DE3040424A1

DE3040424A1 - Datenextraktionskreis

Info

Publication number: DE3040424A1
Application number: DE19803040424
Authority: DE
Inventors: Masato Tokyo Tanaka
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1979-10-26
Filing date: 1980-10-27
Publication date: 1981-05-07
Also published as: CA1165825A; NL8005789A; DE3040424C2; GB2062421B; NL191909C; FR2469073B1; AU6359680A; NL191909B; AT370896B; ATA528980A; FR2469073A1; GB2062421A; AU534833B2; US4385328A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Signalextraktionskreis entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Wenn ein binäres Eingangssignal konstante Amplituden hat und nicht schwankt, können die Daten "1 und 0" des Eingangssignals leicht und richtig durch Vergleich des Pegels des Eingangssignals mit einer Schwellwertspannung konstanten Pegels gewonnen werden.

Wenn die Hüllkurve eines Eingangssignals durch ein Störsignal verändert wird, können die Daten "1 und 0 des Eingangssignals durch Vergleich des Pegels des Eingangssignals mit der Schwellwertspannung konstanten Pegels nicht richtig gewonnen werden.

Es wurde daher bereits der folgende Datenextraktionskreis vorgeschlagen: Ein Eingangssignal wird einem Positivspitzenwert-Haltekreis und einem Negativspitzenwert-Haltekreis zugeführt, die die positiven und negativen Spitzenspannungen halten, die an den positiven und negativen Spitzenwerten gehaltenen Spannungen werden dann im Verhältnis von 1 : 1 addiert, um deren Mittelwertspannung zu bilden, und das Eingangssignal wird dann mit der Mittelwertspannung, die als Schwellwertspannung dient, durch einen Pegelkomparator verglichen, der ein Ausgangssignal der Daten "1 und 0" des Eingangssignals abgibt, bzw. die Daten "1 und 0" aus dem Eingangssignal gewinnt.

Bei diesem Datenextraktionskreis kann, wenn die sich änderunde Frequenz der Hüllkurve des Eingangssignals

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im Vergleich zu der Frequenz des Eingangssignals ausreichend niedrig ist, der Änderungspunkt der Daten des Eingangssignals von "1" nach "0" ohne Beeinträchtigung durch die Hüllkurvenänderung des Eingangssignals genau ermittelt werden. Bei diesem Datenextraktionskreis wird jedoch die Schwellwertspannung zur Ermittlung des Datenänderungspunktes beim Überrang von "1" nach "0" des Eingangssignals nur aus der Spitzenspannung des Eingangssignals vor dem Datenänderungspunkt erzeugt. Wenn daher ein Störsignal mit einer Frequenz nahe der des Eingangssignals enthalten ist, das Eingangssignal ein von einem Magnetband wiedergegebenes Signal ist, auf das ein Signal aufgezeichnet ist, während ein vorher aufgezeichnetes Signal darauf nicht gelöscht ist, oder Signale überlagert aufgezeichnet werden, und damit die sich ändernde Frequenz der Hüllkurve des Eingangssignals nahe der Frequenz des Eingangssignals ist, schwankt das Eingangssignal zwischen dem Spitzenpunkt und dem Änderungspunkt, und die Schwellwertspannung wird stark verschoben, so daß der Änderungspunkt nicht richtig ermittelt werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Datenextraktionskreis zu schaffen, durch den die Daten eines Eingangssignals richtig wiedergewonnen werden können, selbst wenn die sich ändernde Frequenz der Hüllkurve des Eingangssignals nahe der des Eingangssignals liegt, bei dem der Datenrand des Eingangssignals ohne Beeinträchtigung durch eine Entladung in einem Spitzenwerthaltekreis ermittelt werden kann, und bei dem die Entladezeitkonstante eines Spitzen-

