JP3917130B2 - Magnetic disk unit - Google Patents
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Description
本発明は、磁気抵抗効果(MR,GMR)型磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置に係り、信号再生アンプ回路及び再生ヘッド異常検出器を有する磁気ディスク装置に関するものである。 The present invention relates to a magnetic disk apparatus using a magnetoresistive effect (MR, GMR) type magnetic head, and more particularly to a magnetic disk apparatus having a signal reproducing amplifier circuit and a reproducing head abnormality detector.
図7に従来例における磁気ディスク装置の概略構成図を示す。図7において、2は電流源、4はアンプ、6は電圧源、9は再生ヘッドである。再生ヘッド9にバイアス電流を与えるための一端が電源に接続された電流源2が再生ヘッド端子側に接続され、再生ヘッド端子側ではDCカットを目的としたコンデンサC2の一端が接続され、再生ヘッド9の接地側にもアンプ4入力のバランスを考慮してコンデンサC3の一端が接続され、コンデンサC2及びコンデンサC3の他端間に抵抗R1及び抵抗R2が直列接続され、抵抗R1と抵抗R2の接続点にはバイアス電圧を与えるための電圧源6が接続される。
FIG. 7 shows a schematic configuration diagram of a conventional magnetic disk device. In FIG. 7, 2 is a current source, 4 is an amplifier, 6 is a voltage source, and 9 is a reproducing head. A current source 2 having one end connected to a power source for supplying a bias current to the reproducing head 9 is connected to the reproducing head terminal side, and one end of a capacitor C2 for DC cut is connected to the reproducing head terminal side. 9 is connected to one end of the capacitor C3 in consideration of the balance of the input of the
また、コンデンサC2と抵抗R1の接続点はアンプ4の一方の入力端に接続され、アンプ4の他方の入力端にはコンデンサC3と抵抗R2の接続点に接続され、アンプ4で増幅された信号が出力端子に出力される。
The connection point between the capacitor C2 and the resistor R1 is connected to one input terminal of the
以下に図7に示す従来の構成における磁気ディスク装置の動作を説明する。再生ヘッド9より入力された再生信号は、再生ヘッド端子側のコンデンサC2と抵抗R1で構成されるハイパスフィルタを通してアンプ4の一方の入力端に入力され、DCレベルは電圧源6で与えられる電圧を基準レベルとして、再生ヘッド9より入力されたAC信号がアンプ4に入力されることになる。また再生ヘッド9の接地側もバランスをとるために再生ヘッド端子側と同様の構成として、コンデンサC3と抵抗R2で構成されるハイパスフィルタを通してアンプ4の他方入力端に入力されるが、こちらは接地側入力であるためDCレベルとなりバイアス電圧は電圧源6により与えられる電圧で決定される。
The operation of the magnetic disk apparatus in the conventional configuration shown in FIG. 7 will be described below. A reproduction signal input from the reproducing head 9 is input to one input terminal of the
しかしながら、このような構成の磁気ディスク装置では、再生ヘッド端子電圧のDCレベルに依存しないという利点はあるもののコンデンサC2と抵抗R1で構成されるハイパスフィルタの周波数特性である時定数を低くしなければならず、コンデンサの値を非常に大きくすることになり集積回路においては非常に大きな面積を必要として、特にチャンネル数と同数必要となるためチップ面積が非常に大きくなるという課題があった。 However, in the magnetic disk drive having such a configuration, although there is an advantage that it does not depend on the DC level of the read head terminal voltage, the time constant that is the frequency characteristic of the high-pass filter including the capacitor C2 and the resistor R1 must be lowered. In other words, the value of the capacitor is very large, and the integrated circuit requires a very large area. In particular, the number of channels is the same as the number of channels, so that there is a problem that the chip area becomes very large.
本発明は、前記従来技術の課題を解決することに指向するものであり、さらに再生ヘッドの異常検出も可能であり、モード変更による動作回復時間の高速化も可能にする磁気ディスク装置を提供することを目的とする。 The present invention is directed to solving the problems of the prior art, and further provides a magnetic disk device capable of detecting an abnormality in the reproducing head and speeding up the operation recovery time by changing the mode. For the purpose.
