DE1913622B2 - Schaltungsanordnung zur Taktrückgewinnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Taktrückgewinnung in einer eine Verzögerungseinrichtung zum Verzögern des von dem Wiedergabekopf empfangenen Signals um die Dauer wenigstens eines Bit-Speicherraumes und einen das unverzögerte und verzögerte Signal vergleichenden und eine Ausgangs-Richtungsschrift wiederherstellenden Phasenkomparator aufweisenden Einrichtung zum Dekodieren einer Wechseltaktschrift großer Bit-Dichte in eine Richtungsschrift.

In der älteren Patentanmeldung P 15 24 922.6-53 (DE-OS 15 24 922) ist eine Schaltungsanordnung für eine magnetische Speichereinrichtung zur Aufnahme und Wiedergabe von Binärdaten beschrieben. Mit dieser Schaltungsanordnung werden Daten verarbeitet, deren Binärwerte in der Richtungsschrift durch bestimmte Pegel dargestellt sind und die in Wechseltaktschrift-Signale umgewandelt werden. Bei dem Wechseltaktschrift-Signal wird eine binäre NULL durch einen Übergang am Anfang und am Ende jeder Bitperiode und eine binäre EINS durch einen Übergang bei Beginn und am Ende sowie einen zusätzlichen Übergang in der Bitmitte dargestellt. Die Darstellungsweise der Binär-

NULL und Binär-EINS ist selbstverständlich willkürlich gewählt und kann daher umgekehrt werden. Im Aufzeichnungskanal sorgen geeignete Filter und Vormagnetisierungsvurrichtungen dafür, daß das die Daten beinhaltende Wechseltaktschrift-Signal linear als ungesättigtes kontinuierliches Analogsignal auf dem magnetischen Speichermedium aufgezeichnet wird. Im Wiedergabekanal wird das wiedergewonnene Analogsignal gefiltert, begrenzt und mit demselben, um ein Bit verzögerten Signal in einer Exklusiv-NOR-Schaltung verglichen, so daß das Datensignal mit seinen ursprünglichen digitalen Datenpegeln ohne Bezugnahme auf ein Taktsignal im Wiedergabekanal wiedergewonnen wird.

In jeder Datenverarbeitungsschaltung, einschließlich der oben beschriebenen Schaltung, verzerren verschiedene Blindkomponenten wesentlich die Phase gewisser Frequenzanteile der durch das System verarbeiteten Signale. Solche Phasenverzerrungen treten insbesondere bei einer magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabeschaltung aufgrund der Art und Eigenschaft der dort verwendeten Bauelemente auf. So umfassen die Parameter, welche üblicherweise eine Phasenverzerrung oder Phasenverschiebungen in gewisse Frequenzanteile der in der Schaltung verarbeiteten Signale einführen, beispielsweise Phasenänderungen als Funktion der aufgezeichneten Signale infolge der Dicke des magnetischen Speichermediums, Phasenänderungen in den Filtern und Phasenänderungen infolge Blindkomponenten in den Verstärkern und den Aufzeichnungs- und Wiedergabeköpfen. Solche Phasenänderungen in den phasenmodulierten Signalen werden bei dem System gemäß dem obengenannten älteren Vorschlag bereits wesentlich durch eine Signal-Vorverzerr-Schaltung kompensiert.

Allgemein werden die ungewöhnlich hohen Speicherdichten bekannter Taktrückgewinnungsschaltungen aufgrund der Größe der Phasenverzerrung oder der Signal-Synchronisationsfehler unbrauchbar. Beispielsweise ist in »Electronics«, 16. 10. 1959, Seiten 72 bis 75, eine Schaltungsanordnung dargestellt, die eine verschlüsseltes kombiniertes Daten- und Taktsignal wieder zerlegt, wobei das Signal durch lineare Formgebung für einen ersten Bittyp Übergänge an den Speicherraumgrenzen und für einen zweiten Bittyp Übergänge an den Speicherraumgrenzen und in den Speicherraummitten besitzt. Die Übergänge an den Speicherraumgrenzen werden von einem geeigneten Wiedergabesystem als Taktimpulse verarbeitet. Die kontinuierliche, linearisierte Wellenform wird dann in ein Rechtecksignal umgeformt. Dieses Rechtecksignal wird sodann über ÄC-GIieder differenziert und gleichgerichtet, so daß wieder das überlagerte spitzenförmige Takt- und Datensignal entsteht. Sodann werden diese impulse in einem geeigneten Dekodier- und Taktierkreis in Takt und Daten aufgespalten. Hierzu tritt das durch WC-Glieder differenzierte Signal durch ein »UND«- Gatter und löst einen monostabilen Multivibrator aus, der eine Zeitverzögerung von 0,25 Bit-Speicherraumzeit liefert. Das verzögerte Impuls steuert dann einen Multivibrator mit einer Impulsbreite von 0,5 Bit-Speicherraumzeit Nach Umkehrung wird dieser Zinnenimpuls benutzt, um die Informationsimpulse zu sperren, so daß durch das erste »UND«-Gatter (der obenliegende Block in Fig.8) nur die Taktimpulse durchtreten. Gleichzeitig erlaubt der Zinnenimpuls dem zweiten »UND«-Gatter (in der F i g. 8 untenliegend), die TaktimDulse zurückzuweisen und nur die Informationsimpulse durchtreten z:i lassen. Hierdurch wird die Wiederherstellung von Information und Takt erreicht

