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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf Servosysteme. Die Erfindung bezieht sich
auch auf ein Lesen von Servodaten von magnetischen Medien bei einem zeitbasierten
Servosystem.
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Hintergrund
der Erfindung
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Ein
Verfahren zum Speichern von Informationen auf Magnetband verwendet
eine Technologie, die als „Schrägabtastung" bekannt ist. Schrägabtastungsbandsysteme
bewirken, dass Informationen in Streifen aufgezeichnet werden, die
relativ zu der Länge
eines Bandes diagonal verlaufen. Die Schrägabtastungssysteme verwenden
zum Zweck einer hohen Kapazität
einen Drehtrommelkopf, der an einem langsam getriebenen Band wirksam
ist. Das Band ist um die Drehtrommel gewickelt.
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Ein
weiteres Verfahren zum Speichern von Informationen auf Magnetband
verwendet eine Technologie, die als „Linearaufzeichnung" bekannt ist. Linearaufzeichnungsbandsysteme
bewirken, dass Informationen in mehreren parallelen Spuren, die
sich in der Richtung der Länge
des Bandes erstrecken, aufgezeichnet werden. Linearaufzeichnungssysteme verwenden
einen feststehenden Kopf, der an einem Band wirksam ist, das mit
einer Geschwindigkeit an dem Kopf vorbeigetrieben wird, die normalerweise viel
höher ist
als die Geschwindigkeit, die durch Schrägabtastungsbandsysteme verwendet
wird. Bei Linearaufzeichnungssystemen können mehrere Lese-/Schreib-Elemente
in einem Kopf eingesetzt werden und gleichzeitig an dem Band wirksam
sein. Diese Erfindung bezieht sich auf Linearaufzeichnungslaufwerkssysteme.
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Servosysteme
verwenden Informationen oder Muster, die entlang einer Spur des
Bandes aufgezeichnet sind, um Lese-/Schreib-Elemente relativ zu Daten auf
dem Band exakt zu positionieren. Die Servoinformationen können dazu
verwendet werden, Köpfe
exakt zu positionieren, sowohl relativ zu der Länge des Bandes (z. B. beim
Suchen einer gewünschten
Position entlang der Länge
des Bandes, wie z. B. des Beginns einer Datei) als auch relativ
zu der Breite des Bandes. Somit weisen Servomuster auf einem Band
eine Charakterisitik auf, die sich über die Breite des Bandes verändert.
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In
der Technik sind verschiedene Servosysteme bekannt. Zum Beispiel
bezieht sich die US-Patentschrift Nr. 5,432,652 auf ein Magnetband,
das drei gleichmäßig voneinander
beabstandete, sich längs
erstreckende Servospurbereiche aufweist. Vier sich längs erstreckende
Datenspurbereiche gleicher Größe sind
zwischen den Servospurbereichen und zwischen Längskanten des Bandes und einem
der sich längs
erstreckenden Datenspurbereiche angeordnet. Zum Folgen der Spur
werden alle Servospurbereiche gleichzeitig erfasst, um ein Kopfpositioniersignal
zu erzeugen.
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Die
US-Patentschrift Nr. 5,008,765 bezieht sich auf ein Verfahren zum
Lesen oder Schreiben von Daten auf einem Band, das eine Mehrzahl
von Datenspuren und zumindest eine erste zugeordnete Servospur aufweist.
Ein Mehrkanalkopf wird verwendet, um auf die Spuren auf dem Band
zuzugreifen. Der Kopf wird nahe einer aus einer Mehrzahl von vorbestimmten
Positionen bewegt. Die Kanäle
sind so angeordnet, dass in jeder vorbestimmten Position des Kopfes
ein Kanal auf die Mitte einer zugeordneten Servospur auf dem Band
zugreift und zumindest zwei andere Kanäle auf die Mitte gesonderter
Datenspuren zugreifen.
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Die
US-Patentschrift Nr. 5,262,908 bezieht sich auf eine Nachführungssteuerungsvorrichtung
für eine
Magnetaufzeichnungs-/-wiedergabevorrichtung, die so angeordnet ist,
dass eine Kopfeinheit, die eine Mehrzahl von Magnetköpfen aufweist,
sukzessiv in der Breitenrichtung eines Magnetbandes bewegt wird,
um Nachführungspositionen
umzuschalten, so dass eine Datenaufzeichnung/-wiedergabe durch jeden
der Mehrzahl von Magnetköpfen
entlang einer Mehrzahl von Datenspuren, die auf dem Magnetband parallel
zu einer Richtung, in der sich das Magnetband bewegt, gebildet sind,
durchgeführt
wird.
