CN102017409A - 用于减少磁存储装置中的低频损耗的系统和方法 - Google Patents

用于减少磁存储装置中的低频损耗的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明的多个实施例提供了用于减少磁存储装置中的低频损耗的系统和方法。例如，公开了一种数据处理电路，其包括：放大器、两个滤波器以及求和部件。该放大器提供放大输出并且使用两个滤波器中的第一滤波器对其进行滤波以生成第一滤波输出。接着，使用两个滤波器中的第二滤波器对第一滤波输出进行滤波，以生成第二滤波输出。该求和部件对第一滤波输出和第二滤波输出求和，以提供极点改变输出。

Description

用于减少磁存储装置中的低频损耗的系统和方法
技术领域
本发明涉及用于传送信息的系统和方法，并且更具体地说，涉及用于从存储介质传送信息的系统和方法。
背景技术
在传统存储装置中，信息被纵向地记录在磁存储介质上。在纵向记录的情况下，数据检测处理的关键在数据转换上。这样，从磁存储介质感测的信号的低频分量(包括任何DC分量)不输送信息并且可以消除。另外，希望在与数据检测系统相关联的前置放大器中设置高通滤波器，以考虑到快速写入读取恢复。
与其中数据检测的关键在转换上的纵向记录相反，在较新的垂直记录(perpendicular recording)的情况下，从磁存储介质感测的场的量值携带信息。在这种情况下，使用高通滤波器很可能消除从磁存储介质感测的某些信息。另外，由于盘格式效率要求低编码开销(overhead)，因此用于通过RLL编码来检测低频分量的能力受到限制。在某些情况下，上述低频能量的损耗在使用垂直记录方法的装置中造成了较低的信噪比。现有数据检测系统包括使用从检测位导出的误差反馈信号以驱动频谱失配补偿电路。这种方法可以被用于保护被高通滤波器消除的低频信息，然而，这种方法依赖于从检测数据位导出的DC和低频能量来驱动反馈误差信号。在这种方法中，等待时间(latency)成为主要关注并且最终限制了用于获取DC和低频能量的任何能力。
因此，至少出于前述理由，本领域存在针对用于从存储介质存取信息的改进系统和方法的需要。
发明内容
本发明涉及用于传送信息的系统和方法，并且更具体地说，涉及用于从存储介质传送信息的系统和方法。
本发明的各个实施例提供了包括放大器、两个滤波器以及求和部件的数据处理电路。该放大器提供放大输出，该放大输出使用两个滤波器中的第一滤波器滤波以生成第一滤波输出。接着，使用两个滤波器中的第二滤波器对第一滤波输出进行滤波，以生成第二滤波输出。所述求和部件对第一滤波输出和第二滤波输出求和，以提供极点改变输出(pole altered output)。在前述实施例的一些实例中，该电路还包括从读取通道电路至放大器的反馈回路。在这种实例中，该反馈回路使用因包含第二滤波器而与使用第一滤波器而不使用第二滤波器的相应频率相比展示较低频率的误差信号。
在前述实施例中的一些实例中，第一滤波器是高通滤波器。在某些这样的实例中，第二滤波器是低通滤波器。在特定实例中，高通滤波器和低通滤波器的组合的拐点频率低于该高通滤波器的拐点频率。在前述实施例的各个实例中，第一滤波器和第二滤波器两者都使用包括(但不限于)电感器、电容器以及电阻器的电路部件的组合来生成。因而，所述滤波器例如可以是LC滤波器或RC滤波器。基于在此处提供的公开，本领域普通技术人员将认识到关于本发明的不同实施例可以使用的多种滤波器实现方式。在前述实施例的一个或多个实例中，求和部件被实现为第一滤波输出和第二滤波输出的物理耦合(即，点或配置或线或配置，dot-or or wired-or configuration)。基于在此处提供的公开，本领域普通技术人员将认识到关于本发明的不同实施例可以使用的多种求和部件的实现方式。
在前述实施例的一些实例中，放大输出、第一滤波输出、第二滤波输出以及极点改变输出都是模拟电信号。在这样的实例中，所述电路还可以包括将极点改变输出转换成一系列数字样本的模拟数字转换器。而且，在前述实施例的一些实例中，所述电路还包括读取通道电路，该读取通道电路可操作用于对该系列数字样本执行数据检测处理，以恢复由放大输出表示的数据集。该数据检测处理可以使用数据检测器来执行。该数据检测器可以是但不限于Viterbi算法检测器或峰检测器。
