JP2642045B2 - データ書込み回路 - Google Patents
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- G11B5/022—H-Bridge head driver circuit, the "H" configuration allowing to inverse the current direction in the head
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Description
ド等の磁気トランスデューサによって磁気記憶ディスク
に書込みするための回路を用いるディスク記憶装置に関
する。本発明は特に、高変換率である誘導書込みヘッド
を用いてデータ書込みが調整でき、3ボルト程度と低い
電源電圧で動作可能で、ヘッドがデータを書込まない場
合はヘッドを電食から保護する、書込みドライバ回路に
関する。
Technical Disclosure Bulletin、Vol. 23、April 198
1、pp. 5167-5168記載の記事である。この記事は、磁気
記憶装置で使用される4個のバイポーラ・トランジスタ
を有する書込みドライバ回路を記述する。これらのトラ
ンジスタは上部と下部において対になるように配置され
た"H"形構成であり、薄膜誘導書込みヘッドに対して双
方向性の書込み電流を与える。電流の方向の高速切換え
を確実にするために、(i)各対であるトランスデュー
サの活性トランスデューサの飽和は、十分に高い供給電
圧を供給することによって防止することができ、及び
(ii)低インピーダンスの経路が与えられて、ターン
・オフ時の活性トランジスタの渦流ベースのキャパシタ
ンスを放電するのでターン・オフする際には高速応答が
得られる。書込み電流源がこの"H"構成の書込みドライ
バ回路の電流スイッチと直列に挿入される。
問題にならないが、供給電圧が3ボルト程度の低電圧の
場合は諸問題が生じる。低電圧の場合は活性トランジス
タの飽和が生じ、書込みドライバ回路の立上り時間が遅
くなり、回路動作におけるデータ転送速度を制限するか
らである。供給電圧を高くする以外の方法が提供され、
H形構成の下方の対の活性トランジスタの飽和から生じ
る、落差の大きい誘導電圧の一時現象を防止する。
ジスタの単一の低電圧供給(接地式)、低消費電力、高
速変換(すなわち、高速転送)及び落差の大きい誘導過
度電圧が供給電圧を越えても、活性トランジスタが飽和
状態にならない保証手段とを有するディスク記憶装置を
提供することにある。これらの諸特性の組合わせは、前
述の及び知られている従来の技術では実現できない。
サを用いての記憶ディスクへのデータの書込みは、書込
みドライバ回路によって調整できる。書込みドライバ回
路はアースの電位を基準とするソースから与えられる3
ボルト程度の供給電圧、及び供給電圧又はアースから導
き出されたバイアス電流とを有する。
接にバイアス電流を入力ターミナルが所定の正又は負の
極性の入力を有するかどうかによって決まる2つの電流
利得回路の何れかに送る。電流利得回路は関連するバイ
アス制御スイッチによって供給されたバイアス電流に選
択的に応答してバイアス電流を増幅し、トランスデュー
サのそれぞれの関連するターミナルから書込み電流を除
外する。一方がトランスデューサの入力ターミナルの1
つに、他方がもう1つの入力ターミナルに接続された2
つの電流源スイッチは、どの入力ターミナルが所定の極
性を有するかによってトランスデューサのそれぞれの関
連するターミナルへの書込み電流を選択的に流すか又は
止める。
ましい書込みドライバ回路は、データがトランスデュー
サによって書込みされない場合、トランスデューサを少
なくともアースの負の電位と同程度に維持してトランス
デューサの電食を防止する。データ転送速度を高めるた
めに、制御可能な基準電圧回路は電流利得回路の飽和を
防止するため、この両方の電流利得回路に接続されるの
が望ましい。電圧が3ボルト又は他の所定の値を下回る
