DE2509952C2 - Schaltungsanordnung zur magnetischen Aufzeichnung von Binärsignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur J" magnetischen Aufzeichnung von Binärsignalen an einem bewegten Aufzeichnungsträger durch ein Magnetisierungsmuster, das durch eine Folge von Magnetisierungsänderungen wechselnder Änderungsrichtung codiert ist, mit einem Magnetkopf, dessen Magnetisie- i"¹ rungswicklung an beiden Enden mit je einer Treiberschaltung verbunden ist, welche in beiden Wicklungshälften der Magnetisierungswicklung Erregerströme entgegengesetzter Polarität erzeugen, mit einer RC Schaltung in jeder Treiberschaltung, durch weiche die ■"> Zeitkonstanten der Signalflanken der Erregerströme bestimmt werden.

Es ist bekannt (US-PS 36 18 119). Schaltungsanordnungen für die magnetische Aufzeichnung von Binärsignalen an einem bewegten Aufzeichnungsträger so ■>> auszubilden, daß die mit der Erregerwicklung des Magnetkopfes verbundenen Treiberschaltungen jeweils eine /?C-Schaltung enthalten, durch welche die Zeitkonstanten der Signalflanken der Erregerstrome bestimmt werden. Diese Bemessung der Zeitkonstanten hat den >" Zweck, die Signalflanken der Aufzeichnungssignale so zu ändern, daß die Lesesignale der Signalaufzeichnung eine fehlerfreie Darstellung des Magnetisierungsmusters ergeben. Diese Darstellung kann gestört sein. wenn die Lesesignale durch Verschiebung der Amplitu- " denspitzen. abhängig von der verschiedenen Periodendauer der Magnetisierungen verschiedener Polarität des Magnetisierungsmusters, mit ungenauer Phasenlage abgefühll werden. Die ungenaue Phasenlage der Lcsesignale kommt im wesentlichen zustande durch die ^hn Induktivitätsgröße des Magnetkopfes, die Zeitdauer _; einer vorgegebenen Polarität des Signalmusters und ! dessen Änderungsgeschwindigkeit, die zusätzlich durch die Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers beeinflußt wird. Durch die bekannte Schaltungsanordnung sollen Lesefehler durch eine vorgegebene Bemessung des Magnetisierungsstromes des Aufzeichnungsmusters vermieden werden. Die /?CSchaltung hat

65 die Wirkung, daß der Erregerstrom durch die Magnetisierungswicklung des Magnetkopfes nach einer langer dauernden Magnetisierungsänderung größer ist als nach einer kurzen Dauer der Magnetisierungsänderung.

Durch die bekannte Schaltungsanordung ist es möglich, Induktivitätsänderungen, die durch Toleranzwerte bei der Anwendung verschiedener ivlagnetköpfe gegeben sind, so auszugleichen, daß eine Phasenverschiebung der Lesesignale nach Möglichkeit vermieden wird. Durch die bekannte Schaltungsanordnung ist es jedoch nicht möglich, den Einfluß der Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers auf die Phasenlage der Lesesignale zu berücksichtigen.

Eine Schaltungsanordnung der genannten Art wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch verbessert, daß bei gegebener Transportgeschwindigkeit ν und bei wählbar gegebener, durch die Bemessung de·, magnetischen Aufzeichnungserregung bestimmten Aufzeichnungslänge 2d einer Magnetisierungsänderung, durch die RCSchaltungen asr Treiberschaltungen, die Zeitkonstanten T des Signalflankenanstiegs des Erregerstroms Ih so eingestellt werden, daß sie der Beziehung T= d/v genügen.

In dem Buch von Ch. Scholz, »Magnetbandspeichertechnik«, 1968. sind auf den Seiten 35 bis 41, 67 bis 71. 111 bis 112, 119 ois 120. die Verhältnisse bei der Bandaufzeichnung und die Beziehungen verschiedener dabei beteiligter, maßgebender physikalischer Parameter und deren Einfluß allgemein gültig erläutert. Diese Entgegenhaltung enthält keinen Hinweis darauf, daß die optimale Wahl der Zeitkonstanten für den Flankenanstiegs des Erregerstroms zur Erzeugung der Magnetisierung dafür wesentlich mitverantwortlich ist oder auch nur sein könnte, daß ein maximiertes Lesesignal sichergestellt :st. wie dies die erfindungsgemäße Lösung sicherstellt. Aus dieser Entgegenhaltung ist keinerlei Anregung zu entnehmen, daß es eine Beziehung gibt, die derjenigen des Patentanspruchs, ν änlich T= d/v entspricht.

Diese funktionale Abhängigkeit der Zeitkonstante von der Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers und der Bemessung der im Magnetkopf auftretenden Erregerströme hat zur Folge, daß durch die Lesesignale eine optimale Wiedergabe des Magnetisierungsmusters erzielt wird.