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werthaltekreises kurz gewählt werden kann und die Nachlaufeigenschaften bezüglich des Verlaufs.des Eingangssignals zufriedenstellend ist, so daß sich kein Fehler beim Halten des Spitzenwerts ergibt. Weiterhin soll der Kreis nicht nur auf binäre sondern auch auf mehrstellige Signale anwendbar sein.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. 1-9 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 den Verlauf eines idealen Eingangssignals, Fig. 2 den Verlauf eines praktischen Eingangssignals,

Fig. 3 ein Schaltbild eines bekannten Datenextraktionskreises,

Fig. 4,6 und 8 Schaltbilder von Beispielen des Datenextraktionskreises der Erfindung,

Fig. 5, 7 und 9 den Verlauf von Signalen zur Erläuterung • der Arbeitsweise der Beispiele der Fig. 4, 6 und 8,

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Wenn ein digitales Binäfsignal auf ein magnetisches Aufzeichnungsmedium wie ein Magnetband, eine Magnetplatte oder eine Magnetkarte oder auch eine optische Platte aufgezeichnet wird, sollte idealerweise ein Eingangssignal SI, wie es Fig. 1 zeigt, aufgezeichnet und mit dem gleichen Verlauf wie das aufgezeichnete Signal wiedergegeben werden. Durch Vergleich des wiedergegebenen Verlauf mit einer konstanten Schwellwertspannung EO können dann die binären Werte "1 und 0" gewonnen werden.

Infolge eines Störsignals und einer Pegelschwankung wird jedoch im allgemeinen der Verlauf von SI so, wie in Fig. 2 gezeigt. Das Datensignal kann dabei mittels eines Datenextraktionskreises, wie ihn Fig. 3 zeigt, aus dem wiedergegebenen Signal SI wiedergewonnen werden.

Bei dem Datenextraktionskreis der Fig. 3 wird das Signal SI von einem Aufzeichnungsmedium (nicht gezeigt) wiedergewonnen und als Eingangssignal über einen Trennverstärker 10 einem Eingang eines Pegelkomparators 20 zugeführt. Das Ausgangssignal des Trennkreises 10 wird einem Positivspitzenwert-Haltekreis 30 und einem Negativspitzenwert-Haltekreis 40 zugeführt. Eine positive Spitzenwertspannung VP, die vom Haltekreis 30 abgeleitet wird, und eine negative Spitzenwertspannung VN, die vom Haltekreis 40 abgeleitet wird, werden den beiden Enden von in Reihe geschalteten Widerständen RP und RN zugeführt. Am Verbindungspunkt der Widerstände _ wird somit eine addierte Mittelwertspannung VS erhalten, die dann dem anderen Eingang des Pegelkomparators 20 als Schwellwertspannung zugeführt wird. Am Pegelkomparator werden dann die Pegel der Schwellwertspannung VS und des

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Eingangssignals SI verglichen, und vom Pegelkomparator 20 wird ein Binärsignal DO erhalten. Da jedoch die Zeitkonstante der Haltekreise 30 und 40 groß sein muß, wenn die Änderungsfrequenz der Hüllkurve eines Eingangssignals nahe der des Eingangssignals nahe der des Eingangssignals wie des Eingangssignals Sl in Fig. 2 ist, kann der Änderung nicht ausreichend gefolgt werden.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel des Datenextraktionskreises der Erfindung, bei dem die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 3 gleiche Teile bezeichnen. Das Eingangssignal SI wird über einen Trennverstärker 10 und einen Widerstand RZI einer Verzögerungsleitung 50 zur Erzeugung eines verzögerten Signals SD zugeführt, das an einem Widerstand RZO erhalten wird, der der Verzögerungsleitung 50 nachgeschaltet ist. DIt- Verzögerungszeit ■y\ der Verzögejangsleitung 50 ist so gewählt, daß sie etwas größer als die halbe Anstiegs- oder Abfallzeit des Eingangssignals SI in Fig. 5 ist. Das so erhaltene verzögerte Signal SD wird auf den einen Eingang des Pegelkomparators 20 gegeben.