場合、書込み電流がトランスデューサに流れるのを阻止
するための保護回路の設置が好ましい。各々の電流利得
回路、バイアス制御スイッチ及び電流源スイッチの対は
それぞれ対称的特性を有する。
ドライバ回路10は、アースを基準電位とする供給電圧
源Vcc、供給電圧源Vccからバイアス電流Ibを導
き出す電流源J1、及びそれぞれがターミナルDとバー
Dである正と負のデータの入力を有する。
の入力ターミナルDが「低」の場合、バイアス電流Ib
を電流利得回路CG1に流し、バイアス制御スイッチB
CS2はデータの入力ターミナルのバーDが「低」の場
合、バイアス電流を電流利得回路CG2に流す。電流利
得回路CG1はバイアス電流Ibを増幅して誘導磁気ヘ
ッドRhのターミナル+wから書込み電流Iwを除去
し、一方、電流利得回路CG2はバイアス電流を増幅し
てヘッドのターミナル−wから書込み電流を除去する。
電流源スイッチCSS1は供給電圧源Vcc、入力ター
ミナルのバーD、及びヘッド・ターミナル+wに接続さ
れ、一方、電流源スイッチCSS2は供給電圧源Vc
c、入力ターミナルD、及びヘッド・ターミナル−wに
接続されている。
「高」、且つDが「低」の場合、電流源スイッチCSS
1は書込み電流がヘッドのターミナル+wへ流れるのを
阻止し、電流源スイッチCSS2は書込み電流をヘッド
のターミナル−wへ流す。逆に入力ターミナルDが
「高」、且つバーDが「低」の場合、ターミナル−wへ
流れる書込み電流は阻止され、ターミナル+wへ電流は
流される。
ト・ラインSEL及び接地Gnd間に挿入される。書込
みドライバ回路は、セレクト・ラインが「低」、且つデ
ータの入力D又はバーDのどちらかの1つが「高」の場
合、アクティブである。基準電圧回路CRVの目的はヘ
ッドの電位を本質的にアースと等しくさせて維持し、ヘ
ッドの磁極端の電食を防止することにある。データ転送
速度を高速にするには、基準電圧回路CRVを電流利得
回路CG1及びCG2に接続させて、電流利得回路の飽
和を防止しなければならないが、しかし、この接続はデ
ータ転送速度が低くてもよい適切なオペレーションにお
いては必ずしも必要でない。
た機能がどのように実行されるのかの詳細な説明がされ
ている。図2で示されるように、本発明を具体化する書
込みドライバ回路10は、NPNバイポーラ・トランジ
スタQ1乃至Q10、電界効果トランジスタ(FET)
M1乃至M9(M1、M2、M4、M7、M9はPFE
T、及びM3、M5、M6、M8はNFETである)、
抵抗器R1乃至R6、及びダイオードD1乃至D5で構
成する。後述の説明で明らかなように、バイアス制御ス
イッチBCS2、電流源スイッチCSS2、及び電流利
得回路CG2はそれぞれ、BCS1、CSS1及びCG
1と特性が同じである。
入力ターミナルD、及びソースが電流源J1に接続され
ているFET M1を有する。バイアス制御スイッチB
CS2はゲートが入力ターミナルのバーD、ソースが電
流源J1に接続されているFET M9を有する。
ーミナルのバーDに共通して接続され、ドレインが互い
に且つトランジスタQ3のベースに接続されているFE
TM2及びM3を有する。FET M2及びM3のソー
スはそれぞれ、供給電圧源Vcc及びアースに接続され
ている。電流源スイッチCSS2はゲートが入力ターミ
ナルD、ドレインが互いに、及びトランジスタQ7のベ
ースに接続されているFET M7及びM8を有する。
FETのM7とM8のソースは供給電圧源Vcc及びア
ースにそれぞれ接続されている。トランジスタQ3のエ
ミッタは書込みヘッドRhのターミナル+wに接続さ
れ、トランジスタQ7のエミッタはヘッドのターミナル
−wに接続されている。抵抗器R4はターミナル+w及
び−wを分流し、誘導書込みヘッドRhの電流方向の変
化における一時的な応答の緩衝を助ける。
Q2、Q4及び抵抗器R1を有する。トランジスタQ1
のコレクタは、FET M1のドレイン、トランジスタ
Q2のベース、及び制御可能な基準電圧回路CRVの抵
