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TECHNISCHES
GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung bezieht sich auf
eine Vorrichtung zum Erfassen additiver Störimpulse in einem Datenkanal
und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Erfassen elektrischer Übergangsvorgänge, die durch
eine Temperaturänderung
in einem magnetoresistiven Sensor (MR-Sensor) verursacht werden, die
auf den physikalischen Kontakt des Sensors mit der Aufzeichnungsoberfläche einer
rotierenden Magnetplatte zurückzuführen ist.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die Störungen, die in einem Datenkanal
auftreten, können
entweder als additiv oder als multiplikativ kategorisiert werden.
Ein unerwünschtes
additives Störsignal
wird einfach zum Informationssignal (Datensignal) addiert. Eine
unerwünschte
multiplikative Störung
oder Änderung
der Datendichte verursacht eine Modulation des Datensignals.
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Im Datenkanal, in dem die signalabtastenden
Wandler, z. B. Magneto-Widerstandssensoren (MR-Sensoren), in der
Oberfläche
einer luftgelagerten Läuferbaugruppe
und einer rotierenden Magnetplatte der Luft ausgesetzt sind, können additive
Störungen,
zurückzuführen auf
den physikalischen Reibungskontakt des Sensors (der Sensoren) mit
der sich bewegenden Aufzeichnungsoberfläche der Platte, auftreten.
Die Störungen
ergeben sich aus der durch Reibung erzeugten erhöhten Temperatur (bis zu 120°C) am Kontaktfleck.
Diese durch Reibung erzeugte erhöhte
Temperatur erzeugt eine kleine, aber plötzliche Zunahme der Temperatur
des MR-Sensors, z. B. in der Größenordnung
von 1°C,
gemittelt über
den ganzen Sensor, innerhalb etwa 50 bis 100 Nanosekunden. Zurückzuführen auf
den nichtverschwindenden Temperaturkoeffizienten des Widerstands
des MR-Sensors (etwa 0,003/°C
für Permalloy)
nimmt der Sensorwiderstand bei diesem plötzlichen Temperaturanstieg
zu. Die vom heißen
Fleck in den MR-Sensor geleitete Wärme breitet sich langsam in
die Umgebung des Sensors aus, dies verursacht, dass die Zunahme
des Widerstands langsam zum ursprünglichen Wert zerfällt. Typischerweise
tritt ein Abfall auf etwa 30% der thermisch induzierten Widerstandsänderung
in 1,5 bis 5 Mikrosekunden (μs) auf.
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Eine derartige Kombination von Signalen und
Störungen
verursacht viele Probleme bei der Signalerfassung im Datenkanal.
Die Schaltung für
die automatische Verstärkungsregelung
(AGC-Schaltung) im Kanal kann während
des Übergangsvorgangs
schnell schwinden und sich nur langsam erholen. Selbst in einer
AGC-Schaltung, die das gestörte Signal
aufnehmen würde,
würde der
thermische Übergangsvorgang
trotzdem z. B. zu einer Spitzenverschiebung führen, das Datensignal wird
für die Spitzenerfassung
differenziert, wobei im Ergebnis dessen der thermische Übergangsvorgang
ebenfalls differenziert wird. Dies führt zu einem zusätzlichen Nulldurchgang
und einer Verschiebung des Nulldurchgangspegels nach dem thermischen Übergangsvorgang.
