JPS61120381A - Mfmデータ記録のための位相固定ループ - Google Patents

Mfmデータ記録のための位相固定ループ

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JPS61120381A
JPS61120381A JP60254611A JP25461185A JPS61120381A JP S61120381 A JPS61120381 A JP S61120381A JP 60254611 A JP60254611 A JP 60254611A JP 25461185 A JP25461185 A JP 25461185A JP S61120381 A JPS61120381 A JP S61120381A
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    • G11B20/00Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/10Digital recording or reproducing
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L7/00Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/02Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information
    • H04L7/033Speed or phase control by the received code signals, the signals containing no special synchronisation information using the transitions of the received signal to control the phase of the synchronising-signal-generating means, e.g. using a phase-locked loop
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B20/00Signal processing not specific to the method of recording or reproducing; Circuits therefor
    • G11B20/10Digital recording or reproducing
    • G11B20/14Digital recording or reproducing using self-clocking codes
    • G11B20/1403Digital recording or reproducing using self-clocking codes characterised by the use of two levels
    • G11B20/1423Code representation depending on subsequent bits, e.g. delay modulation, double density code, Miller code

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  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野 本発明は1位相固定ループ回路に係り、特に。 磁気記録データをデコードするのに有用な位相固定ルー
プに係る。 従来の技術 デジタルデータの磁気記録は、典型的に、一連の遷移、
即ち、磁化方向の変化(その間隔がデータを定める)を
記録することによって行なりれでいる。これら遷移のタ
イミングをデジタルデータと相関させるために種々のコ
ードが使用されている。 これらのコードは、しばしば、タイミング情報の記録を
果たし、記録媒体の速度が変化する場合でも、再生信号
のタイミングを、記録に用いられる信号のタイミングと
相関させることができる。 2つ以上のトラックを並列に記録することのできるシス
テムにおいては、データを含むトラックと並列に記録さ
れるクロックトラックにタイミング情報を与えることが
できる。再生時には、クロックトラックからの信号が、
データ1ヘラツクからの信号をデータとして解釈すべき
時を指示する。 記録密度が高い場合には、クロックトランクとデータト
ラックとの間で必要なタイミング整列を得ることは困難
である。このため及び他の理由で、データ及びクロック
情報を単一のトラックに混合するコードが開発されてい
る。 周波数変調(FM)の形態である1つのこのようなコー
ドは、データとクロックを次のように結合する。ビット
セルは、単一データビットのエンコードに割り当てられ
た時間であり、各々のビットセルの第1の半分はデータ
窓でありそして第2の半分はクロック窓であり、ビット
セルに関連したデータが1である場合には、データ窓の
中心に遷移があり、さもなくばデータ窓には遷移がなく
、そしてクロック窓には常に遷移がある。このFMコー
ドにおいては、各ビットセルの同じ位置(クロック窓の
中央)に遷移がくるように保証され、これにより、結合
されたクロック/データ信号からのタイミング情報の取
り出しが比較的容易にされる。 このFMコードの変形態様(MFM)が開発されており
、この場合は、クロック遷移の幾つかが書き込まれない
。記録される遷移間の最小距離は、特定のテープ又はデ
ィスクにいかに多くのデータを記録できるかを決定する
主たる要素の1つである。従って、MFMの方が、FM
の場合よりも高いデータ密度で記録を行なうことができ
る。 このような高い記録密度は得られるが、MFM信号から
クロック情報を取り出すことは非常に困難なものとなる
。これは、MFMでは、遷移の発生を保証するような時
間がビットセル内にないからであり、実際上、全く遷移
をもたないようなビットセルがある。 MFM信号をデコードするためには、ビットセルの巾を
得るだけでなく、データ遷移が生じるべきビットセルの
部分、即ち、データ窓を識別するのに必要な位相情報も
得るように再構成を行なわねばならない。この再構成は
、クロック及びデータ遷移の混合体から行なわねばなら
ず、これらは、エンコードされたデータにもよるが予想
のできないような混合となる。 発明が解決しようとする問題点 MFM信号からクロック信号を再構成する作業には位相
固定ループ(P L L)が使用されるが、多数の問題