抗器R2に接続されている。トランジスタQ1及びトラ
ンジスタQ4のベースはトランジスタQ2のエミッタ及
び抵抗器R1を経由して接地されている。トランジスタ
Q1及びQ4のエミッタは接地されている。
0、Q9、Q8及び抵抗器R6を有する。トランジスタ
Q10のコレクタは、FET M9のドレイン、トラン
ジスタQ9のベース、及び制御可能な基準電圧回路CR
Vの抵抗器R5に接続されている。トランジスタQ10
及びQ8のベースはトランジスタQ9のエミッタ及び抵
抗器R5を経由して接地されている。トランジスタQ1
0及びQ8のエミッタは接地されている。
2とR5に加えて抵抗器R3、トランジスタQ5とQ
6、ダイオードD1乃至D5、及びFET M4、M
5、M6を有する。抵抗器R2、R3、R5と、トラン
ジスタQ5及びQ6のベースは共通ノードAに接続され
ている。共通ノードAはまた、直列に接続されたダイオ
ードD2、D3及びD4を介して接地されている。トラ
ンジスタQ5及びQ6のコレクタは供給電圧源Vccに
接続されている。トランジスタQ5のエミッタはダイオ
ードD1を介して、トランジスタQ4のコレクタとFE
T M5のドレインに接続されている。トランジスタQ
6のエミッタはダイオードD5を介して、トランジスタ
Q8のコレクタとFET M6のドレインに接続されて
いる。FETM5及びM6のソースはアースに、そして
ゲートはセレクト・ラインSETに接続されている。F
ET M4のゲートはまた、セレクト・ラインSEL
に、ソースは供給電圧源Vccに、及びドレインは制御
可能な基準電圧回路CRVの抵抗器R3に接続されてい
る。
録ディスク12上のヘッドRhによるデータ書込みを調
整する。接地Gndとディスク12の電位は同電位に保
たれることに注目されたい。
タの入力D又はバーDの何れかが「高」の場合、書込み
ドライバ回路はアクティブである。ラインSELが
「低」レベルの場合、PFET M4は「オン」状態で
あり、NFET M5とM6は「オフ」状態である。M
4が「オン」レベルの場合、M4に直列接続されている
抵抗器R3、及びダイオードD2、D3、D4はダイオ
ードD2のアノードで基準電圧を作る。
相補的CMOS論理レベルがデータの入力D及びバーD
のために与えられる。セレクト・ラインSEL、CMO
S論理レベル及びデータの入力D及びバーDの状態が、
書込みドライバ回路10がアクティブであるかどうかを
決める。
つデータの入力D又はバーDの何れかが「高」レベルと
仮定する。この条件下にある書込みドライバ回路10は
アクティブである。ラインSELの低信号はPFET
M4をターン・オンにしNFET M5及びM6をター
ン・オフし、同時に抵抗器R3及びダイオードD2、D
3、D4を介してノードAの基準電圧が作られる。
ラインSELが低レベルの場合、PFET M1は「オ
フ」及びPFET M9は「オン」になり、バイアス電
流IbはM9に流れることになる。一方、FETS M
7及びM8はデータの入力Dを反転してトランジスタQ
7のベース電圧を接地Gndの電位に近づけることによ
って、トランジスタQ7のエミッタを介して、ヘッドの
ターミナル−wに流れる書込み電流Iwを制限する。同
時にPFET M2及びM3はバーD入力を反転してト
ランジスタQ3のベース電圧を供給電圧源Vccの電圧
に近づけ、書込み電流Iwがターミナル+wからトラン
ジスタQ3のエミッタを介して、ヘッドのターミナル−
wに流れるようにする。
をターン・オンしてバイアス電流IbがトランジスタQ
9をターン・オンし、トランジスタQ8とQ10とがタ
ーン・オンすることになる。これにより供給電圧源Vc
cからトランジスタQ3のコレクタ/エミッタ、ヘッド
Rhのターミナル+w及び−w、及びトランジスタQ8
のコレクタ/エミッタを経由して、書込み電流の全電流
が正の方向でアースへ流れる。データの入力Dが高レベ
ルの場合、FET M1は「オフ」なので、トランジス
タQ1、Q2及びQ4は書込み電流Iwに影響を与えな
い。
向へ書込み電流Iwを送る回路は特性が対称になってい
