HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft eine digitale Signalaufzeichnungsvorrichtung nach
Anspruch 1. Diese Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Aufzeichnen
eines digitalen Signals auf ein Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 2.
Stand der Technik
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Bei manchen digitalen VTRs (Videobandrecordern) wird ein digitales
Informationssignal auf ein Magnettand aufgezeichnet, während auf diesem
eine Anordnung von Schrägspuren gebildet wird. Jede Schrägspur ist
unterteilt in Bereiche, die Hauptinformationsstücken (beispielsweise
Videoinformationsstücken, Audioinformationsstücken,
Untercodeinformationsstücken und digitalen Datenstücken) zugeordnet sind, und Bereiche, die
Signalen zugeordnet sind, die Markierungsmuster, wie beispielsweise ein
Anfangsmarkierungsmuster bzw., Präambelmuster und ein
Endemarkierungsmuster bzw. Postambelmuster, darstellen. Die
Hauptinformationsbereiche sind durch die Markierungsmusterbereiche getrennt.
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Die auf den Markierungsmusterbereichen aufgezeichneten Signale sind
dafür entworfen, die Phase eines Taktsignals zu entscheiden, das aus
wiedergegebenen Daten abgeleitet wird, um die Beseitigung von Fehlern in
Signalaufzeichnungspositionen während eines Editierprozesses zu
ermöglichen und einen Fehler in der Spurwiedergabeposition aufgrund eines
Positionsfehlers der Kopfanbringung zu kompensieren.
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Bei einem typischen digitalen VTR wird ein von einem Magnetband durch
Magnetköpfe wiedergegebenes Signal durch einen Wellenformentzerrer
einem Entzerrungsprozeß unterzogen, und das aus der Entzerrung
resultierende Signal wird in ein binäres digitales Signal (ein digitales Signal mit
zwei Werten) umgewandelt. Dann leitet eine PLL-Schaltung
(Phasenregelkreis) aus dem binären digitalen Signal ein Taktsignal ab. Es ist
dementsprechend erwünscht, daß auf Markierungsmusterbereichen
aufgezeichnete Signale solche Längen aufweisen, daß die von der PLL-Schaltung
gelieferte Datenableitungsphase stabilisiert wird, und daß die auf den
Markierungsmusterbereichen aufgezeichneten Signale solche
Dateninversionsintervalle liefern, daß die Ableitung des Taktsignals leicht ermöglicht
wird.
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Da eine PLL-Schaltung im allgemeinen auf eine Inversion eines
Datenzustandes anspricht, ist ein Markierungsmustersignal, das während eines
gegebenen Zeitintervalls viele Datenzustandsinversionen aufweist, beim
Ableiten eines Taktsignals effektiv. Beispielsweise ist ein
Markierungsmustersignal, das eine Bit-Folge, wie "101010 ..." darstellt, bei der
Bereitstellung eines verrasteten Zustandes der PLL-Schaltung und bei der
Optimierung der Phase des abgeleiteten Taktsignals am effektivsten,
Es ist bekannt, bei magnetischen Aufzeichnungs- und
Wiedergabevorrichtungen Partial-Responses zu verwenden. Während der Wiedergabe
eines digitalen Signals von einem magnetischen Aufzeichnungsmedium wird
das digitale Signal von einem Magnetkopf differenziert, so daß das von
dem Magnetkopf ausgegebene, wiedergegebene Signal im Grunde eine aus
einer Differenzierung resultierende Wellenform aufweist. Da ein
Wiedergabegerät, das den Magnetkopf aufweist, eine schmale Durchlaßbandbreite
aufweist, stimmt die tatsächliche Wellenform des wiedergegebenen Signals
mit einer gerundeten oder geglätteten, aus einer Differenzierung
resultierenden Wellenform überein.