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Die europäische Patentanmeldung Nr. 0
439 299 offenbart ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum
Unterdrücken
eines additiven Störimpulses
in einem analogen differentiellen Eingangssignal, der auf thermische
Rauheits-Übergangsvorgänge zurückzuführen ist,
die durch einen MR-Wandler verursacht werden, der eine sich bewegende Speicheroberfläche berührt, indem
ein Rückkopplungssignal
erzeugt wird, das im Wesentlichen den additiven Störimpuls
kopiert, und das Rückkopplungssignal
vom Eingangssignal subtrahiert wird, um ein Ausgangssignal zu liefern,
das im Wesentlichen ohne den Störimpuls
ist. Spezifisch wird das Eingangssignal durch eine Summierungsschaltung
mit dem korrigierenden Rückkopplungssignal
algebraisch summiert, um ein Ausgangssignal zu schaffen, das zu
einer Schaltung rückgekoppelt
wird, die einen Enveloppendetektor und einen Differentiator enthält, das
Ergebnis ist ein Zwischensignal, das die Ableitung einer Amplitudenenveloppe
ist, die dem Ausgangssignal entspricht, das Zwischensignal wird
in das korrigierende Rückkopplungssignal
durch eine nichtlineare signaladaptive Filterung umgesetzt.
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1 veranschaulicht
das magnetische Signal oder das Informationssignal 2, das
ohne die Störung
durch den MR-Sensor zu erfassen ist.
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In 2 ist
ein Störsignal 4,
das durch den physikalischen Reibungskontakt des Sensors mit der sich
bewegenden Aufzeichnungsoberfläche
der Platte verursacht werden kann, ohne das Informationssignal 2 veranschaulicht.
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3 veranschaulicht
zwei Signale, nämlich das
Störsignal 4 plus
das Informationssignal 2, um das Eingangssignal 6 zu
bilden, das durch den Magneto-Widerstandskopf vom MR-Sensor erfasst
und additiv kombiniert wird.
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Einige Vorrichtungen, die in den
folgenden Literaturhinweisen veranschaulicht sind, haben erfolglos
versucht, das Informationssignal 4 während der Zeitperiode eines
Störsignals 4 zu
erfassen.
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US-Patent 3.566.281 offenbart die
Erfassung positiver und negativer Spitzen, die durch eine konstante
Spannung versetzt sind und gemittelt und vom verzögerten Eingangssignal
subtrahiert werden.
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US-Patent 3.473.131 und 4.356.389
sind andere Patente, die die Probleme der additiven Störungen nicht
lösen.
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US-Patent 4.914.398 offenbart Detektoren für positive
und negative Enveloppen und einen Puffer, der die Detektoren mit
einem nichtlinearen signaladaptiven Filter verbindet. Die Vorrichtung
dieses Patentes führt
jedoch eine Phasenverzerrung ein, die durch das Tiefpassfilter verursacht
wird. Das scharfe Störsignal 5,
wie es in 3 veranschaulicht
ist, neigt dazu, eine plötzliche Änderung
vom stationären Zustand
zu sein, wobei die Filterkennlinie es schwierig macht, auf diese
plötzlichen Änderungen
zu reagieren. Daher ist es schwierig, die Hochfrequenzantworten
zu erfassen. Folglich ist es ungeachtet des adaptiven Tiefpassfilters
schwierig, die Gruppenverzögerung,
die auf die Phasenverzerrung zurückzuführen ist,
und die Unterdrückung
der Welligkeit gleichzeitig aufrechtzuerhalten.
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Um das Störsignal 4 zu beseitigen,
ist eine der vorgesehenen Anforderungen, das Störsignal zu bestimmen, nämlich bei
t1 in 3.
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Eine Schaltung zum Erfassen, wann
das scharfe Störsignal
auftritt, nämlich
bei t1, ist ein Schwellendetektor in der
Form eines Komparators. Ein derartiger Detektor ist in 4 veranschaulicht.
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Der Komparator 100 vergleicht
die Ausgabe des Verstärkers 104 mit
der Ausgabe der Spannungsquelle 102. Die Spannungsquelle 102 ist
auf eine Schwellenspannung eingestellt. Der Komparator 100 gibt
ein Signal aus, wenn die Ausgabe des Verstärkers 104 die Schwellenspannung überschreitet.