点が生じる。データは、典型的に、ブロックで記録され
、これらブロック間には遷移をもたないギャップが設け
られる。各ブロックの開始には同期をとる必要がある。 成るPLL設計に伴う1つの問題点は、この同期□時間
中に、PLLがビット速度ではなくて高調波もしくはビ
ート周波数に固定されてしまうことがある点である。別
の問題は、幾つかのPLLは固定速度が遅く、同期時間
の開始のPLLの周波数がビット速度とあまりに異なる
場合には、PLLが同期時間の終わりに固定されないこ
とである。 PLLは、TL圧制御発振器(vco)を備えており、
その周波数制御はループエラー信号によって行なわれる
。vCOは、これを駆動することのできる周波数範囲に
限度がある。この周波数範囲が広いと、PLLをより迅
速に固定する助けとなりそして(高調波もしくはビート
周波数に固定することのあるループの場合には)ループ
が高調波もしくはビート周波数に固定するおそれを少な
くすることができる。 PLLがvCoの周波数範囲の一端付近の周波数に固定
する場合には、VCOをその方向に駆動できる程度が限
゛定される。従って、VCOの周波数範囲の中心を、P
LLが固定される周波数に対応させることが所望される
。この目的を達成するための課題には、次の2つのファ
クタが含まれる。(1)同じvCo設計の色々な状態に
おいて部品の値の変化によってvCOの中心周波数が変
化する。(2)システムの他の部品の変化(例えば、テ
ープ速度の変化)が生じると、P、L Lが1つの所定
の周波数に固定することが予想できなくなる。最初の課
題は、調整を行なうことによって解消できるが、各々の
製品を個々に調整しなければならないことにより製品の
コストが増大する。 問題点を解決するための手段 本発明は、MFM信号をデコードする場合に特定の効果
を発揮して使用することのできる位相固定ループ(P 
L L)を提供することを目的とする。このPLLは、
クロック及びデータの遷移に対して別々の窓を形成する
。本発明によれば、PLLは、任意の相対的サイズを有
するクロック及びデータ窓を形成することができ、遷移
の発生が予想される窓内の時間を所望の値にセットする
ことができる。更に、PLLは5次のような2つの同期
モードを有する。一方のモードにおいては。 PLLは、実際のデータを読み取る時に生じるデータ及
びクロックの両遷移の効果を最大限に利用することがで
き、そして第2のモードは、データブロックの始めの同
期時間中に使用され、PLLは、ビット周波数には素早
く固定するが高調波やビート周波数には固定しないよう
にすることができる。 PLLは、ビットセルを小さなインターバルに分割する
カウンタを含むタイミング論理回路を備えている。この
カウンタは、データ及びクロック窓を定めるタイミング
信号であって、MFM信号において遷移の発生が予想さ
れる時にこれら窓内の時間を定めるようなタイミング信
号を発生する。電荷ポンプは、ポンプアップ及びポンプ
ダウン制御信号に応答することによりPLLエラー信号
を発生する。ポンプアップ及びポンプダウン信号は、カ
ウンタからのタイミング信号と、入力信号における遷移
の検出とに応答してセット及びクリアされる。データモ
ードにある間は、遷移の発生が予想される時間より後で
遷移が発生した時に第2のカウンタを用いて電荷ポンプ
が制御される。 電荷ポンプの電荷蓄積回路は、ループの動特性を制御す
る。この回路は、(i)キャパシタと直列な抵抗器及び
(it)第2のキャパシタを並列に組合せたものである
。この特定の電荷蓄積部は、PLLの迅速な初期固定を
果たす一方、安定したループ性能を確保する。抵抗器及
びキャパシタの値は、特定のシステムに対してループの
動特性を最適なものにするよう選択することができる。 PLLは、VCOを備え、vCOの中心周波数は自動的
に調整される。この自動調整は、vCOのタイミングキ
ャパシタとして働くダイオードにかNる逆方向バイアス
電圧を調整することによって達成される。この調整は、
中心周波数が、PLLが固定される周波数と一致するよ
うに行なわれる。これにより、PLLは、VCOの周波
数範囲を最大限に利用することができる。 本発明は、特に、特許請求の範囲に指摘される。本発明
の上記及び他の効果は、添付図面を参照した以下の詳細
な説明より理解されよう6実施例 デジタルデータは、書き込み信号に応答して磁界を発生
する記録仝ラドにテープを通すことにより磁気テープに
記録される。書き込み信号は、2値信号である。この信
号が一方の値である時には、テープが一方の方向に磁化
される。書き込み信号が他方の値である時には、テープ
が反対の方・向に磁化される。一方の値から他方の値へ
の書き込み信号の遷移は、テープの磁化の遷移に対応す
る。 第1図を説明すれば、データは、データブロック10と
称する一群のデータビットとしてテープに記録される。 データブロック10は、テープに逐次記録される。ブロ
ック10とブロック10との間では、テープが磁化され
ず、これらの非磁化領域をギャップ12と称する。各デ
ータブロック10の前には前置部分14が記録される。 各データブロック10の後には後置部分16が記録され
る。1つのブロック1oに関連した後置部分16と、次
のブロック10の前置部分14との間にギャップ12が
ある。前置部分14は、再生システムのタイミングとデ
ータブロック10のタイミングとを同期させるのに用い
る一連の遷移を含んでいる。一連の同期遷移に続いて、
マークビット18が記録され、これは、再生システムに
より同期遷移とは区別される。マークピット18に続い
てデータブロック10が記録される6 1組のデータビット30が、このデータを記録するのに
用いる書き込み信号32と共に第2図に示されている。 再生及びデコードシステムからの1組の選択された信号
34.36.38.4゜及び42も示されている。再生
及びデコードシステムは、第3図に簡単なブロック図で
示されている。 データビット30は、変更周波数変調CMFM)コード
に基づいてコード化される。このコードによれば、各ビ
ットは、ビットセルと称する時間周期に記録される。各
ビットセルは、データ窓である第1部分と、クロック窓
である第2部分とを含んでいる。第2図において、ビッ
トセルは。 データ窓信号38の1つの立上り縁から次の立上り縁ま
で延び、データ窓は、データ窓信号38の高レベル部分
によって指示されそしてクロック窓は、データ窓信号3
8の低レベル部分によって指示される。第2図に示すよ
うに、データ及びクロック窓は、同じ巾であるが、以下
で述べるように、これらの窓は異なった巾のものでもよ
い。 2進値′1′のデータビット5oは、データビットのビ
