HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Magnetkopf-Ansteuervorrichtung
zum Erzeugen eines modulierten magnetischen Felds, die zur
Verwendung in einem magnetooptischen Aufnahmegerät bzw.
Aufzeichnungsgerät angepaßt ist.
Bemerkungen zum Stand der Technik
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Das magnetooptische Aufzeichnungs-/Wiedergabegerät wird als
ein zusätzlicher Massenspeicher der nächsten Generation
angesehen und wird der wirtschaftlichen Nutzung zugeführt. Es
besteht die Forderung nach einer höheren Übertragungsrate,
und verschiedene Technologien sind Gegenstand der Forschung
und Entwicklung, um eine solche Forderung zu erfüllen. Von
diesen Technologien ist die
Magnetfeldmodulation-Überschreibtechnik bekannt, bei der das Aufzeichnen von Daten
durch Einwirken eines gemäß den Aufzeichnungsdaten
modulierten Magnetfelds auf das Aufzeichnungsmedium, gleichzeitig
mit der Einstrahlung eines Laserstrahls, der auf das
Aufzeichnungsmedium fokussiert ist, erfolgt. Im Gegensatz zu
dem magnetooptischen Aufzeichnungsgerät des
Lichtmodulationsverfahrens, in welchem die Datenaufzeichnungsoperation
zwei Prozesse (1) des Löschens alter Daten und (2) des
Schreibens neuer Daten erfordert, kann die
Magnetfeldmodulation-Überschreibtechnik die vorstehend erwähnten zwei
Prozesse in einem Prozeß ausführen, wodurch eine Erhöhung der
Übertragungsrate in der Aufzeichnungsoperation möglich ist.
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Der Magnetkopf, der in dem magnetooptischen
Aufzeichnungsgerät verwendet wird, welches die
Magnetfeldmodulation-Über
schreibtechnik anwendet, unterscheidet sich jedoch von dem
des Festmagnetfeld-Aufzeichnungsgeräts dadurch, daß er eine
große Induktivität aufweist und das erforderliche
magnetische Feld nicht erzeugen kann, es sei denn, daß ihm ein
großer Strom zugeführt wird, aus folgenden Gründen. Erstens ist
es erforderlich, ein senkrechtes Magnetfeld anstelle eines
magnetischen Längsfelds (in der gleichen Ebene) anzulegen,
und ein geschlossener magnetischer Kreis kann nicht
ausgebildet werden, auf Grund des Vorliegens eines optischen
Kopfs über dem Aufzeichnungsmedium. Zweitens ist die Fläche
der Magnetfeldeinwirkung breiter auszulegen, um die
Einstellung der Positionen der Magnetfeldeinwirkung und des
Laserstrahlflecks zu erleichtern. Drittens ist der Abstand
zwischen dem Magnetkopf und dem Aufzeichnungskopf zu erhöhen,
um diesen zu schützen. Eine Magnetkopf-Ansteuerschaltung zum
Zuführen eines großen Stroms zu einem Magnetkopf großer
Induktivität ist in der Japanischen Offenlegungsschrift Nr.
63-94406 beschrieben.
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Fig. 1 zeigt ein Schaltdiagramm der vorstehend erwähnten
Magnetkopf-Ansteuerschaltung, in welcher ein Magnetkopf 1 und
Hilfsspulen L1, L2 gezeigt sind. Der Magnetkopf 1 ist
praktisch aus einem nicht gezeigten Kern und einer darauf
aufgewickelten Spule L aufgebaut. Schaltelemente T1, T2 sind
erforderlich, um Ströme von 100 mA und mehr innerhalb einer
extrem kurzen Zeitdauer zu schalten, und bestehen im
allgemeinen aus Feldeffekttransistoren, um eine solche Forderung
zu erfüllen. In der folgenden Beschreibung werden die
Feldeffekttransistoren T1, T2 einfach als Transistoren
bezeichnet. Ansteuerschaltungen 2, 3 sind zur Ansteuerung von
Gateelektroden der Transistoren T1, T2 angeordnet. Den
Hilfsspulen L1, L2 werden ständig Ströme zugeführt, ungeachtet
des Einschalt- oder Ausschaltzustands der Transistoren T1,
T2, und sie dienen zum Umkehren des Stroms, der dem
Magnetkopf 1 zugeführt wird, mit hoher Geschwindigkeit.
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Fig. 2 zeigt eine Steuerdiagramm der Signalwellenformen in
verschiedenen Teilen der vorstehend erwähnten Magnetkopf-
Ansteuerschaltung, wobei (a) ein aufzuzeichnendes
Datensi
gnal darstellt, (b) ein Ansteuersignal 51 darstellt, das der
Ansteuerschaltung 2 zugeführt wird, und (c) ein
Ansteuersignal S2 darstellt, das der Ansteuerschaltung 3 zugeführt
wird. Das Ansteuersignal S1 weist die gleiche Phase wie das
Datensignal auf, während das Ansteuersignal 52 gegenüber dem
Datensignal in der Phase invertiert ist. Im Fall des
Aufzeichnens von Daten oder des Überschreibens vorhergehend
aufgezeichneter Daten, werden die vorstehend erwähnten
Ansteuersignale S1, S2 jeweils den Ansteuerschaltungen 2, 3
zugeführt, welche Ansteuerspannungen mit derselben Phase wie
die Ansteuersignale erzeugen, um sie den Gateelektroden der
Transistoren T1, T2 zuzuführen, wodurch die Transistoren T1,
T2 abwechselnd eingeschaltet werden, um dem Magnetkopf 1
einen Wechselstrom ±ILC zuzuführen, wie durch (f) in Fig. 2
gezeigt ist. In diesem Zustand sind die Ströme IT1' IT2 der
Transistoren T1, T2 jeweils das Doppelte des
Magnetkopfstroms ILC' wie durch (d) und (e) in Fig. 2 gezeigt ist.
Daher erzeugt der Magnetkopf 1 ein Magnetfeld ±HB, das gemäß
dem Datensignal moduliert ist, wie durch (g) in Fig. 2
gezeigt. Bei der Datenaufzeichnung wird das modulierte
magnetische Feld durch den Magnetkopf an das magnetooptische
Aufzeichnungsmedium angelegt, während es durch den optischen
Kopf mit einem Lichtstrahl bestrahlt wird, der eine
gleichbleibende Lichtstärke aufweist, wodurch die Magnetisierungen
entsprechend dem Datensignal als Datenpits auf dem
Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet werden.
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Im Gegensatz zu der Datenaufzeichnung durch die vorstehend
erwähnte Magnetfeldmodulation nutzte das magnetooptische
Aufzeichnungsmedium der vorhergehend beschriebenen ersten
Generation die Datenaufzeichnung durch den optischen
Modulationsprozeß, welcher die Aufzeichnung der neuen Information
bewirkt, nachdem die vorhergehend aufgezeichneten Daten
gelöscht sind, und wobei sich die Funktion des Magnetkopfs von
der des Magnetfeld-Modulationsprozesses unterscheidet. Das
Prinzip des optischen Modulationsprozesses ist in Fig. 3
gezeigt, in welcher (a) den Operationsmodus zeigt und (b) ein
aufzuzeichnendes Datensignal darstellt. Im Fall der
Datenaufzeichnung wird eine erste Aufzeichnungsfläche zuerst der
Einwirkung eines Magnetfelds -HB mit der Einstrahlung eines
Laserstrahls mit einer Löschenergie unterzogen, wie durch
(c) und (d) in Fig. 3 gezeigt ist, wodurch die alten Daten,
die auf dem magnetooptischen Aufzeichnungsmedium
aufgezeichnet sind, gelöscht werden. Nach dem Löschen legt der
Magnetkopf ein Magnetfeld +HB an, wie durch (c) in Fig. 3 gezeigt
ist, welches eine Polarität aufweist, die zu der des
magnetischen Feld beim Löschen umgekehrt ist, während der
optische Kopf die Einstrahlung eines Laserstrahls bewirkt, der
durch das Datensignal intensitätsmoduliert ist, wie durch
(d) in Fig. 3 gezeigt ist, wodurch die Daten auf dem
Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet werden.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 2 werden die Operationen im Fall
der Datenaufzeichnung durch optische Modulation unter
Anwendung der in Fig. 1 gezeigten Magnetkopf-Ansteuerschaltung
erläutert. Wird der Magnetkopf mit Gleichspannung
angesteuert, anstelle der Hochfrequenzansteuerung in der in Fig. 1
gezeigten Schaltung, wird der Transistor T1 ausgeschaltet,
während der Transistor T2 während der Löschperiode des
optischen Modulationsprozesses ständig eingeschaltet ist. In
diesem Fall arbeiten die Hilfsspulen L1, L2 nicht als
Induktionselemente, sondern als Widerstandselemente, entsprechend
den Gleichstromwiderständen der Spulen. Die
Gleichstromwiderstände der Hilfsspulen L1, L2 betragen z. B. etwa 0,1 (2,
während der Gleichstromwiderstand des Magnetkopfs 1 in der
Größenordnung von 1 Ω ist. Während der Löschperiode nimmt
der Transistor T2 einen Strom auf, der von der Hilfsspule L1
durch den Magnetkopf 1 zugeführt ist, und einen Strom, der
von der Hilfsspule L2 zugeführt ist. Folglich nimmt in dem
Löschmodus der Strom in dem Magnetkopf 1 allmählich von -ILc
ab, gemäß einer Zeitkonstante, die durch die Induktivität
und den Widerstand in der Ansteuerschaltung bestimmt ist,
wie durch (f) in Fig. 2 gezeigt. Der Strom wird
hauptsächlich von der Hilfsspule L2 zugeführt, auf Grund deren
kleinem Widerstand, und der Strom in dem Magnetkopf 1 wird durch
eine Energie bestimmt, die in der Hilfsspule L1 gespeichert
ist, wobei sich die Energie mit der vorstehend erwähnten
Zeitkonstante verringert. Die Zeitkonstante t, mit welcher
der Strom von -ILS abnimmt, ist durch Lt/RT gegeben, wobei Lt
die Summe der Induktivitäten der Hilfsspule L1 und des
Magnetkopfs ist, während RT die Summe der Widerstände der
Hilfsspule L1 und des Magnetkopfs sowie des Widerstands im
eingeschalteten Zustand des Transistors T2 ist. RT wird
hauptsächlich durch den Widerstand des Transistors T2 im
eingeschalteten Zustand bestimmt, welcher ausreichend größer
ist als die Widerstände der Hilfsspule und des Magnetkopfs.
