JP2005222684A - 書込みヘッド消磁方法および装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ディスク・ドライブの書込みヘッドを消磁する装置および方法を提供すること。
【解決手段】クロック発振器の制御の下に、合成消磁パルスが生成され、ライタ・ドライバ・ブリッジに印加される。同様にクロック発振器の制御の下に、ライタ・ドライバ・ブリッジにより生成されたライト電流が、消磁パルスを組み込み、ほぼゼロまで漸減させる。一連の消磁パルスおよび漸減するライト電流はヘッドを消磁して、ディスク・ドライブのヘッドの近傍の読出しヘッドに影響する、書込みヘッド磁気バイアスを低減する。
【選択図】図3

Description

本発明は、媒体からデータを読み出しまたは媒体にデータを書き込む磁気ヘッドを用いた、ハードディスク・ドライブおよびその他の大量記録媒体に関し、特にヘッドを消磁する方法と装置に関する。
本出願は、2004年2月6日に出願され出願番号60/542,563を割り当てられた、仮出願の119条(e)に基づく特典を請求する。
図1に示されるディスク・ドライブ記録システム10はディスク12を含み、それはさらに、コンピュータまたは処理装置による後の取り出しと処理のための、二進ビットの形式の情報を収納する、磁気材料を含む。情報は、二進のゼロまたは二進の1を表す、磁気材料内の磁化された磁気ドメインによりディスク12に書き込まれる。ドメインはディスク読出し動作を通した後の取り出しのために、磁化を保持する。
スピンドルモータ13はディスク12を回転し(一般的に毎分10000回転にもなる速度で)、読出し/書込みヘッド14がディスク12の上面上を飛行する際に、読出し/書込みヘッド14がデータを読出し/書込みできるようにする。読出し/書込みヘッド14は、ディスクの周辺24とハブ26の間を延伸する円弧に沿って、ディスク12の上面を横切ってサスペンション・アーム16を移動させるボイス・コイル・モータ18により制御される、アクチュエータおよびサスペンション・アーム16に固定されている。ディスクとヘッドの接触は望ましくないので、サスペンション・アーム16の物理的特徴が読出し/書込みヘッド14をディスク上面に極めて接近して、「飛行」できるようにする。
ヘッドのいくつかの実施形態は、従来技術では誘導ライタおよび磁気抵抗(MR)リーダの2つの別個の変換素子(図1に図示せず)を含む。初期世代のヘッドは、読出しおよび書込みの双方のために、単一の誘導変換素子を用いる。本発明は、明瞭化のために2素子ヘッドの使用を仮定しているが、しかしながら本発明は2素子ヘッドの実施形態での用途に、限定されるものではない。
ディスク12は、フィールド32への二進コード化ユーザ・データとサーボ・バースト34へのヘッド位置データについて交互に行われた記録のための、複数の同心トラック30(一般的に1半径インチあたり20000の)を含む。ディスク12を放射状に隣接して配置され、各々のトラックに沿って円周方向に交互に配置された、サーボ・バースト34(一般的に1ディスクトラックあたり200)は、トラックに沿ってヘッド位置を正確に制御し(トラック追従と称す)、読出し/書込みヘッド14を急速かつ正確にトラックの間で移動させる(トラック・アクセスと称す)ための、フィードバック情報を読出し/書込みヘッド14に提供する。
ディスク12にデータを書き込むために、ボイス・コイル・モータ18はディスク12の表面上の所望の半径位置まで、サスペンション・アーム16を移動させる。ディスク12は、読出し/書込みヘッド14の下の書き込まれる円周方向の領域を移動するために、回転される。ライト電流は、コアに磁場を誘導するために、ヘッドの誘導ライタのコイル(透磁性のコアに磁気的に結合されている)に供給される。読出し/書込みヘッド14とディスク12との間のエア・ギャップを通ってコアから伸びる磁場は、データ・ビットを記録するための磁気ドメインの小領域を磁化させる。ヘッドにより生成された磁場の方向、即ち磁気ドメインの方向は、ヘッドを通した電流の流れの方向に依存する。
データ読出しまたはサーボ読出し動作の過程で、ディスク12が読出し/書込みヘッド14を読み出されるべき磁化された領域上に配置するように回転する一方で、サスペンション・アーム16は移動される。0ボルトから約0.3VのDC(直流)バイアス電圧が、読出し/書込みヘッド14に供給される。磁化されたディスクの領域は、DCバイアス電圧に加えられた相対的に小さいAC(交流)電圧を含む出力信号を生成する、読出し/書込みヘッド14の磁気抵抗素子の抵抗を変化させる。
出力信号は、プリアンプ40の読出し回路40Aに供給される。サーボ・データは、読出し回路40Aから記録チャンネル42のサーボ読出し回路42Aに供給され、読み出されたデータ・ビットは、データ読出し回路42Bに供給される。サーボ読出し動作は、サーボ・フィードバック情報は読出し/書込みヘッド14の適切な位置を維持するためにどちらの動作においても必要とされるので、データ読出し動作またはデータ書込み動作のどちらかと交互に行われる。読み出された出力信号は信号レベルが低く、周波数成分が高いので、従来技術ではプリアンプ40が、一般的に柔軟な材料で作られた回路基板上の、読出し/書込みヘッド14の近傍に搭載される。
当業界では一般的であるように、プリアンプ40は、プリアンプ40の動作パラメータを設定するための構成制御レジスタ40Cに制御信号を提供するために、導線41を通してコントローラ54と交信する、シリアル・ポート構成制御レジスタ40Cをさらに含む。
サーボ論理回路50は、サーボ読出し回路42Aから処理され復調されたサーボ・データを受け取り、この情報を、コントローラ54から受信したヘッド位置コマンドに従ってヘッドの位置と動きを制御する、サーボ制御アルゴリズムを実行するサーボDSP(デジタル信号処理)プロセッサ52に受け入れられるフォーマットに変換する。サーボDSPプロセッサ52により提供される制御コマンドはボイス・コイル・モータ・パワー・アンプ56に供給され、ボイス・コイル・モータ・パワー・アンプ56は代わりに、ディスク12上の所望のヘッド位置を維持するために、クローズド・フィードバック・ループで読出し/書込みヘッド14を駆動する、ボイス・コイル・モータ18を制御する。スピンドル・モータ・パワー・アンプ57は、一般的に約10000RPMにスピンドル速度を維持するためのコマンド信号を、サーボDSPプロセッサ52から受信する。
データ読出し動作中は記録チャンネル42のデータ読出し回路42Bは、バス62を通してコントローラ54に読み出されたデータを提供する。コントローラ54は、例えばコンピュータまたはデータ処理装置へのインターフェイス(例えばSATA、SCSI、SAS、PCMCIAインターフェイス)のようなユーザ・インターフェイスにデータを供給する前に、読み出されたデータのエラー検出と訂正を実行する。
ディスク12にデータを書き込むため、コントローラ54はフォーマット化とエラー検出/訂正情報を付加するために、書き込むべきデータをユーザ・インターフェイスから受信する。処理されたデータは、バス64を通して記録チャンネル42のデータ書込み回路42Cに供給される。ライト・ゲート信号も同様に、コントローラ54によりデータ書込み回路42Cに供給され、ライト・ゲート信号は、データ書込み回路42Cからプリアンプ40のライト回路40Bに供給される。データ書込み回路42Cはまた、ディスク12に書き込まれるべきデータ・ビットを表す、書込みデータ信号をデータ書込み回路40Bに供給する。ライト・ゲート信号がアサートされるとプリアンプ40はまた、その動作中に読出し/書込みヘッド14の書込み素子にライト回路40Bが、書込みデータ信号(ディスク12に書き込まれるべきデータ・ビットを表す)の影響の下に、正の状態(例えば「1」を書き込む)と負の状態(例えば「0」を書き込む)の間を交番する(即ち方向を変える)、電流を供給するようにさせる、ライト・モード動作のために起動される。このライト電流は、データ・ビットを記録するためにディスク12を着磁する。当業者には知られているように、データ「1」のような正の状態の表示およびデータ「0」のような負の状態の表示は任意であり、逆にすることもできる。以下に記述されるように、ライト・ゲート信号のデアサーションは本発明の教示に従う消磁機能を起動する。
記録チャンネル42はさらに、サーボDSPプロセッサ52から受信した信号に応じて、プリアンプ・ライト回路40Bを経由してディスク12に記録されるサーボ情報を生成する、サーボ・ライト回路42Dを含む。サーボ・ライト回路42Dは、一般的にディスク12上にサーボ情報34をディスク・ドライブが書いている時にのみアクティブである。
記憶容量を増大するために、ディスク・ドライブは複数の並行に積み上げたディスク12を含んでもよい。読出し/書込みヘッドは、各々のディスクの上面と下面にデータを書き込み、そこからユーザ・データおよびサーボ・データを読出しするために、各々のディスクと関連している。
理想的には、ライト動作の完結に際して、読出し/書込みヘッド14の誘導ライト素子は、それに引き続く読出し動作の間にヘッドのMR読出し素子に影響を及ぼすべきではない。しかしながら実際には、ライト動作の終了でライト素子のライト電流が突然終了しても、誘導ライタはその強磁性コア内部に残留磁化を持ち続けがちであるので、残留磁場を生じる。読出し/書込みヘッド14内部での、MR読出し素子と誘導ライト素子との近接した位置に起因して、残留磁化は不都合にも読出し素子を偏倚させて読出し信号を歪ませる可能性があり、読出しビットのエラーの発生の原因になることができる。ライト動作の後にライト素子を消磁(減磁)することは、残留磁化を低減する。
ライト素子を消磁するさらなる動機は、漂遊磁場によりディスク12からのデータの消去を避ける必要性である。現代の高密度記録では、ディスク12内のビット・セル・サイズの小ささは、熱擾乱の影響を受けやすい。多数回回転するディスクの上での、ライト素子内の残留磁場の存在は、ビット・セル磁化の崩壊を速める可能性があり、データ損失の原因となる。
残留磁化を低減するためには、データ書込み動作の後の読出し/書込みヘッド14の誘導ライタの消磁が望ましい。減磁とも称されるこのプロセスはまた、ヘッド電流がゼロになる間に、誘導ライト素子を磁極の南北の間で切り替えさせる、連続するヘッド電流の極性を繰り返し交番することにより達成される。この切り替えは、持続時間T(ここでT=1/(データ周波数))を有する一連のバーストまたは遷移を、誘導ライト素子に印加することで達成される。予め定められた回数の磁極の遷移と、遷移中にヘッド電流をその全ての値(即ちライト動作中の電流値)からゼロまで低減することにより、電流の方向を制御された方法で切り替えることは、ライト素子に連続的にそのMH曲線(即ち磁場(H)対磁化(M)に関するヒステリシス曲線)のループをより小さくさせ、残留磁化を殆どゼロにまで減衰させる。書込みヘッドのコア・ドメイン構造へのその効果において、減磁プロセスは焼鈍操作に類似する。
消磁動作の可能な実施態様は、ヘッド電流を減衰させるための、プログラム可能なアナログ時定数(即ち抵抗/コンデンサ(RC)構成回路または電流を印加したコンデンサ由来の時定数)を用いた、アナログの方法を含む。そのような方法は、電流の漸減期間をバーストまたは遷移と同期させるための同期素子を必要とするので、アナログ時定数を決定するオンチップ要素の値に反映する。公知の減磁の実施態様はまた、漸減期間中のライト電流の減衰特性曲線を任意の形状にする能力が限定されている。