この目的を達成するために、本発明に係る請求項1に記載した磁気ディスク装置は、磁気抵抗効果型磁気ヘッドである再生ヘッドにバイアス電流を与えるため一端が電源に接続された第1の電流源と、再生ヘッド端子と電流源との間に再生ヘッド端子電圧のレベルシフトを行う直列接続した第1,第2のダイオードと、電流源と第1のダイオードとの接続点に一方の入力端を接続した再生ヘッドからの出力信号を増幅するアンプと、電流源と第1のダイオードとの間に一方の入力端を接続し、他方の入力端と出力端と再生ヘッド端子の電圧レベルを帰還するためアンプの他方の入力端とを接続したgmアンプと、gmアンプの出力端と接続する他端を接地したコンデンサと、gmアンプに接続したgm値を決定するために他端が接地された第2の電流源と、gmアンプと第2の電流源との接続点に第1のスイッチを介して接続した他端が接地された第3の電流源と、第1の電流源と第1のダイオードとの間にモードコントロール信号によってオン/オフ制御を行う第2のスイッチと、モードコントロール信号からモード切り替えパルスを発生して第1のスイッチをオン/オフ制御するパルス発生器とを備え、再生ヘッド端子とバイアス電流用の電流源との間の直列接続したダイオードによりDCレベルをシフトしアンプの入力ダイナミックレンジを確保し、さらに、gmアンプをモード切り替え時にある時間可変するパルス発生器と、gmアンプに電流源と第1のスイッチを接続し低消費電力等の待機モードから再生モードへの変化時に回路動作の回復時間高速化を実現し、低消費電力化を図る待機モードからのモード切り替え時に回路動作の高速な回復時間を得ることができる。
To this end, a magnetic disk device according to
また、請求項2に記載された磁気ディスク装置は、請求項1記載の磁気ディスク装置であって、gmアンプの他方の入力端と出力端とアンプの他方の入力端とを接続した接続点に、待機モード時に予め想定された任意の電圧を印加する他端が接地された電圧源を接続する第3のスイッチを備え、第3のスイッチのオン/オフ制御をモードコントロール信号で行って、低消費電力化を図る待機モードからのモード切り替え時に回路動作の高速な回復時間を得ることを特徴とし、アンプの基準側入力を回復後に想定される電圧レベルに待機モード時に固定する第3のスイッチと電圧源によりアンプの他方の入力端(基準側)に与え、待機モードからのモード変化時に基準側の変化量を小さくし、さらなる回路動作の回復時間高速化を実現できる。
The magnetic disk device according to claim 2 is the magnetic disk device according to
以上説明したように、本発明によれば、gmアンプとコンデンサを用いて再生ヘッド端子の電圧(DCレベル)をアンプの基準側(他方の入力端)へフィードバックする構成とし、さらに待機モード等からのモード切り替え時にgmアンプのgm値を任意の時間だけ変化させることで回路動作の回復時間を高速化できるという効果を奏する。 As described above, according to the present invention, the voltage (DC level) of the reproducing head terminal is fed back to the reference side (the other input terminal) of the amplifier using the gm amplifier and the capacitor, and further from the standby mode or the like. an effect that wear gm value of the gm amplifier when the mode switching in speeding recovery time of the circuit operation by changing just any time.
