Brevet FR2028177A1 — publié le 19701009

Cette invention concerne l'enregistrement de données numériques sur un support d'enregistrement magnétique. En général, les données sont enregistrées magnétiquement sur un support d'enregistrement magnétique de telle sorte que quand les données sont relues 5 par ces moyens, les tensions de crête lues contiennent l'information enregistrée. Il est classique de retrouver l'information a partir de la tension de lecture en différentiant la tension de lecture. Mais la différentiation augmente le bruit dans le système tout en retrouvant l'information. Il est également difficile de construire un circuit intégré différentiateur, présentant 10 de ce fait un problème qui pourrait être évité si,le différentiateur n'était pas nécessaire. Le système de 1'art antérieur présente aussi des difficultés quand la tSte de lecture est hors de contact de la bande faisant varier ainsi l'intensité apparente du flux» et la position réelle du pic de tension lue. 15 La présente invention concerne un système et une méthode d'enregistrement magnétique de données numériques sur un support d'enregistrement tel que bandes, disques ou tambours. Les inconvénients de l'art antérieur sont évités par un procédé de prédifférentiation. Un système est fourni pour traiter l'information avant l'enregistrement pour obtenir un courant de tête de lecture 20 qui produira une courbe de flux sur le support d'enregistrement, lequel, lorsqu'il est lu par une t§te de lecture, contient l'information dans les transitions, telles que les passages par zéro, plutôt que dans les crêtes de tension. Par exemple, la présence ou l'absence de passage par zéro entre deux impulsions d'horloge lues indique la présence ou l'absence d'un "UN" binaire. 25 Ce système a plusieurs avantages. Il permet l'enregistrement à haute den sité avec un déphasage minimum dans le signal relu. Parce qu'aucune différentiation du signal lu n'est exigée, le système est moins sensible au bruit et il est plus facilement adaptable à la construction avec les circuits intégrés. La compensation des amplificateurs de lecture peut être éliminée. 30 II y a moins de difficultés avec la lecture sans contact. Tandis que la variation de distance entre la tête de lecture et le ruban peut affecter l'in--tensité apparente du flux, ceci a un petit effet sur la polarité apparente du flux, dont on dérive les indications de passage par zéro. La tension de relecture a une dynamique linéaire par opposition à la 35 dynamique non linéaire des systèmes de l'art antérieur. A la différence du système de l'art antérieur, le présent système peut enregistrer sur un support d'enregistrement préalablement rendu magnétique, sur des supports épais aussi bien que sur des minces, sans la nécessité d'un effacement préalable. D'autres objets caractéristiques et avantages de la présente invention 40 ressortiront mieux de l'exposé qui suit, fait en référence aux dessins annexés 69 42824 2 2028177 à ce texte, qui représentent un mode de réalisation préféré de celle-ci. Les figures 1A - 1F représentent les signaux illustrant le principe de l'invention. La figure 2 est un bloc diagramme d'un système non compensé selon l'inven- 5 tion. Les figures 3A - 3M sont des courbes associées à la figure 2. La figure 4 est un bloc diagramme d'un système compensé d'après l'invention. Les figures 5A - 5S représentent des signaux apparaissant en certains 10 points du circuit a la figure 4. La figure 6 est un bloc diagramme d'un système de sortie de lecture à utiliser avec la présente invention. Les figures 1A - 1F sont des courbes servant à expliquer le principe de l'invention. La figure 1A correspond à la configuration codée désirée des in-15 dications numériques. Bien que la forme de cette configuration puisse varier pour convenir à n'impoi-te quel système d'enregistrement, la configuration représentée serait rencontrée dans un système d'enregistrement MFM (modulation de fréquence modifié). Les périodes des courbes enregistrées sont représentées par CT), C1,5T} et (2T), bien que d'autres périodes puissent être utili-20 sées. La forme d'onde de la figure 1A présente des passages par zéro aux points nuls en 10, 11, 12, 13 et 14. La figure 1B représente une tension désirée lue par une tête de lecture, qui amplifiée et limitée, pourrait donner le signal comme celui reproduit à la figure 1A. Les passages par zéro ou les inversions de polarité, aux points 25 20-24 de la figure 1B correspondent respectivement au passages par zéro 10 - 14 de la figure 1A. L'amplitude maximum de la tension de lecture pourrait être approximativement la même pendant les périodes longues et courtes. La figure 1C représente le flux