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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Eine Vorrichtung der genannten Art ist aus der US-PS 40 27 338 bekannt, bei der übereinander gestapelte, magnetisierbare und rotierende Aufzeichnungsträger vorgesehen sind, in deren konzentrischen Aufzeichnungsspuren abwechselnd Arbeits- und Servosignale aufgezeichnet sind bzw. bei der mehrere Aufzeichnungsträger ausschließlich Arbeitssignale enthalten, während ein getrennter, starr mit den betreffenden Aufzeichnungsträgern gekoppelter, weitere Aufzeichnungsträger ausschließlich Servosignale zur Steuerung von quer zu den konzentrischen Aufzeichnungsspuren beweglichen Lese/Schreibköpfen aufweist. Die Lese/Schreibköpfe werden von einem Kopfträgerschlitten gemeinsam oder getrennt so bewegt, daß eine gewünschte Aufzeichnungsspur angesteuert und zur Entnahme der Arbeitsdaten dieser Spur nachgeführt wird.
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Die von dem oder den Lese/Schreibköpfen abgetasteten Signale werden im Fall einer abwechselnden Aufzeichnung auf Arbeits- und Servodaten einer Datentrenneinheit zugeführt, die die Arbeitsdaten von den Servodaten trennt und die abgetrennten Servodaten anschließend in Grob- Servodaten zur Grobeinstellung einer Aufzeichnungsspur und in Fein-Servodaten zur Spurnachführung bzw. Auswahl von einer von zwei angesteuerten Aufzeichnungsspuren aufgetrennt werden. Die Servodaten weisen einen Synchronisierimpuls auf, dem sich die Fein-Servosignale und daran die Grob-Servosignale anschließen. Mit dem Synchronisierimpuls wird eine Zeitgeberschaltung angesteuert, die Taktsignale zum Ansteuern des Servodatentrenners sowie des Grob-Servo- und Fein-Servodetektors abgibt.
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Da der Lese/Schreibkopf bei der bekannten Vorrichtung jeweils nur die Servosignale einer einzelnen Magnetisierungsspur erfaßt, werden als Servodaten Magnetisierungs-Speicherzellen verwendet, die am Ausgang des Lese/Schreibkopfes zu Impulsen unterschiedlicher Polarität und Amplitude führen. Die Aufzeichnungsimpulse bestehen hierbei aus monopolaren Impulsen mit aneinanderliegenden, gleichnamigen Polen auf dem magnetischen Aufzeichnungsträger, was mit einem stark divergierenden, saumartigen magnetischen Flußübergang verbunden ist. Bewegt sich der Lese/Schreibkopf über eine derartig magnetisierte Speicherzelle des Aufzeichnungsträgers, so wird ein Ausleseimpuls mit voller Amplitude abgegeben, wenn der Lese/Schreibkopf dicht an der betreffenden Speicherzelle vorbeiläuft. Ein Ausleseimpuls mit verringerter Amplitude wird dann abgegeben, wenn der Lese/Schreibkopf etwas entfernt von der betreffenden Speicherzelle entlangläuft, wobei die Übergänge Schleifen sind. Aufgrund der Verwendung von Speicherzellen, die zu Impulsen mit unterschiedlicher Amplitude führen, führen insbesondere bei hoher Spurdichte Fehlsignale und Übersprechimpulse zu einer fehlerhaften Positionierung des Lese/Schreibkopfes.
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Aus der DE-AS 18 12 789 ist eine Steuereinrichtung zur Korrektur der Spurlage eines Magnetplattenspeichers bezüglich einer ausgewählten Datenspur mit Hilfe von jeweils zwei benachbarten Servospuren bekannt. Die Servospuren enthalten impulsförmige magnetische Steuersignale, die vom Magnetkopf abgetastet werden, aus denen in der Steuereinrichtung ein Servosignal gebildet wird, dessen Amplitude dem Betrag der Auslenkung und dessen Polarität der Richtung der Auslenkung entspricht. Die magnetische Polarisierung innerhalb der Servospuren ist so ausgebildet, daß ein konvergierender und eine geschlossene Schleife bildender magnetischer Flußwechsel vorliegt, der am Ausgang des Magnetkopfes zu einem sinusähnlichen Wechselsignal als Abtastsignal führt. Ein derartiger Dibit-Impuls führt zu einer erhöhten Signalauflösung, da ein Ausgangsimpuls nur dann abgegeben wird, wenn der Lesespalt des Magnetkopfes hinreichend nahe am Aufzeichnungsträger angeordnet ist. Befindet sich der Lesespalt dagegen weiter entfernt vom Aufzeichnungsträger, so wird kein wahrnehmbarer Ausgangsimpuls abgegeben, da die Feldstärke stark abfällt und keine oder nur geringe Streuflüsse auftreten. Bei der bekannten Steuereinrichtung ist es jedoch erforderlich, daß der Magnetkopf zwei symmetrische Wicklungen aufweist, die jeweils zwei benachbarte Servospuren abtasten, um ausgangsseitig auf zwei Ausgangsleitungen getrennte Signale gleicher Amplitude und entgegengesetzter Polarität bei jedem abgetasteten Flußwechsel zur Bildung der Dibit-Impulse zu erzeugen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Vorzüge der Dibit-Impulse für die Positionierungsvorrichtung gemäß der US-PS 40 27 338 ohne wesentliche Veränderung von deren Schaltungsaufbau nutzbar zu machen und sicherzustellen, daß auch Servosignale geringer Amplitude erfaßt und sicher von Störsignalen unterschieden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal des Patentanspruches 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, die Vorteile der Dibit-Impulse für eine Positionierungsvorrichtung der eingangs genannten Art, bei der der Magnetkopf jeweils nur eine einzelne Servo- oder Datenspur erfaßt, nutzbar zu machen, ohne daß wesentliche Änderungen des Schaltungsaufbaus der bekannten Positionierungsvorrichtung erforderlich sind. Darüber hinaus wird sichergestellt, daß auch Servosignale mit geringerer Amplitude, wie sie bei der bekannten Positionierungsvorrichtung verwendet werden, erfaßt und bei ihrer Auswertung sicher vor Störsignalen unterschieden werden.
