JP3613595B2 - 磁気ヘッド駆動回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、書き込みデータに従って磁気ヘッドを駆動するための駆動回路さらには書き込み時における磁気ヘッドに流れる電流の方向切換え時間の短縮化に適用して有効な技術に関し、例えば磁気ディスクドライブ装置のヘッド部に設けられるリード・ライトＩＣに利用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスクを記憶媒体とする磁気ディスク装置は、磁気ヘッドに書き込み信号を与えて駆動するライトアンプと、データの読み出しを行なうためのリードアンプとを含む磁気ヘッドドライバ半導体集積回路を備えている。
【０００３】
ライトアンプを有する磁気ヘッドドライバ半導体集積回路については、例えばＩＳＳＣＣ９３／ＳＥＳＳＩＯＮ１３／ＨＡＲＤ ＤＩＳＫ ＡＮＤ ＴＡＰＥＤＲＩＶＥＳ／ ＰＡＰＥＲ ＦＡ１３．４等に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
磁気記憶装置においてデータ書込み速度を速くするには、書込み電流の方向切換え時間を短縮しなければならず、そのためには、書込み電流の方向切換え時の電流変化率を大きくする必要がある。ところで、磁気ヘッド駆動回路は、磁気ヘッドに流れる書込み電流の方向切換えをトランジスタのオン／オフ・スイッチングで行なうように構成されている。そのため、書込み電流の方向切換え時の電流変化率は電流スイッチング用のトランジスタの動作速度に制限されてしまう。
【０００５】
この発明の目的は、書込み電流の方向切換え時に過渡的に電流を増大させることで書込み速度の高速化が可能な磁気ヘッド駆動回路を提供することにある。
【０００６】
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添附図面から明らかになるであろう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、下記のとおりである。
【０００８】
すなわち、本発明は、ヘッド端子に接続され書込みデータ信号によってスイッチングされるトランジスタに、書込み電流を与える電流源をそれぞれ接続するとともに方向切換え時の初期にのみ過渡的に電流を流す補助電流源を設け、上記トランジスタのスイッチングに応じて上記補助電流源をスイッチングさせるようにしたものである。
【０００９】
上記した手段によれば、データ書込み時における磁気ヘッドに流れる電流の方向切換えの際に過渡的に電流を増大させることができるため、書込み電流の変化率を高めることができる。
【００１０】
また、上記電流源を構成するトランジスタのコレクタにはクランプ用トランジスタを接続することにより、書込み電流の反転の際にヘッド端子電圧に生じるアンダーシュートを抑制し書込み速度の高速化を図るようにすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１に本発明に係る磁気ヘッド駆動回路のライトアンプ回路の一実施例の概略構成が示されている。この実施例のライトアンプ回路は、コイルのようなインダクティブヘッドＬが接続されるヘッド端子Ｘ，Ｙと電源電圧Ｖｃｃとの間に、書込みデータ信号Ｄ，／Ｄ（／ＤはＤの反転信号）によって相補的にスイッチングされるＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２が、またヘッド端子Ｘ，Ｙと接地点ＧＮＤとの間には主電流源ＭＣ１，ＭＣ２が接続されている。主電流源ＭＣ１，ＭＣ２も書込みデータ信号Ｄ，／Ｄによってオン、オフされるように構成されており、これによってＤがロウレベルのときはＱ１がオフ、Ｑ２がオンするとともに主電流源ＭＣ１がオン、ＭＣ２がオフしてヘッドＬにはＹからＸに向かう電流Ｉｗ（この実施例では電流のこの向きを正とする）が流れる。一方、書込み信号Ｄがハイレベルのときは、トランジスタＱ１がオン、Ｑ２がオフするとともに主電流源ＭＣ１がオフ、ＭＣ２がオンしてヘッドＬにはＸからＹに向かう電流（−Ｉｗ）が流れる。
