DE69826737T2

DE69826737T2 - Magnetisches Speichergerät mit Magneto-Widerstandselement

Info

Publication number: DE69826737T2
Application number: DE69826737T
Authority: DE
Inventors: Reijiro Fujisawa-shi Tsuchiya; Mikio Odawara-shi Suzuki
Original assignee: Hitachi Global Storage Technologies Japan Ltd
Current assignee: HGST Japan Ltd
Priority date: 1997-01-13
Filing date: 1998-01-09
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2018-01-10
Also published as: JPH10308001A; EP0853310A3; EP0853310B1; DE69826737D1; US6512648B1; EP0853310A2; JP3246374B2; US6111715A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Wiedergabe von auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium gespeicherten Informationen und insbesondere auf eine Magnetspeichervorrichtung, bei der die Informationen mit einem Magneto-Widerstandselement in einem Magneto-Widerstandskopf wiedergegeben werden.
Magneto-Widerstandselemente werden in zunehmendem Maße als Informationswiedergabeelemente in Magnetband- und Magnetplatten-Speichervorrichtungen eingesetzt. Das magnetoresistive Element oder Magneto-Widerstandselement erfährt eine Widerstandsänderung als Reaktion auf ein Streufeld von dem Aufzeichnungsmedium, ein Phänomen, das als Magneto-Widerstandseffekt bekannt ist. Die Wiedergabeempfindlichkeit des Magneto-Widerstandselements ist höher als die eines konventionellen Induktionselements und ist im Wesentlichen unabhängig von der Bandgeschwindigkeit und der Umdrehungsgeschwindigkeit des Plattenmediums. Diese Eigenschaften machen das Magneto-Widerstandselement recht effektiv für die Entwicklung kleiner Magnetbandlaufwerke, die Verbesserung der Aufzeichnungsdichte von Magnetbandmedien, die Erhöhung der Kapazität von Magnetplatten-Speichervorrichtungen und die Herstellung von Magnetplattenmedien mit kleinerem Durchmesser. Daher werden in zunehmendem Maße Magnetköpfe mit Magneto-Widerstandselementen eingesetzt.
1 zeigt schematisch eine typische Konfiguration eines magnetischen Aufzeichnungsmediums (Magnetband oder Magnetplatte) und eines Magneto-Widerstandselements in einem Magneto-Widerstandskopf. Zwischen den Anschlüssen 2 bildet das Magneto-Widerstandselement 1 eine einzelne magnetische Domäne, und ein Vorspannungsfeld wird angelegt, um das Magneto-Widerstandselement 1 bei Fehlen eines Streufelds von dem Aufzeichnungsmedium in einer vorbestimmten Richtung zu magnetisieren. Dieser Bereich zwischen den Anschlüssen 2 ist der magnetempfindliche Teil, wo die Magnetisierungsrichtung dazu neigt, sich aus der normal vorgespannten Richtung zu drehen, wenn das Streufeld 6 von dem Aufzeichnungsmedium 4 dem Vorspannungsfeld überlagert wird. Der spezifische Widerstand des Magneto-Widerstandselements 1 verändert sich proportional zum Drehwinkel.
Daher ist dieser Bereich wirksam bei der Wiedergabe von Informationen, und die Breite dieses Bereiches ist die Wiedergabespurbreite des Magnetkopfes. Abschirmfilme 3 auf beiden Seiten des Magneto-Widerstandselements 1 verhindern Interferenzen zwischen den Streufeldern 6, die mehreren Informationselementen entsprechen, wobei die Streufelder jedes Informationselement unterscheiden, auch wenn die Informationen mit hoher Dichte auf dem Aufzeichnungsmedium 4 aufgezeichnet sind.
Die Widerstandsänderung in dem Magneto-Widerstandselement 1 in Reaktion auf das Streufeld 6 von dem Aufzeichnungsmedium 4 kann durch Erfassen eines Spannungsabfalls zwischen den beiden Anschlüssen 2, wenn der dem Magneto-Widerstandselement 1 zugeführte Abtaststrom 5 ein Konstantstrom ist, oder durch Erfassen einer Änderung des Abtaststroms 5, wenn eine Konstantspannung an dem Magneto-Widerstandselement 1 anliegt, in ein elektrisches Signal umgewandelt werden.
Ein Beispiel für einen Schaltungsaufbau, der als Wiedergabeschaltung für das Magneto-Widerstandselement 1 benutzt werden kann, ist in 2 gezeigt. Bei diesem Aufbau wird die an den Anschlüssen 2 anliegende Spannung mittels Rückkopplung durch einen Tiefpassfilter 8 so gesteuert, dass der Abtaststrom, dessen Wert durch ein externes Widerstandselement 7 festgelegt ist, dem Magneto-Widerstandselement 1 zugeführt wird. Dementsprechend hat der dem Magneto-Widerstandselement 1 zugeführte Abtaststrom 5 einen konstanten Wert, der nicht vom Widerstand des Magneto-Widerstandselements 1 abhängig ist. Bei diesem Aufbau bewirkt eine durch das Streufeld 6 verursachte Änderung im Widerstand des Magneto-Widerstandselements 1 eine der Widerstandsänderung entsprechende Änderung im Abtaststrom 5, weil an dem Magneto-Widerstandselement 1 eine Konstantspannung anliegt. Diese Änderung im Abtaststrom 5 wird als ein Wiedergabesignal herausgelöst, indem es durch einen Lastwiderstand 9 in eine Spannungsänderung umgewandelt wird.