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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles soll der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigt
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Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bekannten Vorrichtung zum Positionieren eines Lese/Schreibkopfes auf einem Aufzeichnungsträger;
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Fig. 2A eine Draufsicht auf eine Magnetspeicherplatte mit in Sektoren aufgeteilten Servodaten und Arbeitsdaten;
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Fig. 2B einen vergrößerten Ausschnitt aus einem Servodatensektor der Magnetspeicherplatte gemäß Fig. 2A mit zugehörigen Ausleseimpulsen;
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Fig. 2C eine Darstellung der Ausleseimpulse in Dibit-Impulsform;
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Fig. 3A eine modifizierte Vorrichtung zum Positionieren eines Lese/ Schreibkopfes auf einem Aufzeichnungsträger;
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Fig. 3B ein Blockschaltbild eines Teiles der Positioniervorrichtung;
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Fig. 4 eine schematische Darstellung von Servodaten und zugehörigen Ausleseimpulsen für verschiedene Stellungen des Lese/Schreibkopfes;
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Fig. 5 eine schematische Darstellung der Grob-Servodaten;
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Fig. 6A eine schematische Darstellung des Verlaufs der magnetischen Feldlinien bei einem unipolaren Impuls;
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Fig. 6B eine schematische Darstellung des Feldlinienverlaufs bei einem Dibit- Impuls mit zugehörigem Ausleseimpuls;
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Fig. 7A eine schematische Darstellung von Servodaten in Form von Dibit-Impulsen;
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Fig. 7B eine Darstellung der gleichgerichteten Dibit-Impulse gemäß Fig. 7A;
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Fig. 8 ein detailliertes Blockschaltbild des Servodatentrenners sowie Fein-Servodetektors gemäß Fig. 3A;
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Fig. 9A ein Blockschaltbild einer Detektorschaltung mit aktivem Anpassungsfilter;
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Fig. 9B eine Darstellung der einzelnen Impulse in dem Blockschaltbild gemäß Fig. 9A; und
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Fig. 10A, B eine detaillierte Schaltung der Detektorschaltung mit aktivem Anpassungsfilter gemäß Fig. 9A.
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Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung zum Positionieren eines Lese/Schreibkopfes enthält einen Plattenstapel 10 mit einer oder mehreren drehbaren Platten 11, denen jeweils ein radial positionierbarer magnetischer Lese/Schreibkopf 12 zugeordnet ist.
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Jede Platte 11 enthält mehrere konzentrische, ringförmige Spuren. Gemäß Fig. 2 wechseln sich Arbeitsdaten und Servodaten auf der Platte ab und bilden auf diese Weise abwechselne Arbeitsdaten und Servodaten-Sektoren. Die Servodaten auf jeder Platte steuern die radiale Positionierung des zugehörigen Lese/Schreibkopfes 12 und erlauben den Zugriff auf vorgewählte Arbeitsdatenspuren zum Ablesen und/oder Beschreiben.
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Für die Zwecke der hier vorliegenden Beschreibung sei angenommen, daß alle Köpfe so aufgebaut und angeordnet sind, daß sie sich zusammen bewegen; jedoch können die Köpfe einzeln individuell beweglich sein, wobei jeweils nur ein Kopf und eine zugehörige Platte zum Ablesen und/oder Aufschreiben in einem gegebenen Zeitpunkt ausgewählt.
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Ein Kopf-Positionierschlitten 15 wird in konventioneller Weise von einer Stellvorrichtung gesteuert, die die radiale Positionierung der Köpfe 11 ermöglicht. Die Stellvorrichtung 17 wird ihrerseits von einem Positionier- Steuersignal PES gesteuert, das die augenblickliche Position des Kopfes relativ zur Zielposition anzeigt. Im einzelnen werden, wie in Fig. 1 schematisch angedeutet ist, Datensignale von der Platte 11 mit einem Kopf 12 abgelesen, und über Leitungen 18 einer Datentrenneinheit 20 zugeleitet, welche Servodaten und Arbeitsdaten trennt, wobei ein Synchronisationssignal einer Zeitgeberschaltung 22 zugeführt wird, um Zeitsignale T in üblicher Weise zu erzeugen.
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Die in den jeweiligen Servospur-Sektoren aufgezeichneten Servodaten enthalten einen Referenzsprung, dem zuerst Feinpositionier-Signale FP und dann Grobpositionier-Signale CP folgen. Diese Servodaten laufen in die Servodatentrenneinheit 25 und werden in Grobpositionierungsdaten und Feinpositionierungsdaten aufgespalten und den zugehörigen Servoeinrichtungen zugeführt, z. B. den Grob-Servodetektor 28 und Fein-Servodetektor 30. Da die Fein- und Grobservodaten unterschiedliche diskrete Abschnitte einer Plattenspur besetzen, kann die Servodatentrenneinheit 25 Gatterschaltungen enthalten, die auf geeignete Zeitsignale T ansprechen und auf diese Weise die festgestellten Grob- und Feinservodaten basierend auf den zwischen ihnen liegenden Zeitintervallen trennen.