Die Erfindung wird anhand von Abbildungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur magnetischen Aufzeichnung von Binärsignalen.

F i g. 2A - 2F Diagramme der an der Erregerwicklung d?s Magnetkopfes auftretenden Spannungs- und Stromsignale.

Fig. 3 eine Darstellung eines an einem Aufzeichnungsträger bewirkten Magnetisierungsmusters.

Fig. 4A-4B Diagrammdarstellungen der Lesespannung in Abhängigkeit verschiedener Einflußgrößen.

F i g. 5A - 5C die Darstellung "erschiedener Magnetisierungsmuster in Abhängigkeit des Signalflankenan-Stiegs des in der Erregerwicklung des Magnetkopfes auftretenden Erregerstromes.

^<;l Der in F¹Ig-I dargestellte Magnetkopf 1 ist an dem Magnetkopfträger 2 befestigt. Die beiden Polstücke 3 des Magnetkopfes begrenzen einen Arbeitsspalt 4, und die Erregerwicklung 5 des Magnetkopfes ist mit den Leitern 6 verbunden. Der Magnetkopf 1 ist über einem als Magnetband, Magnetplatte oder Magnettrommel ausgebildeten Aufzeichnungsträger 7 angeordnet.

Durch Stromänderungen in den Leitern 6 wird durch den Arbeitsspalt des Magnetkopfes 1 in einer Aufzeichnungsspur des Aufzeichnungsträgers 7 ein Magnetisierungsmuster aufgezeichnet.

Entsprechend der Codierung der Binärsignale eines Aufzeichnungsmusters werden den Eingängen 8 und 9 die Komplementärsignale V_A und V_A zugeführt. Der zeitliche Verlauf der Eingangssignale V,% und Va sind in den F i g. 2A und 2C dargestellt. Wenn die Amplitude des Eingangssignv Js Va negativ wird, ist der Transistor T₁ leitend, wodurch er über den Widerstand Ri den Ladestromkreis für den Kondensator Ci schließt. Die Spannung am Kondensator G steigt zeitabhängig linear an und die Flankensteilheit des Spannungssignals ist umgekehrt proportional zu dem Produkt R\Ci der ßC-Schaltung, deren Zeitkonstante durch Änderung des Widerstandes R\ festgelegt werden kann. Für die Zeitdauer der Durchschaltung des Transistors Ti wird der Kondensator G über den Widerstand R\ aufgeladen, wodurch die Spannung Vc, die in F i g. 2D als Diagramm dargestellt ist, am Punkt 10 der Schaltungsanordnung zunimmi. Am Ende des Aufladungsvorganges erreicht die Spannung am Punkt 10 den Wert der Spannung V,,. und sie behält diesen Spannungswert, solange die Amplitude der Spannung Va negativ ist. Wenn diese Spannung Va positiv wird, ist der Transistor 71 gesperrt, wodurch der Kondensator G vom Ladestromkreis abgeschaltet wird. Der Transistor Ti wird zu diesem Zeitpunkt leitend, wodurch für den Kondensator G ein Entladestromkreis gebildet wird. Am Punkt 10 der Schaltungsanordnung erreicht die Spannung V_c unverzüglich den Wert 0. Die Spannung an Punkt 10 bewirkt die Durchschaltung des Transistors Ti. der mit dem Transistor Ti verbunden ist. der seinerseits den in der angegebenen Richtung durch die Erregerwicklung des Magnetkopfes fließenden Erregerstrom /12 fließen läßt. Eine mit der genannten Wicklungshälfte übereinstimmende zweite Wicklungshälfte wird gleichzeitig durch das komplementäre Eingangssignal Va. das dem Eingang 9 zugeführt wird, erregt. Dadurch kommt für den Magnetkopf der vollständige Erregerstrom /« zustande. Die Spannung V_x bewirkt gemäß der Darstellung nach F i g. 3 einen Erregerstrom Ί2. der in der zweiten Wicklungshälfte der Frregerwicklung 5 des Magnetkopfes in einer zur Richtung des Stromes /12 entgegengesetzten Richtung fließt.

Gemäß dei Darstellung nach F i g. 2Ξ wird der durch die Erregerwicklung des Magnetkopfes tatsächlich fließende Erregerstrom In. dessen Verlauf durch eine unterbrochene Strichlinie dargestellt ist. durch die beiden Stromkomponentew 12 und 12' gebildet. Der durch die ausgezogene Linie dargestellte Verlauf des Erregerstronies /'»kann in Wirklichkeit nicht auftreten aufgrund der Induktivität der Wicklung 5. der Kapazität des Leiters 6 und anderen Faktoren. Der in Fig. 2F dargestellte Stromverlauf zeigt vergleichsweise den Idealstrom /"//. der ohne die genannten Bedingungen auftreten würde.