一実施形態では、本発明は、パルスを生成する発振器と、消磁期間の長さを決定する素子と、およびカウント値に応じて消磁電流を発生する電流源と、を含むディスク・ドライブのヘッドを消磁する装置において、該消磁電流は時間と共に減少し、かつ該パルスはヘッドを消磁する消磁電流を変調する、消磁装置を含む。
他の実施形態によれば、本発明は、磁気記録システムにデータ・ビットを書き込む、データ・パルスに同期した消磁パルスを生成し、消磁期間の長さを表すデジタル値を制御信号に変換し、該制御信号に応じて時間と共に漸減する消磁電流を生成し、消磁パルスにより消磁電流を変調して、および書込みヘッドを消磁するために、書込みヘッドへ変調された消磁電流を変調して供給する、磁気データ記録システムの、書込みヘッドを消磁する方法を含む。
本発明の上記および他の特徴は、添付の図面を用いて以下に示す本発明のより具体的な説明から明らかであろう。図面では、同様の符号は各図を通して同じ部分を示している。図面は、必ずしも縮尺通りではなく、本発明の原理を説明する際は強調的に示される。
ディスク・ドライブの読出し/書込みヘッドを消磁する、特定の方法および装置を詳細に記述する前に、本発明が主に素子および処理工程の新規かつ自明でない組合せを備えていることが理解されるべきである。本発明の理解に関連する他の素子や他の工程を図面や明細書が詳細に記載する一方で、当業者には既に自明な詳細の開示を曖昧にしないように、ある従来の素子および工程が詳細をやや省略して示される。適度な速度の全CMOSディスク・ドライブライタ回路での使用に適した1つめ、および高性能のBiCMOSライタ回路での使用に適した2つめの、2つの好ましい実施形態が記述される。
本発明は、コンピュータまたはデータプロセッサディスク・ドライブまたは他の磁気に基づく記録媒体で使用する書込みヘッド消磁装置および方法の実施形態を教示する。コンピュータのディスク・ドライブに適用されている本実施形態では、データ書込み動作の後読出し/書込みヘッド14を消磁または減磁するために、ディスク・ドライブプリアンプ40のライト回路40B(図1参照)に消磁装置が好ましくは組み込まれる。消磁は、高周波のトーン(一連の消磁パルス)をライト回路40に印加しつつ、ライト回路40Bに供給されるライト電流をほぼゼロにまで漸減することにより行われる。
本発明はさらに、種々の消磁タイミング機能を同期するために、シフト・レジスタ(一実施形態では)およびクロック発振器を用いるデジタル消磁の方法を教示する。そのようなデジタルでの実施態様は、従来技術の抵抗/コンデンサアナログ時定数消磁の実施態様と較べて、相対的に論理機能の費用が安価なCMOSおよびBiCMOS集積回路での効率的な実施態様に適している。本発明は本来的にデジタルが支配的なので、集積回路の工程誤差や温度が誘発する個別部品値のドリフトには影響されない。対比すると、アナログアプローチは、抵抗−コンデンサの時定数に依存しているので、製造された抵抗およびコンデンサの個別部品の値に敏感である。
さらに本発明のデジタルの特性は、消磁期間中に記録チャンネル42が書込みデータ・パルスを供給する実施形態で、記録チャンネル42(図1)による消磁パルスの同期化を単純化する。そのような実施形態では、さらに後で記載されるクロック発振器は不要である。
有利なことに、本減磁装置のクロック発振器は、消磁動作に対し時間分解能Tを提供しつつ、相対的に低い周波数(1/2Tの周波数または2Tのクロック周期)で動作されることができる。即ち、ここでTはクロック周期の半分またはクロック周波数の2倍であり、消磁動作中にライト電流に挿入される消磁パルスの幅を指す。したがって本発明は、消磁動作中に挿入されるパルスの所望の(より高い)時間分解能(即ちT)を提供しつつ、より低い速度(即ち1/2T)でクロックを動作させる低減された消費電力と設計が単純である利点を享受する。
本発明の消磁装置は、多様な設計のディスク・ドライブでの使用に適している。本装置はまた、消磁期間中の多様なライト電流減衰特性(ライト電流漸減)を提供することができる。ライト減衰特性は、消磁装置が設計された時または減衰波形の特徴の選択によりユーザが所望の減衰特性を生成できるようにする、ユーザがプログラム可能なレジスタを用いて後になって変更された時に、固定されることができる。
図2は、本発明のヘッド消磁工程に関連するいくつかの波形を示す。ライト・ゲート信号(WG)100が時間102でハイにアサートされると、プリアンプ40のライト回路40Bに、データ書込み期間105中に書込みデータ(WD)信号104に書込みデータ・パルス103を書き込むために、読出し/書込みヘッド14の誘導ライタを励起するように命令する。ハイからローへの遷移105Aで、ライト・ゲート信号100のデアサート(即ち示される実施形態ではロー状態に戻ること)が、データ書込み期間105を終了する。
データ書込み期間105中にディスク12にデータ・パルスを書き込むために、読出し/書込みヘッド14にライト電流が供給される。ライト電流の強度|Iwdc|107および変調されたライト電流108、即ち書込みデータ・パルス103または合成された消磁パルス112による変調、が図2に示されている。図2の実施形態の例では変調されたライト電流108は、ゼロ・ビットを書くための−Iwdc値と1ビットを書くための+Iwdc値とを含む。図に示されているように、ライト電流108を含む各々のパルスはさらに、読出し/書込みヘッド14の電流立ち上がり時間を低減するために、その期間中にライト電流がオーバシュート値に増加する、オーバシュート・パルス108Aを含む。
通常のデータ書込み動作は、ライト・ゲート信号100のハイからローへの遷移105Aで終了し、データ書込み期間105の終了と消磁期間115の開始の印となる。図2に示されるように、消磁期間115中に動作する波形は、以下で説明される。
本発明の全記述を通して、語句「ハイ」信号値は「真」または「アサートされた」状態と互換的に用いられる。当業者は、他の信号値も「真」または「アサートされた」論理状態に関連されることを理解している。
ライト・ゲート信号100、ライト・データ(WD)信号104、ライト・ゲート・ストレッチ信号109、ライト電流強度107(|Iwdc|)および変調ライト電流108は、以下のように本発明の消磁機能に関連する。ライト・ゲート・ストレッチ信号109は、時間102にライト・ゲート信号100と同時にハイになる。ライト・ゲート・ストレッチ信号109は、消磁期間115中ずっと、即ちハイからローへの遷移105Aでのライト・ゲート信号100のデアサートの後、プリアンプ・ライト回路40Bをライト状態に維持する。
以下に説明される本発明のロジックは、ライト・ゲート(WG)のハイからローへの遷移105Aを感知し、それに応じて期間110の間、即ち消磁期間115の間、ライト・ゲート・ストレッチ信号109をハイの信号レベルに維持する。ライト・ゲートがストレッチされている期間または消磁期間115中に、合成された消磁パルス112(一実施形態では各々のパルスの半サイクルの持続時間がTである)は書込みデータ(WD)信号104内に形成され、データ書込み回路42Cからプリアンプ・ライト回路40Bに導線63(図1参照)上を伝送される。(逆にデータ書込み期間105中に、データ・パルス103が導線63上を伝送される。)図2に見られるように、消磁期間115中に、変調ライト電流108は合成消磁パルス112を含み、値107A(一般的にディスク12にデータを書き込むための電流強度|Iwdc|)からほぼゼロまで漸減期間107B中に漸減される。図2は線形の漸減を示すが、他の実施形態では以下に説明されるように、例えば指数関数または双曲線関数の漸減のような非線形の漸減を行うことができる。
消磁回路により消費される電力を削減するために、消磁回路の電圧/電流バイアス提供素子は好ましくは消磁期間115中のみ励起される。バイアス提供素子は遷移105Aに励起されるので、遅延期間114(遷移105Aでのライト・ゲート信号100の低下と、漸減期間107Bの開始の間)はバイアス提供素子が定常状態の電圧/電流を設定する適度な時間を提供する。例えばドライブフォーマットの効率に関する理由で、遅延期間114が望ましくなければ、他の実施形態では、ライト・ゲート信号100がハイになる時間102に好ましくはバイアス提供素子と消磁回路の励起により遅延期間114は除外され、消磁期間115の開始での設定時間の必要は避けられる。
図3は、どちらもが図1のプリアンプ40内に好ましくは配置され、同様にプリアンプ・ライト回路ブロック40B内に配置される、ヘッド専用ライタ・ドライバ・ブリッジ122(即ち各々のディスク・ドライブのヘッドに対する個別のライタ・ドライバ・ブリッジ)に信号を提供する、消磁回路116およびローレベル論理回路123とからなるプリアンプ・ライト回路40Bを示す。1つのライタ・ドライバ・ブリッジ122は、1つのヘッド、即ち読出し/書込みヘッド14の1つの誘導ライタ160、にライト電流を供給する。多ヘッドディスク・ドライブでは、ライタ・ドライバ・ブリッジ122はN個のヘッド14にライト電流を供給するために、N倍(ここで図3の実施形態ではN=4である)に複製される。
複数のヘッド専用ライタ・ドライバ・ブリッジ122の各々の1つに共通な、ローレベル論理回路123は本発明に従って、データ書込みプロセスおよび消磁プロセス中に動作する論理素子を含む。消磁回路116は、N個のヘッド専用ライタ・ドライバ・ブリッジ122の各々に消磁信号を供給する。他の実施形態によれば消磁回路116とローレベル論理回路123は、単一ヘッドディスク・ドライブの単一の誘導ライタ160に電流を供給する、単一ライタ・ドライバ・ブリッジ122と協働する。
ライタ・ドライバ・ブリッジ122(以下に詳細に記述される)内の電流源は、データ書込みおよび消磁動作中に誘導ライタ160に供給されるライト電流を生成する。一実施形態では各々のライタ・ドライバ・ブリッジ122は、誘導ライタ160を通して第1の方向に電流を供給するブリッジの第1の対向する足部内の電流源、および誘導ライタ160を通して第2の方向に電流を供給するブリッジの第2の対向する足部内の電流源、を有する在来型のライタH−ブリッジを含む。ライト電流の強度はライタ・ドライバ・ブリッジ122に供給される2つの基準電流値:バス133Aに供給される、定常状態DCライト電流強度基準値Iwdc<4:0>およびバス133Bに供給される、オーバシュート・ライト電流強度基準値Ios<4:0>により制御される。術語<4:0>は、関連する値がビット0〜4で表される5ビットを含むことを示す。本発明は、特定のビット数を有する基準値に限定されない。
Ios<4:0>の値は、誘導ライタ160の電流立ち上げ時間を改善するためにライト電流をその定常状態の値より上に瞬間的に上昇させることにより、ライタ・ドライバ・ブリッジ122および誘導ライタ160の間を接続する、伝送線162をオーバドライブするための電流値を指定する。好ましくはオーバシュート電流の持続期間は、最少ビットタイムT未満である。図2のパルス108Aは、誘導ライタ160をオーバドライブ(オーバシュート)するための電流を示す。
定常状態DCライト電流強度基準値およびオーバシュート・ライト電流強度基準値の双方が、プリアンプ40の構成制御レジスタ40Cで、ユーザによる選択に従って生成される。
同様にプリアンプ40の構成制御レジスタ40Cから発している(図1参照)2つのバス(各々が一般的に2ビット・バスからなる)152、154は、図2の消磁波形の特性を決定するために、基準値または条件設定値Freq<1:0>および#Xsns<1:0>を消磁回路116に提供する。Freq<1:0>および#Xsns<1:0>の値は、以下に詳細に記述されるように、ある消磁パラメータを設定するが、それら自身で消磁プロセスを開始はしない。