る。従って、ラインSELが低レベル、及びバーDが高
レベル、且つDが低レベルである場合、PFET M9
は「オフ」であり及びPFET M1が「オン」なので
バイアス電流IbはM1を介して流れる。一方、PFE
T M2とNFET M3はデータの入力Dを反転して
トランジスタQ3のベース電圧を接地Gndの電位に近
づけるので、トランジスタQ3のエミッタを介して、ヘ
ッドのターミナル+wに流れる書込み電流Iwを制限す
ることになる。同時にPFET M7とNFET M8
はD入力を反転してトランジスタQ7のベース電圧を供
給電圧源Vccの電圧に近づけるので、書込み電流Iw
がターミナル−wからトランジスタQ7のエミッタを介
して、書込みヘッドのターミナル+wに流れる。
れている抵抗器R2及びR5の抵抗値は非常に大きい
(例、40000オームを越える)。抵抗器R2及びR
5を流れる小電流はトランジタQ1とQ10のコレクタ
に微小電流をもたらす。この微小電流はトランジスタQ
4及びQ8を介して僅かなコレクタ電流でトランジスタ
Q1、Q2、Q4、Q8、Q9及びQ10を「オン」状
態とする。この僅かなコレクタ電流は、これらのトラン
ジスタを「オン」に維持し、且つ電流方向変換速度を増
す。更に、制御可能な基準電圧回路CRVにおけるトラ
ンジスタQ5及びQ6はそれぞれダイオードD1及びD
5と協力して、トランジスタQ4及びQ8が飽和状態に
なるのを防止する。従って、電流方向変換速度が改良さ
れる。これらのトランジスタが飽和した場合、誘導書込
みヘッドRhを流れるトランジスタの電流方向の変化が
遅くなる。抵抗器R4は誘導書込みヘッドを流れる書込
み回路の電流Iwの応答を遅らせるので、電流方向変換
後の書込み電流の整定時間が減少する。
を、トランジスタQ1に対するQ4の領域の比率、及び
トランジスタQ10に対するQ8の領域の比率を増やす
ことによって増加させることができる。この比率の増加
は複数の別個のトランジスタを使用することによって、
又はQ4及びQ8の領域を増やすことによってできる。
トランジスタQ2及びQ9はトランジスタQ1、Q4、
Q8及びQ10におけるベータ変化の影響を減らす。ま
た、抵抗器R1及びR6は、ヘッドを通る電流方向の切
換えに要する変換時間に影響を及ぼす。
式で使用される場合、図2の回路において各ポートは同
性能でなければならない。このような場合、ノードB、
供給電圧源Vcc及び接地Gndは、全ての書込みドラ
イバ・ポートに対して共通のノードであり、及びデータ
の入力D及びバーDはドライバ・ポート間で多重化さ
れ、各ポートに対して個別に制御される。
0は供給電圧源Vccと接地Gndとを入れ替えること
によって変更できることが理解できよう。この変更によ
り、PNPトランジスタは、NPNトランジスタQ1乃
至Q10の代替、NFETはPFET M1、M2、M
4、M7及びM9の代替、PFETはNFET M3、
M5、M6及びM8の代替となり、そして供給電圧源V
ccに接続されているバイアス電流源J1を含む全ての
デバイスは接地Gndに接続されて、入れ替えられる。
wのコンピューター・シミュレーションは、立上り時間
が11ナノ秒より小さい、3ボルトの供給電圧によって
典型的な書込み電流値及び書込みヘッド特性において少
なくとも5メガバイトのデータ転送速度が実行されるこ
とを示す。
0であれば正常に動作する。しかしながら、図3で示す
電源モニタ回路20が図2の書込みドライバ回路10に
追加されることが好ましい。この回路は供給電圧源Vc
cからの電圧が所定の電圧を下回る場合、書込みドライ
ブ回路が動作停止になることを保証する。
供給電圧源Vccと比較してかなり小さい公差バリエー
ションをもつ基準電圧を与える基準電圧源Vref1を
有する。抵抗器R10とR11は直列に接続されて供給
電圧源Vccからアースに接地され、電源電圧に比例し
た電圧Vref2を作る。操作可能の相互コンダクタン
ス増幅器OTAは、Vref1とVref2との電圧差
から電流を生成する。OTAの出力はコンデンサC1、
