Brevet FR2010228A1 — publié le 19700213

Catts invention concerne un circuit oscillateur*à phase bloquée qui peut fitre employé pour enregistrer et lire les signaux d'information à partir d'un milieu magnétique rotatif. Dans les systèmes d'emmagasinage connus à présent qui traitent de grandes 5 quantités de données, on doit généralement fournir des signaux de synchronisation pour retrouver les données enregistrées. Par exemple, dans des mémoires à disque magnétique, de tels signaux de synchronisation peuvent âtre réalisés par une piste d'horloge particulière, préalablement enregistrée, ou en employant un code de donnée comprenant sa propre horloge, comme dans unB modulation 10 en fréquence doublB. L'utilisation d'une piste particulière d'horlogB exige un oscillateur d'écriture à cristal, et une tSte particulière de lecture et d'enregistrement et les circuits associés. Il semble préférable d'opérer sans tftte magnétique additionnelle et sans piste supplémentaire pour la synchronisation. Aussi, l'utilisation de codes, telle que la modulation à 15 fréquence double ayant leur propre horloge. Impose des conditions rigoureuses au circuit de lecture, particulièrement dans le traitement de l'information à haute fréquence et densité élevée. Les impulsions d'horloge ou les impulsions de données traitées magnétiquement ont tendance à sb décaler quand la configuration des Impulsions, bits ou transitions,est trop serréeou trop écartéa. 20 II est donc nécessaire d'employer des circuits compliqués et coûteux pour distinguer entre les données et les impulsions de synchronisation afin de réaliser la lecture précise et la, récupération exacte des données. Un objet de cette invention est de réaliser un nouveau système d'oscillateur à phase bloquée perfectionné pour un système d'emmagasinage tel qu'une 25 mémoire à disques magnétiques. Un autre objet de cette invention est de réaliser un oscillateur à phase bloquée qui peut âtre employé dans le mode d'enregistrement et dans le mode de lecture d'un système d'emmagasinage. Un autre objet de cette invention est de réaliser un circuit qui 30 permet ï'ttntégistrement de bits sur des pistes différentes ayant des circons-" tances différentes dans une mémoire à disques magnétiques. Un autre objet de cette Invention est de réaliser une mémoire à disques magnétiques comprenant un oscillateur à phase bloquée qui permet de trouver rapidement un enregistrement sélectionné, sans avoir besoin d'indicateurs 35 d'adresses. Selon cette invention, un appareil d'emmagasinage de données comprend un oscillateur à phase bloquée en boucle fermée, ayant un dlscrlmlnateur de phase, des moyens pour compenser et intégrer les signaux et un oscillateur commandé par tension entre autres. Le discriminateur de phase reçoit un 69 12336 2 2010228 signal d'impulsions développé en réponse à la rotation du milieu d'emmagasinage, qui peut âtre par exemple, un disque magnétique. En mime temps, un signal ds sortie de l'oscillateur comtiandé par tension (ci-après désigné par VCO) est appliqué au dlscriminateur. Un compteur sert à diviser la sortie du VCO 5 par un nombre déterminé afin de rendre la fréquence du signal du VCO fournie au dlscriminateur de phase sensiblement la même que la fréquence de référence produite par la rotation du milieu d'emmagasinage. Le dlscriminateur produit un signal de déphasage qui est employé pour développer une tension de commande qui fait varier là fréquence et la phase du VCO. . 10 Durant le mode d'écriture, la sortis ds l'oscillateur est fournie à un circuit d'écriture, ce qui permet d'enregistrer les données en phase avec la sortie de l'oscillateur. La fréquence nominale du VCO est en'relation avec la fréquence des données en train d'âtre enregistrées'. Durant le mode de lecture, la sortie de l'oscillateur est employée pour compter les bits 15 à partir d'une position ds repos, ce qui permet de trouver rapidement et précisément tout bit de donnée ou groupe de bits enregistrés dans le milieu d'emmagasinage. En effet, l'oscillateur est en relation avec la fréquence et la phase de rotation du milieu d'emmagasinage pour indiquer à chaque instant une position désirés sur la piste de donnée, à laquelle on peut ' 20 avoir aûcès pour retrouver les données sélectionnées. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention rassortiront mieux de l'exposé qui suit, fait en référence aux dessins annexés -à ce texte qui représente un modB dB réalisation préféré de celle-ci. Dans les dessins: ' 25 La figure 1 est un diagramme schématique d'une partie de l'oscillateur à phase bloquée de cette invention. - La figure 2 est on diagramme de circuit schématique, en partie simplifié de l'autre partie ds l'oscillateur à "phase bloquée selon cette inventïonj La figure 3 est une série de formes d'ondes pour faciliter l'explication 30 de l'invention. En se référant à la figure 1, un paquet de disques est monté sur un axe 12 qui est mis en rotation par un dispositif de commande 14, illustré sous la forme d'une'poullB 16 et d'une partie d'une courroie'actionnée "par moteur 18® à titra de représentation."Une roue dentée ou tin engrenage 2di ayant 35 un nombre détipsirié de'dsnta uniformément écartées 22, est aussi monté sur l'axe 12 pour tourner an même temps que lès disques magnétiques 24 du paquet 10. Las dants périphériques 22 de l'engrenage 20 sont formées d'une substance ferromagnétique,, et possèdent dés bouts minces, qui sont détectés en série pendant qu'ils traversent un détecteur magnétique fixe 26, quand l'axe 12 69 12336 3 2010228 9t les ensembles montés 10 et 16 tournent. En pratique, 1'engrenage 20 et les dents 22 sont formés comme une structure intégrale de, la même substance ferromagnétique, qui peut itre de l'acier par exemple. En fonctionnement, chaque fois qu'une dent 22 passe à travers le 5 détecteur 26, une forme d'onde alternative est engendrée 8t est appliquée à un circuit de mise en forme d'impulsions 29, qui change le signal alternatif en une impulsion aigCJe 26. L'impulsion 28 est envoyée à un dlscriminateur de phase 30, et en mfime temps une impulsion 32 (figure 3b) est envoyée à partir de la sortie d'un oscillateur commandé par tension 34 (figure 2) via un 10 circuit de compte et de division 36 au dlscriminateur 30. L'oscillateur C (VCO) 34 a une fréquence nominale de 6,75 x 10 impulsions par seconde, à titra d'exemple. Dans cet exemple, le circuit de division 36 divise la 3 fréquence de l'oscillateur par un facteur de 375 à une fréquence de 16 x 10 impulsions par seconde, qui est la fréquence du signal de référence reçu 15 de l'efigrérrage20 qui tourne en synchronisme avec le paquet de disques 10. Cette fréquence de référence de 18 x 10 impulsions par seconde est achevée, en utilisant dans cette réalisation particulière, 160 dents 22 écartées uniformément sur la roue 20, et en faisant tourner la roue à cent tours par seconde, & titre d'exemple. 20 D'abord on suppose qu'une tension de commande constante est appliquée par la sortie du circuit 36 de la figure 1 à la borne d'entrée 40 du VCO 34 (figure 2). A ce moment, les transistors NPN 42 et 44 de la figure 1 sont conducteur* tandis que le transistor 46 est bloqué. En se référant aux formes d'onde de synchronisation de la figure 3, au moment t^, l'impulsion 25 de référence 28a (figure 3a) arrive avant l'Impulsion 32a qui arrive au moment t^ (figure 3b) & partir du VCO 34. Les fronts d'attaque des impulsions 28a et 32a sont utilisés pour produire une Impulsion de sens négatif 48a (figure 3c), qui est conduit par le conducteur 50 au canal d'un convertisseur 51 numérique analogique. L'Impulsion 48a sert à augmenter le niveau de la 30 tension de commande du VCO 34. Le temps entre les Impulsions 28 et 32 qui détermine la largeur de l'impulsion 48a est le temps durant lequel le transistor 44 conduit, et durant lequel un condensateur 64 dans un circuit 55 de compensation et d'intégrttlon