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Gemäß einem Partial-Response-Detektionssystem "PR(1)", das auf einer
integralen Detektion beruht, wird der Mittelpegel der Wellenform des
Ausgangssignals von dem Magnetkopf dazu verwendet, zu entscheiden, ob ein
Zustand eines wiedergegebenen Signals einem logischen Zustand von "1"
oder einem logischen Zustand von "0" entspricht. Wenn eine Bit-Folge, die
durch ein auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium aufgezeichnetes
Signal dargestellt wird, mit "ak" bezeichnet wird, ist eine detektierte oder
wiedergegebene Signal-Bit-Folge "bk", die in dem
Partial-Response-Detektionssystem "PR(1)" geliefert wird,, als "bk = ak" gegeben. In diesem Fall
wird ein Markierungsmuster " 101010 ..." detektiert und als eine Bit-Folge
"101010 ..." wiedergegeben, welche die für eine PLL-Schaltung
zweckmäßigste ist, um ein Taktsignal abzuleiten.
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Gemäß einem Partial-Response-Detektionssystem "PR(1, 0, -1)", das
besser als das Partial-Response-Detektionssystem "PR(1)" ist, stehen eine
aufgezeichnete Signal-Bit-Folge "ak" und eine detektierte oder
wiedergegebene Signal-Bit-Folge "bk" wie folgt in Beziehung.
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bk = ak ak-2
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wobei " " eine Modulo 2 Addition bezeichnet. In diesem Fall wird ein
Markierungsmuster "101010 ..." detektiert und als eine Bit-Folge "100000 ..."
wiedergegeben, die für eine PLL-Schaltung unzweckmäßig ist, um ein
Taktsignal abzuleiten.
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Hinsichtlich des Standes der Technik wird auch auf die Artikel "A PRML
System for Digital Magnetic Recording", R.D. Cideciyan et al., IEEE
Journal on Selected Areas in Communications, Band 10, Nr. 1, Januar 1992,
S. 38-56, der die Verwendung einer Markierungs-Bit-Folge zur
PLL-Verrastung in einem PR-IV-Aufzeichnungssystem diskutiert, sowie "Partial
Response Class I Signaling Applied to High Density Magnetic Recording",
J. Fitzpatrick und J.K. Wolf, IEEE Global Telecommunications
Conference, Band 3, 2. Dezember 1993, Houston, USA, S. 1950-1954
verwiesen. Ferner sei auf die WO-A-95/15551 verwiesen, die das Auffinden von
Daten betrifft die mit unterschiedlichen Bit-Dichten unter Verwendung
eines PR-1-Magnetaufzeichnungskanals aufgezeichnet werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist das Ziel dieser Erfindung, eine digitale
Signalaufzeichnungsvorrichtung bereitzustellen, die ein Markierungsmustersignal erzeugt und
aufzeichnet, das für ein Partial-Response-Detektionssystem "PR(1)" sowie
ein Partial-Response-Detektionssystem "PR(1, 0, -1)" zweckmäßig ist, um
ein Taktsignal abzuleiten, wobei die Vorrichtung im besonderen einen
einfachen Schaltkreis zum Erzeugen eines Markierungsmustersignals
umfassen wird, sowie ein verbessertes Verfahren zum Aufzeichnen eines
digitalen Signals auf einem Aufzeichnungsmedium bereitzustellen.
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Dieses Ziel wird durch die Merkmale des Vorrichtungsanspruches 1 und
des Verfahrensanspruches 2 erreicht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer digitalen
Signalaufzeichnungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Fig. 2 ist ein Schaubild eines Formats einer digitalen
Signalaufzeichnungsspur auf einem Magnetband in Fig. 1.
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Fig. 3 ist ein Schaubild eines Formats eines Sync-Blocks, der mit
einem digitalen Signal in Beziehung steht, das auf dem
Magnetband in Fig. 1 aufgezeichnet ist.
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Fig. 4 ist ein Blockdiagramm eines Markierungsgenerators in
Fig. 1.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Nach Fig. 1 wird ein Magnetband 10 durch einen Magnetkopfsatz 11
abgetastet. Der Magnetkopfsatz 11 weist zwei Magnetköpfe auf, die an der
Umfangsfläche einer Drehtrommel (nicht gezeigt) montiert sind, die durch
einen Trommelmotor 12 gedreht wird. Die beiden Magnetköpfe liegen
einander diametral gegenüber. Das Magnetband 10 wird auf die Umfangsfläche
der Drehtrommel in einem vorbestimmten Winkelbereich entlang
eines Teils einer Wendel gewickelt. Die beiden Magnetköpfe zeichnen
abwechselnd ein digitales Signal auf dem Magnetband 10 auf, während auf
diesem schräge Aufzeichnungsspuren gebildet werden.