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Wenn die Wandlerposition von einer Arbeitsdatenspur zur anderen verschoben werden soll, arbeitet in dieser Ausführungsform der Grob-Servodetektor 28 in Abhängigkeit von einer empfangenen Zieladresse wie auch von den von der Servodatentrenneinheit 25 empfangenen Grobservodaten, und wird auf diese Weise so gesteuert, daß er den Kopf 12 in geeignete Ausrichtung zur Zielspur bringt. Im einzelnen bewirkt dieser Grob-Servodetektor 28 die Grob-Positionierung dadurch, daß die aus der gerade vorliegenden Spur abgelesenen Grobservodaten in Verbindung mit der Zieladresse zur Bildung einer Grob-Differenz verwendet werden z. B. einem Spurdifferenzsignal TD, dessen Wert gleich der Anzahl der zu überfahrenden Spuren entspricht, während die Polarität (±) die Richtung anzeigt. Dieses Signal wird über einen Modusschalter 32 der Positioniervorrichtung 17 zugeleitet, um den Kopfträgerschlitten 15 geeignet zu bewegen.
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Wenn der Grob-Servodetektor feststellt, daß der Kopf in ungefährer Ausrichtung mit der Zielspur gebracht ist, wird ein Modussteuersignal erzeugt, das den Fein-Servodetektor 30 aktiviert und den Modusschalter 32 jetzt so schaltet, daß er den Ausgang des Detektors 30 auf die Positioniervorrichtung 17 gibt (Feinpositionierungs-Steuersignal). Er arbeitet in Abhängigkeit von den Feinpositionierungsdaten, die von der Servodatentrenneinheit 25 geliefert werden, und steuert die Ausrichtung des Kopfes 12 mit der Zielspur, in deren Nähe er von dem Grob-Servodetektor 28 ungefähr positioniert worden ist, und hält diese genaue Ausrichtung solange aufrecht, bis eine Neueinstellung auf eine neue Zielspur stattfindet.
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Fig. 2B, 2C und 4 zeigen ein Beispiel eines eingebetteten Servodaten-Kodierschemas, bei dem die Positionsinformation auf jeder Plattenspur in den Servodaten-Sektoren vor jedem Arbeitsdaten-Sektor aufgezeichnet sind. Diese Servo-Information ist natürlich der Servoeinrichtung nur periodisch zugänglich, wenn die Servosignalfolge unter dem zugehörigen Kopf vorbeiläuft, und kann somit als ein Servosystem mit abgetasteter Datensteuerung gekennzeichnet werden, bei der die Abtastrate von der Umdrehungsgeschwindigkeit der Platte und der Anzahl der Sektoren pro Umlauf abhängt.
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Fig. 2B ist eine Vergrößerung eines Teils aus Fig. 2A und zeigt schematisch die relative Anordnung einiger Abtast-Servospuren (von einem gegebenen Sektor) und benachbarter Arbeitsdatenspuren (000-0008), wobei ein Paar Wandlerköpfe # 1, # 2 dargestellt ist, von denen # 1 auf eine Servospur ausgerichtet ist und # 2 die Grenze benachbarter Servospuren übergreift.
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Fig. 2C zeigt die kodierten, aus einigen Abtastspuren abgelesenen Dibit Servo-Signale.
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Fig. 4 zeigt einige radial benachbarte Servo- Sektoren in Verbindung mit vier Kopfspalten, von denen jeder an etwas anderen abgestuften Stellen in Bezug auf die Arbeitsdaten-Spuren T-1, T-2, T-3 angeordnet ist. Ferner ist der relevante Servosignal-Ausgang für jede Stelle durch Fein- und Grob-Servosignale angegeben, die als zugehörige Übergänge auf diese Spuren darunter angegeben sind. Die Pfeile in Fig. 4 sollen so verstanden werden, daß sie schematisch die magnetische Polarität der Magnetisierung auf jeder Seite des magnetischen Übergangs andeuten, der durch eine vertikale Linie längs der jeweiligen Plattenaufzeichnungsspur angedeutet ist.
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Jede Gruppe von Servosignalen enthält somit ein Zeit- oder Synchronisationssignal, ein Fein- Positionierungssignal und ein Grob-Positionierungs- Signal. Der Synchronisationsimpuls tritt am Anfang jeder Servoimpulsfolge auf und ist als Zeitrefenrez für sämtliche Zeitinformation zu verstehen. Seine Amplitude ist unabhängig von der Kopfposition. Das Fein-Positionierungssignal ist von den Amplituden der geradzahligen und ungeradzahligen Impulse abgeleitet, die radial benachbarte geradzahlige und ungeradzahlige Spuren repräsentieren, wobei in der Darstellung die Kopfspaltposition # 2 in Ausrichtung mit einer ungeradzahligen Spur und Kopfspaltposition # 4 ist in Ausrichtung mit einer geradzahligen Spur ist, wohingegen die Kopfspaltpositionen # 1 und # 3 zwischen die Spuren verschoben sind oder Spuren übergreifen.
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Die Synchronisationsimpulse sind einpolig, während die folgenden Fein-Servoimpulse entgegengesetzter Polarität sind, was als Feinpositionier-Impuls wirkt, die anzeigen, ob die Spur, auf die ausgerichtet ist, ungeradzahlig oder geradzahlig ist, je nachdem ob sie früh oder spät bezüglich des Synchronisationsimpulses auftreten.
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Somit werden die Feinpositionierungssignale aus den Amplituden der geradzahligen und ungeradzahligen Impulse abgeleitet, wobei der Kopfspalt exakt längs der Datenspurmittellinie ausgerichtet ist, und wobei die beiden Impulshöhen identisch sind. Dagegen sind bei Zwischenstellungen nur der eine oder der andere dieser Impulse vorhanden (d. h. wird relativ signifikante Amplitude haben).