Ein Wiedergabekanal (z.B. von einer Magnetplatten-Speichervorrichtung), der mit Magneto-Widerstandselementen als Wiedergabeelementen arbeitet, weist im Allgemeinen einen Aufbau wie in dem Blockdiagramm in 3 auf. Das den Abtaststrom definierende Widerstandselement 7 ist an einen Lese-/Schreibverstärker 10 angeschlossen. Das Wiedergabesignal wird nach den vorstehend beschriebenen Grundsätzen erhalten, indem der durch das Widerstandselement 7 definierte Abtaststrom 5 dem Magneto-Widerstandselement 1 zugeführt wird. Die übrigen gezeigten Teile des Wiedergabekanals ähneln denen des herkömmlichen Wiedergabekanals mit Induktionselementen.
US 5.412.518 , das dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche entspricht, beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur adaptiven Steuerung des Vormagnetisierungsstroms, der an die Magneto-Widerstandsköpfe in einem Magnetplattenlaufwerk angelegt wird, um eine optimierte Vorspannung für jede Kombination von Kopf/Platte/Kanal zu liefern. Ein optimierter Vormagnetisierungsstrom wird für jeden Kopf mittels einer verallgemeinerten Fehlermessschaltung bestimmt, die den optimalen Vormagnetisierungsstrom bestimmt.
Wie erwähnt, wird bei der herkömmlichen Technik die Widerstandsänderung in dem Magneto-Widerstandselement bei einem Konstantstromsystem als eine Änderung im Spannungsabfall oder bei einem Konstantspannungssystem als eine Änderung in dem Strom durch das Element erfasst. Folglich variiert die Amplitude des Wiedergabesignals bei unterschiedlichen Magneto-Widerstandselementen erheblich, wenn die Wi derstandswerte der Magneto-Widerstandselemente aufgrund von unterschiedlichen Größen der Magneto-Widerstandselemente variieren.
Die japanische Patent-Offenlegungsschrift 5-325110 beschreibt zum Beispiel eine Magnetplatten-Speichervorrichtung, bei der der Abtaststrom so gesteuert wird, dass der Wiedergabepegel des Magneto-Widerstandskopfes maximiert wird. Jeder Magneto-Widerstandskopf weist einen eigenen Abtaststrom auf, um das maximale Wiedergabeausgangssignal zu erzielen, wie in 4(a) und 4(b) gezeigt. Der Abtaststrom darf jedoch nicht zu hoch gewählt werden, weil ein höherer Abtaststrom die Lebensdauer des Magneto-Widerstandselements verringert. Daher sollte eine praktische Obergrenze für den Abtaststrom festgelegt werden, unter der das Magneto-Widerstandselement betrieben werden sollte.
Eine praktische Obergrenze für den Abtaststrom kann zum Beispiel anhand einer Lebensdauerprüfung vieler ähnlicher Elemente (z.B. 10 bis 20 Elemente) bestimmt werden. Die Temperatur des untersuchten Elements kann aus seinen Abmessungen (insbesondere der Höhe) und der Stromdichte berechnet werden. Danach kann die Obergrenze auf der Grundlage der technischen Daten der Vorrichtung festgelegt werden, in der das Element verwendet werden soll. Bei einer Magnetplatten-Speichervorrichtung mit einem Festplattenlaufwerk ist zum Beispiel die erwartete Lebensdauer der Festplatte eine geeignete Vergleichsgröße für die Lebensdauer des Magneto-Widerstandselements. Die Obergrenze des Abtaststroms wird entsprechend eingestellt.
Für die nachfolgende Beschreibung sind die Abmessungen des Magneto-Widerstandselements wie in 5 gezeigt festgelegt. Der untere Teil der Abbildung zeigt die Seite des Aufzeichnungsmediums, und die Tiefenrichtung gibt die Breitenrichtung der Aufzeichnungsspur an. Da die Elementhöhe (h) durch das Bearbeitungsverfahren bestimmt wird, kann sie je nach Genauigkeit der Bearbeitung variieren. Die Breite (w) und die Dicke (t) des Elements werden im Allgemeinen durch das Dünnschichtverfahren bestimmt. Aus diesem Grund ist die Varianz der Elementhöhe (h) größer als die der Breite (w) oder Dicke (t) des Elements, was die Leistung des Elements beeinflussen kann.
Wenn die Elementhöhe verringert wird, erhöht sich der Widerstand des Elements, und die Amplitude des Wiedergabesignals an den Elementanschlüssen nimmt bei einem Konstantstrom zu. Bei einem Konstantstrom wird somit die Stromdichte erhöht, und eine Migration oder Zerstörung aufgrund von Wärmeerzeugung kann eintreten, wodurch sich die Lebensdauer oder Zuverlässigkeit der Vorrichtung verschlechtert.
Eine grafische Darstellung dieser Beziehungen ist in 6 gezeigt. 6 zeigt das Wiedergabeausgangssignal als Funktion des Widerstands des Magneto-Widerstandselements, der mit der Elementhöhe variiert, und die Stromdichte in dem Magneto-Widerstandselement als Funktion des Widerstands des Magneto-Widerstandselements. Der Widerstand zwischen den Anschlüssen des Kopfes umfasst den Widerstand im Magneto-Widerstandselement selbst und den Widerstand der Anschlüsse und Verdrahtung.
