DE3522870C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Datendemodulationsvorrichtung
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine solche
Datendemodulationsvorrichtung ist beispielsweise für ein
Bilddateisystem zum Aufzeichnen und Wiedergeben von
Bilddaten mittels einer optischen Speicher- oder Aufzeichnungs-
Platte vorgesehen.
Für das Speichern oder Ablegen einer großen Zahl von Dokumenten,
wie sie im Büro usw. anfallen, wird verbreitet
das Bilddateisystem unter Verwendung einer optischen Platte
angewandt. Dabei wird eine Vorlage, z. B. ein Dokument oder
Schriftstück, zweidimensional optisch abgetastet. Die so
gewonnenen optischen Daten werden in die entsprechenden
elektrischen Bilddaten umgesetzt, die wiederum auf einer
optischen Platte aufgezeichnet werden. Wenn die aufgezeichnete
Vorlage später benötigt wird, werden die Daten ausgelesen
und auf einem Aufzeichnungspapier ausgedruckt oder
auf einer Kathodenstrahlröhren-Anzeigevorrichtung wiedergegeben.
Zur Erzielung einer hochdichten Aufzeichnung der
Bilddaten werden die elektrischen Bilddaten vor der Aufzeichnung
einer 2-7-Kodeumwandlung bzw. Modulation unterworfen.
Zum Reproduzieren werden die Bilddaten durch einen
umgekehrten Prozeß wie bei der 2-7-Kodeumwandlung umgewandelt
bzw. demoduliert.
Für die Demodulation ist der für die Modulation der Daten
verwendete Taktimpuls für den Reproduktions- oder
Wiedergabeimpuls nötig. Wenn sich die Drehzahl der optischen
Platte vorübergehend ändert, ändert sich auch die
Phase der Kodedaten. Da bei der Demodulation dieser Kodedaten
der Reproduktionsimpuls eine feste Phase und Frequenz
besitzt, erfolgt in diesem Fall eine fehlerhafte
Demodulation der Kodedaten. Zur Vermeidung dieses Zustands
wird der Reproduktionsimpuls mit den Kodedaten
phasensynchronisiert. Dabei wird der Reproduktionsimpuls
zunächst in Phase und Frequenz mit dem Taktimpuls und
dann in Phase mit den Kodedaten synchronisiert. Sobald
beim bisherigen System die Frequenz des Reproduktionsimpulses
derjenigen des Taktimpulses gleich ist, wird
die Phase des Reproduktionsimpulses so geregelt, daß sie
unabhängig von dessen Frequenz mit derjenigen des Taktimpulses
koinzidiert. Wenn die phasenstarre Regelschleife
(PLL) durch Störsignale oder "Rauschen" beeinflußt
wird, verschiebt sich die Frequenz des Reproduktionsimpulses
gegenüber der richtigen Größe. Diese Verschiebung
kann jedoch beim bisherigen System nicht korrigiert
werden, was häufig eine fehlerhafte Demodulation der
Kodedaten zur Folge hat.
In Floyd M. Gardner, PH. D., "Phaselock Techniques",
2. Aufl., New York · Chichester · Brisbane · Toronto, 1979,
John Wiley & Sons, S. 84-87, 166-169, ist eine Schaltungsanordnung
mit einem Phasendetektor und einem Frequenzdifferenzdetektor
beschrieben, die beide an einen
spannungsgesteuerten Oszillator ein Signal abgeben, das
die Phasendifferenz und die Frequenzdifferenz wiedergibt.
Das heißt, Phasendifferenz und Frequenzdifferenz sind
zum spannungsgesteuerten Oszillator rückgekoppelt. Die
Möglichkeit einer Trennung der Frequenzschleife innerhalb
des Phasenbereichs erfolgt bei dieser Schaltungsanordnung
nicht notwendig, da die Einwirkung der Frequenzschleife
herabgesetzt wird, indem ein größerer Gleichstromverstärkungsfaktor
für die Phasenschleife herangezogen
wird. Es wird sogar ein unendlicher Wert angegeben,
was auf die phasenintegrierende Eigenschaft des spannungsgeführten
Oszillators zurückzuführen ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Datendemodulationsvorrichtung
zu schaffen, welche die Frequenz
eines Reproduktionssignals erfaßt und automatisch dessen
Frequenzverschiebung korrigiert, wenn die Frequenz über
einen zulässigen Bereich von einer Bezugsfrequenz eines
Taktimpulses hinaus verschoben ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Datendemodulationsvorrichtung
nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß
durch die in dessen kennzeichnendem Teil
enthaltenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich
aus den Patentansprüchen 2 und 3.