Nachteilig an dieser Schaltungsanordnung ist vor allem, daß Information und Takt gemeinsam wiederhergestellt werden, d. h. also, daß die Information nur in Abhängigkeit vom überlagerten Takt und nicht unabhängig davon wiedergewonnen werden kana Ein weiterer Nachteil ist die relativ geringe maximale Informationsdichte von etwa 800 Bi's pro cm. Bei

ίο höheren Dichten treten Verzerrungen auf, welche die Pegelübergänge von ihren zugeteilten Speicherraumstellen verschieben und die nicht mehr mit dieser Taktrückgewinnungs-Schaltungsanordnung wiedergewonnen werden können. Sobald nämlich bei der genannten Schaltungsanordnung eine Verzögerung von mehr als 0,25 der Speicherraumzeit eintritt, wird ein Informationsimpuls gesperrt so daß er in der Taktleitung erscheint und wiederum selbst den nachfolgenden Taktimpuls sperrt und auf die Informationsleitung umlenkt Damit ist die gesamte Information zerstört

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Taktrückgewinnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die vorstehend erörterten Nachteile vermeidet und hierzu von dem unabhängig vom Taktsignal gewonnenen Datensignal ausgeht und nachfolgend das Taktsignal wiederherstellt, wobei Phasenverzerrungen bis zu einer Größenordnung von ±'/2 Bitperioden durch die erfindungsgemäße Anordnung geheilt werden können, so daß Packungsdichten bis zu 4000 Bit pro cm erreichbar sein sollen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Schaltungsanordnung der gattungsgemäßen Art gelöst welche gekennzeichnet ist durch eine Differenzierschaltung, der das verzögerte Signal zugeführt wird und die

für jeden Übergang des verzögerten Signals einen Impuls liefert; und eine in Abhängigkeit vom Pegel der Ausgangs-Richtungsschrift gesteuerte Ausblendschaltung, die bei einem ersten Pegel der Ausgangs-Richtungsschrift jeden auftretenden Impuls durchläßt und beim zweiten Pegel jeweils einen Impuls durchläßt und den nachfolgenden sperrt.

Die Lösung der oben definierten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß ausgehend von einer Schaltungsanordnung für eine magnetische Speicher-3 einrichtung, wie sie in der DE-OS 15 24 922 (älteres Recht) beschrieben ist, nach Wiederherstellung des Informationssignals der Ausgangs-Richtungsschrift aufgrund dieses wiederhergestellten Informationssignals und des aufgenommenen umgewandelten überlagerten Wechseltaktschrift-Signals die Taktimpulse wiedergewonnen werden. Dabei übernimmt das Dekodierglied das Signal vom magnetischen Abspielmedium und erzeugt ein Signal der Ausgangs-Richtungsschrift, bei dem die beiden Bittypen durch jeweils sich über den Speicherraum erstreckende tiefe und hohe Pegel dargestellt werden. Dieses Signal ist eine vereinfachte Darstellung der in Wechseltaktschrift-Kodierung aufgenommenen Datenbits. Das Taktsignal wird aus den negativen und positiven Übergängen der Wechseltakt-

■ schrift erhalten, indem die Richtungsschrift benutzt wird, um die Übergänge der Wechseltaktschrift, die in der Mitte der Speicherzellen der verschlüsselten Richtungsschrift auftreten, herauszusuchen.

C ie Schaltung zur Taktrückgewinnung weist also einen ersten Signalgeber zum Erzeugen eines Zuges von mit den positiv verlaufenden Übergängen in der wiederholten Wechseltaktschrift der Schaltungsanordnung nach der DE-PS 15 24 922 synchronisierten

Nadelimpulsen und einen zweiten Signalgeber zum Erzeugen eines Zuges von mit negativ verlaufenden Übergängen in der wiederholten Wechseltaktschrift koinzidenten Nadelsignalen auf. Die rückgewonnenen Datenpegel dienen als logische Befehle zum Durchsteuern eines Ausgangs entsprechend den nachfolgenden erfindungsgemäßen Maßgaben. Wenn die wiedergewonnenen Binärdaten von bestimmter Polarität sind oder auf einem bestimmten Pegel anfallen (z. B. wenn der Wert abwärts verläuft und eine NULL darstellt), werden die aus den positiven und negativen Übergängen entwickelten Signale an eine Ausgangsklemme angelegt und dienen als datensynchronisierte Taktimpulse. Wenn die wiedergewonnenen Binärwerte auf einen anderen Pegel überwechseln (z. B. wenn der Wert aufwärts verläuft und eine EINS darstellt), wird das von dem Signalgeber abgegebene Signal, welches koizident mit dem ersten nach der Pegeländerung auftretenden Übergang ist, als Taktimpuls an den Ausgang gegeben. In diesem Fall sind die von anderen Signalgebern gelieferten Signale, d. h. solche Übergänge, welche dem ersten Übergang entgegengesetzt gerichtet sind, gesperrt. Da die Daten bzw. Werte stets aufwärts oder abwärts verlaufen, und zwar mit einem Phasenabstand von einer halben Bitperiode von einem möglichen Übergang, der aus der Wechseltaktschrift abgeleitet ist, ist es nicht schwierig, mit der Taktlogik diejenigen Übergangsrichtungen auszuwählen, welche gesperrt werden sollen. Außerdem erscheinen mögliche Phasenverschiebungen im selben Maße und in derselben Richtung in den Daten wie in der wiederholten Wechseltaktschrift. Demgemäß können Phasenänderungen bis Plus oder Minus einer halben Bitperiode in der erfindungsgemäßen Anordnung kompensiert werden, ohne in Gefahr zu laufen, insbesondere bei hohen Bitdichten in der Größenordnung von 4000 Bits pro cm bei einer Spur das Taktsignal zu verlieren.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachfolgend die Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert wird. Dabei zeigt

F i g. 1 ein Blockdiagramm einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Anordnung mit für hohe Bitdichten geeigneten Aufnahme- und Wiedergabekanälen,

F i g. 2 Ansichten von Impuls- und Wellenformen, die zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Anordnung dienen,

Fig.3 kombiniert ein Biockdiagramm und ein genaueres Schaltschema der erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig.4 Ansichten von Impuls- und Wellenformen, welche eine Phasenverzerrung zeigen, die durch den erfindungsgemäßen Taktgeber beherrschbar ist, und

Fig.4a eine Fortsetzung der Ansichten gemäß Fig. 4.

