewandelt. Dieses auf der Ausgangsleitung 194 auftretende Signal fordert die gewünschte Geschwindigkeit Vd an und wird in einer Vergleichsstufe 36 mit der tatsächlichen Geschwindigkeit Va verglichen. Das Ausgangssignal der Vergleichsstufe 36 auf Leitung 38 (Fig. 5) ist binär und wurde bereits erwähnt als das Signal für "zu schnell". Ein hohes Potential dieses Signals zeigt an, daß die tatsächliche Geschwindigkeit Va größer ist als die gewünschte Geschwindigkeit Vd, d.h. daß die Köpfe sich zu schnell bewegen und ein niedriges Potential dieses Signals zeigt an, daß die tatsächliche Geschwindigkeit Va kleiner ist als die gewünschte Geschwindigkeit. Das Signal für "zu schnell" auf Leitung 38 wird einer Torschaltung 39 zugeführt.

Die Torschaltung 39 ist in Fig. 18 dargestellt und steuert mit Hilfe eines auf der Leitung 189 ankommenden Suchlaufsignals, ob die Betätigungsvorrichtung einen Zugriffsvorgang oder einen Spurnachlauf durchführen soll. Das von der Ver-

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gleichsstufe auf Leitung 194 ankommende Signal, das durch seinen Pegel anzeigt, ob die Köpfe sich zu schnell oder zu langsam bewegen, wird als ein Eingangssignal einem Exklusiv-ODER-Glied 196 zugeführt. Das von der ALU 44 über Leitung 174 ankommende Signal, das durch seinen Pegel anzeigt, ob der Suchlauf von außen nach innen oder von innen nach außen durchgeführt werden soll, wird in der Inverterstufe 195 invertiert und als zweites Eingangssignal dem Exklusiv-ODER-Glied 196 zugeführt. Das Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Gliedes 196 wird unmittelbar einem invertierenden UND-Glied 197 und nach Inversion in einer Inverterstufe 199 einem invertierenden UND-Glied 198 zugeführt. Der auf Leitung 189 von der ALU 44 ankommende Suchlaufimpuls stellt das andere Eingangssignal für die UND-Glieder 197 und 198 dar. Wenn die eingangssextigen Bedingungen für das UND-Glied 197 erfüllt sind_f dann ist das Ausgangssignal auf Leitung 200 auf niedrigem Potential, der Schalter 201 schließt unä bewirkt, daß auf der Treiberleitung 203 (die der Leitung 40 in Fig. 5 entspricht) durch den Widerstand 202 in Richtung des Pfeiles EIN ein Strom fließt. Durch einen in dieser Richtung nach der Treiberstufe 41 in Fig. 5 fließenden Strom wird die Betätigungsvorrichtung in der Weise erregt, daß die Köpfe in Richtung auf die Spin- ; del zu bewegt werden. Wenn in gleicher Weise die Eingangsbedingungen des UND-Gliedes 198 erfüllt sind, dann wird der Schalter ! 204 geschlossen und es fließt ein Strom in der entgegengesetzten Richtung durch die Treiberleitung 203 und den Widerstand 205, so daß die Köpfe von der Spindel weg bewegt werden.

Eine Wahrheitstabelle für die vier möglichen Eingangsbedingungungen ist zur Klarstellung der Arbeitsweise der Torschaltung

39 im folgenden angegeben. j

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RICHTUNG DES SUCHLAUFES	BEDINGUNG	- 30 - XOR i/ps	/	196 o/p	2612111 TREIBERSTROM AUF 203
Auswärts (174 hoch)	zu schnell (194 hoch)	/	/	Hoch	Ein
Auswärts (174 hoch)	zu langsam (194 tief)	/	/	Tief	Aus
Einwärts (174 tief)	zu schnell (194 hoch)	/	Tief	Aus
Einwärts (174 tief)	zu langsam (194 tief)		Hoch	Ein

Während eines Spurnachlaufs liegt auf der zur Torschaltung 39 führenden Suchlaufleitung kein Signal, so daß auf der Leitung 203 kein Treiberstrom erzeugt wird. Unter diesen Umständen wird das normale, von der Detektorstufe 25 kommende Fehlersignal zur Steuerung der Treiberstufe 41 benutzt, um die Köpfe genau in ihrer Spur zu halten.