バス152上のFreq<1:0>値は、図2の合成消磁パルス112(合成パルスとも称される)の周波数を決定するが、ここでその周波数は1/2Tである。パルス幅は、パルス周波数で決定することができる。一実施形態では消磁期間115の長さ(図2参照)は、消磁遷移または消磁パルスの数として指定される。この実施形態では値#Xsns<1:0>は、ライト電流漸減期間107B、即ち消磁期間、の間に挿入される合成パルス数を指定するが、これはパルスの持続時間はFreq<1:0>値により指定されるからである。
これもプリアンプ40の構成制御レジスタ40Cで生成される、ユーザが指定する消磁イネーブル信号が、導線155を通して消磁回路116に提供される。起動信号のユーザによるアサーションは、データ書込み動作の後に読出し/書込みヘッド14の消磁を起動する。信号のユーザによるデアサーションは、ヘッド消磁プロセスを停止する。
ライト・ゲート信号100のハイからローへの遷移105A(図2参照)に応じて、バス導線134を経由してローレベル論理回路123内のマルチプレクサ132に入力として提供される、合成消磁パルス112(図2参照)を消磁回路116が生成する。
ローレベル論理回路123は、導線136Aおよび136Bのディファレンシャルユーザ・データをディスク12に書き込むために受信する。これらのデータはPECL(positive emitter coupled logic:正エミッタ結合論理)受信器310により受信され、導線136を通してマルチプレクサ132に供給される。消磁イネーブル信号は、消磁回路116から導線316上のマルチプレクサ132に供給される。マルチプレクサ132の出力信号は、データ書込み期間105中は誘導ライタ160によりディスク12に書き込まれるべきユーザ・データ・パルス103(バス導線136に供給される)により増大された、書込みデータ(WD)信号104(図2参照)を含む。その代わりにマルチプレクサ132の出力信号は、消磁期間115中は誘導ライタ160の消磁のための合成消磁パルス112(バス導線134で供給される)により増大された、書込みデータ信号104(図2参照)を含む。
一般的にはライタ・ドライバ・ブリッジ122の各々のモード制御端子にバス314を通して供給されるモード制御信号を生成するために、マルチプレクサ132からの書込みデータ(WD)信号104は、遅延差およびオーバシュート・パルス生成素子312(オーバシュート(OS)遅延チェインともいう)に供給される。遅延差およびオーバシュート・パルス生成素子312の遅延差機構は、オーバシュート・パルス幅モード制御信号を規定する。当業者には知られているように、定常状態基準値Iwdc<4:0>およびオーバシュート基準値Ios<4:0>に応じて、ライト電流定常状態強度およびオーバシュート強度を制御するために、モード制御信号は各々のライタ・ドライバ・ブリッジ122で復号される。
バス314上の遅延差およびオーバシュート・パルス生成素子312の出力信号は、書込みデータ信号104(ユーザ・データ・パルスまたは合成消磁パルスにより増大されている)および書込みデータ信号104の遅延版(同様にユーザ・データ・パルスまたは合成消磁パルスにより増大されている)を含む。書込みデータ信号104に遷移が生じると、その遷移と遅延された書込みデータ信号の対応する遷移の間の遅延は、ライタ・ドライバ・ブリッジ122が電流/電圧をより高い値(オーバシュート・ライト電流強度基準値Ios<4:0>により決定されるような)に増加させる周期(即ちオーバシュート周期)を表す。オーバシュート電流/電圧はライト電流をその定常状態値以上に上げることにより伝送線162をオーバドライブし、その結果誘導ライタ160の電流立ち上げ時間を改善する。
遅延差およびオーバシュート・パルス生成素子132は遅延されたライト信号の生成に遅延差技術を用いており、引き続く遷移の遅延は互いに連なっているので、合成遅延差は製造プロセスや温度変化には敏感ではない。また好ましい実施形態では、短いオーバシュート・パルスの遅延は2つの遅延の間の差として実行するほうが絶対遅延としてより容易である。
ライト・ゲート信号100のハイからローへの遷移105A(図2参照)に応じて、消磁回路116は図2のライト・ゲート・ストレッチ信号109を生成し、導線301を通してANDゲート300に供給する。ヘッド選択信号(HS0からHS3)のうち1つがアサートされると、ANDゲート300は書込みヘッドの選択を実行する。HS信号は、プリアンプ40の構成制御レジスタ40Cのヘッド選択レジスタの相互排他復号から生じる。WGストレッチ信号は選択されたライタ・ドライバ・ブリッジ122のWG端子に導かれ、データ・パルス103または消磁パルス112が選択されたライタ・ドライバ・ブリッジ122と関連する誘導ライタ160にモード制御端子を経由して供給されるようにする。
図3にさらに示されているように、ライト・ゲート・ストレッチ信号109は遅延差およびオーバシュート・パルス生成素子312のバイアス回路302およびマルチプレクサ132のバイアス回路303に供給され、これら2つの部品のバイアス回路が全消磁期間115(図2参照)中パワーアップされた状態に維持されることを保証する。
図2のライト・ゲート・ストレッチ信号109は、ライト・ゲート信号100の延長版である。従来技術のプリアンプでは、ライト・ゲート信号100のみが示される。本発明によれば、ライト・ゲート・ストレッチ信号109は、ライト・ゲート信号100に応じて消磁回路116内で生成され、ハイからローへの遷移105Aでのライト・ゲート信号100のデアサーションに無関係に消磁期間115中は書込み状態にプリアンプ・ライト回路ブロック40Bを維持する。
図2の消磁期間115の間に、WG端子に(アサートされたANDゲート300を経由して)供給されるライト・ゲート・ストレッチ信号109およびモード制御端子に供給されるモード制御信号(即ち消磁合成パルス112をさらに含む書込みデータ信号および遅延された書込みデータ信号)に応じて、ライタ・ドライバ・ブリッジ122内の定常状態ライト電流ミラーおよびオーバシュート電流トランジスタ(図3に示さず)は、時間と共に減衰するピーク・パルス強度を有する減衰パルス・ストリーム158を含むライト電流(図2参照)を生成する。このライト電流は、読出し/書込みヘッド14を消磁するために誘導ライタ160に供給される。
データ書込みの間に、遅延差およびオーバシュート・パルス生成素子312(即ちさらにユーザ・データ・パルス103を含む書込みデータ信号および遅延書込みデータ信号)からのモード制御信号は、データ・ビットがディスク12に書き込まれるようにする。ライタ・ドライバ・ブリッジ122内の電流ミラーおよびオーバシュート電流トランジスタは、データ書込みパルスに応じてオーバシュート・ライト電流(図3のパルス108A)および定常状態ライト電流108を生成するが、ここで定常状態ライト電流の強度の基準値はIwdc<4:0>であり、オーバシュート・ライト電流強度の基準値はIos<4:0>である。
図2の消磁期間115の間のライト電流減衰の特性曲線は、以下で詳細に記述される消磁回路116内のDAC(デジタル−アナログ・コンバータ)により制御される。導線318を経由してライタ・ドライバ・ブリッジ122に入力されるDAC出力信号は、ライト電流が所望の減衰特性曲線に従って減衰するようにするために、ライタ・ドライバ・ブリッジ122内部の信号を変調する。本発明の第1の実施形態によれば、消磁回路116内の単一のDACが全てのライタ・ドライバ・ブリッジ122を制御する。以下の他の好ましい実施形態は、複数のライタ・ドライバ・ブリッジ122のライト電流減衰特性曲線を制御するために、別途のDACを用いる。
単調に減衰するライト電流の例は図2に示されているが、消磁回路116内のDACは他の減衰特性曲線を提供することができる。例えば不等分目盛りの電流の重み付けを有するDACの実施形態は、非線形のライト電流減衰特性曲線の生成を可能にする。他の実施形態では、DACの電流の重み付けはライタ・ドライバ・ブリッジ122の素子の非線形性を補償する出力信号を生成するために選択され、それでライト電流中の非線形性を最少化または除去する。ライト電流減衰特性曲線の他の柔軟性はDAC内部の個々にプログラム可能な電流の重み付けを用いて提供されるが、ここでその重み付けは図1のプリアンプ構成制御レジスタ40Cに記憶された値に従ってプログラムされることができる。
本発明の一実施形態では、図4および5A/5Bの主題はCMOS(相補型金属酸化被膜半導体磁界効果トランジスタ)デバイスを用いて作成された中級性能のライタ・ドライバ・ブリッジに主に適しているが、消磁回路116により専有されるダイエリアはコストを表すので、最小化されなければならない。このように、図4の実施形態に示されているように、DAC403はチップ領域を節約するために全てのライタ・ドライバ・ブリッジ122に共通である。図6に示されている他の実施形態では、DAC403のようなDACは各々のライタ・ドライバ・ブリッジ122に配置されている。図6の実施形態は、BiCMOS技術を用いるより高性能のライタ・ドライバ・ブリッジ122で一般的に用いられる。
図4は本発明の教示に従う、多様な消磁回路116の部品を示す。消磁回路116の動作は、論理ブロック400に入力として供給される、導線155上の消磁イネーブル信号の真の値により可能にされる。上記のように、各々のデータ書込み動作の終了時に消磁動作を実行する必要がある場合、消磁イネーブル信号はプリアンプ40の構成制御レジスタ40Cで生成され、ユーザによりイネーブルされる。
ライト・ゲート信号100がデアサーション(図1の波形100のハイからローへの遷移105Aでの)されると、導線155上の消磁イネーブル信号がアサートされていれば、論理ブロック400からの信号が、消磁期間115の長さを基本的に制御する、シフト・レジスタ・カウンタ402からの非同期リセット(R端子での)を持ち上げる。一実施形態ではシフト・レジスタ・カウンタ402は、17のマスタ−スレーブ・エッジ・トリガ・フリップ・フロップのタンデム接続として実現される。シフト・レジスタ・カウンタ404のマスタ出力端子404A(一実施形態では8)とスレーブ出力端子404B(一実施形態では8)の双方が、選択ブロック420および論理ブロック400に接続される。ずっと後に説明するように、カウント値が#Xsns<1:0>により決定されたある値になるまで、ある「1」がシフト・レジスタ402を通して伝送される。
マスタとスレーブの双方の出力が用いられ、かつシフト・レジスタは周期2Tを有する対称クロックと同期しているので、各々の工程がそれに先立つものよりもT秒(「温度計コード」と称される)遅延された一連の階段出力を、シフト・レジスタが生成する。本発明の消磁回路116内部でのこの特性は、周期2Tを有するクロック(即ちゲート・クロック発振器422)の使用にもかかわらず、時間分解能がTのイベントを可能にする。