Wird der Abtaststrom konstant gehalten, kann die Änderung im Widerstand eine Änderung in der Stromdichte bewirken. Für eine hohe Leistung ist ein hoher Abtaststrom erwünscht, um einen starkes Wiedergabeausgangssignal zu erhalten. Der Abtaststrom darf jedoch die Obergrenze der Stromdichte nicht überschreiten, wie im unteren Teil von 6 gezeigt, um eine Verkürzung der Lebensdauer des Magneto-Widerstandselements zu vermeiden. Daher variiert das Wiedergabeausgangssignal über den im unteren Teil von 6 gezeigten Bereich, und bei einer großen Elementhöhe ist das Wiedergabeausgangssignal niedrig, weil der Widerstand des Elements niedrig ist.
Daher ist angenommen worden, dass ein Element mit einer großen Elementhöhe eine schlechte Leistung aufweist, weil sein Wiedergabeausgangssignal aufgrund des niedrigen Widerstands niedrig ist. Weil jedoch die Stromdichte in einem Element mit einer großen Elementhöhe gering ist, kann das Wiedergabeausgangssignal erhöht werden, ohne die Zuverlässigkeit des Magneto-Widerstandselements zu verschlechtern, indem der Abtaststrom in dem Bereich unterhalb der Obergrenze der Stromdichte erhöht wird. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben festgestellt, dass die herkömmliche Technik die Leistung eines Elements mit einer großen Elementhöhe nicht vollständig genutzt hat. Eine ähnliche Analyse kann im Hinblick auf ein Element mit einer großen Elementdicke vorgenommen werden.
In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Magnetspeichervorrichtung bereit, aufweisend:
ein Magnetmedium,
einen Magnetkopf mit einem dem Magnetmedium zugewandten Magneto-Widerstandselement und
eine elektronische Schaltung zur Umwandlung einer erfassten Änderung im Widerstand des Magneto-Widerstandselements in ein elektrisches Wiedergabeausgangssignal,
wobei
die elektronische Schaltung außerdem dafür eingerichtet ist,
durch Überwachen eines Spannungsausgangs zwischen Anschlüssen des Magneto-Widerstandselements aus mehreren Abtaststrom-Kandidaten für den Magnetkopf einen Abtaststrom auszuwählen und
den ausgewählten einen Abtaststrom dem Magneto-Widerstandselement zuzuführen.
In einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer Magnetspeichervorrichtung bereit, die ein Magnetmedium, einen Magnetkopf mit einem dem Magnetmedium zugewandten Magneto-Widerstandselement und eine elektronische Schaltung zur Umwandlung einer erfassten Änderung im Widerstand des Magneto-Widerstandselements in ein elektrisches Wiedergabeausgangssignal umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahren
durch Überwachen eines Spannungsausgangs zwischen Anschlüssen des Magneto-Widerstandselements aus mehreren Abtaststrom-Kandidaten für den Magnetkopf ein Abtaststrom ausgewählt und
der ausgewählte eine Abtaststrom dem Magneto-Widerstandselement zugeführt wird.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Magneto-Widerstandselements und seine Beziehung zu einem Aufzeichnungsmedium.
2 zeigt eine herkömmliche Wiedergabeschaltung mit einem Magneto-Widerstandselement.
3 zeigt ein Blockdiagramm eines Wiedergabekanals einer herkömmlichen Magnetspeichervorrichtung.
4(a) und 4(b) zeigen eine herkömmliche Abtaststromsteuerung für zwei verschiedene Wiedergabeköpfe.
5 zeigt in schematischer Form die wichtigsten Abmessungen eines Magneto-Widerstandselements.
6 zeigt eine konzeptionelle grafische Darstellung einer Beziehung zwischen dem Wiedergabeausgangssignal und dem Widerstand des Magneto-Widerstandskopfes und einer Beziehung zwischen der Stromdichte und dem Widerstand des Magneto-Widerstandskopfes unter Berücksichtigung verschiedener Elementhöhen.
7 zeigt eine Magnetband-Speichervorrichtung, bei der die vorliegende Erfindung angewandt werden kann.
8 zeigt eine Aufsicht einer Magnetplatten-Speichervorrichtung, bei der die vorliegende Erfindung angewandt werden kann.
9 zeigt eine Seitenansicht, zum Teil im Querschnitt entlang der Linie IX-IX, der in 8 gezeigten Magnetplatten-Speichervorrichtung.
10 zeigt ein Blockdiagramm eines Wiedergabekanals einer Magnetspeichervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
11 zeigt ein Beispiel für eine Wiedergabeschaltung mit einem Magneto-Widerstandselement nach der vorliegenden Erfindung.
12 zeigt die Schwankung des Wiedergabeausgangssignals, wenn der Abtaststrom nach der herkömmlichen Technik konstant gehalten wird.
13 zeigt die Schwankung des Wiedergabeausgangssignals, wenn der Abtaststrom nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gesteuert wird.
