CN1240286A

CN1240286A - 检测磁存储器的热不平度的方法及其电路

Info

Publication number: CN1240286A
Application number: CN99101726A
Authority: CN
Inventors: 高桥泰彦
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1998-06-18
Filing date: 1999-02-01
Publication date: 2000-01-05
Anticipated expiration: 2019-02-01
Also published as: JP2000011305A; DE19900433A1; CN1124591C; DE19900433C2; US6265869B1; KR100290056B1; KR20000004891A

Abstract

本发明公开了一种通过检测磁阻元件与磁存储介质的接触来检测磁存储器的热不平度的方法及其电路。该方法包括检测磁阻元件的输出幅度和产生m倍(m>1)于输出电平的限幅电平。作为输出相对值的限幅电平由磁阻元件的输出产生,因此具有与每个磁阻元件的输出电平相对应的幅度的限幅电平可自动地产生。因此,可精确地检测每个磁阻元件的热不平度。

Description

检测磁存储器的热不平度的方法及其电路

本发明涉及一种检测用于由磁阻元件从磁存储介质读出数据的磁存储器的热不平度的方法及其电路。

在磁盘装置中，磁头从旋转磁盘读出数据和将数据写到旋转磁盘。该磁盘随着磁盘的旋转而浮动。为了增加磁盘装置的存储密度，磁阻元件被用作磁头的读出元件。

磁阻元件(MR元件)是一个其阻值对应于磁场大小而改变的元件。使磁头本身浮动在磁盘上方，该磁头从磁盘读出数据。存储密度的增加需要减小来自磁盘的磁场泄漏。因此，要求磁头的浮动量变小，并且该浮动量减少到几十微米。

另一方面，磁盘的表面大约有几微米到几十微米的不平度，并不是完全平的。磁头可能与磁盘上不平部分接触。磁阻元件由于这种接触而产生热。该接触热可使磁阻元件的阻值变化，导致读数输出的基线改变。这被称为热不平度(thermal asperity，TA)。因此，信号就不能正常读出。

情况既然是这样，磁阻元件检测与磁盘的接触，并且必须对读出信号采取包含检测热不平度的技术在内的一些措施。

图12表示现有技术读出电路的构形图。图13表示现有技术的热不平度(TA)检测电路的构形图。图14表示现有技术的波形图。

如图12所示，磁头91-1，91-2可从旋转磁盘90读出数据并将数据写到旋转磁盘90。两个磁头91-1，91-2都提供到一个磁盘90。磁头91-1，91-2具有磁阻元件，用作读出元件。

一个读出电路98提供给磁盘装置的整个磁头(磁阻元件)。开关97将所选择的磁头连接到一个读出电路98。读出放大器92放大磁头(磁阻元件)91-1，91-2的读出信号。

热不平度检测电路93从磁头91-1，91-2的读数输出中检测热不平度。高通滤波器94截止由读出放大器92放大的读出信号的低频分量。模/数变换器95将读出信号变换成数字值。读出信道电路96由微处理器构成。读出信道电路96调制具有数字值的读出信号，并输出读出数据。

如图13所示，该传统的热不平度检测电路93是由用于产生限幅电平SL的电源100和用于将磁头(磁阻元件)91-1，91-2的读出信号的电平与限幅电平相比较的比较电路99构成的。

如图14所示，磁阻元件不与磁盘90接触时，其读出输出RS-1相对于基线是固定的。然而如图14中RS-2所示，当磁阻元件与磁盘90接触时，该读数输出是变化的。即，当磁阻元件与磁盘90接触时，由于磁阻元件产生的热使磁阻元件的读数输出RS-2的基线急剧上升。然后，该基线随着磁阻元件的热量下降而逐渐回到先前值。

为了检测指示上述输出变化的热不平度，至今，该读出信号与各个磁头共用的固定限幅电平SL进行比较。然后，如果读出电平超过限幅电平SL，则会产生热不平度检测信号TAF。