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Bezüglich der Grobpositionierungssignale sind die vier niedrigstwertigen Bits in den restlichen Impulsen enthalten, die der Feinpositions-Angabe folgen, wobei dieses Impulspositionsformat den Gray-Kode verwendet. Die Grob-Positionierungssignale werden solange aufbewahrt, wie der Kopf innerhalb eines gegebenen Abtastsektors verbleibt. Es sind vier beispielhafte Grobpositions- Datenzellen dargestellt, wobei jede Zelle eine einzige Binärziffer, 0 oder 1, speichert, je nachdem, ob ein Übergang an einer ersten oder einer zweiten Stelle in der Zelle auftritt. Jede Zelle enthält nur eine Übergangsperiode, wobei die Zellenpositionszeit zeitlich auf den Synchronisationsimpuls zurückbezogen ist. Wie oben erwähnt, sind hier vier derartige Grob-Servozellen erläutert: 2 0, 2 1, 2 2, und 2 3. Wenn der Kopfspalt auf der Mittellinie liegt, wird sein Grob-Servosignalausgang festgestellt und enthält drei Impulse mit voller Amplitude und zwei Impulse mit halber Amplitude (Kopfstellungen # 2 und # 4), während die übergreifenden Positionen (Positionen # 1, # 3) durch vier Impulse mit voller Amplitude dargestellt sind.
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Fig. 5 stellt vergrößert den Grobpositions-Datenausgang für zwei benachbarte Servospuren (Spur 0000 und Spur 0001) dar, die vier Bits enthalten, die in vier Datenzellen, bezeichnet mit 2 0, 2 1, 2 2 und 2 3, auftreten. Jedes Bit ist eine binäre Eins, wenn es in der ersten (oder A) Hälfte der Zelle oder eine binäre Null, wenn es in der zweiten (oder B) Hälfte der Zelle auftritt. Diese vier Bits werden weiter vorzugsweise als ein impulspositionskodierter Gray-Kode aufgezeichnet. Diese Information wird in einem Grob-Positioniermodus so verwendet, daß die vier-Bit Bezeichnung, einmal kodiert, zur Nachstellung des Differenzzählers während der Suchoperation verwendet werden kann. Die Spuridentifikation tritt zur Synchronisationszeit auf und liefert eine Positionsrückmeldung in diesem Modus.
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Eine Servoeinrichtung, die das vorstehend erläuterte Servo-Kodierschema benutzt, ist in Form von Funktionsblöcken in Fig. 3A gezeigt, wobei Fig. 3B die Fein- und Grob-Positionierschleifen funktionell zeigt. Abweichend von der Einrichtung nach Fig. 1 zeichnet sich die Einrichtung nach Fig. 3B durch das folgende aus:
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Wenn die Servosteuerung eine neue Zylinderadresse (bei mehreren koaxial übereinander angeordneten Speicherplatten) vorschreibt, berechnet der Subtrahierer 3-A aus dem Signal s-a, das die Spursolladresse darstellt, und dem Signal s-c, das die Spuristadresse des Wandlerkopfes darstellt, eine Anzahl von zu überfahrenden Spuren bis zur neuen Zylinderadresse, und lädt diese Zahl in einen Differenzzähler (3-B in Fig. 3B) . Zähler 3-B wird durch jede Spur, die vom Kopf auf seinem Weg zu dem neuen Zylinder überfahren wird, jeweils von dem Grobkodediskriminator 3-D, der ein das Überfahren einer Spur durch den Kopf repräsentierendes Signal vom Kopf erhält, dekrementiert. Der Ausgang des Differenzzählers, der die Anzahl der noch zu überquerenden Spuren darstellt, wird auf den Funktionsgenerator 3-C gegeben, wo er in eine Fehlerspannung zur Steuerung der Kopfschlittengeschwindigkeit umgesetzt wird. Wenn der Differenzzählerausgang Null erreicht, ist der Zielzylinder erreicht worden. Dann wird der Positionsfehler statt vom Ausgang des Funktionsgenerators 3-C (Grob-Modus) abgenommen, dessen Ausgangsspannung eine Funktion des Abstandes von der Datenspur- Mittellinie ist.
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Die Elemente 3-F, 3-G, 3-H, 3-J, 3-K und 3-L aus Fig. 3B bilden die Positioniervorrichtung 17. Die Rückkopplungsschaltung 3-L für die Kopfgeschwindigkeit stabilisiert die Positioniervorrichtung. Der Demodulator 3-E aus Fig. 3B besteht aus der Datentrenneinheit 20, die in Reihe zur Servodatentrenneinheit 25 und zum Feinservo-Detektor 30 geschaltet ist. Der Grobkodediskriminator 3-D besteht aus der Datentrenneinheit 20 in Reihe zur Servodatentrenneinheit 25 und dem Grobservodetektor 28. Der Demodulator 3-E und der Grobkodediskriminator 3-D teilen sich die gleiche Datentrenneinheit 20 und die Servodatentrenneinheit 25.
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Der Ausgang des Demodulators 3-E gibt ein Signal ab, das den Abstand des Kopfes 12 von der Mitte einer Dibitspur in Richtung und Größe repräsentiert. Dieses Signal dient als Fehlersignal für das Positionieren der Positioniervorrichtung 17, wenn sie sich im Fein-Positionierungsmodus befindet. Der Grobkodediskriminator 3-D dekodiert das Dibit-Signal des Lese/ Schreibkopfes, und der Differenzzähler 3-B spricht auf diesen Ausgang an.
