DE1474390A1 - Magnetische Binaerdaten-Aufzeichnung mit Doppelfrequenz und Selbstsynchronisierung - Google Patents

Description

Magnetische Binärdaten-Aufzeichnung mit Doppelfrequenz und Selbstsynchronisierung

Die vorliegende Erfindung betrifft die magnetische Aufzeichnung insbesondere von Binärdaten auf permanent magnetisierbaren Aufzeichnungsträgern mit Frequenzverdopplung und Selbstsynchronisierung.

Bei der mit Sättigung arbeitenden magnetischen Aufzeichnung von binären Daten erfolgt gewöhnlich bei jedem Datenwechsel eine Flussumkehrung, d.h. eine sdrrittartige Ummagnetisierung aus einem remanenten Sättigungszustand des Aufzeichnungsträgers in den entgegengesetzten Sättigungs-Zustand ohne Rückkehr in den unmagnetischen Zustand (Non-return-to-Ziero, kurz NRZ-Verfahren). Bei diesem ursprünglichen NRZ-Verfahren findet keine Ummagnetisierung statt, so lange sich der Binärwert nicht ändert, z.B. bei mehreren aufeinanderfolgenden Nullen. Dies ergibt sehr unterschiedliche zeitliche bzw. räumliche Abstände zwischen Jeweils zwei aufeinanderfolgenden Ummagnetisierungen, was bei der im Laufe der Entwicklung stark zunehmenden Aufzeichnungsdichte auf den Aufzeichnungsträgern zu zuneh^menden Schwierigkeiten bei der magnetischen Datenabfühlung führte. Die Abtastamplitude schwankt nämlich in Abhängigkeit von den Abständen der Ummagnetisierungen um so stärker (bis zu einem Amplitudenverhältnis 1:30), je kleiner der Mittelwert der Abstände, d.h. je größer die Aufzeichnungsdichte ist.

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Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wurde deshalb vorgeschlagen, unabhängig vom jeweiligen Binärwert innerhalb jedes Taktes, d.h. innerhalb des Abstandes zweier benachbarter Binärwerte, mindestens eine Magnetflussumkehrung und gegebenenfalls noch eine zweite, einen bestimmten Binärwert, z.B. 1, darstellende Plussumkehrung vorzunehmen, also in Takten mit dem Binärwert 0 nur mit einer Ummagnetisierung, dagegen beim Wert 1 mit zwei Flussumkehrungen zu arbeiten. Diese verbesserte magnetische NRZ-Aufzeichnungsart heisst Doppelfrequenz-Verfahren.

Gemäß dem USA-Patent J5 048 8^1 erfolgen diese regelmäßigen wertunabhängigen Flussumkehrungen immer in der Mitte zwischen den übergängen zwischen zwei benachbarten Binärwerten, also in der Mitte zwischen den Taktgrensen bzw. in den Taktmitten. In denjenigen Takten, in denen ein Binärwert 1 auftritt, erfolgt dann in kurzem Abstand nach der regelmäßigen Plussumkehrung in der Taktmitte eine weitere, den Binärwert 1 kennzeichnende Flussumkehrung. Das Verhältnis dieses kurzen Abstandes zwischen der der Taktmitte und der dem Binärwert 1 zugeordneten Flussumkehrung zum Taktmitten-Abstand ist relativ klein und nach Vorstehendem wegen des resultierenden großen Unterschiedes vier Abtastamplituden also ungünstig.

Deshalb wurde, z.B. im USA-Patent J5 020 526 und in einem Artikel "High-Density Recording on Magnetic Tape" in Electronics vom lo. Okt.1959, vorgeschlagen, den kleinsten Abstand zweier benachbarter Plussumkehrungen in etetn Takt mit dem Binärwert 1 auf halbe Taktbreite und somit sein Verhältnis zur ganzen Taktbreite auf"1:2 zu vergrößern. Dies geschieht, indem die regelmäßigen Flussumkehruhgen bei den Wertübergängen, d.h. an den Taktgrenzen, erfolgen und die vom Binärwert 1 abhängigen Flussumkehrungen in der Mitte der betreffenden Takte.