Wenn die Schwellenspannung ausreichend hoch ist, z. B. 20% des scharfen
Störsignals 5 über dem Nullpegel
des Informationssignals 2. Wenn das scharfe Störsignal 5 die
Schwellenspannung überschreitet,
zeigt ein aus dem Komparator 100 ausgegebenes Signal, z.
B. ein TA-Signal, das Auftreten des scharfen Störsignals 5 an.
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5 veranschaulicht
einen MR-Kopf 130, der mit einem Vorverstärker 100 und
mit einer Lesekanalschaltung 120 verbunden ist. Das TA-Signal wird
durch das scharfe Störsignal 5 aktiviert.
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Das Problem bei dieser Konfiguration
ist, dass die Schaltung einen Gleichstromversatz des Informationssignals 2 nicht
berücksichtigt.
Der Verstärker,
der ein Vorverstärkter
sein kann, kann verursachen, dass das Informationssignal 2 mit
einer Versatz-Gleichspannung vorgespannt wird. Diese Versatz-Gleichspannung
hebt effektiv das Informationssignal 2 auf einen Punkt über der
Schwellenspannung an, dies verursacht eine falsche Anzeige des scharfen
Störsignals.
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Folglich ist es erwünscht, die
Versatzspannung des Störsignals
aus dem Informationssignal 2 zu beseitigen, um eine genauere
Erfassung des scharfen Störsignals 5 zu
schaffen.
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Die Erfindung schafft eine Vorrichtung
zur Erfassung eines Störsignals
in einem Informationssignal, mit:
einer Leseschaltung, die
im Betrieb ein Informationssignal aus von einer Speichervorrichtung
gehaltenen Informationen bereitstellt,
einer Verstärkerschaltung,
die einen Eingangsanschluss besitzt, der mit der Leseschaltung verbunden ist,
und die im Betrieb zu dem Informationssignal ein Gleichstrom-Vorspannungssignal
hinzufügt
und das Informationssignal verstärkt,
einer
Erfassungsschaltung, die einen Kondensator und einen Widerstand,
die an einem Eingangsanschluss der Erfassungsschaltung eine Kondensator-Widerstands-Schaltung
bilden, umfasst und im Betrieb ein Störsignal erfasst, indem sie
das Gleichstrom-Vorspannungssignal aus dem Verstärkerausgangssignal beseitigt
und in Reaktion auf die Erfassung eines Störsignals ein Ausgangserfassungssignal
bereitstellt, wobei der Eingangsanschluss der Erfassungsschaltung
mit dem Ausgangsanschluss der Verstärkerschaltung verbunden ist
und der Widerstand der Kondensator-Widerstands-Schaltung mit Masse
verbunden ist, und
einer Lesekanalschaltung, die im Betrieb
das Informationssignal und das Erfassungssignal empfängt.
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In einer Anordnung der Vorrichtung
ist ein erster Eingangsanschluss der Lesekanalschaltung direkt mit
dem Ausgangsanschluss der Verstärkerschaltung
verbunden und ein zweiter Eingangsanschluss der Lesekanalschaltung
mit einem Ausgangsanschluss der Erfassungsschaltung verbunden, um
ein Ausgangserfassungssignal von der Erfassungsschaltung zu empfangen.
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In einer alternativen Anordnung der
Vorrichtung ist ein erster Eingangsanschluss der Lesekanalschaltung
mit dem Ausgangsanschluss der Verstärkerschaltung über den
Kondensator der Kondensator-Widerstands-Schaltung verbunden und
ein zweiter Eingangsanschluss der Lesekanalschaltung mit einem Ausgangsanschluss
der Erfassungsschaltung verbunden, um ein Ausgangserfassungssignal
von der Erfassungsschaltung zu empfangen.
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Vorzugsweise sind der Kondensator
und der Widerstand in Reihe geschaltet und enthält die Erfassungsschaltung
einen Komparator, wobei ein erster Ein gangsanschluss des Komparators
mit einer Referenzspannung verbunden ist und ein zweiter Eingangsanschluss
des Komparators mit dem gemeinsamen Knoten der in Reihe geschalteten
Kondensator-Widerstands-Schaltung verbunden ist.