effectif sur le support d'enregistrement qui donnerait la tension de lecture de la figure 1B. Les pics de flux 30-34 30 correspondent respectivement aux passage par zéro 20-24. La pente de la courbe de flux effectif en fonction du temps de la figure 1C serait pratiquement constante entre les pics de flux, par exemple, dans la région 35, de telle sorte que les amplitudes maximales de tension de lecture soient pratiquement constantes» 35 La figure 1D représente un type de courant d'enregistrement qui peut âtre utilisé par une tête d'écriture pour produire un flux effectif comme celui représenté à la figure 1C. Il convient de noter que les transitions 40-49 du courant d'enregistrement correspondent respectivement aux points d'inflection 50-59 de la tension de lecture. Par exemple, le point d'inflexion 51 de la 40 figure 1B correspond à la transition 41 de la figure 1D. Les transitions 40 69 42824 3 2028177 et 42 sont mathématiquement inutiles pour, arriver à la courbe de la figure 1A. Mais comme n'importe quel support d'enregistrement magnétique véritable à un point de saturation et ne peut être rendu magnétique indéfiniment au même rythme de variation, il devient avantageux d'avoir, a la figure 1b, des inver-5 sions périodiques de direction du courant de lecture. Ces inversions maintiennent la tension de lecture. ;à une amplitude de pic pratiquement constante, avec seulement une faible augmentation ou diminution entre les points d'inflexion, comme aux points 50, 51 et 52. Avec des oscillations à haute fréquence telles qu'entre les points 44, 45 et .46,-la tension de sortie de lecture reste encore 10 plus près d'une valeur constante comme entre les points d'inflexion 54, 55 • et 56.: Les transitions à haute fréquence dans le signal écrit sont quelque peu atténuées en passant à travers le dispositif de lecture et d'écriture, ceci résultant des caractéristiques de réponse de l'ensemble des. circuits, y compris 15 les têtes, qui ne peuvent pas répondre assez rapidement pour inverser le sens de variation pour les transitions du flux mais qui peuvent affecter la valeur de.la pente de la courbe. Les signaux d'entrée à basse fréquence affectent les transitions de flux principales également modifiées par les organes à haute fréquence. 20 Les figures 1.E et 1F représentent des formes alternatives de courant d'é criture qui pourraient être utilisées à la place de celles de la figure 1D pour produire la forme d'onde de flux.de la figure 1C. La figure 2 représente un système non compensé pour l'écriture de données numériques dans un mode prédifférentiateur et les figures 3A-3M représentent 25 diverses formes d'onde associées au système de la figure 2. La figure 3A représente les bits à enregistrer à divers instants. La figure 35 représente les données numériques NRZ (codé en code non retour au zéro) correspondant aux bits de la figure 3A. La figures 3C représente la version en FM Cfréquence- modulée) des données numériques de la figure 3B. La figure 30 3D est un train d'impulsions d'horloge, calculées pour qu'il y. ait quatre impulsions par cycle de bit commençant à chaque transition de bit. Dans le système de la figure 2, les données comme oa le voit sur la figure 3B sont fournies par la source de données numériques codées en NRZ 60 sur la ligne 3B, Dans toute la figure 2, les numéros de ligne commençant par 3 corres-35 pondent aux numéros de figure représentant les signaux, sur ces lignes. Une -horloge 62-fournit un signal d'horloge sur la ligne 3D correspondant à la figure 3D. Un élément à retard 64 fournit un court retard.au signal d'horloge produisant le signal de la figure 3E pour tenir compte du temps de.commutation des 40 bascules bistables 66 et 68. La bascule bistable 66 reçoit les impulsions d'hor 69 42824 4 2028177 loge et divise les intervalles d'horloge en intervalles successifs suivant que la bascule bistable 66 est restaurée ou enclenchée, comme on peut le voir sur la figure 3F. La bascule bistable 68 reçoit le signal de la bascule bis-. table 66 et ensuite le divise par deux pour donner le signal de la figure 3G. 5 Le signal de la source de données sur la ligne 3B est fourni à un inver seur 70 pour donner un signal de données NRZ inversé. Les signaux d'horloge retardés sur la ligne 3E, de la deuxième bascule bistable sur la ligne 3G et le signal de sortie inverse sont appliqués à une porte ET 72 pour produire un signal sur la ligne 3H correspondant à la figure 3H. Ce signal correspond 10 à un bit 0 et indique aux étages suivants qu'aucun recouvrement n'est attendu dans l'intervalle d'horloge de lecture. La figure 3H représente les données seules, sans aUcUn signaux chronologiques. Les signaux chronologiques