est chargé. Le circuit de compensation 65 règle la largeur de bande et la marge de phase assurant ainsi la stabilité 36 de la bouole de l'oscillateur à phase bloquée, fi cette fin, le circuit 65 compense toute irrégularité ou tout défaut d'uniformité dans l'écartemBnt des dents 22 en effectuant une moyenne. L'Impulsion de sens négatif 48a rend le transistor 44 bloqué, at le courant charge par l'intermédiaire de la résistance 60 et la diode 62, 69 12336 4 2010228 le condensateur 64. La tension de commande augmentée 68 (figure 3e) est transmise par un amplificateur à courant continu at un amplificateur intermédiaire 70 à la borne d'entrée 40 du VCO 34. Au moment t^> le transistor 44 est débloqué de nouveau mais la tension 5 de commande reste constante à cause de la diode 62 qui est maintenant bloquée. Aux moments t3, t^, une nouvelle augmentation de la tension de commande 68 est développée parce que l'impulsion 32b du VCO arrive après l'impulsion de référence 28b. Au moment t^, l'impulsion de sortie 32c du VCO 34 arrive avant l'impulsion 10 de référence 26c, et une impulsion 48c (figure 3d) est produite par le dlscriminateur de phase 30 et appliquée par l'intermédiaire du conducteur 72 sur le canal qui diminue la tension de commande 28. Une diminution de la tension/commande provoque la~diminution de la fréquence du VCO 34. Pour effectuer cette diminution, le transistor 42 est bloqué par l'impulsion 15 4Bc, et le transistor 46 est débloqué, déchargeant ainsi le condensateur 64 dans le circuit d'intégration 65. Quand l'impulsion de référence 28c apparaît, le condensateur 64 ne se décharge plus, et le transistor 42 devient conducteur tandis que le transistor 46 devient bloqué. Durant l'intervalle t^ - tQ, la tension de commande transmise par le condensateur 20 64 est encore diminuée, parce que l'impulsion de référence 28d suit l'impulsion de sortis du VCO 32d. Au moment tQ, les impulsions 28d et 32e sont colnci- ? dentes et la tension de commande 68 ne change pas. En se référant à la figure 2, la tension de commande 68 est appliquée ot sur la borne d'entrée 40 liée à une diode 76/sur un transistor 78 par l'in-25 termàdialre d'une résistance 80. La base du transistor 78 est reliée à - une tension positive par une résistance 82, et son émetteur est connecté à la terre par une résistance 84. L'électrode de sortie ou collecteur du transistor est accouplé à une bascule de Schmitt 86, comprenant les transistors NPN 88 et 90. Le transistor 90 est normalement débloqué tandis que. 30 le transistor 88 est bloqué. Quand le transistor 90 est débloqué, sa tension de collecteur tombe et débloque un transistor 92 dans le circuit de sortie du transistor 9.O. Un courant s'écoule du circuit de collecteur du transistor 92 et charge un condensateur 94 ayant une plaque reliée à la terre. En résultat, la tension à la base du transistor 86 s'élève, ce qui débloque le 35 transistor 88 et bloque le transistor 90. La tension du collecteur du transistor 90 devient plus positive, et ainsi bloque le transistor PNP 92. A ce moment, le courant entre le transistor 92 et le condensateur 94 est pratiquement nul, et le condensateur 94 se déchargevpar l'intermédiaire du transistor 78 et du transistor 88. Le courant du transistor 78 est beaucoup 12336 5 2010228 plus large que 18' courant de base du transistor 68, et ainsi la tension de la base du transistor 88 diminue et bloque le transistor 88, ce qui débloque le transistor 90 et termine le cycle de la bascule. En effet, le transistor 78 agit comme une source de courant qui est 5 modulée par la tension de commande continue. Le transistor de source de courant 78 charge le condensateur 94, et ainsi, le taux de changement de la tension à travers le condensateur 94 dépend du courant de sortie du transistor 78. En modulant la cource de courant, la fréquence de la sortie sera directement modulée. 