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Bilddateisystems, in
welches eine Datendemodulationsvorrichtung gemäß
einer Ausführungsform der Erfindung einbezogen
ist,
Fig. 2 eine Aufsicht auf eine optische Platte als
Aufzeichnungsträger,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer optischen
Platte nebst zugeordneten Bauteilen,
wie sie beim Bilddateisystem nach Fig. 1
verwendet werden,
Fig. 4 ein Blockschaltbild einer beim System nach
Fig. 1 verwendeten Datendemodulationsvorrichtung
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 5 ein Blockschaltbild eines bei der Demodulationsvorrichtung
nach Fig. 4 verwendeten Frequenzkomparators,
Fig. 6A und 6B graphische Darstellungen des Taktimpulses
und des Reproduktionsimpules zum Zeitpunkt
des Einschaltens der Stromzufuhr bei der
Vorrichtung gemäß der Ausführungsform,
Fig. 7A und 7B graphische Darstellungen des Taktimpulses
und des Reproduktionsimpulses im ersten
Modus,
Fig. 8A und 8B graphische Darstellungen des Taktimpulses
und des Reproduktionsimpulses im zweiten
Modus und
Fig. 9A bis 9C graphische Darstellungen des Taktimpulses,
des Reproduktionsimpulses und des
Kontroll- oder Prüflängenimpulses
im zweiten Modus.
Fig. 1 veranschaulicht in Blockschaltbildform ein Bilddateisystem
mit einer Datendemodulationsvorrichtung
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Dabei wird
eine in Fig. 2 in Aufsicht gezeigte optische Platte
10 als Aufzeichnungsträger durch einen Motor 12 mit
konstanter Drehzahl angetrieben. Bei dieser optischen
Platte 10 ist eine Metallschicht aus Tellur, Wismuth
o. dgl. kreisringförmig auf einen Plattenträger aus
Glas, Kunststoff o. dgl., mit Ausnahme seines zentralen
Bereichs, aufgetragen. Im zentralen Bereich der Platte
ist die Metallschicht nach außen ausgespart, so daß
dadurch eine Bezugslagenmarkierung 14 (Fig. 2) gebildet
ist.
Die Datenaufzeichnung auf der optischen Platte 10 erfolgt
längs einer einzigen Spiralspur. Zur Bezeichnung
von Radialpositionen auf der Platte ist jedoch die
Spur für jede Windung in mehrere Spurwindungen
segmentiert, die ihrerseits vom Zentrum zum Umfang
der Platte mit 0, 1, . . ., 35999 numeriert sind. Zur
Bezeichnung der Umfangspositionen auf der Platte 10
ist diese in 256 Sektoren (Kreisausschnitte) segmentiert
bzw. unterteilt, denen die Zahlen 0, 1, . . ., 255 zugewiesen
sind. Der Sektor, der dem - in Fig. 2 im Uhrzeigersinn
gesehen - die Bezugsmarkierung oder -marke
14 aufweisenden Sektor benachbart ist, ist mit 0 bezeichnet.
Der rechts an den Sektor 0 anschließende
Sektor ist mit 1 bezeichnet. Entsprechend sind die
einzelnen Sektoren auf der Platte im Uhrzeigersinn
fortlaufend numeriert. Die Datenaufzeichnung findet
auf der Platte in jedem aus mehreren Sektoren bestehenden
Block statt. Bilddaten variabler Länge werden in
mehreren der Blöcke auf der Platte aufgezeichnet. Beim
dargestellten Beispiel sind 300 000 Blöcke für
36 000 Spuren ausgebildet. Jeder Block wird durch
gleichmäßige Unterteilung einer Spiralspur in 300 000
Segmente gebildet. Die Zahl der Sektoren in einem
Block in der inneren Spur, d. h. dichter am Zentrum
der Platte, ist daher nicht gleich der betreffenden
Zahl an der außen- oder umfangsseitigen Spur. Beispielsweise
besteht ein Block an der innersten Spur
aus 40 Sektoren, während an der äußersten Spur ein
Block aus 20 Sektoren besteht. Die Grenzen der Blöcke,
die durch die gleichmäßige Unterteilung der einzigen
Spiralspur in 300 000 Segmente gebildet sind, koinzidieren
nicht immer mit denen der Sektoren. Beispielsweise
endet gemäß Fig. 2 der Block 0, bevor der Sektor
253 beginnt. In diesem Fall entsteht zwischen den
Blöcken 0 und 1 eine Blocklücke 16, um sicherzustellen,
daß jeder Block an der Grenze zwischen benachbarten
Sektoren beginnt. Am Anfang jedes Blocks wird
beim Hersteller ein Blockvorsatz (Anfangsetikett) 18
aufgezeichnet, der eine Blockzahl, eine Spurzahl
u. dgl. enthält. Ebenso wie die Spuren sind diese
Blöcke von innen nach außen mit 0, 1, . . ., 299 999
numeriert.
Der Motor 12 ist ein unter der Steuerung einer Motorsteuerschaltung
20 mit fester Drehzahl (600/min) laufender
Spindelmotor. Gemäß Fig. 3 ist an der Welle 22
des Motors 12 eine Scheibe 26 befestigt, auf deren
Umfangsteil in jeweils gleichen Abständen Markierungen
24 für Signalerzeugung aufgetragen sind. Die Zahl
der Markierungen 24 entspricht derjenigen der Sektoren,
und die Markierungen sind dabei jeweils an den Grenzlinien
der Sektoren angeordnet. Diese Markierungen 24
werden durch einen Detektor 28 in Form einer Kombination
aus einer Leuchtdiode und einem Lichtmeßelement
optisch abgegriffen.