シフト・レジスタ・カウンタ402からのリセットの持ち上げに加えて、ライト・ゲート信号100がデアサーションされると、消磁イネーブル信号がアサートされていれば、論理ブロック400はゲート・クロック発振器422(導線424上の信号を経由して)をイネーブルして、ディスク・ドライブのユーザにより選択され、バス152上の値Freq<1:0>により指定される周波数で、導線134上に一連のクロック信号、即ち合成消磁パルスを生成させる。Freq<1:0>値は、クロック発振器の周波数を決定する。好ましい実施形態では、消磁パルスの遷移は各々のパルスのエッジ(即ちシフト・レジスタ・カウンタ402のマスタおよびスレーブ出力)で書き込まれるので、発振器の周波数(即ち消磁パルスの周波数)は所望の消磁周波数の半分として選択されるが、これは即ちクロック発振器422は50%デューティ・サイクルで動作すると仮定している。
一実施形態では、フリーラン動作を許すよりもクロック発振器422を消磁期間中のみにゲートすることが望ましいかもしれない。この特徴は、読出し動作中のプリアンプ読出し回路40Aへのノイズの注入の可能性を防止する。
当業者には周知であるように、ゲート・クロック発振器422は多様の実施形態で実施でき、好ましい実施態様は、バイポーラトランジスタのVbe(ベース−エミッタ電圧)の変動に対し周波数を安定させるために、電圧揺動標準化を有するエミッタ結合論理マルチバイブレータを用いる。
消磁回路116に供給される導線154上の値#Xsns<1:0>は、消磁電流の減衰期間中に挿入されるべき、Freq<1:0>の値で消磁周期115が決定されるように、ある数の合成パルスを設定する。論理ブロック400に供給された#Xsns<1:0>の値は、発振器のオン周期、即ちゲート・クロック発振器422が導線134上のマルチプレクサ132にクロック・パルス(即ち合成データ・パルス)を供給する周期、の長さを制御する。
論理ブロック400からの信号により持ち上げられたリセットで、シフト・レジスタ・カウンタ402はクロック端子に供給されたクロック・パルスに応じて、現在のカウント値(オン周期を表す)が基準値#Xsns<1:0>に等しいことを論理ブロック400内部の同期等化コンパレータが検出するまで、ゼロ状態からカウントする。好ましい実施形態ではカウント・プロセス中に、マスタ出力端子404Aおよびスレーブ出力端子404Bからの双方のパルスは、それらが交互に現れる都度カウントされる。即ちカウントされたパルスは、マスタ0−スレーブ0−マスタ1−スレーブ1等を含む。等化の検出でゲートされたクロック発振器422は、導線424上の論理ブロック400からの信号によりゲート・オフされる。
この時点で、図2の消磁期間115が終了する。全ての論理状態は凍結され、論理ブロック400により供給されたライト・ゲート・ストレッチ信号109は図2に示されるようにロー状態に戻る。消磁期間の終了を示すWGストレッチ信号のこの遷移は、ANDゲート300を経由してWG端子でのライタ・ドライバ・ブリッジ122により見ることができる。
各々のライト動作に引き続くヘッド消磁が不必要な場合は、消磁回路116の動作を抑制する、導線155上の消磁イネーブル信号がロー(例えば偽)にデアサートされる。この動作シナリオの下でDAC403は、ライタ・ドライバ・ブリッジ122による通常のライト動作を可能にする、出力信号を提供する。
消磁シーケンスの間に、DAC403の出力信号は(予め定められた出力信号の特性曲線に従って)フルスケールの値からゼロまで連続的に低減される。ライタ・ドライバ・ブリッジ122に供給されるとこの信号は、消磁期間中に強度が減衰するパルスを生成する。特にDAC出力信号は、通常のデータ読出しのための定常状態ライト電流およびオーバシュート電流(IwdcおよびIos基準値に基づく)を下方に変調することにより、ライタ・ドライバ・ブリッジ122により生成された、ライト電流強度およびオーバシュート電流強度を制御可能に変形する。図2の、減衰パルス・ストリーム158を参照されたい。
図5A、5B、6に関して以下に記述されるようにこの出力電流変調は、ライタ・ドライバ・ブリッジ122の電界効果トランジスタ(またはCMOSトランジスタ)のゲート−ソース電圧(Vgs)の変調により実行される。消磁期間中にVgsの変調のためにDAC出力信号を用いることにより、電界効果トランジスタはハードがオンである三極管動作領域からより高い抵抗に増加する飽和範囲を通って遷移する。これは、電界効果トランジスタにより制御される電流源により誘導ライタ160に供給される電流を、図2の漸減期間107Bの間に正常なライト電流値からゼロに減衰させる。
DAC403を制御するために、図4の選択ブロック420はシフト・レジスタ・カウンタ402のマスタおよびスレーブ・バス404Aおよび404B上の出力信号を組み合わせて復号し、それにより、一実施形態のDACが消磁サイクル中にコード値11111111(好ましいフルスケール値)から00000000(ゼロ出力値)に下降するカウント・シーケンスを実行するように信号をDAC403へ供給する、即ちDAC403は任意の選択された消磁期間長にそのフル・レンジで動作させられる。DAC403の出力での遷移エネルギーのスパイクを除去するためにDAC403は、個々の電流の重み付けに応じて8つの入力線が漸次切り替えられる、「温度計コード」を備える。温度計コードの実施態様は、所望の減衰特性曲線を実行するために、選択ブロック420とDAC403の間に複雑で柔軟でなく遅い再配置ブロックを介在させるよりむしろ消磁減衰特性曲線の形状をDACの電流源の適宜な重み付けにより得られるようにする。電流源の重み付けの計算は、DAC403により決定される変調されたVgs値への、所望の消磁減衰特性曲線に関するライタ・ドライバ・ブリッジ122から得たシミュレーション結果の最少二乗適合を用いて、実行することができる。他の実施形態では、Vgs値を変調する信号を生成するためにデジタルのビット・ストリームがDAC403に入力される。
図4の説明を続けるとDAC403からの出力信号は、レベルをシフトされ、バッファアンプ430(また導線431上の論理ブロック400からのバイアス信号に応じてもいる)によりバッファされて二極双投型スイッチ432(マルチプレクサとして機能する)を通して、導線318上のライタ・ドライバ・ブリッジ122に出力される。導線318を経由して供給される信号は、Vgs_mod_正信号およびVgs_mod_負信号と称される。
さらに以下で図5A、5Bに関して記述されるように、各々のライタ・ドライバ・ブリッジ122内部のVgs_mod_正信号およびVgs_mod_負信号は、トランジスタのVgs電圧を設定することにより制御トランジスタをゲートする。制御トランジスタは印加されたVgs値に応じて動作状態に入り、その動作状態は、さらに定常状態基準値Iwdc<4:0>およびオーバシュート基準値Ios<4:0>に応じて、誘導ライタ160に供給される定常状態ライト電流およびオーバシュート・ライト電流を決定する。
ヘッドの消磁がディスエイブルであると、導線442上に供給されるスイッチ制御信号に応じてスイッチ432は右手位置になる。導線318は接地され、モード制御信号のVgs_mod_正信号およびVgs_mod_負信号を接地電位にさせる。さらに以下に詳述される、ライタ・ドライバ・ブリッジ122内部のインバータの第1のグループは、それによりグラウンド(Vgs_mod_正)と供給電圧Vccの間をスィングする出力を生成する。ディスク12に1ビットまたはゼロ・ビットを書き込むライト電流を生成するために、制御トランジスタはインバータに応じてそれらの通常の「全導通」電位(ハード・オンまたはオフ)の間をスイッチする。
同様にライタ・ドライバ・ブリッジ122内部のインバータの第2のグループは、VeeとVgs_mod_負の間のスィングを出力するが、ここでVgs_mod_負はデータ書込み期間105中(図3参照)は接地電位である。このように制御トランジスタは、データ書込み期間中105はインバータの第2グループに応じて、それらの通常の全導通電位に従って動作する(即ちハード・オンまたはオフ)。
このようにデータ書込み期間105中は、Vgs_mod_正およびVgs_mod_負が双方共に接地電位である場合、ライタ・ドライバ・ブリッジ122内の第1と第2のグループのインバータは最大出力の電圧スィングを経験し、ライタ・ドライバ・ブリッジ122の通常のライト条件である、制御トランジスタをハード・オンまたはオフに駆動する。これらの電圧スィングは、図5A、5Bの議論との関連で以下に詳述される。
対称的に消磁期間115中は、スイッチ432は導線442上のスイッチ制御信号により左手位置に切り替えられる。この位置では、DAC出力信号はVgs_mod_正信号をグラウンドからVccに漸増させ、Vgs_mod_負信号をグラウンドからVeeに漸減させる。これらの漸変電流はライタ・ドライバ・ブリッジ122内の制御トランジスタの導通を変調し、図2の漸減期間107B中に望ましいようにライト電流をゼロまで減少させる。
図4の実施形態に従う消磁パルスの時間シーケンスは、シフト・レジスタ402と周波数1/2T(即ちハーフ・レート・クロックと称される)で動作するゲートされたクロック発振器422を用いる。他の実施形態では、これらの素子はバイナリ・カウンタとタイミングを制御するための周波数1/Tで動作するクロックにより置換されることができる。
本発明のさらに他の実施形態では、図1のデータ書込み回路42Cにより発せられる書込みデータが消磁回路116の素子用のクロックを提供することで、ゲート・クロック発振器422は省略されることができる。この実施形態では、図1のデータ書込み回路42Cは、所望の消磁周波数および充分な期間の、マルチプレクサ132に入力するべきポスト・データ遷移バースト、即ち合成パルスを生成する。そのような実施態様は消磁回路116を単純化することができ、ゲート・クロック発振器422のようなオンチップ・クロック発振器を用いて実行されることができるよりも精密な消磁遷移周波数の制御を提供すると思われる。消磁電流の漸減を生成するために充電したコンデンサに依存する方式に依存する消磁の代替実施態様は、データ周波数を書き込む漸変タイミングに精密にマッチすることが困難なのでこの構成では容易には動作することができないことに留意されたい。
図5A、5Bは、消磁回路116とローレベル論理回路ブロック123をインターフェイスする、ライタ・ドライバ・ブリッジ122のある部品を示す。ゲートおよび論理シフト回路922は、複数のバス940上にゲート制御信号を提供するために、導線133A上の基準値Iwdc<4:0>および導線133B上の基準値Ios<4:0>に応答する。
各々のバッファ/ドライバU3a、U3b、U3c、U3d、L3a、L3b、L3c、L3dは、複数のバス940の各々の1つに現れる、複数のゲート制御信号に応答する。
各々のバッファ/ドライバU3a、U3b、U3c、U3dからのバス出力信号は、下記のブロックU1、U2に配置される、定常状態電流制御トランジスタ(Iwdc)およびオーバシュート電流制御トランジスタ(Ios)(PMOSFETおよびNMOSFET)を駆動またはゲートする。
U3a ブロックU1の定常状態電流制御トランジスタ(Iwdc)
U3b ブロックU1のオーバシュート電流制御トランジスタ(Ios)
U3c ブロックU2のオーバシュート電流制御トランジスタ(Ios)
U3d ブロックU2の定常状態電流制御トランジスタ(Iwdc)
駆動される(イネーブルされる)と、各々の1つのバッファ/ドライバU3a、U3b、U3c、U3dからの各々のバス出力は、関連する定常状態電流制御トランジスタのゲートまたは関連するオーバシュート電流制御トランジスタのゲートを駆動するための、Vccの第1状態の値またはVgs_mod_正の第2状態の値をとる。各々の1つのバッファ/ドライバU3a、U3b、U3c、U3dからの各々のバス出力の出力状態(第1状態値または第2状態値)は、バス940を経由してバッファ/ドライバの各々の1つに提供される、バス化ゲート制御入力信号に従って決定される。
