DE1117167B - Steuerschaltung fuer Magnetkoepfe - Google Patents

Description

Zur Erzeugung magnetischer Aufzeichnungen mit Induktionsorientierung in entgegengesetzten Richtungen als Folge von Informationssignalen eines ersten und eines zweiten Wertes sind Steuerschaltungen bekannt, welche mit Röhrenverstärkern ausgerüstet sind. Derartige Röhrenverstärker haben nur eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer, so daß die Steuerschaltungen nicht absolut zuverlässig arbeiten. Es sind auch bereits Steuerschaltungen mit Magnetverstärkern bekannt, bei denen der auf der Oberfläche eines magnetisierbaren Zeichenträgers die Induktionsstruktur der gewünschten Orientierung hervorrufende Magnetkopf zwei Wicklungen trägt, von denen jede Wicklung mit einem eigenen Ringkern verbunden ist. Für jeden Magnetkopf werden daher zwei Übertrager benötigt. Die Erfindung bezweckt, die bekannten Anordnungen zu vereinfachen, und erreicht dies dadurch, daß in einer Steuerschaltung zur Erzeugung einer magnetischen Aufzeichnung mit Induktionsorientierung in entgegengesetzten Richtungen als Folge von Informationssignalen eines ersten und eines zweiten Wertes mittels eines zwei in entgegengesetzten Richtungen erregbare Wicklungen tragenden Magnetkopfes jede der beiden Magnetkopfwicklungen an eine ihr zugeordnete Sekundärwicklung eines Transformators angeschlossen ist, dessen Primärwicklung an zwei steuerbare Spannungsquellen angeschlossen ist, welche in Abhängigkeit eines Informationssignals eines der beiden verschiedenen Werte zwei aufeinanderfolgende Ströme entgegengesetzter Richtung durch die Primärwicklung senden, deren Richtungsfolge von der Wertigkeit des Informationssignals abhängt. Die Steuerschaltung nach der Erfindung ermöglicht es, Perioden wechselnder Induktionsstrukturen zu erzeugen, wobei diese Strukturen in entgegengesetzten Richtungen auf der Oberfläche des Zeichenträgers orientiert sind. Hierzu erfordert die Steuerschaltung nach der Erfindung lediglich einen einzigen Übertrager je Magnetkopf.

Mit besonderem Vorteil werden an beiden Enden der Primärwicklung des Übertragers gleich ausgebildete Strombegrenzungseinrichtungen vorgesehen, welche im Ruhezustand beide Enden der Primärwicklung an gleicher Spannung halten. Diese Begrenzungseinrichtungen gestatten es, in Abhängigkeit des Signaleinganges verhältnismäßig hohe Spannungen an der Primärwicklung anzulegen, um den Primärstrom schnell auf die maximal zulässige Stromstärke anzuheben, ohne daß die Gefahr besteht, daß durch einen übermäßig hohen Stromfluß der Kern des Transformators gesättigt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin-Steuerschaltung für Magnetköpfe

Anmelder:

Sperry Rand Corporation,
New York, N, Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Weintraud, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Mainzer Landstr. 134-146

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 31. Dezember 1958 (Nr. 784339)
15

John D. Fogarty, Philadelphia, Pa. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

dung sind an jedem Signaleingang zwei Festkörper-Verstärker, insbesondere Magnetverstärker, vorgesehen, welche so geschaltet sind, daß in aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten an dem einen und sodann an dem anderen Ende der Primärwicklung des Transformators eine Spannung angelegt wird, welche Ströme entgegengesetzter Richtung verursachen. Auf diese Weise wird die Richtungsfolge der Erregungen des Magnetkopfes davon abhängig gemacht, an welchem Signaleingang ein Informationssignal auftritt.

Die beschriebenen Aufgaben und Vorteile sowie der Aufbau und Betrieb der vorliegenden Erfindung können am besten an Hand der folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele sowie der Zeichnungen verstanden werden, worin gleiche Bezugsziffern sich auf gleiche Teile beziehen und worin

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Steuerschaltung zeigt, die zum Schreiben mit einer beliebigen Anzahl Magnetköpfe geeignet ist;

Fig. 2 ist ein Zeitdiagramm, das die Strom- und Spannungspegel an den verschiedenen Teilen von Fig. 1 aufzeigt;

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Magnetverstärkers, der an Stelle der der im Blockschema in Fig. 1 gezeigten Verstärker verwendet werden kann;