【００１３】
また、上記ヘッド端子Ｘ，Ｙに補助電流源ＳＣ１，ＳＣ２が接続されており、これらの補助電流源ＳＣ１，ＳＣ２は書込みデータ信号Ｄ，／Ｄによって上記主電流源ＭＣ１，ＭＣ２と同様にオン、オフされるように構成されている。さらに、この実施例では、上記主電流源ＭＣ１，ＭＣ２に電流が流れ始めたか否かを検出する電流検出回路ＣＤ１，ＣＤ２が設けられており、電流検出回路ＣＤ１が主電流源ＭＣ１に電流が流れ始めたのを検出すると補助電流源ＳＣ１を速やかにオフさせ、電流検出回路ＣＤ２が主電流源ＭＣ２に電流が流れ始めたのを検出すると補助電流源ＳＣ２を速やかにオフさせるように構成されている。これによって、データ書込み時における磁気ヘッドに流れる電流の方向切換えの際に過渡的に電流を増大させることができるため、書込み電流の変化率を高め書込み速度の高速化を図ることができる。
【００１４】
特に制限されないが、図１の回路はシリコンのような１個の半導体チップ上において半導体集積回路として形成されるとともに、上記ヘッド端子Ｘ，Ｙは半導体チップに設けられた外部端子として構成される。
【００１５】
図２には、図１のライトアンプ回路の具体的な回路例が示されている。
【００１６】
この実施例では、主電流源ＭＣ１は上記ヘッド端子Ｘに接続された電流スイッチング用トランジスタＱ１のエミッタと接地点との間に直列に接続されたＮＰＮトランジスタＱ３および抵抗Ｒ１により、また主電流源ＭＣ２は上記ヘッド端子Ｙに接続された電流スイッチング用トランジスタＱ２のエミッタと接地点との間に直列に接続されたＮＰＮトランジスタＱ４および抵抗Ｒ２によりそれぞれ構成されている。
【００１７】
また、上記トランジスタＱ３，Ｑ４のコレクタには、そのコレクタ電位を制限することでＱ３，Ｑ４の飽和を防止して高速化を図るためのクランプ用トランジスタＱ１１，Ｑ１２のエミッタが接続されている。このクランプ用トランジスタＱ１１，Ｑ１２のコレクタは電源電圧Ｖｃｃに接続され、そのベースには＋２Ｖのような定電圧Ｖ３が印加されることにより、エミッタ電位すなわちトランジスタＱ３，Ｑ４のコレクタ電位をベース・エミッタ間電圧ＶＢＥ分低い１．２Ｖのような電位にクランプする。なお、この実施例では、電源電圧Ｖｃｃは例えば＋５Ｖのような電圧にされる。
【００１８】
この実施例においては、上記トランジスタＱ３，Ｑ４もトランジスタＱ１，Ｑ２に合わせてオン／オフされるように構成されている。すなわち、トランジスタＱ３，Ｑ４のベースにはそれぞれトランジスタＱ２３，Ｑ２４のベースが接続されており、これらのベースは各々電源電圧Ｖｃｃと接地点との間に直列に接続されたトランジスタＱ２１と抵抗Ｒ９またはＱ２２と抵抗Ｒ１０とからなるバイアス回路によってバイアスされて、Ｑ３とＱ２３およびＱ４とＱ２４はそれぞれカレントミラー回路を構成している。そして、上記トランジスタＱ２３，Ｑ２４のコレクタ端子は、書込みデータ信号Ｄ，／ＤによってスイッチングされるＰＮＰトランジスタＱ３３，Ｑ３４を介して共通の定電流源Ｉ１に接続されている。
【００１９】
これによって、書込みデータ信号ＤがロウレベルになってトランジスタＱ３３がオンされると、電流Ｉ１がトランジスタＱ２３に流れ、これとカレントミラーをなす上記トランジスタＱ３にも電流が流れてＱ３は定電流用トランジスタとして動作し、ヘッドＬにはＹからＸ向きの電流が流されるようになる。このときトランジスタＱ３４はハイレベルの書込みデータ信号／Ｄによってオフされているため、トランジスタＱ２４およびＱ４には電流が流れないようにされる。つまり主電流源ＭＣ２としてのトランジスタＱ４がオフ状態とされる。
【００２０】