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Die
US-Patentschrift Nr. 5,574,602 bezieht sich auf ein Magnetbandlaufwerk.
Ein Magnetkopf erfasst gleichzeitig mehrere Spurlateralpositionsindikatoren,
um eine gleiche Mehrzahl von unabhängig erzeugten erfassten Positionsfehlersignalen
zu erzeugen. Die erfassten Positionsfehlersignale werden zusammengefasst,
um ein Ausgangspositionsfehlersignal zu liefern, das ein Positionierungssystem
treibt, um den Magnetkopf lateral zur Länge des Magnetbandes zu positionieren.
Das Ausgangspositionsfehlersignal stellt einen Mittelwert der Positionsfehler dar,
die durch die erfassten Positionsfehlersignale angezeigt werden.
Die Qualität
des erfassten Positionsfehlersignals wird überwacht, wobei Signale schlechter
Qualität
aus dem Ausgangspositionsfehlersignal entfernt werden, um eine qualitativ
hochwertige Servosteuerung aufrechtzuerhalten.
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Die
US-Patentschrift Nr. 5,450,257 bezieht sich auf ein Kopf-Spur-Orientierungssystem
zur Verwendung bei Magnetaufzeichnungsbandlaufwerken, das automatisch
Fehlausrichtungen zwischen der Kopfanordnung und einer aufgezeichneten
Servospur auf dem Band korrigiert. Unter Verwendung einer Servosteuerungsschleife
berechnet das System einen Kopf-Spur-Ausrichtungsfehler während des Betriebs des Bandlaufwerks
und schwenkt entweder die Kopfanordnung oder verstellt die Bandkassette,
um den Fehler auszugleichen. Transversale Kopf-Spur-Positionierungsmechanismen
sind ebenfalls in dem System enthalten, um eine Mittelposition der
Köpfe auf
der Servospur zu lokalisieren und aufrechtzuerhalten.
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Ein
Typ von Servosystem ist ein zeitgebungsbasiertes System. Zeitgebungsbasierte
Servosysteme sind in der Technik bekannt. Bei derartigen Servosystemen
werden Servobänder
geschrieben, die eine bestimmte Servobandkonfiguration auf weisen.
Diese Servobandkonfiguration liefert sowohl eine Anzeige der Position
(und der Geschwindigkeit) in der Richtung der Bandbewegung als auch
eine Anzeige der lateralen Position des Bandes relativ zu dem Servoelement,
das das Servoband liest. Die Bandlaufwerke umfassen ein zeitgebungsbasiertes Demodulationsschema
zum Erfassen der Servoinformationen auf dem Band. Diese Informationen
umfassen laterale Position, Bandgeschwindigkeit und encodierte Datenbits.
Die Position des Kopfes relativ zu der Bandbreite wird von der relativen
Zeitgebung entgegengesetzter azimutal geneigter Übergänge abgeleitet. Rücklesepulse
von dem Servocode werden in Stößen verarbeitet.
Ein Stoß ist
ein Satz von Übergängen, die
zusammen gruppiert sind, um eine vorbestimmte Anzahl von Pulsen
zu erzeugen, wenn dieselben gelesen werden. Die Zeitdifferenz zwischen
benachbarten Stößen stellt
die laterale Position dar und die Zeitdifferenz zwischen jeweils übernächsten Stößen stellt
die Bandgeschwindigkeit dar. Für
genaue Informationen hinsichtlich zeitbasierter Servosysteme sei
auf die Europäische
Patentanmeldung
EP
0690442 A2 verwiesen.
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Eine
Demodulation des zeitbasierten Servos, der auf Bändern aufgezeichnet ist, erfordert
die Erfassung des genauen Zeitpunktes, an dem die Spitzen eines
Servorücklesesignalverlaufes
auftreten. Das herkömmliche
Verfahren zum Aufzeichnen des Zeitpunktes, an dem ein Ereignis auftritt,
besteht darin, den Zählwert
eines Zählers
zu erfassen, der durch einen Hochgeschwindigkeitstakt getrieben wird,
wenn das Ereignis auftritt. Wegen der hohen Zeitauflösungsanforderungen
einer exakten Positionsdemodulation müsste die Taktgeschwindigkeit
bei der Verwendung dieses herkömmlichen
Verfahrens sehr hoch sein. Zum Beispiel sollte für typische Bandgeschwindigkeiten
eine Taktfrequenz von zumindest 400 MHZ verwendet werden. Diese
Taktrate übersteigt
die Fähigkeiten
einer kostengünstigen,
ohne Weiteres verfügbaren
ASIC-Technologie.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Erfindung liefert ein zeitgebungsbasiertes Servosystem, das einen
Mehrphasentakt verwendet.