ットセル・のデータ窓部分中に遷移52によって書き込
み信号32にエンコードされる。 ビット50は、値が′1′であるから、ビットセルのク
ロック窓部分には遷移が書き込まれない。 データビット54は、値′0′の全てのビットと同様に
、データ窓に遷移をもたずに書き込み信号32にエンコ
ードされる。又、ビット54は、クロック窓に遷移56
を含むことによってエンコードされる。遷移56が含ま
れるのは1次のビット58も値10′だからである。ビ
ット58は、値′0′であり、これに続くビット60も
値10 jである。従って、ビット54と同様に、ビッ
ト58は、データ窓に遷移を含まずそしてクロック窓に
遷移62を含むことによってエンコードされる。 ビット60は、値′O′であるが、ビット60の後に値
(Olではなくて値′1′のビット62が続くという点
でビット54及び58とは異なる。ビット60は、デー
タ窓にもクロック窓にも遷移をもたないようにして書き
込み信号32にエンコードされる。 第2図の書き込み信号32から明らかなように、MFM
信号に生じる遷移と遷移との間の距離は、1.1.5及
び2ビツトセルである。 書き込み信号32は、記録媒体を磁化するの。 に用いる書き込みヘッドに電流を流すのに使用される。 書き込み信号32の遷移は、記録媒体の磁束の方向の遷
移に対応する。 第3図を説明すれば、MFMエンコードされたデータの
記録を再生するために、記録テープ110は、読取へラ
ド112に通され、信号114が発生される。読取ヘッ
ド1−[2がテープ110の磁化を感知するfi4tl
により、信号114は、芹き込み信号32を濾波及び微
分した形態のものとなり、信号114のピークは、書き
込み信号32の遷移に対応したものとなる。信号114
は、回路116によって処理され、この回路は、信号1
14を増幅、低域濾波及び微分し、読取信号118及び
34を発生する。第2の微分により、信号34及び11
8のゼロ交差点は信号114のピークに対応し、従って
、信号32の遷移に対応する。 又、信号114は、回路117によっても処理され、こ
の回路は、記録された信号の存在を検出した時にギャッ
プなし信号524を発生する。 このギャップなし信号524は、データブロックの読取
処理に使用される。 読取信号34及び118は、ゼロ交差検出器120によ
って処理され、一連のパルスであるゼロ交差信号36及
び122が発生される。各パルスは、読取信号34及び
118におけるゼロ交差に対応する。 ゼロ交差信号36及び122は、位相固定ループ(PL
L)回路12/Uへ送られる。このPLL124は、デ
ータ窓38及び128のタイミング信号と、クロック1
30のタイミング信号とを発生し、その各々のタイミン
グは、以下で詳細に述べるようにゼロ交差信号36及び
122に基づいて調整される。PLLは、デジタル論理
回路136を備え、この論理回路は、他の機能の中でも
、ゼロ交差信号36及び122と、クロック信号130
のカウントダウン信号との位相比較を果たす。 この位相比較の結果によって、ポンプアップ信号138
及びポンプダウン信号140が選択的に作用される。ポ
ンプアンプ信号138及びポンプダウン信号140は、
電荷ポンプ142を駆動し。 このポンプは、そのポンピング作用の結果としてループ
エラー信号144を発生する。このループエラー信号1
44は、電圧制御発振器(vCO)146の周波数制御
入力に接続される。VCo 146は、クロック130
を発生し、これは、エラー信号144によって指示され
るように調整される。VCo似よって発生されたクロッ
ク130の周波数は、データ窓信号38及び128の倍
数である。この特定の実施例では、クロック130が約
15 M Hzであり、そしてデータ窓38及び128
が約500 KHzである。論理回路136に含まれた
モジュロ30カウンタは、クロック130からデータ窓
信号38及び128を導出する。 又、ゼロ交差474号36及び122は、データ窓信号
38及び128並びにクロック信号130と同様にデー
タ検出回路126に送られる。このデータ検出回路12
6は、クロック130によってタイミングどりされる同
期デジタル回路である。 データ検出回路126は、データ窓中にゼロ交差が生じ
たかどうかを判断し、それに応じてデコードデータ信号
40及び132をセットする。又。 データ検出回路126は、データクロック信号42及び
134も発生し、この信号は、デコードデータ信号40
及び132によって表わされた逐次ビットの各々を識別
する。データクロック42及び134の各立上り縁の時
間におけるデコードデータ信号40及び132の値は、
デコードデ〒り流におけるビットの値である。 第3図に示したシステムにおいて、データクロック42
及び134は、データ窓38と同じである6第3図の構
成部品の外部で発生される制御信号は、有効データがあ
る時にデータクロックに立上り遷移のみが生じるように
、データクロック42及び134のゲート動作に使用さ
れる。例えば、データクロックは、ギャップ12.前置
部分14及び後置部分16の間はゲートオフされる。 第6図を説明すれば、PLLが発生する信号418は、
一連のビットセル(第6図にはその1つのみが示されて
いる)を定めると共に、各ビットセル内のデータ窓42
0及びクロック窓422を定める。又、PLLは、信号
416も発生し、この(Q号は、各々、データ窓及びク
ロック窓内の比較時間424及び426を定める。PL
Lは、信号418の周波数を、テープから読み取ったM
FMコードデータのビット速度と同じにするように調整
する。更に、PLLは、データ形式のゼロ交差がはゾデ
ータ窓の比較時間424に生じると共に、クロック形式
のゼロ交差がはシクロツク窓の比較時間426に生じる
ように、信号418及び416の位相を調整する。 信号410.412,414.416及び418は、P
LLの論理回路136(第3図)の一部分であるモジュ
ロ30カウンタ(30カウントの周期を有するカウンタ
)の出力である。モジュロ30カウンタは、vCOのク
ロック信号によって駆動される。PLLが500KHz
のビット速度に固定される時には、vCOのクロック信
号が15MIIzである。モジュロ30カウンタの最上
位ビットは、ビットセルを定めるので(第6図に信号4
18で示すように)、このカウンタはビットセルを30
単位に分Hする。データ窓は、16カウントのII3で
あり、データ窓の比較時間は、データ窓の中心において
その各々の側に8カウントである。クロック窓は、14
カウントの巾であり。 クロック窓の比較時間は、その中心において各々の側に
7カウントである。最上位ビット418は。 データ窓及びクロック窓を定め、最上位ビットが高レベ