读出信道电路96收到热不平度检测信号TAF，并执行校正读出信号的基线的处理。例如，读出信道电路96在接收热不平度检测信号TAF时，再次试图读出相关磁迹上的数据。

然后，在读出一再试处理时，读出信道电路96操作高通滤波器94，截止读出信号RS-2的低频分量。基线变化的频率是低于读出信号的数据部分的频率的。因此，读出信号RS-2被处理成使具有改变基线的该段的低频分量截止，如图14中由波形RS-3所示。由此，具有改变基线的该段的延时(长度)被减少了。

具有改变基线的该段是小的，因此，即使该段的数据被判断为不正常，这还能用将在后面执行的纠错来补救。然而，仅在检测热不平度时操作高通滤波器的原因在于，如果始终操作高通滤波器的话，则读出信号的低频分量总是被截去，该信号电平会降低，从而导致更多的读数误差。该高通滤波器仅在检测热不平度时操作，由此使它可做到在最小范围内抑制信号电平的下降。

于是，该限幅电平至今已根据对各个磁头公共的绝对值进行设置。

然而，这在现有技术中产生了下列固有的问题。

第一，信号读出电路98(热不平度检测电路93)提供给磁盘装置的所有磁头。每个磁头(磁阻元件)的输出电平由于磁阻元件的阻值差异和检测电流的差异而不同。现有技术有这样一个问题，每个磁阻元件的热不平度不能精确地检测出，这是因为公共限幅电平是对应于根据每个磁阻元件而不同的输出电平进行设置的。

第二，避免这种问题必须使用测量每个磁阻元件的输出电平和设置用于检测每个单磁阻元件的热不平度的限幅电平的方法。该方法出现的一个麻烦是，要测量磁盘装置内的每个磁阻元件的特性，并且必须确定限幅电平。该方法的另一个麻烦是，存储器存贮各个磁阻元件的限幅电平，并当选择磁头(磁阻元件)时，在热不平度检测电路中需要设置所选择的磁头(磁阻元件)的限幅电平。这导致了这样的问题使测量过程由于热不平度的检测而变得费时，并且在选择磁头时需要控制。

本发明的主要目的是提供一种检测磁存储器热不平度的方法和电路，该方法和电路用于根据与每个磁阻元件的特性相对应的限幅电平检测热不平度。

本发明的另一个目的是提供一种检测磁存储器热不平度的方法和电路，该方法利用与每个磁阻元件的特性相对应的限幅电平检测热不平度。

本发明又一个目的是提供一种检测磁存储器热不平度的方法和电路，该方法利用与每个磁阻元件的特性相对应的限幅电平检测热不平度而不必设置每个磁阻元件的限幅电平。

为了实现上述的目的，根据本发明的第一方面，一种检测磁存储器热不平度的方法包括：第一步骤，检测磁阻元件的输出幅值和建立m倍(m＞1)于输出电平的限幅电平，和第二步骤，比较磁阻元件的输出信号和限幅电平，并产生热不平度检测信号。

根据本发明的第二方面，一种检测磁存储器热不平度的电路包括：一个限幅电平产生电路，用于检测磁阻元件的输出幅值，并产生m倍(m＞1)于输出电平的限幅电平，和一个比较电路，用于比较磁阻元件的输出信号和限幅电平，并产生热不平度检测信号。

根据本发明，该限幅电平由磁阻元件的输出产生。更具体地说，磁阻元件的输出幅度被检测出，并产生m倍(m＞1)于输出电平的限幅电平。于是，由于输出相对值的限幅电平是由磁阻元件的输出产生的，所以具有与每个磁阻元件的输出电平相对应的幅值的限幅电平能自动地产生。

因此，对应于每个磁阻元件的特性的限幅电平能自动地产生，以使每个磁阻元件的热不平度能精确地检测。此外，每个磁阻元件的特性不用测量它就能获得，因此省略了测量工作。此外，在选择磁头时不需要对限幅电平的设置进行控制，因此，可减轻制造固件的费用。根据本发明的第三方面，第一步骤包括把所述的磁阻元件的输出电平乘以“m”(m＞1)的步骤。