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Magnetverstärkers,

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der an Stelle der im Blockschema in Fig. 1 gezeigten von Impulsen am Anschluß 12 oder am Anschluß 13, Verstärker eingesetzt werden kann; entsprechend der in binärer Form darzustellenden Fig. 5 stellt ein Zeitdiagramm für den Verstärker Größe. Die sich ergebende Aufzeichnung erfolgt in in Fig. 4 dar. einer »phasenmodulierten« Aufzeichnungsart. Bei Entsprechend der Anordnung nach Fig. 1 benutzt 5 dieser Art kann eine binäre »Null« als eine Periode die Steuerschaltung 10 die Eingangsinformation an sich ändernder Informationsstrukturen aufgezeichnet den Eingangsanschlüssen 12 und 13 dazu, die Aus- werden, bei denen die erste Halbwelle als Informagänge der nicht komplementbildenden Verstärker 16 tionsstruktur, die in der einen Richtung orientiert ist, und 18 zu bestimmen. Diese Ausgänge bilden ihrer- aufgezeichnet wird, wobei diese Richtung als positive seits Eingänge für die nicht komplementbildenden io Richtung bezeichnet werden kann, während die zweite Verstärker 20 und 22. Die Ausgänge von Paaren die- Halbwelle als Induktionsstruktur, die in der entgegenser Verstärker werden dann über Dioden 24, 25 und gesetzten bzw. negativen Richtung orientiert ist, auf-26, 27 zusammengeführt, um an den Ausgangs- gezeichnet wird. Beim Aufzeichnen einer binär geanschlüssen α und b Signale zu erzeugen. Diese Aus- schriebenen »Eins« würde die Orientierung der Ingangsanschlüsse sind jeweils mit einer Begrenzungs- 15 duktionsstruktur dagegen während der ersten Halbschaltung verbunden. Diese umfaßt eine positive welle negativ verlaufen und während der zweiten Spannung +E₁, welche über Dioden 28 und 30 an Halbwelle als Induktionsstruktur erscheinen, die in die entsprechenden Ausgangsanschlüsse α und b ge- positiver Richtung orientiert ist. Mit anderen Worten, legt ist, und einen Widerstand 32 bzw. 34, dessen sowohl die binär geschriebene »Null« als auch die andere Seite an die negative Spannung — E 2 an- 20 binäre »Eins« werden als eine Periode entgegengeschlossen ist. Die Anschlüsse α und b sind mit den gesetzt orientierter Informationsstrukturen aufgegegenüberliegenden Enden der Primärwicklung 31 zeichnet, wobei die Phasen der einzelnen Perioden, des Umformers 33 verbunden, während die Sekun- die die »Eins« bzw. »Null« darstellen, um 180° ausdärwicklung 40 durch ihre Mittenanzapfung 47 an einander liegen. In der nachfolgenden Beschreibung Masse gelegt ist. Gleichzeitig ist die Sekundärwick- 25 wird diese Aufzeichnungsart mit »Phasenmodulielung 40 mit jedem Ende durch die Leiter 35 und 36 rung« bezeichnet.

mit den gegenüberliegenden Enden der Magnetköpfe Wenn die erste Informationseinheit eine »Null« ist, 37 und 38 verbunden, die sich dicht an der Ober- so erscheint z. B. am Anschluß 12 ein positiver Imfläche 45 eines magnetischen Zeichenträgers, z. B. puls, wodurch der Anschluß 12 von der Spannung einer Trommeloberfläche, gegenüberstehen. Zusatz- 30 Null auf einen positiven Spannungswert + e ansteigt, liehe Magnetköpfe können auf ähnliche Weise par- Dieser Eingangsimpuls erzeugt im Ausgang des nicht allel mit den Magnetköpfen 37 und 38 angeschlossen komplementbildenden Verstärkers 16 einen entsprewerden, wie durch die Fortführung der Leiter 35 und chenden positiven Impuls, der durch die Trenndiode 36 durch gestrichelte Linien angedeutet ist. Die Dio- 24 läuft und am Anschluß a als positiver Impuls erden 39 und 41 sind mit den gegenüberliegenden 35 scheint. Dieser Impuls bringt die Spannung am AnEnden des Magnetkopfes 37 verbunden. Die andere schluß α auf einen positiven Wert +e₃. Seite der Diode 41 ist mit dem Leiter 35 verbunden, Der Anschluß α wird normalerweise durch eine während die andere Seite der Diode 39 an den Leiter Begrenzungsschaltung auf dem Spannungswert +C₁ 36 gelegt ist. In beiden Leitern 35 und 36 sind zu- gehalten, welche aus der positiven Spannungsquelle sätzliche Entkoppeldioden 42 und 43 eingesetzt, um 40 mit dem Potential +E_x und der Diode 28 sowie dem den Strom nur in einer Richtung zur Sekundärwick- Widerstand 32, der den Anschluß α mit einer negalung 40 des Umformers 33 fließen zu lassen. tiven Spannungsquelle -E₂ verbindet, besteht. Wenn Der Magnetkopf 37 hat eine Mittenanzapfung 44, der Anschluß α nicht durch ein Eingangssignal auf der über einen Schalter 46 an Masse gelegt werden eine höhere Spannung gebracht wird, bleibt er am kann und durch einen Widerstand 48 mit einer Span- 45 Potential +e_v das im allgemeinen dem Wert+E₁ nungsquelle -E₃ verbunden ist. entsprechen wird, vorausgesetzt, daß die Diode 28 Der Magnetkopf 38 ist ebenfalls mit jedem Ende keinen Widerstand besitzt. Die Begrenzungswirkung an eine Diode 50 bzw. 52 gelegt, wobei die anderen entsteht dadurch, daß normal ein Strom von der posi-Anschlüsse dieser Dioden mit den Leitern 35 bzw. 36 tiven Spannungsquelle +E₁ zur negativen Spannungsverbunden sind. Wie der Magnetkopf 37, so hat auch 50 quelle -E₂ fließt.