抵抗器R12及び否定回路21の入力に接続される。否
定回路21の出力は他の否定回路22の入力、及びセレ
クト・ラインSEL(図1及び図2で説明済み)に接続
される。否定回路22の出力は2つのNANDゲート2
3と24の入力に接続される。NANDゲート23及び
24に対する他の入力はそれぞれDP及びバーDPであ
る。これらの入力DP及びバーDPはモニタ回路20を
使用する場合のデータの入力に用い、NANDゲート2
3及び24の出力はそれぞれD及びバーDである。
書込みドライバ回路10が非活動状態となる場合の値を
下回る所定の値を決める。Vref2の電圧はVref
1の電圧よりも実際に高い正であるが、電源電圧は所定
の値よりも高く、及び電流はコンデンサC1と抵抗器R
12が並列に接続されているノードCに流れる。この条
件下にある直流バイアス電流は抵抗器R12を流れて直
流電圧を発生させるのでどの交流電流もコンデンサC1
を通してバイパスされる。直流電圧は否定回路21のス
レッショルド電圧よりも高いので、セレクト・ラインS
ELの電圧を低くする。否定回路22の出力は高いの
で、入力DPとバーDPの両方はNANDゲート23及
び24をそれぞれ通過でき、書込みドライバ回路10を
アクティブにする。
も実際に高い場合、供給電圧源Vccは所定の電圧値を
下回る。この条件下にあるバイアス電流はノードCから
流れるので、OTAの出力電流は制限される。従って、
OTAの出力電圧はアースと供給電圧源Vccとの間の
電圧に制限される。この結果、直流電圧は否定回路21
のスレッショルド電圧を下回り、及びセレクト・ライン
SELとNAND出力D及びバーDは高くなる。従っ
て、NANDゲート23及び24は入力DP及びバーD
Pの通過を阻止し、ラインSELとD及びバーDは高レ
ベルなので、書込みドライバ回路10は非アクティブと
なる。
ンジスタの単一の低電圧供給(接地式)、低消費電力、
高速変換(すなわち、高速転送)及び落差の大きい誘導
過度電圧が供給電圧を越えても、活性トランジスタが飽
和状態にならない保証手段とを有するディスク記憶装置
が提供される。
ック図である。
る。
い、追加の保護回路の概略図である。
Claims (5)
- 【請求項1】磁気記憶ディスクへのデータ書込みを調整
するための回路であって、 アース電位を基準とした供給電圧源と、 上記供給電圧源又はアース電位の何れかに接続され、バ
イアス電流を導き出すソースと、 上記ディスクにデータを書込むための誘導磁気トランス
デューサと、 極性が正及び負のデータの入力ターミナルと、 2つの電流利得回路と、上記入力ターミナルの所定の極性によってそれぞれ上記
2つの電流利得回路のいずれかにバイアス電流を流すた
めの2つのバイアス制御スイッチとを有し、 上記電流利得回路は、関連する上記制御スイッチによっ
て導かれたバイアス電流に各々が選択的に応答し、上記
書込み電流をそれぞれが関連する上記トランスデューサ
のターミナルから除去するために上記バイアス電流を増
幅し、 さらに各々が対応する上記入力ターミナルの1つ及び上
記トランスデューサのターミナルの異なる1つに接続さ
れ、上記入力ターミナルの上記所定の極性によってそれ
ぞれ関連する上記トランスデューサのターミナルに書込
み電流が流れるのを選択的に許可又は停止する2つの電
流源スイッチと、 上記電流利得回路を介して上記トランスデューサに接続
され、データが上記トランスデューサによって書込みさ
れない場合上記トランスデューサの電食を防止するため
に少なくとも上記トランスデューサをアースと同電位に
維持する制御可能な基準電圧回路と を有する回路。 - 【請求項2】磁気記憶ディスクへのデータ書込みを調整
するための回路であって、 アース電位を基準とした供給電圧源と、 上記供給電圧源又はアース電位の何れかに接続され、バ
イアス電流を導き出すソースと、 上記ディスクにデータを書込むための誘導磁気トランス
デューサと、 極性が正及び負のデータの入力ターミナルと、 2つの電流利得回路と、 上記入力ターミナルの所定の極性によってそれぞれ上記