Die Kompensationsschaltung ist in Fig, 19 gezeigt. Das normale, als differentielles Signal auf den Leitungen 107 und 108 (Fig. 6) auftretende Fehlersignal wird als Eingangssignal einer umschaltbaren Analog-Inverterstufe 206 zugeführt. Wie bereits erläutert, hängt die Bedeutung des Fehlersignals davon ab, ob der Nachlauf bei einer ungeradzahligen oder einer geradzahligen Spur erfolgt. Die Information wird aus dem ersten Bit der Adresse der zu folgenden Spur abgeleitet, d.h. der vom äußeren System angeforderte Zugriff zu einer Spur wird dem Adreßregi-

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ster 169 (Fig. 16) für die gewünschte Adresse über die Eingangsleitung 167-1 zugeführt. Dieses Signal steuert die Inverterstufe 206 an und stellt sicher, daß die auf den Leitungen und 208 auftretenden Fehlersignale die für den Spurnachlauf erforderliche richtige Polarität haben.

Der Rest der Schaltung ist eine übliche Kompensationsschaltung für Vorlauf/Nachlauf mit einem Operationsverstärker 209, der das auf den Leitungen 207 und 208 auftretende differentielle j Positionsfehlersignal in ein einziges Ausgangssignal auf der Ausgangsleitung 210 umwandelt, das je nach Anforderung für die Treiberstufe 41 in Fig. 5 positiv oder negativ ist. Am Ausgang der Kompensationsschaltung sind immer Spurnachlauf- ' signale vorhanden, diese werden jedoch bei einem Suchlaufvor- ^: gang durch die wesentlich größeren, auf der Ausgangsleitung der Torschaltung 39 auftretenden Signale überdeckt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Datenspeichervorrichtung mit einem bewegbaren Aufzeichnungsträger und mindestens einem Aufzeichnungs- und Wiedergabekopf zum Aufzeichnen von Daten in und zum Lesen von Daten aus den Spuren des Aufzeichnungsträgers, mit einer Betätigungsvorrichtung für eine Bewegung des Datenkopfes oder der Datenköpfe von Spur zu Spur, wobei diese Bewegung durch auf dem Aufzeichnungsträger voraufgezeichneten Servospuren, die von einem Servokopf gelesen werden, der im Gleichlauf mit dem Datenkopf oder den Datenköpfen gekuppelt ist, steuerbar ist, wobei jede Servospur aus Bereichen besteht _f in denen sich erste und zweite Zustände abwechseln und die Übergänge zwischen diesen Zuständen in dem Servokopf unterscheidbare Signale erzeugen,

; dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Abschnitte (N, Q) der Servospuren in seitlicher Richtung um weniger als

', eine Spurbreite versetzt sind und daß dabei die versetzten Abschnitte derart angeordnet sind, daß die seitliche Versetzung der Servospuren am Anfang und am

! Ende eines solchen Abschnittes keine in dem Servokopf feststellbare Änderung erzeugt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Abschnitte (N, Q) gleiche Länge aufweisen.
3, Vorrichtung nach Anspruch 2_f dadurch gekennzeichnet, daß Beginn und Ende eines jeden Abschnittes mit einer Zone (11) quer zu den Spuren verlaufender, miteinander ausgerichteter übergänge gleicher Polarität zusammenfallen ·