der Kopf 38 eine beim Punkt 55 mittenangezapfte Für den Anschluß b ist eine ähnliche Begrenzungs-Spule. Dieser Punkt kann seinerseits über einen schaltung vorgesehen, die aus denselben positiven Schalter 56 an Masse gelegt werden und ist über und negativen Spannungsquellen +E₁ und -E₂ beeinen Widerstand 58 mit der Spannung-E₃ ver- steht, die durch die Diode 30 und den Widerstand 34 bunden. 55 verbunden sind. Diese Begrenzungsschaltung hält Die Schaltung zur Ankopplung der an den An- normalerweise den Anschluß b auf einem Potential e_v Schlüssen 12 und 13 erscheinenden Information ent- das dem Potential am Anschluß α entspricht, sofern hält Verstärker 16 und 18, deren Ausgänge jeweils an keinem der beiden Anschlüsse ein Eingangssignal direkt mit den Trenndioden 24 und 27 verbunden anliegt.

sind, welche ihrerseits wiederum mit den Ausgangs- 60 Sobald am Anschluß 12 ein Eingangssignal er-

anschlüssena und b in Verbindung stehen. Die Aus- scheint, tritt ein positiver Impuls +e_z an dem An-

gänge der Verstärker 16 und 18 sind außerdem mit schluß α auf, der einen Strom einerseits durch den

den Eingängen der Verstärker 22 bzw. 20 verbunden, Widerstand 32 und andererseits durch die Primär-

deren Ausgänge über die Dioden 25 und 26 an die wicklung 31 des Umformers 33 und den Widerstand

Anschlüsse« und b gelegt sind. 65 34 fließen läßt.

Die Schaltung nach Fig. 1 ermöglicht die Erregung Das in Fig. 2 dargestellte Zeitdiagramm zeigt die

eines ausgewühlten Magnetkopfes 37 bzw. 38 in Spannungen an den Anschlüssen 12 und 13 in Form

Übereinstimmung mit Eingangssignalen in der Form der Kurvenzüge der beiden oberen Reihen. Die mit e_a

bezeichnete Spannung am Anschluß α sowie die mit e_b bezeichnete Spannung am Anschluß b sind als die beiden Kurven in der Mitte der Fig. 2 dargestellt. Der Strom durch die Primärwicklung 31 (7_P) sowie die Spannung an der Primärwicklung 31 (e_p) erscheinen als die beiden unteren Kurven in Fig. 2. Die Spannungs- bzw. Stromwerte sind in der vertikalen Koordinate, die Zeitwerte in der horizontalen Koordinate eingetragen.

Der Abschnitt zwischen t₁ und t₃, t₃ und t₅ sowie io ßen kann.

zeugte Induktionsstruktur derjenigen Struktur entspricht, die durch den Magnetkopf 37 erzeugt wurde. Wenn die Schalter 46 und/oder 56 geöffnet sind, dann werden die Mittelanzapfungen der Magnetkopfspulen 37 a und 38 a über die Widerstände 48 bzw. 58 auf dem Potential -E₃ gehalten; dieses dient als Sperrvorspannung für die in der Magnetkopfschaltung befindlichen Dioden 41, 39, damit kein unerwünschter Strom durch die Magnetkopfspulen flie-

Das Eingangssignal am Anschluß 12, das durch den Verstärker 16 verstärkt wird, um eine Spannung +e₃ am Anschluß α während des Zeitabschnittes t_x bis t₂ zu erzeugen, erzeugt gleichzeitig ein Eingangs-

1₅ und i₇ stellt den Zeitabschnitt für eine vollständige Periode eines Binärzeichens dar, während t,, i₄ und

1₆ die Halbwellenpunkte bilden. Der Eingangsimpuls am Anschluß 12 ergibt einen Spannungsanstieg am

Anschluß α im Zeitpunkt ^₁ und einen Spannungs- 15 signal zum Verstärker 22, der seinerseits durch die abfall im Zeitpunkt t₂. Wird zur Erläuterung an- Trenndiode 26 ein Signal erzeugt, wodurch die Spangenommen, daß die Primärwicklung 31 des Umfor- nung des Anschlusses b während des darauffolgenmers im wesentlichen wie eine lineare Induktivität den Zeitabschnittes i₂ bis t_s angehoben wird. Als wirkt, die in ihren Windungen keinen Widerstand Folge davon wird der Anschluß b auf Potential e₃ geenthält, so wird der Strom I_p durch diese Wicklung 20 halten, während das Potential am Anschluß α im von Null in positiver Richtung längs einer Geraden Zeitpunkt t₂ auf den Klemmwert e_± abgefallen ist. Der ansteigen, die zwischen t_t und t_la verläuft. Während Anschluß α bleibt auf dem Potential e_±, bis der dieses Zeitabschnittes bleibt die Spannung am An- Strom/_p auf einen ähnlichen Maximalwert in der Schluß b auf dem Wert e_t und der Spannungsabfall negativen Richtung angestiegen ist. Der in negativer an der Primärwicklung 31 (e_p) auf einem konstanten 25 Richtung durch die Primärwicklung 31 fließende Wert. Zum Zeitpunkt t_{t a} wird der Strom /_p, der so- Strom fließt auch durch den Widerstand 32, und wohl durch die Primärwicklung 31 als auch durch den
Widerstand 34 fließt, gleich dem Strom, der in dem
Normalzustand infolge der Spannungsdifferenz zwi-