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態1における磁気ディスク装置の概略構成を示す図である。図1において、11は再生アンプ部、12は電流源、13は異常検出器、14はコンパレータ、15はダイオード、16は電圧源、17はアンプ、18はgmアンプ、19は再生ヘッド、またC1はアンプの応答性を決める要因の一つであるコンデンサである。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a magnetic disk device according to
図1に示す磁気ディスク装置は、再生ヘッド19にバイアス電流を与えるための一端が電源に接続された電流源12が再生ヘッド端子に接続され、再生ヘッド端子には再生ヘッド異常検出器13と、再生ヘッド19からの出力信号を増幅することを目的とするアンプ17の一方の入力端およびgmアンプ18の一方の入力端が接続される。
In the magnetic disk apparatus shown in FIG. 1, a
また、アンプ17の他方の入力端は、再生ヘッド端子の電圧レベルをアンプ17の他方の入力端にフィードバックすることを目的とするgmアンプ18の他方の入力端及びgmアンプ18の出力端及び他端が接地されたコンデンサC1の一端に接続された構成を有する。
The other input terminal of the
以上のように構成された本実施の形態1の磁気ディスク装置における再生アンプ部ついて、以下その動作を説明する。電流源12によるバイアス電流は再生ヘッド19に流れると同時に、再生ヘッド端子には再生ヘッド19で読み出された信号が電圧入力される。この再生信号をアンプ17で増幅するがアンプ17の基準側電圧はgmアンプ18とコンデンサC1によって構成されるDCフィードバック回路によって決定され、再生ヘッド電圧のDCレベルに合うように帰還がかかり自動調整される。
The operation of the reproducing amplifier unit in the magnetic disk apparatus of the first embodiment configured as described above will be described below. A bias current from the
gmアンプ18はアンプ17の2入力端の電圧差を比較しそのレベルに応じてコンデンサC1に充放電を行うことによってDCフィードバックを実現しているが、応答性はgmアンプ18のgm値とコンデンサC1の容量値によって決定され、Low Pass Filter(以下、LPFという)であり積分器である。このようにアンプ17の基準側電圧は再生ヘッド端子電圧に応じて決定され信号が増幅される。
The
また、図1に示す磁気ディスク装置の再生ヘッドの異常検出器について、以下その動作を説明する。図1に示すように、再生ヘッド19にバイアス電流を与えるための電流源12が接続された再生ヘッド端子と接続される再生ヘッドの異常検出器13は、ダイオード15と電圧源16及びコンパレータ14により構成される。再生ヘッド端子にはカソードが接地されたダイオード15とコンパレータ14の一方の入力端が接続され、コンパレータ14の他方の入力端には任意の電圧レベルを持つ電圧源16が接続された構成である。
The operation of the abnormality detector for the reproducing head of the magnetic disk apparatus shown in FIG. 1 will be described below. As shown in FIG. 1, a reproducing
電流源12によるバイアス電流Ibiasは通常すべて再生ヘッド19に流れ再生ヘッド端子の電圧Vheadは再生ヘッド19の抵抗値をRmrとすると(数1)となり、
The bias current Ibias from the
図2は本発明の実施の形態2における磁気ディスク装置の概略構成を示す図である。図2において、11は再生アンプ部、12は電流源、13は異常検出器、14はコンパレータ、15はダイオード、16は電圧源、17はアンプ、18はgmアンプ、19は再生ヘッド、またC1はアンプの応答性を決める要因の一つであるコンデンサである。 FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the magnetic disk device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 2, 11 is a reproduction amplifier unit, 12 is a current source, 13 is an abnormality detector, 14 is a comparator, 15 is a diode, 16 is a voltage source, 17 is an amplifier, 18 is a gm amplifier, 19 is a reproduction head, and C1. Is a capacitor that is one of the factors that determine the response of the amplifier.