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Fig. 3A zeigt die Servoeinrichtung (Fein-Modus und Grob- Modus) allgemein und funktionell. Die Feinpositions- Steuersignale werden der Servosteuereinheit 40&min; von einem Fein-Servodetektor 30&min; zugeleitet, der unter Steuerung des Zeitsignals T&min; arbeitet. In ähnlicher Weise gibt eine Grob-Servodetektoreinheit 28&min; Grobpositions-Steuersignale auf die Einheit 40&min; unter Steuerung von Zeitsignalen T&min; und eines Zieladressensignals aus einer nicht dargestellten Steuereinheit. Die Grob- und Fein-Servodatensignale werden von den Arbeitsdaten an der Einheit 20&min; getrennt und voneinander in einer Separatoreinheit 25&min; abgetrennt. Zeitgeberstufe 22&min; erzeugt die erwähnten Zeitsignale T&min; in Abhängigkeit von einer vorgeschriebenen Eigenschaft der Grob-Servodatenimpulse, "PPLS", worauf noch eingegangen wird (Fig. 8).
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Die Kopfpositionierung wird durch eine Rückkopplungs- Servoeinrichtung mit einer geschlossenen Schleife für die abgetasteten Daten erreicht. Der Kopfpositionierschlitten 15 wird zweckmäßig von einer linearen Positioniervorrichtung 17 mit Schwingtauchspule angetrieben, welche durch die zugehörige Servoeinrichtung gesteuert wird. Die Positionsrückkopplung wird durch Abtasten des gewählten Lese/Schreibkopfes zu der Zeit erhalten, bei der sich die Servoinformation direkt unter dem Kopfspalt befindet.
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Die Funktionsweise des Blockschaltbildes gemäß Fig. 3A wird nachstehend anhand der Positionierung des Lese/Schreibkopfes über einer Zielspur näher erläutert (Fig. 3B). Dieser Arbeitsablauf kann unterteilt werden in eine Grob-Positionierung und eine Fein-Positionierung. Zunächst sendet eine Steuereinheit ein Steuersignal S-a seriell zu dem Plattenantrieb. Wenn S-a eine neue Spurenadresse enthält, berechnet der Antrieb in Vorbereitung des Suchens dieser neuen Spur die Differenz wzischen der neuen und der gerade gültigen Spuradresse S-c und bestimmt die Anzahl von Spuren, die der Kopf bis zur Zielspur überqueren muß. Wenn dieses Differenz positiv ist, wird ein vorwärts (oder einwärts gerichtetes) Suchen ausgelöst und wenn diese Differenz negativ ist, wird der in umgekehrter Richtung (auswärts) gerichtete Suchvorgang ausgelöst. Wenn die Differenz Null ist, wird überhaupt kein Suchvorgang ausgelöst.
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Die Positioniervorrichtung 17 gibt eine Suchgeschwindigkeit vor, die proportional zur Größe des Unterschiedes ist und natürlich an eine Maximalgeschwindigkeit gebunden ist, wenn die Suche größer ist als ein gewisser nomineller Spurabstand. Diese Geschwindigkeit wird mittels Rückkopplung von einem Geschwindigkeitswandler 3-L in dem Linearmotor 3-K der Positioniervorrichtung 17 gesteuert und als Geschwindigkeitssignal V V zurückgegeben. Jedesmal wenn der Kopf eine Spur kreuzt, wird ein Taktimpuls erzeugt und verringert die Differenzzählung um eine Einheit. Die Maximalgeschwindigkeit wird beibehalten, bis die Differenz unter den nominellen Spurabstand abfällt, wonach das Antriebssignal zur Servoeinrichtung proportional reduziert wird und der Linearmotor 3-K entsprechend anspricht, um das Signal mit dem Ausgang des Geschwindigkeitswandlers in Einklang zu bringen. Dieses führt dazu, daß eine Bremsspannung auf den Linearmotor 3-K gegeben wird, die die Köpfe verlangsamt, wenn sie sich der richtigen Spur annähern und die Differenzzählung auf Null geht. Wenn die Differenz Null beträgt, befindet sich der Kopf in einem angebbaren Bereich um die gewünschte Spur herum, und die Servosteuereinheit schaltet dann von der Grob-Positionierung zur Fein-Positionierung oder zum Spurnachlauf-Modus unter Steuerung des Modusschalters 32. Die Servoeinrichtung nimmt dann das Dibit-Signal der speziellen Spur auf, auf die der Kopf ausgerichtet werden soll und führt kontinuierlich eine Fein-Positionierung aus, bis das nächste Suchsignal S-a empfangen wird.
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Anhand der Fig. 6A, 6B und 7A, 7B soll die Positionierung des Lese/ Schreibkopfes mit Hilfe von Dibit-Impulsen näher erläutert werden.
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Fig. 6A zeigt einen bekannten Tribit-Impuls wobei die aneinanderliegenden gleichnamigen Pole zu einem stark divergenten saumartigen magnetischen Flußübergang T 1 führen. Nach Feststellung durch einen geeigneten magnetischen Spalt erzeugt ein derartiger Flußübergang bzw. Flußwechsel einen Ausleseimpuls mit voller Amplitude, wenn der Spalt relativ eng an dem vorbeilaufenden Medium angeordnet ist, und einen Ausleseimpuls von Teilamplitude, wenn der Spalt nicht wirklich sehr nahe am Aufzeichnungsmedium liegt (d. h. wenn er relativ weit vom Medium entfernt ist, diese Art Ausleseimpulse sind in Fig. 6A gezeigt). Diese Signale sind oft problematisch, und werden mittels der Dibit-Impulse vermieden.