Das Eingangssignal SI über den Trennverstärker 10 wird auch den Haltekreisen 30 und 40 zugeführt, von denen jeder aus einer Diode D, einem Widerstand Rl, einem Kondensator C und einem Widerstand R2 besteht. Die Diode D und der Widerstand Rl sind in Reihe geschaltet, während der Kondensator C und der Widerstand R2 parallel geschaltet und zusammen zu der Reihenschaltung der Diode D und des Widerstandes Rl in Reihe geschaltet sind. Die Dioden D sind an die Haltekreise 30 und 40 gegensinnig zueinander angeschlossen. In jedem Haltekreis ist der Widerstandswert des Widerstandes R2 ausreichend größer als der des Widerstandes Rl gewählt, so daß die Ladezeitkonstante der Haltekreise 30 und 40

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vom Kondensator C und vom Widerstand Rl bestimmt wird und der Wert so gewählt ist, daß sich kein fehlerhafter Betrieb durch ein Störsignal ergibt, während die Entladezeitkonstante vom Kondensator C und vom Widerstand R2 bestimmt und groß gewählt wird. Der Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator C und dem Widerstand R2 des Haltekreises 30 ist mit einem Anschluß verbunden, an den eine negative Gleichspannung -EB angelegt wird, während der Verbindungspunkt des Kondensators C und des Widerstandes R2 des Haltekreises 40 mit einem Anschluß verbunden ist, an den eine positive Gleichspannung +EB angelegt wird. Man erhält daher eine auf dem positiven Spitzenwert gehaltene Spannung VP des Eingangssignals SI am Verbindungspunkt der Widerstände Rl, R2 und des Kondensators C des Haltekreises und eine auf dem negativen Spitzenwert gehaltene Spannung VN am Verbindungspunkt der Widerstände Rl, R2 und des Kondensators C des Haltekreises 40.

Die so erhaltenen Spannungen VP und VN werden den beiden Enden der Reihenschaltung der Widerstände RP und RN zugeführt, die einen Addierkreis bilden. Die Widerstandswerde der Widerstände R4 und RN sind gleichgewählt, so daß an deren Verbindungspunkt eine Spannung VS erhalten wird, die die im Verhältnis von 1 : 1 addierte Spannung der Spannungen VP und VN ist. Der Widerstandswert der Widerstände RP und RN ist im Vergleich zu dem des Widerstandes R2 ausreichend groß gewählt, um nicht den Betrieb der Haltekreise 30 und 40 zu beeinflussen.

Die so erhaltene addierte Spannung VS wird als Schwellwertspannung auf den anderen Eingang des Pegelkomparators 20 gegeben und darin mit dem Eingangssignal SI bzw. dem verzögerten Eingangssignal SD im Pegel verglichen. Als Ausgangssignal DO des Pegelkomparators 20 werden somit

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Daten "1 und 0" erhalten, die aus dem Eingangssignal SI gewonnen sind.

Als Pegelkomparator 20 wird z. B. ein Schmittrigger mit Hysterese verwendet. Ein Widerstand R3, der mit dem Verbindungspunkt der Widerstände RP und RN bzw. dem anderen Eingang des Pegelkomparators 20 verbunden ist, dient zur Anpassung der Verstärkung auf der Signalseite und ist so gewählt, daß der Widerstandswert halb so groß wie der des Widerstandes RP, RN ist. Die Entladezeitkonstante der Haltekreise 30 und 40, die vom Kondensator C und vom Widerstand R2 bestimmt wird, ist kleiner als die des Beispiels in Fig. 3 gewählt, so daß die Nachlaufeigenschaft bezüglich der Änderung der Hüllkurve im Vergleich hierzu verbessert wird.