図2に示す磁気ディスク装置は、再生ヘッド19にバイアス電流を与えるための一端が電源に接続された電流源12と再生ヘッド端子との間に再生ヘッド端子の電圧のレベルシフトを目的としたダイオード21とダイオード22が直列接続され、電流源12とダイオード21の接続点に再生ヘッド19からの出力信号を増幅することを目的とするアンプ17の一方の入力端およびgmアンプ18の一方の入力端が接続され、アンプ17の他方の入力端はgmアンプ18の他方の入力端と出力端に接続され、さらにコンデンサC1に接続された構成である。
The magnetic disk apparatus shown in FIG. 2 is a diode for the purpose of level shift of the voltage of the reproducing head terminal between the
以上のように構成された本実施の形態2における磁気ディスク装置の再生アンプ部について、以下にその動作を説明する。電流源12によるバイアス電流は、2つの直列接続のダイオード21,22を通して再生ヘッド19に流れると同時に、再生ヘッド端子には再生ヘッド19で読み出された信号が電圧入力される。この再生信号は低いDCレベルを持つ信号のため前述の実施の形態1のとおり回路を構成することが、回路の飽和という観点から非常に難しくなる場合がある。
The operation of the reproducing amplifier section of the magnetic disk device according to the second embodiment configured as described above will be described below. A bias current from the
このために、このDCレベルを回路設計し易いレベルにシフトすることを目的として、2つの直列接続されたダイオード21,22によりレベルシフトされた再生信号がアンプ17に入力され増幅される。アンプ17の基準側電圧は、gmアンプ18とコンデンサC1によって構成されるDCフィードバック回路により決定され、再生ヘッド19の電圧のDCレベルに等しくなるように帰還がかかり自動調整される。gmアンプ18はアンプ17の2入力端の電圧差を比較し、そのレベルに応じてコンデンサC1に充放電を行うことによりDCフィードバックを実現しているが、応答性はgmアンプ18のgm値とコンデンサC1の容量値によって決定され、この構成はLPFであり積分器である。
Therefore, the reproduction signal level-shifted by the two
また、2段の直列接続されたダイオード21,22は前述に説明しているように、電圧クランプを目的とするものではなくレベルシフトを目的としているためアンプ17の基準側電圧は再生ヘッド端子の電圧に応じて決定され信号が増幅される。
As described above, the two stages of
図3は本発明の実施の形態3における磁気ディスク装置の概略構成を示す図である。図3において、11は再生アンプ部、12,23,24は電流源、13は異常検出器、14はコンパレータ、15はダイオード、16は電圧源、17はアンプ、18はgmアンプ、19は再生ヘッド、25はモード切り替え時のパルス発生器、またC1はアンプの応答性を決める要因の一つであるコンデンサである。 FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of the magnetic disk device according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 3, 11 is a reproduction amplifier unit, 12, 23 and 24 are current sources, 13 is an anomaly detector, 14 is a comparator, 15 is a diode, 16 is a voltage source, 17 is an amplifier, 18 is a gm amplifier, and 19 is a reproduction. The head, 25 is a pulse generator at the time of mode switching, and C1 is a capacitor which is one of the factors that determine the response of the amplifier.
図3に示す磁気ディスク装置は、待機モードを持つなどモード切り替えによって低消費電力化を必要とし、かつモード切り替え時の回路動作回復時間の高速性が要求される磁気ディスク装置において、電流源12とダイオード21の間にモードによって電流源12のオン/オフ制御を行う第2のスイッチ(以下、SW2という)が接続され、また、gmアンプ18には、gm値を決定するための他端が接地された電流源24と、第1のスイッチ(以下、SW1という)を介してSW1の他端と他端が接地された電流源23が接続され、SW1のオン/オフ制御を行うためにモードコントロール信号からのモード切り替え時にパルスを発生するパルス発生器25を備えた構成である。
The magnetic disk device shown in FIG. 3 is a magnetic disk device that requires low power consumption by mode switching, such as having a standby mode, and that requires high speed circuit recovery time during mode switching. A second switch (hereinafter referred to as SW2) for controlling on / off of the
以上のように構成された本実施の形態3の磁気ディスク装置の再生アンプ部について、以下にその動作を説明する。モードコントロール信号入力によって制御される待機(低消費電力)モード時は、再生アンプ部11全てが非動作状態であり、SW1及びSW2もオフ状態で各電流源電流も流れていない状態とする。このときは、再生ヘッド19のバイアス電流はゼロであり再生ヘッド端子の電圧もゼロであり同時にコンデンサC1の電荷もゼロである。
The operation of the reproduction amplifier unit of the magnetic disk device of the third embodiment configured as described above will be described below. In the standby (low power consumption) mode controlled by the mode control signal input, all the
次に、モードコントロール信号入力が切り替わり動作モードに入ると、SW2はオン状態になり再生ヘッドに電流が印加され再生ヘッド端子の電圧および図3中B点の電位は定常値に回復する。このB点の定常値の電圧Vbは(数2)で表される。 Next, when the mode control signal input is switched to enter the operation mode, SW2 is turned on, a current is applied to the reproducing head, and the voltage at the reproducing head terminal and the potential at point B in FIG. The steady-state voltage Vb at point B is expressed by (Equation 2).