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Dagegen stellt Fig. 6B den Ersatz eines derartigen magnetischen Tribit-Flußwechsels durch einen doppelten Wechsel, d. h. ein Dibit, dar, wobei ein konvergierender und eine geschlossene Schleife bildender magnetischer Flußwechsel T 2, T 2&min; vorliegen, von denen jeder zwei aneinanderliegende gleichnamige polarisierte magnetische Bereiche aufweist, wobei die Masse des Magnetflusses auf einen Bereich relativ nahe zum Medium in Form einer geschlossenen Schleife beschränkt ist. Solche T 1, T 2&min;-Wechsel oder Übergänge erzeugen Ausgangsimpulse von umgekehrter Polarität (für jedes Bit), wenn der Lesespalt hinreichend nahe am Medium angeordnet ist, ergeben jedoch keinerlei wahrnehmbaren Ausgangsimpuls, wenn der Lesespalt entfernt vom Aufzeichnungsträger ist, wie schematisch Fig. 6B zeigt. Man erkennt die Vorteile eines Dibit Aufzeichnens besonders im Betrieb.
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Das Tribit-Aufzeichnungsverfahren schafft charakteristischerweise aufeinanderfolgende abwechselnde polarisierte Impulse längs einer Spur und können daher bekanntlich schwerwiegende Probleme durch Übersprechen zwischen benachbarten Spuren schaffen, speziell im Falle eines nicht richtig ausgerichteten Wandlerspaltes. Das heißt also bei einem Wandlerspalt, der längs einer Spur neben einem Tribit vorbeiläuft, wie das Fig. 6A zeigt, der irrtümlich seinen divergierenden Fluß aufnehmen und ein analoges Ausgangssignal ergeben könnte, das analog zu dem in Fig. 6A für eine entfernte Position angegebenen Kurvenzug ist. Eine derartige Information könnte irrtümlicherweise als ein Bit gedeutet werden, und wird leicht in dem angegebenen Dibit Modus des Aufzeichnens vermieden, speziell da die Divergenzfeldeigenschaft eines Tribits drastisch reduziert ist. Das heißt, der Feldlinienverlauf für ein Dibit ist sehr viel enger und stärker beschränkt (in der schematischen Fig. 6B dargestellten Weise als geschlossene Kreise). Dies verbessert offensichtlich die Wandlerauflösung, da die Dibit Feldstärke radikal abfällt, wenn ein Wandlerspalt sich über einer toten Mitte, d. h. über einer Aufzeichnungsspur bewegt, und wenn geringe Streuflüsse ausgeblendet werden müssen, selbst wenn der Spalt verschoben ist. Somit wird ein Lesespalt, der außermittig in einer benachbarten Spur läuft, mit sehr viel geringerer Wahrscheinlichkeit Fehler- und Spursignale aufnehmen, so daß die Aufzeichnungsgenauigkeit und -auflösung entsprechend verbessert ist.
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Beispielsweise wird durch dieses Merkmal das Übersprechen zwischen benachbarten Spuren radikal reduziert, wenn nicht überhaupt ausgeschaltet. Das heißt, die relativ isolierten offenen Flußschleifen der Tribit Übergänge (Flußwechsel) (Fig. 6A) führen zur Wechselwirkung zwischen benachbarten Spur-Flußwechseln bekanntlich besonders bei hochfrequenter Aufzeichnung. Eine derartige Wechselwirkung zwischen benachbarten Spuren wird durch die Verwendung der Dibit-Impulse praktisch eliminiert.
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Fig. 7A zeigt direkte Dibit Wechsel. Diese Impulsfolge ist analog derjenigen aus Fig. 4 nach Anpassung an den Dibit Modus.
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Wie angegeben, repräsentieren die Impulse nacheinander den Synchronisierimpuls plus einem Paar Feinpositionier- Impulse (geradzahlig/ungeradzahlig), plus eine Grobpositioniersignalfolge, die die Werte O, O, O, T darstellen (wobei T eine Übergangszustand repräsentiert, der zwischen einer Null und einer Eins liegt, wenn ein Lesespalt Null und Eins benachbarter Spuren übergreift). Danach folgt wahlweise ein Indeximpuls ID. Man sieht, daß eine derartige Folge an Dibit Impulsen durch übliche Einrichtungen sehr leicht verarbeitet werden kann und leicht in andere noch leichter zu verarbeitende Impulse umgesetzt werden kann, etwa wie in den konventionelleren einpoligen Impulszug gemäß Fig. 7B.
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Aus dem Blockschaltbild der Fig. 8 sieht man weitere Einzelheiten der Servodatentrenneinheit 25&min; und des Feinservo-Detektors 30&min; gemäß Fig. 3A. Diese Einheiten verarbeiten aus den Lese/Schreibköpfen aufgenommene Servosignale und erzeugen ein Ausgangssignal entsprechend dem Servofeld. Unter anderem tastet diese Anordnung ungeradzahlige und geradzahlige Impulse ab und erzeugt ein Feinpositionierungs-Fehlersignal, das in dem Spurnachlaufmodus (d. h. Feinservopositionierung) verwendet wird. Die Anordnung erzeugt ferner ein Synchronisiersignal (jeweils eins pro Sektor), das zum anfänglichen Synchronisieren mit den Servosignalen verwendet wird, die auf eine Plattenspur aufgeprägt sind. Diese Einrichtung verbindet eine Dibit-Detektorstufe 90 mit zugehörigen Servo-Feststelleinrichtungen und kann Servo-Steuerimpulse erzeugen (PPLS an die Servologik; V R an die lineare Servosteuerung).