各々のバッファ/ドライバL3a、L3b、L3c、L3dは、Veeの第1状態の出力値およびVgs_mod_負の第2状態の出力値を有する。各々のバッファ/ドライバからのバス化出力状態は、バス940上のバス化バッファ/ドライバ入力信号に従って決定され、ブロックL1、L2の関連する、定常状態電流制御トランジスタ(Iwdc)をゲートする(駆動する)かまたはブロックL1、L2の関連するオーバシュート電流制御トランジスタ(Ios)をゲートする。バッファ/ドライバL3a、L3b、L3c、L3dとIwdcおよびIosトランジスタ(PMOSFETおよびNMOSFET)の間の関連は、以下に記載される。
L3a ブロックL1の定常状態電流制御トランジスタ(Iwdc)
L3b ブロックL1のオーバシュート電流制御トランジスタ(Ios)
L3c ブロックL2のオーバシュート電流制御トランジスタ(Ios)
L3d ブロックL2の定常状態電流制御トランジスタ(Iwdc)
図2のデータ書込み期間105の間に、定常状態電流制御トランジスタおよびオーバシュート電流制御トランジスタのうちのいくつかが、低抵抗スイッチとして動作するためにハードにゲート・オンされ(および他方はゲート・オフされる)、誘導ライタ160に所望の定常状態ライト電流およびライトオーバシュート電流を供給する。このモードではライタ・ドライバ・ブリッジ122は、定常状態電流制御トランジスタおよびオーバシュート電流トランジスタにより供給される定常状態電流およびオーバシュート電流に従って、ディスク12にユーザ・データを書き込むために従来技術の方法で動作する。
消磁期間115の間に、ある定常状態電流制御トランジスタおよびオーバシュート電流トランジスタが、三極管領域で動作するために変化するゲート電圧でゲートされ、誘導ライタ160に減衰する消磁電流を供給する。ライト電流とオーバシュート電流の双方が、図2に示されるような消磁期間115の間にゼロに向かって変調される。
ブロックU1およびU2は、L1およびL2と同様に同一である。各々のブロックU1、U2、L1、L2は、複数の並行定常状態電流制御トランジスタ(図示された実施形態では5つのトランジスタが5ビット・ライト電流制御を提供する)および同様に複数の関連するエリア比トランジスタを含む。並行定常状態電流制御トランジスタは、バッファ/ドライバの1つにより駆動され、図ではIwdcトランジスタと表される。エリア比トランジスタは、図では比W/Lで表され、ディスク12にビットを書き込むためにエリア比トランジスタにより誘導ライタ160に供給される相対定常状態電流を表す。トランジスタ領域は2進法で目盛りされ、ライト電流レベルを制御するためにトランジスタがデジタル−アナログ・コントローラとして機能できるようにされている。Iwdcトランジスタの駆動制御は、関連するエリア比トランジスタにより供給される電流を、エリア比トランジスタにより供給される全電流が所望のライト電流または消磁電流であるようにする。ブロックU1、L2は、ディスク12に第1の状態のビット(例えば1ビット)を書き込むための第1の方向に誘導ライタを通してライト電流を供給するように動作される。ブロックU2、L1は、ディスク12に第2の状態のビット(例えば0ビット)を書き込むための第2の方向にライト電流を供給するように動作される。
各々のブロックU1、U2、L1、L2はさらに、図ではIosトランジスタとして表され、誘導ライタ160に所望のオーバシュート・ライト電流を供給する、複数の並行オーバシュート電流トランジスタを含む。定常状態電流トランジスタとしては、図示された実施形態に従えば、オーバシュート電流トランジスタは、トランジスタ領域が二進で重み付けされているので、5ビットのオーバシュート電流制御を提供するための5つのトランジスタを含む。ライト電流期間に先立つ、オーバシュート期間中は、オーバシュート電流は伝送線162をオーバドライブするために、誘導ライタ160に供給される。オーバシュート電流は、誘導ライタ160の電流立ち上がり時間を短くするために、その定常状態値以上にライト電流を瞬間的に立ち上げる。ブロックU1、L2は、ディスク12に第1の状態のビット(例えば1ビット)が書き込まれる場合に、第1の方向に誘導ライタ160を通してオーバシュート・ライト電流を供給するように動作される。ブロックU2、L1は、ディスク12に第2の状態のビット(例えば0ビット)が書き込まれる場合に第2の方向に誘導ライタ160を通してオーバシュート電流を供給するように動作される。
5ビット制御のライト電流およびオーバシュート電流強度を有する実施形態では、複数のバス940の各々の1つが5本の信号導線を有し、1つの導線が5つの定常状態トランジスタまたはオーバシュート・トランジスタの1つにゲート制御信号を提供する。複数のバス940は、一実施形態では4つのバスを含み、1つのバスがU1、L2の定常状態制御トランジスタの制御用、1つのバスがU1、L2のオーバシュート・トランジスタの制御用、1つのバスがU2、L2の定常状態制御トランジスタの制御用、1つのバスがU2、L2のオーバシュート・トランジスタの制御用である。H−ブリッジの反対足上の2つのブロックが誘導ライタ160に電流を供給するために共に動作し、例えばブロックU1およびL2は定常状態およびオーバシュート電流を誘導ライタ160を通して第1の方向に供給するために同時に動作し、ブロックU2およびL1は定常状態およびオーバシュート電流を誘導ライタ160を通して第2の方向に供給するために同時に動作することに留意されたい。このように、バッファ/ドライバU3a、U3b、U3c、U3d、L3a、L3b、L3c、L3dはバス化した入力信号を受信し、バス化した出力信号を供給する。
図5A、5Bには、<0>および<4>Iwdcトランジスタおよび<0>および<4>Iosトランジスタのみが描かれていることに留意されたい。トランジスタの端子を接続する導線を表す線の破れは、追加の制御トランジスタが存在するが図5A、5Bには示されていないことを表す。他の実施形態では、より多いまたはより少ないビットがライト電流値を表すために用いられることができ、したがって5つより多いまたはより少ない並行トランジスタがそれらの実施形態では必要とされる。またそのような実施形態では、ゲートおよび論理シフト回路922に供給される、Iwdcライト電流およびIosオーバシュート電流の基準値は、対応してより以上または以下のビットを含む。
図4について以上に記載したように、データ書込み期間中に導線318はスイッチ432を経由して接地される。それに応じてVgs_mod_正およびVgs_mod_負信号の双方がグラウンドに維持される。データ書込み期間中に、ゲートのバッファ/ドライバU3a、U3b、U3c、U3dは、U1、U2のIwdcおよびIosトランジスタの各々をVcc(PMOSFETをオフにするために)またはグラウンド(PMOSFETをハード・オンにするために)までゲート・オフする。バス940上の信号に応じて特定のトランジスタがターン・オフまたはオンされ、それは代わりに所望の定常状態およびオーバシュート・ライト電流に応じたものである。同様にバッファ/ドライバL3a、L3b、L3c、L3dは、L1およびL2のIwdcおよびIosトランジスタの各々のゲートを、Vee(NMOSFETをハード・オンにするために)またはグラウンド(NMOSFETをオフにするために)のどちらかである。
消磁期間中に、スイッチ432を通して導線318上に提供されるDAC出力信号に応じて、図2に示されるライト電流の漸減を実行するためのIwdcおよびIosトランジスタのゲート駆動を変化させそれにより導通を制御するために、Vgs_mod_正信号およびVgs_mod_負信号は変化される。このようにして、U1、U2のトランジスタのゲート駆動制御が、ゲート電圧をVcc(トランジスタをオフにし)またはVgs_mod_正(Vgs_mod_正が変調されるようにトランジスタ条件を変更)のどちらかに設定することにより達成されるが、ここでバス940上の制御信号は各々のトランジスタがVccまたはVgs_mod_正によりゲートされるか否かを決定する。Vgs_mod_正の値はDAC出力に応じて変化するので、トランジスタの駆動(Vgs)は変化し、その結果トランジスタにより誘導ライタ160に供給される電流は変化する。
同様にL1、L2のトランジスタのゲート駆動制御は、ゲート電圧をグラウンド(トランジスタをオフに切り替え)またはVgs_mod_負(Vgs_mod_負が変調されるようにトランジスタ条件を変更)のどちらかに設定することにより達成されるが、ここでバス940上の制御信号は各々のトランジスタがグラウンドまたはVgs_mod_負によりゲートされるか否かを決定する。Vgs_mod_負の値はDAC出力に応じて変化するので、トランジスタの駆動(Vgs)は変化し、その結果トランジスタにより供給される電流は変化する。
図5A、5BのW/L領域(即ちチャンネル幅/チャンネル長さの比)にラベルされたMOSFETは、電流の比率を提供する。これらのトランジスタは電流ミラーとして動作するが、ここでW/L比はトランジスタの電流の乗数を決定する。電流ミラー・トランジスタは電流の増倍を提供する、即ち各々の電流ミラー・トランジスタが基準電流とそのトランジスタの電流乗数の積に等しい電流を供給する。こうして電流乗数8を有するトランジスタは、基準電流Irefの8倍の電流を生成する。明瞭化のために、1および16の比を有する電流ミラー・トランジスタのみを、図5A、5Bに示している。一般的にトランジスタの増倍は、それぞれ<0>から<4>のビット位置に対して2のべき乗:1、2、4、8、16で進行する。電流基準トランジスタのW/L比は、図示されるように1であると仮定されている。実際には基準比はより高く、このため全てのトランジスタ比はそれに従ってスケールされる。
以上に見られたように各々の電流ミラー・トランジスタは、Iwdc制御トランジスタの1つと直列に構成されている。制御トランジスタがゲート・オンされると、直列の電流ミラー・トランジスタは誘導ライタ160にライト電流(Iwdc)を配給する。
第1の極性のデータ・ビットをディスク12に書き込む(図1参照)ために、バス940の各々の信号導線は上部のゲート・ドライバU3a、U3bに制御信号を提供するために、ゲートおよび論理シフト回路922により、ハイまたはローに駆動される。ハイ(またはロー)に駆動される特定のバス信号は、ゲートおよび論理シフト回路922に供給されるIwdcおよびIos基準値に応じて、また同様にWG信号および導線314上のモード制御信号に応じて、決定される。バス940上に適宜のビット・パターンを生成するために、ゲートおよび論理シフト回路922は、それに入力されるIwdc信号およびIos信号に応答する、複数の論理素子を含む。適宜のIwdcとIos制御トランジスタをゲートして、上部ゲート・ドライバU3aおよびU3b制御し、バス940上に適宜のビット・パターンを供給するために、論理素子は適宜のライト電流期間(定常状態電流またはオーバシュート電流期間)中にゲートされる。モード制御信号Vgs_mod_正はデータ書込み期間中は接地電位なので、ハイに駆動されるバス信号に対して、上部のゲート・ドライバU3a、U3bはVgs_mod_正上に現れているのに等しいレベルを提供し、このため対応する出力導線を接地し、かつトランジスタ(PMOSFET)をハード導通に駆動するために、関連する制御トランジスタのゲートを接地する。バス信号をローに駆動するために、上部ゲート・ドライバU3a、U3bは、制御トランジスタのゲートへの対応する出力バス上に、Vccを供給して、関連するトランジスタをオフにする。