correspondant montrés à la figure 31 sortent de la porte ET 74. La porte ET 74 reçoit le signal de la première bascule bista-15 ble sur la ligne 3F et le signal d'horloge retardé sur la ligne 3E. Les signaux chronologiques sur la ligne 31 et les signaux de données numériques sur la ligne 3H entrent dans la porte DU 76 pour produire sur la ligne 3J le signal montré à la figure 3J. Ce signal est appliqué à la bascule bistable 78 pour donner sur la ligne 3K le signal d'écriture montré sur la figure 3K. Ce signal 20 d'écriture est alors amplifié dans l'amplificateur 80 pour donner un courant d'écriture correspondant que l'on applique à la tête d'écriture Cd'enregistrement) 82, enregistrant de ce fait sur la support magnétique." Quand l'enregistrement est relu, la tension de lecture a une forme représentée à la figure 3L, avec des passages par zéro comme indiqué sur la figure 25 3M. Ces passages par zéro, sans aucune différentiation, correspondent à ceux du^signal en fréquence modulée de la figure 3C. Le signal en fréquence modulé de la figure 3C contient les mêmes données que le signal codé en NRZ de la figure 3B, dans une forme différente. Ainsi, le signal enregistré a été prédi-fférentié. 30 La figure 4 est un bloc diagramme d'une autre réalisation de la présente invention, un système compensé à FM d'enregistrement prédifférentié. La compensation élimine de petites erreurs dans le temps de passage par zéro associé au système non compensé. Comme dans le système de la figure 3, une source de données 60, une hor-35 lQge 62, deux bascules bistables 66 et 68, un inverseur 70, une porte OU 76, une bascule bistable 78, un amplificateur "d'écriture 60 et une tête dé lecture 82 assurent des fonctionscorrespondantes. • • -- -- -- L'hoirioge 62 fournit un sigriàl d'horloge C^ à un circuit d'interconnexion 90 "et à Une cellule à retard 92. La cellule à retard 92'donne un*:train d'im-40 pùlsïdné d'hùirloge C^, retardé d'environ un quart de-période d*horloge par 69 42824 5 2028177 rapport à C^. est appliqué au circuit d'interconnexion 9Q et à .une cellule à retard 94. La cellule à retard 94 fournit un train d'impulsions d'horloge Cg, retardé d'environ un quart de période d'horloge par rapport à C^. est appliqué au dispositif d'interconnexion et à une cellule à retard 96. La cel-5 Iule à retard 96 fournit un train d'impulsion d'horloge C^, retardé d'environ un quart de période d'horloge par rapport à Cg. est appliqué au dispositif d'interconnexion 90. Les signaux d'horloge C^, et sont-aussi appliqués à une porte OU 96 pour créer un signal C2 OU C3 OU qui est appliqué au dispositif d'interconnexion 90. 10 La bascule bistable 61 reçoit aussi le signal d'horloge pour produire successivement les signaux de restauration et d'enclenchement . Les signaux sont appliqués à une seconde bascule bistable pour produire des signaux de restauration T2 et d'enclenchement T2 Le dispositif d'interconnexion 90 est un ensemble de fils Cnon représentés) qui font les liaisons entre les entrées marquées et les sorties marquées. La porte ET 101 réalise la fonction de Bool = CC^ OU C3 OU C^) ET 20 B ET T2 ET T^ pour produire le signal A^ représenté à la figure 5J. La porte ET 102 réalise la fonction A2 = T^ ET C3 ET B pour produire le signal A2 représenté à la figure 5K.. La porte ET 103 réalise la fonction A^ = T2 ET T^ ET B ET pour produire le signal A^ représenté à la figure 5L. La porte ET 104 réalise la fonction A^ = T^ ET B ET T2 ET C2 pour produire le signal A^ repré-25 senté à la figure 5M. Les signaux A^, A,,, Ag et A^ sont amenés à la porte OU 76 pour donner un signal R, représenté à la figure 5N tel que R = A^ OU A2 OU A^ OU A^. Le signal R est appliqué à la bascule bistable 78 pour produire un courant d'écriture T„ représenté à la figure 5P. Les lignes pointillées de la figure 5P. 30 montrent les emplacements où se produiraient les passages par zéro en l'absence de compensation. En écrivant avec le signal de la figure 5P on obtient un enregistrement qui, quand il est relu, donne la tension de lecture représentée à la figure 5Q. Là aussi les lignes pointillées montrent la courbe non compensée. Les pas-35 sages par zéro de la tension de lecture sont représentés à la figure 5R et de l'horloge récupérée est indiquée à la figure 5S. La figure 5G représentent la traduction en F H du signal- de données, et on verra que les impulsions de données Epas les impulsions d'horloge) correspondent au transition du bit un de la figure 5G Cavec an léger déphasage!. 