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Ein
Aspekt der Erfindung liefert ein zeitgebungsbasiertes Servosystem
zum Positionieren eines Magnetkopfs relativ zu einem Magnetspeichermedium,
wobei das Magnetspeichermedium ein Servomuster aufweist, das auf
dasselbe in einem Servoband geschrieben ist, wobei das Servomuster Übergänge umfasst,
wobei das magnetische. Medium relativ zu dem Kopf beweglich ist,
wobei das System einen Kopf aufweist, der ein Servoleseelement umfasst,
das konfiguriert ist, um das Servomuster zu lesen und ein Signal
zu erzeugen, wobei das Signal erkennbare Signalereignisse umfasst,
die dem Servoleseelement entsprechen, das Servoübergänge liest; einen Servodecodierer
aufweist, der konfiguriert ist, um das Servosignal zu empfangen,
die Position des Kopfes zu bestimmen, im Hinblick auf das Servoband,
ansprechend auf den Betrag der Zeit zwischen den Signalereignissen,
und ein Fehlersignal zu erzeugen, das eine tatsächliche Kopfposition relativ
zu der gewünschten
Kopfposition im Hinblick auf das Servoband anzeigt, wobei der Servodecodierer
eine Zeiterfassungslogik umfasst, die konfiguriert ist, um den Betrag
einer Zeit zwischen den Signalereignissen zu bestimmen, wobei die
Zeiterfassungslogik einen Mehrphasen-Taktgenerator umfasst; und
einen Kopfpositionierer aufweist, der konfiguriert ist, um die Position
des Kopfes relativ zu dem Magnetspeichermedium einzustellen, im
Hinblick auf das Servoband, ansprechend auf das Fehlersignal.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung liefert ein Servoverfahren zum Positionieren
eines Magnetkopfes relativ zu einem Magnetspeichermedium, wobei das
Magnetspeichermedium ein Servomuster aufweist, das auf dasselbe
in einem Servoband geschrieben ist, wobei das Servomuster Übergänge umfasst,
wobei das magnetische Medium relativ zu dem Kopf beweglich ist,
und der Kopf konfiguriert ist, um das Servomuster zu lesen, wobei
der Kopf ein Servoleseelement umfasst, das konfiguriert ist, um das
Servomuster zu lesen und ein Signal zu erzeugen, wobei das Signal
erkennbare Signalereignisse umfasst, die dem Servoleseelement entsprechen, das
die Servoübergänge liest,
wobei das Verfahren ein Empfangen des Servosignals und Bestimmen
der Position des Kopfes im Hinblick auf das Servoband aufweist,
durch Bestimmen des Betrags der Zeit zwischen den Signalereignissen,
wobei das Bestimmen des Betrags der Zeit zwischen den Signalereignissen ein
Verwenden eines Mehrphasentakts aufweist.
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Bei
einem Aspekt der Erfindung kann durch ein Verwenden eines Taktes
mit mehreren Phasen der gleichen Frequenz mit einer gleichmäßigen Phasenverschiebung
zwischen jeder der Phasen eine Hochauflösungszeiterfassung eines Ereignisses
mit viel geringeren Taktgeschwindigkeiten erreicht werden. Zum Beispiel
würde ein
Verwenden eines Vierphasentaktes mit 50 Megahertz eine Zeiterfassungsauflösung von
5 ns oder das Äquivalent
eines 200 MHZ-Einphasentaktes ermöglichen.
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Bei
einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Servosystem einen Mehrphasentakt,
wobei ein Zähler
für jeweilige
Phasen bereitgestellt ist. Jeweilige Phasen takten einen Zähler, der
frei zählt.
Wenn ein Ereignis auftritt (zum Beispiel Rücklesepulsspitzen, die Geschwindigkeit
oder Position darstellen), werden die Zählwerte in getrennten Registern
für jede Phase
zwischengespeichert. Nachdem die Zwischenspeicherdaten eingeschwungen
sind, wird die Summe der Werte in jedem Zwischenspeicher berechnet,
um einen Hochauflösungszeitwert
zu erzeugen. Die Berechnung der Summe wird in einem Nachprozessor
durchgeführt,
während
die Zähler weiter
zählen.