例えばIwdc基準値が5でIos基準値が7である場合、バス940上の信号はゲート・ドライバU3a、U3bが、乗数1と乗数4を有するIwdc電流ミラー・トランジスタと関連するIwdc制御トランジスタをゲート・オンし、乗数1、2、4を有するIos制御トランジスタをゲート・オンして適宜のIos値を生成するようにする。図示された実施形態によれば、適宜のIosトランジスタのゲート・オンによる所望のIos電流の注入は、Iosトランジスタのドレイン−ソース抵抗に基づいて実行されることに留意されたい。
第1の極性のデータ・ビットを書き込むために、下部のゲート・ドライバL3c、L3dがバス940上の信号に応答して、IwdcおよびIos基準信号に応じて、ブロックL2内の制御トランジスタをゲートすることが必要である。これらの入力バスをハイに駆動するために、下部のゲート・ドライバL3c、L3dは、関連するトランジスタ(NMOSFET)をハード導通に駆動するために、出力バス上のVgs_mod_負信号と等しいレベルを供給する。ローに駆動されるバス導線に対して、下部ゲート・ドライバL3c、L3dは関連するトランジスタ(NMOSFET)をVeeにターン・オフするために、対応する出力バスを動作させる。
Iwdcライト電流を関連する電流ミラー・トランジスタを通して提供し、Iosライト電流を提供するために、適宜の制御トランジスタを導通するようにゲートするように、バッファ/ドライバU3c、U3d、L3c、L3dを制御するブロックU2、L1の制御トランジスタを用いて、反対の極性のデータ・ビットがディスク12に書き込まれる。
消磁期間中は、ブロックU2、L1内のIwdcおよびIos制御トランジスタがゲート・オフされる一方で、ブロックU1、L2内の1つまたは複数のIwdcとIos制御トランジスタがゲート・オンされる。ついでブロックU1、L2の制御トランジスタがゲート・オフされ、ブロックU2、L1の1つまたは複数の制御トランジスタがゲート・オンされる。Vgs_mod_正およびVgs_mod_負の変化に関連して、このプロセスは図2の減衰パルス・ストリーム158を生成する。一実施形態によれば、減磁期間中にゲート・オンされる制御トランジスタは、データ書込み期間中にゲート・オンされるものと同じトランジスタである。他の実施形態では、消磁期間中にゲート・オンされる制御トランジスタがデータ書込み中にゲート・オンされる制御トランジスタと同一でないことを、当業者は認識する。
所望の消磁電流を供給するために、電流ミラー・トランジスタと協働する1つまたは複数の制御トランジスタをゲート・オンすることにより、消磁電流は制御される。しかしながらデータ書込み期間と対称的に、消磁期間中はVgs_mod_正信号およびVgs_mod_負信号がDAC403の制御の下に変化して、制御トランジスタがカットオフに向かって徐々に駆動されるようにする。データ書込み期間中は制御トランジスタは、ハード・オンまたはオフのどちらかに駆動されることを思い出されたい。制御トランジスタは電流ミラーを制御するので、前者がカットオフに向かって駆動されるにつれ電流ミラーにより配給される電流は減少する。
従来技術のプリアンプは本発明の減磁能力を欠いているので、Iwdc電流およびIos電流を生成するために、それらに関連するMOSFETのハード・ターン・オンを保証するための、適宜の固定電圧にVgs_mod_正信号およびVgs_mod_負信号がハードウェアで配線される。従来技術に従えば減衰したライト・ダウンがないので、出力段のトランジスタの導通を変調する必要はない。
図5A、5Bについて説明を続けると、当業者には周知の終端ドライバ950および抵抗952は、誘導ライタ160に供給する適切な伝送線930の送信側インピーダンス終端を維持する。抵抗値は、Ro=Zo/2である。終端ドライバ950は、ある電圧出力(即ち低い出力インピーダンス)を生成することが仮定されている。
他の実施形態では、ブロックL1およびL2内の制御トランジスタは、PMOSFETを含み、ブロックU1およびU2内の制御トランジスタは、トランジスタを駆動するためのゲート・ドライバ出力信号を適宜の極性に調整する、NMOSFETを含む。
本発明の第1の実施態様は、ライタ・ドライバ・ブリッジ122の出力ドライバのVgsの変化による減磁期間中にライト電流を変化させる、CMOSライタ・ブリッジと組み合わせて記述されるにもかかわらず、本発明の概念は、ライト電流およびオーバシュート電流を決定する、やがて記述されるライタ・ドライバ・ブリッジ122、エリア比出力デバイスを有する、他のCMOSライタ・ブリッジの実施態様に適用可能である。他の実施形態では、消磁電流の漸減を実現するために、出力デバイスの電圧を変調するよりもむしろ、バス224上の温度計コードを二進に重み付けされた出力トランジスタを制御する、二進コードに変換するロジックを経由して、DAC403を除去してバス224(図4参照)上の信号がバス133A、133B上の値を制御することが可能である。
他の実施形態によれば、電流の漸減は図2の消磁期間115中に、Iwdc制御トランジスタの異なる1つをゲート・オン(およびオフ)することにより、実行することができる。トランジスタのターン・オンとオフの遷移の効果が時間の関数として供給される全電流が減少するように、それによりトランジスタが関連する、電流ミラーのエリア比に従って、トランジスタはターン・オンおよびオフされる(バス940上の信号により)ために選択される。例えば、消磁期間の始まりでは、エリア比が16であるトランジスタが出力電流を生成するように、ビット位置<4>を割り当てられた制御トランジスタのみがゲート・オンされる。次にビット位置が<4>である制御トランジスタがターン・オフされる一方で、ビット位置<0>、<1>、<2>、<3>に関連する制御トランジスタがゲート・オンされ、全エリア比が15である電流ミラー・トランジスタから出力電流が生成される。減少電流を生成するための制御トランジスタの選択プロセスは、消磁期間の終了まで続けられる。供給される電流のエリア比を1に連続的に減少させる必要がないばかりでなく、消磁期間の終了でエリア比を1にする必要もない。この実施形態では、Vgs_mod_正信号およびVgs_mod_負信号はそれらの「ハード・オン」値に結合され、IwdcおよびIosバスは「通常ライト」値から、ライト電流の減衰を生成するためのトランジスタ制御を達成するように、デジタル的に漸減される(即ちデジタルでカウント・ダウンされる)。
相対的に低速なライタ・ドライバ・ブリッジ122との使用に適した他のアプローチでは、DACの出力信号が対応して減少するように、DACへの入力信号を漸減するライト電流を決定するために、通常のライト電流DACを用いる。図5A、5Bの基準電流源960は、DACの出力信号により制御される。この実施形態では、Vgs_mod_正およびVgs_mod_負の値はグラウンドにハードウェアで配線され、それにより制御トランジスタは「ハード・オン」となる。このように消磁期間中のライト電流の漸減は、減少するIref値を通して実行される。
図6は、高性能のライタ・ドライバ・ブリッジ1000を含む、本発明の他の実施形態を示す。図6はライタ・ドライバ・ブリッジに相補型BiCMOS高速プロセスに従って製作された本発明の特徴を示すにもかかわらず、当業者はその教示が全NPN(およびPNP)BiCMOSプロセスに適用可能であることが判ると思われる。
図6に示されているように、また他の実施形態と共通であるが、高性能ライタ・ドライバ・ブリッジ1000は図4のIos遅延チェイン312からバス314を通してモード制御信号を受信し、かつ8ビットのバス1004を通して、シフト・レジスタ・カウンタ402に由来し、選択ブロック420を通った消磁レベル制御入力を受信する。図3、4、5A、5Bについて以上に記述した実施形態は、マルチヘッド・ライタの全ライタ・ドライバ・ブリッジ122に仕えるために、単一の「温度計コード」DAC403を用いることに留意されたい。図6の実施形態は、各々のライタ・ドライバ・ブリッジ(図6には1つの高性能ライタ・ドライバ・ブリッジ1000のみが示されている)に個々のDACを含む。その結果この実施形態では、8ビット・バス1004は、全ライタ・ドライバ・ブリッジ1000と並列に配給する前に、選択ブロック420から充分なファンアウトを提供するように、パワー化されなければならない。
ライタ・ドライバ・ブリッジ1000は、終端ドライバ1020、および終端電圧スイッチ1024内に配置された、バイポーラ・ドライバ切り替え電流源1022、1023を含む。図5A、5Bの終端ドライバ950の一実施態様を表すこれらの部品は、終端抵抗952と共に、終端抵抗952を通して電流を限定する誘導ライタ160に供給する、終端ライン162の、適宜の送信側終端を維持する。
対角的に対向する高速スイッチ付き電流源または電流ミラー1030、1032は、ディスク12にデータ・ビットを書き込むために、終端レジスタ952を通る電圧降下を起こすことなく、定常状態ライト電流(Iwdc)を誘導ライタ160を通して直接切り替える。対角的に対向するスイッチ付き電流源または電流ミラー1038、1040(電流源1030、1032の対応部分)は、誘導ライタ160へのオーバシュート電流(Ios)を切り替える。各々のスイッチ付き電流ミラー1030、1032、1038、1040は、ディスク12に反対極性のビットを書き込むための、対称的な対応部分(1050、1052、1054、1056)を有する。各々の電流源1030、1032、1038、1040、1050、1052、1054、1056は、制御信号DX、DY、OsY、OsX、〜OsY、または〜OsXによりそれぞれ電流源の対応する制御MOSFETがゲート・オンされると、誘導ライタ160に電流を供給する。
図4のOS遅延チェイン312からの信号出力および図2に示される信号については、ライタ・ドライバ・ブリッジ1000に入力される制御信号DXは、書込みデータ信号104(ユーザ・データ・パルスまたは合成消磁パルスにより増大されている)であり、ライタ・ドライバ・ブリッジ1000に入力される制御信号DXdldは、書込みデータ信号104(ユーザ・データ・パルスまたは合成消磁パルスにより増大されている)の遅延版である。制御信号DYは制御信号DXの補数であり、即ちDY=〜DXである。制御信号DYdldは制御信号DXdldの補数であり、即ちDYdld=〜DXdldである。
論理ブロック1060(図5A、5Bのゲートおよび論理シフト回路922と相似する)は、Ios遅延チェイン312から受信するモード制御信号を受信して復号し、電流源と直列のMOSFETをゲートするモード制御信号DX、DY、DXdld、DYdldに応じて制御信号OsY、OsX、〜OsY、〜OsXを生成する。
温度計コード化されたM−DAC(DACの倍数)1070、1072、1074は、各々がバス1004および基準電流源1080、1082、1084によりそれぞれ供給される。電流源1080、1082、1084と関連するデノミネータM1またはM3は、制御されたトランジスタに隣接して示すように、電流源と関連するトランジスタ・エリア比を表す。見られるように、各々のM−DAC1070、1072、1074はデュアル・トラッキングの反対側に極がある電流出力を含む。M−DAC1072は、Ios電流を供給し、M−DAC1074はIwdc電流を供給する。本質的に基準電流1084、1082はIwdcおよびIos基準値をそれぞれ表しているが、それは電流源1084および1082は電流出力デジタル−アナログ・コンバータ(図示せず)により駆動され、該コンバータはIwdcおよびIos基準値を受信して、それらを基準電流源1082、1084により供給されるDC基準電流に変換する。基準電流源が電流Iを生成してバス1004が値Dをキャリーすると仮定すると、倍数DAC1070、1072、1074は、D=<11111111>の時Iの出力電流を供給し、D=<00000000>の時出力電流0を供給する。