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Z. B. beträgt der Widerstand im eingeschalteten Zustand etwa
25 Ω bei einer Energiequellenspannung von 5 V und ILC von
200 mA. Wenn die Induktivitäten der Hilfsspule L1 und des
Magnetkopfs jeweils 100 uH und 1,5 uH sind, beträgt die
Zeitkonstante τ etwa 4,06 uS. Daher nimmt der
Magnetkopfstrom während der Löschperiode mit der vorstehend erwähnten
Zeitkonstante allmählich ab, wie durch (f) in Fig. 2 gezeigt
ist, schließlich auf einen Wert, der durch das Verhältnis
des Widerstands der Hilfsspule L1 und dem des Magnetkopfs
und der Hilfsspule L2 bestimmt ist. Z. B. sinkt ein
anfänglicher Magnetkopfstrom ILC von 200 mA auf 18,2 mA. Daher
nimmt das magnetische Feld, das durch den Magnetkopf erzeugt
wird, das proportional dem Strom ist, allmählich von -HB
gemäß der Zeitkonstante τ ab, wie durch (g) in Fig. 2 gezeigt
ist, und die alten Daten können auf Grund der Veränderung
des magnetischen Felds nicht gelöscht werden. Auch in der
Aufzeichnungsoperation nimmt der Magnetkopfstrom ab, wie
durch (f) und (g) in Fig. 2 gezeigt ist, und das erzeugte
Magnetfeld wird für die Datenaufzeichnung unzureichend. Die
Magnetkopf-Ansteuerschaltung im Magnetfeld-Modulationsprozeß
ist somit nicht in der Lage, in dem optischen
Modulationsprozeß Daten zu löschen oder aufzuzeichnen, so daß das
magnetooptische Aufzeichnungsgerät mit ausschließlichen
Ansteuerschaltungen zum Erreichen der Aufzeichnung durch den
Magnetfeld-Modulationsprozeß und durch den optischen
Modulationsprozeß auszustatten ist.
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Auch in der in Fig. 1 gezeigten Magnetkopf-Ansteuerschaltung
ist das Potential an einem Punkt a oder b, wenn der
Transistor T1 oder T2 eingeschaltet ist, gegeben durch die
Ener
giequellenspannung minus dem Spannungsabfall in der
Hilfsspule. In mehr spezifischer Weise ist für eine Amplitude ±ILc
des Wechselstroms in dem Magnetkopf das Potential V&sub0; an dem
Punkt a oder b gegeben durch V - RL'TLC, wobei V die
Energiequellenspannung ist und RL der Gleichstromwiderstand der
Hilfsspule ist. In Fig. 4 sind die Ströme in den
Transistoren T1, T2 und das Potential V&sub0; an den Punkten a, b gezeigt.
Auch wenn die Transistoren T1 oder T2 eingeschaltet sind,
fließt ein Strom 2ILC' so daß der Transistor T1 oder T2 eine
mittlere Leistung von V&sub0; · 2ILc/2 verbraucht, selbst wenn die
Aufzeichnungsdaten die Gleichstromkomponente nicht
aufweisen. Der Gleichstromwiderstand der Hilfsspulen ist im
allgemeinen klein und kann in der Größenordnung von 0,5 Ω
angenommen werden. Ebenfalls unter der Annahme, daß die
Energiequellen-Gleichspannung 5 V beträgt und die Amplitude des
Modulationsstroms des Magnetkopfs 300 mA ist, nimmt V&sub0; 4,85 V
an, und der mittlere Leistungsverbrauch beträgt etwa 1,455
W, wenn die Aufzeichnungsdaten frei von der
Gleichstromkomponente sind.
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Wird ein Hochgeschwindigkeits-Leistungs-MOSFET als das
Schaltelement verwendet, ergibt sich ein Ausfall der
Vorrichtung durch den vorstehend erwähnten Leistungsverbrauch,
weil die maximale Nennleistung einer solchen Vorrichtung
etwa 1 W beträgt. Auch die Stromansteuerung des Magnetkopfs
wird durch Vorsehen der Energiequelle mit einer
Konstantstromquelle ausgeführt, wie in Fig. 1 gezeigt ist, und in
einem solchen Fall wird der Transistor nicht
notwendigerweise überlastet, weil die vorstehend erwähnte Energie durch
den Transistor und durch die Konstantstromquelle verbraucht
wird. Da jedoch eine solche Konstantstromquelle im
allgemeinen aus bipolaren Transistoren oder dergleichen aufgebaut
ist, kann noch die Zerstörung der Komponenten einer solchen
Konstantstromquelle auftreten, wenn der Energieverbrauch zu
hoch ist. Es ist auch vorstellbar, ein Schaltelement mit
einer großen Nennleistung zu verwenden, doch eine hohe
Übertragungsrate kann nicht realisiert werden, weil ein solches
Schaltelement mit hoher Leistung unvermeidbar mit einer
niedrigeren Schaltgeschwindigkeit im Zusammenhang steht.
An
dererseits ist es in dem Fall der Verwendung eines
Hochgeschwindigkeits-Schaltelements notwendig, eine
zweckentsprechende Wärmeableitung auszuführen, um die Zerstörung des
Elements zu verhindern.
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Auch in dem magnetooptischen Aufzeichnungsgerät, das die
Magnetfeldmodulation-Überschreibtechnik anwendet, ist ein
großer Strom dem Magnetkopf zuzuführen, der eine große
Induktivität aufweist, und um eine hohe Übertragungsrate zu
erreichen, ist es notwendig, die Zeitdauer für die Umkehrung des
magnetischen Felds zu verkürzen, wodurch die Folgefrequenz
erhöht wird. Zum Aufzeichnen von Daten mit einer
Folgefrequenz von mehreren Megahertz muß die Zeitdauer für die
Umkehrung des magnetischen Felds im allgemeinen kürzer als 20
ns sein. Da jedoch der Magnetkopf eine große Induktivität
aufweist, kann die Zeitdauer der Umkehrung des magnetischen
Felds nicht kurz gehalten werden, wenn die Schaltung, die
mit beiden Enden des Magnetkopfs verbunden ist, eine große
Streukapazität aufweist. Die Zeitdauer für die Umkehrung des
magnetischen Felds kann nicht kürzer als ein Minimalwert
ausgebildet werden, der durch die Induktivität des
Magnetkopfs und die Streukapazität der Schaltung, die mit beiden
Enden des Magnetkopfs verbunden ist, unabhängig von dem
Aufbau der Schaltung, bestimmt wird. In der in Fig. 1 gezeigten
Magnetkopf-Ansteuerschaltung beträgt die Zeitdauer für die
Umkehrung des magnetischen Felds etwa 100 ns, wenn der
Magnetkopf eine Induktivität von 1 uH aufweist und die
Streukapazität etwa 1 nF ist.
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Eine kurze Zeitdauer der Umkehrung des magnetischen Felds
führt auch zu einem erhöhten Verlust in dem Magnetkopf. Der
Verlust in dem Magnetkopf bei einer hohen Frequenz kann in
einer gleichwertigen Schaltung, bestehend aus einer
parallelen Verbindung einer Induktivität LP und einem Widerstand RP,
als der Verlust durch einen Strom in dem Widerstand RP
berücksichtigt werden, und wenn die Zeitdauer der Umkehrung
des magnetischen Felds verkürzt ist, wird die maximale
Frequenz in dem Aufzeichnungsfrequenzbereich höher, wobei der
Strom in dem Widerstand RP ansteigt, um den Verlust in dem
Magnetkopf zu erhöhen. Aus diesem Grund zeigt der Magnetkopf
einen beträchtlichen Temperaturanstieg, und der Kern des
Magnetkopfs kann möglicherweise den Curie-Punkt überschreiten,
wodurch die magnetische Permeabilität des magnetischen
Materials geringer werden kann, und das erzeugte magnetische
Feld kann für die Datenaufzeichnung unzureichend werden.