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Es ist eine Schaltung zum Beseitigen
des Versatzes offenbart, z. B. eines in einem Verstärker, oder
spezifischer einem Vorverstärkter,
der mit einem Magneto-Widerstandskopf
(MR-Kopf) verbunden sein kann, erzeugten Gleichstromversatzes. Der Gleichstromversatz
kann die falsche Auslösung
eines Detektors verursachen, der den Komparator und die Schwellenspannung
enthalten kann, wobei dies zur falschen Erfassung des scharfen Störsignals führt. Eine
RC-Schaltung kann verwendet werden, um diesen Versatz zu beseitigen,
während
die Gruppenverzögerung
des Informationssignals aufrechterhalten wird. Der Kondensator kann
im Signalpfad des Informationssignals angeordnet sein, oder kann
in einer mit dem direkten Sigalpfad des Informationssignals verbundenen
Nebenschlussschaltung angeordnet sein.
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Der Komparator und der Widerstand
beseitigen den Gleichstromversatz aus dem direkten Signalpfad und
hinterlassen nur das Informationssignal.
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Die vorliegende Erfindung enthält eine
Vorrichtung zum Erfassen eines Störsignals in einem Informationssignal,
die eine Leseschaltung, um das Informationssignal aus einer Speichervorrichtungen
zu lesen, eine Verstärkerschaltung,
um das Informationssignal zu verstärken und um ein Gleichstrom-Vorspannungssignal
zum Informationssignal hinzuzufügen,
eine Erfassungsschaltung, um das Störungssignal durch das Beseitigen
des Gleichstrom-Vorspannungssignals zu erfassen und in Reaktion
auf die Erfassung des Störsignals
ein Erfassungssignal auszugeben, und eine Lesekanalschaltung, um
das Informationssignal und das Erfassungssignal zu empfangen, enthält. Die
Erfassungsschaltung beseitigt das Gleichstrom-Vorspannungssignal
aus dem Informationssignal.
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Außerdem sind die Verstärkerschaltung
und die Erfassungsschaltung durch einen Signalpfad verbunden, wobei
die Erfassungsschaltung einen Komparator enthält, um das Gleichstrom-Vorspannungssignal
aus den Signalpfad zu entfernen.
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Ferner sind die Verstärkerschaltung
und die Detektorschaltung durch einen Signalpfad verbunden, wobei
die Detektorschaltung einen Komparator enthält, der mit dem Signalpfad
verbunden ist, aber vom Signalpfad kurzgeschlossen ist.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die vorliegende Erfindung wird nun
beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben,
worin:
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1 das
Informationssignal ohne das Störsignal
veranschaulicht;
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2 das
Störsignal
ohne das Informationssignal veranschaulicht;
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3 das
Informationssignal und das Störsignal
kombiniert veranschaulicht;
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4 eine
Detektorschaltung für
ein scharfes Störsignal
des Störsignals
veranschaulicht;
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5 eine
Lesekanalschaltung veranschaulicht;
-
6 eine
Lesekanalschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht;
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7 eine
weitere Ausführungsform
der Lesekanalschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht;
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8 eine
Schwellenerfassungsschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht; und
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9 eine
weitere Schwellenerfassungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung
veranschaulicht.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Der MR-Kopf 130 liest das
Gesamtinformationssignal 6 von einer magnetischen Aufzeichnungsoberfläche und überträgt das Gesamtinformationssignal 6 zur Vorverstärkerschaltung 100. 6 veranschaulicht, dass
die Vorverstärkerschaltung 100 das Gesamtinformationssignal 6 mit
dem Gleichstrom-Versatzsignal längs
des Hauptsignalpfades zu einer Schwellenerfassungsschaltung 110 und
zur Lesekanalschaltung 120 überträgt.