Das in F i g. 1 gezeigte System weist einen Aufzeichnungskanal 25 und einen Wiedergabekanal 50 auf, zu dem eine das Taktsignal ableitende Logikschaltung 100 gehört Der Aufzeichnungskanal 25 und der Wiedergabekanal 50 sind eingehend in der DE-OS 15 24 922 beschrieben, so daß die genaue Funktionsweise der Kanäle hier nicht im einzelnen wiederholt zu werden braucht Kurz gesagt, wird ein magnetisches Medium 30, welches als Magnetschicht, z.B. als Oxidschicht, auf einem Speicherorgan, wie z.B. einem Band, einer Scheibe, Platte oder dergleichen ausgebildet sein kann, relativ zum Aufnahmekopf 26 bewegt Der Aufzeichnungskanal 25 gibt ein die Daten darstellendes gefiltertes Signal an einen Aufnahmekopf 26. Nachfolgend werden die Signale durch Vorbeibewegen des magnetisierbaren Mediums 30 an einem Wiedergabekopf 31 abgenommen.

^r> Die Signalverläufe A und B gemäß F i g. 2 zeigen eine typische Abfolge der Entwicklung einer Wechseltaktschrift in Form eines datenmodulierten Binärpegeltaktsignals zur Einspeicherung auf einem magnetischen Speichermedium 30. In der Reihe A in F i g. 2 ist ein

ίο digitaler Signalverlauf in der Weise gezeigt, daß die digitalen Werte »EINS« und »NULL« durch bestimmte Pegel gebildet sind, welche sich über die Dauer einer Einzelbit-Periode BC1, BC2 bis BCN erstrecken Dieser Datenverlauf, der üblicherweise als Richtungsschrift (NRZC) bezeichnet wird, wird mit einem kohärenten Rechteckwellen-Taktsignal moduliert, das in der Reihe B der F i g. 2 gezeigt ist. Eine Wechseltaktschrift, die in der Reihe C gezeigt ist, wird als Ergebnis der Modulation entwickelt, über das Filter 27 geleitet und auf dem magnetischen Speichermedium 30 als nicht die Sättigung erreichende analoge Wellenform eingespeichert Diese Aufzeichnungstechnik ist in der obenerwähnten DE-OS 15 24 922 im einzelnen beschrieben, auf die demgemäß hier Bezug genommen

2^ri wird, Jedoch können auch andere Aufzeichnungsverfahren im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung Verwendung finden.

Das vorher aufgezeichnete Wechseltaktschrift-Signal wird über den Kopf 31 abgenommen und durch einer

j(i Verstärker 32 verstärkt. Das verstärkte Signal wire durch ein Tiefpaßfilter 33 gegeben, das alle Frequenzer gleich oder unterhalb der einlaufenden Bitfrequenz durchläßt

Die in einen Kreis eingetragenen Ziffern, welche der Wellenformen gemäß F i g. 2 zugeordnet sind, bezieher sich auf die entsprechend bezeichneten Stellen in der Schaltungen gemäß F i g. 1 und 3. Daher tritt da! obenerwähnte gefilterte Wechseltaktschrift-Signal 1 arr Ausgang des Tiefpaßfilters 33 auf. In einem das

■io gefilterte Wechseltaktschrift-Signal 1 führenden Ausgangszweig des Filters ist ein Begrenzer 35 eingeschaltet, welcher das gefilterte oder kontinuierlich analoge Wechseltaktschrift-Signal 1 in eine Rechteckwellenform gemäß 2 in F i g. 2 umwandelt In einen anderen das Wechseltaktschrift-Signal 1 führenden Ausgangszweig ist eine Ein-Bit-Verzögerungsschaltung 36 eingeschaltet die das gefilterte Wechseltaktschrift-Signal 1 um die Dauer eines Bits verzögert und an einen weiteren Begrenzer 37 anlegt Die Ausgangssignale

w beider Begrenzer 35 und 37 werden an ein Exklusiv-NOR oder einen Ringdemodulator 55 gelegt, dessen Funktion in der obenerwähnten DE-OS 15 24 922 eingehend beschrieben worden ist Danach ist das Ausgangssignal der EXKLUSIV-NOR-Schaltung 55 ein in der Reihe 4 in F i g. 2 dargestellter Datenzug.

Für die obige Beschreibung wurde vorausgesetzt, dafl die Wellenformen in idealisierter Form anfallen, d.h. daß keine Phasenverschiebung im System auftritt In dei Praxis sind jedoch, wie die nachfolgenden Erläuterun-

"" gen zeigen werden, derartige idealisierte Wellenfonner sehr schwer zu erhalten, insbesondere bei so hoher Bitdichten, wie sie von der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung beherrscht werden sollen. Die ideali sierten Wellenformen, insbesondere diejenigen gemäE den Reihen 3-7 der Fig.2, sind jedoch für die Erläuterung der Grundprinzipien der Schaltung zui Ableitung des Taktsignals und des Verfahrens zuir Ableiten eines datensynchronisierten Taktsignals

zweckmäßig.