在前述实施例的各个实例中，该放大器接收一微小电信号(aminute electrical signal)，该微小电信号从包括采用垂直记录格式记录的信息的存储介质得到。在某些这样的实例中，该存储介质是磁存储介质，并且，该微小电信号通过与该磁存储介质关联地设置的读/写头组件来感测。
本发明的其它实施例提供了用于减少磁存储介质中的低频损耗的方法。这种方法包括提供前置放大器电路，该前置放大器电路包括放大器和高通滤波器。该放大器的输出使用高通滤波器滤波，以生成高通滤波输出。还提供极点改变滤波器(pole altering filter)，并且使用该极点改变滤波器对所述高通滤波输出进行滤波，以生成极点改变输出。对极点改变输出与高通滤波输出进行求和，以生成前置放大器输出。在前述实施例的一些实例中，该极点改变滤波器是低通滤波器。在这种实例中，高通滤波器和低通滤波器的组合的拐点频率低于高通滤波器的拐点频率。因而，该低通滤波器用于改变该高通滤波器的极点。
本发明的另一实施例提供包括具有对数据集的表示的存储介质的存储装置。读/写头组件与存储介质关联地设置，并且可操作用于提供表示存储在该存储介质上的信息的输入信号。包括放大器，该放大器包括第一滤波器和第二滤波器。第二滤波器可操作用于改变第一滤波器的极点，并且，该放大器放大输入信号并提供放大信号。包括模拟数字转换器，该模拟数字转换器将放大信号转换成一系列数字样本；并且包括读取通道电路，该读取通道电路可操作用于对该系列数字样本执行数据检测处理，以恢复数据集。在前述实施例的一些实例中，该放大输出是第一放大输出，并且该放大器提供第二放大输出。将第二放大输出提供给第一滤波器，第一滤波器提供第一滤波输出，并且将第一滤波输出提供给第二滤波器，第二滤波器提供第二滤波输出。对第一滤波输出与第二滤波输出求和，以生成第一放大输出。
在前述实施例的各个实例中，所述数据集的表示采用垂直记录格式记录。在前述实施例的特定实例中，第一滤波器是高通滤波器，而第二滤波器是低通滤波器。在某些这样的实例中，高通滤波器和低通滤波器的组合的拐点频率低于该高通滤波器的拐点频率。
本发明内容部分仅提供了对本发明的一些实施例的一般性概述。根据下面的详细描述、所附权利要求书以及附图，本发明的许多其它目的、特征、优点以及其它实施例将变得完全清楚。
附图说明
通过参考在本说明书的其余部分中描述的附图，可以实现对本发明的各种实施例的进一步理解。在附图中，相同的附图标记在多个图中自始至终用来指示类似部件。在某些实例中，由小写字母构成的下标与附图标记相关联，以表示多个类似部件中的一个。当对附图标记进行参考而不指明已有下标时，意图指示所有这样的多个类似部件。
图1a示出了根据本发明的一个或多个实施例的包括极点改变前置放大器的数据检测系统；
图1b示出了根据本发明的一些实施例的极点改变前置放大器；
图2是示出根据本发明的特定实施例的极点改变滤波器的示例性输入和示例性输出连同中间信号的图；
图3示出了显示根据本发明的一些实施例在数据检测系统中恢复低频数据的方法的流程图；以及
图4示出了根据本发明的多个实施例的包括极点改变前置放大器的存储系统。
具体实施方式
本发明涉及用于传送信息的系统和方法，并且更具体地说，涉及用于从存储介质传送信息的系统和方法。
本发明的多个实施例因结合高通滤波器的前置放大器所造成的频谱失配而增加信噪比。在前述实施例的多个实例中，来自结合在前置放大器中的高通滤波器的输出经过低通滤波器，并且对高通滤波器的输出与低通滤波器的输出求和。其结果是前置放大器的极点改变，其中与指定位周期相关联地恢复低频能量。接着，可以将来自这种极点改变前置放大器的输出提供给模拟数字转换器，所述模拟数字转换器提供与极点改变前置放大器的输出相对应的一系列数字样本。
转至图1a，示出了根据本发明的一个或多个实施例的包括极点改变前置放大器210的数据检测系统200。极点改变前置放大器210接收输入信号205。输入信号205可以是表示来自磁存储介质的磁记录数据的微小模拟信号。基于在此处提供的公开，本领域普通技术人员将认识到关于本发明的不同实施例可以使用的多种输入信号及其源。极点改变前置放大器210放大输入信号并且对该信号执行标准高通滤波，其导致在输入信号205中低频能量的明显减少。另外，极点改变放大器210执行另一滤波处理，其有效地操作以改变与高通滤波处理相关联的极点，并且提供放大输出215。这种极点改变滤波处理导致在输入信号205中原先明显的低频能量的至少一些的恢复。