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Die von der Datentrenneinheit 20 empfangenen Servodatensignale werden auf eine Dibit-Detektorschaltung 90, die im einzelnen unten im Zusammenhang mit Fig. 9A und Fig. 9B beschrieben wird gegeben, von der die Servo-Dibit-Signale PP-9 erzeugt werden. Diese werden durch ein Servo-Schutzgatter B-5 hindurchgegeben. Die Dibit-Signale werden dann auf eine Envelopen-Detektorstufe B-6 gegeben, die als Signalamplitudendetektor wirkt (im Gegensatz zu einer Schwundausgleichsschaltung t, die nicht imstande wäre, eine Kopfveränderung zu kompensieren, die dann auftritt, wenn neue Köfpe in einen derartigen Plattenantrieb eingebaut werden). Der Envelopendetektor ermöglicht das Abkappen oder Feststellen sämtlicher Impulse an einem Pegel, der dem Lesesignalpegel folgt, und kompensiert automatisch Veränderungen an den Köpfen, dem Aufzeichnungsträger und Verstärkungsfaktorveränderungen.
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Derartige Kopfveränderungen werden durch die Steuerung einer Envelopen-Rückstelleinheit B-9 aufgefangen, während eine Rausch-Schwellwertstufe B-7 vorgesehen ist, um eine vorgeschriebene minimale Signalamplitude am Detektor B-6 einzustellen und somit Rauschsignale zu eliminieren.
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Im Fein-Servodetektor 30&min; wird ferner ein Positionsfehlerimpuls (V R ) und ein zugehöriges "über Spur"-Signal PP-9 erzeugt, indem das erwähnte Dibit- Signal zusammen mit einem Abtastzeitsignal in der Abtast- und Halteeinheit B-10 verarbeitet wird unter Einbeziehung einer Schwundausgleichs-Steuerschaltung (AGC) B-11.
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Das heißt, daß das Dibit-Signal PP-9 auch einer Abtast- und Halteeinheit B-10 zusammen mit Abtastzeitimpulsen zugeführt wird, wie das am Eingang der Fein-Servodetektorstufe 30&min; (Fig. 3A) angegeben ist. Die Abtast- und Halteschaltung B-10 wählt einen positiven oder negativen Impuls, der mit einem Abtastzeitimpuls im Sinne einer logischen UND-Verknüpfung weitergeführt wird.
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Die auf diese Weise ausgewählten positiven und negativen Impulse werden über Ausgangsleitungen der automatischen Schwundausgleichs-Einheit B-11 zugeführt, die die Signalamplitude auf und einen vorgegebenen Signalpegel hält. Diese Impulse werden weiter einer Subtrahiereinheit B-13 zugeleitet, die ein Signal erzeugt, das einen Fein-Positionierfehler (±) erzeugt, wenn der jeweilige Kopfspalt außer Mitte ist. Eine Addierstufe B-12 ist in einen Rückkopplungszweig an den Ausgang von B-11 angeschlossen und gibt ihren Ausgang an B-11 zu deren Steuerung zurück. Die Stufe B-12 arbeitet wie der Envelopendetektor B-6 und kompensiert Veränderungen in der Leseverstärkung, etc. und hält die Summe der zwei Eingangssignale konstant.
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Fig. 8 zeigt im Blockdiagramm die bevorzugte Schwundausgleichsschaltung. Das die Position anzeigende Signal R kann in der Form
V R = KR
ausgedrückt werden, wobei K ein konstanter Wert ist, der sich selbst zwischen verschiedenen Abschnitten der Spur und verschiedenen Platten nicht ändert. Das bedeutet, daß die Amplitude von V R proportional zum Zentrierungsgrad ist, so daß ein exakt zentrierter Kopf V R =O für eine Feinjustierung aufweist.
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Die "auf Spur"-Feststelleinheit B-14 ist an den Ausgang der Stufe B-13 angeschlossen und stellt die Spurausrichtung fest, während eine Positionssteuerstufe B-15 in ähnlicher Weise vom Ausgang der Stufe B-13 versorgt wird und nach Art eines Halbleiter-Exklusiv-ODER-Gatters arbeitet. Die Einheit B-14 setzt den Ausgang in ein "auf Spur"-Signal um, wenn das Signal innerhalb der vorgeschriebenen Grenzen liegt, anderenfalls wird kein "auf Spur"-Signal erzeugt.
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Die Einheit B-15, die mit einer Festspannung von Stufe B-17 und einem Sicherheitsband-Signal arbeitet, wird ein Positionssteuersignal V R erzeugen, das die lineare Servo- Steuereinheit in einer Weise steuert, die simuliert, was auf das Sicherheitsband der Platte aufgeschrieben wird.
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Gemäß Fig. 8 ist in der Vorrichtung auch eine Dibit-Detektorschaltung 90 vorgesehen, die im wesentlichen eine Tiefpaß-Filtereinheit B-1 enthält, die eine Verzögerungs/Subtrahierstufe B-4 (vorzugsweise über eine Verstärkungsstufe B-2 und eine Emitterfolger- oder Pufferstufe B-3) versorgt. Der Dibit-Impuls DP-9 als Ausgang wird zweckmäßig auf ein Gatter B-5 gegeben. Eine bevorzugte Version dieser Dibit-Detektorschaltung ist als Blockschaltbild mit den zugehörigen Signalen in Fig. 9A und 9B gezeigt, und die zugehörige detaillierte Schaltung ist in Fig. 10A, 10B dargestellt.
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Die bevorzugte Anordnung zum Verarbeiten einer Folge von Dibit-Servoimpulsen ist sehr schematisch in Fig. 9A gezeigt, und Fig. 9B gibt die idealisierten Signalzüge wieder.