Das Wiedergewinnen eines Taktsignals 7, F i g. 2 umfaßt den Schritt des Vergleichs zwischen einem Wechseltaktschrift-Signal mit derselben, um ein Bit verzögerten Kurvenform in der Exklusiv-NOR-Schaltung. Dieser Schritt dient zur Wiedergewinnung der EINS- und NULL-Werte als sich über die Bitperioden erstreckende Pegel (vgl. Reihe 4 der F i g. 2). Positiv verlaufende Übergänge (im folgenden positive Übergänge genannt) im verzögerten Wechseltaktschrift-Signal 3 werden durch einen Vorderflankendetektor festgestellt, und ein Zug von entsprechenden Nadelimpulsen 5 (jeweils einer für einen positiven Übergang im Wechseltaktschrift-Signal 3) wird abgegeben. Ein Rückflankendetektor für das verzögerte Wechseltaktschrift-Signal 3 gibt in ähnlicher Weise einen Zug von Nadelimpulsen 6, und zwar jeweils einen Impuls für jeden negativ verlaufenden Übergang (im folgenden negativer Übergang genannt) des Wechseltaktschrift-Signals 3.

Wenn die wiedergewonnenen Daten auf einem EINS- oder oberen Pegel ermittelt werden, werden der erste danach auftretende Übergang (ob positiv oder negativ) an die Taktgeberausgangsklemme als Takt-Ausgangssignal gegeben und der nächstfolgende Übergang gesperrt Wenn andererseits der wiedergewonnene Datenwert als eine binäre NULL darstellender niedriger Pegel ermittelt wird, werden sowohl positive als auch negative Übergänge an die Zeitgeber-Ausgangsklemme gelegt.

Die obengenannten Schritte werden ohne weiteres durch die Zeichenerklärung in den Reihen 5 und 6 in F i g. 2 deutlich. Zur Zeit 7i ist der wiedergewonnene Datenimpuls 4A der Reihe positiv bzw. oben, so daß demgemäß ein positiv verlaufender Übergang 60 der Reihe 5 als erster Taktausgangsimpuls 60 in Reihe 7 der F i g. 2 ausgewählt wird.. Dieser positiv verlaufende Übergang 60 gemäß Reihe 5 sperrt den als nächsten auftretenden negativen Übergang 70 gemäß Reihe 6, wie symbolisch durch den Hinweispfeil »sperren« vom Impuls 60 zum Impuls 70 angedeutet ist. Danach, und zwar zum Zeitpunkt Tz, ist der wiedergewonnene Datenimpuls 4θ negativ bzw. unten, und ein positiver Übergang 61 gemäß Reihe 5 wird als zweiter Takt-Ausgangsimpuls gemäß Reihe 7 ausgewählt. Zum Zeitpunkt T^ ist der Datenwert beim Impuls 4C positiv bzw. oben, und der zuerst auftretende negative Übergang 71 wird als Takt-Ausgangssignal ausgewählt. Außerdem sperrt der Impuls 71 den als nächster auftretenden Übergangsimpuls 62. Zu den Zeitpunkten Ta und Ts sind die Datenimpulse 4 D und 4 E unten bzw. negativ, so daß sowohl der negative Übergang 72 als auch der positive Übergang 63 als Taktausgangsimpuls dienen. Die in der obigen Beschreibung aufgestellten Regeln gelten auch für den Rest der Bitperioden bzw. Bit-Speicherräume der wiedergewonnenen Datenimpulse, so daß ein fortlaufender abgeleiteter Takt-Ausgangsimpulszug gemäß Reihe 7 der F i g. 2 erzeugt wird. Ein Vergleich der Taktimpulse gemäß der Reihe 7 mit den Datenstellen der Reihe 4 zeigt, daß die abgeleiteten Taktimpulse scharfe Nadelimpulse sind, weiche genau in der Mitte der Biträume der die Information enthaltenden Datenpegel liegen.

In der vorhergehenden Beschreibung wurde angenommen, daß weder die Wechseltaktschrift noch das wiedergewonnene Datensignal Phasenverzerrungen aufweisen, obwohl diese Annahme insbesondere bei hohen Bitdichten für die Praxis nicht zutrifft In Fig.4 ist in Reihe 8 ein phasenverzerrtes Wechseltaktschrift-Signal gezeigt. Das Wechseltaktschrift-Signal kann nach der Beschneidung durch die Begrenzerschaltungen des Wiedergabekanals 50 gemäß F i g. 1 die in der Reihe 9 der F i g. 4 gezeigten Kurvenform annehmen, wobei die Werte in den Biträumen BC5, BC6 und BCl aufgrund der oben angegebenen Phasenverzerrungsprobleme in ihrer Phase stark verzerrt werden. In der Reihe 10 der F i g. 4 ist dieses Wechseltaktschrift-Signal

ίο um die Dauer eines Bitraums verzögert und wird in dieser Form an den Exklusiv-NOR-Demodulator bzw. -Entschlüßler angelegt. Die Ausgangswellenform gemäß Reihe 11 der F i g. 4 zeigt gestrichelt Rauschsignale oder Rauschspitzen 80, die am Ausgang des Exklusiv-NOR-Gatters auftreten und sich aus den Phasenverzerrungen der Wechseltaktschrift ergeben. Es ist ohne weiteres verständlich, daß diese Rauschsignale 80 Frequenzanteile von beträchtlich höherer Frequenz aufweisen als die die Information beinhaltenden Signale.