一方、書込みデータ信号／ＤがロウレベルになってトランジスタＱ３４がオンされると、電流Ｉ１がトランジスタＱ２４に流れ、これとカレントミラーをなす上記トランジスタＱ４にも電流が流れてＱ４は定電流用トランジスタとして動作し、ヘッドＬにはＸからＹ向きの電流が流されるようになる。このときトランジスタＱ３３はロウレベルの書込みデータ信号Ｄによってオフされているため、トランジスタＱ２３およびＱ３には電流が流れないようにされる。つまり主電流源ＭＣ１としてのトランジスタＱ３がオフ状態とされる。
【００２１】
さらにこの実施例では、書込み電流の方向切換え時に過渡的にヘッドに流す電流を増加させる補助電流源ＳＣ１，ＳＣ２としてのトランジスタＱ５，Ｑ６が、上記ヘッド端子Ｘ，Ｙにそれぞれ接続されている。しかも、この実施例においては、上記補助電流用トランジスタＱ５，Ｑ６もトランジスタＱ１，Ｑ２に合わせてオン／オフされるように構成されている。すなわち、トランジスタＱ５，Ｑ６のベースにはそれぞれトランジスタＱ７，Ｑ８のベースが接続されており、これらのベースは各々電源電圧Ｖｃｃと接地点との間に直列に接続されたトランジスタＱ１９と抵抗Ｒ１１またはＱ２０と抵抗Ｒ１２とからなるバイアス回路によってバイアスされて、Ｑ５とＱ７およびＱ６とＱ８はそれぞれカレントミラー回路を構成している。そして、上記トランジスタＱ７，Ｑ８のコレクタ端子は、書込みデータ信号Ｄ，／ＤによってスイッチングされるＰＮＰトランジスタＱ３５，Ｑ３６を介して共通の定電流源Ｉ２に接続されている。
【００２２】
これによって、書込みデータ信号ＤがロウレベルになってトランジスタＱ３５がオンされると、電流Ｉ２がトランジスタＱ７に流れ、これとカレントミラーをなす上記定電流用トランジスタＱ５にも電流が流れてヘッドＬには端子ＹからＸ向きの補助電流が加算されて流されるようになる。このときトランジスタＱ３６はハイレベルの書込みデータ信号／Ｄによってオフされているため、トランジスタＱ８およびＱ６には電流が流れないようにされる。
【００２３】
一方、書込みデータ信号／ＤがロウレベルになってトランジスタＱ３６がオンされると、電流Ｉ２がトランジスタＱ８に流れ、これとカレントミラーをなす上記定電流用トランジスタＱ６にも電流が流れてヘッドＬには端子ＸからＹ向きの補助電流が加算されて流されるようになる。このときトランジスタＱ３５はロウレベルの書込みデータ信号Ｄによってオフされているため、トランジスタＱ７およびＱ５には電流が流れないようにされる。上記電流Ｉ２の大きさは主電流源の電流Ｉ１と同程度で良く、例えば数ｍＡのようなオーダーが選択される。
【００２４】
この実施例では、上記トランジスタＱ５，Ｑ６に、ヘッドの電流方向切換え時に過渡的つまり一時的に電流を流すようにするため、定電流用トランジスタＱ３，Ｑ４に電流が流れ始めたのを検出して上記トランジスタＱ７，Ｑ８をオフさせるための電流検出回路が設けられている。トランジスタＱ１３，Ｑ１５，Ｑ１７，Ｑ９およびＱ１４，Ｑ１６，Ｑ１８，Ｑ１０がそれぞれ上記電流検出回路を構成するトランジスタである。上記トランジスタのうちＱ１３はＱ３と同様Ｑ２３とカレントミラーをなし、Ｑ１４はＱ４と同様Ｑ２４とカレントミラーをなすように接続されている。これとともに、トランジスタＱ１３と直列接続されたＰＮＰトランジスタＱ１５はＱ１７とカレントミラーをなし、トランジスタＱ１４と直列接続されたＰＮＰトランジスタＱ１６はＱ１８とカレントミラーをなすように構成されている。
【００２５】
また、上記トランジスタＱ９，Ｑ１０は上記トランジスタＱ７，Ｑ８のコレクタと接地点との間に接続されて電流バイパス用トランジスタとして作用するとともに、Ｑ１７およびＱ１８のコレクタと接地点との間には電流−電圧変換手段としての抵抗Ｒ１３とＲ１４が接続されており、Ｑ１７およびＱ１８のコレクタにそれぞれ電流バイパス用トランジスタＱ９，Ｑ１０のベースが接続されている。このトランジスタＱ９とＱ１０はショットキー・トランジスタで構成されている。なお、トランジスタＱ９，Ｑ１０としてショットキー・トランジスタを用いたのは、これらのトランジスタの飽和を防止してオン状態からオフ状態への切り換えを速くするためである。
