DE9216204U1

DE9216204U1 - Datenfilter-Abstimmanordnung für Aufzeichnungssysteme konstanter Dichte

Info

Publication number: DE9216204U1
Application number: DE9216204U
Authority: DE
Original assignee: American Telephone and Telegraph Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1992-09-16
Filing date: 1992-11-28
Publication date: 1993-01-21
Anticipated expiration: 2002-11-29
Also published as: JPH0630951U; KR940008518U; US5327302A; KR200161221Y1

Description

Khoury J.M. 5-5 American Telephone and Telegraph Company

Datenfilter-Abstimmanordnung für Aufzeichnungssysteme konstanter Dichte.

Die Erfindung betrifft Massenspeichersysteme im allg3meinen und im einzelnen Lesekanal-Datenfilter in Massenspeichersystemen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Massenspeichersystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Der Lesekanal in einem Massenspeichersystem "demoduliert" die von einem magnetischen Medium, beispielsweise einer Platte, gelesenen Daten und wandelt sie in eine Form um, die beispielsweise von einem Rechner verwendet werden kann.

Wie noch genauer erläutert werden soll, haben die auf einer Platte aufgezeichneten Daten vorzugsweise einheitliche Dichte, die in typischer Weise in Bits je Inch gemessen wird, um die maximale Datenkapazität der Platte anzustreben. Das hat zur Folge, daß die von der Platte gelesenen (und entsprechend auf die Platte geschriebenen) Daten sich in ihrer Frequenz von den inneren zu den äußeren Spuren ändern, da die Platte im wesentlichen konstante Drehzahl hat.

Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit des Systems sollte die Fehlerrate der gelesenen Daten ein Minimum sein. Da ein Massenspeichersystem einem konventionellen Übertragungssystem ähnlich ist, wird ein Filter in den Lesekanal vor der Demodulation eingefügt, um einen Ausgleich zu erreichen und Störsignale in den gelesenen Daten weitmöglichst zu unterdrücken. In einem typischen Lesekanal ist dieses Filter ein Tiefpassfilter, dessen Kennfrequenz (Grenzfrequenz) auf die Frequenz der gelesenen Daten festgelegt ist. Dies ist jedoch unter Umständen nicht die beste Einstellung für die Kennfrequenz des Filters, wodurch sich eine kleinere als maximal mögliche Augenöffnung für die gelesenen Daten ergibt. Es ist demgemäß erwünscht, eine Lesekanalschaltung mit einem Filter bereitzustellen, das zur Erzielung der gewünschten Augenöffnung für die gelesenen Daten eingestellt werden kann. Die Lösung der sich daraus ergebenden Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnungen genauer beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Lesekanals in einem Massenspeichersystem unter Verwendung der Erfindung;

Fig. 2 ein vereinfachtes Blockschaltbild des abstimmbaren Filters nach einem Merkmal der Erfindung.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Generell weist ein Massenspeichersystem auf: ein abstimmbares Filter (6) zur Filterung der vom System gelesenen Daten, wobei das Filter eine Kennfrequenz besitzt, die im wesentlichen durch ein Steuersignal V_s bestimmt wird, und einen Synthetisierer (Generator) 21 zur Erzeugung eines Bezugssignals f^ mit einer Frequenz, die ein fester Teil der Datenfrequenz ist. Die Erfindung ist durch eine Einrichtung 22 gekennzeichnet, die zur Erzeugung des Steuersignals V_s auf das Bezugssignal anspricht. Die Kennfrequenz des Filters wird durch die Einrichtung 22 so festgelegt, daß sie im wesentlichen proportional zu einem vorbestimmten Faktor der Datenfrequenz ist.

Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich durch Bezugnahme auf Fig. 1, die ein verallgemeinertes Blockschaltbild des Lesekanals in einem (magnetischen) Massenspeichersystem zeigt. Das Massenspeichersystem weist in typischer Weise einen (nicht bezeichneten) Motor auf, der ein magnetisches Medium 1, beispielsweise eine magnetisierbar Platte antreibt. Auf der Platte 1 gespeicherte Daten werden durch einen Kopf 2 gelesen, der durch einen Aktuator 3 positioniert wird. Signale vom Kopf 2 werden zunächst durch einen Vorverstärker 4 und dann weiter durch einen variablen Verstärker 5 verstärkt. Die verstärkten Signale folgen dann zwei Wegen, einem für die Daten und einem für eine Servosteuerung, um den Kopf auf der gewünschten Spur der Platte 1 zentriert zu halten. Die verstärkten Signale auf dem Datenweg durchlaufen zunächst einen Datenfilter 6 und dann werden die darin enthaltenen Impulse durch einen Impulsdetektor 7 festgestellt. Bis zum Detektor 7 sind die Signale differenzielle Signale, um die Empfindlichkeit der schwachen Signale vom Kopf 2 gegen Störungen zu verringern. Der Impulsdetektor 7 wandelt die differenziellen Signale in unsymmetrische Signale zur Eingabe in eine Datentrenn- und Decodierschaltung 8 um. Diese wandelt die festgestellten Impulse vom Detektor 7 in Daten und ein Taktsignal zur Verwendung durch einen Rechner oder dergleichen um.

Die verstärkten Signale auf dem Servoweg (Kopfsteuerung) durchlaufen zunächst ein Filter 10, um ein zusammen mit den erwünschten Daten aufgezeichnetes "Servomuster" zu verbessern. Ein Servo-Demodulator demoduliert die Servomuster-Kanaldaten in analoge Form für jeden

Servokanal. Die Servokanaldaten werden dann durch einen Analog-Digitalwandler (ADC) 12 zur weiteren Verarbeitung durch ein Steuergerät 20 in Digitalform umgewandelt.

Das Steuergerät 20 ist in typischer Weise ein besonders

zugeordneter Mikroprozessor oder ein digitaler Signalprozessor (DSP), die auf das Verbrauchergerät (Rechner oder dergleichen) ansprechen, welches den Betrieb des Massenspeichersystems steuert. Eine Funktion des Steuergerätes besteht darin, den Kopf 2 unter Verwendung des Aktuators 3 auf die durch das Verbrauchergerät angeforderte Spur der Platte 1 zu bewegen und die Kopfposition unter Verwendung der Servokanaldaten als Rückkopplung fein abzustimmen. Eine weitere Funktion des Steuergerätes 20 ist die Einstellung der verschiedenen Schaltungsfunktionen abhängig von der gelesenen/geschriebenen Spur auf der Platte 1. Das soll noch beschrieben werden.

Massenspeichersysteme verwenden eine sogenannte "Aufzeichnung konstanter Dichte", um die Datenspeicherkapazität der Platte 1 zu erhöhen. Dadurch wird die Dichte der Flußumkehrungen auf der Platte 1 von den äußeren Spuren zu den inneren Spuren der Platte 1 im wesentlichen konstant. In typischer Weise wird eine Aufzeichnung konstanter Dichte durch Änderung der Frequenz erreicht, mit der Daten geschrieben werden, und zwar abhängig davon, welche Spur auf der Platte 1 benutzt wird. Die Änderung der Frequenz beinhaltet, daß das Steuergerät 20 einen Frequenzsynthetisierer 21 auf die gewünschte Schreibfrequenz fq programmiert. Da die Leseoperation komplementär zur Schreiboperation ist, ändert sich die Frequenz der gelesenen Daten ebenfalls mit der Spurposition. Demgemäß programmiert das Steuergerät 20 den Synthetisierer 21 vor dem Lesen der Platte 1 auf die erwartete Datenlesefrequenz. Die Voreinstellung des Synthetisierers 21 ermöglicht der Datentrenn- und Decodierschaltung 8, sich schnell auf die festgestellten Daten einzurasten.

Die Abstimmsteuerung 22 stellt die Kennwerte des Datenfilters 6 so ein, daß sie der durch den Synthetisierer 21 bereitgestellten Ausgangs frequenz f^ folge. Es ist bekannt, daß, wenn ein Filter und eine Steuerschaltung auf einem gemeinsamen Substrat integriert sind, die Schwingfrequenz eines Oszillators, der Teil einer phasenstarren Schleife (PLL) in der Steuerschaltung ist, proportional zur Kennfrequenz des Filters ist. Sinngemäß folgt die Kennfrequenz des Filters der Frequenz eines Signals (eines Bezugssignals) auf das die PLL in der Abstimmsteuerung einrastet. Wenn sich die Frequenz des Bezugssignals ändert, so ändert sich

auch die Kennfrequenz des Filters.