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Fig. 5 zeigt den vorstehend erwähnten Strom in dem
Widerstand RP. Z. B. wird ein Magnetkopf mit einer Induktivität
von etwa 1 uH und mit RP von etwa 200 Ω bei der modulierten
Ansteuerung mit einer Zeitdauer der Umkehrung des
magnetischen Felds von etwa 10 ns und einer Folgefrequenz von etwa
6 MHz verwendet, wobei der Verlust in dem Widerstand RP etwa
0,5 W beträgt.
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Auch in dem vorstehend erläuterten Beispiel kann die den
Gateelektroden der Transistoren zugeführte Spannung nicht
höher als die in dem Gerät verwendete Energiequellenspannung
gewählt werden. Ein jüngster Trend besteht in der
Verringerung der Energiequellenspannung in dem Gerät, um den
Leistungsverbrauch zu vermindern, doch eine solche reduzierte
Energiequellenspannung vermindert auch die Spannung die der
Gateelektrode des Transistors zugeführt wird, wodurch die
Amplitude des modulierten Stroms verringert wird. Fig. 6
zeigt ein Steuerdiagramm der herkömmlichen
Magnetkopf-Ansteuerschaltung, in welcher die Hochpegelzustand-Spannungen,
die von den Ansteuerschaltungen 2, 3 ausgegeben werden;
durch die in dem Gerät verwendete Energiequelle bestimmt
sind. Somit reduziert eine verringerte
Energiequellenspannung die Ausgangsspannungen der Ansteuerschaltungen 2, 3,
wodurch die Spannung vermindert wird, die den Gateelektroden
der Schalttransistoren zugeführt wird, wodurch die Ströme
darin ebenfalls vermindert werden, um die Amplitude des
modulierten Stroms in dem Magnetkopf zu reduzieren, wodurch
sich eine Schwächung des erzeugten magnetischen Felds
ergibt.
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Ferner ist in der vorstehend erläuterten herkömmlichen
Magnetkopf-Ansteuerschaltung die Ausschaltzeitdauer der
Schal
telemente zu verkürzen, um die Zeitdauer der Umwandlung des
magnetischen Felds zu verkürzen, aber dies ist tatsächlich
schwierig zu erreichen, weil der als das Schaltelement
verwendete FET eine lange Ausschaltzeitdauer aufweist. Wenn
weiterhin die Ein-/Ausschaltzeitdauer der Schaltelemente
durch die Ansteuerschaltungen 2, 3 etwas verschoben sind,
wird eine Umkehrspannung über dem Magnetkopf erzeugt,
wodurch ein Umkehrstrom in den Schaltelementen und die
Verwerfung der Wellenform des modulierten Stroms erzeugt werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Unter Berücksichtigung der vorstehenden Beschreibung besteht
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine
Magnetkopf-Ansteuervorrichtung zu schaffen, die sowohl für dem
Magnetfeld-Modulationsprozeß als auch für den optischen
Modulationsprozeß verwendbar ist.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die
Schaffung einer Magnetkopf-Ansteuervorrichtung, die in der
Lage ist, die Belastung der Schaltelemente zu vermindern,
wodurch die Möglichkeit deren Zerstörung vermieden wird.
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Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
in der Schaffung einer Magnetkopf-Ansteuervorrichtung, die
in der Lage ist, die Zeitdauer der Umkehrung des
magnetischen Felds zu verkürzen, ohne den Verlust in dem Magnetkopf
zu erhöhen.
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Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, eine Magnetkopf-Ansteuervorrichtung zu schaffen, die
zur sachgemäßen Ansteuerung des Magnetkopfs fähig ist,
selbst bei einer verringerten Quellenspannung des Geräts.
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Eine weitere andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist
die Schaffung einer Magnetkopf-Ansteuervorrichtung, die in
der Lage ist, den Umkehrstrom in den Schaltelementen zu
verhindern, der sich aus einer verkürzten Zeitdauer der
Umkeh
rung des magnetischen Felds oder aus einer Erzeugung einer
Umkehrspannung in den Hilfsspulen ergibt.
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Erfindungsgemäß wird eine Magnetkopf-Ansteuervorrichtung
aufgezeigt, die zur Verwendung in einem magnetooptischen
Aufzeichnungsgerät angepaßt ist, das einen Magnetkopf zur
Magnetfelderzeugung und eine Vorrichtung zum Steuern des
Schaltens der Richtung des Stroms in dem Magnetkopf gemäß
den aufzuzeichnenden Daten aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Ersatzschaltung des Magnetkopfs, der eine
Parallelverbindung einer Induktivität und eines Widerstands
aufweist, die Induktivität in dem Bereich von 0,2 bis 2,0 uH
ist und der Widerstand 200 Ω oder mehr bei der höchsten
Frequenz des Frequenzbereichs für das Aufzeichnungssignal
beträgt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 zeigt ein Schaltdiagramm einer herkömmlichen
Magnetkopf-Ansteuerschaltung,
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Fig. 2 zeigt ein Steuerdiagramm mit den Signalwellenformen
in verschiedenen Teilen der in Fig. 1 gezeigten
Ansteuerschaltung, wenn sie in dem
Magnetfeldmodulation-Überschreibprozeß und beim Löschen sowie Aufzeichnen durch den
optischen Modulationsprozeß verwendet wird,
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Fig. 3 zeigt ein Steuerdiagramm mit dem Magnetfeld und dem
Laserstrahl, die beim Löschen und beim Aufzeichnen von Daten
in dem optischen Modulationsprozeß einwirken,
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Fig. 4 zeigt ein Wellenformdiagramm der Potentiale an den
Punkten a und b in der in Fig. 1 gezeigten herkömmlichen
Ansteuerschaltung,
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Fig. 5 zeigt ein Wellenformdiagramm des Stroms durch einen
Widerstand, wenn der Magnetkopf in der herkömmlichen
Ansteuerschaltung durch eine Ersatzschaltung ersetzt ist, die eine
Induktivität und den Widerstand aufweist,
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Fig. 6 zeigt ein Steuerdiagramm mit den Signalwellenformen
an verschiedenen Punkten der in Fig. 1 gezeigten
herkömmlichen Ansteuerschaltung,
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Fig. 7 zeigt ein Schaltdiagramm einer ersten Ausführungsform
der Magnetkopf-Ansteuervorrichtung der vorliegenden
Erfindung,
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Fig. 8 zeigt eine schematische Ansicht eines
magnetooptischen Aufzeichnungsgeräts, das die erfindungsgemäße
Magnetkopf-Ansteuervorrichtung verwendet,
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Fig. 9 zeigt ein Steuerdiagramm mit Signalwellenformen in
verschiedenen Teilen der in Fig. 7 gezeigten
Ausführungsform,
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Fig. 10 zeigt ein Schaltdiagramm einer zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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Fig. 11 zeigt ein Steuerdiagramm mit Signalwellenformen in
verschiedenen Teilen der in Fig. 10 gezeigten
Ausführungsform,
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Fig. 12 zeigt ein Schaltdiagramm einer dritten
erfindungsgemäßen Ausführungsform,
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Fig. 13 zeigt ein Steuerdiagramm mit Signalwellenformen in
verschiedenen Teilen der in Fig. 12 gezeigten
Ausführungsform,
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Fig. 14, 15 und 16 zeigen Ansichten der Wickelverfahren der
Hilfsspulen in der vorliegenden Erfindung,
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Fig. 17 zeigt ein Schaltdiagramm einer vierten
erfindungsgemäßen Ausführungsform,
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Fig. 18 zeigt ein Steuerdiagramm mit Signalwellenformen in
verschiedenen Teilen der in Fig. 17 gezeigten
Ausführungsform,
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Fig. 19 zeigt ein Schaltdiagramm einer fünften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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Fig. 20 zeigt ein Schaltdiagramm einer sechsten
erfindungsgemäßen Ausführungsform, und
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Fig. 21 zeigt ein Steuerdiagramm mit Signalwellenformen in
verschiedenen Teilen der in Fig. 20 gezeigten
Ausführungsform.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die vorliegende Erfindung wird an Hand von bevorzugten
Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen ausführlich erläutert. Fig. 7 zeigt ein
Schaltdiagramm einer ersten Ausführungsform der
Magnetkopf-Ansteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung, wobei die gleichen
Bauelemente wie die in Fig. 1 gezeigten mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnet sind. In Fig. 7 sind gezeigt: ein
Magnetkopf 1, bestehend aus einer Spule L, die auf einem nicht
gezeigten Magnetkern aufgewickelt ist,
Feldeffekttransistoren T1, T2 (nachstehend bloß als Transistoren bezeichnet),
angeordnet als die Schaltelemente, und Ansteuerschaltungen
2, 3 zum Ansteuern der Transistoren T1, T2. Diese
Bauelemente sind die gleichen wie in Fig. 1 gezeigt. Ferner sind
Feldeffekttransistoren T3, T4 angeordnet (nachstehend bloß als
Transistoren bezeichnet), die jeweils seriell mit
Hilfsspulen L1, L2 verbunden sind, Ansteuerschaltungen 5, 6 zum
Ansteuern der Transistoren T3, T4 und eine Steuerschaltung 7
zum Steuern der Funktion der Magnetkopf-Ansteuervorrichtung
auf der Grundlage verschiedener Eingangssignale, wodurch das
bei der Magnetfeldmodulationsaufzeichnung oder in der
optischen Modulationsaufzeichnung erforderliche magnetische Feld
erzeugt wird.