wenn der Stromfluß genügend stark ist, um den Anschluß α auf das Potential +e_s zu bringen, das dem Potential am Anschluß b entspricht, so wird die

sehen +JE₁ und E₂ durch den Widerstand 34 fließt; 30 Spannung e_p an der Primärwicklung 31 zu Null, und

zu diesem Zeitpunkt wird die Diode 30 effektiv ab- ^A~- ^Ci *.~τ-ϊκ~~ι _.-_i. u_: -■. ™~_* u-wk-i™

geschaltet, während die Spannung am Anschluß b weiter nach einer Exponentialkurve mit der Zeitkonstante -=- ansteigt, bis der Spannungsabfall am

λ

Widerstand 34 dem Spannungsabfall am Widerstand 32 entspricht. Während der gleichen Zeit nimmt die Spannung an der Primärwicklung 31 nach einer ähnlichen Exponentialkurve auf Null ab, und der Strom I„ nähert sich einem Grenzwert.

Der Wechsel im Stromfluß durch die Primärwicklung 31 des Umformers hat natürlich einen Stromfluß in der Sekundärwicklung 40 von einer Größe zur Folge, die von dem Übersetzungsverhältnis des

der Strom stabilisiert sich bei einem Wert ähnlicher Größenordnung, jedoch entgegengesetzter Richtung wie der zuvor im Zeitabschnitt t_{x a} bis t, fließende Strom.

Der Wechsel zum negativen Stromfluß durch die Primärwicklung 31 induziert in der unteren Hälfte der Sekundärwicklung 40 einen Stromfluß in einer durch den Pfeil I_s bezeichneten Richtung. Abhängig davon, welcher der beiden Magnetköpfe 37 und 38 durch den zugehörigen Schalter 46 bzw. 56 eingeschaltet ist, entsteht ein Stromfluß durch die rechte Hälfte der gewählten Magnetkopfspule37a bzw. 38 a und die zugehörige Diode 39 bzw. 52. Dieser Strom fließt auch über den Leiter 36 und die Diode 43

Umformers 33 abhängt, nämlich von dem Verhältnis 45 durch die untere Hälfte der Sekundärwicklung 40 zur zwischen den Windungen der Primärwicklung 31 und geerdeten Mittenanzapfung 47. Diese Richtung des der Sekundärwicklung 40. Angenommen, der nor- Stromflusses durch einen der beiden Magnetköpfe ermalerweise aus einem Transistor bestehende Schalter zeugt einen Magnetfluß, der den Magnetfluß in der 46 schaltet die Spule 37 a des Magnetkopfes 37 an gegenüberliegenden Oberfläche 45 des magnetischen Masse, so hat der in der oberen Hälfte der Sekundär- 50 Zeichenträgers in einer negativen Richtung, d. h. entwicklung 40 induzierte Strom die in Fig. 1 gezeigte gegengesetzt der Richtung orientiert, die durch den Richtung /_s und fließt vom Massenanschluß über den Stromfluß durch die linke Hälfte der entsprechenden Schalter 46 durch die linke Hälfte der Magnetkopf- Magnetkopf spule erzeugt wurde,
spule 37 a, Diode 41, Leiter 35, Diode 42 und die Als Ergebnis eines Eingangssignals am Anschluß

obere Hälfte der Sekundärwicklung 40 zur geerdeten 55 12, das eine binäre »Null« darstellt, erzeugt der mar-Mittenanzapfung 47. Als Ergebnis dieses Stromflusses kierte Magnetkopf 37 bzw. 38 in dem gegenüberbewirkt der durch den Magnetkopf 37 erzeugte liegenden Magnetzeichenträger 45 eine Periode wech-Magnetfluß auf der Oberfläche des magnetischen selnder Induktionsstrukturen durch das abwechselnde Zeichenträgers 45 gegenüber dem Magnetkopf 37 Ansteigen der Spannungen an den Anschlüssen α eine Induktionsstruktur, die eine gewisse Orientie- 60 bzw. b, wobei die Induktion während der ersten HaIbrung besitzt, welche der Einfachheit halber als posi- welle in positiver Richtung und während der zweiten tiv gerichtet bezeichnet werden kann. Hälfte in negativer Richtung orientiert ist. Wenn die

War der Magnetkopf 38 vor dem Eingangsimpuls binäre »Null« in der beschriebenen Weise am Beginn am Anschluß 12 durch das Schließen des Schalters 56 eines Maschinenwortes aufgezeichnet worden ist und gewählt worden, dann fließt ein ähnlicher Strom wie 65 ihr eine weitere, ebenfalls eine binäre »Null« darder vorher für die Magnetkopf spule 37 α beschriebene stellende Informationseinheit folgt, so werden die durch die linke Hälfte der Magnetkopf spule 38 a, wo- verschiedenen Spannungen und Ströme sich während bei die auf der Oberfläche 45 des Zeichenträgers er- des Zeitabschnittes i₃ bis t₅ ähnlich verhalten. Die