Gemäß F i g. 1 ist ein Rauschfilter 40 dem Ausgang der Exklusiv-NOR-Schaltung 55 nachgeschaltet, um die Hochfrequenzanteile, die zu diesen Rauschimpulsen 80 beitragen, zu entfernen. Ein üblicher Begrenzerschaltkreis 41 stellt wiederum den Rechteckverlauf des gefilterten Signals gemäß Reihe 12 in der in Reihe 13, F i g. 4 dargestellten Form her.

Aus einem Vergleich der in Fig.4 gezeigten Kurvenformen wird deutlich, daß das zusätzliche Rauschfilter 40 eine zusätzliche Verzögerung einführt, weiche gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Größe einer halben Bitperiode bezüglich der in Reihe 11 in F i g. 4 gezeigten Kurvenform hat. Da die rechteckförmigen Daten und das Wechseltaktschrift-Signal phasengleich sein müssen, ist eine zusätzliche Verzögerungsschaltung 42 in den zur Taktgeberschaltung gemäß F i g. 1 führenden Leitungszweig eingeschaltet. Die zusätzliche Verzögerungsschaltung 42 ist so bemessen, daß ihr Verzögerungswert zur Kompensation der zusätzlichen Verzögerung im Rauschfilter 40

-to ausreicht, d. h. für das vorliegende Ausführungsbeispiel, daß eine Verzögerung von einer halben Bitperiode eingeführt wird. Die Verzögerungsschaltung 42 kann von beliebiger bekannter Ausführungsform sein; sie ist zum besseren Verständnis in F i g. 3 in der gestrichelten Umrandung beispielsweise gezeigt und weist hier zwei Paare von jeweils in Reihe liegenden Muitivibratoren 44 und 45 auf. Das wiederholte (erneut verzögerte) Wechseltaktschrift-Signal 14 wird direkt an ein Multivibratorpaar 45 und invertiert durch einen Inverter oder ein NAND-Gatter 43 an ein Multivibratorpaar 44 angelegt.

Differenzierschaltungen 46 und 47 sind dem Ausgang der Multivibratorpaare 44 bzw. 45 nachgeschaltet. Die Differenzierschaltung 47 liefert einen ersten Nadelimpulszug gemäß Reihe 15 in der Fig.4, wobei diese Nadelimpulse jeweils einen positiv verlaufenden Übergang der Wechseltaktschrift 14 darstellen. Die invertierte Wechseltaktschrift 14 erzeugt einen zweiten Nadelimpulszug 16, der in Fig.4 als Ausgangssignal der Differenzierschaltung 46 dargestellt ist Die Impulse 16 stellen die negativ verlaufenden Übergänge der Wechseltaktschrift 14 dar. Die positiven und negativen Übergänge der Impulse 15 und 16 der Fig.4 werden von den Differenzierschaltungen 47 und 46 an ein Paar von NAND-Gattern 125 und 126 angelegt Vorausgesetzt, daß die Gatter 125 oder 126 nicht gesperrt sind, lassen sie eine invertierte Form der einlaufenden Nadelimpulse durch. Jedes NAND-Gatter kann selektiv

gesperrt werden, so daß keiner der Nadelimpulse 15 und 16 durchgelassen und invertiert wird, wenn die Gatter 125 und 126 gesperrt sind. Die Signalpegel an den Ausgangsklemmen Q und Q von Flip-Flops 145 und 146 zeigen die Kurvenverläufe der Impulse 17 und 18 der F i g. 4A. F i g. 4A ist eine Fortsetzung der graphischen Darstellung gemäß F i g. 4. Die Art und Weise, in der die bistabilen Kippschaltungen 145 und 146 bestimmte positive und negative Übergänge der Impulse 15 und 16 der F i g. 4 sperren bzw. durchlassen, wird im folgenden beschrieben.

In den F i g. 4 und 4A sind die Zeitpunkte To, T\ bis Γιο in der Mitte eines jeden Bitintervalls BCi bis BCiO gezeigt. Es wird angenommen, daß beide bistabilen Kippschaltungen 145 und 146 kurz vor dern_Zeitpunkt Tu in der »Sciz«-Stc!!ung sind, wodurch der <?-Ausgang, wie bei den Impulsen 17 und 18 der F i g. 4A gezeigt ist, auf seinem niedrigen bzw. negativen Zustand ist. Eine falsche oder negative Polarität auf Q sperrt beide NAND-Gatter 125 und 126. Eine solche Bedingung würde natürlich die Anordnung betriebsunfähig machen, so daß eine Anfangsbedingung über das NAND-Gatter 111 in Abhängigkeit von koinzidenten positiven Q-Ausgangssignalen beon beiden bistabilen Kippschaltungen 145 und 146 als Rückstellimpuls an die Rückstellanschlüsse R beider Kippschaltungen 145 und 146 gegeben wird. Wie in Fig.4A gezeigt ist, stellt das Gatter 111 beide Kippschaltungen 145 und 146 zum Zeitpunkt T₀ auf die Rückstellbedingung, wodurch der (^Ausgang jedes der Kippschaltungen 145, _146 positiv oder richtig ist Dieser richtige Pegel am Q-Ausgang wird an beide Gatter 125 und 126 gegeben, so daß diese durchgesteuert werden und den ersten Impuls, der als positiver oder negativer Übergang in den Reihen 15 oder 16 der Fig.4 auftritt, durchsteuern. Mit dieser Anfangsbedingung ist der Taktgeber 100 gemäß F i g. 3 in der geeigneten Betriebsstellung, um die Reihe 11 der F i g. 4 gezeigten Daten aufnehmen zu können.