Zu diesem Zweck sind laut USA-Patent 3 020 520 zwei Gruppen von Takt-" impulsen vorgesehen, und zwar die eigentlichen Taktimpulse an den

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Taktgrenzen, die einen den. Schreibstrom-Generator steuernden bistabilen Kippkreis laufend umschalten, sowie die Taktmitten-Impulse, die mittels eines UND-Krelses die binären 1-Werte bzw, -Potentiale abfühlen und entsprechende 1-Impulse erzeugen, die lter se its über einen ODER-Kreis den Taktimpulsen überlagert werden und zusätzliche Umschaltungen des bistabilen Kippkreises und somit auch des Schreibstromes in den Mitten der betreffenden Takte bewirken.

Insbesondere das letztgenannte Doppelfrequenz-Verfahren ermöglicht es, bei der Abtastung die durch die Ummagnetisierugen an den Tciktgrenzen erzeugten Impulse zu eliminieren und unmittelbar als Taktimpulse zur Synchronisierung der Einrichtungen auf der Empfangsseite zu verwenden. Es arbeitet dort also mit Selbstsynchronisierung.

Alle nach dem Doppelfrequenzverfahren arbeitenden Anordnungen, die zwei getrennt voneinander erzeugte Taktimpulsgruppen verwenden, insbesondere bei denen eine durch Verzögerung der anderen entstanden ist, haben den Nachteil, daß durch Toleranzen der die Zeitbeziehung zwischen beiden Impulsserien herstellenden Schaltelemente Phasenverschiebungen der Wertimpulse gegenüber der genauen Mitte zwischen benachbarten Taktimputen auftreten können. Bei Verwendung von gegeneinander auswechselbaren, verschiedenartigen und evtl. sogar aus verschiedenen Rechenanlagen dämmenden magnetischen Aufzeichnungsträgern, wie Magnetbändern und -platten, sind aber unterschiedliche Phasenverschiebungen von deren Wertimpulsen (Bits) nicht zulässig, da durch Justage der Abfühlschaltung höchstens eine einzige konstante Phasenverschiebung einer bestimmten Magnetspeichergruppe kompensiert werden kann, nicht aber mehrere unterschieidliche Phasenverschiebungen bei verschiedenen, abwechselnd benutzten magnetischen Aufzeichnungsträgern.

Für solche modernen, vielseitigen Rechenanlagen erhebt sich also die Forderung nach einer mit Doppelfrequenz und Selbstsynchronisierung arbeitenden Anordnung zur magnetischen Registrierung von Binärdaten ohne Phasenverschiebung.

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Diese Aufgabe der Ausschaltung von merklichen Phasenverschiebungen der binären Wert Impulse Ige genUber den Mitten der Takt Interval le w^rd/ durch die vorliegende Erfindung daduroh gelöst» daß mittels eines einzigen Reohteoklmpuls-Erzeugers eine phasengenaue Taktimpulsfolge doppelter Frequenz mit Takt- und Taktmitten-ImpHlsen erzeugt, «μ·» aus Ihr z.B. mittels eines bistabilen Kippkreises undfeines UND-Kreises eine Taktimpulsfolge halber Frequenz (eigentliche Takt- impulee) abgeleitet und' aus dieser mittels eines Verzögerungsgliedes etwa um 1/3 Taktintervall verzögerte Vorabfühlimpulse gewonnen werden, mit denen die Binärwert-Quelle z.B. mittels eines UND-Kreises abgefUhlt und bei Vorhandensein eines zweiten BinärwertesOein entsprechender Wertimpuls erzeugt wird, der die Erzeugung eines verlängerten Sperrimpulses durch einen weiteren bistabilen Kippkreis steuert, und daß duroh diese Sperrimpulse der Durchlas der den ersten Binärwert !darstellenden Taktmittenimpulse der Taktimpulsfolge duroh einen weiteren UND-Krels verhindert, dagegen beim Fehlen der Sperrimpulee freigegeben wird zu einem den Schreibetrom steuernden dritten bistabilen Kippkreis.

Nachstehend wird ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung an Hand von Zeichnungen näher beschrieben. Von letzteren stellen dar:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäflen magnetischen Aufzeichnungeeinrichtung, *

Flg. 2 Zeitdiagramme der an verschiedenen Stellen der Sohaltung nach Fig. 1 herrschenden Impulsspannungen.