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Ein Magnet oder Magnete, die auf einem Teil des Trommelmotors 12
montiert sind, rotieren gemäß der Drehung der Abtriebswelle des
Trommelmotors 12. Ein Trommelaufnehmerkopf 13 ist in der Nähe des
Trommelmotors 12 angeordnet. Jedesmal dann, wenn sich der Magnet über einem
Bereich vor dem Trommelaufnehmerkopf 13 bewegt, erzeugt der
Trommelaufnehmerkopf 13 einen elektrischen Impuls, der eine detektierte
Drehphase des Trommelmotors 12 darstellt. Der Trommelaufnehmerkopf 13
gibt jeden detektierten Drehphasenimpuls an einen
Wellenform-Formgebungsschaltkreis 14 aus. Der Wellenform-Formgebungsschaltkreis 14
wandelt das Ausgangssignal des Trommelaufnehmerkopfes 13 in ein
Kopfschaltimpulssignal um, das eine symmetrische rechtwinklige Wellenform
aufweist. Das Kopfschaltimpulssignal wechselt zwischen zwei
unterschiedlichen Zuständen synchron zum Ablasten des Magnetbandes 10
durch jeden der beiden Magnetköpfe. Der
Wellenform-Formgebungsschaltkreis 14 speist das Kopfschaltimpulssignal in einen
Aufzeichnungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 15 und einen Zeitgebungssignalgenerator
17 in einem Formatierschaltkreis 16 ein.
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Der Aufzeichnungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 15 wandelt ein
Eingangsinformationssignal in digitale Daten um. Der Aufzeichnungssignal-
Verarbeitungsschaltkreis 15 erzeugt in Ansprechen auf die digitalen Daten
Untercodedaten, Hauptcodedaten und Fehlerkorrekturcodedaten. Der
Aufzeichnungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 15 kombiniert die Untercodedaten,
die Hauptcodedaten und die Fehlerkorrekturcodedaten auf
einer Zeitteilungsgrundlage zu Aufzeichnungsdaten. Die
Aufzeichnungsdaten weisen eine Folge von Datenblöcken auf, die als Sync-Blöcke
bezeichnet werden. Der Aufzeichnungssignal-Verarbeitungsschaltkreis 15 führt
die Aufzeichnungsdaten einem Spurdatengenerator 18 in dem
Formatierschaltkreis 16 datenblockweise zu.
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Der Spurdatengenerator 18 addiert ein Sync-Signal und ein Adreßsignal
zu den Aufzeichnungsdaten und unterzieht die resultierenden Daten
einem Verschlüsselungsprozeß. Der Spurdatengenerator 18 gibt das
resultierende digitale Signal an einen Modulator 20 in dem
Formatierschaltkreis 16 aus. Der Modulator 20 unterzieht das ausgegebene digitale Signal
des Spurdatengenerators 18 einer Modulation einer gegebenen Art, die zur
magnetischen Aufzeichnung und Wiedergabe paßt. Der Modulator 20 gibt
das aus der Modulation resultierende Signal an einen festen Kontakt 21a
eines Schalters 21 in dem Formatierschaltkreis 16 aus.
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Der Schalter 21 weist einen weiteren festen Kontakt 21b und einen
beweglichen Kontakt auf Der bewegliche Kontakt des Schalters 21 ist
entweder mit dem festen Kontakt 21a oder dem festen Kontakt 21b
verbunden. Der bewegliche Kontakt des Schalters 21 führt zu einem
Aufzeichnungsverstärker 22.