14 zeigt in Diagrammform die Bestimmung des Abtaststrom-Steuerwertes nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 zeigt ein Funktionsblockdiagramm eines Wiedergabekanals einer Magnetspeichervorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16 zeigt ein Blockdiagramm einer Amplituden-Bewertungsschaltung mit einer Extremwertschaltung.
17 zeigt mehrere Kurven zur Veranschaulichung der Amplitudenbewertung mit der in 16 gezeigten Amplituden-Bewertungsschaltung.
7 zeigt in schematischer Form eine Magnetband-Speichervorrichtung, bei der die vorliegende Erfindung angewandt werden kann. Informationen werden durch das Vorbeilaufen eines Magnetbands in Kontakt mit oder in geringfügigem Abstand zu einem entlang des Bandlaufwegs angeordneten Magnetkopf aufgezeichnet oder wiedergegeben. Mehrere Magnetköpfe mit Magneto-Widerstandselementen können zur Wiedergabe von Informationen in der Bandbreitenrichtung c angeordnet sein. Das Magnetband kann zur Aufnahme oder Wiedergabe in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung (a oder b) laufen. Die Magnetköpfe sind an einen Lese-/Schreibverstärker 11 angeschlossen, der von dem Magnetband erfasste schwache Signale sowie auf dem Band aufzuzeichnende Signale verstärkt. Der Lese-/Schreibverstärker 11 kann auch eine noch zu beschreibende Auswahlfunktion ausführen.
Eine Magnetplatten-Speichervorrichtung, bei der die Erfindung angewandt werden kann, wird nachstehend anhand von 8 und 9 erläutert. In einem Gehäuse 40 sind Aufzeichnungsplatten 41 und ein Spindelmotor 42 zum Lagern und Drehen der Platten 41, Kopfbaugruppen 43 mit Magnetköpfen und Tragarmen 50, ein Schwenkarm mit einer Drehachse 44, der die Kopfbaugruppen trägt und ihre Bewegung über die Plattenoberfläche bewirkt, ein Schwingspulen- oder Linearmotor 45, der den Schwenkarm antreibt, Schaltungen 51 zum Aufzeichnen oder Wiedergeben von Informationen auf bzw. von den Platten 41 mittels der Magnetköpfe und eine Leiterplatte 46 vorgesehen, die eine Steuerung mit dem Spindelmotor 42 und dem Schwingspulenmotor 45 verbindet. Die Platten 41, der Spindelmotor 42, die Kopfbaugruppen 43, die Leiterplatte 46 und der Schwingspulenmotor 45 sind in dem Gehäuse 40 hermetisch gekapselt.
Illustrativ ist der Spindelmotor 42 ein Nabenmotor, der eine Nabe aufweist, an der die Platten 41 befestigt sind, sowie einen Rotor und einen Stator in der Nabe. Der Spindelmotor 42 ist an einem Unterteil des Gehäuses 40 befestigt. Der Spindelmotor muss kein Nabenmotor sein.
Die Platten 41 (typischerweise Festplatten) bilden die Datenspeicherkapazität der Plattenspeichervorrichtung. Die Vorrichtung kann eine oder mehrere Platten aufweisen, je nach der gewünschten Speicherkapazität. Die Platten 41 und Plattenabstandshalter 48a sind abwechselnd auf die Nabe des Spindelmotors 42 aufgesteckt. Eine Plattenklemme 48b fixiert die Platten 41 auf dem Spindelmotor 42, indem sie den Plattenstapel in der Richtung der Achse des Spindelmotors 42 nach unten drückt.
Mehrere Schwenkarme, je nach Anzahl der Platten, sind vorgesehen. Ein Schwenkarm besteht aus einem Schieber 49, der den Magnetkopf trägt, und einem Tragarm 50. Die Schwenkarme sind über die Drehachse 44 drehbar am Unterteil befestigt.
Vorzugsweise ist jeder Magnetkopf ein Zweikopfsystem mit einem Dünnschicht-Aufnahmekopf und einem Magneto-Widerstand-Wiedergabekopf, und ist auf dem Schieber 49 befestigt.
Ein Blockdiagramm eines Wiedergabekanals, der in einer Magnetspeichervorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird, ist in 10 gezeigt. Der gezeigte Wiedergabekanal weist einen Lese-/Schreibverstärker 11 auf, der mit einem Magneto-Widerstandselement 1 des Magnetkopfes verbunden ist. Der Lese-/Schreibverstärker 11 liefert einen Abtaststrom 5 an das Magneto-Widerstandselement 1 und erhält Signale von dem Magneto-Widerstandselement 1 entsprechend den von dem Aufzeichnungsmedium gelesenen Informationen. Der Lese-/Schreibverstärker 11 gibt die Wiedergabesignale an den Wiedergabeausgangsanschlüssen 17 aus, wobei diese Signale Überlagerungen eines differentiellen Wiedergabesignals und einer Spannung zwischen den Anschlüssen des Magneto-Widerstandskopfes sind.
Ein AVR-Verstärker für die automatische Verstärkungsregelung erhält das differentielle Wiedergabesignal als Eingang und liefert ein Ausgangssignal an einen Wiedergabekanal, der aus einem Tiefpassfilter, einem adaptiven Entzerrer und einer Demodulatorschaltung besteht. Der Ausgang der Demodulatorschaltung entspricht den von dem Aufzeichnungsmedium wiedergegebenen Daten.