Spannung am Anschluß α wird auf dem Wert e₃ bleiben, da der Ausgang des Verstärkers 16 durch, einen weiteren Eingangsimpuls am Anschluß 12 auf diesem Wert gehalten wird. Diese Spannung am Anschluß a bleibt während des Zeitabschnittes i₃ bis i₄ bestehen, während der Strom durch die Primärwicklung 31 sich von einer negativen Richtung in eine positive ändert. Wenn diese Änderung abgeschlossen ist, ist die Spannung am Anschluß b laut Fig. 2 vom Wert e_t auf den Wert e₃ angestiegen. Der Strom /_p hat sich zu diesem Zeitpunkt stabilisiert, und die Spannung e_p an der Primärwicklung 31 beträgt laut Zeichnung Null. Während der nächsten Halbwelle im Zeitabschnitt i₄ bis i- entsteht am Verstärker 22 wiederum ein Ausgangssignal, das den Anschluß b sat dem Potential e_s hält, während die Spannung am Anschluß α auf e_x abfällt.

Als Ergebnis des Eingangssignals am Anschluß b wird der Strom I₁, allmählich eine negative Richtung annehmen, wenn die Induktanz der Primärwicklung 31 überwunden worden ist. Sobald der Strom durch die Primärwicklung wieder stabilisiert ist, fällt die Spannung e_v an der Primärwicklung auf Null ab. Zum Zeitpunkt t₅ ist die Spannung am Anschluß α dann die gleiche wie die am Anschluß b.

Die zum Zeitpunktt_s am Anschluß« vorherrschende Spannung e₃ bleibt auf diesem Spannungswert während der nächsten Halbwelle, da der negative Strom durch die Primärwicklung 36 auf seinem begrenzten negativen Wert durch die Induktanz der Primärwicklung 31 gehalten wird. Das Potential am Anschluß α fällt daher nicht auf seinen Normalwert e_x ab. Indem der Strom so durch die Primärwicklung auf dem begrenzten negativen Wert während des Zeitabschnittes t₅ bis i₆ gehalten wird, bleibt natürlich die Spannung e_p an der Primärwicklung 31 laut Fig. 2 auf Null.

Zum Zeitpunkt /₆ erzeugt das Ausgangssignal vom Verstärker 18 ein Potential e₃ am Anschluß a mit Hilfe des Verstärkers 20 und der Trenndiode 25. Diese Spannung hält den Anschluß α auf demselben Potential wie dem während des Zeitabschnittes t_s bis i_ß. Dagegen ändert sich das Potential am Punkte zum Zeitpunkt i₆ auf den Spannungswert e_v Während des Zeitabschnittes t₆ bis t₇ ändert der Strom durch die Primärwicklung 31 allmählich seine Richtung als Folge des Eingangssignals zum Anschluß α. Wenn dann der Strom durch den Widerstand 34 die Spannung am Anschluß b über das Potential e_x ansteigen läßt, so steigt die Spannung am Anschluß b entlang der Exponentialkurve nach Fig. 2 auf den Wert e₃. Nach Erreichen des Wertes e_s weist der Anschluß b dieselbe Spannung wie der Anschluß α auf. Der Stromfluß durch die Primärwicklung 31 stabilisiert sich, während die Spannung e_p an der Primärwicklung gleichzeitig mit einer Exponentialkurve auf Null abfällt.

In der unteren Hälfte der Sekundärwicklung 40 des Umformers 33 wird als Folge des Stromes I₁, im Zeitabschnitt t. bis t₆ ein Strom /_s induziert, der den Sekundärströmen in den Zeitabschnitten i₂ bis t₃ und i₄ bis t₅ entspricht. Als Ergebnis des Primärstromes I_p in der folgenden Halbwelle, nämlich im Abschnitt i₆ bis U₁, wird in der oberen Hälfte der Sekundärwicklung 40 ein Strom/_s induziert, welcher dem Strom ähnelt, der als Ergebnis der Primärströme in den Zeitabschnitten t_x bis t₂ sowie t_z bis t_t induziert wird. Die Reihenfolge, in der die Magnetköpfe 37 und 38 durch die Ströme in der linken und rechten Hälfte der jeweils zugehörigen Spulen 37 a und 38 a erregt werden, ist somit für die binäre »Eins« entgegengesetzt der Reihenfolge für die binäre »Null«.
Der durch die Magnetkopf spulen 37 a bzw. 38 a fließende Sekundärstrom /_s ist im allgemeinen dem durch die Primärwicklung 31 fließenden Strom I₁, ähnlich, sofern man die Wirkung des Übersetzungsverhältnisses und irgendwelche Phasenverschiebungen,