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Der Formatierschaltkreis 16 umfaßt einen Markierungsgenerator 19, der
ein Markierungssignal erzeugt, das eine vorbestimmte Markierung
darstellt (eine vorbestimmte Anfangsmarkierung oder Präambel und eine
vorbestimmte Endemarkierung oder Postambel). Die vorbestimmte
Markierung entspricht einem Bit-Folge-Muster (einem Markierungsmuster) mit
einem wiederholten Auftreten oder einer Wiederholung von beispielsweise
sechs Bits "111000". Der Markierungsgenerator 19 gibt das
Markierungssignal an den festen Kontakt 21b des Schalters 21 aus.
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Der Zeitgebungssignalgenerator 17 erzeugt in Ansprechen auf das von
dem Wellenform-Formgebungsschaltkreis 14 zugeführte
Kopfschaltimpulssignal ein Zeitgebungsimpulssignal. Das Zeitgebungsimpulssignal ist
synchron mit dem Kopfschaltimpulssignal. Der
Zeitgebungssignalgenerator 17 führt das Zeitgebungsimpulssignal einem Steueranschluß des
Schalters 21 zu. Der bewegliche Kontakt des Schalters 21 wird in
Ansprechen auf das Zeitgebungsimpulssignal wahlweise mit einem der festen
Kontakte 21a und 21b von diesem verbunden. Das
Zeitgebungsimpulssignal wechselt periodisch zwischen einem ersten und einem zweiten
Pegel. Wenn das Zeitgebungsimpulssignal den ersten Pegel annimmt,
verbindet sich der bewegliche Kontakt des Sehalters 21 mit dem festen
Kontakt 21a und trennt sich von dem festen Kontakt 21b. Wenn das
Zeitgebungsimpulssignal den zweiten Pegel annimmt, verbindet sich der
bewegliche Kontakt des Schalters 21 mit dem festen Kontakt 21b und trennt
sich von dem festen Kontakt 21a. Dementsprechend wählt der Schalter 21
in Ansprechen auf das Zeitgebungsimpulssignal eines von dem
Ausgangssignal des Modulators 20 und dem Ausgangssignal des
Markierungsgenerators 19 aus. Der Schalter 21 überträgt das ausgewählte Signal zum
Aufzeichnungsverstärker 22.
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Im besonderen ist das Zeitgebungsimpulssignal, das von dem
Zeitgebungssignalgenerator 17 erzeugt wird, derart entworfen, daß der Schalter
21 während jedes Zeitintervalls, für das das Markierungssignal in einem
aufzuzeichnenden Signal auftreten sollte, das Ausgangssignal des Markierungsgenerators
19 auswählen wird, und daß der Schalter 21 während
anderer Zeitintervalle das Ausgangssignal des Modulators 20 auswählen
wird.
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Der Aufzeichnungsverstärker 22 verbreitert das von dem Schalter 21
übertragene Signal. Der Aufzeichnungsverstärker 22 gibt das
resultierende Signal an einen Drehtransformatorsatz 23 als ein aufzuzeichnendes
digitales Signal aus. Das digitale Signal wird über den
Drehtransformatorsatz 23 zum Magnetkopfsatz 11 übertragen. Die beiden Magnetköpfe in
dem Satz 11 zeichnen abwechselnd das digitale Signal auf dem
Magnetband 10 auf, während auf diesen schräge Aufzeichnungsspuren gebildet
werden. Die schrägen Aufzeichnungsspuren werden als die digitalen
Signalaufzeichnungsspuren bezeichnet.