Die Sohaltung naoh Fig. 1 enthält einen kristallgesteuerten Rechteok-Oenerator 11, der einen bistabilen Kippkreis 12, kurz Trigger genannt» steuert. Eine UND-Schaltung 13 1st an die Ausgänge des Triggers 12 und des Generators 11 angeschlossen und legt mit ihrem Ausgang an einer Verzögerungsschaltung 17· Die Ausgänge des Triggers 12 und eines UND-Kreises 15 steuern einen weiteren bistabilen Kippkreis 14. Der Ausgang dieses Triggers 14 und der des Generators 11

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führen zu einer UND-Schaltung 16, deren Ausgang schließlich einen ' den Sohreibstrom bestimmenden Trigger 18 steuert.

Die Pig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf der in der Schaltung nach Pig. I wirksamen Spannungen während mehrerer, nacheinander den Binärziffern 0,.1, 0, 0 und 1 zugeordneter Taktintervalle T, die durch vertikale gestrichelte Linien begrenzt sind. Das Impulsdiagramm a stellt die vom Generator 11 im Abstand T/2, d.h. am Anfang und in der Mitte Jedes TaktintervalIs gelieferten Rechteckimpulse dar. Diese Impulse a schalten mit ihren Rückflanken den Trigger 12 laufend um, so daß er gemäß Diagramm b Rechteokimpulse mit der halben Frequenz der Impulse a liefert. Werden nun die Impulse a und b gleichzeitig den beiden Eingängen des UND-Kreises 13 zugeführt, so werden nur die am Anfang der Taktintervalle auftretenden Impulse a durchgelassen, wie es das Impulsdiagramm c zeigt. Die Vorderflanken der Impulse ο fallen mit den Anfängen der Taktintervalle zusammen, so daß ^di§t§A§P^{ale c als} Taktimpulse auch noch für weitere, nicht dargestellte^czwecke dienen.

Die Taktimpulse c werden in einer Verzögerungsschaltung 17 geeigneter Art, z.B. Verzögerungsleitung, monostabilen Kippkreis usw., um etwa ein Drittel des Taktintervalls verzögert. Sie sind als verzögerte Impulsfolge c¹ gestrichelt dargestellt. Diese verzögerten Taktimpulse c^f dienen"zur Vorabfühlung des jeweils aufzuzeichnenden Binärwertes' kurz vor dem Auftreten des gegebenenfalls zur Schreibsteuerung zu verwendenden Taktmittenimpulses aus der Impulsfolge a. Der Anfang der Abfühlimpulse c^f braucht daher nicht genau eingehalten zu werden; wichtig 1st nur, daß das Abfühlergebnis (der anschließend beschriebene Wertimpuls d) rechtzeitig vor Beginn der Taktmittenbzw. Schreibimpulse vorliegt. Die verwendete Binärwert-Quelle, z.B. ein nicht dargestelltes Schreibregister DR, wird auf das Vorhandensein eines Binärwertes 0 abgefühlt, indem ihre Ausgangsspannung DR gleichzeitig mit den Abtastimpulsen c¹ den beiden Eingängen des UND-Kreises 15 zugeführt werden. Dieser läßt beim Vorliegen eines Binärwertes 0 im Register DR den Abtastimpuls nach Pig. 2d als Wertimpüls d zum Trigger 14 hinduroh.

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Der Trigger 14 wird durch die Vorderflanke des Wert impulse a d ausgeschaltet und anschließend durch die Vorderflanke des an seinem · zweiten Eingang wirksamen Impulses b wieder eingeschaltet. Am .Triggerausgang entsteht daher bei einem Binärwert O nach Pig. 2e ein breiter negativer Sperrimpuls e in der Taktmitte.

Der Sperrimpuls e verhindert mit Sicherheit den UND-Kreis 16 am Durchlass eines den Binärwet 1 darstellenden Taktmittenimpulses der Impulsfolge a zum Schreibtrigger .18.