【００２６】
従って、書込みデータ信号Ｄのロウレベルへの変化に伴ってトランジスタＱ３に電流が流れ始めるとトランジスタＱ１３にも電流が流れ、Ｑ１５によってＱ１７に電流が転写されるため、上記ショットキー・トランジスタＱ９のベース電圧が高くなってオンされ、Ｑ１９がオフされることによってＱ５がオフされる。その結果、トランジスタＱ５によってヘッドＬに流されていた補助電流Ｉ２が速やかに遮断され、ヘッドＬにはトランジスタＱ３による電流Ｉ１のみが流されるようになる。
【００２７】
一方、書込みデータ信号／Ｄのロウレベルへの変化に伴ってトランジスタＱ４に電流が流れ始めるとトランジスタＱ１４にも電流が流れ、Ｑ１６によってＱ１８に電流が転写されるため、上記ショットキー・トランジスタＱ１０のベース電圧が高くなってオンされ、Ｑ２０がオフされることによってＱ６がオフされる。その結果、トランジスタＱ６によってヘッドＬに流されていた補助電流ＩＱ６が速やかに遮断され、ヘッドＬにはトランジスタＱ４による電流ＩＱ４のみが流されるようになる。
【００２８】
そのため、ヘッドＬに流れる電流Ｉｗは電流の向きが切り換えられるときに、従来は図３（Ｇ）に点線Ｂで示すように電流変化率（傾き）が小さかったものが本実施例の回路においては実線Ａで示すように電流変化率が大きくなる。その結果、従来に比べて書込み電流のパルス幅を小さくして書込みデータ信号の周波数を高くすることができ、これによって書込み速度を速くすることが可能になる。
【００２９】
さらに、上記実施例では主電流源となるトランジスタＱ３，Ｑ４のコレクタにクランプ用トランジスタＱ１１，Ｑ１２が接続されているため、図３（Ｈ）に示すようにヘッド端子電圧Ｖｘ，Ｖｙに生じるアンダーシュートを抑制することができ、ヘッドの逆起電力による電圧（アンダーシュート）によるトランジスタＱ３，Ｑ４の飽和を防止しオン、オフの時間を短縮して書込み速度の高速化を図ることができる。また、トランジスタＱ３，Ｑ４の飽和を防止することにより、基板に流れるリーク電流も抑えることができるという利点がある。
【００３０】
以上説明したように、上記実施例は、ヘッド端子に接続され書込みデータ信号によってスイッチングされるトランジスタに、書込み電流を与える電流源をそれぞれ接続するとともに方向切換え時の初期にのみ過渡的に電流を流す補助電流源を設け、上記トランジスタのスイッチングに応じて上記補助電流源をスイッチングさせるようにしたので、データ書込み時における磁気ヘッドに流れる電流の方向切換えの際に過渡的に電流を増大させることができるため、書込み電流の変化率を高めることができるという効果がある。
【００３１】
また、上記電流源を構成するトランジスタのコレクタにはクランプ用トランジスタを接続するようにしたので、書込み電流の反転の際にヘッド端子電圧に生じるアンダーシュートを抑制し、書込み速度の高速化を図ることができるという効果がある。
【００３２】
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば実施例においては、ライトアンプ回路のみ説明したが、同一チップ上にリードアンプ回路を備えている磁気ヘッド駆動回路にも適用することができる。しかもその場合、磁気ヘッドをライトアンプ回路とリードアンプ回路とで共用するような構成にすることも可能である。また、実施例における定電流源Ｉ１，Ｉ２は、定電圧発生回路とそれによってバイアスされたトランジスタとで構成しても良いし、外部端子として設けられた端子に外付けされた電流源によって引き抜かれる電流を元の電流とするカレントミラー回路によって構成するようにしても良い。
【００３３】
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野である磁気ディスク装置用のヘッド駆動半導体集積回路に内蔵されるライトアンプ回路に適用した場合について説明したが、本発明はそれに限定されるものでなく、磁気ヘッド駆動回路を備えた半導体集積回路一般に利用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００３５】