4P En cours de fonctionnement le système reçoit les données sous forme 42824 B 2028177 (NRZ). Elles sont transformées pour donner un courant d'écriture qui est ainsi formé que la forme d'onde enregistrée résultante, quand elle est relue sous forme de tension de lecture, contient les données numériques sous une autre forme CFtiJ ^ comme représentée par les passages par zéro de la tension de lecture. Les circuits à retard employés dans le système de la figure 4 assurent que les bascules bistables 66 et 68 sont établies avant que leur sortie soit prise. Le retard 92 introduit aussi une compensation par avance de phase pour la transition 106 dans la figure 5P. Le retard 96 introduit une compensation par retard de phase pour la transition 108. Les traits en pointillés montrent les passages par zéro du signal pour un système non compensé du genre de la figure 2. Bien que ce système ait été représenté en liaison avec l'enregistrement en FM il est également applicable au codage en phase (PE), à la modulation de fréquence modifiée (MFM), au codage NRZ modifié (MZE), ou NRZ synchronisé (c'est-à-dire NRZ avec bits de synchronisation). La figure 6 représente une tête de lecture et un moyen d'utilisation des données, recevant des données, correspondant à la figure 5Q, de la tête de lecture. La figure montre qu'aucune différentiation n'est nécessaire entre la tête de lecture et le moyen d'utilisation. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur le dessin, 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 peut y apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles, sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. 69 42824 7 2028177 REVENDICATIONS 1.- Système d'enregistrement de données numériques sur un support magnétique caractérisé en ce qu'il comprend: a] des moyens-pour recevoir des données numériques d'entrée, 5 b) des moyens de traitement pour traiter lesdites données d'entrée pour obtenir un courant d'écriture qui, utilisé pour enregistrer sur ledit support magnétique, produit un flux qui, lorsqu'il est lu produit une tension de lecture ayant des transitions directement indicatrices des données numériques sans différentiation intermédiaires et 10 c) des moyens d'enregistrement sensibles audit courant d'écriture. 2.- Système d'enregistrement de données numériques sur un support magnétique selon la. revendication 1, caractérisé en ce que les transitions sont les passages par zéro de la tension de lecture. 3.- Système d'enregistrement de données numériques sur un support magnétique 15 selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de traitement comprennent: a) une source de signaux d'horloge, b) un premier moyen bistablB sensible à ces signaux d'horloge pour produire des signaux chronologiques, 20 c) des dispositifs à retard pour retarder les impulsions d'horloge, d) des portes sensibles à ces impulsions d'horloge retardées, à ces signaux chronologiques, et à ces données numériques d'entrée pour engendrer un train d'impulsions chronologique et d'impulsions de données entre ces impulsions chronologiques, ces impulsions de données représentant la formation de 25 données numériques d'entrée d'un des deux types binaires prédéterminé de ces données numériques d'entrée, et e) un deuxième moyen bistable sensible au train d'impulsions chronologiques et aux impulsions de données pour engendrer un courant d'écriture en changeant les états de sortie à chaque impulsion d'entrée. 30 4.- Système d'enregistrement de données numériques sur un support magnétique selon la revendication 3, pour recevoir des données numériques codées en NRZ (non retour à zéro) et enregistrer magnétiquement l'information correspondante pour permettre la lecture des données en FM (modulation de fréquence) sans différentiation, caractérisé en ce que 35 a) le premier moyen bistable comprend une première et une deuxième bas cule bistable, la première bascule bistable étant actionnée par les signaux 69 42824 2028177 d'horloge et la deuxième bascule bistable par une sortie de la première bascule bistable, b) les portes comprennent une première et une deuxième porte ET et une porte OU, la première porte ET reçoit les sorties de la première bascule 5 bistable et les impulsions d'horloge retardées et fournit un signal de sortie fonction des signaux reçus, la deuxième porte ET reçoit une sortie de la deuxième bascule bistable, des impulsions d'horloge retardées et des données numériques codées en NRZ et fournit un signal de sortie fonction des signaux reçus, et la porte OU reçoit les sorties des première et deuxième portes ET 1U et fournit une sortie fonction 'des signaux reçus, et c) la deuxième bascule bistable comprend une troisième bascule bistable sensible à la sortie de ladite première porte OU pour donner une indication dudit courant d'écriture. 15 5.