2つの電流利得回路のいずれかにバイアス電流を流すた
めの2つのバイアス制御スイッチとを有し、 上記電流利得回路は、関連する上記制御スイッチによっ
て導かれたバイアス電流に各々が選択的に応答し、上記
書込み電流をそれぞれが関連する上記トランスデューサ
のターミナルから除去するために上記バイアス電流を増
幅し、 さらに各々が対応する上記入力ターミナルの1つ及び上
記トランスデューサのターミナルの異なる1つに接続さ
れ、上記入力ターミナルの上記所定の極性によってそれ
ぞれ関連する上記トランスデューサのターミナルに書込
み電流が流れるのを選択的に許可又は停止する2つの電
流源スイッチと、 上記電流利得回路が飽和状態になるのを避けるために、
上記2つの電流利得回路の双方に接続された制御可能な
基準電圧回路とを有する回路。 - 【請求項3】磁気記憶ディスクへのデータ書込みを調整
するための回路であって、 アース電位を基準とした供給電圧源と、 上記供給電圧源又はアース電位の何れかに接続され、バ
イアス電流を導き出すソースと、 上記ディスクにデータを書込むための誘導磁気トランス
デューサと、 極性が正及び負のデータの入力ターミナルと、 2つの電流利得回路と、 上記入力ターミナルの所定の極性によってそれぞれ上記
2つの電流利得回路のいずれかにバイアス電流を流すた
めの2つのバイアス制御スイッチとを有し、 上記電流利得回路は、関連する上記制御スイッチによっ
て導かれたバイアス電流に各々が選択的に応答し、上記
書込み電流をそれぞれが関連する上記トランスデューサ
のターミナルから除去するために上記バイアス電流を増
幅し、 さらに各々が対応する上記入力ターミナルの1つ及び上
記トランスデューサのターミナルの異なる1つに接続さ
れ、上記入力ターミナルの上記所定の極性によってそれ
ぞれ関連する上記トランスデューサのターミナルに書込
み電流が流れるのを選択的に許可又は停止する2つの電
流源スイッチと、上記トランスデューサのターミナルの各々が上記電流利
得回路の1つを介して接続され、データが上記トランス
デューサによって書込みされない場合上記トランスデュ
ーサの電食を防止するため上記トランスデューサを少な
くともアースと同電位に維持し、及びデータが上記トラ
ンスデューサによって書込みされる場合上記トランスデ
ューサの電流変化の遅れを避けるために上記電流利得回
路の飽和を防止する制御可能な基準電圧回路と を有する
回路。 - 【請求項4】磁気記憶ディスクへのデータ書込みを調整
するための回路であって、 アース電位を基準とした供給電圧源と、 上記供給電圧源又はアース電位の何れかに接続され、バ
イアス電流を導き出すソースと、 上記ディスクにデータを書込むための誘導磁気トランス
デューサと、 極性が正及び負のデータの入力ターミナルと、 2つの電流利得回路と、 上記入力ターミナルの所定の極性によってそれぞれ上記
2つの電流利得回路のいずれかにバイアス電流を流すた
めの2つのバイアス制御スイッチとを有し、 上記電流利得回路は、関連する上記制御スイッチによっ
て導かれたバイアス電流に各々が選択的に応答し、上記
書込み電流をそれぞれが関連する上記トランスデューサ
のターミナルから除去するために上記バイアス電流を増
幅し、 さらに各々が対応する上記入力ターミナルの1つ及び上
記トランスデューサのターミナルの異なる1つに接続さ
れ、上記入力ターミナルの上記所定の極性によってそれ
ぞれ関連する上記トランスデューサのターミナルに書込
み電流が流れるのを選択的に許可又は停止する2つの電
流源スイッチと、 供給電圧が所定の値を下回る場合、上記書込み電流が上
記トランスデューサに流れることを妨げる保護回路とを
有する回路。 - 【請求項5】磁気記憶ディスクと上記記憶ディスクへの
データ書込みを調整する回路を有するデ−タ記憶システ
ムであって、 上記調整する回路が請求項1ないし請求項4のいずれか
に記載の回路であるデータ記憶システム。
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