Nachdem die Hochauflösungszeitstempel
berechnet worden sind, kann ein weiteres Verarbeiten der Zeitdifferenz
zwischen Ereignissen (Rücklesepulsen)
mit herkömmlichen
Datenpfadverarbeitungsverfahren durchgeführt werden, um die laterale
Position oder die Bandgeschwindigkeit zu berechnen.
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Es
gibt andere Verfahren zum Kombinieren der Daten von den mehreren
Phasen, die verwendet werden können,
die keine Duplizierung des Zählers für jede der
Taktphasen erfordern. Dies ist besonders von Vorteil, wenn die Phasenanzahl
zunimmt .
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
wird, um einen Mehrphasen-Taktgenerator
zu implementieren, eine Mehrzahl von Verzögerungselementen mit einer Grundfrequenz
in einer Kaskade von einem Eingabetakt gespeist und so eingestellt,
dass die Phase der Ausgabe des letzten Verzögerungselements die gleiche
ist wie der Eingabetakt.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
sind die Verzögerungselemente
einstellbar, und der Phasenfehler zwischen dem Eingabetakt und der
Ausgabe des letzten Verzögerungselements
wird gefiltert und verwendet, um die Verzögerung aller Verzögerungselemente
einzustellen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Gesamtverzögerung aller
Verzögerungselemente
ein Zyklus des Eingabetaktes über Teil-zu-Teil-,
Temperatur-, Versorgungsspannungs- und jeglichen anderen Schwankungen
ist.
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Ein
Aspekt der Erfindung liefert ein Bandlaufwerk, bei dem die Bandgeschwindigkeit
angepasst ist an die Datenrate eines Hostcomputers, der Daten an
das Bandlaufwerk überträgt. Dies
ermöglicht, dass
schnelle Hosts Daten mit einer hohen Rate übertragen, während langsame
Hosts das Bandlaufwerk nicht zwingen, das Band zu stoppen und zurück zu positionieren,
wenn die Daten, die auf das Band geschrieben werden sollen, in dem
Bandlaufwerk keinen Datenpuffer mehr haben.
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Andere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden für Fachleute bei der Durchsicht
der folgenden detaillierten Beschreibung, Ansprüche und Zeichnungen ersichtlich.
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Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Systems, das einen Servoleser
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfasst.
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2 veranschaulicht
ein Servomuster bei einem Servoband, das durch den Servoleser von 1 gelesen
wird.
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3 ist
ein Blockdiagramm, das eine Schaltungsanordnung veranschaulicht,
die in dem Servoleser von 1 enthalten
ist.
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4 veranschaulicht
eine Zählerschaltungsanordnung,
die in dem Servoleser von 1 enthalten
ist.
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5 ist
eine Kennlinie, die den Betrieb der Schaltungsanordnung von 4 veranschaulicht.
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6 veranschaulicht
einen Mehrphasen-Taktgenerator.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt
ein System 10, das einen Servoschreiber 12 umfasst,
und eine Mehrzahl von Laufwerkseinheiten, wie zum Beispiel Bandlaufwerke 14 und 16.
Obwohl die Erfindung in 1 so veranschaulicht ist, dass
dieselbe in Zusammenhang mit einer Computerbanddatenspeicherung
verwendet wird, weist die Erfindung eine große Vielzahl von Anwendungen
auf. Zum Beispiel können
einige Aspekte der Erfindung in Zusammenhang mit anderen Speichermedien
als Bändern
oder zum Speichern entweder analoger oder digitaler Musik oder anderer
Informationen als Daten verwendet werden. Einige Aspekte der Erfindung
können
zum Beispiel in Zusammenhang mit jedem beliebigen einer Vielzahl
von Typen von Speichervorrichtungen ausgeführt werden, einschließlich Plattenspeichervorrichtungen.
Ausschließlich
zu Veranschauli chungszwecken wird die Erfindung in Zusammenhang
mit Bandtechnologie beschrieben.
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Die
Laufwerkseinheiten 14 bzw. 16 lesen Daten von
und schreiben Daten auf ein Band oder eine andere Form von Magnetspeichermedium.
Die Bandlaufwerke 14 und 16 können mit Netzwerken gekoppelt
sein oder bei einzelnen Computern verwendet werden. Zum Beispiel
ist das Bandlaufwerk 16 mit einem Netzwerk 18 zur
Kommunikation mit Computern 20 oder 22 verbunden,
und das Bandlaufwerk 14 wird bei einem einzelnen Computer 24 verwendet.