Gemäß Fig. 1 ist unter der optischen Platte 10 ein
Detektor 30 aus einer Leuchtdiode und einem Lichtmeßelement
(Lichtempfangselement) angeordnet. Der Detektor
30 dient zur optischen Erfassung der Bezugslagenmarkierung
14 im Mittelbereich der optischen Platte 10.
Das Ausgangssignal des Detektors 28 wird über einen
Verstärker 32 einer Taktklemme CK eines Sektorzählers
36 aufgeprägt. Das Ausgangssignal des Detektors 30
wird über einen Verstärker 34 an die Rücksetzklemme R
des Sektorzählers 36 angelegt. Das Ausgangssignal des
Sektorzählers 36 wird wiederum einer Steuerschaltung
38 zugeführt. Unter Heranziehung eines Zählwerts oder
Zählstands des Sektorzählers 36 steuert die Steuerschaltung
38 den Zugriff eines optischen Abstast-
Kopfes 40 zu den Sektoren auf der optischen Platte 10.
Der optische Kopf 40 für Datenaufzeichnung und -wiedergabe
ist ebenfalls unter der optischen Platte 10 angeordnet;
er ist von an sich bekannter Art und umfaßt
einen Halbleiter-Laseroszillator, eine Kollimatorlinse,
einen Strahlteiler, eine λ/4-Wellenlängenplatte, ein
Objektiv, ein Lichtmeßelement und dergleichen. Eine
Linearmotoreinheit 42 und ein Linearmotor-Treiber 44
dienen zur Steuerung des Zugriffs des optischen Kopfes
40 zu den Spuren auf der optischen Platte 10. Mittels
der Linearmotoreinheit 42 wird der optische Kopf 40
in Radialrichtung der optischen Platte 10 bewegt. Die
Bewegungsgröße des optischen Kopfes 40 wird durch die
Steuerschaltung 38 über den Linearmotor-Treiber 44
gesteuert.
Das Ausgangssignal vom Lichtmeßelement im optischen
Kopf 40 wird durch eine Binärumsetzschaltung
46 binär umgesetzt und dann
einer in Fig. 4 im einzelnen veranschaulichten Demodulationsschaltung
48 zugeführt. Die zum Demodulieren
der Bilddaten dienende Demodulationsschaltung 48
wandelt die von der Binärumsetzschaltung 46 gewonnenen
binären Kodedaten in umgekehrter Weise wie bei der
2-7-Kodierung um. Diese Umwandlung wird durch einen
Taktimpuls von einem programmierbaren Normalfrequenzgenerator
52 getaktet. Der Taktimpuls
ist frequenzvariabel und wird durch Frequenzteilung
eines Bezugstakts von einem Bezugstaktgenerator 50
in einem Frequenzteilungsverhältnis erzeugt, das
durch die Steuerschaltung 38 entsprechend einer Spurposition
auf der optischen Platte 10 bezeichnet wird.
Da sich die optische Platte 10 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit
dreht, müssen die Daten mit einer
konstanten linearen Dichte in bezug auf die Spur moduliert
und demoduliert werden. Zu diesem Zweck muß beim
Modulieren und Demodulieren der Daten die Frequenz des
Taktimpulses entsprechend der jeweiligen Spurposition
variiert werden. Aus diesem Grund ist die Frequenz des
Taktimpulses variabel. Das Ausgangssignal der Demodulationsschaltung
48 wird auch der Steuerschaltung 38
zugeführt, die zur Steuerung des gesamten Bilddateisystems
nach Maßgabe eines Signals von einer nicht dargestellten
externen Vorrichtung, z. B. einem Hilfsrechner,
dient.
An die Steuerschaltung 38 ist außerdem ein Speicher 54
angeschlossen. Um im Dateisystem einen Zugriff zu jedem
Block herzustellen, wird lediglich die Blockzahl
vom Hilfsrechner geliefert. Aus diesem Grund muß das
Dateisystem aus der gelieferten Blockzahl die Spurzahl
und die Sektorzahl an der Anfangsposition des betreffenden
Blocks ableiten. Wie erwähnt, ist es erforderlich,
die Frequenz des Taktimpulses in Abhängigkeit
von der Spurposition zu variieren. Zum Variieren der
Taktfrequenz muß ein Frequenzteilungsverhältnis des
programmierbaren Normalfrequenzgenerators 52 entsprechend
der Spurzahl variiert werden. Die Änderung des Frequenzteilungsverhältnisses
für jede Spur ist zeitraubend und
erfordert zusätzliche, komplizierte Schaltkreise. Zur
Vermeidung dieses Aufwands werden die nötigen Daten für
jede aus 256 Spuren bestehende Gruppe auf die in
Tabelle I gezeigte Weise im Speicher 54 abgespeichert.
In dieser Tabelle entsprechen die Taktratendaten der
Taktfrequenz. Die Zahl der Sektoren entspricht der
jeden Block bildenden Sektorzahl. Die Anfangssektorzahl
bezeichnete eine Sektorzahl an der Start- oder
Anfangsposition der Gruppe. Die erste Blockzahl bezeichnet
eine Blockzahl des ersten Blocks in der
Gruppe.