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Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Formats einer digitalen
Signalaufzeichnungsspur auf dem Magnetband 10. Nach Fig. 2 weist eine digitale
Signalaufzeichnungsspur eine Folge von einem Randbereich 41, einem
Präambelbereich 42, einem Untercodebereich 43, einem Postambelbereich 44, einem
IBG-Bereich 45, einem Präambelbereich 46, einem Hauptdatenbereich 47,
einem Fehlerkorrekturcode (ECC) Bereich 48, einem Postambelbereich 49
und einem Randbereich 50 auf. Jede der digitalen
Signalaufzeichnungsspuren entspricht 356 Sync-Blöcken. Der Hauptdatenbereich 47 weist
306 Sync-Blöcke auf, was gleich einem ganzzahligen Vielfachen von 6
Sync-Blöcken ist. Die 306 Sync-Blöcke im Hauptdatenbereich 47
speichern Hauptdaten (normale Daten oder spezielle Daten). Der
Fehlerkorrekturcodebereich 48 weist 30 Sync-Blöcke auf, die ein äußeres
Fehlerkorrekturcodesignal (ein C2-Codesignal oder ein äußeres Codesignal)
speichern. Der Präambelbereich 42, der Untercodebereich 43 und der Postambelbereich
44 speichern Präambeadaten, Untercodedaten bzw.
Postambeldaten. Der IBG-Bereich 45 speichert IBG-Daten, die einen
Zwischenblockspalt zwischen einer Untercodedatenzone und einer Hauptdatenzone
bereitstellen. Der Präambelbereich 46 und der Postambelbereich 49
speichern Präambeldaten bzw. Postambeldaten.
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Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines Formats eines Sync-Blocks. Nach Fig. 3
entspricht ein Sync-Block 112 Bytes Kapazität (Größe) und weist eine Folge
von Unterbereichen 61, 62, 63, 64 und 65 auf. Der erste Unterbereich 61
weist 2 Bytes auf und speichert ein Sync-Signal, um die Wiedergabe des
gegenwärtigen Sync-Blocks zu ermöglichen. Der zweite Unterbereich 62
weist 3 Bytes auf und speichert Adreßinformation. Die Adreßinformation
wird auch als die Identifikations-(ID)-Information bezeichnet. Der dritte
Unterbereich 63 weist 3 Bytes auf und speichert Kopfinformation, die
verschiedene Informationsstücke umfaßt. Der vierte Unterbereich 64 weist 96
Bytes auf und speichert effektive Daten. Der vierte Unterbereich 64 wird
als der Datenspeicherbereich oder die Datenspeicherregion bezeichnet.
Der fünfte Unterbereich 65 weist 8 Bytes auf und speichert ein Signal von
Paritäten zum Korrigieren eines Fehlers oder von Fehlern in der durch die
anderen Unterbereiche 61-64 dargestellten Information.
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Nach Fig. 2 weist der Präambelbereich 42 einen Sync-Block auf. Der
Postambelbereich 44 weist zwei Sync-Blöcke auf. Der Präambelbereich 46
weist einen Sync-Block auf. Der Postambelbereich 49 weist zwei Sync-
Blöcke auf. Die Präambeldaten im Präambelbereich 42, die
Postambeldaten im Postambelbereich 44, die Präambeldaten im Präambelbereich 46
und die Postambeldaten im Postambelbereich 49 werden durch das
Ausgangssignal des Markierungsgenerators 19 gebildet, das heißt das Markierungssignal,
das durch den Markierungsgenerator 19 erzeugt wird. Somit
weist das Markierungssignal, dass auf jeder digitalen
Signalaufzeichnungsspur aufgezeichnet wird, sechs Sync-Blöcke (672 Bytes) auf. Wie es zuvor
gezeigt wurde, entspricht das Markierungssignal einem Bit-Folge-Muster
(einem Markierungsmuster) mit einem wiederholten Auftreten oder einer
Wiederholung von beispielsweise sechs Bits "111000".
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Gemäß einem Partial-Response-Detektionssystem "PR(1)" wird während
der Wiedergabe des digitalen Signals von dem Magnetband 10 das
Markierungssignal, das ein wiederholtes Auftreten von sechs Bits "111000"
aufweist, als ein detektiertes Signal mit einem wiederholten Auftreten von
sechs Bits "111000" wiedergegeben. In diesem Fall tritt in dem
detektierten Markierungssignal für jedes 3-Bit-Zeitintervall eine
Datenzustandsinversion auf, so daß eine PLL-Schaltung zum Ableiten eines Taktsignals
leicht in einen verrasteten Zustand fallen und die Phase des Taktsignals,
das von dem PLL-Schaltkreis abgeleitet wird, richtig bestimmt werden
kann.