ίο die durch den Umformer 33 und andere mit der Sekundärwicklung 40 verbundene Bauelemente der Schaltung erzeugt werden, dabei nicht berücksichtigt. Zum fortlaufenden Aufzeichnen aufeinanderfolgender Informationseinheiten, die jeweils den gleichen Binärwert haben, wird ein Wechselstrom durch den Magnetkopf erzeugt, der eine bestimmte Frequenz aufweist, während der Übergang von einer binären »Null« zu einer binären »Eins« bei aufeinanderfolgenden Informationseinheiten eine Aufzeichnung ergibt, deren Frequenz den halben Wert der Frequenz aufweist, die durch die aufeinanderfolgenden Informationseinheiten des gleichen Wertes erzeugt wird. In der Schaltung nach Fig. 1 kann ein relativ höherer Wert von e_z verwendet werden, um schnell

die Induktivität der Primärwicklung 31 zu überwinden und dadurch einen raschen Anstieg des Stromes durch die Magnetköpfe 37 bzw. 38 zu bewirken. Dieser schnelle Anstieg kann erreicht werden, ohne die Eigenschaften der Steuerschaltung nachteilig zu beeinflussen, da der Strom durch die Primärwicklung 31 auf der Wert begrenzt wird, der am Widerstand 32 bzw. 34 eine Spannung entstehen läßt, die der Steuerspannung am Anschluß b bzw. α entspricht; denn wenn der Anschluß α oder b dieselbe Spannung aufweist, so stabilisiert sich der Strom durch die Primärwicklung 31.

Die Werte der Widerstände 32 und 34 und der ihnen zugeordneten negativen Spannungsquellen — E₂ können so gewählt werden, daß der Strom durch die Widerstände 32 bzw. 34 bei Anlegen einer Spannung e_s am Anschluß α oder b dem gewünschten Stromwert durch die Primärwicklung 31 entspricht. Dies kann durch das Übersetzungsverhältnis des Umforformers 33 und die Parameter des Sekundärkreises erforderlich werden, um so den gewünschten Schreibstrom durch die Magnetkopfspulen37a bzw. 38 a vorzusehen. Die Widerstände 32 und 34 bewirken also, daß der Strom durch die Primärwicklung 31 auf einen Wert begrenzt wird, der für das einwandfreie Schreiben mit den Magnetköpfen 37 und 38 auf der Oberfläche 45 erforderlich ist.

Um in einer Schaltung dieser Art die größtmögliche Sicherheit zu erreichen, ist es wünschenswert, daß die Verstärker 16, 18, 20 und 22 Festkörper-Verstärker sind. Insbesondere kommen dafür die in Fig. 4 gezeigten Magnetverstärker in Frage. Es können aber auch Magnetverstärker einer anderen geeigneten Art verwendet werden, wie z. B. der in Fig. 3 dargestellte Verstärker 16.

In der Schaltung nach Fig. 3 sollte der Kern 60 möglichst eine rechteckige Hystereseschleife haben und eine Eingangsspule 62 enthalten, die Eingangsimpulse von der am Anschluß 63 dargestellten Art erhält. Diese Eingangsimpulse können positiver Art sein und durch die Diode 65 Strom an die Spule 62 führen und von dort durch den Widerstand 68 an eine negative Spannungsquelle — E₅ um den Kern 60 in das Gebiet positiver Sättigung umzuklappen.

Mit der Eingangsschaltung ist gleichzeitig eine Spannungsquelle +ZJ₄ verbunden, die einen gleichbleibenden Strom durch die Diode 70 und den Widerstand 68 erzeugt, um den Anschluß 72 auf einem Potential von etwa +E₄ zu erhalten und dem Kern eine Rückstellung während des Normalbetriebes des Magnetverstärkers zu ermöglichen. Wenn beim Punkt 63 ein Eingangssignal etwa vom Anschluß 12 entsteht, so wird der Kern 60, wie oben erwähnt, positiv gesättigt. Dieses Umkippen des Kernes 60 erzeugt normalerweise einen Leistungsimpuls PP, der einen Strom über die Diode 74 durch die Ausgangswicklung 72 fließen läßt, wobei besagter Strom bestrebt ist, den Kern 60 noch weiter in das Gebiet positiver Sättigung zu schieben. Der Kern 60 bietet dem Stromfluß von der Leistungsimpulsquelle nur eine geringe Impedanz, und am Punkt c erscheint ein Ausgangssignal. Dieser Verstärker ist daher nicht komplementär.

Die Leistungsimpulse PP der Verstärker 16 und 18 sollten ihre positiven Impulsteile in den Zeitabschnitten t_i bis t₂, t₃ bis i₄ und t_s bis t_e haben, während die positiven Impulsteile für die Verstärker 20 und 22 in den übrigen Zeitabschnitten t₂ bis t₃, r₄ bis t₅ sowie t_e bis t₇ auftreten sollten, um den gewünschten Gegentakteffekt in der Steuerschaltung 10 zu erzielen.