根据本发明的第四方面，第一步骤包括截止磁阻元件输出中的预定频率分量的步骤。

根据本发明的第五方面，截止步骤包括截止磁阻元件输出中的低频分量的步骤。

根据本发明的第六方面，截止步骤包括截止磁阻元件输出中的高频分量的步骤。

根据本发明的第七方面，第一步骤包括根据热不平度检测信号保持磁阻元件的输出电平的步骤。

本发明的其它特征和优点通过结合附图的下列描述将变得显而易见。

包含在说明书中并构成其一部分的附图示例了本发明的最佳实施例，并与上面的一般描述和下面的最佳实施例的详细描述一起用于解释本发明的主题，其中：

图1表示本发明的第一实施例的电路图；

图2表示本发明的第一实施例的波形图；

图3表示本发明的第二实施例的电路图；

图4表示本发明的第二实施例的波形图；

图5表示本发明的第三实施例的电路图；

图6表示本发明的第三实施例的波形图；

图7表示本发明的第四实施例的电路图；

图8表示本发明的第五实施例的电路图；

图9表示本发明的第六实施例的电路图；

图10表示本发明的第七实施例的电路图；

图11表示本发明的第八实施例的电路图；

图12表示现有技术的读出电路的结构图；

图13表示现有技术的TA检测电路的结构图；

图14表示现有技术的波形图。

图1表示本发明的第一实施例的电路图。图2表示根据图1结构得到的波形图。

如图1所示，磁盘1由未图示出的主轴电机旋转。一对磁头2-1，2-2提供到磁盘1的上表面和下表面。磁头2-1，2-2具有用作读出元件的磁阻元件。

开关3在磁头2-1，2-2之间转换。读出放大器4放大磁头(磁阻元件)2-1，2-2的读数输出，并将该输出送到高通滤波器94(见图12)。

热不平度检测电路9由幅度检测电路5、低通滤波器6、放大电路7和比较电路8构成。幅度检测电路5检测读出信号RS的幅度，并由一个整流器构成。如图2所示，幅度检测输出AS表示读出信号(输入信号)RS的包络。

低通滤波器6截止整流输出的高频分量。低通滤波器6产生一个滤波输出BS(见图2)，其中紧接在与磁头接触后产生的高频分量被截止。放大电路7将滤波器输出BS的电平乘以“m”(m＞1)，由此产生限幅电平SL。

比较电路8比较输入信号RS与限幅电平SL，在输入信号RS超过限幅电平SL时，产生热不平度检测信号TAF。

下面说明比较电路8的工作。读出信号RS的幅度由幅度检测电路5检测，由此产生一个幅度检测信号AS。低通滤波器6截止幅度检测信号AS的高频分量。其原因是，由于热不平度使DC电平急剧波动，并且幅度检测电路5跟随波动，在那种情况下，就存在不能检测到热不平度产生的可能性。

克服上述问题的发明在于，如图2的低通滤波器输出BS所示，低通滤波器6截止幅度检测电路5的输出AS的高频分量，并且限幅电平不能跟随读出信号RS的DC电平剧烈波动。利用本发明，限制限幅电平跟随读出信号波动和使故障的出现降到最小是可能的。

该低通滤波器输出BS由放大电路7放大成m倍输出(m＞1)，由此产生限幅电平SL。比较电路8将输入信号RS与限幅电平SL相比较，和当输入信号RS超过限幅电平SL时，产生热不平度检测信号TAF。

该热不平度检测信号TAF输入到读出信道96(见图12)。读出信道电路96，如上所述，执行校正读出信号基线的处理。例如，读出信道电路96，在接收热不平度检测信号TAF时，执行读出-再试处理，即重读在相关磁迹上的数据。

然后，当进行读出-再试处理时，读出信道电路96操作高通滤波器94截止读出信号RS的低频分量。具有改变基线的时间(长度)段由此可被减少。具有改变基线的段是小的，因此，即使判断出该段上的数据异常，仍能在后面用纠错来补救。

而且，在本实施例中，检测信号TAF可在读出信号因热不平度而上升时产生，以致于高通滤波器可立刻操作，而不影响读出-再试处理。

于是，检测磁阻元件的读出信号的幅度，并产生m倍限幅电平，由此，作为每个磁阻元件的读出信号电平的相对值产生限幅电平。因此，能够自动地产生与磁阻元件的输出电平相应的最佳限幅电平。因此，即使在磁阻元件的输出电平变得不相同时，热不平度还是可以精确地检测出。