Wenn vom Hilfsrechner eine zuzugreifende oder herauszugreifende
Blockzahl "10" geliefert wird, ruft die Steuerschaltung
38 die erste Blockzahl "10", die Anfangssektorzahl
"00", die Zahl der Sektoren "40" und die Taktraten-
oder -frequenzdaten "1" gemäß obiger Tabelle ab. Unter
Verwendung der abgerufenen Daten berechnet die Steuerschaltung
38 die Spurzahl und die Sektorzahl an der
Anfangsposition des Blocks mit der Blockzahl "10".
Für die Berechnung wird die folgende Gleichung oder
Formel benutzt:
[(Blockzahl des zu suchenden Blocks - erste
Blockzahl) × Sektorzahl + Anfangssektorzahl]
÷ 256 + Spurzahl des ersten Blocks der Gruppe (1)
÷ 256 + Spurzahl des ersten Blocks der Gruppe (1)
Bei der Berechnung nach obiger Formel bezeichnen der
Quotient die Spurzahl und der Rest die Sektorzahl. Die
Spurzahl des ersten Blocks der Gruppe ist der Quotient,
wenn durch Berechnung folgende Formel aufgelöst wird:
Blockzahl des ersten Blocks × Zahl des
Sektors ÷ 256 (2)
Wenn die zu suchende Zahl der Blöcke
"10" ist, ist die Spurzahl gleich "1" und die Anfangssektorzahl
gleich "144".
Die Steuerschaltung 38 variiert oder ändert die Frequenz
des Taktimpulses in Abhängigkeit von der Spurposition
durch Steuerung bzw. Einstellung eines Frequenzteilungsverhältnisses
des programmierbaren Normalfrequenzgenerators
52 nach Maßgabe der Taktratendaten, die im Zugriffs-
bzw. Suchmodus anhand von Tabelle I gewonnen
werden. Die Frequenz des Taktimpulses ist für eine
äußere Spur höher als für eine innere Spur. Durch Einspeisung
des Taktimpulses in die Demodulationsschaltung
48 und die Modulationsschaltung 56 können Modulation
und Demodulation der Daten so durchgeführt werden, daß
der optische Kopf 40 die Daten mit konstanter Lineargeschwindigkeit
gegenüber der optischen Platte 10 aufzeichnet
und wiedergibt. Nach der Berechnung der Spurzahl
wandelt die Steuerschaltung 38 die Spurzahl in
einen Skalenwert um. Sodann steuert die
Steuerschaltung 38 den Linearmotor-Treiber 44 an, bis
der Skalenwert eine Position auf der optischen Platte 10
erreicht, die durch einen nicht dargestellten Positions-
oder Lagendetektor erfaßt wird. Auf diese Weise
wird der vom optischen Kopf 40 emittierte Laserstrahl
genau auf die gewählte Spur gerichtet. Die Steuerschaltung
38 läßt die Aufzeichnung/Reproduktion einsetzen,
wenn der optische Kopf 40 im Suchmodus die gewählte
Position erreicht. Die vom Hilfsrechner zur
Steuerschaltung 38 gelieferten Aufzeichnungsdaten werden
in der Modulationsschaltung 56 in 2-7-Kodedaten
umgesetzt, die sodann zu einem Laser-Treiber 58 geliefert
werden. Entsprechend den zugeführten Kodedaten
steuert der Laser-Treiber 58 den Halbleiter-Laser im
optischen Kopf 40 an, um damit Daten auf der optischen
Platte 10 aufzuzeichnen. Die Modulationsschaltung 56
moduliert die Aufzeichnungsdaten mit dem Takt des Taktimpulses
vom programmierbaren Normalfrequenzgenerator
52. Die Beziehung der Daten und des Kodes bei der 2-7-
Kodeumwandlung ist in Tabelle II zusammengefaßt.
Daten | |
Kode | |
11** | |
1000**** | |
10** | 0100**** |
011* | 001000** |
010* | 100100** |
000* | 000100** |
0011 | 00001000 |
0010 | 00100100 |
Für "B3" (hexadezimale Schreibweise oder Setzung) der
Aufzeichnungsdaten entsprechen die erhaltenen
Kodedaten "0100100000001000".
Fig. 4 veranschaulicht im einzelnen die Demodulationsschaltung
48 gemäß Fig. 1. Die Kodedaten von der Binärumsetzschaltung
46 werden der ersten Eingangsklemme
eines Wählers 64 zugeführt. Ein Taktimpuls vom programmierbaren
Normalfrequenzgenerator 52 wird über einen Frequenzteiler
66 an die zweite Eingangsklemme des Wählers
64 angelegt. Der Frequenzteiler 66 bewirkt eine Frequenzteilung
des Taktimpulses mit einem Faktor von vier
zur Bildung von Pseudokodedaten. Der Wähler 64 wählt
eine der Kodedateneinheiten und der Pseudokodedateneinheiten
nach Maßgabe eines Wählsignals von der Steuerschaltung
38 und liefert das gewählte Datensignal zur
ersten Eingangsklemme eines Phasenvergleichers oder -komparators 68. Die
zweite Eingangsklemme des Phasenkomparators 68 ist zur
Abnahme eines Wiedergabe- oder Reproduktionsimpulses
von einem spannungsgesteuerten Oszillator 70 geschaltet.