10 La fréquence de l'oscillateur à phase bloquée est réglée par le temps de charge et de décharge du condensateur 94 qui, à son tour, est déterminé par le courant du collecteur du transistor 78.'Si la tension de commande 68 à la borne 40 est augmentée, la tension de base du transistor est élevée et ainsi le courant du collecteur est augmenté. Ainsi, le condensateur 94 15 sa décharge plus vite, ce qui augmente la fréquence du VCO 34. D'aUtre part, une diminution de la tension de commande 68 a comme résultat la diminution correspondante de la fréquence du VCO. Une source de courant constante 96 comprend un transistor 98 ayant son collecteur connecté au circuit d'émetteur commun des. transistors 88 et 20 90 de la bascule de Schmitt, et sa base est connectée à une dlade 100 et à une résistance 102 reliée à la terre. Le circuit de la base du transistor 98 est accouplé par l'intermédiaire d'une résistance 104, à un réseau RC 106 qui est monté entre le circuit de collecteur du transistor 88 et le base du transistor 90. La source constante ds courant stabilise le fonctionnement 25 du transistor 90, maintient les niveaux de tension de la bascule 86 sensiblement constants et commande le déclenchement et la vitesse de la bascule de Schmitt 86. En addition, un détecteur de niveau-108 est accouplé entre 1'émetteur du transiatdr.PNP 92 et la sortie ou le circuit d'utilisation, qui est 30 le circuit de commande d'écriture 93 du circuit d'enregistrement'qui actionne la tSte magnétique sélectionnée pour enregistrer les mots des données sur un disque sélectionné sous commande des impulsions du ÏÏCQ 34. Le détecteur' de niveau 108, qui comprend une paire de transistors NPN à émetteur commun 110 et 112 et un condensateur d'accouplement en alternatif 113, segfc somma 35 normalisateur de signal, améliore la sensibilité du VCO 34, et augmente la sélectivité du circuit pour la fréquence d'opération. Selon cette invention, les données sont reçues d'une unité de traitement d'information telle qu'un ordinateur par Bxemple, comme une série de bits qui doivent âtre enregistrés sur des zones déterminées de pistes sélsctionnéss 69 12336 6 2010228 d'un disque d'emmagasinage 24,. Les bits ds donnée sont enregistrés sous commanda d'un signal da la sortie du VCO 34 qui sert comme horloge. .. Puisque la fréquence et la phase de la sortie du VCO sont en relation avBc la fréquence et la phase des disques 24 qui tournent et de la roue dentée 5 20, las bits de donnée sont enregistrés sur des positions de bits uniformément écartés, c'est à dire, à une densité constante. De cette manière, ni une piste particulière d'horloge ni un code avec son horloge ne sont nécessaires. Cette invention a été réalisée dans une mémoire à disques magnétiques employant la modulation NRZI avec une fréquence d'écriture de 13, 5 MHZ, 10 et le VCO 34 opérant à 6,75 MHz. Le nouveau système permet aussi ds trouver précisément un enregistrement ou une partie des données d'une piste sélectionnées pour le lire. Un transducteur qui peut âtre un détecteur magnétique 14, qui coopère avec un élément ferromagnétique 116 fixé sur l'engrenage 20 (figure 1) fournit une indication 15 de la position de repos. Une impulsion d'index est envoyée au compteur, qui commence on compte en réponse aux impulsions développées par les dents 22 de la roue 20, et par l'oscillateur à phase bloquée. Ainsi est obtenue une indication précise de la position angulaire du paquet dB disques 10 et de chaque disque 24. La variation de la vitesse du disque n'affectera pas la 20 localisation précise de l'enregistrement puisque l'oscillateur à phase fixe compensera les variations de vitesse accidentelle. En effet, la phase du circuit d'oscillateur est bloquée sur la phase du dispositif de rotation de disque. Toute différence de vitesse angulaire du dispositif de rotation de disques fait varier la fréquence de l'oscillateur 25 L'oscillateur est utile pour permettre la lecture des bits de donné à partir de leur position exacts d'enregistrement, et aussi pour