Entsprechend dem Beispiel der Fig. 4 wird, wie Fig. zeigt, die Schwellwertspannung VS, die zur Gewinnung eines Punktes c des verzögerten Signals SD verwendet wird, aus den im Spitzenwert gehaltenen Werten des Eingangssignals SI an den Punkten a¹ und b¹ erzeugt, so daß sie derjenigen entspricht, die aus den Werten des verzögerten Signals SD an den Punkten a und b unmittelbar vor und nach dem Punkt c des verzögerten Signals SD entspricht. Dies bedeutet, daß die Schwellwertspannung VS für die Gewinnung der Anstiegs- und Abfallpunkte des verzögerten Signals SD aus dem Spitzenwert entsprechend dem Punkt unmittelbar vor oder nach dem Anstieg oder Abfall erzeugt wird. Selbst wenn daher die Änderungsfrequenz der Hüllkurve nahe der Signalfrequenz ist, wie Fig. 5 zeigt, kann der Mittelpunkt zwischen den Anstiegs- und Abfallpunkten des verzögerten Signals SD exakt gewonnen werden.

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Fig. 6 zeigt ein weiteres Beispiel des Datenextraktionskreises, bei dem· das verzögerte Signal SD, das über dem Widerstand RZO erhalten wird, über einen weiteren Trennverstärker 60 auf den einen Eingang des Pegelkomparators 20 gegeben wird, und bei dem in jedem Haltekreis 30 und 40 zwei parallel geschaltete Dioden Dl und D2 an Stelle der einzigen Diode Dl in den Haltekreis 30 und 40 der Fig. 4 vorgesehen sind. Das Eingangssignal Sl, das über den Trennverstärker 10 geleitet wird, wird auf die Diode Dl jedes Haltekreises 30 und 40 gegeben, und das verzögerte Signal SD, das über den Trennverstärker 60 geleitet wird, wird auf die Diode D2 jedes Haltekreises 30 und 40 gegeben.

Die Dioden Dl und D2 des Haltekreises 30 bilden daher einen Hochspannungs-Prioritätskreis, so d& die im positiven Spitzenwert gehaltene Spannung VP des Haltekreises ein Spitzenwert der höheren Spannung des Eingangssignals Sl oder des verzögerten Signals SD ist, während die Dioden Dl und D2 des Haltekreises 40 einen Niedrigspannungs-Prioritätskreis bilden, so daß die im negativen Spitzenwert gehaltene Spannung VN des Haltekreises ein Spitzenwert der niedrigeren Spannung des Eingangssignals Sl oder des verzögerten Signals SD ist.

^üei dem Beispiel der Fig. 6 erhält der andere Eingang des Trennverstärkers 60 dessen Ausgangssignal über Gegenkopplungswiderstände R4 und R5 zur Bildung einer Verstärkungssteuerung, so daß der Widerstand R3 bei dem Beispiel der Fig. 4 überflüssig ist.

Bei dem Beispiel der Fig. 4 wird die Schwellwertspannung VS zur Gewinnung deJ Punktes C des verzögerten Signals SD aus dem Wert gewonnen, der durch Halten der Spitzen-

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werte an den Punkten a' und b' des Eingangssignals SI gebildet wird, wie Fig. 5 zeigt, während bei dem Beispiel der Fig. 6 die Schwellwertspannung VS zur Gewinnung des Punktes c des verzögerten Signals SD aus dem Wert erzeugt wird, der durch Halten des
Spitzenwertes erzeugt wird, der größer als einer
zwischen dem Wert an der Stelle a¹ des Eingangssignals und dem am Punkt a des verzögerten Signals SD ist, und dem Wert, der niedriger als einer zwischen dem Wert am Punkt b' des Eingangssignals SI und dem am Punkt b des verzögerten Signals SD ist, wie Fig. 7 zeigt. Bei dem Beispiel der Fig. 6 wird daher der
Schwellwert VS im wesentlichen gleich dem Mittelwert der Werte an den Punkten a und b des verzögerten
Signals SD, die unmittelbar vor und nach dem Punkt c liegen. Selbst wenn die Anderungsfrequenz der
Hüllkurve nahe der Signalfrequenz wie im Falle der Fig.7 liegt, kann der Mittelpunkt zwischen dem
Anstiegs- und Abfallpunkten des verzögerten Signals SD, d. h. dem Rand der Daten, relativ genau ermittelt werden, und auch der Einfluß durch Entladung am gehaltenen Spitzenwert kann durch die Zeitdifferenz
zwischen den Punkten a¹ und a verringert werden.