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4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abschnitt (N, Q) einen weiteren Übergang enthält und daß diese weiteren Übergänge gegenüber den weiteren Übergängen der jeweils benachbarten Spuren gestaffelt angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abschnitt (N, Q) längs miteinander quer zu den Spuren ausgerichteter Übergänge (11) gleicher Polarität beginnt und endet und daß jeder Abschnitt einen weiteren Übergang entgegengesetzter Polarität aufweist, der gegenüber dem weiteren Übergang der jeweils benachbarten Spur gestaffelt angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 4_f dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Übergänge in einander unmittelbar benachbarten Spuren in Längsrichtung der Spuren zur Mitte des Abschnittes hin symmetrisch gestaffelt angeordnet sind,
7. Vorrichtung nach einem der vorhergegehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger magnetisierbar ist und daß die beiden Zustände durch eine Magnetisierung des Aufzeichnungsträgers in einer ersten und einer zweiten dazu entgegengesetzten Richtung darstellbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Aufzeichnungsträger eine oder mehrere Magnetplatten (1) dienen, die auf einer Spindel (2) rotierbar befestigt sind, daß Daten- und Servoköpfe (4, 5) im Gleichlauf auf die Spuren einstellbar sind, wobei sich der Datenkopf bzw. die Datenköpfe genau über der/den Datenspur(en) befindet (befinden), wenn sich der Servokopf über einer Bahn befindet, die in der Mitte zwischen benachbarten Servospuren in versetzt angeordneten

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Abschnitten (N, Q) verläuft.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die radial miteinander ausgerichteten übergänge (11) in den Servospuren gleiche Abstände voneinander aufweisen und zwischen sich Servozellen bilden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dazwischenliegenden, entgegengesetzt gerichteten weiteren übergänge längs der Servospur in gleich großen Abständen angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren übergänge jeweils bei einem Drittel des Abstands der radial miteinander ausgerichteten übergänge (11) liegen.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Datenkopf nur dann mit seiner Datenspur ausgerichtet ist, wenn der Servokopf über einer in der Mitte zwischen zwei nebeneinanderliegenden, nicht versetzten Servospuren verlaufenden Bahn liegt.
13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß aus den radial miteinander ausgerichteten übergängen (11) an den Grenzen der Abschnitte (N, Q) Impulse (13) einer Polarität und aus den weiteren Übergängen Impulse (14, 15; 16, 17) der entgegengesetzten Polarität ableitbar sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Impulsen (13) einer Polarität Taktimpulse und aus den Impulsen (14, 15; 16, 17) der entgegengesetzten Polarität Positionsimpulse ableitbar sind.

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15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Amplitudendifferenz (EN) der Positionsimpulse (14, 15) einer Zelle (N) ein erstes Fehlersignal ableitbar ist, dessen Amplitude und Polarität ein Maß für die Größe und Richtung der Abweichung des Servo-. kopfes von seiner Bahn zwischen den Servospuren einer ersten Gruppe untereinander abwechselender Servozellen darstellt.

,
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,

; daß aus der Amplitudendifferenz (EQ) der Positionsim- ; pulse (16, 17) einer zweiten Gruppe von Zellen (Q) ein j zweites Fehlersignal ableitbar ist, dessen Amplitude und Polarität ein Maß für die Größe und Richtung dter Abweichung des Servokopfes von seiner Bahn zwischen den Servospuren einer zweiten Gruppe miteinander abwechselnder Servozellen darstellt.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,

: daß bei einem Spurnachlaufvorgang durch das erste Fehler-

: signal die Antriebsvorrichtung für den Servokopf in

Richtung auf eine Beseitigung dieser Spurabweichung von

; der einander abwechselnden Servozellen zugeordneten

] Bahn steuerbar ist,

;
18. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, : daß bei einem Zugriffs- oder Einstellvorgang durch

! Differentiation der linearen Abschnitte des ersten und des zweiten Fehlersignals und Kombination dieser Signale ein Signal ableitbar ist, dessen Größe der tatsächlichen Geschwindigkeit des die Spuren überquerenden Kopfes proportional ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß durch Vergleich dieses der tatsächlichen Geschwindigkeit des sich bewegenden Kopfes proportionalen Si-

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gnals mit einem die Sollgeschwindigkeit darstellenden Signal ein Steuersignal ableitbar ist, über das die Einstellvorrichtung für die Köpfe rasch auf die gewünschte Geschwindigkeit einstellbar ist.

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