ルとなるサイクルの部分は、データ窓420であり、最
上位ビットが低レベルとなる部分は。 クロック窓422である。PLLがゼロ交差に固定され
た時には、ゼロ交差が窓の中心において生じ、これらは
、信号416の高−低遷移424及び426によって示
される。 PLLは、ゼロ交差が生じる時間をデータ窓及びクロッ
ク窓の比1咬時間と比較することによって位相エラーを
検出する。検出され゛た位相エラーを用いてvCOが調
整され、ゼロ交差が比較時間と厳密に調時して生じるよ
うにされる。ゼロ交差が早めに生じる場合には、VCO
が低速であり、電荷ポンプはポンプアップにセットされ
る6ゼロ交差が遅れて生じる場合には、VCOが速過ぎ
、従って、電荷ポンプはポンプダウンにセラ1〜される
。エラー信号は、実際に遷移が生じる時と、遷移の発生
が予想される時との間の時間の差に基づいて[!される
。 一般に、エラー信号を調整するための時間の比較は、次
のように行なわれる。事象(ゼロ交差及び比較時間)の
発生によりポンプアップ及びポンプダウン信号138及
び140がセラ1−及びクリアされ、電荷ポンプは、こ
れらのポンプアップ及びポンプダウン「コマンド」を処
理してエラー信号144を発生する。いずれの事象がポ
ンプアップ信号及びポンプダウン信号を変化させるがの
仕様は、PLLがデータモードで作動しているか同期モ
ードで作動しているかによって左右される。 PLLは、2つのモード、即ち、同期モード及びデータ
モードのいずれかで作動することができる。これら2つ
のモードは、ゼロ交差の時間をデータ窓及びクロック窓
の比較時間424及び426といかに比較するかが異な
り、同期モードにおいては、ゼロ交差がデータ窓の比較
時間424のみと比較され、データモードにおいては、
ゼロ交差がどちらの窓に生じるかに基づいて、ゼロ交差
がデータ窓の比較時間424又はクロック窓の比較時間
426と比較される。 同期モードにおいては、ポンプアップ及びポンプダウン
信号が各ゼロ交差の発生時に調整され。 ポンプダウンがセットされた場合にはこれがクリアされ
、ポンプダウンがセットされない場合にはポンプアップ
がセットされる。同期モードにおいては、ポンプアップ
及びポンプダウン信号が、各データ窓比較時間424に
も調整され(信号418の高レベル部分中の信号416
の下降縁)、ポンプアップがセットされた場合にはこれ
がクリアされ、ポンプアップがセットされない場合には
ポンプダウンがセットされる。 従って、同期モードでは、ポンプアップは。 早めのゼロ交差とその予想される時間(データ窓の比較
時間)との間の時間にセットされ、そしてポンプダウン
は、予想される時間(データ窓の比較時間)と遅れたゼ
ロ交差との間の時間にセットされる。 データモードにおいては、ゼロ交差がデータ窓の比較時
間及びクロック窓の比較時間の両方と比較される。MF
M信号を読み取るシステムは、特定の窓にゼロ交差が生
じるかどうかを前以て知ることができないので、データ
モード中にシステムは、ポンプダウン信号をセットする
ことによって遅れゼロ交差のl偽作をすることができず
、システムは、ゼロ交差が遅れることが分かるまで遅れ
ゼロ交差を待機しなければならない。(これは。 ゼロ交差が各データ窓に生じる同1■モードとは異なる
。) データモードにおいては、早めのゼロ交差が次のように
処理される。ゼロ交差が生じる窓の比較時間424又は
426より前に生じる各ゼロ交差(換言すれば、信号4
16の高レベル部分中に生じるゼロ交差)については、
ポンプアップがセットされ、各データ窓及び各クロック
窓の比較時間が生じる時にはポンプアップがクリアされ
る。 データモードにおいては、遅れのゼロ交差が次のように
処理される。ゼロ交差が生じる窓の比較時間424又は
426より後に生じる各ゼロ交差(換言すれば、信号4
16の低レベル部分中に生じるゼロ交差)については、
ポンプダウンがセットされ、窓の中心からの時間を指示
するカウントの補数(このカウントは、モジュロ30カ
ウンタの4つの最下位ビットの補数である)が補助カウ
ンタ(74LS163)にロードされ、モジュロ30カ
ウンタを駆動する同じクロックでこの補助カウンタがカ
ウントアツプされ、これがオーバーフローした時にポン
プダウンがクリアされる。 例えば、ゼロ交差が3カウント遅れて生じた場合には、
時間430に、モジュロ30カウンタの4つの最下位ビ
ットがooioとなる。その補数は、11o1である。 これは、その後の第3のカラン1へでオーバーフローす
る(カウントは、1110゜1111と進み、オーバー
フローしてooooとなる)。従って、ポンプダウン信
号は、ゼロ交差が遅れた時間に等しい時間周期にセット
される。 データモードは、実際のMFMデータに固定するのに使
用される。MFM信号においては、各ビットセルがデー
タ窓にゼロ交差を含むがクロック窓にゼロ交差を含むか
或いはピノ[−セルに全くゼロ交差を含まないかのいず
れかである。PLLは、ゼロ交差が欠落することによっ
てエラー信号に変化が生じないように構成される。エラ
ー信号は、ゼロ交差が生じた時だけ調整される。データ
モードにおいては、各ゼロ交差の時間が、ゼロ交差の生
じる窓の比較時間に対して比較される。 同期モードは、データブロックの前置部分の同期部に固
定するのに使用されると共に、読取信号がない時(ギャ
ップであるか又はテープが読み取られない時)には、一
定周波数発振器に固定するように使用される。同期モー
ドにおいては、ゼロ交差パルスは、ビットセルごとに1
つ、そして常にピントセル内の同じ時間に生じるものと
仮定する。これは、全て1のデータ流と等価である6(
全てOのデータ流もビットセル当たり1つのゼロ交差を
有するが、これらは、クロック窓において生じる。デー
タ窓はクロック窓より広いので、データ流が全てOでは
なく全て1である場合には同期がとり易い。)同期モー
ドにおいては、ゼロ交差がデータ窓に生じるがクロック
窓に生じるかに拘りなく、全てのゼロ交差が最も近いデ
ータ窓比較時間と比較される。 PLLは、データモードにある時に高調波゛に固定され
ることがある。然し乍ら、同期モードにおいては、高調
波にもビート周波数にも固定されない。高調波もしくは
ビート周波数に固定されるおそれが最も大きい時間中に
は、各データブロックの手前の同期時間、即ち、同期モ
ードを使用することができる。というのは、この時間中
には。 データがデコードされないからである。従って。 別々の固定モードを使用する場合は、データ及び同期時
間の両方に単一の作動モードを使用しなければならない
場合では得られないような性能が発揮される。 データ窓が定められると、データ窓にゼロ交差が存在す