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Die Schwellenerfassungsschaltung 110 ist durch
eine Verbindung zum Hauptsignalpfad 102 mit der Vorverstärkerschaltung 100 verbunden,
um das Informationssignal zu erhalten, während das Informationssignal
von der Vorverstärkerschaltung 100 zur
Lesekanalschaltung 120 übertragen
wird.
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Wie in 3 veranschaulicht
ist, kann das Gesamtinformationssignal 6 das Störsignal 4,
das das scharfe Störsignal 5 enthalt,
enthalten, um zum Gesamtinformationssignal 6 zu führen.
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Wie vorausgehend erörtert worden
ist, kann das Gesamtinformationssignal 6 mit dem Störsignal, das
das scharfe Störsignal 5 enthält, kombiniert
sein, wie in 3 gezeigt
ist. Wie in 9 veranschaulicht ist,
kann die Schwellenerfassungsschaltung einen Kondensator enthalten,
der mit einem Zweig des Eingangs in den Komparator 330 und
mit dem Hauptsignalpfad 102 verbunden ist. Ein Widerstand 310 kann zwischen
dem Kondensator 300 und dem Eingang in den Komparator 330 mit
Masse verbunden sein, um eine RC-Schaltung zu bilden. Außerdem ist
mit dem anderen Eingang des Komparators 330 eine Schwellenspannung 340 verbunden,
die auf etwa 20% des scharfen Störsignals 5 über dem
Nullpegel des Informationssignals eingestellt ist. Falls die Verstärkerschaltung 100 einen
Gleichstromverstärkungsversatz
längs des
Hauptsignalpfades ausgibt, wird dieses Signal nicht zum Komparator 330 übertragen, weil
der Kondensator 300 die Gleichstromversatzverstärkungskomponente
des Informationssignals blockiert. Folglich stellt der Komparator 330 kein
falsches Auslösungssignal
bereit, das auf dem Gleichstromverstärkungsversatz basiert oder
durch den Gleichstromverstärkungsversatz
verursacht wird. Weil der Kondensator 300 sich nicht direkt
in der Verbindung zur Lesekanalschaltung 120 befindet,
beeinflusst der Kondensator 300 das in die Lesekanalschaltung 130 eingegebene
Informationssignal 4 nicht, wenn die Spannung über dem
Kondensator 300 die Schwellenspannung von der Spannungsquelle 340 überschreitet.
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7 veranschaulicht
eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei die Schwellenerfassungsschaltung 140 zwischen
der Vorverstärkerschaltung 100 und
der Lesekanalschaltung 120 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist
die Schwellenerfassungsschaltung 140 im Hauptsignalpfad 102 angeordnet.
Diese Schwellenerfassungsschaltung 140 ist in 8 veranschaulicht. Der Kondensator 200 ist
direkt in den Hauptsignalpfad 102 und zwischen die Vorverstärkerschaltung 100 und
die Lesekanalschaltung 120 geschaltet. Zwischen den Kondensator 200 und
die Lesekanalschaltung ist ein Widerstand 210 geschaltet,
der mit dem Hauptsignalpfad 102 und dem Komparator 230 verbunden
ist. Ein Zweig des Komparators ist zwischen der Vorverstärkerschaltung 100 und
der Lesekanalschaltung 120 mit dem Hauptsignalpfad 102 verbunden.
Außerdem
ist ein weiterer Zweig des Komparators 230 abermals zwischen
den Kondensator 200 und die Lesekanalschaltung 120 gekoppelt.
Der Gleichstromversatz vom Verstärker 100 wird
durch den Kondensator 200 beseitigt. Wenn die Spannung vom
Kondensator 200 eine Spannung über der durch den Schwellenspannungsgenerator 240 eingestellten
Schwellenspannung erreicht, gibt der Komparator 230 ein
TA-Signal aus, um anzuzeigen, dass das scharfe Störsignal 5 erfasst
worden ist.