Der Ausgangskreis der Magnetverstärker nach Fig. 3 enthält eine Begrenzungsschaltung ähnlich der vorher im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen, wobei eine positive Spannungsquelle +E₁ im Normalzustand einen Strom über die Diode 76 und den Widerstand 78 zu einer negativen Spannungsquelle -E₂ liefert, wodurch der Anschluß c die Neigung hat, auf dem Potential e_t zu bleiben, das im allgemeinen der Spannung E₁ entspricht. In diesem Falle dient die Begrenzungsschaltung zur Unterdrückung der Nebenströme durch die Wicklung 72. Punkt c wird dann z. B. wie in Fig. 1 durch die Trenndiode 24 mit dem Anschluß α verbunden. Der Leistungsimpuls erzeugt somit an den Anschlüssen c und α einen Spannungsanstieg auf +e_s, sobald beim Anschluß 63 ein Eingangssignal anliegt.

Der Kern 60 wird auf negative Remanenz durch die Spannung der Batterie 80 zurückgestellt, die einen Strom durch die Rückstellspule 82 über Widerstand 84 fließen läßt. Der Rückstellstrom wird wirksam, sobald das positive Potential des Leistungsimpulses verschwindet. Im Normalbetrieb wird der Kern 60 daher abwechselnd von einem Punkt negativer Remanenz auf einen Punkt positiver Remanenz und von dort zurück auf den Punkt negativer Remanenz als Folge des ständigen Rückstellstromes von Batterie 80 und Widerstand 84 umgeklappt. Wenn jedoch ein Eingangsimpuls auftritt, wird die Rückstellung nicht wirksam, und der als Folge eines Eingangsimpulses entstehende Leistungsimpulses entstehende Leistungsimpuls findet nur eine geringe Impedanz für den Stromfluß vom Kern 60, wodurch er einen Ausgang am Anschluß c erzeugt.

Eine weitere mögliche Schaltung für einen Magnetverstärker ist in Fig. 4 dargestellt. Diese Schaltung kann die Verstärker 16, 18, 20 und 22 ersetzen. Das entsprechende Zeitdiagramm zeigt Fig. 5.

Der Magnetverstärker nach Fig. 4 kann besonders für die Erzeugung sinusförmiger Ausgangssignale verwendet werden, wenn diese Art der Wellenform in einer phasenmodulierenden Schaltung verwendet werden soll. In Fig. 4 wird der Kern 90 durch eine Stromflußkombination durch die Spulen 95 und 99 innerhalb eines negativen Teiles des Leistungsimpulses zurückgestellt, wie dies in Fig. 5 in den Zeitabschnitten t_t bis t_s und i₄ bis t₅ dargestellt ist. Der Strom durch die Rückstellspule 94 und den Widerstand 92 dient dazu, den Kern 90 nur teilweise zurückzustellen. Die zusätzlich erforderliche Rückstellenergie wird durch die Sperrimpulsquelle 96 vorgesehen, die in Fig. 5 als positives Potential während des negativen Verlaufs des Leistungsimpulses dargestellt ist. Diese

ίο Sperrimpulsquelle liefert daher Strom durch die Diode 98, die Eingangsspule 99 und das Register 100. Wenn am Anschluß 102 ein Eingangsimpuls z. B. vom Anschluß 12 erscheint und gerade einen positiven Verlauf einer sinusförmigen Schwingung darstellt, wird die Wirkung des Sperrimpulses beim Rückstellen des Kerns 90 aufgehoben und der Kern nicht zurückgestellt, wie dies normalerweise der Fall wäre. Der Eingang ist in Fig. 5 im Zeitabschnitt t_i bis t₅ dargestellt.

Ein positiver Verlauf des Leistungsimpulses im Zeitabschnitt t₅ bis t_e als Folge eines Eingangssignals im Abschnitt i₄ bis t_s trifft daher den Kern in nicht zurückgestelltem Zustand an. Das hat zur Folge, daß sehr leicht Strom durch die Diode 104 und die Ausgangsspule 106 zum Anschluß c fließen kann, wobei die durch den Kern 90 gegebene Impedanz sehr gering ist, da der Strom durch die Spule 106 eine Richtung nimmt, durch die die Sättigung des Kerns 90 noch weiter in das positive Gebiet verschoben wird.

Der Anschluß c wird dadurch vom normalen Potential e_v das durch die Begrenzungsschaltung vorgesehen ist, auf einen höheren Wert gebracht. Diese Begrenzungsschaltung ist den oben beschriebenen Schaltungen ähnlich und enthält die Diode 108 sowie den Widerstand 110, die in Reihe zwischen den Quellen +E und -E₂ geschaltet sind. Der Widerstand 112 dient dazu, einen Stromweg für den Eingangsstrom zu schaffen, wobei der Strom durch die Eingangsspule 99 fließen kann. Wie in Fig. 3 so entspricht der Anschluß c selbstverständlich dem Verstärkerausgang, wobei er über die Trenndiode 24 einen Spannungsanstieg am Anschluß α bewirkt, wenn am Anschluß 12 ein Eingangssignal erscheint. Das in der unteren Kurve in Fig. 5 dargestellte Ausgangssignal am Anschluß c entsteht im Zeitabschnitt t_s bis t_r

Die in Fig. 3 und 4 gezeigten Verstärker 16, 18, 20 und 22 sind Magnetverstärker. Sie können durch Transistor-Verstärker oder andere Verstärkertypen

So ersetzt werden. Vorzugsweise werden hier jedoch Verstärkungsvorrichtungen aus Festkörpern verwendet, um die bei Rechenmaschinen größtmögliche Sicherheit zu erreichen.