Fig. 3 zeigt das in einem bestimmten Bereich des Aufzeichnungsträgers 7 einstehende Auf/eichnungsmuster, das durch einen F.rregerstrom Ιμ erzeugt wird, dessen Verlauf unter dem Äufzeichnungsrnuster angegeben ist. Zwischen dem Aufzeichnungsträger 7 und dem Magnetfeld erzeugenden Erregerstrom In besteht die Relativgeschwindigkeit v. Die in einem Querschnittbereich des Aufzeichnungsträgers 7 angegebenen Pfeile ergeben entsprechend der Pfeilrichtung die magnetl· sehe Polarität der verschteJenen Teile der magnetisier-

baren Oberfläche des Aufzeichnungsträgers. Ein Aufzeichnungssignal bewirkt ein Magnetfeld, das die normalerweise ungeordnet polarisierten bc-reiche ent weder in der einen oder in der anderen Richtung orientiert, abhängig von der Richtung des in Fig.3 gezeigten Erregerstromes /,·* Bei jeder Richtungsänderung des Erregerstromes /«wird ein Bereich bestimmter magnetischer Orientierung erzeugt. Für eine positive Stromkomponente IZ die von einer negativen Stromkomponente 12' gefolgt ist, ergeben sich gemäß der Darstellung zwei verschiedene Bereiche entgegengesetzter Orientierung. Die Aufzeichnungslänge eines jeden Bereiches ist c/und es wird angenommen, daß die Magnetschicht in einem wesentlichen Bereich seiner Schichtendicke t durch den Erregerstrom magnetisch gesättigt wird. Die Zeitdauer des Signalanstiegs der Stromkomponente 12, die notwendig ist, damit die Signalamplitude des Erregerstromes annähernd 64% ihres Maximalwertes erreicht, hat den Wert T. Die gleiche Zeitdauer ist erforderlich für die negative Amplitude der Stromkomponente 12' Oer in Fig.4A angegebene Wert T_Op-, zeigt die gewünschte Zeitkonstante für die Vorderflanke eines Erregerstromsignals. Die Relativgeschwindigkeit ν steht in einer optimalen funktionalen Beziehung zu der genannten ZeitkonsUi.ite T. wie dies anhand der F i g. 4A und 4B erläutert wird.

Aus F1 g. 4A ergeben sich die Beziehungen zwischen der Zeitkonstante T. welche die Zeitdauer des Signalanstiegs des Erregerstromes beschreibt, der Relativgeschwindigkeit ν und der Amplitude des Lesesignals aufgrund einer experimentellen Untersuchung. Ein Lesesignal ist dargestellt in Abhängigkeit einer zunehmenden Zeitkonstante T. Die Amplitude des Lesesignals liefert einen Hinweis auf Phasenverschiebungen der Signalamplitude und andere Verzerrungen. Die Beziehungen gelten für Aufzeichnungssysteme, bei denen eine dicke Magnetschicht benützt wird. d. h. t ist größer als 1 μ. Die Länge eines Arbeitsspalts des Magnetkopfes tsi grüßer als i μ und die angenommene Transportgeschwindigkeit des Aufzeichnungsträgers ist größer als lOm/sec. Versuchsweise konnte für die optimale Leseamplitude die folgende Beziehung zwischen der Zeitkonstante D der Aufzeichnungslänge eines Magnetisierungswechsels 2d und der .Relativgeschwindigkeit vdurchden Ausdruck:

dargestellt werden.

Die Aufzeichnungslänge 2c/und der Erregerstrom /// sind proportional und können unter Anwendung geeigneter Umwandlungskonstanten ausgetauscht werden. EntsDrechend der graphischen Darstellung ergibt sich für das Lesesignal bei einer gegebenen Geschwindigkeit und Auf/eichnungslänge das erwünschte Maximum für eine Zeitdauer des Fiankenansteigs. die somit durch den Wert T„_P, dargestellt wird. Das Lesesignal wird kleiner, wenn die Zeitkonstante T„_r, entweder größer oder kleiner vird. Gemäß der Darstellung nach Fig. 4A ergibt sich eine optimale Flankenanstiegs.zeit von IÖÖns bei einer Transportgeschwindigkeit von 25 m/s. Bei einer Zunahme der Transporigesfhwindigkeit wird die optimale Flankenanstiegszeit gekürzt bis zu 50 ns und bei einer Herabsetzung der Transportgeschwindigkeit ergibt sich eine Verlängerung der Flankenanstiegszeit bis zu 150 ns.