図4は本実施の形態3における各信号の波形を示すタイミングチャートである。図4において、波形(a)はモードコントロール信号でありSW1及びSW2がオフ状態からオン状態への変化、すなわちあるモードから再生モードへのモード変化を表している。波形(b)はパルス発生器25の出力であり図3におけるC点の波形を表しており、波形(a)のモード切り替え信号のモード切り替え時に任意に設定された時間trだけパルスを発生させるものでありエッジ検出である。
FIG. 4 is a timing chart showing the waveform of each signal in the third embodiment. In FIG. 4, a waveform (a) is a mode control signal, and SW1 and SW2 change from an OFF state to an ON state, that is, a mode change from a certain mode to a reproduction mode. The waveform (b) is an output of the
波形(c)は再生ヘッドバイアス電流でありモード切り替わり時即座に切り替わる。波形(d)はgmアンプ18のgm値を決定するための電流Igmであり波形(b)がHighレベルの区間、すなわちモードが切り替わってから時間trの間IgmはI2+I3の電流値となりgm値を変化させることで、gmアンプ18とコンデンサC1で決まる応答速度を早めて再生回路の回復時間を短くしている。このような制御によって得られるアンプ17の入力の波形、すなわち図3におけるA点及びB点の波形(e)に示す。
Waveform (c) is the reproducing head bias current, which is switched immediately when the mode is switched. The waveform (d) is a current Igm for determining the gm value of the
B点の電位は波形(c)に示す再生ヘッドバイアス電流の応答と同様に即座に回復し再生信号が入力される。ただし、図4のタイミングチャートにおける再生信号は単純化のため正弦波としている。A点の電位は前述にも示すようにgmアンプ18とコンデンサC1によって決定され波形(e)に示すような波形となり(数4)で表す回復時間td1の特性となる。
The potential at point B is recovered immediately in the same manner as the reproduction head bias current response shown in waveform (c), and a reproduction signal is input. However, the reproduction signal in the timing chart of FIG. 4 is a sine wave for simplicity. As described above, the potential at the point A is determined by the
図5は本発明の実施の形態4における磁気ディスク装置の概略構成を示す図である。図5において、11は再生アンプ部、12,23,24は電流源、13は異常検出器、14はコンパレータ、15はダイオード、16は電圧源、17はアンプ、18はgmアンプ、19は再生ヘッド、25はモード切り替え時のパルス発生器、またC1はアンプの応答性を決める要因の一つであるコンデンサである。 FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the magnetic disk device according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 5, 11 is a reproduction amplifier unit, 12, 23 and 24 are current sources, 13 is an anomaly detector, 14 is a comparator, 15 is a diode, 16 is a voltage source, 17 is an amplifier, 18 is a gm amplifier, and 19 is a reproduction. The head, 25 is a pulse generator at the time of mode switching, and C1 is a capacitor which is one of the factors that determine the response of the amplifier.
本実施の形態4に記載の磁気ディスク装置においては、さらなる高速性が要求される磁気ディスク装置において、gmアンプ18の他方の入力端とgmアンプ18の出力端とアンプ17の他方の入力端及びコンデンサC1の接続点に、待機モード時に予め想定される任意の電圧を印加しておくことを目的とした第3のスイッチ(以下、SW3という)が接続され、SW3の他端は他端が接地された予め想定される任意の電圧を持つ電圧源26が接続され、このSW3のオン/オフ制御はモードコントロール信号によって行われる構成である。
In the magnetic disk device described in the fourth embodiment, in the magnetic disk device that requires higher speed, the other input terminal of the
以上のように構成された本実施の形態4の磁気ディスク装置の再生アンプ部について、以下のその動作を説明する。モードコントロール信号入力によって制御された待機(低消費電力)モード時は再生アンプ部11全てが非動作状態でありSW1及びSW2もオフ状態であり各電流源電流も流れていない状態とする。このとき、再生ヘッド19のバイアス電流はゼロであり再生ヘッド端子の電圧もゼロである。SW3は待機モード時にはオンする構成にしておりコンデンサC1には予め想定される電圧、すなわち再生モード時のB点のDC電圧レベルVbと同電位である(数5)で表される電圧を電圧源26で生成し与えられている。
The following describes the operation of the reproduction amplifier section of the magnetic disk apparatus according to the fourth embodiment configured as described above. In the standby (low power consumption) mode controlled by the mode control signal input, all the
モード切り替え時のアンプ出力回復時間td2は(数6)で表される。 The amplifier output recovery time td2 at the time of mode switching is expressed by (Equation 6).