Der Kodierer 55 gemäß F i g. 1 liegt einen dekodierten binären Richtungsschrift-Datenzug an das Rauschfilter 40. Dem Rauschfilter 40 ist ein Begrenzer 41 nachgeschaltet, welcher einen rechteckförmigen Datenverlauf der Richtungsschrift 13 bewirkt Dieses Signal wird dem Steuer-N AN D-Gatter 112 zugeführt. Ein Datenimpuls 101 der Richtungsschrift 13 ist während der Bitperiode BC2 positiv oder richtig; diese Bedingung wird durch das NAND-Gatter 112 und erneut durch das NAND-Gatter 113 invertiert so daß diese Bedingung als positiver bzw. hoher Pegel an die beiden Gatter 135 und 136 angelegt wird. Der positive Pegel an den Gattern 135 und 136 steuert entweder einen positiven oder negativen Übergang als »Setzwlmpuls an die Kippschaltungen 145 oder 146 durch.

Der erste Nadelimpuls, der nach Einstellen der Anfangsbedingung geliefert wird, ist ein positiver Übergangsimpuls 165, der mit einem positiven Pegel von (?der Kippschaltungen 145 und 146 zusammenfällt Dadurch wird ein Impuls 165 durch das NAND-Gatter 125 durchgestellt, welches den Impuls 165 invertiert Der Ausgangsimpuls des NAND-Gatters 125 wird danach wiederum im Gatter 115 invertiert und hat dadurch positive Polarität, die mit dem positiven Datenpegel am Gatter 135 zusammenfällt Da die Eingangsbedingungen des Gatters 135 erfüllt sind, wird der Impuls 165 durchgelassen und durch das Gatter 135 invertiert als »Setz«-Impuls an die Kippschaltung 146 gegeben. Wenn die Kippschaltung 146 gesetzt ist, ist der Ausgang Q niedrig bzw. negativ und wirkt daher nach dem Zeitpunkt Ti als Sperrbedingung auf das NAND-Gatter 126. Der nächste auftretende Übergang (an der Grenze zwischen BC2 und BCZ) ist ein negativer Übergangsimpuls 185, der gesperrt wird. Die Sperrbedingung des Gatters 126 während der Zeit 7Ϊ bis T₂ und der Sperrimpuls 185 ist in Reihe 20 der F i g. 4A gezeigt. Die Eingangssignale für das NAND-Gatter 150 werden von den Ausgängen der NAND-Gatter 125 und 126 abgeleitet. Wenn daher das NAND-Gatter 125 den

ίο invertierten Impuls 165 durchläßt, wird dieser durchgelassen und invertiert durch das Gatter 150 und bildet den ersten Takt-Ausgangsimpuls. Dieser erste Taktimpuls, Impuls 165, erscheint zum Zeitpunkt T\ (Reihe 23, F i g. 4A). Es ist ersichtlich, daß dieser Takt-Ausgangsimpuls 165 in der Mitte der Bitperiode des Datenimpulses 101, Reihe 13, Fig.4 auftritt und daher ein datensynchronisierter Impuls ist.

Wie oben bereits erwähnt wurde, arbeitet die hier beschriebene Schaltungsanordnung gemäß der logisehen Regel, daß bei positivem oder hohem Datenpegel entweder positive oder negative Übergänge zur Ausgangsklemme durchgelassen werden und daß der durchgesteuerte Übergang den als nächsten auftretenden Übergang sperrt. Wie oben beschrieben wurde, könnte daher entweder der Übergang 165 oder der Übergang 185 an den Taktgeberausgang durchgesteuert werden; da jedoch der Impuls 165 als erster auftritt und durchgesteuert worden ist, sperrt dieser Impuls den als nächsten eintreffenden Übergang 185.

Gemäß der Betriebsbedingung des Taktgebers gemäß der Erfindung ist weiter vorgesehen, daß bei niedrigem bzw. negativem Datenpegel der als nächster auftretende Übergang als Taktsignal durchgesteuert wird. Wie aus beiden Impulsen 13 der Fig.4 zu erkennen ist, fällt der Datenpegel an der Bit-Periodengrenze zwischen BC 2 und BC 3 ab und bildet einen NULL-Datenimpuls 102. Dieser niedrige Datenpegel des Impulses 102 wird durch die NAND-Gatter 112 und 113 invertiert, so daß er sowohl das NAND-Gatter 135 als auch das NAND-Gatter 136 sperrt Die Sperrwirkung der NAND-Gatter 135 und 136 hat natürlich keine Rückwirkung auf die Kippschaltungen 145 und 146, sg daß diese bei Beginn der Bitperiode BCX wie bei den Impulsen 17 und 18 der Fig.4A gezeigt ist, ihre entsprechenden Zustände beibehalten und dadurch die Sperrung des Impulses 185 sicherstellen.

Zum Zeitpunkt Tj ist der Datenimpuls 102 immer noch auf niedrigem Wert, bei dem er eine NULL darstellt, und der nächste positive Übergang, der Impuls

so 166 von 15 der Fig.4, wird durch das NAND-Gatter 125 durchgestellt, welches, wie bei 19 der Fig.4A gezeigt ist, aufgrund des Zustandes der Kippschaltungen 145 aufgesteuert ist Dieser zweite positive Übergangsimpuls 166 wird erneut über das Ausgangsgatter 150 als zweiter Takt-Ausgangsimpuls 166 gemäß Reihe 23, F i g. 4A durchgestellt

Der negative bzw. niedrige Datenpegel des Impulses 102 wird durch das NAND-Gatter 112 invertiert und erscheint als Impuls positiver Polarität am Eingang des NAND-Gatters 155. Zum Zeitpunkt T₂ wird der Impuls 166 vom Ausgang des Gatters 150 ebenfalls an das Gatter 155 angelegt Über das NAND-Gatter 155 wird der Impuls 166 invertiert und dient danach als Rückstellimpuls für beide Kippschaltungen 145 und 146.