すなわち、データ書込み時における磁気ヘッドに流れる電流の方向切換えの際に過渡的に電流を増大させることができ、これによって書込み電流の変化率を高め、高速なデータ書込みが可能な磁気ヘッド駆動回路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁気ヘッド駆動回路のライトアンプ回路の一実施例の概略構成を示すブロック図である。
【図２】実施例の磁気ヘッド駆動回路のライトアンプ回路の具体的な回路例を示す回路図である。
【図３】本発明の磁気ヘッド駆動回路における書込みデータ信号と各部の電流波形およびヘッド端子電圧の一例を示す波形図ある。
【符号の説明】
Ｌ コイル（磁気ヘッド）
Ｘ，Ｙ ヘッド端子
Ｉ１，Ｉ２ 定電流源
ＭＣ１，ＭＳ２ 主電流源
ＳＣ１，ＳＣ２ 補助電流源
ＣＤ１，ＣＤ２ 電流検出回路
Ｑ１，Ｑ２ 電流スイッチング用トランジスタ
Ｑ３，Ｑ４ 定電流用トランジスタ
Ｑ１１，Ｑ１２ クランプ用トランジスタ

Claims (5)

1. インダクティブヘッドが接続されるヘッド端子と電源電圧端子間に一対の電流スイッチング用トランジスタが、またヘッド端子と接地点との間に一対の主電流源が接続され、上記電流スイッチング用トランジスタ対および主電流源対は各々互いに逆相のデータ信号によってオン、オフ駆動されて上記ヘッドに流れる電流の向きが切り換わるように構成された磁気ヘッド駆動回路において、
   上記ヘッド端子には上記互いに逆相のデータ信号によってオン、オフ駆動される一対の補助電流源を接続するとともに、上記主電流源の電流を検出する電流検出回路を設け、上記データ信号に基づき上記一対の主電流源のうち一方と上記一対の補助電流源のうち一方とがオフ状態からオン状態に切り替わって互いの電流が合成されて上記ヘッドに流されるとともに、上記電流検出回路によって上記主電流源の電流が検出されたことに基づき上記オン状態の補助電流源がオフ状態に切り替えられるようにしたことを特徴とする磁気ヘッド駆動半導体集積回路。
2. 上記主電流源は、上記電流スイッチング用トランジスタのエミッタと接地点との間に接続された定電流用トランジスタからなり、該定電流用トランジスタにはそのコレクタ電圧を制限するクランプ用トランジスタが接続されてなることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド駆動回路。
3. 上記補助電流源は、上記ヘッド端子にそれぞれ接続された一対のトランジスタと、これらのトランジスタと各々カレントミラー回路を構成するように接続されたトランジスタと、このカレントミラー用トランジスタにそれぞれ接続され上記データ信号によって相補的に制御される電流切換え用トランジスタと、これらの電流切換え用トランジスタに接続された共通の定電流源と、上記カレントミラー用トランジスタと上記電流切換え用トランジスタとの接続ノードに接続された電流バイパス用のトランジスタとからなり、上記電流検出回路は上記電流バイパス用トランジスタを制御するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気ヘッド駆動回路。
4. 上記電流検出回路は、上記主電流源を構成する定電流用トランジスタとカレントミラー回路を構成するように接続されたトランジスタと、該トランジスタに流れる電流を電圧に変換する電流−電圧変換手段とからなり、変換された電圧が上記電流バイパス用トランジスタのベースに供給されていることを特徴とする請求項３に記載の磁気ヘッド駆動回路。
5. 上記電流バイパス用トランジスタはショットキートランジスタで構成されていることを特徴とする請求項３または４に記載の磁気ヘッド駆動回路。

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