Der Phasenkomparator 68 erfaßt eine Phasendifferenz an
den Vorderflanken der beiden ihm eingegebenen
Signale, und er erzeugt daraufhin ein Signal
entsprechend der Phasendifferenz. Der Phasenkomparator
68 erfaßt somit nur die Phasendifferenz. Wenn daher die
Frequenzen der beiden Eingangssignale nicht gleich
sind bzw. falls die Frequenzen derart liegen, daß die
eine Frequenz ein ganzzahliges Vielfaches der anderen
ist, erkennt der Phasenkomparator 68 die Eingangssignale
als phasengleich. Der Wähler 64 wählt normalerweise
die Kodedaten. Wenn ein Zugriff zu einem
Speicherbereich erfolgt, der keine Daten auf der optischen
Platte 10 speichert, d. h. wenn keine Kodedaten
vorliegen, wählt der Wähler 64 die Pseudokodedaten(einheit).
Der Taktimpuls vom programmierbaren Normalfrequenzgenerator
52 und der Wiedergabe- oder Reproduktionsimpuls
vom spannungsgesteuerten Oszillator 70 werden
einem Phasen/Frequenzvergleicher oder -komparator 72 eingespeist, welcher
die Phasen der beiden Eingangsimpulse in 1 : 1-Entsprechung
vergleicht und den Reproduktionsimpuls frequenzmäßig
auf den Taktimpuls einzieht. Das Ausgangssignal des
Phasenkomparators 68 sowie das Ausgangssignal des
Phasen/Frequenzkomparators 72 werden einem Wähler 74
zugeführt, der unter der Steuerung eines Frequenzvergleichers oder
-komparators 76 steht. Der Frequenzkomparator 76 vergleicht
den Taktimpuls vom programmierbaren Normalfrequenzgenerator
52 mit dem Reproduktionsimpuls vom
spannungsgesteuerten Oszillator 70. Der Frequenzkomparator
76 ist weiterhin an einen Bereichswähler 78 angekoppelt,
welcher den tolerierbaren oder zulässigen Bereich
der Differenz zwischen den zu vergleichenden
Frequenzen ändert. Der Frequenzkomparator 76 liefert
ein Wählsignal zum Wähler 74 in Abhängigkeit davon, ob
die Frequenzdifferenz zwischen den Eingangssignalen innerhalb
des zulässigen Bereichs liegt oder nicht. Das
Ausgangssignal des Wählers 74 wird durch einen Phasen-/
Spannungswandler 80 in ein entsprechendes Spannungssignal
umgesetzt. Letzteres wird über ein Tiefpaßfilter
82 für Störsignalunterdrückung geleitet und dem spannungsgesteuerten
Oszillator 70 zugeführt, welcher den
Reproduktionsimpuls bezüglich Phase und Frequenz mit
dem Taktimpuls und außerdem phasenmäßig mit dem Kodeimpuls
synchronisiert. Das Ausgangssignal des Wählers 64
wird zusammen mit dem Reproduktionsimpuls einer Reproduktionskode-
Ausgabeschaltung 84 zugeführt. Letztere
erzeugt sodann die 2-7-Kodedateneinheit, die mit dem
Reproduktionsimpuls synchronisiert wird.
Durch die Ausgabeschaltung 84 wird die aus dieser Ausgabeschaltung
84 ausgelesene Kodedateneinheit phasenmäßig
mit dem Reproduktionsimpuls synchronisiert. Das
Ausgangssignal der Reproduktionskode-Ausgabeschaltung 84
wird zusammen mit dem Reproduktionsimpuls einem Demodulator
86 eingespeist, in welchem die 2-7-Kodedaten umgekehrt
umgewandelt und sodann als reproduzierte Daten der
Steuerschaltung 38 eingegeben werden.
Fig. 5 veranschaulicht die Einzelheiten des Frequenzkomparators
76 nach Fig. 4. Der vom spannungsgesteuerten
Oszillator 70 erhaltene Wiedergabe- oder Reproduktionsimpuls
wird einem Kontroll- oder Prüflängenzähler 90
zugeführt. Der Taktimpuls vom programmierbaren Normalfrequenzgenerator
52 wird einem Frequenzverzögerungsdetektor
94 und einem Frequenzvoreildetektor 96 eingespeist.
Der Prüflängenzähler 90 bewirkt eine Frequenzteilung
des eingegebenen Reproduktionsimpulses mit z. B.
dem Faktor 70. Das Ausgangssignal des Prüflängenzählers
90 wird einem Vorderflankendetektor 92 zugeführt, dessen
Ausgangssignal als Meßzeitsteuersignal dem Frequenzverzögerungsdetektor
94 und dem Frequenzvoreildetektor
96 zugeliefert wird. Das Ausgangssignal des Bereichswählers
78 gemäß Fig. 4 dient als Signal zur Bezeichnung
eines tolerierbaren oder zulässigen Bereichs
einer Phasendifferenzerfassung und wird den beiden
Detektoren 94 und 96 aufgeprägt. Der Frequenzverzögerungsdetektor
94 und der Frequenzvoreildetektor 96
zählen jeweils die Taktimpulse zwischen den aufeinanderfolgenden,
vom Vorderflankendetektor 92 ausgegebenen
Meßzeitsteuersignalen, um zu bestimmen, ob die Frequenz
des Reproduktionsimpulses über den zulässigen Bereich
hinaus variiert oder nicht. Die Ausgangssignale des
Frequenzverzögerungsdetektors 94 und des Frequenzvoreildetektors
96 werden dem Wähler 74 über ein exklusives
ODER-Glied 98 als Wählsignal zugeführt.