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Fig. 8 zeigt eine schematische Ansicht eines
magnetooptischen Aufzeichnungsgeräts, welches die erfindungsgemäße
Magnetkopf-Ansteuervorrichtung verwendet.
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Zuerst wird die Aufzeichnungsoperation dieses
magnetooptischen Aufzeichnungsgeräts in dem sogenannten optischen
Modulationsaufzeichnungsprozeß erläutert, in welchem ein
Datensignal durch Bestrahlen einer magnetooptischen Platte, die
ein magnetooptisches Aufzeichnungsmedium bildet, mit einem
gemäß dem Datensignal modulierten Lichtstrahl, während ein
externes magnetisches Feld auf diesen bestrahlten Abschnitt
der magnetooptischen Platte einwirkt, aufgezeichnet wird. In
dem Anfangszustand vor dem Aufzeichnen wird angenommen, daß
eine Magnetschicht 100b der magnetooptischen Platte 100 eine
gleichmäßige, abwärtsgerichtete Magnetisierung aufweist.
Eine Laserlichtquelle 101 zum Abstrahlen eines Lichtstrahls
wird durch das Datensignal EIN/AUS-gesteuert. Zu diesem
Zweck ist eine Steuerschaltung 102 zum Steuern der
Laserlichtquelle angeordnet. Der Laserstrahl wird durch ein
optisches System 103 auf die Magnetschicht 100b fokussiert. Die
Temperatur einer mit dem Laserstrahl bestrahlten Fläche
(Fleck) steigt so an, daß die Richtung der Magnetisierung
auf leichte Weise umgekehrt wird, wenn deren Temperatur den
Curie-Punkt übersteigt. Dem Magnetkopf 1 wird durch die
Steuerschaltung 7 ein gleichbleibender Gleichstrom
zugeführt, wodurch ein gleichbleibendes Magnetfeld B erzeugt
wird, dessen Magnetisierungsrichtung in bezug auf die
Plattenfläche aufwärts gerichtet ist. Somit wird nur die
Magnetisierungsrichtung der Magnetschicht 100b in dem durch den
Laserstrahl bestrahlten Abschnitt umgekehrt, um nach oben
gerichtete Magnetisierung anzunehmen, und dadurch wird die
umgekehrte Magnetisierung erhalten, weil deren Temperatur
zurückgeht, nachdem sich der Laserstrahlfleck von dort
wegbewegt hat. Daher wird durch die EIN/AUS-Steuerung des
Laserstrahls das Datensignal in der Magnetschicht 100b in der
Form eines Musters magnetischer Flächen in einer Größe
aufgezeichnet, die mit der Fläche des Laserstrahls (etwa 1 um)
vergleichbar ist. In Fig. 8 sind auch eine Schutzschicht
100a zum Schutz der Magnetschicht 100b und ein Glas- oder
Kunststoffsubstrat 100c gezeigt.
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Das Datensignal, das durch die Änderungen der
Magnetisierungsrichtung in der Magnetschicht 100b aufgezeichnet ist,
kann durch Einwirken eines Laserstrahls gleichbleibender
Stärke und durch Erfassen der Drehung der Polarisationsebene
des reflektierten Laserstrahls, die sich aus einer
optischmagnetischen Wechselwirkung ergibt und als magnetischer
Kerr-Effekt bezeichnet wird, wiedergegeben werden.
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Der magnetische Kerr-Effekt ist eine Erscheinung, die
auftritt, wenn ein linear polarisierter Laserstrahl auf eine
senkrecht magnetisierte Schicht einwirkt, so daß sich die
Polarisationsebene des reflektierten Lichts gemäß der
Magnetisierungsrichtung nach rechts oder nach links dreht. Die
Drehung wird durch eine Analysevorrichtung in eine Änderung
der Lichtmenge umgewandelt, wodurch das Datensignal
wiedergegeben wird.
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In diesem Prozeß wird im Fall des erneuten Schreibens des
aufgezeichneten Datensignals zuerst eine sogenannte
Löschoperation ausgeführt, in welcher ein umgekehrtes (nach unten
gerichtetes) magnetisches Feld durch den Magnetkopf 1
erzeugt wird und der Laserstrahl unmoduliert ständig einwirkt,
wodurch die Magnetisierung der Magnetschicht 100b
gleichmäßig nach unten ausgerichtet wird und dann das neue
Datensignal in der vorstehend beschriebenen Weise aufgezeichnet
wird.
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Die Operationen in dem
Magnetfeldmodulations-Aufzeichnungsprozeß werden nachstehend erläutert. Die Laserlichtquelle
101 wird durch einen Gleichstrom aktiviert, der durch die
Steuerschaltung 102 zugeführt wird, um den Laserstrahl
kontinuierlich abzustrahlen, welcher durch das optische System
103 auf die Magnetschicht 100b fokussiert wird. Die
Temperatur der durch den Laserstrahl bestrahlten Fläche (Fleck)
steigt an, und die Umkehrung der Magnetisierung wird
erleichtert, wenn der Curie-Punkt überschritten wird. Der
Magnetkopf 1 nimmt von der Magnetkopf-Steuerschaltung 7 einen
Strom auf, und die Richtung des erzeugten magnetischen Felds
wird gemäß einem Aufzeichnungssignal umgekehrt. Bei der
Datensignalaufzeichnung mit einer hohen Geschwindigkeit ist
der Magnetkopf kompakt auszubilden und ausreichend nahe an
der Platte anzuordnen. Folglich ist bei der
Magnetfeldmodulationsaufzeichnung, im Unterschied zu der vorstehend
erwähnten optischen Modulationsaufzeichnung, der Magnetkopf
vorzugsweise auf einer schwebenden Gleitvorrichtung
angeordnet.
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In der Magnetschicht 100b steigt die Temperatur nur in der
Fläche, die durch den Laserstrahl bestrahlt ist, wodurch
eine Magnetisierung ausgebildet wird, welche dieselbe Richtung
wie jene des magnetischen Felds aufweist, das durch den
Magnetkopf 108 erzeugt ist. Deren Magnetisierung bleibt
erhalten, da deren Temperatur zurückgeht, wenn sich der
Laserfleck auf Grund der Drehung der Platte 100 davon wegbewegt.
Daher wird das Datensignal durch eine solche Umkehrung des
Magnetfelds in der Magnetschicht 100b aufgezeichnet, wodurch
ein Muster magnetisierter Flächen einer Größe ausgebildet
wird, die mit der Fläche des Laserstrahlflecks (etwa 1 um)
vergleichbar ist. Dieser Prozeß erfordert beim erneuten
Schreiben des Datensignals nicht die vorstehend erläuterte
Löschoperation, in welcher die Richtung der Magnetisierung
einmal ausgerichtet wird, vielmehr kann das Überschreiben
vielmalig direkt durch Wiederholen der vorstehend
erläuterten Operation ausgeführt werden. Ebenfalls kann das
aufgezeichnete Datensignal in derselben Weise wie in dem
vorstehend erwähnten optischen Modulationsprozeß wiedergegeben
werden.
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Nachfolgend wird die Funktion der in Fig. 7 gezeigten
Ausführungsform unter Bezugnahme auf ein in Fig. 9 gezeigtes
Steuerdiagramm erläutert. In Fig. 9 stellt (a) ein
Operationsfreigabesignal dar, das der Steuerschaltung 7 von einer
nicht gezeigten Hauptsteuereinheit zugeführt wird und die
Freigabe oder Sperrung der Funktion des Magnetkopfs 1
jeweils in dem Hochpegel- und dem Tiefpegelzustand bewirkt.
Ein Modussteuersignal (b) weist den Magnetfeldmodulations-
Aufzeichnungsmodus oder den optischen
Modulationsaufzeichnungsmodus jeweils in dem Tiefpegel- oder dem
Hochpegelzustand an. Ein Aufzeichnungs-/Löschsteuersignal (c) weist die
Löschoperation oder die Aufzeichnungsoperation jeweils in
dem Tiefpegel- oder dem Hochpegelzustand in dem optischen
Modulationsaufzeichnungsmodus an. Das auf dem
magnetooptischen Aufzeichnungsmedium aufzuzeichnende Datensignal ist
durch (d) dargestellt.
