На відміну від імпульсних способів запису цифрової інформації потенціальні способи характеризуються однократним перемагнічуванням носія протягом символьного (тактового) інтервалу двійкового коду. Ці способи найчастіше застосовуються в практиці ЦМЗ, оскільки одноразове перемагнічування забезпечує більш високу щільність запису двійкової послідовності на магнітний носій, ніж у імпульсних способів.
Добре відомі два основні потенціальні способи: спосіб БПН (рис. 2.2.3, а) та спосіб БПНМ (рис. 2.2.3, б). Зміна стану намагніченості носія і відтворюванні сигнали при використанні БПНМ приведені відповідно на рис. 2.2.3, в і г. При запису з використанням способу БПН носій перемагнічується в двох протилежних напрямках при надходженні “1” і “0”, наприклад, позитивна полярність перемагнічування може відповідати “1”, негативна – “0”. При відтворенні пристрій відновлення повинен розрізняти відтворювані сигнали за полярністю, що здійснюється достатньо надійно і просто, наприклад, за допомогою діодних обмежувачів. Недоліком способу БПН є можливість розмноження поодиноких і групових помилок, які виникають в каналі запису-відтворення. Дійсно, помилка на початку серії “1” або “0” призводить до помилкового “впізнання” символів аж до кінця цієї серії, що суттєво погіршує захист від перешкод сигналів відтворення, записаних на носій способом БПН.
Позбавитись явища розмноження помилок дозволяє застосування способу БПНМ, при якому полярність намагніченості (рівень струму запису) змінюється на протилежну кожен раз з приходом на запис чергової “1” коду. Цим досягається ефект відносної модуляції, загальною властивістю якої є підвищення захисту сигналів від перешкод. Аналогічний ефект виникає, наприклад, при заміні абсолютної фазової модуляції (ФМ) на відносну (ВФМ). Висока щільність запису, яка забезпечується способами БПН і БПНМ, обумовлена тим, що сигнали струму запису, які відповідають цим способам, дозволяють досягнути межу Найквіста для питомої швидкості передачі цифрової інформації в ідеальному двійковому каналі, який дорівнює двом бітам на 1 Гц смуги, і, виходячи з цього, забезпечує максимальну (граничну) щільність запису в ідеальному двійковому каналі магнітного запису. Перевищити цю межу можливо тільки шляхом використання багатопозиційних сигналів (групової модуляції).
Рис. 2.2.3. Сигнали струму для потенціальних способів цифрового запису
В реальному цифровому каналі магнітного запису гранична щільність і вірогідність залежать від способів лінійної і нелінійної обробки сигналів відтворення. Для підвищення щільності використовується частотна і фазова корекція сигналів відтворення, а також спосіб відновлення цих сигналів за екстремальними точками зі стробуванням.
Однією з причин високої достовірності і щільності, які досягаються в цифровому каналі з БПНМ і БПН, є використання протилежних сигналів відтворення (два сусідніх відтворюваних імпульси завжди мають протилежну полярність), яка властива цим способам, що збільшує ступінь різноманітності сусідніх сигналів, підвищує відношення сигнал-шум і, в наслідок, покращує умови їх нелінійної обробки.
Недоліком способу БПНМ є малий ступінь самосинхронізації сигналів відтворення (kсc=0). В результаті сигнали відтворення носять нерегулярний характер, що ускладнює узгодження часових масштабів інформаційного і синхронізувального каналу системи ЦМЗ, обмежуючи підвищення щільності запису. Одним із способів усунення цього недоліку є використання прийому перекодування вихідної двійкової послідовності таким чином, щоб виключити в перекодованій послідовності серії “0”, довжина яких перевищує задану (допустиму).
Рис.2.2.4.Сигнали струму запису і відтворення для способу запису з використанням ПМ
До недоліків способу БПНМ можна віднести також відносно великі часові і амплітудні спотворення відтворюваних сигналів, які виникають при високих щільностях запису. Вплив цього недоліку також може бути зменшений шляхом перекодування. Відмітимо, що більшість відомих в ЦМЗ кодів будуються з урахуванням властивостей способу БПНМ і спрямовані на зменшення ступеня впливу відмічених недоліків цього способу.
Дещо відокремлене положення в ЦМЗ займають способи, основані на застосуванні періодної модуляції (ПМ), які можуть бути віднесені до потенціальних способів запису, тому що, як в кожному символьному інтервалі, при їх використані виробляється одноразове перемагнічування носія. Відомо декілька різновидів способів з ПМ. Наприклад, в найпростішому випадку встановлюють таку відповідність між символами коду і символьними інтервалами сигналів, які записуються на носій: “1” – 1.5Т1 , “0” – Т1 або “1” – 2Т1, “0” – Т1. В деяких випадках правила модуляції змінюють таким чином, щоб мінімальний інтервал запису Т1 відповідав символам коду (0 або 1), які складають більшість символів, що надходять на запис блоку. Відомий також спосіб з ПМ, при використанні якого серії “1” або “0” записують з інтервалом мінімальної тривалості Т1; якщо в двійковій послідовності, яка надходить, виникає заміна “1” на “0” (або навпаки), то запис виконується через інтервали часу kT1, де k = 1, 2, ¸2. В цьому випадку декодування при відтворюванні може бути здійснено тоді, коли попередньо відоме значення одного або кількох символів на початку блоку символів, відтворюваних з носія. Форма сигналів струму запису і відтворення для способу ЦМЗ з ПМ, приведена відповідно на рис. 2.2.4, а і б.
Основною перевагою способу ПМ є регулярність сигналів відтворення, яка дозволяє проводити відновлення сигналів по нуль-перетинам. Основний недолік – нерівномірність сигналів, яка проявляється в тому, що однакове число символів блоку, які надходять на запис, записуються на носій в різні, не рівні один одному інтервали часу. Оскільки в більшості випадків, наприклад при передачі даних каналом зв’язку, використовуються рівномірні коди, то виникає необхідність застосовувати буферні ЗП з відносно великим об’ємом пам’яті. Суттєво те, що буферні ЗП повинні використовуватись як в пристроях запису, так і в пристроях відтворення системи ЦМЗ.
Таке ускладнення пристроїв запису та відтворення, що реалізують способи з ПМ, не завжди виправдовується певним збільшенням щільності запису (порівняно зі способами ФМ і ЧМ), яке ці способи може забезпечити.
Васюра А.С. – книга “Електромагнітні елементи цифрової техніки”