Ferner kann es sich bei dem Bandlaufwerk, das mit einem Netzwerk
gekoppelt ist oder bei einem einzelnen Computer verwendet wird,
entweder um eine eigenständige
Einheit (getrennt von einem Computer) handeln, oder dasselbe kann
konfiguriert sein, um in einem Fach in einem Computer aufgenommen
zu werden. Zum Beispiel handelt es sich bei dem veranschaulichten
Ausführungsbeispiel
bei dem Bandlaufwerk 16 um ein eigenständiges Bandlaufwerk, und das
Bandlaufwerk 14 wird in einem Fach in einem Gehäuse eines
Computers 24 gehalten. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
sind die Laufwerkseinheiten 14 und 16 Linearaufzeichnungslaufwerkssysteme.
Alternative Ausführungsbeispiele sind
möglich.
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Bei
dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
werden der Servoschreiber 12 und die Bandlaufwerke 14 und 16 mit
Bandkassetten 26, 28 oder 30 verwendet.
Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
handelt es sich bei den Bandkassetten um Einspulentypbandkassetten,
und dieselben umfassen jeweils ein Gehäuse, das eine Spule 32 hält, und
ein Band 34, das auf die Spule gewickelt ist. Eine zweite
Spule 36, die in der Servoeinheit 12 oder in dem
Bandlaufwerk 14 oder 16 enthalten ist, nimmt das
Band in Eingriff. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel umfasst die
Bandkassette zwei Spulen. Das Band weist eine Breite W (2)
auf, wie zum Beispiel 8 mm, 4 mm, ¼ Zoll oder ½ Zoll.
Das Band weist auch eine Länge
in der Richtung der Bandbewegung auf (d.h. in der Richtung, die
senkrecht zu der Richtung der Breite W ist). Die Richtung der Bandbewegung
ist durch einen Pfeil 37 veranschaulicht.
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Der
Servoschreiber 12 schreibt Servocode auf die Bänder vor
zur nachfolgenden Verwendung in einem Bandlaufwerk 14 oder 16,
das Daten liest und schreibt und Servocode liest. Der Servoschreiber 12 erzeugt
zeitgebungsbasierte Servomuster im Gegensatz zu amplitudenbasierten
Servomustern.
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2 veranschaulicht
eine Servobandkonfiguration, die bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
für ein
Servoband verwendet werden könnte. Diese
Servobandkonfiguration, die in
2 gezeigt ist,
liefert sowohl eine Anzeige der Position (und der Geschwindigkeit)
in der Richtung der Bandbewegung als auch eine Anzeige der lateralen
Position des Bandes relativ zu dem Servoelement, das das Servoband liest.
Die Bandlaufwerke
14 und
16 umfassen ein zeitgebungsbasiertes
Demodulationsschema zum Erfassen der Servoinformationen auf dem
Band
34. Die Bandlaufwerke
14 und
16 weisen
jeweilige Köpfe
38 auf.
Die Position eines Kopfes
38 relativ zu der Bandbreite
W wird von der relativen Zeitgebung von azimutal geneigten Übergängen abgeleitet.
Insbesondere umfassen die Köpfe
38 jeweils
Servoleseelemente
39, und auf das Band
34 ist
in einem Servoband
40 Servocode geschrieben. Der Servocode
umfasst zwei entgegengesetzte Azimutstöße mit einer Zählung von
zehn Übergängen und
zwei entgegengesetzte Azimutstöße mit einer
Zählung
von acht Übergängen. Wie
es in
2 gezeigt ist, gibt es Übergänge, wie zum Beispiel Übergänge
42 und
43, mit
einer positiven Neigung und Übergänge, wie
zum Beispiel Übergang
44,
mit einer negativen Neigung. Ungeachtet der lateralen Position des
Kopfes
38 ist die Zeitgebung zwischen den Übergängen
42 und
43 die
gleiche, da die Übergänge
42 und
43 die
gleiche Neigung haben. Deshalb werden Geschwindigkeitsinformationen
ohne Weiteres bestimmt. Um die laterale Position des Kopfes zu bestimmen,
um zu bestimmen, ob sich er Kopf näher an einer Seite oder der
anderen Seite des Servobandes befindet, wird ein Muster von zwei
Stößen von
zehn Übergängen gefolgt von
zwei Stößen von
acht Übergängen verwendet.
Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
werden als ein Beispiel die Übergänge
42 und
43 bei
einem Azimutwinkel von sechs Grad geschrieben. Somit werden Rücklesepulse
von dem Servocode in Stößen verarbeitet.