Im folgenden ist die Arbeitsweise des Bilddateisystems
beschrieben. In einem Aufzeichnungsmodus zum Aufzeichnen
von Daten auf der optischen Platte 10 liefert der Hilfsrechner
der Steuerschaltung 38 eine Blockzahl, in welcher
Daten aufgezeichnet werden sollen. Anhand der im
Speicher 54 gespeicherten Tabelle I und der Formel (1)
berechnet die Steuerschaltung 38 die Spurzahl und die
Sektorzahl an der Anfangs- oder Vorsatzposition des zu
suchenden Blocks, und sie leitet die Taktratendaten ab.
Letztere werden dem programmierbaren Normalfrequenzgenerator
52 zugeführt. Anhand der Taktratendaten bewirkt
dieser Normalfrequenzgenerator 52 eine Frequenzteilung
des Bezugstakts zwecks Ableitung oder Lieferung
eines Taktimpulses, dessen Frequenz auf die Position
der jeweiligen Spur bezogen ist. Der auf diese Weise
erhaltene Taktimpuls wird zur Modulationsschaltung 56
und zur Demodulationsschaltung 48 geliefert. Wenn die
Spurzahl abgeleitet ist, wandelt die Steuerschaltung
38 die Spurzahl in einen entsprechenden Skalenwert
um. Die Steuerschaltung 38 steuert den Linearmotor-
Treiber 44 zum Bewegen des optischen Kopfes 40 ständig
an, bis der Skalenwert die durch den nicht dargestellten
Positions- oder Lagendetektor erfaßte Anfangs- oder Vorsatzposition
erreicht. Wenn das Ausgangssignal des
Sektorzählers 36 der berechneten Sektorzahl gleich ist,
startet die Steuerschaltung 38 die Aufzeichnung der
Daten. Die Aufzeichnungsdaten werden von der Steuerschaltung
38 zur Modulationsschaltung 56 geliefert, in
welcher die Daten unter der Zeitsteuerung des Taktimpulses
in den 2-7-Kode moduliert werden. Der 2-7-
umgesetzte Kode wird dem Laser-Treiber 58 zugeführt,
welcher den Halbleiter-Laser im optischen Kopf 40 nach
Maßgabe des Modulationssignals des zugeführten 2-7-umgesetzten
Kodes ansteuert. Auf diese Weise werden die
Kodedaten an der bezeichneten Stelle der optischen
Platte 10 aufgezeichnet. Wie vorher erwähnt, ist die
Frequenz des der Modulationsschaltung 56 zugeführten
Taktimpulses um so höher, je näher die Spurposition an
der Außen- oder Umfangsseite der optischen Platte 10
liegt. Die Kodedaten werden daher auf der optischen
Platte so aufgezeichnet, als ob die lineare Dichte konstant
wäre, wodurch eine Datenaufzeichnung mit hoher
Dichte realisiert wird.
Im Wiedergabe- oder Reproduktionsmodus des Systems ermittelt
die Steuerschaltung 38 bei Eingang einer zu
suchenden Blockzahl eine Spurzahl, eine Sektorzahl sowie
Taktratendaten. Die Reproduktion beginnt, wenn
der optische Kopf 40 eine gewünschte oder Soll-Blockposition
erreicht. Das vom optischen Kopf 40 ausgegebene
Signal wird der Binärumsetzschaltung 46 zugeführt.
Das binär umgesetzte Signal bzw. die Kodedaten
von der Binärumsetzschaltung 46 wird bzw. werden zur
Demodulationsschaltung 48 geliefert. Letztere bewirkt
eine umgekehrte Umwandlung des 2-7-umgewandelten
Kodes durch Zählen des Intervalls zwischen
benachbarten oder aufeinanderfolgenden Kodedatenimpulsen
unter Heranziehung des Reproduktionsimpulses. Die reproduzierten
Daten werden zur Steuerschaltung 38 übertragen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird in der Demodulationsschaltung
48 das Signal auf die im folgenden beschriebene
Weise verarbeitet. Der Wähler 64 wählt normalerweise
die Kodedaten von der Binärumsetzschaltung 46. Wenn der
optische Kopf 40 einen Zugriff zu einem aufzeichnungsfreien
Bereich auf der optischen Platte 10 herstellt,
wählt der Wähler 64 das Ausgangssignal vom Frequenzteiler
66. Zu diesem Zeitpunkt werden die Kodedaten nicht
ausgelesen, und es wird kein Bezugsimpuls an eine phasenstarre
Regelschleife zur Erzeugung des Reproduktionsimpulses
in der folgenden Stufe angelegt. Zur Verhinderung
dieses Vorkommnisses ist es nötig, die Pseudokodedaten
oder das Ausgangssignal vom Frequenzteiler 66,
mit den Kodedaten phasensynchronisiert, zu erzeugen. Aus
eben diesem Grund wählt der Wähler 64 das Ausgangssignal
des Frequenzteilers 66. Der Wähler 74 wählt das Ausgangssignal
des Phasenkomparators 68 für die Phasensynchronisation
des Reproduktionsimpulses mit den Kodedaten,
oder er wählt das Ausgangssignal des Phasen/Frequenzkomparators
72 für die Phasen/Frequenzsynchronisation
des Reproduktionsimpulses mit dem Taktimpuls.