Aus Fig.4B ergibt sich die Beziehung zwischen der

Signalamplitude des Erregerstromes (oder der Aufzeichnungslänge 2t/,) und dem Lesesignal für verschiedene Flankenanstiegszeiten bei einer Transportgeschwindigkeit von 25 m/s. Daraus geht hervor, daß es für jeden Erregerstrom (z. B. 20) eine optimale Flankenanstiegs- ■ zeit (150 ns für Kurve 20) gibt, welche die größte Lesespannung liefert. Für eine Flankenanstiegszeit von 100 ns liefert ein kleinerer Erregerstrom (Kurve 21) ein größeres Lesesignal. Im allgemeinen sind für schnelle Flankenanstiegszeiten kleine Erregerströme erforder- m» lieh.

Bei der Datenaufzeichnung stellt sich die Aufgabe, die Transporigeschwindigkeil des Aufzeichnungsträgers und die Aufzeichnungsdichte für eine gewünschte Datenfrequenz anzunehmen. Unter Berücksichtigung Π dieser Voraussetzung wird für die Datenaufzeichnung ein Erregerstrom gewählt, der das maximale Lesesignal liefert. Abhängig davon kann der Erregerstrom dazu benützt werden, die erforderliche Aufzeichnungsläge zu bestimmen. Die Aufzeichnungslänge und die Transport- -'<> geschwindigkeit können sodann entsprechend der funktionalen Beziehung für die Bestimmung d"r Zeitkonstanten T benützt werden. In einigen Fällen kann die gesetzmäßige Beziehung nicht benützt werden. z.B. wenn die optimale Flankenanstiegszeit zu 150ns r> ermittelt wird, wobei Aufzeichnungsdichte und Transportgeschwindigkeit jeweils nach 100 ns eine Magnetisierungsänderung erfordern. Für diesen Fall muß ein Ausgleich gesucht werden.

Eine andere Erläuterung der Wirkungsweise der ω Erfindung geht aus den Darstellungen der Fig.5A bis 5C hervor. F i g. 5A zeigt den Kurvenverlauf ///, der eine langsam ansteigende Signaiflanke aufweist, und der am Magnetband 7 eine Magnetisierung erzeugt, bei welcher die magnetischen Teilchen in halbkreisförmigen Berei' chen. Blasen oder Domänen angeordnet sind, die durch die in jeweiligen Zeitpunkten auftretenden Stromwerte /// bestimmt werden. Wenn z. B. zur Zeit ii der Bereich 51 gebildet wird, ist anzunehmen, daß eine fortgesetzte Folge von Bereichen gebildet wird. Im Zeitabschnitt der langsam ansteigenden Signalflanke wird jeder Bereich mit dem Magnetband mit einer Geschwindigkeit bewegt, wodurch der nächstgrößere Bereich 52 die Magnetbandoberfläche 53 an verschiedenen Punkten durchdringt, an welchen der vorhergehende Bereich 51 oder der nachfolgende Bereich 54 aufgezeichnet wurde. Für die Erzeugung eines optimalen Aufzeichnungsstromes wird gemäß der Darstellung nach F i g. 5B jeder der Bereiche 55 bis 58 an der Magnetbandoberfläche 53 an einem gemeinsamen Punkt 59 aufgezeichnet, entsprechend der zwischen der Magnetbandgeschwindigkeit und der Anstiegszeit der Signalflanke des Aufzeichnungsstromes bestehenden Beziehung. Wenn gemäß der Darstellung nach Fig.5C die Anstiegszeit der Signnlflanke des Aufzeichnungsstronies den Wert 0 hat, werden alle Bereiche an der Magnetbandoberfläche 53 an verschiedenen Punkten aufgezeichnet. Experimente haben- gezeigt, daß das nach Fig. 5B dargestellte Verhäliivis 77veine optimale- Bedingung ergibt, und daß eine Verkürzung der Zeitkonstante T gemäß der Darstellung nach F i g. 5C das Ergebnis verschlechtert.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentanspruch:

1. Schaltungsanordnung zur magnetischen Aufzeichnung von Binärsignalen an einem bewegten · Aufzeichnungsträger durch ein Magnetisierungsmuster, das durch eine Folge von Magnetisierungsänderungen wechselnder Änderungsrichtung codiert ist, mit einem Magnetkopf, dessen Magnetisierungswicklung an beiden Enden mit je einer Treiberschal- i" tung verbunden ist, welche in beide Wicklungshälften der Magnetisierungswicklung Erregerströme entgegengesetzter Polarität erzeugen, mit einer ÄC-Schaltung in jeder Treiberschaltung, durch welche die Zeitkonstanten der Signalflanken der ■> Erregerströme bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei gegebener Transportgeschwindigkeit (v) und bei wählbar gegebener, durch die Bemessung der magnetischen Aufzeichnungserregung bestimmten Aufzeichnungslänge (2d) einer -° magneiisierungsanderurig, durch die /iC-Schaltungen der Treiberschaltungen die Zeitkonstanten (T) des Signalflankenanstiegs des Erregerstroms (Ih) so eingestellt werden, daß sie die Beziehung T= d/v genügen.