Ein Tiefpassfilter 13 erhält auch die Ausgangssignale von dem Lese-/Schreibverstärker 11 und separiert eine Gleichspannungskomponente aus dem differentiellen Wiedergabesignal. Der Tiefpassfilter 13 gibt die Gleichspannungskomponente an einen Analog-Digital-Wandler 14 aus, der die Gleichspannungskomponenten in ein digitales Signal umwandelt und das digitale Signal an eine Steuerung 15 ausgibt. Die Steuerung 15 sieht in einem Speicher 16 nach, der eine Umwandlungstabelle enthält, die eine Beziehung zwischen dem digitalen Wiedergabesignal und gespeicherten Abtaststrom-Definitionswerten herstellt. Entsprechend einem empfangenen digitalen Signal gibt die Steuerung 15 ein Abtaststrom-Definitionssignal 18 auf der Grundlage der entsprechenden in dem Speicher 16 gespeicherten Werte an eine Abtaststrom-Definitionsschaltung 12 aus. Die Abtaststrom-Definitionsschaltung 12 stellt den von dem Lese-/Schreibverstärker 11 auszugebenden Abtaststrom 5, vorzugsweise mit einer Koppelschaltung, entsprechend dem Abtaststrom-Definitionssignal 18 ein.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Elemente einer Einkopf-Vorrichtung beispielhaft beschrieben worden sind, die Erfindung aber gleichermaßen für eine Speichervorrichtung wie etwa ein Mehrplattenlaufwerk geeignet ist, die mehrere Köpfe aufweist. In diesem Fall erfolgt die Auswahl eines Abtaststroms vorzugsweise getrennt für jeden Kopf anhand der Umwandlungstabelle in Speicher 16.
Das Steuerprogramm für die Steuerung 15 kann die Umwandlungstabelle enthalten, wobei in diesem Fall der Speicher 16 nicht nötig ist.
11 zeigt schematisch einen bevorzugten Aufbau des Lese-/Schreibverstärkers 11. Eine Spannung zwischen den Anschlüssen des Magneto-Widerstandselements 1 wird über einen Puffer einem Tiefpassfilter zugeführt, wobei ihre Hochfrequenzkomponente von dem Tiefpassfilter zurückgewiesen wird. Ohne die Hochfrequenzkomponente wird an den Anschlüssen 17 ein differentielles Signal ausgegeben.
Der Widerstand des Magneto-Widerstandskopfes (R_h) setzt sich zusammen aus dem Widerstand des Magneto-Widerstandselements 1 (R_mr) und dem kumulierten Widerstand der sonstigen Elemente des Kopfes (R_sonst) wie z.B. Elektroden, Verdrahtung usw. R_sonst ist nahezu konstant und kann im Voraus bestimmt werden. Die Umwandlungstabelle stellt eine Beziehung zwischen den Widerständen R_sonst und den Abtaststrom-Definitionssignalen 18 her. Daher kann die Spannung zwischen den Anschlüssen des Magneto-Widerstandskopfes aus dem festgelegten Abtaststrom und dem Widerstand zwischen den Kopfanschlüssen nach dem ohmschen Gesetz berechnet werden.
Nachdem der Abtaststrom berechnet worden ist, um eine Spannung zwischen den Kopfanschlüssen einzustellen, kann der den Abtaststrom definierende Signalwert, der an die Abtaststrom-Definitionsschaltung 12 gegeben werden soll, aus der Tabelle erhalten werden. Daher kann die Spannung zwischen den Anschlüssen des Magneto-Widerstandskopfes mit einem nahezu konstanten Wert definiert werden.
In 12 ist für einen konstanten Abtaststrom in einem herkömmlichen Wiedergabekanal das Wiedergabeausgangssignal des Magneto-Widerstand-Wiedergabekopfes als Funktion des Widerstands zwischen den Kopfanschlüssen bei einem konstanten Abtaststrom gezeigt. Das Wiedergabeausgangssignal beträgt etwa 600 μV Spitze-zu-Spitze über einen variierenden Widerstand unter ca. 27 Ohm. Der Abtaststrom ist fest auf 11 Milliampere innerhalb der zulässigen maximalen Stromdichte eingestellt, die an den Kopf zu liefern ist (ca. 20 Megaampere pro Quadratzentimeter). Zu beachten ist, dass der Widerstand zwischen den Kopfanschlüssen sich von dem Widerstand zwischen den Enden des Magneto-Widerstandselements selbst unterscheidet.
Das Wiedergabeausgangssignal variiert in einem Bereich zwischen etwa 400 μVss bis 700 μVss (12 zeigt Extremwerte bei ca. 350 μVss bis 750 μVss), und die Spannung zwischen den Anschlüssen des Magneto-Widerstand-Wiedergabekopfes beträgt maximal 297 Millivolt. Die in 12 gezeigten Eigenschaften zeigen aufgrund der Varianz der Schwebehöhe, Elementbreite, Elementempfindlichkeit usw. keine lineare Beziehung. Die in 12 gezeigte Analyse der Erfinder lässt jedoch eine zunehmende Korrelationstendenz erkennen, was wiederum zeigt, dass die Varianz in Bezug auf die Elementhöhe und/oder Elementdicke einen erheblichen Einfluss auf das Wiedergabeausgangssignal hat.