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Nachstehend erfolgt die Betrachtung einer Situation, in
welcher die Steuerschaltung 7 ein
Hochpegeloperation-Freigabesignal (a) in Fig. 9 aufnimmt, das die Funktion des
Magnetkopfs 1 freigibt, und ein Tiefpegel-Modussteuersignal (b) in
Fig. 9, das den Magnetfeldmodulations-Aufzeichnungsmodus
anweist. Gleichzeitig mit der Anweisung dieser Operationen
wird die Übertragung des Datensignals (d) in Fig. 9
eingeleitet. Da der Magnetfeldmodulationsmodus ausgewählt ist,
liegt das Aufzeichnungs-/Löschsteuersignal (c) in Fig. 9 in
dem Tiefpegelzustand vor. Als Reaktion auf diese Anweisungen
führt die Steuerschaltung 7 den Ansteuerschaltungen 2, 3
Ansteuersignale S1, S2 entsprechend der Magnetfeldmodulation
zu wie durch (f) und (g) in Fig. 9 gezeigt ist. In mehr
spezieller Weise erhält die Ansteuerschaltung 2 ein
Ansteuersignal S2, das dieselbe Phase wie das Datensignal aufweist,
während die Ansteuerschaltung 3 ein Ansteuersignal S2
erhält, das in der Phase gegenüber dem Datensignal umgekehrt
ist. Die Ansteuerschaltungen 5, 6 erhalten Hochpegelsignale,
wie durch (h) und (i) in Fig. 9 gezeigt ist. Die
Ansteuerschaltungen 2, 3, 5, 6 erzeugen jeweils Ansteuerspannung,
welche dieselbe Phase wie die aufgenommenen Ansteuersignale
aufweisen, um sie den Gateelektroden der jeweils
entsprechenden Transistoren T1 - T4 zuzuführen. Somit sind die
Transistoren T3, t4 ständig eingeschaltet, während die
Transistoren T1 und T2 abwechselnd eingeschaltet werden, wie in
dem herkömmlichen Prozeß. In Fig. 9 stellen (1) und (m)
Ströme durch die Transistoren T3, T4 dar, während (j) und
(k) die Ströme durch die Transistoren T1, T2 darstellen.
Demzufolge wird eine Richtung des Stroms in dem Magnetkopf 1
entsprechend dem Datensignal geschaltet, wie in (n) in Fig.
9 gezeigt ist, wobei ein Magnetfeld +HB gemäß dem
Datensignal moduliert wird, wie in (o) in Fig. 9 dargestellt ist.
Das erzeugte magnetische Feld wirkt auf ein nicht gezeigtes
magnetooptisches Aufzeichnungsmedium ein. Gleichzeitig wird
das Aufzeichnungsmedium durch den optischen Kopf mit einem
Lichtstrahl mit einer Aufzeichnungsleistung Pw bestrahlt,
wie in (e) dargestellt ist, und eine Datenserie wird durch
die Einstrahlung des Lichtstrahls und die Einwirkung des
modulierten magnetischen Felds aufgezeichnet. Auf diese wird
die Magnetisierung der magnetischen Schicht des
magnetooptischen Aufzeichnungsmediums entsprechend dem Datensignal
ausgerichtet, und es wird ein sogenanntes Überschreiben in dem
Magnetfeldmodulationsprozeß erreicht, in welchem das Löschen
der alten Daten und das Aufzeichnen der neuen Daten
gleichzeitig ausgeführt werden.
-
Es wird dann angenommen, daß das Modussteuersignal zum
Hochpegelzustand hin verschoben ist, wie (b) in Fig. 9 zeigt, um
den optischen Modulationsmodus anzuweisen. Da die
Löschoperation in diesem Modus vor dem Aufzeichnen erforderlich ist,
wird der Steuerschaltung 7 ein Tiefpegel-Aufzeichnungs-/
Löschsteuersignal zugeführt, welches die Löschoperation
anweist, wie in (c) in Fig. 9 dargestellt ist. Die
Löschoperation wird ausgeführt, um die Daten zu löschen, die bereits
in dem magnetooptischen Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet
sind, oder um eine Aufzeichnungsfläche, deren
Magnetisierungszustand unklar ist, in den Löschzustand zu versetzen.
Sind der optische Modulationsmodus und die Löschoperation
angewiesen, führt die Steuerschaltung 7 den
Ansteuerschaltungen 3, 5 Hochpegel-Ansteuersignale S2, S3 zu, wie durch
(g) und (h) in Fig. 9 dargestellt ist, und führt auch den
Ansteuerschaltungen 2, 6 Tiefpegel-Ansteuersignale S1, S4
zu, wie durch (f) und (i) in Fig. 9 gezeigt ist, wobei die
Transistoren T2, T3 eingeschaltet werden, während die
Transistoren T1, T4 ausgeschaltet werden, wodurch dem Magnetkopf
1 ein Strom -LLC einer festgelegten Richtung zugeführt wird,
wie durch (n) in Fig. 9 dargestellt ist. In Fig. 9 stellen
(k) und (1) die Ströme durch die Transistoren T2, T3 dar,
während (j) und (m) die Ströme durch die Transistoren T1, T4
darstellen. Da die Transistoren T1, T4 in diesem Zustand
ausgeschaltet sind, wird dem Magnetkopf 1 durch den
Transistor T3, die Hilfsspule L1 und den Transistor T2 ein Strom
zugeführt. Da der Transistor T4 ausgeschaltet ist, wird dem
Magnetkopf I ein zweckentsprechender Löschstrom zugeführt,
wie in (n) in Fig. 9 dargestellt ist, ohne die Verminderung
des Stroms in dem Magnetkopf 1 in dem herkömmlichen Aufbau,
verursacht durch einen Strom in der Hilfsspule L2 mit
niedrigem Widerstand. Folglich erzeugt der Magnetkopf 1 ein
Löschvormagnetisierungsfeld -HB, wie durch (o) in Fig. 9
dargestellt ist, und legt das Magnetfeld an das
magnetooptische Aufzeichnungsmedium an, welches gleichzeitig mit dem
Lichtstrahl mit einer Löschleistung bestrahlt wird, wie
durch (e) in Fig. 9 dargestellt ist, wobei die alten Daten
durch die Einstrahlung des Lichtstrahls und die Einwirkung
des Magnetfelds -HB gelöscht werden.
-
Wenn das Löschen der Daten abgeschlossen ist, wird das
Aufzeichen-/Löschsteuersignal zum Hochpegelzustand hin
verschoben, um die Datenaufzeichnung gemäß dem optischen
Modulationsprozeß anzuweisen. Gleichzeitig mit der Anweisung wird
die Übertragung des Datensignals eingeleitet. Als Reaktion
darauf führt die Steuerschaltung 7 den Ansteuerschaltungen
3, 5 Tiefpegel-Ansteuersignale S2, S3 ((g) und (h) in Fig.
9) zu und den Ansteuerschaltungen 2, 6
Hochpegel-Ansteuersignale S1, S4 ((f) und (i) in Fig. 9), wobei die
Transistoren T2, T3 ausgeschaltet werden, während die Transistoren
T1, T4 eingeschaltet werden, wodurch der Magnetkopf 1 mit
einem Strom + ILC mit einer Richtung entgegengesetzt zu der
Stromrichtung in der Löschoperation versorgt wird, wie durch
(n) in Fig. 9 dargestellt ist. Da der Transistor T3 in
diesem Zustand ausgeschaltet ist, wird dem Magnetkopf 1 ein
zweckentsprechender Strom zugeführt, ohne Verminderung durch
einen Strom von der Hilfsspule L1, wie in dem herkömmlichen
Aufbau. Folglich erzeugt der Magnetkopf 1 ein
Aufzeichnungsvormagnetisierungsfeld +HB, wie in (o) in Fig. 9 dargestellt
ist, und legt das magnetische Feld an das
Aufzeichnungsmedium an, welches gleichzeitig mit einem intensitätsmodulierten
Lichtstrahl mit einer Aufzeichnungsleistung PW und einer
Wiedergabeleistung Pr gemäß dem Datensignal bestrahlt wird,
wie in (e) in Fig. 9 dargestellt ist. Die Datenaufzeichnung
in dem sogenannten optischen Modulationsprozeß wird durch
die Bestrahlung mit dem Lichtstrahl und die Einwirkung des
Vormagnetisierungsfelds erreicht.
-
Wie vorstehend erläutert, kann die vorliegende
Ausführungsform den Nachteil des herkömmlichen Aufbaus der
Stromverminderung in dem Magnetkopf bei der Lösch- und der
Aufzeichnungsoperation beheben, indem die serielle Verbindung der
Transistoren T3, T4 jeweils mit den Hilfsspulen L1, L2 und
die Steuerung der Transistoren T3, T4 gemäß der Lösch- und
der Aufzeichnungsoperation in dem optischen
Modulationsprozeß ausgeführt wird, wodurch der Strom von der Hilfsspule
mit einem kleineren Widerstand beschnitten wird. Folglich
ist das Vormagnetisierungsfeld zum Löschen oder Aufzeichnen
vom Magnetkopf nicht länger unzureichend, und die Lösch-
sowie Aufzeichnungsoperation in dem optischen
Operationsprozeß, welche in der herkömmlichen
Magnetkopf-Ansteuerschaltung für den Magnetfeldmodulationsprozeß schwierig zu
erzielen waren, können wirkungsvoll erreicht werden. Auch in dem
Magnetfeldmodulationsmodus kann der Magnetkopf in diesem
Modus in der herkömmlichen Weise angesteuert werden, indem die
Transistoren T3 und T4 eingeschaltet werden. Folglich kann
eine Ansteuerschaltung den Magnetkopf sowohl in dem
Magnetfeldmodulationsprozeß und dem optischen Modulationsprozeß
ansteuern, und die Datenaufzeichnung kann in einem dieser
Prozesse auf einem magnetooptischen Aufzeichnungsmedium der
ersten Generation oder auf dem der jüngeren zweiten
Generation erzielt werden.