此外，由于低通滤波器6截止高频分量，因此能防止限幅电平随着读出信号的DC电平急剧地波动。这使它可以限制限幅电平随着读出信号进行的波动且故障的出现可降到最小。

图3表示本发明的第二实施例的电路图。图4表示根据图3结构得到的波形图。

参照图3，与图1相同的部件用相同的标号标记。高通滤波器10在前级提供到幅度检测电路5，并截止读出信号RS的低频分量。

下面说明该电路的工作。高通滤波器10截止读出信号RS的低频分量。其原因是因热不平度使DC电平急剧波动，幅度检测电路5跟随该波动，在那种情况下，存在不能检测到因热不平度而引发的读出信号波动的可能性。

克服上述问题的发明在于，如图4由高通滤波器输出CS所示，高通滤波器10截止对信号幅度电平没有影响的低频分量。利用本发明，可以限制限幅电平跟随读出信号波动且故障的出现降到最小。

高通滤波器10的这个输出CS的幅度由幅度检测电路5检测，并产生幅度检测信号DS。该幅度检测信号DS由放大电路7放大成m倍输出(m＞1)，由此，产生限幅电平SL。比较电路8将输入信号RS与限幅电平SL相比较，当输入信号RS超过限幅电平SL时，产生热不平度检测信号TAF。

该热不平度检测信号TAF，如图1所示的例子，输入到读出信道96(见图12)。读出信道电路96，如上所述，执行校正读出信号基线的处理。例如，读出信道电路96，在接收热不平度检测信号TAF时，执行读出再试处理，即重读在相关磁迹上的数据。

然后，当进行在读出再试处理时，读出信道电路96操作高通滤波器94去截止读出信号RS的低频分量。具有改变基线的时间(长度)段由此可被减少。

于是，检测磁阻元件的读出信号幅度，和产生m倍限幅电平，由此，作为每个磁阻元件的读出信号电平的相对值产生限幅电平。因此，可以自动产生与磁阻元件的输出电平相对应的最佳限幅电平。因此，即使当磁阻元件的输出电平变得不相同时，热不平度还是可以精确地检测出。

此外，由于高通滤波器10截止低频分量，因此可防止限幅电平跟随着读出信号RS的DC电平波动。这使它可以限制限幅电平跟随着读出信号波动且故障的出现降到最小。

图5表示本发明的第三实施例的电路图。图6表示根据图5结构得到的波形图。

参照图5，与图1和3相同的部件用相同标号来标记。保持电路11根据热不平度检测信号TAF保持幅度检测电路5的幅度检测电平。

下面描述对该电路的工作。幅度检测电路5检测读出信号RS的幅度，和产生幅度检测信号AS。当产生热不平度检测信号TAF时，该幅度检测信号AS的电平由用于保持其电平的保持电路11保持。

其原因在于，DC电平因热不平度而急剧波动，和幅度检测电路5跟随该波动，在那种情况下，存在不能检测出热不平度出现的可能性。

克服上述问题的发明在于，如图6的保持输出ES所示，保持电路11保持幅度检测电路5的输出AS(见图2)的电平，并且，即使当读出信号RS的DC电平的波动时间常数是大的，限幅电平也不跟随其波动。利用本发明，可以限制限幅电平跟随读出信号波动且故障的出现降到最小。

该保持输出ES经放大电路7放大成m倍输出(m＞1)，由此产生限幅电平SL。比较电路8将输入信号RS与限幅电平SL相比较，并当输入信号RS超过限幅电平时，产生热不平度检测信号TAF。

该热不平度检测信号TAF输入到读出信道96(见图12)。如上所述，读出信道电路96执行校正读出信号基线的处理。例如，读出信道电路96，在接收热不平度检测信号TAF时，执行读出再试处理，即重读相关磁迹上的数据。

然后，当进行读出再试处理时，读出信道电路96操作高通滤波器94截止读出信号RS的低频分量。具有改变基线的时间(长度)段由此被减小。具有改变基线的段是小的，因此，即使该段上的数据被判断为异常时，也可以在后面用纠错来补救。