13 zeigt die Analyse der Erfinder für einen nach den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung gesteuerten Abtaststrom. In diesem Fall ist die maximale Stromdichte auf 20 μVss pro Quadratzentimeter wie in 12 begrenzt, und der Abtaststrom wird in acht Stufen geschaltet.
Bezogen auf 14 wird der Widerstand zwischen den Anschlüssen des Magneto-Widerstand-Wiedergabekopfes ohne den Widerstand des Magneto-Widerstandselements durch Messen des Kopfes mit etwa 5 Ohm bestimmt. Bei Anwendung dieses Wertes auf den vorstehend beschriebenen herkömmlichen Fall, bei dem der Abtaststrom fest auf 11 Milliampere eingestellt war, beträgt die Spannung zwischen den Anschlüssen des Magneto-Widerstandselements maximal 254 Millivolt. Wenn daher der Abtaststrom so erhöht wird, dass die Spannung zwischen den Enden des Magneto-Widerstandselements selbst einen Wert von 242 Millivolt nicht überschreitet, wird die Stromdichte in dem Magneto-Widerstandselement nahezu auf derselben Stromdichte wie im herkömmlichen Fall gehalten, und die Zuverlässigkeit des Elements (d.h. seine elektrische Lebensdauer) ist etwa dieselbe wie im herkömmlichen Fall.
14 zeigt den Abtaststrom, bei dem die Spannung zwischen den Enden des Magneto-Widerstandselements selbst in dem Magneto-Widerstand-Wiedergabekopf auf nahe 242 Millivolt geschätzt wird. Die horizontale Achse ist die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kopfes, normalisiert mit dem Abtaststrom Is zum Zeitpunkt der Messung der Spannung zwischen den Anschlüssen. Der Wert auf der horizontalen Achse entspricht dem Wert, den die Plattensteuerung 15 anhand des digitalen Ausgangssignals von dem Analog-Digital-Wandler 14 und des definierten Abtaststroms bewerten kann.
Der Abtaststrom als eine Regelgröße wird so festgelegt, dass er den Wert für die Punkte auf der Kurve (durchgehende Linie) in 14 nicht überschreitet. Als Ergebnis kann die Wiedergabeempfindlichkeit verbessert werden, wobei gleichzeitig die Zuverlässigkeit des Magneto-Widerstandselements aufrechterhalten bleibt. Die Regelgrößen-Abtastströme sind in einer nachstehend gezeigten Umwandlungstabelle enthalten, zusammen mit ihren Beziehungen mit ver schiedenen normalisierten Spannungen, wie in 14 gezeigt. Die Umwandlungstabelle ist vorzugsweise in dem Speicher 16 in der Ausführungsform nach 10 gespeichert. Die Plattensteuerung 15 sendet das Abtaststrom-Definitionssignal 18 an die Abtaststrom-Definitionsschaltung 12 und führt das Schalten des Abtaststroms entsprechend der in 14 gezeigten Beziehung durch.
TABELLE
Bei der vorliegenden Erfindung variiert das Wiedergabeausgangssignal in einem Bereich von 480 μVss bis 800 μVss (13 zeigt einen Bereich von 420 μVss bis 800 μVss). Das Ausgangssignal am Minimum des Bereichs ist etwa 20 stärker als bei dem in 12 gezeigten herkömmlichen Fall, und der Schwankungsbereich des Wiedergabesignals ist ebenfalls kleiner. Folglich weisen Magnetplattenvorrichtungen nach den Grundsätzen der Erfindung bessere Eigenschaften auf.
Daher kann nach der vorliegenden Ausführungsform durch Schalten des Abtaststroms auf der Grundlage einer Messung der Spannung zwischen den Anschlüssen des Magneto-Widerstand-Wiedergabekopfes die Varianz in der Wiedergabeempfindlichkeit verringert werden. Die Stromdichte kann etwa auf demselben Niveau wie die herkömmliche maximale Abtaststromdichte gehalten werden, wodurch das Wiedergabeausgangssignal um bis zu 20 % erhöht wird, ohne die Zuverläs sigkeit des Magneto-Widerstandselements zu verschlechtern. Folglich wird der Signal-Rausch-Abstand des Wiedergabesignals verbessert.
Auch wenn 10 die Abtaststrom-Definitionsschaltung 12 als ein von dem Lese-/Schreibverstärker 11 getrenntes Schaltungselement zeigt, kann die Abtaststrom-Definitionsschaltung 12 in dem Lese-/Schreibverstärker 11 enthalten sein. Weiterhin können der Tiefpassfilter 13 und der Analog-Digital-Wandler 14 sowie weitere in 10 gezeigte Funktionsblöcke in derselben integrierten Schaltung (IC) mit dem Lese-/Schreibverstärker oder der Steuerung 15 enthalten sein.
Außerdem kann der Lese-/Schreibverstärker 11 die zwischen den Kopfanschlüssen gemessene Spannung an von dem Wiedergabeausgangssignal getrennten Ausgangsanschlüssen ausgeben und direkt dem Analog-Digital-Wandler 14 zuführen, ohne sie dem Wiedergabeausgangssignal an Anschluss 17 zu überlagern. In diesem Fall ist der Tiefpassfilter 13 nicht erforderlich.