Der in Fig. 5 im einzelnen dargestellte Frequenzkomparator
76 ermittelt die Frequenz des Reproduktionsimpulses
anhand des Taktimpulses. Wenn sich die
Frequenz des Reproduktionsimpulses von einem vorbestimmten
Frequenzwert aus, z. B. von der Frequenz des
Taktimpulses, über den zulässigen Bereich hinaus verschiebt,
wird ein Wählsignal erzeugt. Das Wählsignal veranlaßt
den Wähler 74, das Ausgangssignal vom Phasen/Frequenzkomparator
72 zu wählen. Wenn die Frequenz des
Reproduktionsimpulses innerhalb eines tolerierbaren oder
zulässigen Frequenzbereichs liegt, wählt der Wähler 74
das Ausgangssignal des Phasenkomparators 68.
In der Anfangsstufe ist gemäß den Fig. 6A und 6B die
Frequenz des Reproduktionsimpulses der Frequenz des
Taktimpulses nicht gleich. Demzufolge liefert der
Wähler 74 das Ausgangssignal des Phasen/Frequenzkomparators
72. Dieses Signal wird über den Phasen/Spannungswandler
80 und das Tiefpaßfilter 82 geleitet und
dem spannungsgesteuerten Oszillator 70 eingespeist.
Letzterer steuert bei Eingang dieses Signals den Reproduktionsimpuls
zu seiner Phasen- und Frequenzsynchronisation
mit dem Taktimpuls. Der Reproduktionsimpuls
wird dem Prüflängenzähler 90
(Fig. 5) eingespeist, welcher für jeweils 70 Reproduktionsimpulse
einen Impuls erzeugt. Das Impulssignal vom
Prüflängenzähler 90 wird durch den Vorderflankendetektor
92 erfaßt und dann an den Frequenzverzögerungsdetektor
94 und den Frequenzvoreildetektor 96
als Kontroll- oder Prüflängenimpuls angelegt. Der Taktimpuls,
der Reproduktionsimpuls und der Prüflängenimpuls
sind in den Fig. 9A, 9B bzw. 9C dargestellt. Der
Frequenzverzögerungsdetektor 94 und der Frequenzvoreildetektor
96 zählen jeweils die Taktimpulse während
der Zeitspanne von dem Augenblick, zu dem der Vorderflankendetektor
92 einen Impuls erzeugt, bis zu dem
Augenblick, zu dem er den nächsten Impuls liefert. Wenn
der Zählstand weniger als 66 oder nicht weniger als 74
beträgt, liefern diese Detektoren jeweils ein logisches
Signal "1", das seinerseits als Wählsignal über das
exklusive ODER-Glied 98 dem Wähler 74 zugeführt wird.
Wenn der vom spannungsgesteuerten Oszillator 70 gelieferte
Reproduktionsimpuls dieselbe Frequenz und dieselbe
Phase wie der Taktimpuls besitzt (vgl. Fig. 7A und 7B),
ändert der Wähler 74 seinen Zustand, um das Ausgangssignal
des Phasenkomparators 68 über den Phasen/Spannungswandler
80 und das Tiefpaßfilter 82 zum spannungsgesteuerten
Oszillator 70 liefern zu lassen. Dieser
Oszillator 70 erzeugt den Reproduktionsimpuls, der
phasenmäßig mit den Kodedaten synchronisiert ist (vgl.
Fig. 8A und 8B). Unter Heranziehung dieses Reproduktionsimpulses
formt die Reproduktionskode-Ausgabeschaltung
84 die aus der optischen Platte 10 ausgelesenen
Kodedaten. Die geformten Kodedaten werden als
2-7-umgewandelter Kode zum Demodulator 86 geliefert,
der sodann unter Heranziehung des Reproduktionsimpulses
den 2-7-umgewandelten Kode in den ursprünglichen Zustand
der Daten zurückversetzt.
Wenn die phasenstarre Regelschleife zur Erzeugung des
Reproduktionsimpulses durch Störsignale beeinflußt wird,
ändert sich eine Eingangsspannung zum spannungsgesteuerten
Oszillator 70 vorübergehend, so daß auch die Frequenz
des Reproduktionsimpulses variiert. Wie vorher
beschrieben, wird der Reproduktionsimpuls im Phasenkomparator
68 lediglich einem Phasenvergleich mit den
Kodedaten unterworfen. Bei einer Frequenzänderung ist
es daher unmöglich, die geänderte Frequenz zu korrigieren.