将放大输出215提供给模拟数字转换器220。模拟数字转换器220可以是本领域已知的任何模拟数字转换器，并且提供与所接收模拟信号的不同采样增量相对应的一系列数字样本225。将数字样本225提供给数字滤波器230。在某些情况下，数字滤波器230是本领域已知的数字有限脉冲响应滤波器。将表示所接收输入信号205的滤波输出235提供给数据检测器250，该数据检测器250基于所接收输入而在算法上确定合适的位序列。数据检测器250可以是本领域已知的任何数据检测器。例如，数据检测器250可以是(但不限于)Viterbi算法数据检测器或峰检测器。基于在此处提供的公开，本领域普通技术人员将认识到关于本发明的不同实施例可以使用的多种数据检测器。
从数据检测器250提供输出295。使用求和部件255从输出295减去滤波输出235，以提供误差项257(即，提供给数据检测器250的输入与数据检测器250的输出之差)。误差项257与反馈回路260结合使用，反馈回路260例如向模拟数字转换器220提供反馈信号265，以便最小化误差项257。反馈回路260可以包括如本领域已知的多种不同电路。例如，反馈回路260可以包括偏移补偿电路，并且将反馈信号265提供给极点改变前置放大器，以执行某种程度的偏移补偿。另选地或附加地，反馈回路260可以包括数字锁相回路，其可操作用于在使用模拟数字转换器220对放大信号215进行采样期间调节相位。基于在此处提供的公开，本领域普通技术人员将认识到关于本发明的不同实施例可以使用的多种反馈回路和对应反馈电路。
转至图1b，示出了根据本发明的一些实施例的极点改变前置放大器201。极点改变前置放大器201包括接收输入信号205的放大器216。放大器216可以是本领域已知的任何放大器，其能够接收微小模拟信号并放大这种信号。放大器216放大输入信号205，并且将放大输出219提供给高通滤波器221。高通滤波器221可以是本领域已知的、被设计成允许展示较高频率的信号通过而拒绝较低频率的信号的任何滤波器。在本发明的一个特定实施例中，高通滤波器221使用电阻器、电容器以及/或电感器的组合来实施。高通滤波器221提供高通输出226。
将高通输出226提供给低通滤波器231。低通滤波器231可以是本领域已知的、被设计成允许展示较低频率的信号通过而拒绝较高频率的信号的任何滤波器。在本发明的一个特定实施例中，低通滤波器231使用电阻器、电容器以及/或电感器的组合来实施。低通滤波器231提供低通输出236。使用求和部件241对低通输出236与高通输出226进行综合，以从极点改变前置放大器201生成滤波输出256。通过综合低通输出236与高通输出226来生成滤波输出256，改变由高通滤波器221建立的极点。在本发明的一个特定实施例中，低通滤波器221的拐点频率匹配由高通滤波器221建立的极点，并且导致对与返回到该系统中的低频信号相对应的某些损耗能量的增加。
应注意到，极点改变前置放大器201可以通过将低通滤波器231和求和部件241添加至结合高通滤波器的现有前置放大器电路来构造。因而，这种方法不需要为了将初始设计为关于纵向记录使用的电路用于关于垂直重新设计使用的电路，而重新设计电路。而且，应注意到，虽然极点改变前置放大器201包括被设计成改变由高通滤波器221建立的极点的低通滤波器，但可以使用诸如带通滤波器的其它类型滤波器来产生类似效果。基于在此处提供的公开，本领域普通技术人员将认识到关于本发明的不同实施例可以使用的多种极点修改滤波器。
转至图2，图300示出了根据本发明的一个或多个实施例的、示例性输入310的信号频谱频率(如实线所示)和示例性极点改变滤波器输出320的信号频谱。前述信号与和示例性输入310相对应的高通滤波器输出340的信号频谱及低通滤波器输出330的信号频谱相关地示出。如图所示，示例性输入310的频谱包括在高通滤波器输出340中减少的相当低的频率能量。通过综合低通滤波器输出330和高通滤波器输出340，生成极点改变滤波器输出320。如可以看出的，迫使极点改变滤波器输出320的有效3dB频率比高通滤波器输出340的有效3dB频率低得多。这导致信号能量损耗的减少和信噪比的相应增加。