- Système d'enregistrement de données numériques sur un support magnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour introduire des impulsions supplémentaires entre les impulsions chronologiques pour faire changer d'état rapidement au courant d'écriture pendant les intervalles de temps au cours desquels la tension lue doit rester de même polarité 20 pendant un temps relativement long. B.- Système d'enregistrement de données numériques sur un support magnétique selon la revendication 5 pour recevoir des données numériques codées en NRZ et enregistrer magnétiquement l'information correspondante pour permettre la lecture de la donnée codée en FM (modulation de fréquence)sans différentiation 25 caractérisé en ce que: a] les dispositifs à retard comprennent une première cellule à retard qui reçoit les impulsions d'horloge et fournit des premières impulsions d'horloge retardées, une deuxième cellule à retard qui reçoit lesdites premières impulsions d'horloge retardées et fournit des deuxièmes impulsions d'horloge re- 30 tardées, et une troisième cellule à retard pour recevoir lesdites deuxièmes impulsions d'hDDloge retardées pour fournir des troisièmes impulsions d'horloge retardées, . b) le premier moyen bistable comprend une première et une deuxième bascules bistables, la première bascule bistable étant actionnée par les signaux 35 .d'horloge et fournit un signal,d'enclenchement et un signal de restauration de la première bascule bistable, ladite deuxième bascule bistable étant commandée par ledit signal d'enclenchement de la première bascule bistable pour fournir un signal d'enclenchement et un signal de restauration de la deuxième bascule bistable, 69 42824 9 2028177 c) les portes comprennent une première, une deuxième, une troisième et une quatrième porte ET et une porte DU, c1) ladite première porte ET est sensible à la présence d'au moins une desdites première, deuxième et troisième impulsions d'horloge retardées, 5 à un signal représentant une forme inversée des données numériques en code NRZ, au signal de restauration de la première bascule bistable et au signal d'enclenchement de la deuxième bascule bistable pour fournir un signal de sortie, c2) ladite deuxième porte ET est sensible au signal d'enclenchement 10 de la première bascule bistable, aux deuxièmes impulsions d'horloge retardées et aux données numériques en code NRZ pour fournir iin signal de sortie, c3î ladite troisième porte ET est sensible au signal d'enclenchement de la première bascule bistable, au signal d'enclenchement de la deuxième bascule bistable, au signal représentant une forme inversée des données numéri-15 ques en code NRZ et aux troisièmes impulsions d'horloge retardées pour fournir un signal de sortie, c4) ladite quatrième porte ET est sensible au signal d'enclenchement de la première bascule bistable, au signal de restauration de la deuxième bascule bistable, au signal représentant une forme inversée des données numéri-20 ques en code NRZ et aux premières impulsions d'horloge retardées pour fournir un signal de sortie, c5) ladite porte OU est sensible auxdites indications des première, deuxième, troisième et quatrième portes pour fournir un signal de sortie, et d) le deuxième moyen bistable comprend une troisième bascule bistable 25 sensible à la sortie de ladite porte OU pour fournir une indication dudit courant d'écriture. 7.- Procédé de traitement d'un signal d'entrée numérique afin de produire un signal de courant d'écriture pour 1"enregistrement sur un support magnétique afin de produire sur ledit support magnétique, une forme d'onde de flux qui, 30 lorsqu'elle est lue, produit une tension de lecture à la tête de lecture, ladite tension étant traitable sans différentiation pour produire un signal de sortie numérique utilisable et ayant la teneur en information dudit signal d'entrée caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: al réception des signaux numériques d'entrée, 35 b) traitement desdits signaux d'entrée pour produire le signal d'écriture tel que, enregistré et lu ledit signal d'écriture produit la dite tension de leoture ayant des transitions correspondant directement à la teneur en informations numériques dudit signal d'entrée, et c) utilisation dudit signal d'écriture pour actionner une tête d'enregis 69 42824 10 2028177 trement pour l'enregistrement sur ledit support magnétique. B.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape de traitement comprend l'opération qui consiste à faire changer rapidement l'état du signal d'écriture pendant les intervalles ou aucune transition ne convient 5 dans la tension lue. 9.- Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les transitions sont les points de passages par zéro du signal.