In Fig. 2 sind weitere Einzelheiten des Frequenzsynthetisierers 21, des Datenfilters 6 und der Abstimmsteuerung 22 gezeigt.

Der Frequenzsynthetisierer 21 ist eine PLL mit einer festen Taktfrequenz CLK IN als Eingangssignal. Mit Hilfe von programmierbaren Teilern 26, 27 ist die Ausgangsfrequenz f_c des Synthetisierers 21 gleich N/M mal der Frequenz CLK IN. Die programmierbaren Teiler 26, 27 werden durch das Steuergerät 20 (Fig. 1) so programmiert, daß sie die für den Schreibtakt benötigte variable Frequenz liefern, wie oben beschrieben.

Das Filter 6 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Tiefpass-Bessel-Filter siebter Ordnung mit einer Grenzfrequenz (Kennfrequenz), die durch ein aus einer VCO-Abstimmspannung in der Filtersteuerung 22 abgeleitetes Steuersignal V_s bestimmt wird. Vorzugsweise wird das Filter durch Transkonductanz-Operationsverstärker (OTA) 28 verwirklicht, wobei das Steuersignal V_s die Transkonductanz der OTAs 28 steuert.

Die Abstimmsteuerung 22 stellt die Grenzfrequenz des Filters so ein, daß sie im wesentlichen gleich einem vorbestimmten Teil der Schreibtaktfrequenz f^ ist. Die Abstimmsteuerung 22 ist ein Frequenzsynthetisierer ähnlich dem Synthetisierer 21. Ähnlich wie bei dem Synthetisierer 21 sind programmierbare Teiler 30, 31 vorhanden, die ebenfalls durch das Steuergerät 20 programmiert werden. Wie dargestellt, ist die Ausgangsfrequenz des spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) 32 gleich Y/x mal der Frequenz des Lese- oder Schreibtakts f^ vom Synthetisierer 21.

Der VCO 32 ist ein spannungsgesteuerter Oszillator unter

Verwendung von zwei OTAs als aktives Element. Die Steuerspannung des VCO steuert auch die OTAs 28 im Filter 6. Da der VCO 32 und das Filter 6 im wesentlichen identische Bauteile zur Festlegung der jeweiligen Frequenzen und ein gemeinsames Steuersignal benutzen, ist die Spannungs-Frequenzkennlinie des VCO 32 proportional zur Kennfrequenz (Grenzfrequenz) des Filters 6 und umgekehrt. Vorzugsweise ist die Grenzfrequenz des Filters 6 im wesentlichen gleich der Ausgangs frequenz des VCO 32. Dies führt dazu, daß die Grenzfrequenz des Filters 6 im wesentlichen durch das Steuergerät 20 (Fig. 1) eingestellt wird, das sowohl die Schreibtaktfrequenz (durch Programmieren des Synthetisierers 21) als auch der programmierbaren Teiler 20, 31 in der Abstimmsteuerung 22 einstellt. Demgemäß ist die Grenzfrequenz des Filters 6 im wesentlichen gleich &ggr;/&khgr; f^ (oder NY/MX mal der Frequenz

CLK IN).

Während des Betriebs des Lesekanals nach Fig. 1 werden die in die Teiler 30, 31 (Fig. 2) gegebenen Werte X und Y so festgelegt, daß sie ein fester Prozentsatz der Datenfrequenz sind, die im wesentlichen gleich der Schreibtaktfrequenz f_c ist. Demgemäß ist die Grenzfrequenz des Filters 6 ein Bruchteil Y/x der Datenrate f^. Dieser Wert kann durch Auffinden der größten "Augenöffnung" für die vom Medium 1 gelesenen Daten bestimmt werden, und zwar gemessen am Eingang des Impulsdetektors 7 (Fig. 1).