ることによってそのビットセルに対応するピノ1−がJ
で、bることが指小されそしてデータ窓にゼロ交差が存
在しないことによって0であることが指示されるという
ルールに従ってデータをデコードすることができる。ク
ロック窓のゼロ交差は、データ窓の位置設定を助けるも
のとして使用される(P L Lの動作について上記し
たように)が、データの値の判断には直接使用されない
。 データ検出回路126は、デコードデータ信号40及び
132並びにデータクロック信号42及び134を次の
ように発生する。ゼロ交差ラッチは、各データ窓の前に
クリアされる。データ窓の間にゼロ交差が生じた場合に
は、ゼロ交差ラッチがセットされる。各データ窓の下降
縁において、ゼロ交差ラッチの内容が、デコードデータ
信号を作用させるラッチに転送される。データ窓の下降
縁においてデコードデータ信号が変化する時には、デコ
ードデータ(3号を読み取るための指定時間がデータ窓
の上昇縁となる。従って、データクロック信号は、デー
タ窓信号をゲート動作させた形層となり、データクロッ
クの立上り縁を用いて、デコードデータ信−)をいつ読
み取るかが指示される。 統計学的には、MFMコードの性質により。 データ形式のゼロ交差が発生する時にはクロック形式の
ゼロ交差が発生する場合よりもエラーが多くなる傾向が
ある。従って、MFMデコーダの性能は、第6図に示す
ように、データ窓をクロック窓よりも広くすることによ
って改善することができる。更に、ゼロ交差のタイミン
グエラーにより。 遅れゼロ交差の方が早めのゼロ交差よりも生じ易くなる
ことが考えられる。従って、比較時間を窓の中心より前
に配置することによって効果が得られることになる。第
6図に出力が示されたモジュロ30カウンタは、比較時
間424及び426を対応する窓420及び422の中
心に配置するが、データ窓とクロック窓の相対的な時間
が異なるように比較時間を窓内の何等かのカウントに配
置するようカウンタを設計することができる。 PLL及びデータ検出回路は、データプロッりの読取を
容易にする成る種の回路を備えている。 然し乍ら、ブロックレベル動作の細部の大部分は。 PLL及びデータ検出回路が組み込まれたシステムによ
って制御される。外部のシステムによって発生しなけれ
ばならない信号は、760作す1可能比倍号520、読
取可能化信号522及び一定クロック526である。 PLLが固定すべき信号がないことがあり、例えば、そ
れはギャップ中又はテープが停止した時である。読取信
号が得られるようになった時にPLLがこの信号に素早
く固定するよう準備するため、PLLは、データを読み
取る時の予想されるビット速度と同じ一定の周波数に固
定される。 この周波数は、500KHzにセットされた一定クロッ
ク信号526によって与えられる。 VCO作動可能化信号520は、PLLがゼロ交差パル
ス122に固定されるか一定クロック526に固定され
るかを制御する。読取可能化信号522は、PLLが同
期モードにあるがデータモードにあるかを制御すると共
に、電荷ポンプの利得制御信号218を駆動させる。P
LLがデータに固定されない限りデータを読み取ること
はできないので、VCO作動可能化信号が発生されない
限り読取可能化信号は発生されない。 一定クロック526への固定からゼロ交差パルス122
への固定へ切り換わる時には、PLLは、ゼロ交差パル
ス122と同相でスタートするように構成され、vCO
作動可能化信号520が高レベルになった時には、モジ
ュロ30カウンタが次のゼロ交差の発生時に11111
の値からカウントを開始するようにセットされる。第6
図に示すように、モジュロ30カウンタが値11111
である時間は、データ窓420の中心424の時間であ
る。又、PLLは、ゼロ交差パルス122への固定から
一定クロック526への固定に切り換わる時にも同相で
スタートするように構成され、vco作動可能化信号5
20が低レベルになると、モジュロ30カウンタは、一
定クロック信号526に次のパルスが発生した際に11
111の値からカウントを開始するようにセットされる
。 従って、いずれにせよ、PLLが新たな信号に固定され
始めた時には+ PLLは、この新たな信号と同期して
スタートする。 データを読み取らない時には、vCO作動可能化信号5
20及び読取可能化信号522が発生されないにれによ
り+ PLLは、同期モードで作動されると共に、一定
クロック526に固定され、電荷ポンプの利得を高レベ
ルにセットする。 データブロックを読み取る手順は、MFM読取信号がな
い時、換言すれば、データブロック10間のギャップ1
2の時に開始される。データブロックの手前の前置部分
14が始まったことが、ギャップなし信号524の発生
によって指示された時には、外部のシステムがvCO作
動可能化信号520を発生し、これにより、PLLは、
一定クロック526ではなくてゼロ交差パルス122に
固定される。PLLが固定されるに充分な時間が経過し
た後であって且つ前置部分14の終わりにはまだ達しな
い時に、読取可能化信号522が発生され、PLLをデ
ータモードに切り換えさせる。 この点において、データ検出回路126は、一連の1を
検出する。というのは、同期モードでは、PLLがデー
タ窓のゼロ交差に整列するからである。検出さるべき第
1のOは、マークビット18である。このマークビット
18に続くビットは、データブロック10である。デー
タ検出回路126は、マークビット18が検出されるま
で、データクロック信号134を作動不能に維持し。 マークピットの検出後、データクロック134が作動可
能にされる。従って、データクロック134は、デコー
ドデータ信号132が有効データを含んでいる時を判断
するのに使用できる。 外部のシステムは、データの終了がデータ自体によるも
のか(例えば、成る数のデータビットを予想することに
より)或いはギャップなし信号524(これは、信号の
有無を指示する)によるものかを判断することができる
。データブロックが読み取られた後、外部システムは、
PLLを一定クロックに固定させるようにセットしくV
CO作動可能化信号520を用いることにより)、PL
Lを同期モードにセラ1−シ(読取可能化信号522で
)、そして電荷ポンプの利得を増加させる(+!1′l
!取可能化信号522で)。 電力検出回路536は、電源の電圧がプリセット限界よ
り高いかどうかを検出する。システムが最初にオンにさ
れた時には、11!源の電圧がプリセット限界を越える
までDCOK信号538が発生されず、プリセット限界
を越えた後にDCOK信号が発生される。これは、電力
が充分に供給されるまで電荷ポンプがポンピングしない