Die Spannung zwischen den Anschlüssen des Magneto-Widerstand-Wiedergabekopfes kann kontinuierlich oder intermittierend gemessen und für jeden Kopf einer Vorrichtung mit mehreren Köpfen oder für jede Zylinderposition beim Start der Vorrichtung bewertet und in dem Speicher 16 gespeichert werden. Alternativ kann die Bewertung vor Auslieferung der Vorrichtung erfolgen und auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet werden (z.B. auf der Magnetplatte vor der Lieferung der Magnetplatten-Speichervorrichtung) und dann beim Start der Vorrichtung ausgelesen und in dem Speicher 16 gespeichert werden.
12 zeigt, dass das Wiedergabeausgangssignal in einer Beziehung mit dem zwischen den Anschlüssen des Magneto-Widerstand-Wiedergabekopfes gemessenen Widerstand steht, wenn der Abtaststrom konstant gehalten wird. Daher zeigt diese Beziehung, dass das Wiedergabeausgangssignal als Monitor für den Widerstand zwischen den Kopfanschlüssen ver wendet werden kann. Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die anhand von 15 beschrieben wird, steuert den Abtaststrom auf der Grundlage des Wiedergabeausgangssignals.
Wie in 15 gezeigt, umfasst die zweite Ausführungsform einen Wiedergabekanal mit einem Lese-/Schreibverstärker 10 zum Zuführen des Abtaststroms 5 zu dem Magneto-Widerstandselement 1 und zum Ausgaben des differentiellen Wiedergabesignals an den Wiedergabeausgangsanschlüssen 17. Das Wiedergabeausgangssignal wird dem AVR-Verstärker, dem Tiefpassfilter, dem adaptiven Entzerrer und der Demodulatorschaltung zugeführt, von wo die Daten wie vorstehend in Bezug auf 10 beschrieben ausgegeben werden.
Eine Amplituden-Bewertungsschaltung 19 erhält auch das differentielle Wiedergabesignal 17, ein Servo-Gate-Signal und ein AVR-Haltesignal 21 und gibt die aus dem Servo-Referenzamplitudensignal gewonnene effektive Spannungsamplitude aus. Die Amplituden-Bewertungsschaltung 19 kann ein getrenntes Schaltungselement sein, wie gezeigt, oder sie kann in dem Lese-/Schreibverstärker 10 enthalten sein. Das Ausgangssignal der Amplituden-Bewertungsschaltung wird dann dem Analog-Digital-Wandler 14 zugeführt, der das Servo-Referenzamplitudensignal in ein digitales Signal umwandelt und das digitalisierte Ausgangssignal einer Plattensteuerung 20 zuführt. Die Plattensteuerung 20 gibt das aus der Umwandlungstabelle in Speicher 16 gewonnene Abtaststrom-Definitionssignal 18 an die Abtaststrom-Definitionsschaltung 12 aus, die den Abtaststrom entsprechend schaltet.
Wie bei der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform kann der Speicher 16 in ein Steuerprogramm für die Steuerung 20 integriert sein, und in diesem Fall ist der getrennte Speicher 16 nicht erforderlich.
Eine zuvor auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium aufgezeichnete Servospur enthält Tracking-Informationen, einschließlich mindestens eines Referenzamplitudensignals. In dem in 15 gezeigten Diagramm bewertet die Amplitu den-Bewertungsschaltung 19 die durch das Referenzamplitudensignal repräsentierte Spannungsamplitude. Wenn die Amplituden-Bewertungsschaltung 19 aus. einer Extremwertschaltung besteht, kann sie die Amplitude des Referenzamplitudensignals bewerten. Wenn die Amplituden-Bewertungsschaltung 19 außerdem einen Vollweggleichrichter und einen Integrator aufweist, kann sie den effektiven Wert durch Vergleichen des Ausgangssignals mit einem vorbestimmten Referenzwert bewerten.
16 zeigt ein Beispiel für ein Blockdiagramm der Amplituden-Bewertungsschaltung 19, wenn diese aus einer Extremwertschaltung besteht. 17 zeigt Zeitsteuerungs-Wellenformen für die Amplituden-Bewertungsschaltung 19 in 16.
Das Referenzamplitudensignal ist in dem Wiedergabesignal des Servos enthalten und wird einer Vollweggleichrichterschaltung 22 in der Amplituden-Bewertungsschaltung 19 zugeführt. Das Referenzamplitudensignal wird somit in eine vollweg-gleichgerichtete Wellenform umgewandelt und einer Extremwertschaltung 23 zugeführt. Die Extremwertschaltung 23 erzeugt im Referenzamplitudensignalabschnitt bezogen auf die Taktsteuerung des Servo-Gate-Signals und des Servo-AVR-Haltesignals 21 eine Extremwertwellenform. Die Extremwertwellenform wird von der Plattensteuerung 20 während der Anstiegszeit des Servo-AVR-Haltesignals über den Analog-Digital-Wandler 14 abgetastet. Ab diesem Punkt ist die Funktionsweise der zweiten Ausführungsform dieselbe wie bei der ersten Ausführungsform.
Nach dieser zweiten Ausführungsform erfolgt die Steuerung des Abtaststroms unabhängig vom Datenwiedergabe- oder Betriebszustand der Magnetspeichervorrichtung während der Bewegung des Magnetkopfes. Stattdessen bildet der bewertete Wert der Spannungsamplitude oder ihr effektiver Wert, wie durch das in den Servo-Tracking-Informationen enthaltene Referenzamplitudensignal angegeben, die Grundlage für die Steuerung des Abtaststroms.