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Die in Fig. 9A dargestellte Dibit-Detektorschaltung besteht aus einem aktiven Abstimm- oder Anpassungsfilter 90, der auf den erwarteten durchschnittlichen Dibit-Impuls abgestimmt ist und das Nutzsignal/Rauschsignal-Verhältnis vergrößert, indem die eingehenden Dibit-Impulse so verarbeitet werden, daß durch eine geeignete, aufgrund der zu erwartenden Nutzsignale festlegbare Filterung und Verzögerung der eingehenden Dibit-Impulse die Nutzsignale in ihrer Amplitude phasengleich erhöht werden, während demgegenüber die Rauschsignale in ihrer Amplitude ebenfalls erhöht werden, dies jedoch außer Phase, so daß die positive Amplitude des Nutzsignales verdoppelt wird, während die Verstärkung der Amplitude des Rauschsignals beispielsweise nur ein Drittel oder ein Viertel der empfangenen Signal-Amplitude beträgt.
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Die Dibit-Detektorschaltung weist eine Filterstufe 91, insbesondere eine Tiefpass-Filterstufe auf, die auf die Charakteristiken des zu erwartenden, durchschnittlichen Dibit-Impulses abgestimmt ist und der erwarteten Impulsform nicht entsprechende Impulse herausfiltert und die die Eingangsimpulse, d. h. die Dibit-Impulse vom Lese/Schreibkopf, aufnimmt und ein Dibit-Signal wie bei A gemäß Fig. 9B angegeben, erzeugt, das so gefiltert ist, daß es die vorgeschriebene Kurvenform erhält. Dieses Signal wird verstärkt und auf den Eingang eines Verzögerungsgliedes 92 gegeben, daß das gefilterte Dibit-Signal zeitlich verschiebt und verzögert, wie bei B gemäß Fig. 9B angegeben ist. Das Verzögerungsglied 92 bewirkt dabei eine präzise Zeitverschiebung des gefilterten Signals um einen solchen Betrag, daß bei einer anschließenden Überlagerung verzögerter und nicht verzögerter Signale die Amplituden der Nutzsignale wesentlich verstärkt und die Amplituden der Rausch- oder Störsignale nur geringfügig verstärkt werden. Das Ausgangssignal des Verzögerungsgliedes 92 wird auf einen Eingang eines Subtraktionsgliedes 93, 94 gegeben, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang des Filters 91 verbunden ist. Das Subtraktionsglied 93, 94 setzt sich aus einem invertierenden Verstärker 94 und einem Summationsglied 93 zusammen, wobei der Ausgang des invertierenden Verstärkers 94 ebenso wie der Ausgang des Verzögerungsgliedes 92 mit dem Summationsglied 93 verbunden ist. Der invertierende Verstärker 94 fügt dabei am Summationsglied 93 eine invertierte Version des gefilterten Dibit-Impulses (Kurve A gemäß Fig. 9B) dem verzögerten Dibit-Impuls (Kurve B gemäß Fig. 9B) hinzu, woraus ein Ausgangssignal B-A gemäß Fig. 9B resultiert, das an einen Gleichrichter 95 abgegeben wird, der ein gleichgerichtetes, unipolares Ausgangssignal abgibt.
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Die in den Fig. 10A und 10B dargestellte detaillierte Schaltung der Dibit-Detektorschaltung zeigt gemäß Fig. 10A einen Tiefpassfilter 9-1 (B 1), dessen Ausgang mit einer an eine Versorgungsspannung angeschlossenen Differenzierstufe B 2 verbunden ist. Der Ausgang der Differenzierstufe B 2 ist mit einer Pufferstufe B 3 verbunden, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus zwei in Emitterfolgeschaltung verbundener Transitoren besteht. Die Verzögerungs- und Subtrahierstufe B 4 wird durch eine festlegbare Verzögerungsleitung 9-2 realisiert, die vorzugsweise aus einem L/C-Element besteht, dessen Ausgang an einen Summierpunkt 9-3 abgegeben wird, wobei die Subtraktionseinheit 9-4 zwischen dem Summierpunkt 9-3 und den Eingang zur Verzögerungsstrecke 9-2 geschaltet ist. Das verzögerte, subtrahierte Ausgangssignal (vgl. B-A gemäß Fig. 9B) wird dann in der Transistorschaltung 9-5 mittels einer Emitterfolgestufe gleichgerichtet. Der Dibit-Ausgang oder Impuls PP-9 (vgl. Impuls C gemäß Fig. 9B) kann nun als Servosignal verwendet werden.
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Im einzelnen wird dieses Signal zweckmäßig einer Verzögerungsstufe 9-2 (vgl. Fig. 10B) über eine verstärkende Differenzierstufe B-2 (Transistorverknüpfung mit gemeinsamer Basis) und eine Pufferstufe B-3 (Emitterfolger- Transistor) gegeben. Die Verzögerungs/Subtrahierstufe B-4 wird zweckmäßig durch eine vorgeschriebene Verzögerungsleitung 9-2 realisiert (vorzugsweise ein verteiltes L/C- Element wie an sich bekannt), dessen Ausgang an einen Klammerpunkt (Summierpunkt) 9-3 gegeben wird, wobei die Subtrahier (Inverter-) Einheit 9-4 zwischen dem Summierpunkt 9-3 und den Eingang zur Verzögerungsstrecke 9-2 geschaltet ist. Das verzögerte, subtrahierte Ausgangssignal (vgl. B-A in Fig. 9B) wird dann in der Transistorschaltung 9-5 gleichgerichtet (die als eine auf Null klammernde Schaltung mit Puffertransistor wirkt), und zwar vermöge einer Emitterfolgerstufe mit Transistor U-28. Der Dibit-Ausgang oder Impuls PP-9 (vgl. Impuls C in Fig. 9B) kann jetzt als Servosignal verwendet werden, wie bereits erwähnt.