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel benutzt die

Abstimmsteuerung 22 den Schreibtakt vom Synthetisierer 21 als Bezugswert zur Frequenzeinstellung des Filters 6. Die Abstimmsteuerung 22 kann jedoch als Bezugseingangssignal die feste Eingangsfrequenz CLK IN statt des Schreibtakts verwenden. In diesem Fall kann die Grenzfrequenz des Filters 6 durch Programmieren der Teiler 30, 31 abhängig von der gelesenen Spur auf der Platte 1 (Fig. 1) eingestellt werden. Die Werte für X und Y werden dann aus den Werten M und N (im Synthetisierer 21) abgeleitet, um die gewünschte, herabgestufte Frequenzdifferenz zwischen der Grenzfrequenz des Filters 6 und der Datenfrequenz f^ zu erreichen.

Es sei darauf hingewiesen, daß andere Schaltungsauslegungen für das Filter 6 abhängig von der Anwendung benutzt werden können, beispielsweise Hochpassfilter, Bandpassfilter usw. Zu den Filterkennwerten, die mit Hilfe der vorliegenden Erfindung gesteuert werden können, gehören die Mittenfrequenz, die Güte, die Verstärkung usw. Außerdem kann das Filter 6 mit Hilfe anderer Technologien, beispielsweise als MOSFET-C, verwirklicht werden.

Claims

Khoury J.M. 5-5 American Telephone and Telegraph Company Ansprüche

1. Massenspeichersystem mit

einem abstimmbaren Filter (6) zur Filterung von aus dem System gelesenen Daten, wobei das Filter eine im wesentlichen durch ein Steuersignal (V_s) bestimmte Kennfrequenz besitzt, und einem Generator (21) zur Erzeugung eines Bezugssignals (f^) mit einer Frequenz, die ein fester Bruchteil der Datenfrequenz ist gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (22), die unter Ansprechen auf das Bezugssignal das Steuersignal so erzeugt, daß die Kennfrequenz des Filters im wesentlichen proportional einem vorbestimmten Faktor der Datenfrequenz ist.

2. Massenspeichersystem nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung zur Erzeugung des Steuersignals gekennzeichnet ist durch:

ein Vergleichsnetzwerk (30, 31, 33, 34), das unter Ansprechen auf das Bezugssignal das Steuersignal liefert, und

ein Bezugsnetzwerk (32), das unter Ansprechen auf das Steuersignal ein an das Vergleichsnetzwerk angelegtes Ausgangssignal liefert, wobei das Vergleichsnetzwerk das Ausgangssignal des Bezugsnetzwerks phasenstarr an die Frequenz des Bezugssignals, multipliziert mit einem vorbestimmten Faktor X/Y ankoppelt, und

die Kennfrequenz des abstimmbaren Filters im wesentlichen proportional der mit dem vorbestimmten Faktor multiplizierten Frequenz des Bezugssignals ist.

3. Massenspeichersystem nach Anspruch 2, bei dem das Bezugsnetzwerk ein Oszillator ist, dessen Frequenz im wesentlichen durch das Steuersignal bestimmt wird und proportional zu Kennfrequenz des abstimmbaren Filters ist.

4. Massenspeichersystem nach Anspruch 3, bei dem das Vergleichsnetzwerk gekennzeichnet ist durch

einen ersten Teiler (30) zur Teilung der Frequenz des Bezugssignals durch einen vorbestimmten Faktor X,

einen zweiten Teiler (31) zur Teilung der Frequenz des Ausgangssignals des Bezugsnetzwerks durch einen vorbestimmten Faktor Y, einen Phasenkomparator (33) mit einem Ausgang zum Vergleich der Phase des geteilten Bezugssignals und des geteilten Ausgangssignals vom Bezugsnetzwerk und

ein an den Ausgang des Phasenkomparator angekoppeltes Filter (34) zur Lieferung des Steuersignals an das abstimmbare Filter und das Bezugsnetzwerk.

5. Massenspeichersystem nach Anspruch 4, bei dem das Filter und der Oszillator auf einer gemeinsamen integrierten Schaltung angeordnet sind.

6. Massenspeichersystem nach Anspruch 4, bei dem das abstimmbare Filter ein Tiefpassfilter ist, dessen Kennfrequenz die Grenzfrequenz des Filters ist.