Wenn da^gen,wie im 2. Taktintervall der Pig. 2, nicht ein Binärwert 0 sondern 1 vorliegt, so fehlt sowohl der Wertimpuls d als auch der Sperrimpuls e, so daß der UND-Kreis 16 außer dem ständig durchgelassenen Taktanfangsimpuls der Impulse a nun auch den Taktmittenimpuls durchläßt, wie es Pig. 2f zeigt. Somit treten/Taktintervallenjmit dem Binärwert O nur Einzelimpulse f am Taktanfang, also nur je ein Taktimpuls, auf, dagegen in Takten mit dem Binärwert 1 Doppelimpulse f am Taktanfang und in der Taktmitte, d.h. je ein Taktimpuls und ein Binärimpuls 1.

Die Vorderflanke jedes Impulses f schaltet den Schreibtrigger 18 um, so daß dieser zu Beginn jedes Taktintervalls und außerdem in der Mitte jedes Taktes mit dem Binärwert 1 je eine Umkehrung der . Schreibspannung und somit auch des durch sie gesteuerten magnetischen Schreibflusses bewirkt.

Der Hauptvorteil der vorstehend beschriebenen magnetischen Binärdaten-Aufzeichnungseinrichtung ist der, daß nur an die Taktimpulsfolge a, nicht aber an die aus ihr umgeformten Impulse b, c¹, d und e, hohe Forderungen an zeitliche Genauigkeit und Freiheit von Phasenverschiebungen gestellt werden müssen. Dies beruht daru)af, daß vom Potential des binären Registrierwertes O ein sehr breJter und daher lageunempfindlicher Sperrimpuls e zur Ausschaltung des unerwünschten,, den B'inärwert 1 darstellenden Taktmittenimpulses der. Impulsfolge a abgeleitet wird. Die Sperrung des Triggers 16 erfolgt daher auf jeden .Pail rechtzeitig vor Beginn des Taktmittenimpulses und wird'erst

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* naoh dessen Ende wieder aufgehoben. PUr den Durchläse dieses Im-. pulses in Takten mit dem Binärwert 1 1st überhaupt kein zeitlioh begrenzter Durchlassimpuls erforderlich« sondern während der gesamten Taktdauer herrscht Durohlasspotential am Trigger 16.

Die Genauigkeit der Impulsfolge a hängt unmittelbar von der des Reohteokimpulsgenerators 11 ab. Je nach dem erforderlichen Oenalgkeitsgrad können versohiedene Oeneratortypen verwendet werden. ₍4' Wegen selntr extremen Oenauigkelt mitjeiner Phasenverschiebung von weniger al« 0,01 % bei gleichzeitiger Einfachheit und Preiswürdigkeit wird Jidooh allgemein dem lofetallgesteuerten Oszillator der Vorzug gegeben.

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ORIGINAu

Claims (1)

1. Pate ntanspruch

   Magnetische Binärdaten-Aufzeichnungseinrichtung mit mindestens einer regelmäßigen Ummagnetlsierung des Aufzeichnungsträgers in Jedem Taktintervall und gegebenenfalls einer einen bestimmten Binärwert (l) darstellenden zweiten Ummagnetisierung, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines einzigen'Rechteckimpuls-Erzeugers (11) eine phasengenaue Taktimpulsfolge (a) doppelter Frequenz mit Takt- und Taktmitten-Impulsen erzeugt, aus ihr z.B. mittelreines bistabilen Kippkreises (12) und eines UND-Kreises eine Taktimpulsfoige (c) halber Frequenz (eigentliche Takt-

   Impulse) abgeleitet und aus dieser mittels eines Verzögerungen gliedes (17) etwa um 1/5 Taktintervall verzögerte VorabfühlImpulse (o¹) gewonnen werden, mit denen die Binärwert-Quelle (DR) z.B. mittels eines UND-Kreises (I5) abgefühlt und bei Vorhandensein eines zweiten Binärwertes (θ) ein entsprechender Wertimpuls (d) erzeugt wird, der die Erzeugung eines verlängerten Sperrimpuleee (e) durch einen weiteren bistabilen Kippkreis (14) steuert, und daß durch diese Sperrimpulse (e) der Durchlass der den ersten Binärwert (1) darstellenden Taktmittenimpulse der Taktimpulsfolge (a) durch einen weiteren UND-Kreis (l6) verhindert, dagegen bei« Fehlen der Sperrimpulse (e) freigegeben wird (impulsfolge f) zu. einem den Sohreibstrom (9) steuernden dritten'bistabilen Kipp« fcreis (18),

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