Bei dem Beispiel der Fig. 6 kann der durch den
Gradienten der Entladungskurve am gehaltenen Spitzenwert verursachte Fehir nicht vermieden werden, wie die Figuren zeigen, damit kann der Datenrand nicht völlig genau ermittelt werden.

Um das Beispiel der Fig. 6 zu verbessern, wird auf das Beispiel der Fig. 8 verwiesen. Bei diesem Beispiel läuft das Eingangssignal SI über den Trennverstärker und wird auf eine Verzögerungsleitung 100 an Stelle der

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Verzögerungsleitung 50 bei dem Beispiel der Fig. 6 gegeben. An der Verzögerungsleitung 100 ist ein Abgriff vorgesehen, um sie in ein erstes Verzögerungsleitungselement 101 und ein zweites 102 zu teilen.

Die Verzögerungszeit -des ersten Verzögerungsleitungselements 101 wird wie die zuvor erwähnte Zeit ~1 gewählt, die etwas größer als die halbe Zeitdauer vom Anstieg des Eingangssignals SI bis zu seinem Abfall ist, so daß das obige Verzogerungssignal SD am Abgriff erhalten wird. Das so erhaltene verzögerte Signals SD wird auf den einen Eingang des Pegelkomparators 20 wie beim Beispiel der Fig. 4 gegeben. Die Verzögerungszeit des zweiten Verzögerungsleitungselements 102 wird zu ■" 2 gewählt, die etwas kleiner als die halbe Zeitdauer vom Anstieg des Eingangssignals SE bis zu seinem Abfall ist, so daß an der Ausgangsseite des zweiten Verzögerungsleitungselements 102 ein zweites verzögertes Signal SDD erhalten wird, das gegenüber dem Eingangssignal SI um die Zeitdauer zwischen dem Anstiegs- und dem Abfallpunkt des Eingangssignals SI ist. Dieses zweite verzögerte Signal SDD wird über den Trennverstärker 60 einen Positivspitzenwert-Haltekreis 30 mit Hochspannungspriorität und einem Positivspitzenwerthaltekreis 40 mit Niedrigspannungspriorität an Stelle des ersten verzögerten Signals SD beim Beispiel der Fig. 6 geleitet. Vom Haltekreis 30 erhält man daher eine am positiven Spitzenwert gehaltene Spannung VP, die eine höhere Spannung zwischen dem Eingangssignal SI und dem zweiten Verzögerungssignal SDD und am positiven Spitzenwert gehalten ist, während man vom Haltekreis 40 eine am negativen Spitzenwert gehaltene Spannung VP erhält, die eine niedrigere Spannung zwischen dem Eingangssignal SI und dem

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zweiten verzögerten Signal SDD und am negativen Spitzenwert gehalten ist.

Bei dem Beispiel der Fig. 8 wird, wie Fig. 9 zeigt, die Schwellwertspannung VS zur Ermittlung des Punktes c des ersten Verzögerungssignals SD aus dem gehaltenen Spitzenwert am Punkt a'' des zweiten verzögerten Signals SDD und dem gehaltenen Spitzenwert am Punkt b^s des ersten Eingangssignals SI erzeugt, so daß die obige Schwellwertspannung VS vollständig gleich dem Mittelwert dar Werte an den Punkten a und b des ersten verzögerten Signals SD unmittelbar vor und nach dsm Punkt c ist. Dies bedeutet, daß die Schvjellv/ert= spannung zur Ermittlung des Anstiegs= oder Abfallpunktes des ersten verzögerten Signals SD gleich dem Mittelwert der positiven und negativen Spitzenwerte unmittelbar vor und nach den Anstiegs« und Abfallpunkten ist» Bei dem Beispiel der Fig. 8 kann daher der Datenrand genau ermittelt werden.