M−DAC1070は、電流源1090、1092に基準電流を提供し、M−DAC1072は、電流源1094、1096に基準電流を提供してIos電流を誘導ライタに供給し、M−DAC1074は、電流源1098、1100に基準電流を提供して、Iwdc電流を誘導ライタに供給する。各々の電流源1090、1092、1094、1096、1098、1100はゲート端子を有するMOSFETと直列であり、該端子はMOSFETのハード・ターン・オン条件を保証するハイまたはローの電圧に接続されており、電流源は電流ミラーに電流を提供できるようにされる。これらのMOSFETは、各々の電流ミラーが同じエミッタ抵抗を見ることを保証するように動作する。
他の実施形態では、各々の高性能ライタ・ドライバ・ブリッジ1000にM−DAC1070、1072を組み込む代わりに、M−DAC1070、1072は消磁回路116(図4のように)に配置され、複数のライタ・ドライバ・ブリッジ122のライト電流を制御する。
電流源1090、1092は、スイッチ付き電流ミラー1022、1023によりミラー化されている。電流源1094、1096は、それぞれスイッチ付き電流ミラー1040/1056および1038/1054によりミラー化されている。電流源1098、1100は、スイッチ付き電流ミラー1032/1052および1030/1050によりミラー化されている。各々の電流ミラーは図6のバイポーラトランジスタを用いて具体化されているが、他の実施形態ではMOSFETがバイポーラトランジスタの代わりに用いられることができる。バス1004上の信号の制御の下に、変更された電流基準値を提供するM−DAC1070、1072、1074により、スイッチ付き電流ミラーにより供給される電流は消磁プロセス中に減衰する。
図7、8は、当業者に周知の従来型のライタ・ドライバ・ブリッジ1200との使用に適した、他の2つの本発明の実施形態を示し、図4のライタ・ドライバ・ブリッジ122と同様の部品を含んで、導線1204、1205上にアナログの基準値Iwdc、Ios(ライト電流およびオーバシュート電流)をそれぞれ別個に受信し、ライタ・ドライバ・ブリッジ1200により誘導ライタ160に供給されるライト電流およびオーバシュート電流を決定するために用いられる。以下の動作の要約は、定常状態ライト電流パス、即ち同様に機能するオーバシュート電流パスを記述する。
MOSFET1210は導線1204上にIwdc基準値を受信し、PMOSFET1212、1214、1216に電流をミラーする。PMOSFET1212は、NMOSFET1220、1222、1224にブリッジの下半分にIwdcをミラーする。「正」のビットの書込み中は、トランジスタ1230、1232は、ゲート・バッファ/ドライバ1238、1240をそれぞれ通したゲートおよびレベル・シフト回路922からの導線1236上の信号によりターン・オンされる。これがIwdcライト電流を誘導ライタ160を通って、VccレールからVeeレールに左から右に流れるようにさせる。
同様の方法で負のビットのライトは、ゲートおよびレベル・シフト回路922からの導線1260上の信号に応じて、ゲート・バッファ/ドライバ1256、1258の動作により、対角的に配置されたトランジスタ1250、1252をオンに変化させることを伴う。
オーバシュート電流は、各々のオーバシュート電流ブロック1170A、1170B、1170C、1170D内の、それぞれのバッファ/ドライバ(ゲートおよび論理シフト回路922により供給される制御信号により制御される)およびバッファ/ドライバ信号に応じる制御MOSFETとの合同した動作で、制御トランジスタ、電流ミラー・トランジスタの動作を通して同様に誘導ライタ160に供給される。
ライト電流の強度がライタ・ドライバ・ブリッジ122内部で設定される図5A、5Bの実施形態とは異なり、図7の実施形態ではライト電流の強度(定常状態ライト電流およびオーバシュート・ライト電流の双方)は導線1024、1025上に供給される電流強度、即ちIwdc、Ios基準値により決定される。同様に、図5A、5Bの実施形態とは対称的に、ゲート・ドライバ(例えば、1256、1258)はVcc、グラウンド、Veeに適宜にハードウェアで配線され、それにより駆動されるMOSFETのハード・ターン・オンまたはターン・オフを保証することに留意されたい。
図8は、図7のライタ・ドライバ・ブリッジ1200との使用のための、図2の消磁期間115中のIwdcおよびIos基準電流値を変更する、回路の一実施形態を示す。図4の実施形態と同様に、DAC403は、バス224上のカウント信号に応じて、フルスケール(通常のライト・モードで用いられる)からゼロ(消磁期間115中に)に低下する、出力電流の漸変を生成する。電流の漸変は、バス133A、133B上のIwdcおよびIos基準値を同様にそれぞれ受信する、倍増DAC1300、1302への基準電流として適用される。その結果、ライタ・ドライバ・ブリッジ1200へ倍増DAC1300、1302から導線1204、1205を通って配給される基準電流は、消磁期間115に初期値からゼロまで減少され、それによりヘッドの消磁を達成する。
図9は本発明の教示に従う、ライタ・ドライバ・ブリッジ1200との使用のための他の消磁の実施態様を示し、そこでは、倍増DAC1300、1302に供給される、IwdcおよびIos基準電流値のアナログ変調で行われた図8とは異なり、ライト電流の漸減はデジタル的に実行される。図9の実施形態に従えば、DAC1300、1302はそれぞれバス133A、133Bを通して基準電流値Iwdc、Iosを受信する。消磁期間中の基準値Iwdc、Iosの漸減は、それぞれのDACへのデジタル入力の変調により実行される。漸変がない場合(即ちデータ書込み動作中)は、スイッチ1340の位置1340Aから、固定の基準電流Iwdc<4:0>およびIos<4:0>が直接DAC1300、1302に送られる。したがって導線1310、1312上の基準電流は通常のデータ書込み動作に適切な値に設定される。
スイッチ1340の消磁位置1340Bでは、DAC1300、1302がそれぞれ漸変設定点論理ブロック1350、1352から入力信号を受信する。ブロック1350は、Iwdc<4:0>バス133Aからおよび図4のバス224を経由して選択ブロック420から入力を受信する。ブロック1350は以下の式に従うバス224上で受信された減磁強度入力に応じて、Iwdc基準入力を倍増し、正規化する。
ブロック1350からの出力信号=(バス224の実際の状態/バス224−1で利用可能な状態の数)×(バス133B上の値)
ブロック1352は、Ios基準値に対し同様の動作を実行する。ライタ・ドライバ・ブリッジ1320への漸変するIwdcおよびIos基準値の供給は、消磁期間中に所望のライト電流の減衰を生じさせる。
他の実施形態では、減磁の漸減の分解能を増すために、DAC1300、1302がバス133A、133Bの幅により厳密に必要とされる(5ビット)より高い分解能を持つことが有利である。
ディスク・ドライブの書込みヘッドを消磁するのに有用な、構成とプロセスが記述された。本発明の特定の用途と実施形態の例が図示および議論され、本発明を多様な方法と多様な回路構成で実施する基礎を提供する。発明の範囲内で多数の変形が可能である。記述された1つまたは複数の実施形態に関連する特徴と要素は、全ての実施形態において必要であると考えられるべきではない。本発明は、以下の請求項によってのみ限定される。
本発明の教示が適用可能な、従来技術のディスク・ドライブ記録システムの図である。 本発明の消磁方法および装置に関連する信号波形の図である。 本発明の消磁装置およびディスク・ドライブのヘッドに関連する部品の図である。 図3の消磁装置のいくつかの素子をさらに詳細に示す図である。 本発明の消磁装置の第1実施形態に従って制御される、ディスク・ドライブ・システムのライタ・ドライバ・ブリッジの部品を示す図である。 本発明の消磁装置の第1実施形態に従って制御される、ディスク・ドライブ・システムのライタ・ドライバ・ブリッジの部品を示す図である。 本発明の消磁装置の第2実施形態に従って制御される、ディスク・ドライブ・システムのライタ・ドライバ・ブリッジの部品を示す図である。 本発明の他の実施形態に従う、種々の消磁電流生成方法を示す図である。 本発明の他の実施形態に従う、種々の消磁電流生成方法を示す図である。 本発明の他の実施形態に従う、種々の消磁電流生成方法を示す図である。

Claims (50)

  1. パルスを生成する発振器と、
    消磁期間の長さを決定する素子と、
    カウント値に応じて消磁電流を発生する電流源と、を含むディスク・ドライブのヘッドを消磁する装置において、
    該消磁電流は時間と共に減少し、かつ該パルスはヘッドを消磁する消磁電流を変調する、消磁装置。
  2. 該消磁期間の長さを決定する該素子は、該パルスに応じて該消磁期間の長さを表すカウント値を生成するシフト・レジスタ・カウンタを含み、各々のパルスの周期は2Tであり、該カウント値は複数の一連のパルスから決定され、該複数の一連のパルスの各々の周期はTである、請求項1に記載の装置。
  3. 該シフト・レジスタ・カウンタは複数のマスタ出力端子と複数のスレーブ出力端子とを含み、該複数の一連のパルスは、該複数のマスタ出力端子で生成された周期2Tのパルスと、該複数のスレーブ出力端子で生成された周期2Tのパルスと、の組合せを含む、請求項2に記載の装置。
  4. 該ディスク・ドライブ・ヘッドの消磁を可能にする消磁イネーブル信号をさらに含む、請求項1に記載の装置。
  5. 該ヘッドはデータ書込み期間中に供給されるライト電流に応じてディスクにデータを書き込む誘導ライタをさらに含み、該装置はライト電流および消磁電流を生成するライタ・ドライバ・ブリッジをさらに含み、データ書込み期間中は該ライタ・ドライバ・ブリッジはライト・ゲート信号に応じて該誘導ライタにライト電流を供給し、消磁期間中は該ライタ・ドライバ・ブリッジはライト・ゲート・ストレッチ信号に応じて誘導ライタに消磁電流を供給する、請求項1に記載の装置。
  6. 該パルスの周波数を表す周波数値に応じる、請求項1に記載の装置。
  7. 消磁電流の特性曲線が線形または非線型の特性曲線を含む、請求項1に記載の装置。
  8. データ書込み期間中はディスク・ドライブにデータを書き込むライト電流を受信し、消磁期間中はヘッドを消磁する消磁電流を受信するための、誘導ライタと、
    ライト電流および消磁電流を生成するためのライタ・ドライバ・ブリッジと、
    消磁期間の長さに応じ、それに従って該ライタ・ドライバ・ブリッジに供給する制御信号を生成して、該消磁電流を時間と共に減少させるデジタル−アナログ・コンバータと、をさらに含む請求項1に記載の装置。
  9. 該制御信号は、該カウント値に応じて該デジタル−アナログ・コンバータで生成される二進の値に応じて生成される、請求項8に記載の装置。
  10. 該二進の値は温度計コードまたは二進コードに応じて生成される、請求項9に記載の装置。