Ein Stoß ist
ein Satz von Übergängen, die
zusammen gruppiert sind, um eine vorbestimmte Anzahl von Pulsen
zu erzeugen, wenn dieselben gelesen werden. Die Zeitdifferenz zwischen
benachbarten Stößen stellt
die laterale Position dar und die Zeitdifferenz zwischen jeweils übernächsten Stößen stellt
die Bandgeschwindigkeit dar. Für
genaue Informationen hinsichtlich zeitbasierter Servosysteme sei
auf die Europäische
Patentanmeldung
EP
0690442 A2 verwiesen.
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Da
es sich hier um ein zeitbasiertes Servosystem handelt, ist eine
Hochauflösungszeitgebungsmessung
notwendig, um eine Hochauflösungspositionsmessung
zu erreichen.
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Das
Band 34 ist relativ zu dem Kopf 38 beweglich.
Insbesondere umfassen die Bandlaufwerke 14 bzw. 16 einen
Motor 41, der konfiguriert ist, um die Länge des
Bandes relativ zu dem Kopf zu bewegen, und das Servoleseelement 39 des
Kopfes 38 liest das Servomuster. Das Servoleseelement 39 erzeugt ein
Signal, das erkennbare Signalereignisse umfasst, die dem Servoleseelement
entsprechen, das Servoübergänge liest.
Insbesondere tritt in dem Servorücklesesignalverlauf
eine Spitze auf, wenn das Servoleseelement 39 einen Servoübergang 42, 43 oder 44 liest.
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Die
Bandlaufwerke 14 bzw. 16 umfassen einen Servodecodierer 48 (3),
der konfiguriert ist, um das Servosignal von dem Servoleseelement 39 zu
empfangen. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist der Servodecodierer 48 in
einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) definiert,
die einen Vorverstärker 50 umfasst,
der mit dem Servoleseelement 39 gekoppelt ist, sowie einen Rauschen
entfernenden Analogfilter 52, der mit dem Vorverstärker 50 gekoppelt
ist, einen Pulsdetektor 54, der mit dem Analog filter 52 gekoppelt
ist, und eine Zeiterfassungslogik 56, die mit dem Pulsdetektor 54 gekoppelt
ist.
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Der
Servodecodierer 48 bestimmt die Position des Kopfes 38 im
Hinblick auf das Servoband 40 ansprechend auf den Betrag
der Zeit zwischen den Signalereignissen und erzeugt ein Fehlersignal,
das eine tatsächliche
Kopfposition relativ zu einer gewünschten Kopfposition in dem
Servoband 40 anzeigt. Zum Beispiel zeigt das Fehlersignal
bei einem Linearlaufwerkssystem die tatsächliche Kopfposition relativ
zu der gewünschten
Kopfposition mit Hinblick auf die Breite W des Bandes 34 an.
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Die
Bandlaufwerke 14 bzw. 16 umfassen ferner einen
Kopfpositionierer 58, der konfiguriert ist, um die Position
des Kopfes relativ zu dem Magnetspeichermedium mit Hinblick auf
das Servoband 40 ansprechend auf das Fehlersignal einzustellen.
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Die
Zeiterfassungslogik 56 des Servodecodierers 48 ist
konfiguriert, um den Betrag der Zeit zwischen den Signalereignissen
zu bestimmen, wie es durch den Pulsdetektor 54 angezeigt
ist. Die Zeiterfassungslogik umfasst eine Zeiterfassungsschaltungsanordnung 60 (4).
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
weist die Zeiterfassungsschaltungsanordnung 60 eine Mehrzahl von
Zählern 62, 64, 66 und 68 auf.
Die Zähler 62, 64, 66 und 68 sind
Mehrfachbit-Binärzähler, die
konfiguriert sind, um frei zu zählen.
Die Zeiterfassungsschaltungsanordnung 60 umfasst ferner
eine Mehrzahl von Mehrfachbit-Zwischenspeichern 70, 72, 74 und 76,
die jeweils mit den Binärzählern gekoppelt
sind. Die Zwischenspeicher speichern Zählwerte für die jeweiligen Phasen zwischen,
ansprechend auf die erkennbaren Signalereignisse, die dem Servoleseelement
entsprechen, das Servoübergänge liest.