-
Die vorhergehend beschriebene Ausführungsform verwendet die
Feldeffekttransistoren T3, T4 zur Stromsteuerung für die
Hilfsspulen L1, L2, doch die Transistoren brauchen keine
Hochgeschwindigkeits-Schaltelemente zu sein, weil von ihnen
nur verlangt wird, daß sie nur beim Schalten des
Operationsmodus oder beim Schalten der Aufzeichnungs- oder der
Löschoperation funktionswirksam sind. Zu diesem Zweck können
Niedriggeschwindigkeits-Feldeffekttransistoren, bipolare
Transistoren oder mechanische Schalter, wie z. B. Voreilschalter,
verwendet werden. Auch zum Minimieren des Energieverlustes
in den Transistoren T3, T4 werden jene mit einem geringen
Einschaltwiderstand bevorzugt. Andererseits haben die
Transistoren T1, T2 die Hochgeschwindigkeitsschaltung,
entsprechend dem hochfrequenten Datensignal zu bewirken, sie müssen
Hochfrequenzeigenschaften entsprechend der
Aufzeichnungsfrequenz aufweisen. Auch die vorhergehend beschriebene
Ausführungsform verwendet einen kontinuierlichen
Aufzeichnungslaserstrahl in dem Magnetfeldmodulation-Aufzeichnungsmodus,
doch die Überschreiboperation kann auch durch einen
Impulslaserstrahl erzielt werden.
-
Die folgende andere Ausführungsform der
Magnetkopf-Ansteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls in dem
in Fig. 8 gezeigten magnetooptischen Aufzeichnungsgerät
verwendet werden, in einer ähnlichen Weise wie in der
vorhergehend beschriebenen ersten Ausführungsform. In der folgenden
Beschreibung wird die Operation im Magnetfeldmodulation-
Aufzeichnungsmodus beschrieben.
-
Fig. 10 zeigt ein Schaltdiagramm einer zweiten
Ausführungsform der Magnetkopf-Ansteuervorrichtung der vorliegenden
Erfindung, wobei Bauelemente mit gleicher Funktion gegenüber
denen in der in Fig. 1 gezeigten herkömmlichen Vorrichtung
durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind und nicht
weiter erläutert werden. In Fig. 10 sind Widerstände R1, R2
jeweils seriell mit den Hilfsspulen L1, L2 verbunden, um die
Belastungen der Transistoren T1, T2 zu vermindern, wie
weiter nachstehend ausführlich erläutert ist. Die Transistoren
T1, T2 in dieser Ausführungsform bestehen aus Leistungs-
MOSFETs. Es sind weiterhin gezeigt: ein Magnetkopf 1 zum
Erzeugen eines modulierten Magnetfelds, eine
Konstantstromquelle 4 zum Aufrechterhalten eines gleichbleibenden Stroms
in dem Magnetkopf 1 und Ansteuerschaltungen 2, 3 zum Anlegen
von Ansteuerspannungen gemäß den Aufzeichnungsdaten
(Datensignal) an die Gateelektroden der Transistoren T1, T2. In
dieser Ausführungsform ist die Ansteuerschaltung 2 aus einer
Puffersteuerelektrode zum Anlegen der Aufzeichnungsdaten mit
der gleichen Phase an die Gateelektrode des Transistors 1,
während die Ansteuerschaltung 3 aus einem Invertergatter zum
Anlegen der Aufzeichnungsdaten unter Phasenumkehrung an die
Gateelektrode des Transistors T2 aufgebaut ist.
-
Fig. 11 zeigt die Signalwellenformen in verschiedenen Teilen
der vorstehend erläuterten Ausführungsform, wobei (a) die
Aufzeichnungsdaten zeigt, (b) die Gateelektrodenspannung des
Transistors T1 darstellt und (c) die Gateelektrodenspannung
des Transistors T2 darstellt. Beim Anlegen der
Ansteuerspannungen, welche jeweils gleich und gegenüber den
Aufzeichnungsdaten in der Phase invertiert sind, an die
Steuerelektroden werden die Transistoren T1, T2 wechselweise
eingeschaltet, wobei dem Magnetkopf 1 ein in (d) in Fig. 11
gezeigter Wechselstrom zugeführt wird und ein gemäß dem
Datensignal moduliertes Magnetfeld erzeugt wird. Auch in Fig. 11
zeigten (e) und (g) jeweils Ströme der Transistoren T1 und
T2, und (f) sowie (h) zeigen jeweils die Potentiale an den
Punkten a und b in Fig. 10. Die Potentiale beruhen auf der
Annahme, daß die Stromquelle 4 nicht den Spannungsabfall
einschließt. Die Potentiale an den Punkten a, b werden durch
die Energiequellenspannung V minus den Spannungsabfällen,
verursacht durch die Gleichstromwiderstände RL der
Hilfsspulen L1, L2 und der Widerstände R1, R2, erzeugt. Somit sind
die Potentiale V1 an den Punkten a, b gegeben durch V1 = V -
(RL + R) ILC, wobei ±ILC der Strom in dem Magnetkopf 1 ist und
R der Widerstand der Widerstände R1, R2 ist. Folglich wird
den Transistoren T1, T2 eine Spannung V1 zugeführt, und dort
wird ein Strom 2ILC erzeugt, wenn der Transistor T1 oder T2
eingeschaltet ist. Wenn daher die Aufzeichnungsdaten keine
Gleichstromkomponente aufweisen, ist die in dem Transistor
T1 oder T2 verbrauchte mittlere Energie gegeben durch:
-
V&sub1;·2ILc/2 = V&sub1;·ILC
-
Z. B. wird das Potential V1 der Punkte a, b gleich 1,25 V
für einen Gleichstromwiderstand RL der Hilfsspulen von 0,5
Ω, eine Energiequellen-Gleichspannung V von 5 V, einen Strom
ILC des Magnetkopfs von 300 mA und einen Widerstand R der
Widerstände R&sub1;, R&sub2; von 12 Ω. Wenn somit die Aufzeichnungsdaten
frei von der Gleichstromkomponente sind, beträgt der
mittle
re Leistungsverbrauch in den Transistoren T1 oder T2 0,375 W
(1,25 V · 0,3 A). Wenn folglich die Transistoren T1, T2 aus
Leistungs-MOSFETs bestehen, die zur
Hochgeschwindigkeitsschaltung in der Lage sind, mit einer
Stromaufschaltzeitdauer und einer Stromherabschaltzeitdauer von mehreren
Nanosekunden, ist der vorstehend erwähnte mittlere
Leistungsverbrauch innerhalb der absoluten Belastbarkeit, welche im
allgemeinen etwa 1 W beträgt. Selbst wenn einer der
Transistoren ständig eingeschaltet ist, während der andere ständig
ausgeschaltet ist, beträgt der Leistungsverbrauch in einem
solchen Fall 0,75 W (1,25 V · 2 · 0,3 A), welcher innerhalb
der Belastbarkeit noch ausreichend ist. Selbst wenn die
Aufzeichnungsdaten nicht frei von der Gleichstromkomponente
sind, ist folglich der Leistungsverbrauch in den
Transistoren T1, T2 in beiden Fällen innerhalb der Nennbelastbarkeit,
so daß sie nicht zerstört werden und ohne Wärmeableitung
verwendet werden können. In der vorstehenden Beschreibung
ist angenommen, daß die Stromquelle frei von einem
Spannungsabfall ist, doch in der Praxis zeigt die Stromquelle
einen gewissen Spannungsabfall und trägt einen Teil des
Leistungsverbrauchs, so daß die Belastung der Transistoren
weiter vermindert wird. Außerdem verringert das Vorliegen der
Widerstände R1, R2 ebenfalls die Belastung der Stromquelle.