而且，在本实施例中，该检测信号TAF可在读出信号因热不平度而产生时产生，以致于可立即操作高通滤波器，而不影响读出再试处理。

于是，磁阻元件的读出信号幅度被检测，并产生m倍限幅电平，由此，可作为每个磁阻元件的读出电平的相对值产生限幅电平。因此，可自动地产生与磁阻元件的输出电平对应的最佳限幅电平。因此，即使当磁阻元件的输出电平变得不相同时，热不平度仍可精确地检测出。

而且，保持电路11保持被检测时的电平，由此，可以防止限幅电平随着读出信号RS的DC电平急剧波动。这可以限制限幅电平跟随输出信号的波动，且故障的出现下降到最小。

图7表示本发明的第四实施例的电路图。

参照图7，与图1、3和5相同的部件用相同的标号来标记。在第四实施例中，读出信号RS由放大器12乘以“n”(n＜m)，然后输入到比较电路8。然后，放大电路7在前级提供到幅度检测电路5，读出信号RS乘以m(m＞1)。而且，在第一实施例中描述的低通滤波器6在后级提供到幅度检测电路5，在第三实施例中描述的保持电路11在后级提供到低通滤波器6。

在第四实施例中，如在第一实施例中所说明的，低通滤波器6截止幅度检测电路5的幅度检测输出中的高频分量，并且，如第三实施例中所描述的，保持电路保持被检测时的电平。

因此，如第一实施例中所说明的，可防止限幅电平跟随读出信号的波动，而且除此之外，如在第三实施例中讨论的，即使波动的时间常数是大的，仍可以防止限幅电平跟随读出信号的波动。

图8表示在本发明的第五实施例中的电路图。

参照图8，与图1、3和5相同的部件用相同标号来标记。在第五实施例中，读出信号RS由放大电路7乘以“m”(m＞1)，之后，比较电路8的输入电平被衰减器13衰减。此外，在第二实施例中说明的高通滤波器10在前级提供到幅度检测电路5，在第三实施例中描述的保持电路11在后级提供到幅度检测电路5。

在第五实施例中，如在第二实施例中所讨论的，高通滤波器10截止读出信号RS的低频分量，并且，如在第三实施例中所述的，保持电路保持被检测时的电平。

而且，如在第二实施例中所说明的，可防止限幅电平跟随读出信号的波动，此外，如在第三实施例中描述的，即使波动的时间常数是大的，仍可以防止限幅电平读出信号的波动。

图9表示在本发明的第六实施例中的电路图。

参照图9，与图1、3和5相同的部件用相同标号来标记。在第六实施例中，图1中的幅度检测电路是由数字处理电路构成。更明确地说，幅度检测电路是由用于把模拟读出信号变换成数字值的模/数变换器14，和用于估算波形包络的包络运算单元15构成。此外，低通滤波器6由数字低通滤波器构成。而且，数字/模拟变换器16将数字低通滤波器输出变换成模拟限幅电平SL。

第六实施例，其中热不平度检测电路由数字电路构成，显示与第一实施例相同的操作和作用。然而，模拟/数字变换器14受热不平度检测信号TAF控制，并因此，执行在第三实施例中所示的保持电路的功能。

图10表示本发明的第七实施例的电路图。

参照图10，与图1、3和5相同的部件用相同标号来标记。在第七实施例中，在图3中的幅度检测电路由数字处理电路构成。更明确地说，幅度检测电路是由用于将模拟高通滤波器输出变换成数字值的模拟/数字变换器14、和用于估算波形包络的包络运算单元15构成。数字/模拟变换器6把数字包络运算输出变换成模拟限幅电平SL。

第七实施例，其中热不平度检测电路是由数字电路构成的，显现与第二实施例相同的操作和作用。然而，模拟/数字变换器14受热不平度检测信号TAF控制，因此，执行第三实施例所示的保持电路的功能。

图11表示本发明的第八实施例的电路图。

参照图11，与图1、7和9相同的部件用相同符号来标记。在第八实施例中，图1的幅度检测电路是由数字处理电路构成的。更明确地说，幅度检测电路是由将模拟读出信号变换成数字值的模拟/数字变换器14，和用于估算波形包络的包络运算单元15构成的。此外，低通滤波器6由数字低通滤波器构成。此外，数字/模拟变换器16把数字低通滤波器输出变换成模拟限幅电平SL。