Die Zwischenspeicher umfassen Lasteingaben, die durch die vordere
Flanke eines Pulses ausgelöst werden,
der anzeigt, dass ein Zeitereignis startet oder stoppt. Um eine
asynchrone Schaltungsanordnung zu minimieren, werden mehrere Instanzen
der Zeitereignisse erzeugt, entsprechend der Phasenanzahl, und jeder
Zwischenspeicher 70, 72, 74 und 76 wird
auf eine der Instanzen synchronisiert. Nachdem die Zwischenspeicherdaten
eingeschwungen sind, wird die Summe der Werte in den Zwischenspeichern 70, 72, 74 und 76 berechnet,
um einen Hochauflösungszeitwert
zu erzeugen. Die Berechnung der Summe wird in einem Nachprozessor
in der Zeiterfassungslogik 56 durchgeführt, während die Zähler 62, 64, 66 und 68 weiter
zählen.
Nachdem die Hochauflösungszeitstempel
berechnet sind, wird ein weiteres Verarbeiten der Zeitdifferenz
zwischen den Ereignissen mit konventionellen Datenpfadverarbeitungsverfahren
durchgeführt.
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5 veranschaulicht
die Auflösungszunahme,
die dadurch gewonnen wird, dass mehrere Phasen vorliegen. Für ein erstes
Zeitereignis 78 ist der Zeitstempel gleich der Summe von
Zählwerten
für die Zähler 62, 64, 66 und 68 zwischen
vorderen Flanken von Start- und Stopp-Pulsen 80 und 82.
Es gibt drei vordere Flanken für
jede Phase 0 bis Phase 3 zwischen den vorderen Flanken der Pulse 80 und 82. Für das Ereignis 78 beträgt der Zeitstempel
somit 3 + 3 + 3 + 3 = 12.
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Für ein zweites
Zeitereignis 84 ist der Zeitstempel gleich der Summe von
Zählwerten
für die Zähler 62, 64, 66 und 68 zwischen
vorderen Flanken von Start- und Stopp-Pulsen 86 und 85.
Es gibt drei vordere Flanken für
jede Phase 0 bis Phase 2 zwischen den vorderen Flanken der Pulse 86 und 85 und zwei
vordere Flanken für
Phase 3. Für
das Ereignis 78 beträgt
der Zeitstempel somit 3 + 3 + 3 + 2 = 11. Würde kein Mehrphasentakt verwendet,
wäre es nicht
möglich,
zwischen den Zeitereignissen 78 und 84 unter Verwendung
eines Taktes der gleichen Geschwindigkeit zu unterscheiden.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
sind die Zähler
jeweils konfiguriert, um mit einer Frequenz von nicht mehr als 200
MHZ zu zählen.
Insbesondere ist die Anzahl von Phasen für den Mehrphasentakt basierend
auf einer gewünschten
Auflösung und
basierend auf der Frequenz des Eingabetaktes ausgewählt. Zum
Beispiel ermöglicht
ein Verwenden eines Vierphasentaktes mit 50 MHZ eine Zeiterfassungsauflösung von
5 ns (1 ÷ 50
MHZ ÷ 4)
oder das Äquivalent
eines 200 MHZ-Einphasentaktes. Somit sind bei einem Ausführungsbeispiel
die Zähler
jeweils konfiguriert, um mit einer Frequenz von nicht mehr als 50
MHZ zu zählen,
und der Mehrphasentakt umfasst zumindest vier Phasen. Wenn Takte
mit immer höherer
Geschwindigkeit bei ASICs möglich
und kosteneffektiv werden, wenn die Technologie fortschreitet, wird
die Erfindung immer noch eine erhöhte Auflösung für jede beliebige gegebene Taktgeschwindigkeit
liefern.
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Es
gibt andere Verfahren zum Kombinieren der Daten von den mehreren
Phasen, die keine Duplizierung des Zählers für jede der Taktphasen erfordern.
Dies ist besonders von Vorteil, wenn die Phasenanzahl zunimmt.
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Ein
Beispiel für
eine Implementierung eines Mehrphasen-Taktgenerators 87 (6)
wird nun geliefert. Der Mehrphasen-Taktgenerator 87 liefert
Taktsignale zum Takten der Zähler 62, 64, 66 und 68 von 4.
Bei einem Ausführungsbeispiel
weist ein Mehrphasen-Taktgenerator 87 eine Mehrzahl von Verzögerungselementen 88, 90 und 92,
die zusammen in einer Kaskade gekoppelt sind, und einen Eingabetakt 104 auf,
der mit dem ersten Verzögerungselement 88 gekoppelt
ist. Die Verzögerungselemente 88, 90 und 92 weisen
jeweils eine Eingabe und eine Ausgabe auf. Die Verzögerungselemente
definieren Phasen Ph0, Ph1, Ph2 bzw. Ph3 des Mehrphasen-Taktgenerators 87.