  11. 該デジタル−アナログ・コンバータは複数の電流重み付け素子を含み、該制御信号は該複数の電流重み付け素子から選択された電流の重み付けに応じる、請求項8に記載の装置。
  12. 該複数の電流重み付け素子は不均等に目盛られた電流重み付けを含む、請求項11に記載の装置。
  13. 該電流重み付け素子は、ライタ・ドライバ・ブリッジ内の非線形電流効果を最少にするように、複数の電流重み付け素子から選択される、請求項11に記載の装置。
  14. 該ライタ・ドライバ・ブリッジは相補型金属酸化物半導体電界効果トランジスタ回路を含むか、またはバイポーラ接続トランジスタ相補型金属酸化物半導体電界効果トランジスタ回路を含む、請求項8に記載の装置。
  15. 該ライタ・ドライバ・ブリッジは消磁電流を生成する複数の電界効果トランジスタを含み、該制御信号は消磁電流を生成するために、該複数の電界効果トランジスタを制御するゲート駆動信号を含む、請求項8に記載の装置。
  16. 該消磁電流は、定常状態消磁電流とオーバシュート消磁電流を含み、該制御信号は定常状態消磁電流およびオーバシュート消磁電流を生成するために該複数の電界効果トランジスタをゲートする、請求項15に記載の装置。
  17. 該制御信号は消磁期間中に定常状態消磁電流を基準値から実質的にゼロに減少させるための該複数の電界効果トランジスタのうち第1の電界効果トランジスタをゲートし、該制御信号は消磁期間中にオーバシュート消磁電流を減少させるための該複数の電界効果トランジスタの第2の電界効果トランジスタをゲートする、請求項16に記載の装置。
  18. 該複数の電界効果トランジスタの各々の抵抗が、該制御信号に応じて、消磁期間中に定常状態消磁電流およびオーバシュート消磁電流を減少させる、請求項16に記載の装置。
  19. 該制御信号は消磁期間中は時間と共に消磁電流を減少させるように、データ書込み期間中はライト電流を実質的に定常値に維持させるように、該複数の電界効果トランジスタを制御する、請求項15に記載の装置。
  20. 該ゲート駆動信号は電圧Vgsを有する、請求項15に記載の装置。
  21. 該発振器、該素子および該電流源は、該ディスク・ドライブ・ヘッドをさらに含むディスク・ドライブ・システムのプリアンプに配置されている、請求項1に記載の装置。
  22. 該ディスク・ドライブ・ヘッドはディスク・ドライブに書き込むデータ・パルスを受信し、該データ・パルスは該発振器により生成されるパルスと同期している、請求項1に記載の装置。
  23. データ書込み期間を定義するライト・ゲート信号を生成し、かつライト・ゲート信号に応じてライト・ゲート・ストレッチ信号を生成する部品をさらに含み、該ディスク・ドライブ・ヘッドはデータ書込み期間中にディスクにデータを書き込み、該ライト・ゲート・ストレッチ信号はデータ書込み期間を超えて延伸する消磁期間を描写し、該発振器により生成されるパルスは消磁期間中はディスク・ドライブ・ヘッドに供給される、請求項22に記載の装置。
  24. 該部品はデータ書込み期間と消磁期間の間に遅延期間を挿入する、請求項23に記載の装置。
  25. 該消磁期間の長さを決定する該素子は、パルスに応じて消磁期間の長さを表すカウント値を生成する、シフト・レジスタ・カウンタを含み、該カウント値は、第1の周波数を有する一連のパルスから派生し、かつ該発振器により生成されるパルスは第2の周波数を有し、さらに該第1の周波数は該第2の周波数の倍数である、請求項1に記載の装置。
  26. 該倍数が2を含む、請求項25に記載の装置。
  27. 該パルスは正のピーク値と負のピーク値の間を延伸し、正のピークの強度は実質的に負のピークの強度と等しく、かつ消磁電流が減少するにつれて、正のピーク値と負のピーク値は時間と共にゼロに近づく、請求項1に記載の装置。
  28. 消磁電流がヘッドに供給されている時は、パルスの持続時間を表す信号および消磁電流を変調する多数のパルスを受信する、請求項1に記載の装置。
  29. 該消磁電流がヘッドに供給される時のみ、該発振器はオンである、請求項1に記載の装置。
  30. 予め定められた制御信号の特性曲線に応じて、制御信号を生成する部品をさらに含み、該制御信号は該消磁電流が時間と共に減少するようにさせる電流源を制御する、請求項1に記載の装置。
  31. 該制御信号の特性曲線が、時間と共に線形または非線形で減少する特性曲線を含む、請求項30に記載の装置。
  32. 該部品は、温度計コードに従って制御信号を生成する、デジタル−アナログ・コンバータを含む、請求項30に記載の装置。
  33. 該消磁電流は正のパルス・ピークまたは負のパルス・ピークのどちらかを有する複数のパルスを含み、消磁電流が時間と共に減少するにつれて、正のパルスのピークと負のパルスのピークは時間と共にゼロに近づく、請求項1に記載の装置。
  34. 該消磁電流の強度は複数の電流源のうち選択された電流源に従って決定され、かつ該電流源は消磁電流が時間と共に減少するように選択される、請求項1に記載の装置。
  35. 周期2Tを有するクロック・パルスを生成する発振器と、
    該パルスを受信して、それに応じて複数のマスタ出力端子と複数のスレーブ出力端子にカウント値を生成するカウンタであって、該カウンタがクロック・パルスをカウントするにつれて最終カウント値に到達するまでカウント値が周期Tで変化するカウンタと、
    クロック・パルスおよびデータ・パルスに応じて、消磁期間中にクロック・パルスによって変調されかつデータ書込み中にデータ・パルスによって変調されたライト・データ信号を生成するマルチプレクサと、
    消磁期間中は時間と共に変化する制御信号を生成する、該最終カウントに応じるデジタル−アナログ・コンバータであって、データ書込み期間中は実質的に一定に維持されるデジタル−アナログ・コンバータと、
    各々が該制御信号に応じた動作状態を有する複数の定常状態電流トランジスタであって、各々が同様に複数の電流ミラーのうち1つの電流ミラーを制御し、各々の電流ミラーが該書込みヘッドに異なる電流を供給するための異なるエリア比を持ち、データ書込み期間中は該複数の定常状態電流トランジスタのある1つを制御信号に応じて関連する電流ミラーから書込みヘッドに供給され、該記録媒体に第1の極性のビットを第1の方向に書き込ませ、データ書込み期間中は該複数の定常状態電流トランジスタのうち他のトランジスタを該制御信号に応じて関連する電流ミラーから書込みヘッドに供給され、該記録媒体に第2の極性のビットを第2の方向に書き込ませ、データ書込み期間中は該複数の定常状態制御トランジスタの動作状態を実質的にオンまたは実質的にオフのどちらかにし、消磁期間中は該複数の定常状態電流トランジスタの動作状態を制御信号により制御されるように変化させる、複数の定常状態電流トランジスタと、
    該制御信号に応じて各々が動作状態を有する複数のオーバシュート電流トランジスタであって、データ書込み期間中は該複数のオーバシュート電流トランジスタのうちあるトランジスタが第1の方向に該書込みヘッドに電流を供給するように制御され、データ書込み期間中は該複数のオーバシュート電流トランジスタのうち他のトランジスタが制御されて第2の方向に該書込みヘッドに電流を供給するオーバシュート電流トランジスタとを含み、
    消磁期間中は該オーバシュート電流トランジスタの動作状態が該制御信号により制御されると変化する、記録媒体にデータ・ビットを書き込むディスク・ドライブの書込みヘッド。
  36. 該クロック・パルスと該データ・パルスが同期している、請求項35に記載のディスク・ドライブ。
  37. 該制御信号は、該複数の定常状態電流トランジスタおよび該複数のオーバシュート電流トランジスタを制御する、ゲート駆動信号を含む、請求項35に記載のディスク・ドライブ。
  38. 該制御信号は温度計コードに応じて、時間と共に変化する、請求項35に記載のディスク・ドライブ。
  39. さらに複数のバッファ/ドライバを含み、該複数のバッファ/ドライバの各々が定常状態電流基準値に応じた入力信号、またはオーバシュート電流基準値に応じた入力信号により、第1または第2の状態を有する出力信号を生成するように制御され、該第1の状態の該出力信号の強度は該制御信号により決定され、
    該複数のバッファ/ドライバの各々からの出力信号は、該複数の定常状態電流トランジスタのうち1つのトランジスタの、または該複数のオーバシュート電流トランジスタのうち1つのトランジスタの動作状態を制御する、請求項35に記載のディスク・ドライブ。
  40. 該発振器がクロック・パルスの周波数または周期を表す信号に応じて、クロック・パルスを生成する、請求項35に記載の装置。
  41. パルスを生成する発振器と、
    該パルスに応じてカウント値を生成するレジスタと、
    該カウント値に応じて、時間と共に変化する値を有する、制御信号を生成するデジタル−アナログ・コンバータと、
    該制御信号に応じて消磁電流を生成する電流源であって、該消磁電流は該制御信号に応じて時間と共に減少する電流源と、を含み
    該パルスが該ヘッドを消磁する消磁電流を変調する、複数のディスク・ドライブ・ヘッドを消磁する装置。
  42. 該複数のディスク・ドライブ・ヘッドの数と等しい、複数のデジタル−アナログ・コンバータをさらに含む、請求項41に記載の装置。
  43. 記録システムに書き込まれるべきデータに応じて、データ・パルスを生成し、ヘッドを消磁する合成パルスを生成する発振器と、
    該合成パルスに応じてカウント値を生成するレジスタと、
    該カウント値に応じて消磁電流を生成する電流源であって、該消磁電流が時間と共に減少する電流源と、
    該合成パルスはヘッドを消磁する消磁電流を変調する、データ記録システムのディスク・ドライブ・ヘッドを消磁する装置。
  44. 該データ・パルスと合成パルスは同期している、請求項43に記載の装置。
  45. 磁気記録システムにデータ・ビットを書き込むためのデータ・パルスに同期した消磁パルスを生成する工程と、
    消磁期間の長さを表すデジタル値を制御信号に変換する工程と、
    該制御信号に応じて時間と共に減少する消磁電流を生成する工程と、
    消磁パルスにより消磁電流を変調する工程と、
    書込みヘッドを消磁するために、書込みヘッドへ変調された消磁電流を供給する工程とを含む、磁気データ記録システムの、書込みヘッドを消磁する方法。
  46. 該消磁パルスを生成する工程が、
    消磁期間の長さを表すカウントが満たされるまで消磁パルスをカウントすることをさらに含む、請求項45に記載の方法。
  47. 該デジタル値を制御信号に変換する工程が、消磁期間の長さを表す該カウントをアナログ制御信号に変換することである、請求項46に記載の方法。
  48. 該制御信号が書込みヘッドに消磁電流を供給する、複数のトランジスタの動作条件を制御する、請求項45に記載の方法。
  49. 該動作条件が、書込みヘッドに供給される消磁電流の強度を制御するために、該複数のトランジスタの各々がオンになる度合いを含む、請求項48に記載の方法。
  50. 該複数のトランジスタの各々1つが該書込みヘッドに異なる電流強度を供給し、該制御信号に応じて、該複数のトランジスタのうちの1つのトランジスタが書込みヘッドに消磁電流を提供するために選択され、時間につれて該複数のトランジスタのうち別のトランジスタが消磁電流を時間と共に減少させるために選択される、請求項48に記載の方法。
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