commander la synchroni sation du signal d'écriture durant le mode d'enregistrement. Dans uns réalisation de cette invention, les valeurs suivantes fitaient employées pour les composants du circuit, les valeurs de résistance étant 30 données en ohms sauf indication contraire: Résistance 58 - 3, 6 kllohms Résistance 124 - 500 Résistance 60 - 4,3 kllohms Résistance 126 - 100 Capacité 64 - 0,47 microfarads Résistance 126 - 301 Capacité 68 - 5a6 microfarads Résistance 130 - 340 35 Résistance 74 - 300 Capacité 132 - 33 picofarads Résistance 84 - 510 Résistance 134 - 75 Capacité 34 - 240 picofarads Capacité 136 - 0,01 microfarads Résistance 102 - 301 Résistance 140 - 150 Capasîti 113 - Q„01 microfarads Résistance 142 - 430 12336 7 2010228 Résistance 118 - 300 Résistance 144 - 360 Résistance 118 - 100 Résistance 146 - 301 Résistance 120 - 300 Résistance 148 - 300 Résistance 122 - 909 Bien que -l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur les dessins les caractéristiques essentielles de l'invention appliquées à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art pourrait y apporter toutes modifications de formB ou de détails qu'il juge utiles sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. 69 12336 8 2010228 REVEWBICATIONS I.- Système d'emmagasinage de données caractérisé en ce qu'il comporte: un support d'emmagasinage rotatif pour recevoir l'enregistrement de 5 bits de données; des moyens générateurs reliés au support d'emmagasinage rotatif pour engendrer un signal représentant la vitesse angulaire et la phase de ce support rotatif et un circuit d'oscillateur agissant en réponse à ce signal pour fournir 1q un signal de synchronisation afin de commander l'enregistrement des bits de données. II. - Système selon la revendication I dans lequel des moyens générateurs tournent en synchronisme avec le support d'emmagasinage rotatif. 15 III.- Système selon l'une des revendications I ou II dans lequel les bits de données sont enregistrées à une fréquence déterminée le long d'une piste fermée au moins, caractérisé en ce que ledit circuit d'oscillateur comprend un oscillateur commandé par une tension fonctionnant avec une fréquence nominale 20 reliée à ladite fréquence déterminée, la fréquence et la phase de cet oscillateur commandé par tension étant variables en réponse aux variations du signal engendré par les dits moyens générateurs. IV.- Système selon l'une quelconque des revendications I, II ou III carac-25 térisé en ce qu'il comporte des moyens d'enregistrement pour enregistrer les données sur le support d'enregistrement au cours de la rotation de celui-ci, l'enregistrement des données étant commandé par le signal de sortie du circuit-d'oscillateur, de façon que les bits de données soient enregistrés avec une densité constante. 30 V.- Système selon l'une quelconque des revendications I à IV dans lequel le support d'enregistrement est monté sur un axe, les moyens générateurs se présentant sous la forme d'une too§ dentée montée sur le même axe. 35 VI.- Système selon la revendication V comprenant en outre un élément de détection fixe placé à côté de ladite tous dentée pour détecter le passage de chaque dent et pour émettre une impulsion à chaque passage de dent. VII.- Système selon la revendication VI comprenant un discriminateur de 40 phase recevant ladite impulsion émise par l'élément ds détection et le signal 69 12336 s 2010228 de sortie de l'oscillateur commandé par tension pour émettre un signal d'erreur de phase. VIII.- Système selon la revendication VII comprenant des moyens pour trans-5 former ledit signal d'erreur de phase en une tension de commande appliquée à l'oscillateur commandé par tension. IX.- Système selon l'une quelconque des revendications I à VIII comprenant des moyens de détection de la position de repos du support d'enregistrement 10 rotatif pour fournir une indication afin de compter les bits de données durant le mode de récupération des données.