Die obigen Beispiele sind Fälle, bei denen ein binäres Signal verarbeitet wird, jedoch kann die Erfindung mit der gleichen Wirkung auf den Fall angewandt werden, daß ein mehrzifferiges Signal verarbeitet wird.

Als Beispiel wird der Fall der Verarbeitung eines ternären Signals beschrieben. Hierbei sind, obwohl nicht beschrieben, zwei Pegelkomparatoren vorgesehen, und die gehaltenen positiven und negativen Spitzenwerte werden in unterschiedlichem Ausmaß addiert, um eine erste und zweite addierte Spannung zu erhalten. Das verzögerte Signal wird von den Pegelkomparatoren mit der erstaddierten Spannung als Schwellwertspannung verglichen, wodurch Daten gewonnen werden, die angeben, ob es den höchsten Wert hat oder nicht, während das

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verzögerte Signal vom anderen Pegelkomparator mit der zweiten addierten Spannung als Schwellwertspannung verglichen wird, wodurch Daten gewonnen werden, die angeben, ob es den niedrigsten Wert hat oder nicht. Aus beiden werden dann ternäre Daten erzeugt.

Im Falle eines mehrzifferigen Signals als einen quaternären Signals kann die Erfindung ähnlich dem Fall der Verarbeitung des ternären Signals angewandt werden.

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Claims

It 4858 SONY CORPORATION 7-3 5, Kitashinagawa 6-chome Shinagawa-ku Tokyo / Japan Datenextraktionskreis Patentansprüche

1. Datenextraktionskreis, bestehend aus einem Eingang, dem ein Eingangssignal zugeführt wird, einem Pegelkomparator mit einem ersten und zweiten Eingang und einem Ausgang, einem Positivspitzenwert-Haltekreis und einaji xMegativspitzenwerc-Haltekreis, die mit dem Eingang verbunden sind, und einem Addierkreis, der zwischen die Haltekreise und den zweiten Eingang des Pegelkomparators geschaltet ist, um die Ausgangssignale der Haltekreise in einem bestimmten Verhältnis zu addieren, gekennzeichnet durch einen Verzögerungskreis, der zwischen dem Signaleingang und den ersten Eingang des Pegelkomparators geschaltet ist.

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2. Datenextraktionskreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Positivspitzenwert-Haltekreis eine HÖherpegel-tPrioritätsschaltung, der das Eingangssignal und das Ausgangssignal des Verzögerungskreises zugeführt wird und die Ausgangssignale mit einer höheren Spitzenwertspannung im Eingangssignal und im Aus gangssignal des Verzögerungsskreises abgibt, und der Negativspitzenwert-Haltekreis eine Niedrigerpegel-Prioritätsschaltung aufweist, der das Eingangssignal und das Ausgangssignal des Verzögerungssignals zugeführt wird und die eine niedrigere Spitzenwertspannung im Eingangssignal und im Ausgangssignal des Verzöerungskreises abgibt.

3. Datenextraktionskreis nach Anspruch 2 gekennzeichnet durch einen zweiten Verzögerungskreis, der zwischen den Ausgang des ersten Verzögerungskreises, der mit dem Signaleingang verbunden ist, und die Haltekreise geschaltet is±.

4. Datenextraktionskreis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Verzögerungszeit des zweiten Verzögerungskreises kürzer als die Verzögerungszeit des mit dem Signaleingang verbundenen Kreises ist.

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