应注意到，反馈信号(例如，通过反馈回路260和检测器250两者的信号)的等待时间与是使用极点改变前置放大器还是使用包括高通滤波器的标准前置放大器同样地无关。因而，通过迫使高通滤波器的有效拐点频率变低，反馈回路的固定等待时间变得小于一限制。因为任何误差信号反馈(例如误差信号257)(与其已经展示的频率相比展示了更低频率)具有仅被高通滤波的信号，因此该等待时间限制不太明显。这种低频致使经过反馈回路所需的时间(例如，反馈回路260加通过检测器250的时间)不太明显。
转至图3，流程图400示出了根据本发明的一些实施例的用于在数据检测系统中恢复低频数据的方法。按照流程图400，提供包括高通滤波器的放大器(框410)。将来自放大器的高通滤波输出提供给低通滤波器，在该低通滤波器处该高通滤波输出被低通滤波(框415)。接着将高通滤波输出与低通滤波器输出相加(框430)。接着，可以将输出的和(框430)提供给接收电路，在接收电路处可以将该和从模拟信号域转换至数字信号域，数字化滤波，并且使用数据检测器处理(框440)。
转至图4，示出了根据本发明的多个实施例的包括极点改变前置放大器570的存储系统500。存储系统500例如可以是硬盘驱动器。除了极点改变前置放大器570以外，存储系统500还包括具有数据检测器的读取通道510。所结合的数据检测器可以是本领域已知的任何数据检测器，例如包括Viterbi算法数据检测器。存储系统500还包括：接口控制器520、硬盘控制器566、电动机控制器568、主轴电动机572、盘片578，以及读/写头576。接口控制器520控制向/从盘片578进行数据的寻址和定时。盘片578上的数据由多组磁信号构成，这些磁信号可以在读/写头组件576恰当地定位在盘片578上方时被该读/写头组件检测到。在一个实施例中，盘片578包括根据垂直记录方案记录的磁信号。
在典型的读取操作中，读/写头组件576通过电动机控制器568准确地定位在盘片578上的希望的数据轨道上。电动机控制器568相对于盘片578定位读/写头组件576，并且在硬盘控制器566的指导下，通过将读/写头组件移动至盘片578上的适当的数据轨道来驱动主轴电动机572。主轴电动机572以确定旋转速率(RPM)旋转盘片578。一旦将读/写头组件578定位在适当的数据轨道附近，就随着主轴电动机572旋转盘片578，而通过读/写头组件576来感测表示盘片578上的数据的磁信号。感测到的磁信号作为表示盘片578上的磁数据的连续的微小模拟信号提供。将该微小模拟信号从读/写头组件576经由极点改变前置放大器570传送至读取信号模块564。极点改变前置放大器570可操作用于放大从盘片578存取的微小模拟信号。另外，极点改变前置放大器570提供高通滤波和低通滤波的组合，其用于根据从盘片578接收到的信息恢复低频能量。在特定实例中，极点改变前置放大器可以与上面关于图2b所讨论的极点改变前置放大器类似地实施。接下来，读取通道模块510解码并数字化接收到的模拟信号，以重新生成初始写入至盘片578的信息。将该数据作为读取数据503提供给接收电路。写入操作与先前的读取操作大致相反，其中将写入数据501提供给读取通道模块510。接着将该数据编码并写入至盘片578。
总之，本发明提供了用于减少数据检测系统中的低频损耗的新系统、装置、方法以及配置。虽然上面已经给出了对本发明的一个或多个实施例的详细描述，但在不改变本发明的精神的情况下，各种另选例、修改例以及等同方式对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，上面的描述不应被视为对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (20)

1.一种数据处理电路，其中，所述数据处理电路包括：
放大器，提供放大输出；
第一滤波器，接收所述放大输出并提供第一滤波输出；