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Gemäß einem Partial-Response-Detektionssystem "PR(1, 0, -1)" wird
während der Wiedergabe des digitalen Signals von dem Magnetband 10 das
Markierungssignal, das ein wiederholtes Auftreten von sechs Bits
"111000" aufweist, als ein detektiertes Signal mit einem wiederholten
Auftreten von drei Bits "110" wiedergegeben. In diesem Fall tritt in dem
detektierten Markierungssignal für jedes kurze Zeitintervall eine
Datenzustandsinversion auf, so daß einer PLL-Schaltung zum Ableiten eines
Taktsignals leicht in einen verrasteten Zustand fallen kann, und daß die Phase
des Taktsignals, das von der PLh-Schaltung abgeleitet wird, richtig
bestimmt werden kann.
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Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, umfaßt der Markierungsgenerator 19 einen
Zähler 31 und ein D-Flipflop 32. Ein von einem geeigneten Bauelement
(nicht gezeigt) erzeugtes Taktsignal wird an den Eingangsanschluß des
Zählers 31 angelegt. Das Taktsignal wird auch an den
Takteingangsanschluß des D-Flipflops 32 angelegt. Das Taktsignal weist eine
vorbestimmte Periode auf, die einem Bit entspricht. Der Ausgangsanschluß des
Zählers 31 ist mit dem Freigabeanschluß des D-Flipflops 32 verbunden.
Der -Ausgangsanschluß des D-Flipflops 32 ist mit seinem
Dateneingangsanschluß verbunden. Der Q-Ausgangsanschluß des D-Flipflops 32
ist mit dem festen Kontakt 21b des Schalters 21 verbunden (siehe Fig. 1).
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Der Zähler 31 erzeugt ein Signal, das einen Zählwert darstellt, der in
Ansprechen auf jeden Impuls im Taktsignal aktualisiert wird. Der Zählwert
wechselt periodisch und zyklisch zwischen drei unterschiedlichen Werten,
wie "0, 1, 2, 0, 1, 2, 0, ...". Nur wenn der Zählwert gleich "2" ist, gibt der
Zähler 31 ein Freigabesignal an das D-Flipflop 32 aus. Während des
Empfangs des Freigabesignals tastet und hält das D-Flipflop 32 in
Ansprechen auf einen Impuls im Taktsignal das Signal an seinem
-Ausgangsanschluß. Während der Abwesenheit des Freigabesignals fährt das
D-Flipflop 32 fort, unabhängig vom Zustand des Taktsignals das zuletzt
abgetastete Signal zu halten.
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Wenn der Zählwert gleich "0" oder "1" ist, bleibt das Ausgangssignal des
D-Flipflops 32, das an seinem Q-Ausgangsanschluß erscheint, im letzten
logischen Zustand. Wenn der Zählwert sich zu "2" ändert, kehrt sich das
Ausgangssignal des D-Flipflops 32 vom letzten logischen Zustand zum
anderen logischen Zustand um. Dementsprechend weist das Ausgangssignal
des D-Flipflops 32 ein wiederholtes Auftreten oder eine
Wiederholung von sechs Bits "111000" auf Das Ausgangssignal des D-Flipflops 32
wird an dem festen Kontakt 21b des Schalters 21 (siehe Fig. 1) als das
Markierungssignal angelegt.
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Das durch das Markierungssignal dargestellte Markierungsmuster kann
sich von dem wiederholten Auftreten von sechs Bits "111000"
unterscheiden, vorausgesetzt, daß die Periode des Auftretens der Inversionen des
Datenzustandes in dem detektierten Markierungssignal in einem Partial-
Response-Detektionssystem "PR(1, 0, -1)" kürzer als das Auftreten für ein
Markierungsmuster von " 101010 ..." ist, das heißt ein Markierungsmuster
einer Abwechslung von "1" und "0".
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Es ist anzumerken, daß das Magnetband 10 durch ein magnetisches
Aufzeichnungsmedium einer anderen Art, wie beispielsweise eine
magnetische Platte, ersetzt werden kann.