而且，读出信号RS由放大电路7放大“m”(m＞1)倍。然后放大电路7的输出电平被衰减器13衰减，然后，输入到比较电路8。此外，放大电路7的输出输入到模拟/数字变换器14。

第八实施例，其中热不平度检测电路由数字电路构成，呈现与第一和第六实施例相同的操作和作用。此外，模拟/数字变换器14由热不平度检测信号TAF控制，并因此，执行第三实施例中所示的保持电路的功能。

除了上面所讨论的一些实施例以外，本发明可改进如下：

(1)磁盘装置已经作为磁存储装置例证了，然而，本发明可以应用到其它磁存储装置，例如磁卡装置和磁数据装置等。

(2)可以构造适当地与低通滤波器、高通滤波器和保持电路组合在一起的热不平度检测电路。

通过各个实施例已经对本发明进行了讨论，但是在本发明的要点之内可以进行各种形式的改进，并这些改型都包括在本发明的范围之内。

如上所述，本发明显示下述的作用：

(1)根据磁阻元件的输出产生作为输出相对值的限幅电平，因此，能够自动地产生具有与每个磁阻元件的输出电平相对应的幅度的限幅电平。因此，能自动地产生与每个磁阻元件的特性相对应的限幅电平，这样可以精确地检测出每个磁阻元件的热不平度。

(2) 每个磁阻元件的特性不用测量它就能获得，因此，测量工作就可省略了。

(3)在选择磁头时不需要对限幅电平的设置进行控制，因此，对固件的制造费用可减轻了。

Claims

1.一种检测利用磁阻元件从磁存储介质读出数据的磁存储器的热不平度的方法，所述的方法包括：

第一步骤，检测所述的磁阻元件的输出的幅度，和产生m倍(m＞1)于输出电平的限幅电平；和

第二步骤，把所述的磁阻元件的输出信号与限幅电平相比较，产生热不平度检测信号。

2.根据权利要求1的一种检测磁存储器的热不平度方法，其中所述的第一步骤包括将所述的磁阻元件的输出电平乘以“m”(m＞1)的步骤。

3.根据权利要求1的一种检测磁存储器的热不平度的方法，其中所述的第一步骤包括截止所述磁阻元件输出中的预定频率分量的步骤。

4.根据权利要求3的一种检测磁存储器的热不平度的方法，其中所述的截止步骤包括截止所述磁阻元件输出中的低频分量的步骤。

5.根据权利要求3的一种检测磁存储器的热不平度的方法，其中所述的截止步骤包括截止所述磁阻元件输出中的高频分量的步骤。

6.根据权利要求1的一种检测磁存储器的热不平度的方法，其中所述的第一步骤包括根据热不平度检测信号保持所述磁阻元件的输出电平的步骤。

7.一种用于检测使用磁阻元件从磁存储介质中读出数据的磁存储器的热不平度的电路，所述的电路包括：

限幅电平产生电路，用于检测所述的磁阻元件的输出幅度，并产生m倍(m＞1)于输出电平的限幅电平；和

比较电路，用于将所述的磁阻元件的输出信号与限幅电平相比较，并产生热不平度检测信号。

8.根据权利要求7的一种用于检测磁存储器的热不平度的电路，其中所述的限幅电平产生电路包括用于检测所述磁阻元件的输出幅度的幅度检测电路。

9.根据权利要求7的一种用于检测磁存储器的热不平度的电路，其中所述的限幅电平产生电路包括用于将所述的磁阻元件的输出电平乘以“m”倍(m＞1)的放大电路。

10.根据权利要求7的一种用于检测磁存储器的热不平度的电路，其中所述的限幅电平产生电路包括用于截止所述的磁阻元件输出中的预定频率分量的滤波器。

11.根据权利要求10的一种用于检测磁存储器的热不平度的电路，其中所述的滤波器包括用于截止所述的磁阻元件输出中的低频分量的高通滤波器。

12.根据权利要求10的一种用于检测磁存储器的热不平度的电路，其中所述的滤波器包括用于截止所述的磁阻元件输出中的高频分量的低通滤波器。

13.根据权利要求10的一种用于检测磁存储器的热不平度的电路，其中所述的限幅电平检测电路包括用于保持所述磁阻元件的输出电平的保持电路。