ようにする。 第7図、第8A図、第8B図、第9A図及び第9n図は
、PLLの論理回路136及びデータ検出回路126の
実施を示すもので、この回路は。 カウンタ534(補助カウンタを実施する)並びに2つ
のプログラム可能なアレイ論理チップ(PAL)530
及び532を使用している。第7図は、これら3つの部
品530.532及び534の相互接続を示している。 第8A図、第8B図、第9A図及び第98図は、I) 
A I、530及び532の各々の内部接続を示してい
る。PALは、水平ラインに接続される全ての信号の論
理積をとると共に、1グループで8本の全ての水平線の
論理和をとるように働く。 第4図は、ポンプアップ及びポンプダウン信号に応答し
てPLLエラー信号を発生する電荷ポンプを示している
。この電荷ポンプは、2つのデジタル制御式の電流源を
備え、正の電流源210は、ポンプアップ信号138に
よって制御され。 負の電流源214は、プルダウン信号140によって制
御される。利得信号218の制御のもとで、電流源21
0及び214は、各々、0.8mA又は4mAの電流を
発生することができ、これにより、PLLの利得を2つ
の値のいずれかにセットすることができる。データを読
み取らない時には、電荷ポンプの利得が高レベルにセッ
トされ、この場合には、低利得の場合よりも迅速に固定
することができる。データを読み取る時には、利得が低
レベルにセットされ、vCOクロック130のジッタが
減少され、より正確にデータをデコードすることができ
る。 2つの電流源の出力は、ノード240において1つの出
力に結合される。ノード240とアースとの間には電荷
蓄積回路が接続される。この電荷蓄積回路は、抵抗25
2に直列に接続されたキャパシタ250で構成され、こ
の直列接続体は、キャパシタ254と並列に接続される
。 ゼロ交差が生じる各ビットセルの間には、ゼロ交差が適
当な比較時間からずらされたモジュロ;30カウンタの
カウント数に等しい時間中、ポンプアップ4B号又はポ
ンプダウン信号がセットされる。従って、殆どのビット
セルの一部分中には、正(ポンプアップの場合)又は負
(ポンプダウンの場合)の電流の一定パルスが電荷蓄積
回路に送られる。 ノード240の電圧は、電流増幅+C+ 26 Qによ
ってバッファされ、VCOの電圧制御を与える
【〕[、
r、エラー信号となる。ノード240の電圧は、市であ
る。正の電流源2.10がポンプアップ信号138によ
ってオンにされた時には、ノード24Oの電圧が増加す
る。負の電流源がオンにされた時には、ノード240の
電圧が減少する。 部品の値、特に、キャパシタ250及び抵抗252の値
は、PLLの動特性を決定するように選択される。3つ
の部品の役割を理解することが部品の値を選択する上で
助けとなろう、キャパシタ250のみで構成される電荷
蓄積回路から始まって、これに抵抗252を追加したも
の、そして最後にキャパシタ254を追加したものにつ
いて説明することにより、これらの役割が明らかとなろ
う。 キャパシタ250は、電荷蓄積回路の基本的な部品であ
る。この部品しかない場合には、各電流パルス11弓こ
、キャパシタの電圧が新たな電圧レベルまで」二昇又は
下降する。これにより、VCOは、新たな周波数ヘシフ
1へする。 直列抵抗252がループに追加された場合について考え
る。この(」(抗が追加された場合には。 各電流パルス中に、抵抗に電圧降下が生じる。これによ
り、各電流パルスに時間的に対応する電圧′ ステップ
がvCOに怪えられる。各電圧パルス中には、VCOの
周波数が変化し、パルスの後には、vCOの周波数は、
そのパルスの前の周波数に、キャパシタ250により生
じるずれを加えた周波数へ変化する。従って、抵抗を追
加した場合には、各々の電流パルスで位相をずらすこと
ができる。 並列キャパシタ254は、抵抗により与えられる電圧パ
ルスをビットセルの大部分に分散するために追加される
。ループが固定されそしてゼロ交差がその予想される時
間の近辺で生じる時には、ポンプアップ又はポンプダウ
ンがセットされるビットセルの部分がかなり小さくなる
。キャパシタ254は、このパルスをビットセルの大部
分にわたって効果的に分散させる。数カウントの短い電
流パルスの場合には、その電流の殆どによりキャパシタ
254の電圧が上昇されろ。電流パルスに続き、キャパ
シタ254の電荷は抵抗252を経てキャパシタ250
にシフ1へされる。短い電流パルスの場合、キャパシタ
254の充電及び放電により、このキャパシタが電荷蓄
積回路にない場合に生じるパルスよりも巾の広い低振幅
のパルスが発生される。その作用は、vCOを狭い範囲
で作’4hできるようにすると共に、電荷ポンプを更に
リニアなものとすることである。キャパシタ254の値
は、パルス分散作用の程度を制御し、キャパシタ250
及び抵抗252の値程はループの動特性に影響を及ぼさ
ない。 キャパシタ250の値が小さいと、電荷ポンプの利得が
大きくなり、それ故、速く固定されることになる。抵抗
252の値が小さい場合にも速く固定されるが、PLL
が入力として受け入れて固定される周波数ステップのサ
イズが減少される。 キャパシタ250及び抵抗252の値を調整する際には
、抵抗値を最初に選択し、次いで、キャパシタの値を選
択するのが好ましい。 P L LのvCOから最大の動的範囲を得るためには
、VCOの公称周波数、即ち、制御電圧がその範囲の中
心にある時のVCOの周波数を、PL Lが固定される
周波数にほり等しくしなければならない。第5図に示す
回路は、この公称周波数を、I3 L Lが固定される
周波数に自動的に調″J:!する。これにより1部品の
裕度を?ili供するための手動調整が不要になると共
に、 f:l°時調整を行なって。 II I、 Lを・部として含むシステ11内の変化を
補償することができる1例えば、テープが記録時とは異
なる速度で再生される場合には、PLLを固定しなけれ
ばならないF!J彼数が通常の固定周波数とは異なるこ
とになる、公簿周波数の自;lJr調富により、p r
、 t、は、異常状態のもとでも、vcoの全動的範囲
の利点2 t!jろことかできる。 甲−の集好1「す1−各(74SI24)がV C’;
 0300である。ダイオード;3[0及びキャパシタ
312は、VCO300のタイミングキャパシタ端J’
に接続される。逆方向にバイアスされるタイオードは、
電気的にFil変なギトバシタ;110どして働き、V
 (’、 Oの公(4・周波数を調°;:Vずろのに1
・p川される。キャパシタ:I +、 2は、夕・rオ
ートの直流バイアス゛l(L圧11r jll +11
し、VCOに影響ヲ及ぼさナイようにするのに1・1!