-
Fig. 12 zeigt ein Schaltdiagramm einer dritten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Magnetkopf-Ansteuervorrichtung,
wobei die gleichen Bauelemente wie jene in Fig. 10 mit
denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. In dieser
Ausführungsform wird der Magnetkopf 1 durch eine Ersatzschaltung
dargestellt, die eine Parallelverbindung einer Induktivität IP
und eines Widerstands RP aufweist, die jeweils mit 1 uH und
500 Ω ausgewählt sind. In Fig. 12 werden die
Streukapazitäten an beiden Enden des Magnetkopfs 1 durch CF dargestellt,
welche mit 30 pF angenommen werden. Die Streukapazitäten
sind prinzipiell aus den Drain-Source-Kapazitäten der
Transistoren T1, T2, den Kapazitäten der Strukturen auf den
gedruckten Leiterplatten, die zwischen den Windungen der
Hilfsspulen L1, L2 usw. zusammengesetzt. Andere
Konfigurationen sind die gleichen wie in Fig. 10 gezeigt, mit
Ausnah
me des Fehlens der Widerstände R1, R2. Folglich erzeugt der
Magnetkopf 1 durch die Steuerung der Schaltoperationen der
Transistoren T1, T2 ein gemäß dem Datensignal moduliertes
magnetisches Feld. Fig. 13 zeigt ein Diagramm mit Signalen
in verschiedenen Teilen der vorliegenden Ausführungsform,
wobei (a) die Aufzeichnungsdaten darstellt, (b) und (c)
jeweils die Gateelektrodenspannungen der Transistoren T1, T2
zeigen und (d) den Strom in dem Magnetkopf 1 darstellt. Die
Stromumkehr wird durch geeignete Parametereinstellung in der
Schaltung rasch ausgeführt, wie weiter nachstehend erläutert
wird. (e) zeigt den Strom durch den Widerstand RP.
-
Die Magnetfeld-Umkehrzeitdauer tSW des Magnetkopfs 1 ist
annähernd bestimmt durch dessen Induktivität LP und die
Streukapazitäten CF der Schaltungen, die mit den beiden Enden des
Magnetkopfs 1 verbunden sind. Die Umkehrzeitdauer TSW, wenn
definiert als eine Zeitdauer, die erforderlich ist, um 10
bis 90% der Amplitude des Magnetfelds umzusetzen, wird
bestimmt durch:
-
Wenn in dieser Ausführungsform LP = 1 uH und CF = 30 pE sind,
ergibt die vorstehend erwähnte Gleichung tsw - 10 ns, wobei
eine ausreichend schnelle Umsetzung des magnetischen Felds
realisiert wird.
-
Um eine Magnetfeld-Umkehrzeitdauer von 20 ns oder kürzer mit
einem Magnetkopf einer Induktivität in der Größe von 2,0 uH
zu erzielen, muß die Streukapazität 58 pF oder geringer
sein. Fig. 13(d) zeigt den Strom des Magnetkopfs 1, in
welchem die Umkehrzeitdauer auf diese Weise verkürzt ist. Eine
gestrichelte Wellenform bezeichnet den Strom in dem
herkömmlichen Magnetkopf.
-
Die Verminderung der Streukapazitäten kann z. B. durch
Beabstanden der Schaltungsstrukturen, die mit beiden Enden des
Magnetkopfs 1 verbunden sind, von anderen
Schaltungsstrukturen um mindestens 1 mm und durch Auswählen von Elementen,
wie z. B. Schaltelementen oder Hilfsspulen mit geringerer
Streukapazität, die mit den Schaltungsstrukturen verbunden
sind, erreicht werden.
-
Z. B. ist es auch wichtig, die Kapazität zwischen den
Windungen der Hilfsspulen L1, L2 zu verringern. Wie jedoch
bereits bekannt, müssen die Induktivitäten ausreichend größer
sein, mindestens zehnfach als die Induktivität des
Magnetkopfs 1. Im allgemeinen nimmt die Induktivität mit einer
Vergrößerung der Anzahl der Windungen einer Spule zu, doch
die Kapazität zwischen den Windungen steigt gleichzeitig an.
Folglich ist nicht zu bevorzugen, die Anzahl der Windungen
der Hilfsspulen unnötig zu vergrößern, um deren
Induktivitäten zu erhöhen, und die Induktivitäten der Hilfsspulen L1,
L2 sind vorzugsweise innerhalb eines Bereichs des zehn- bis
einhundertfachen der Induktivität des Magnetkopfs 1. Auch
die Kapazität zwischen den Windungen muß ausreichend klein
sein, um die Umkehrzeitdauer des magnetischen Felds des
Magnetkopfs zu verkürzen, wie vorstehend erläutert, doch gemäß
Experimenten der genannten Erfinder ist es besonders
wirkungsvoll, die Eigenresonanzfrequenz der Hilfsspulen L1, L2,
dargestellt durch
-
höher als die maximale Frequenz des aufzuzeichnenden
Datensignals gewählt wird, wobei LA die Induktivität der
Hilfsspulen L1, L2 ist und CA die Kapazität zwischen den
Windungen der Spulen ist.
-
Wenn z. B. die Induktivität LA der Hilfsspulen 50 gH
beträgt, muß die Kapazität eine Bedingung CA < 20 pF für eine
maximale Frequenz von 5 MHz des aufzuzeichnenden
Datensignals oder von CA < 5 pF für eine maximale Frequenz von 10
MHz erfüllen.
-
Nachfolgend werden Verfahren zur Verminderung der Kapazität
zwischen den Windungen erläutert. Fig. 14 bis 16 zeigen
Verfahren zum Spulenwickeln mit verminderter Kapazität zwischen
den Windungen. Wie Fig. 14 zeigt, verringert eine einlagige
Wicklung auf dem Kern die Kapazität im Vergleich mit einer
mehrlagigen Wicklung. Auch eine Abstandswicklung, wie in
Fig. 15 gezeigt, verringert die Kapazität im Vergleich zu
einer engen Wicklung. Ferner vermindert eine serielle
Verbindung einer Vielzahl von Spulen mit einer begrenzten
Anzahl von Windungen, wie in Fig. 16 gezeigt, die
Gesamtkapazität zwischen den Windungen.
-
Auch eine Verkürzung der Umkehrzeitdauer des modulierten
magnetischen Felds, wie vorstehend erläutert, erhöht die
maximale Frequenz, die bei der Aufzeichnung verwendet wird,
wodurch der Verlust in dem Magnetkopf 1 erhöht wird. Wenn in
mehr spezieller Weise der Magnetkopf 1 und die vorstehend
erläuterten Ansteuerschaltungen zur Modulation mit einer
Wiederholfrequenz von 6,0 MHz verwendet werden, beträgt der
Verlust in dem Magnetkopf bis 0,2 W. Auf der Grundlage
dieser Tatsache kann der Verlust in dem Magnetkopf 1 auf 0,2 W
oder weniger gebracht werden, wenn RP mindestens etwa 500 Ω
beträgt. 1% kann auch größer gewählt werden, z. B. durch
Verringerung der Größe des Kerns des Magnetkopfs und Wickeln
der Spule darauf ohne Abstand der Windungen.
-
Auf der Grundlage dieser Tatsachen kann die Umkehrzeitdauer
des magnetischen Felds des Magnetkopfs 1 wirkungsvoll
verkürzt werden, indem die Induktivität LP des Magnetkopfs 1
mit 0,2-2 uH in der Nähe der maximalen Frequenz des
Datenaufzeichnungsfrequenzbereichs gewählt wird, und auch der
Widerstand 1% des Kopfs mit etwa 200 Ω und die Streukapazität
CF zwischen den Enden des Magnetkopfs 1 und der Masse und
die vorstehend erwähnte Induktivität LP, um eine Beziehung
Lp·Cg < 200 uH·pF zu erfüllen.
-
Eine Beziehung LP·CF < 100 uH·pF ist mehr zu bevorzugen, um
eine Umkehrzeitdauer des magnetischen Felds von 20 ns oder
weniger zu erzielen.
-
Da auch der Verlust des Magnetkopfs 1 nicht zunimmt, selbst
wenn die Umkehrzeitdauer des magnetischen Felds verkürzt
ist, wird es möglich, gleichzeitig die
Hochgeschwindigkeitsumkehrung des magnetischen Felds und die Verringerung des
Verlusts zu erreichen, welche in dem herkömmlichen Aufbau
sich gegenseitig ausschließende Faktoren sind, und das
Leistungsvermögen des Magnetkopfs kann wesentlich erhöht
werden.
-
Fig. 17 zeigt ein Schaltdiagramm einer vierten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Magnetkopf-Ansteuervorrichtung,
wobei ein Kondensator C1 angeordnet ist, der zwischen der
Gateelektrode des Transistors T1 und der Drainelektrode des
Transistors T2 angeschlossen ist, und ein Kondensator C2,
der mit der Gateelektrode des Transistors T2 und der
Drainelektrode des Transistors T1 verbunden ist. Wie weiter
nachstehend ausführlicher erläutert ist, dienen die
Kondensatoren C1, C2 zum Anlegen unverzögerter Hochspannungen an die
Steuerelektroden der Transistoren T1, T2, selbst wenn die
Energiequellenspannung niedriger wird, wodurch der Abfall
des modulierten Stroms des Magnetkopfs 1 verhindert wird.