Es ist an dieser Stelle jedoch darauf hinzuweisen,
daß sich die Zahl der während der Periode von 70 Reproduktionsimpulsen
gezählten Taktimpulse von einer
vorbestimmten Zahl, d. h. 70, aus über den zulässigen
Frequenzbereich hinaus ändert. Sowohl der Frequenzverzögerungsdetektor
94 als auch der Frequenzvoreildetektor
96 liefern dabei ein Nichtkoinzidenzsignal. Aufgrund
dieses Ausgangssignals wählt der Wähler 74 das Ausgangssignal
vom Phasen/Frequenzkomparator 72. Infolgedessen
wird der Reproduktionsimpuls durch die phasenstarre
Regelschleife so gesteuert oder eingestellt, daß er
bezüglich sowohl Phase als auch Frequenz mit dem Taktimpuls
synchronisiert ist. Infolge dieser phasenstarren
Regelschleifensteuerung besitzt der Reproduktionsimpuls
dieselbe Frequenz wie der Taktimpuls. Wenn insbesondere
die Zahl der während der Periode von 70 Reproduktionsimpulsen
gezählten Taktimpulse innerhalb des Bereichs
von 70 ± 4 liegt, wird der Zustand des Wählers 74
geändert. Sodann wird das Ausgangssignal des Phasenkomparators
68 wiederum dem spannungsgesteuerten
Oszillator 70 zugeführt.
Der zulässige Bereich oder Toleranzbereich für
die Frequenzverschiebungserfassung, der bei der beschriebenen
Ausführungsform ±4 beträgt, kann durch
Einstellung des Bereichswählers 78 geändert werden.
Wenn beispielsweise anstelle des 2-7-umgewandelten
Kodes die MFM-Kodeumwandlung (MFM = modifizierte Frequenzmodulation) angewandt wird, kann der
zulässige Bereich auf den entsprechend der MFM-Kodeumwandlung
gesetzt werden. Wenn der zulässige Bereich
eingeengt und die Kontroll-
oder Prüflänge des Zählers 90 verkürzt wird, um die für
den Vergleich in Anspruch genommene Zeit zu verkürzen,
kann die Gesamtprüfzeit verkürzt werden. Weiterhin ist
die Arbeitsweise des Systems stabil, wenn der zulässige
Bereich im Datenauslesemodus weit eingestellt ist.
Durch Einstellung des zulässigen Bereichs in Anpassung
an den jeweiligen Fall kann mithin das Bilddateisystem
optimal betrieben werden.
Es wird also der Reproduktionsimpuls phasenmäßig
mit den Kodedaten synchronisiert, und seine Frequenzverschiebung
wird unter Heranziehung des Taktimpulses
korrigiert. Während der Frequenzkorrekturperiode
werden die demodulierten Kodedaten vollständig fehlerkorrigiert,
so daß die Kodedaten einwandfrei wiedergegeben
werden. Die Einbeziehung einer Präzisionsvorrichtung
für die Erfassung der Frequenzverschiebung des
Reproduktionsimpulses ist nicht erforderlich. Der
Frequenzregler kann als großintegrierter
Schaltkreis ausgelegt sein.
Claims (4)
1. Datendemodulationsvorrichtung, umfassend
- - eine erste Einrichtung (40) zum Auslesen von Kodedaten aus einem Aufzeichnungsträger (10), wobei die Kodedaten entsprechend dem Takt eines Taktimpulses einer vorbestimmten Frequenz moduliert und auf dem Aufzeichnungsträger (10) aufgezeichnet sind,
- - einen Phasen/Frequenzvergleicher (72), der mit dem Taktimpuls gespeist ist, um einen in Phase und Frequenz mit dem Taktimpuls synchronisierten Reproduktionsimpuls zu erzeugen,
- - ein Phasenvergleicher (68), der mit den Kodedaten gespeist ist, um einen in der Phase mit den Kodedaten synchronisierten Reproduktionsimpuls zu erzeugen, und
- - einen Demodulator (86) zum Demodulieren der Kodedaten nach Maßgabe des Taktes des Reproduktionsimpulses,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - ein Vergleicher (76) die Frequenz des Reproduktionsimpulses mit derjenigen des Taktimpulses vergleicht und
- - ein Wähler (74) selektiv zum Demodulator (86) das Ausgangssignal des Phasen/Frequenzvergleichers (72), wenn die vom Vergleicher (76) ermittelte Frequenzdifferenz nicht innerhalb eines erlaubten Bereichs liegt, und das Ausgangssignal des Phasenvergleichers (68), wenn die Frequenzdifferenz innerhalb des erlaubten Bereiches liegt, speist.
2. Datendemodulationsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch einen Prüflängenzähler (90) zum
Frequenzteilen des Reproduktionsimpulses mit einem
vorbestimmten Frequenzteilungsverhältnis und Detektoreinheiten
(94, 96) zum Zählen des Taktimpulses
zwischen aufeinanderfolgenden, vom Prüflängenzähler
(90) ausgegebenen Impulsen und zum Prüfen, ob eine
Differenz zwischen dem Zählstand und dem Frequenzteilungsverhältnis
des Prüflängenzählers (90) innerhalb
eines zulässigen Bereichs liegt oder nicht.
3. Datendemodulationsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der zulässige Bereich der
Detektoreinheiten (94, 96) variabel ist.
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