川される、夕・rオー1−のキャバ、 シタシス1:j
、逆方向電ノー1:の増加ど共に減少する。 この機能を強調するように設計されたダイオード。 例えば、モートローラ社のMV209を人手することが
できる。 以上に述べた特定の実施例では、VCOの周波数制御器
302の範囲の中心が:3ボルトである。 ダイオード310のバイアス電圧は、1〜ランジスタ3
20によって制御される。トランジスタ320のベース
322は、約3.8ポル1−の電圧に接続される。エラ
ー<8号が3ボルトより高い(Il?、在の公称周波数
よりJ’liい周波数がP L Lによって要3+2さ
れることを指示する)If合には、トランジスタ320
に流れる電流が誠少し、トランジスタ322のコレクタ
の電圧が増加し、これにより、RCフィルタ(抵抗32
6及びキャパシタ328)を介してバイアス電圧かり】
つくりと上昇し、タイミング容?:を減少させ、公称周
波数を」;昇させる。 その結果、VCOの公称周波数は、PLLが固定される
周波数に上昇する。 11(抗:326及びキャパシタ328で植成される低
域フィルタの時定数は、ダイオード310のバイアス上
注がvCOが組み込まれたI) L Lの動特性に対し
てゆっくりと変化するように選択され 5る。従って、
自動ゼロ調整回路は、VGOの公称周波数をループの平
均固定周波数にセットするが、この平均値より、用い迅
速な変化には応答しない6調整は、ループが固定された
時にエラー信号がVCoの範囲の中心にくるように行な
わ1bる。 以」二の説明は、本発明の特定の実施例に限定された。 更に)111の効果及び変更が当業者に明らかであろう
。それ故、本発明は、−1−記した↑Jt定の細部、代
表的な装置及び解説のための例に限定されるものではな
い。本発明の真の精神及び範囲内に入る全ての変更及び
修正は、特許請求の範囲に包含されるものとする。
【図面の簡単な説明】
第1図は、す1(型内なデータ記1々から得られる再生
信号を示す図で、」つのデータブロックと、それに隣接
する2つのデータブロックの一部分とを示す図、 第2図は1MFMデータ記録を用いた典型的なシステ1
1の記録、再生及びデコーディングにおける理想的な信
号を示す図。 第3図は、M F M (iT号の再生及びデコーディ
ングに含まれる回路の簡単なブロック図、第4図は、I
) L Lエラー信号を発生する電荷ポンプを示す図、 第5図は、自動ゼロ回路及び電圧制御発振器へのその接
続を示す図、 第6図は、ビットセルを定めると共に、ビットセル内の
成る時間を定めるためにPLLによって発生された信号
を示す図、 第7図は+ PLLの一部分を形成し、データ検出を行
なう2つのプログラム可能な論理アレイ及び補助カウン
タの相互接続を示す回路図そして第8A図、第8B図、
第9A図及び第9B図は、第7図に示した2つのプログ
ラム可能な論理アレイにおける内部接続を示す図である
。 10・・・データブロック 12・・・ギャップ14・
・・前置部分    16・・・後置部分18・・・マ
ークビット 30・・・データビット 32・・・:I;゛き込み信号 38・・・データ窓信号 110・・・記録テープ 112・・・読取ヘッド 124・・・位相固定ループ(P L L)126・・
・データ検出回路 13G・・・デジタル論理回路 138・・・ポンプアップイご号 140・・・ポンプダウン信号 】42・・・電荷ポンプ 144・・・ループエラー信号 146・・・電圧制御発振器(VCO)F IG、 I FIG、2 FIG、3 ■十 FIG、5 1 と−Iトゼル FIG、6

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一連の事象の時間を識別する入力信号と共に使用
    する位相固定ループにおいて、 A、エラー信号を発生するエラー手段と、 B、上記エラー手段に接続され、エラー信号に応答して
    、クロック信号を発生するクロック発生手段と、 C、上記クロック発生手段に接続され、クロック信号に
    応答して、データ窓、クロック窓、データ窓内の比較時
    間及びクロック窓内の比較時間を定めるタイミング信号
    を発生するようなタイミング手段と、 D、入力信号を受け取るように接続されると共に、上記
    タイミング手段に接続され、各事象の時間がデータ窓内
    に生じるか又はクロック窓内に生じるかを判断するよう
    な比較手段とを具備し、上記エラー手段は、上記タイミ
    ング手段及び上記比較手段に接続されると共に、入力信
    号を受け取るように接続され、そして各事象の時間と、
    事象が生じる窓内の比較時間との間の時間差の関数とし
    てエラー信号を調整するように構成されたことを特徴と
    する位相固定ループ。
  2. (2)上記タイミング手段は、窓の比較時間に続く窓の
    一部分中に、その比較時間からのクロックサイクル数を
    表わす信号を発生するような第1カウンタを備えており
    、そして上記エラー手段は、i)ポンプアップ信号及び
    ポンプダウン信号を受け入れ、ポンプアップ信号がセッ
    トされる間にエラー信号を一方向に駆動すると共に、ポ
    ンプダウン信号がセットされる間にエラー信号を逆方向
    に駆動するように動作する電荷ポンプと、ii)上記第
    1カウンタに接続された第2カウンタであって、この第
    2カウンタには上記第1カウンタから数値をロードする
    ことができ、この数値のロードの後、このロードされた
    数値によって指示されたクロックサイクル数が経過した
    時に桁上げ信号を発生するような第2カウンタと、ii
    i)窓の比較時間の前に窓内に事象が発生するのに応答
    してポンプアップ信号をセットする手段と、 iv)比較時間の発生に応答してポンプアップ信号をク
    リアする手段と、 v)上記第2カウンタに上記第1カウンタからの数をロ
    ードする転送手段であって、窓の比較時間の後に窓内に
    事象が発生するのに応答するような転送手段と、 vi)上記桁上げ信号に応答してポンプダウン信号をク
    リアする手段とを備えた特許請求の範囲第(1)項に記
    載の位相固定ループ。
  3. (3)上記タイミング手段は、データ窓内の比較時間及
    びクロック窓内の比較時間を各窓の中心以外の時間であ
    るように定めるタイミング信号を発生する特許請求の範
    囲第(2)項に記載の位相固定ループ。
  4. (4)上記タイミング手段は、データ窓及びクロック窓
    を別々のサイズであるように定めるタイミング信号を発