Andere grundlegende Strukturen sind gleich denen in Fig. 12
gezeigten und werden daher nicht weiter erläutert. Fig. 18
zeigt Signale in verschiedenen Teilen dieser
Ausführungsform, wobei (a) die Aufzeichnungsdaten zeigt und (b) sowie
(c) jeweils die Gateelektrodenspannungen der Transistoren
T1, T2 zeigen. Wird der Transistor T1 ausgeschaltet, wird
durch die Hilfsspule L1 und den Magnetkopf 1 an der
Drainelektrode des Transistors T1 eine Umkehrspannung erzeugt, und
die Hochfrequenzkomponenten der Umkehrspannung werden durch
den Kondensator C2 an die Gateelektrode des Transistors T2
angelegt, welcher einzuschalten ist. In Fig. 18(c) ist die
unverzögerte Hochspannung beim Hochfahren der
Gateelektrodenspannung die Umkehrspannungskomponente, die durch den
Kondensator C2 in der vorstehend erläuterten Weise angelegt
wird. Auch wenn der Transistor T2 ausgeschaltet wird,
erfolgt die Erzeugung einer Umkehrspannung auf ähnliche Weise
durch die Hilfsspule L2 und den Magnetkopf 1, wie in (f) in
Fig. 18 gezeigt ist, und Komponenten der Umkehrspannung
werden durch den Kondensator C1 an die Gateelektrode des
einzuschaltenden Transistors T1 angelegt. Somit wird eine
unver
zögerte Hochspannung auch in diesem Fall an die
Gateelektrode des Transistors T1 angelegt, wie in (n) in Fig. 18
gezeigt ist.
-
Da Hochspannungen an die Gateelektroden der Transistoren T1,
T2 angelegt sind, wenn sie eingeschaltet werden, erfolgt
keine Verringerung der Ströme durch die Transistoren T1, T2,
selbst wenn die Energiequellenspannung vermindert ist, so
daß ein zweckentsprechender Strom dem Magnetkopf zugeführt
werden kann. Auch als Reaktion auf den jüngsten Trend zu
einer niedrigen Energiequellenspannung kann der Magnetkopf
daher lediglich durch das Hinzufügen der Kondensatoren
zweckentsprechend angesteuert werden. Wenn jedoch die Kapazitäten
der Kondensatoren C1, C2 übermäßig groß sind, nehmen die mit
den Enden des Magnetkopfs verbundenen Streukapazitäten zu,
wodurch die Umkehrzeitdauer des magnetischen Felds
verlängert wird. Folglich sollten die Kapazitäten der
Kondensatoren kleiner sein als die Streukapazitäten, wenn die
Kondensatoren nicht angeschlossen sind; und vorzugsweise
ausreichend kleiner als die Streukapazitäten zwischen den Enden
des Magnetkopfs und der Masse.
-
Fig. 19 zeigt ein Schaltdiagramm einer fünften
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Magnetkopf-Ansteuervorrichtung,
in welcher eine Diode D1 zwischen den gemeinsam verbundenen
Sourceelektroden der Transistoren T1, T2 und der Masse
angeordnet ist. Andere Grundstrukturen sind gleich jenen in Fig.
12 und Fig. 17 gezeigten und werden daher nicht weiter
erläutert. Wenn diese Vorrichtung in Betrieb ist einer der
zwei Transistoren T1, T2 immer eingeschaltet, so daß immer
ein Strom durch die Diode D1 vorliegt. Folglich ist das
Potential der Sourceelektroden der Transistoren T1, T2 durch
die Durchlaßspannung der Diode D1 immer höher als der
Massepegel. Wird somit der Transistor T1 oder T2 durch eine
Änderung der Gateelektrodenspannung vom Hochpegelzustand zum
Tiefpegelzustand ausgeschaltet, wird zwischen der
Gateelektrode und der Sourceelektrode eine Umkehrspannung erzeugt,
wodurch die Ladung an der Gateelektrode viel schneller
abgeführt wird und die Ausschaltzeitdauer verkürzt werden kann.
-
Diese Ausführungsform kann die Ausschaltzeitdauer der
Transistoren durch die Anordnung einer Diode an die parallel
verbundenen Sourceelektroden der Transistoren verkürzen,
ohne daß eine Notwendigkeit der Anordnung von Dioden jeweils
an den Transistoren besteht.
-
Fig. 20 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer sechsten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Magnetkopf-Ansteuervorrichtung, wobei Dioden D2, D3 jeweils zwischen den
Sourceelektroden der Transistoren T1, T2 und der Masse verbunden sind.
Andere Strukturen sind die gleichen wie jene, die in Fig. 19
gezeigt sind. Während der Operation der Vorrichtung werden
die Transistoren T1, T2 wechselweise eingeschaltet, und die
Diode, die mit der Sourceelektrode des eingeschalteten
Transistors verbunden ist, wird in der Durchlaßrichtung
vorgespannt, so daß das Sourcepotential des Transistors um die
Durchlaßspannung der Diode höher wird. Wenn z. B. der
Transistor T1 eingeschaltet ist, wird die Diode D2 in
Vorwärtsrichtung vorgespannt, wobei das Sourcepotential des
Transistors T1 durch die Durchlaßspannung der Diode höher wird.
Wenn somit jeder Transistor ausgeschaltet ist, wird das
Gatepotential des Transistors niedriger als das
Sourcepotential und wird umgekehrt vorgespannt, so daß die
Abschaltzeitdauer der Transistoren wie in der vorstehend beschriebenen
Ausführungsform verkürzt werden kann, wie in Fig. 19 gezeigt
ist.
-
Da auch in dieser Ausführungsform die Dioden D2, D3 jeweils
mit den Sourceelektroden der Transistoren T1, T2 seriell
verbunden sind, werden nicht nur Vorteile der Verkürzung der
Ausschaltzeitdauer der Transistoren erzielt, sondern auch
der Verhinderung eines Umkehrstroms zwischen der
Drainelektrode und der Sourceelektrode jedes Transistors. Fig. 21
zeigt die Signalwellenformen an verschiedenen Punkten dieser
Ausführungsform, wobei (e) und (f) jeweils die
Drainspannungen der Transistoren T1, T2 zeigen. Wenn der Transistor T1
oder T2 ausgeschaltet ist, wird in der Hilfsspule eine
Umkehrspannung erzeugt, die mit der Drainelektrode des
Transistors verbunden ist, und an die Drainelektrode angelegt. Die
Umkehrspannung kann niedriger als 0 V werden, wie in (e) und
(f) in Fig. 21 gezeigt ist, wobei ein Umkehrstrom von der
Sourceelektrode zu der Drainelektrode jedes Transistors
erzeugt werden kann. In der vorliegenden Ausführungsform
verhindert jedoch die Diode, die mit der Sourceelektrode jedes
Transistors verbunden ist, einen solchen Umkehrstrom,
wodurch die Verfälschung des Stroms in dem Magnetkopf
vermieden wird. In Fig. 21 zeigt (a) die Aufzeichnungsdaten, (b)
und (c) zeigen die Gatespannungen der Transistoren T1, T2,
und (d) zeigt den Strom in dem Magnetkopf.
-
Wie vorhergehend erläutert, weist die vorliegende Erfindung
die folgenden Vorteile auf:
-
(1) Eine einzige Magnetkopf-Ansteuervorrichtung kann
ein Magnetfeld erzeugen, das für den
Magnetfeld-Modulationsprozeß oder für den optischen Modulationsprozeß geeignet
ist, wobei die Schwächung des magnetischen Felds, das in dem
herkömmlichen optischen Modulationsprozeß auftritt,
vermieden wird.
-
(2) Widerstände, die jeweils seriell mit den
Schaltelementen verbunden sind, können die elektrische Belastung der
Schaltelemente verringern, wodurch die Gefahr deren
Zerstörung vermieden wird.
-
(3) Die Umkehrzeitdauer des magnetischen Felds kann
ohne eine Erhöhung des Verlusts im Magnetkopf verkürzt werden,
indem die Ersatzinduktivität des Magnetkopfs mit 0,2-2,0
uH und der Ersatzwiderstand mit 200 Ω oder größer in der
Nähe der maximalen Frequenz des Aufzeichnungsfrequenzbereichs
gewählt werden.
-
(4) Der Steuervorrichtung des einzuschaltenden
Schaltelements kann durch Anlegen der Umkehrspannung, die in der
Hilfsspule erzeugt ist, durch das kapazitive Element eine
hohe Spannung zugeführt werden, so daß der Magnetkopf in
zweckentsprechender Weise angesteuert werden kann, selbst
wenn die Energiequellenspannung vermindert ist.
-
(5) Die Abschaltzeitdauer der Schaltelemente kann
verkürzt werden und die Umkehrzeitdauer des magnetischen Felds
kann daher durch gegenseitiges Verbinden der Anschlüsse auf
der Masseseite der Schaltelemente und Anschließen einer
Diode zwischen dem Verbindungspunkt und der Masse verkürzt
werden.
-
(6) Dioden, die jeweils mit den Anschlüssen der
Schaltelemente auf der Masseseite verbunden sind, gestatten nicht
nur das Verkürzen der Umkehrzeitdauer des magnetischen
Felds, sondern auch die Verhinderung der Umkehrströme in dem
Schaltstrom, der aus der Umkehrspannung resultiert, die in
den Hilfsspulen erzeugt ist, wodurch die Verzerrung des
modulierten magnetischen Felds verhindert wird.
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(7) Die Umkehrzeitdauer des magnetischen Felds kann
durch Beachtung einer Bedingung LP·CF < 200 uH·pF verkürzt
werden, wobei LP die Induktivität des Magnetkopfs ist und CF
die Kapazität zwischen dem Ende des Magnetkopfs und der
Masse ist.