Nach beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die Leistung einer Magnetspeichervorrichtung nach den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung verbessert, weil die Leistung des Magneto-Widerstandselements vollständig entwickelt und genutzt wird, indem die früher erkennbare Leistungsminderung (Verringerung des Wiedergabeausgangssignals) aufgrund von Schwankungen in der Elementhöhe oder Elementdicke verringert wird.
Variationen der in der vorstehenden Beschreibung dargelegten bevorzugten Ausführungsformen sind für den Fachmann erkennbar. Alle solche Variationen oder Modifikationen, die im Wesentlichen auf den Grundsätzen basieren, nach denen die Erfindung den Stand der Technik vorangebracht hat, sind im Umfang der vorliegenden Erfindung gemäß der Festlegung in den anliegenden Ansprüchen angemessen berücksichtigt.

Claims

Magnetspeichervorrichtung, aufweisend: ein Magnetmedium (41), einen Magnetkopf mit einem dem Magnetmedium zugewandten Magneto-Widerstandselement (1), und eine elektronische Schaltung (11 bis 18) zur Umwandlung einer erfaßten Änderung im Widerstand des Magneto-Widerstandselements (1) in eine elektrische Wiedergabesignalausgabe, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung außerdem eingerichtet ist, durch Überwachen einer Spannungsausgabe zwischen Anschlüssen des Magneto-Widerstandselements aus mehreren Abtaststrom-Kandidaten für den Magnetkopf einen Abtaststrom auszuwählen (12), und den ausgewählten einen Abtaststrom (5) dem Magneto-Widerstandselement (1) zuzuführen.
Magnetspeichervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektronische Schaltung eine Steuerung (20) zur Auswahl des einen Abtaststroms und einen R/W-Verstärker zur Lieferung des ausgewählten einen Abtaststroms an das Magneto-Widerstandselement (1) aufweist und die Vorrichtung außerdem eine Amplituden-Bewertungsschaltung (19) zur Bewertung der Amplitude der Spannung zwischen Anschlüssen des Magneto-Widerstandselements (1) und zur Ausgabe eines der Amplitude entsprechenden Amplitudensignals an die Steuerung (20) enthält.
Magnetspeichervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die elektronische Schaltung eine Umwandlungstabelle aufweist, die eine Beziehung zwischen vorbestimmten Werten des Amplitudensignals und entsprechenden Abtaststrom-Steuersignalen enthält, wobei das erzeugte Abtaststrom-Steuersignal gemäß der Beziehung zum erhaltenen Amplitudensignal aus der Umwandlungstabelle ausgewählt wird.
Magnetspeichervorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Amplitudensignal eine Gleichspannungskomponente der Spannung zwischen den Anschlüssen des Magneto-Widerstandselements (1) ist.
Magnetspeichervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Magnetmedium eine Magnetplatte (41) ist.
Magnetspeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Magnetmedium ein Magnetband ist.
Magnetspeichervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit mehreren solchen Magnetköpfen, wobei die elektronische Schaltung jedem Magneto-Widerstandselement (1) einen entsprechenden Abtaststrom zuführt, eine erfaßte Änderung im jeweiligen Widerstand jedes Magneto-Widerstandselements (1) in eine entsprechende elektrische Wiedergabesignalausgabe umwandelt, ein jeweils der Amplitude der Spannung zwischen den Anschlüssen jedes Magneto-Widerstandselements entsprechendes Amplitudensignal gewinnt, jeweils ein dem jeweils entsprechenden Amplitudensignal entsprechendes Abtaststrom-Steuersignal erzeugt und den jeweils entsprechenden Abtaststrom demgemäß steuert.
Magnetspeichervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die elektronische Schaltung eine Umwandlungstabelle aufweist, die eine Beziehung zwischen vorbestimmten Werten des Spannungsamplitudensignals und entsprechenden Abtaststrom-Steuersignalen enthält, wobei die erzeugten jeweiligen Abtaststrom-Steuersignale gemäß der Beziehung zu den erhaltenen jeweiligen Spannungsamplitudensignalen aus der Umwandlungstabelle ausgewählt werden.
Magnetspeichervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei jedes entsprechende Amplitudensignal eine Gleichspannungskomponente der Spannung zwischen den Anschlüssen eines entsprechenden Magneto-Widerstandselements ist.
Verfahren zur Steuerung einer Magnetspeichervorrichtung, die ein Magnetmedium, einen Magnetkopf mit einem dem Magnetmedium zugewandten Magneto-Widerstandselement (1) und eine elektronische Schaltung (11 bis 18) zur Umwandlung einer erfaßten Änderung im Widerstand des Magneto-Widerstandselements (1) in eine elektrische Wiedergabesignalausgabe umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahren durch Überwachen einer Spannungsausgabe zwischen Anschlüssen des Magneto-Widerstandselements aus mehreren Abtaststrom-Kandidaten für den Magnetkopf ein Abtaststrom ausgewählt wird, und der ausgewählte eine Abtaststrom dem Magneto-Widerstandselement (1) zugeführt wird.