    生する特許請求の範囲第(2)項に記載の位相固定ルー
    プ。
  5. (5)一連の事象の時間を指示する入力信号と共に使用
    する位相固定ループにおいて、 A、エラー信号を発生する電荷ポンプであって、ポンプ
    アップ信号及びポンプダウン信号を受け入れ、ポンプア
    ップ信号がセットされる間にエラー信号を一方向に駆動
    すると共に、ポンプダウン信号がセットされる間にエラ
    ー信号を逆方向に駆動するように動作する電荷ポンプと
    、 B、上記電荷ポンプに接続され、エラー信号に応答して
    、クロック信号を発生するクロック発生手段と、 C、上記クロック発生手段に接続され、クロック信号に
    応答して、ビットセル及びビットセル内の比較時間を定
    めるタイミング信号を発生するようなタイミング手段と
    、 D、タイミング手段に接続されると共に、入力信号を受
    け取るように接続された制御手段とを具備し、この制御
    手段は、ポンプアップ信号及びポンプダウン信号を次の
    ように制御し、 i)ポンプダウン信号がセットされない場合事象発生に
    応答してポンプアップ信号をセットし、ii)比較時間
    の発生に応答してポンプアップ信号をクリアし、 iii)ポンプアップ信号がセットされない場合には比
    較時間の発生に応答してポンプダウン信号をセットし、
    そして iv)事象の発生に応答してポンプダウン信号をクリア
    することを特徴とする位相固定ループ。
  6. (6)2つの固定モードを有していて、一連の事象の時
    間を指示する入力信号と共に使用する位相固定ループに
    おいて、 A、エラー信号を発生するエラー手段と、 B、上記エラー手段に接続され、エラー信号に応答して
    、クロック信号を発生するクロック発生手段と、 C、上記クロック発生手段に接続され、データ窓、クロ
    ック窓、データ窓内の比較時間及びクロック窓内の比較
    時間を定めるタイミング信号を発生するようなタイミン
    グ手段であって、窓の比較時間に続く窓の一部分中に、
    その比較時間からのクロックサイクル数を表わす信号を
    発生するような第1カウンタを備えたタイミング手段と
    、D、入力信号を受け取るように接続されると共に、上
    記タイミング手段に接続され、各事象の時間がデータ窓
    内に生じるか又はクロック窓内に生じるかを判断するよ
    うな比較手段とを具備し、上記エラー手段は、 i)ポンプアップ信号及びポンプダウン信号を受け入れ
    、ポンプアップ信号がセットされる間にエラー信号を一
    方向に駆動すると共に、ポンプダウン信号がセットされ
    る間にエラー信号を逆方向に駆動するように動作する電
    荷ポンプと、ii)上記第1カウンタに接続された第2
    カウンタであって、この第2カウンタには数値をロード
    することができ、この数値のロードの後、このロードさ
    れた数値によって指示されたクロックサイクル数が経過
    した時に桁上げ信号を発生するような第2カウンタと、 iii)転送信号の発生に応答して上記第2カウンタに
    上記第1カウンタからの数をロードする転送手段と、 iv)上記タイミング手段、上記比較手段及び上記第2
    カウンタに接続されると共に、入力信号を受信しそして
    第1モード又は第2モードを選択するモード信号を受信
    するように接続された制御手段とを備え、この制御手段
    は、第1モードが選択された時には、ポンプアップ、ポ
    ンプダウン及び転送信号を次のように制御し、 a)窓の比較時間の前に窓内に事象が発生するのに応答
    してポンプアップ信号をセットし、b)比較時間の発生
    に応答してポンプアップ信号をクリアし、 c)窓の比較時間の後に窓内に事象が発生するのに応答
    して転送信号を発生し、 d)桁上げ信号に応答してプルダウン信号をクリアし、
    そして 上記制御手段は、第2モードが選択された時には、ポン
    プアップ信号及びポンプダウン信号を次のように制御し
    、 f)ポンプダウン信号がセットされない場合事象発生に
    応答してポンプアップ信号をセットし、g)ポンプアッ
    プ信号がセットされない場合にはデータ窓の比較時間の
    発生に応答してポンプダウン信号をセットし、 h)事象の発生に応答してポンプダウン信号をクリアし
    、そして i)データ窓の比較時間の発生に応答してポンプアップ
    信号をクリアすることを特徴とする位相固定ループ。
  7. (7)上記クロック発生手段は、電圧制御発振器を備え
    、この発振器は、周波数選択入力の信号によって制御さ
    れた周波数でクロック信号を発生し、上記エラー信号は
    、上記周波数選択入力に接続され、上記電圧制御発振器
    は、 i)周波数選択入力の信号がクロック信号の周波数を制
    御できるところの周波数範囲を制御するキャパシタと、 ii)上記キャパシタに接続され、上記キャパシタの容
    量を電子的に調整する調整手段であって、上記周波数制
    御入力の信号に応答し、上記エラー手段がエラー信号を
    変化させる速度よりも実質的にゆっくりと容量値を調整
    するように構成された調整手段とを備えている特許請求
    の範囲第(1)項に記載の位相固定ループ。
  8. (8)上記エラー手段は、電荷ポンプを備え、この電荷
    ポンプは、 i)共通のノードと充電ノードとの間に接続された電荷
    蓄積回路を備え、この回路は、互いに直列に接続された
    抵抗及び第1キャパシタより成り、この直列接続体は第
    2キャパシタと並列に接続され、 ii)更に、実質的に一定の正の電流を充電ノードに接
    続するデジタル制御手段を備え、そしてiii)更に、
    実質的に一定の負の電流を充電ノードに接続するデジタ
    ル制御手段を備えた特許請求の範囲第(1)項に記載の
    位相固定ループ。
  9. (9)上記第1キャパシタは、上記第2キャパシタの少
    なくとも10倍の容量を有する特許請求の範囲第(8)
    項に記載の位相固定ループ。
JP60254611A 1984-11-13 1985-11-13 Mfmデータ記録のための位相固定ループ Expired - Lifetime JPH0612591B2 (ja)

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