Diese Phasen Ph0, Ph1, Ph2 und Ph3 sind mit den Takteingaben PHASE
0, PHASE 1, PHASE 2 bzw. PHASE 3 der Zähler 62, 64, 66 und 68 von 4 gekoppelt.
Somit hängt
die Anzahl der Verzögerungselemente 88, 90 und 92 von
der Anzahl der Phasen ab. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
sind drei Verzögerungselemente
bereitgestellt, die vier Phasen Ph0, Ph1, Ph2 und Ph3 definieren.
Es kann jedoch jede beliebige gewünschte Phasenanzahl vorliegen.
Zum Beispiel liegen bei einem Ausführungsbeispiel acht Phasen
vor. Der Mehrphasen-Taktgenerator 87 umfasst ferner einen
Eingabetakt 104, der mit dem Eingang des ersten Verzögerungselements 88 gekoppelt
ist. Das letzte Verzögerungselement 92 weist
eine Ausgabe Ph3 auf, die gesteuert ist, um eine Phase aufzuweisen,
die mit der Phase des Eingabetakts 104 identisch ist. Insbesondere
handelt es sich bei den Verzögerungselementen 88, 90 und 92 um
einstellbare Verzögerungselemente,
und die Bandlaufwerke 14 und 16 umfassen ferner
eine Steuerschaltungsanordnung, die konfiguriert ist, um die Verzögerungselemente
derart einzustellen, dass die Ausgabe Ph3 des letzten Verzögerungselements 92 die
gleiche Phase aufweist wie der Eingabetakt 104. Bei dem veranschaulichten
Ausführungsbeispiel
werden die Verzögerungselemente 88, 90 und 92 alle
gleichzeitig gesteuert, anstatt einzeln steuerbar zu sein. Die Verzögerungselemente 88, 90 und 92 werden
deshalb bevorzugt auf eine lokalisierte und gesteuerte Weise hergestellt,
so dass die Verzögerungsschwankung
zwischen den Verzögerungselementen
begrenzt ist. Ansonsten kann eine Ungleichmäßigkeit der Phasen bezüglich jeder
anderen Phase zu einem Fehler bei dem erfassten Zeitwert des Ereignisses führen.
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Die
Steuerschaltanordnung umfasst einen Phasenkomparator 106,
der die Phase der Ausgabe Ph3 des letzten Verzögerungselements 92 mit
dem Eingabetakt 104 vergleicht und eine Ausgabe Perr liefert,
die jegliche Phasendifferenz anzeigt. Die Steuerschaltungsanordnung
weist ferner ein Tiefpassfilter 108 auf. Der Phasenfehler
zwischen dem Eingabetakt 104 und der Ausgabe Ph3 des letzten Verzögerungselements 92 wird
gefiltert und verwendet, um die Verzögerung aller Verzögerungselemente 88, 90 und 92 einzustellen.
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Gesamtverzögerung aller Verzögerungselemente
ein Zyklus des Eingabetakts über
Teil-zu-Teil-, Temperatur-, Versorgungsspannungs- und jeglichen
anderen Schwankungen ist.
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Die
Phasenanzahl des Mehrphasen-Taktgenerators 87 ist basierend
auf einer gewünschten
Auflösung
und basierend auf der Frequenz des Eingabetakts 104 ausgewählt. Zum
Beispiel weist bei einem Ausführungsbeispiel
der Eingabetakt 104 eine Frequenz von nicht mehr als 50
MHZ auf, wobei der Mehrphasen-Taktgenerator zumindest vier Phasen aufweist.
Ein Verwenden eines Vierphasentaktes mit 50 MHZ ermöglicht eine
Zeiterfassungsauflösung von
5 ns oder das Äquivalent
eines 200 MHZ-Einphasentaktes. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel
weist der Eingabetakt 104 eine Frequenz von nicht mehr
als 50 MHZ auf, wobei der Mehrphasen-Taktgenerator zumindest acht
Phasen aufweist.
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Somit
kann durch ein Verwenden von mehreren Taktphasen der gleichen Frequenz
mit einer gleichmäßigen Phasenverschiebung
zwischen jeder der Phasen eine Hochauflösungszeiterfassung eines Ereignisses
mit viel geringeren Taktgeschwindigkeiten erreicht werden. Dies
hat eine größere Positioniergenauigkeit
bei einem zeitbasierten Servosystem zur Folge.
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Der
angestrebte Schutz soll nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele
beschränkt
sein, die nur als Beispiele gegeben sind, sondern soll stattdessen
nur durch den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche beschränkt sein.