図6は本実施の形態4おける各信号の波形を示すタイミングチャートである。図6に示す波形(a)はモードコントロール信号入力でありSW1及びSW2がオフ状態からオン状態への変化、すなわちあるモードから再生モードへのモード変化を表している。波形(b)はパルス発生器25の出力であり図5におけるC点の波形を表しており、波形(a)のモード切り替え信号のモード切り替え時に任意に設定された時間trだけパルスを発生させるものでありエッジ検出である。
FIG. 6 is a timing chart showing the waveform of each signal in the fourth embodiment. A waveform (a) shown in FIG. 6 is a mode control signal input, and SW1 and SW2 change from an OFF state to an ON state, that is, a mode change from a certain mode to a reproduction mode. A waveform (b) is an output of the
波形(c)は再生ヘッドバイアス電流でありモード切り替わり時即座に切り替わる。波形(d)はgmアンプ18のgm値を決定するための電流Igmであり、波形(b)がHighレベルの区間すなわちモードが切り替わってから時間trの間IgmはI2+I3の電流値となりgm値を変化させることでgmアンプとコンデンサC1で決まる応答速度を早めて再生回路の回復時間を短くしている。
Waveform (c) is the reproducing head bias current, which is switched immediately when the mode is switched. A waveform (d) is a current Igm for determining the gm value of the
このような制御によって得られるアンプ17の入力の波形、すなわち図5におけるA点及びB点の波形(e)に示す。B点の電位は波形(c)に示す再生ヘッドバイアス電流の応答と同様に即座に回復し再生信号が入力される。ただし、本タイミングチャートにおける再生信号は単純化のため正弦波としている。A点の電位は非動作時もSW3と電圧源26によって想定されるIbias×Rmr+2Vdの値に近くなるような電圧が与えられ、この電圧からの回復となり、回復時間はB点の回復時間にも依存するようになる。また、gmアンプ18とコンデンサC1によっても決定され波形(e)に示すような波形となり、実施の形態4に対してもさらなる回復時間の高速化を実現できる。波形(f)はA点及びB点の入力を受けてのアンプ出力でありA点の電位がアンプの入力ダイナミックレンジ内にまで回復すると信号は出力される。
The waveform of the input of the
本発明に係る磁気ディスク装置は、gmアンプとコンデンサを用いて再生ヘッド端子の電圧(DCレベル)をアンプの基準側(他方の入力端)へフィードバックし、さらに待機モード等からのモード切り替え時にgmアンプのgm値を任意の時間だけ変化させ回路動作の回復時間を高速化できる信号再生アンプ回路と、再生ヘッドが開放状態等の異常時、ダイオードにバイアス電流を流して再生ヘッド端子電圧を固定し、この電圧をコンパレータで比較して異常を検出する再生ヘッド異常検出器を有し、磁気抵抗効果型磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置等に用いて有用である。 The magnetic disk device according to the present invention feeds back the voltage (DC level) of the reproducing head terminal to the reference side (the other input terminal) of the amplifier using a gm amplifier and a capacitor, and further switches the gm when switching the mode from the standby mode or the like. A signal reproduction amplifier circuit that can change the gm value of the amplifier for an arbitrary time to speed up the recovery time of the circuit operation, and when the reproduction head is in an abnormal state such as an open state, a bias current is supplied to the diode to fix the reproduction head terminal voltage. It has a reproducing head abnormality detector that detects an abnormality by comparing this voltage with a comparator, and is useful for a magnetic disk device using a magnetoresistive effect type magnetic head.
2,12,23,24 電流源
4,17 アンプ
6,16,26 電圧源
9.19 再生ヘッド
11 再生アンプ部
13 異常検出器
14 コンパレータ
15,21,22 ダイオード
18 gmアンプ
25 パルス発生器
2, 12, 23, 24
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