Die Kippschaltung 145 ist bereits in seinem Rückstellzustand. Dagegen befand sich die Kippschaltung 146 in seinem »Setz«-Zustand, so daß der Impuls 166 zum Rückstellen der Kippschaltung 146 dient Wenn beide

Kippschaltungen 145 und 146 rückgestellt sind, sind beide Gatter 125 und 126 aufgesteuert, wie in bei 19 und 20 der F i g. 4A erkennbar ist.

Wenn beide Gatter 125 und 126 aufgesteuert sind, lassen sie den nächsten Übergang, ob positiv oder negativ, als Takt-Ausgangsimpuls durch. Zum Zeitpunkt Tj ist der nächste Übergang ein negativer Übergang 186. Dieser negative Übergang 186 wird durch das NAND-Gatter 126 durchgelassen und zum Ausgangsgatter 150 als dritter Taktimpuls gegeben. An der to Grenze zwischen BC3 und BCA wird der Datenimpuls 103 positiv, so daß der Impuls 186 durch das Gatter 136 durchgelassen wird, und die Kippschaltung 145 setzt. Nach dem Setzen der Kippschaltung 145 ist der (^-Ausgang niedrig oder negativ, so daß das NAND- is Gatter 125 gesperrt wird und der positive Übergang 167 nicht durchlaufen kann. Der gesperrte Übergang 167 ist während der Bitperiode BC4 bei 19 der Fig.4A gezeigt.

Die oben beschriebene Betriebsweise wird fortgesetzt, und wie in den F i g. 4 und 4A gezeigt ist, wird zum Zeitpunkt Ti ein negativer Übergangsimpuls 147 als Taktimpuls abgegeben. Wenn danach der Datenimpuls

105 auf einem niedrigen Pegel ist, wird der Impuls 168 durch das Gatter 150 als nächster Takt-Ausgangsimpuls durchgesteuert.

Bei Beginn der Bitperiode BCl ist der Datenimpuls

106 positiv, und ein Impuls 188 wird zum Zeitpunkt Ti abgegeben. Die NAND-Gatter 135 und 136 werden in durchgesteuertem Zustand während der gesamten Bit-Periode BCl gehalten, wie in den Reihen 21 und 22 der F i g. 4a gezeigt ist. Im durchgeschalteten Zustand dieser Gatter 135 und 136 liegt der negative Übergangsimpuls 188 noch mit Sicherheit innerhalb der Bitperiode und kann daher das durchgesteuerte NAND-Gatter 126 durchlaufen, obwohl er infolge der Phasenverschiebung versetzt ist. Der Impuls 188 erscheint über das Gatter 150 als Takt-Ausgangssignal 188. Dieser Impuls 188 setzt über die Gatter 116 und 136 die Kippschaltung 145. In gesetztem Zustand der Kippschaltung 145 wird der nächste positive Übergang 169 am NAND-Gatter 125 gesperrt. Es wird betont, daß diese Sperrwirkung trotz der Phasenänderungen in der Wechseltaktschrift gemäß der Reihe 14, Fig.4 gesichtet ist.

Während des Bitintervalls BC8 ist der Datenimpuls 107 niedrig bzw. negativ und sperrt die Gatter 135 und 136. In gesperrtem Zustand e'er Gatter 135 und 136 wird der nächste Impuls 189 zum Zeitpunkt T7 als Taktimpuls über das Gatter 150 abgegeben. Der Impuls 189, der ebenfalls am Gatter 155 anliegt, setzt beide Kippschaltungen 145 und 146. Danach wird die Betriebsweise entsprechend der obigen Beschreibung fortgesetzt.

Aus den obigen Erörterungen ist verständlich, daß der Taktgeber gemäß der Erfindung einen fortlaufenden Zug von datensynchronisierten Impulsen selbst bei Vorhandensein von relativ großen Phasenverzerrungen erzeugt, die mit bekannten Ausführungen nicht gleichwertig kompensiert werden konnten.

Zwar wurde bei der Beschreibung der F i g. 4 und 4a auf eine Phasenverzerrung von ein Viertel Bitperiode (vgl. strichpunktierte Linien 108 in der Reihe 14, F i g. 4) Bezug genommen; es ist jedoch verständlich, daß die Phasenverzerrungen bis zu einer Größenordnung von ±'/2 Bitperioden durch die erfindungsgemäße Anordnung kompensiert werden können. Dieser Raum von ± einer halben Bitperiode für Phasenfehler ist aufgrund der besonderen Zeitbeziehung zwischen den rechteckförmigen Daten der Ausgangsrichtungsschrift 13 und der aus der verzögerten Wechseltaktschrift 14 in F i g. 4 entwickelten Übergänge verfügbar.