Wie in Fig. 3 aufgezeigt, müssen die Leistungsimpulse für die Verstärker 16 und 18 sich von denen der Verstärker 20 und 22 unterscheiden.

Für den Fachmann ist klar ersichtlich, daß jeder der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Magnetverstärker entweder mit sinusförmigen oder Rechteckimpulsen betrieben werden kann, je nachdem, welche Wellenform aufgezeichnet werden soll. Auch andere Wellenformen können für Eingangs- oder Leistungsimpulse benutzt werden, wenn derartige Formen für die Ausgangsimpulse gewünscht werden.

Des weiteren ist für den Fachmann verständlich, daß die in Fig. 1 gezeigten Spannungsquellen +E₁ für die Begrenzungsschaltungen für bestimmte Arten Magnetverstärker auch andere Spannungen ein-

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schließlich Massenspannungen haben können. Ebenso können die in Fig. 1 dargestellten Widerstände 32 und sowie die Spannungsquelle — E₂ jeden beliebigen Wert annehmen, je nach den Strömen, die in der Schaltung statthaft sind.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Steuerschaltung zur Erzeugung einer magnetischen Aufzeichnung mit Induktionsorientierung in entgegengesetzten Richtungen als Folge von Informationssignalen eines ersten und zweiten Wertes mittels eines zwei in entgegengesetzten Richtungen erregbare Wicklungen tragenden Magnetkopfes, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Magnetkopfwicklungen (37 a, 38 a) an eine ihr zugeordnete Sekundärwicklung (40) eines Transformators (33) angeschlossen ist, dessen Primärwicklung (31) an zwei steuerbare Spannungsquellen angeschlossen ist, welche in Abhängigkeit eines Informationssignals eines der beiden verschiedenen Werte zwei aufeinanderfolgende Ströme entgegengesetzter Richtung durch die Primärwicklung senden, deren Richtungsfolge von der Wertigkeit des Informationssignals abhängt.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden der Primärwicklung (31) über gleich ausgebildete Begren-Zungseinrichtungen (28, 32; 30, 34) an gleicher Spannung liegen und je mit den Ausgängen zweier Verstärker (16, 20; 18, 22) verbunden sind, von denen der eine unmittelbar mit einer Informationssignalquelle, der andere mit dem Ausgang des Verstärkers (20, 22) der Informationssignalquelle anderer Wertigkeit verbunden ist.

3. Steuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärker Festkörper — insbesondere Magnetverstärker — verwendet werden.

4. Steuerschaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Begrenzungseinrichtungen eine Impedanz (32, 34) solcher Größe enthält, daß die erste Phase der Wechsel-Stromperiode auf einen zulässigen Wert begrenzt wird, ohne dabei den Wert des durch die zweite Phase der Periode erzeugten Stromes derart zu beschränken, daß er für den Magnetkopf unzureichend ist.

5. Steuerschaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an jeden der Signaleingänge (12, 13) ein erster Magnetverstärker (16, 18) angeschlossen ist und ein erstes Ausgangssignal während des ersten Zeitabschnittes als Folge der Erregung durch die entsprechende Signalquelle erzeugt und daß mit dem Ausgang jedes ersten Magnetverstärkers (16,18) ein zweiter Verstärker (20, 22) so gekoppelt ist, daß ein zweites Ausgangssignal anschließend an das erste Ausgangssignal in einem zweiten, auf den ersten folgenden Zeitabschnitt erzeugt wird.

6. Steuerschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ende der Primärwicklung (31) des Transformators (33) mit dem Ausgang sowohl des ersten Verstärkers (16, 18) eines Signaleingangs (12, 13) als auch des zweiten Verstärkers (20, 22) des jeweils anderen Signaleingangs (13, 12) verbunden ist.

7. Steuerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung jedes Endes der Primärwicklung (31) mit den Verstärkern (16, 20; 18, 22) über Trenndioden (24,25; 26,27) erfolgt.

8. Steuerschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzen (32,34) beider Begrenzungsschaltungen so bemessen sind, daß der jeweilige maximale Stromfluß durch die Primärwicklung (31) des Transformators (33) während des ersten Zeitabschnittes auf einen Wert begrenzt wird, der die Umkehrung des durch die Primärwicklung fließenden Stromes auf einen ähnlichen Wert innerhalb des zweiten anschließenden Zeitabschnittes gestattet.

9. Steuerschaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Begrenzungsschaltung zwei Spannungsquellen (+E₁, -E₂), eine Impedanz (32, 34) und eine Diode (28, 30) aufweist, wobei jede Impedanz (32, 34) einmal einen Parallelweg für den Strom darstellt, der aus der Begrenzungsschaltung der einen Signalquelle (12, 13) zu der Begrenzungsschaltung der jeweils anderen Signalquelle (13, 12) fließt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 762 930.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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