第二滤波器，可操作用于改变所述第一滤波器的极点，其中，所述第二滤波器接收所述第一滤波输出并提供第二滤波输出；以及
求和部件，其中，所述求和部件对所述第一滤波输出与所述第二滤波输出求和以提供极点改变输出。
2.根据权利要求1所述的数据处理电路，其中，所述数据处理电路还包括：
模拟数字转换器，其中，所述模拟数字转换器将所述极点改变输出转换成一系列数字样本。
3.根据权利要求2所述的数据处理电路，其中所述数据处理电路还包括：
读取通道电路，其中，所述读取通道电路可操作用于对所述一系列数字样本执行数据检测处理，以恢复由所述放大输出表示的数据集。
4.根据权利要求3所述的数据处理电路，其中，所述数据检测处理使用从由Viterbi算法检测器和峰检测器所组成的组中选择的数据检测器执行。
5.根据权利要求1所述的数据处理电路，其中，所述数据处理电路还包括从所述读取通道电路至所述放大器的反馈回路，其中，所述反馈回路使用因包含第二滤波器而与不使用第二滤波器的相应频率相比展示较低频率的误差信号。
6.根据权利要求1所述的数据处理电路，其中，所述第一滤波器是高通滤波器。
7.根据权利要求6所述的数据处理电路，其中，所述第二滤波器是低通滤波器。
8.根据权利要求7所述的数据处理电路，其中，所述高通滤波器和所述低通滤波器的组合的拐点频率低于所述高通滤波器的拐点频率。
9.根据权利要求1所述的数据处理电路，其中，所述放大器接收微小电信号，并且其中，所述微小电信号从包括采用垂直记录格式记录的信息的存储介质得到。
10.根据权利要求9所述的数据处理电路，其中，所述存储介质是磁存储介质，并且其中，所述微小电信号通过相对于所述磁存储介质设置的读/写头组件感测。
11.根据权利要求1所述的数据处理电路，其中，所述第一滤波器和所述第二滤波器两者都使用从由电感器、电容器以及电阻器所组成的组中选择的电路部件的组合来生成。
12.根据权利要求1所述的数据处理电路，其中，所述求和部件是所述第一滤波输出和所述第二滤波输出的物理耦合。
13.一种用于减少磁存储介质中的低频损耗的方法，所述方法包括：
提供前置放大器电路，其中，所述前置放大器电路包括放大器和高通滤波器，并且其中，所述放大器的输出使用所述高通滤波器滤波以生成高通滤波输出；
提供极点改变滤波器；
使用所述极点改变滤波器对所述高通滤波输出进行滤波，以生成极点改变输出；以及
对所述极点改变输出与所述高通滤波输出进行求和，以生成前置放大器输出。
14.根据权利要求13所述的用于减少磁存储介质中的低频损耗的方法，其中，所述极点改变滤波器是低通滤波器，并且其中，所述高通滤波器和所述低通滤波器的组合的拐点频率低于所述高通滤波器的拐点频率。
15.一种存储装置，其中，所述存储装置包括：
存储介质，其中，所述存储介质包括数据集的表示；
相对于所述存储介质设置的读/写头组件，可操作用于提供表示存储在所述存储介质上的信息的输入信号；
放大器，包括第一滤波器和第二滤波器，其中，所述第二滤波器可操作用于改变所述第一滤波器的极点，并且其中，所述放大器放大所述输入信号并提供放大信号；
模拟数字转换器，其中，所述模拟数字转换器将所述放大信号转换成一系列数字样本；以及
读取通道电路，其中，所述读取通道电路可操作用于对所述一系列数字样本执行数据检测处理，以恢复所述数据集。
16.根据权利要求15所述的存储装置，其中，所述数据集的表示采用垂直记录格式记录。
17.根据权利要求15所述的存储装置，其中，所述第一滤波器是高通滤波器。
18.根据权利要求17所述的存储装置，其中，所述第二滤波器是低通滤波器。
19.根据权利要求18所述的存储装置，其中，所述高通滤波器和所述低通滤波器的组合的拐点频率低于所述高通滤波器的拐点频率。
20.根据权利要求15所述的存储装置，其中，所述放大输出是第一放大输出，其中，所述放大器提供第二放大输出，其中，所述第二放大输出被提供给提供第一滤波输出的所述第一滤波器，其中，所述第一滤波输出被提供给提供第二滤波输出的所述第二滤波器，并且其中，对所述第一滤波输出与所述第二滤波输出求和，以生成所述第一放大输出。
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