Jede Phasenänderung in der Wechseltaktschrift erscheint auch als Phasenänderung in dem aus dieser Wechseltaktschrift abgeleiteten Datensignal, und diese Beziehung gilt auch für positive oder negative Phasenänderungen. Es ergibt sich daher, daß durch Wiederholung des Wechseltaktschrift-Signals, aus dem die Daten abgeleitet werden, und durch Vorsehen einer geeigneten Zeitfolge bezüglich der Daten letztere stets ein halbes Bitintervall von einem der Polaritätsübergänge abwärts oder aufwärts verlaufen, so daß ein Raum von einer halben Bitperiode für das Taktsystem gemäß der Erfindung zur Verfügung steht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Taktrückgewinnung

in einer eine Verzögerungseinrichtung zum Verzögern des von dem Wiedergabekopf empfangenen Signals um die Dauer wenigstens eines Bit-Speicherraumes und einen das unverzögerte und verzögerte Signal vergleichenden und eine Ausgangs-Richtungsschrift wiederherstellenden Phasenkomparator aufweisenden Einrichtung zum Dekodieren einer Wechseltaktschrift großer Bit-Dichte in eine Richtungsschrift, gekennzeichnet durch eine Differenzierschaltung (46, 47), der das verzögerte Signal (3) zugeführt wird und die für jeden Übergang des verzögerten Signals einen Impuls (5, 6) liefert; und eine in Abhängigkeit vom Pegel der Ausgangs-Richtungsschrift (4) gesteuerte Ausblendschaltung (111 — 150), die bei einem ersten Pegel der Ausgangs-Richtungsschrift jeden auftretenden Impuls durchläßt und beim zweiten Pegel jeweils einen Impuls durchläßt und den nachfolgenden sperrt

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Gatter (125,126,150), welche die von den Detektoren (46, 47) der Differenzierschaltung abgegebenen Impulse (15, 16) als Taktsignal durchlassen und über zusätzliche Eingänge abhängig von dem zweiten Pegel der Ausgangs-Richtungsschrift (13) jeden zweiten Impuls (15,16) ausblenden.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Vorderflankendetektor (47) ein Eingang eines Gatters (125) und mit dem Rückflankendetektor (46) ein Eingang eines anderen Gatters (126) verbunden ist; daß die Ausgänge der Gatter (125, 126) mit je einem Eingang einer bistabilen Kippschaltung (145, 146) verbunden sind; und daß je ein Ausgang jeder bistabilen Kippschaltung über Kreuz mit den anderen Eingängen der Gatter (125,126) verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zustands-Steuereinrichtung (113, 135, 136) vorgesehen ist, welche in Abhängigkeit von den auf dem ersten Pegel befindlichen Bits der Ausgangs-Richtungsschrift (13) die beiden bistabilen Kippschaltungen (145, 146) derart steuert, daß sie durch einen von einem der Detektoren (46, 47) abgegebenen Impuls selektiv in einen Zustand gesetzt werden, in dem sie eines der beiden Gatter (125,126) sperren.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustands-Steuereinrichtung ein Paar mit zwei Eingängen versehene Logikgatter (135, 136), deren Ausgangsklemmen jeweils mit einem »Setz«-Eingang einer jeden der beiden Kippschaltungen (145, 146) verbunden sind, so daß ein Eingang jedes der Gatter des Paares jeweils mit einer Ausgangsklemme eine der Gatter (125, 126) verbunden ist, um Impulsen entweder von dem einen oder dem anderen Gatter als »Setz«-Impulse an die bistabilen Kippschaltungen zu geben, und ferner wi eine Vorrichtung (112,113) aufweist, welche die auf dem ersten Pegel liegenden Bits der Ausgangs-Richtungsschrift an den anderen Eingang des Logikgatterpaares mit solcher Polarität anliegt, daß ein »Setz«-Impuls an die angeschlossene bistabile < > Kippschaltung gegeben wird, so daß dasjenige der Logikgatter (135, 136), welches keinen »Setz«-Impuls durchläßt, nach der Durchsteuerung des

Impulses durch das andere Gatter gesperrt ist

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Anfangsbedingung entwickelnde Schaltung (105) an die beiden bistabilen Kippschaltungen (145,146) angeschaltet ist und bei Koinzidenz der Sperrzustände der Kippschaltungen die Zustände beider bistabilen Kippschaltungen in Durchlaßzustände ändert

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Anfangsbedingungen entwickelnde Schaltung ein Logikgatter (111) ist, welches in Abhängigkeit von den koinzidenten Sperrzuständen ein Rückstellsignal an die Rückstelleingänge der bistabilen Kippschaltungen (145, 146) anlegt

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Phasenverschiebungen Rauschspitzen mit höheren Frequenzanteilen als die Frequenzanteile der durch den Dekodierer entwickelten Datenpegel einführen, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Dekodierer (55) ein Rauschfilter (40) verbunden ist, welches die Frequenzanteile der demodulierten Signale durchläßt und die Frequenzanteile der Rauschspitzen (80) ausfiltert, und das Rauschfilter (40) eine zusätzliche Verzögerung in die demodulierten Signale einführt; und daß eine zusätzliche Verzögerungsschaltung (42) der Ausblendschaltung (111 — 150) zugeordnet ist, deren Verzögerung gleich der durch das Rauschfilter (40) hervorgerufenen Verzögerung ist, so daß alle Signalübergänge in der wiederhergestellten Ausgangs-Richtungsschrift (13) durch den zusätzlichen Verzögerungswert verzögert sind.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dekodierer (58) eine mit dem Rauschfilter (40) verbundene Begrenzerschaltung (41) zum Beschneiden des Ausgangs zu einem Rechtecksignal sowie eine Vorrichtung (112) aufweist, welche das Ausgangssignal der Begrenzerschakung als Tastsignal an die Ausblendschaltung (111-150) anlegt.