JP4291529B2 - ヘッド読出信号解析装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ヘッド読出信号解析装置に関し、詳しくは、磁気ディスクテスタ、磁気ヘッドテスタ等において、磁気ヘッドの読出信号の状態を解析することで磁気ディスクの性能あるいは磁気ヘッドの性能、さらにはテスタの性能を判定するヘッド読出信号解析装置において、ディスクの回転数が高くなってその回転振れなどによる読出信号の周波数変動に対して簡単な制御で読出信号成分を得ることができるようなヘッド読出信号解析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスク装置の磁気ヘッドとしては、現在では、書込側ヘッドとしてインダクティブヘッド（薄膜ヘッド）が、そして読出側ヘッドとしてＭＲヘッド、ＧＭＲヘッド，ＴＭＲヘッドなどが１つのスライダに取り付けられた磁気ヘッド、いわゆる複合磁気ヘッドが用いられている。
その記録密度は、数ギガ／インチと向上の一途を辿っている。さらに、読出データ速度は、平均アクセスタイムが１０ｍsec以下と速くなり、ディスクの回転速度も５，０００rpm〜８，０００rpm程度から転送速度の向上要求に伴って１０，０００rpm〜２０，０００rpmと高速化してきている。
このような磁気ディスク装置において磁気ヘッドや磁気ディスク、あるいはその性能をテストするテスタにあっては、８，０００rpm以上のディスク回転速度において、どの程度の電気的性能があるか、評価することが必要になってきている。磁気ディスク自体の電気的な性能は、通常、サーティファイアにより評価されるが、これとは別に、その評価の１つとして磁気ヘッドの読出信号からその周波数成分のレベル等を解析して磁気ヘッドのS/N比、性能が既知の磁気ヘッドを使用しての磁気ディスクのS/N比、さらにオーバーライト時のそれぞれの読出レベルなどを検査するヘッド読出信号解析装置がある。
【０００３】
ハードディスク装置に使用される磁気ディスクの読出信号は、１ＭＨｚ〜８００ＭＨｚ又はそれ以上と非常に周波数範囲が広い。このような広い範囲の周波数に対応するために、ヘッド読出信号解析装置は、プログラマブルＰＬＬ発振回路（周波数シンセサイザ）により読出信号に対して所定の混合周波数を発生して一定周波数のビート信号、例えば２００ＭＨｚあるいは４００ＭＨｚ程度の特定周波数の信号に変換して、これをバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）で抽出する。さらにこの特定周波数の信号を周波数混合して解析可能は周波数の信号、例えば、６ＭＨｚの信号にまで落とす。その上で読出信号成分を６ＭＨｚ±１５ｋＨｚの範囲のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を介して抽出してＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換した後のデータをデータ処理装置で周波数分析をすることで読出信号の状態を解析している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ディスクの転送速度がより高速になると、スピンドルの回転振れや振動がトラックの周速に影響を与え、それが読出信号に影響して前記のような２段の周波数混合によって得られた信号をＢＰＦを介して、解析できる周波数の読出信号成分を抽出する構成のヘッド読出信号解析装置では、その中心周波数がＢＰＦの中心周波数から外れて正確な解析対象信号が得られなくなる。
このような問題を解決するために、解析対象信号の周波数が変動してＢＰＦを多数設けて切り換えることも考えられるが、装置が大型化する上に、ＢＰＦの切換え制御が必要になって解析効率が落ちる。帯域可変のＢＰＦではノイズが発生して解析上問題がある。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、ディスクの回転数が高くなってその回転振れなどにより読出信号の周波数が変動しても簡単な制御で読出信号成分を得てその解析することができるヘッド読出信号解析装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するためのこの発明のヘッド読出信号解析装置の特徴は、ヘッドから読出信号を受けてその読出信号の状態を解析するヘッド読出信号解析装置において、制御信号に応じて発生周波数が設定される可変周波数発振回路と、この可変周波数発振回路の信号と読出信号とを混合して読出信号を特定の第１の周波数の信号に変換する第１の周波数混合回路と、この第１の周波数の信号を通過させる所定帯域幅の第１のバンドパスフィルタと、この第１のバンドパスフィルタを通過した第１の周波数の信号と所定の基準信号とを混合して第１の周波数の信号を読出信号の成分を含み解析可能な周波数の第２の周波数の信号に変換する第２の周波数混合回路と、この第２の周波数混合回路の出力信号を受けて第２の周波数の信号を通過させる所定帯域幅の第２のバンドパスフィルタと、前記制御信号を発生して可変周波数発振回路の発生周波数を設定する制御回路とを備え、制御回路は、可変周波数発振回路の発生周波数を所定量シフトさせて異なる発生周波数において第２のバンドパスフィルタから得られる第２の周波数の信号をそれぞれに得て、それぞれの第２の周波数の信号のうち最大値ピーク値を有する信号を解析対象とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
このように、読出信号に対してその成分を含む解析可能な周波数にまで２段階の周波数混合回路により周波数を変換して落としてからヘッド読出信号成分を含む解析対象となる信号を得る場合には、その信号を抽出する第２のバンドパスフィルタの範囲で抽出できない場合であっても、制御回路によって可変周波数発振回路の発生周波数を所定量シフトさせていけば、第２のバンドパスフィルタによりヘッド読出信号成分を含む解析対象となる信号を抽出することができる。そこで、発生周波数を所定量シフトさせて複数回解析対象となる信号を得るようにしておき、複数の解析対象信号から最大ピーク値を検出することで解析対象信号を決定する。
これは、第２のバンドパスフィルタの帯域の中心から抽出する読出信号成分が外れれば外れるほど、ヘッド読出信号成分の最大ピーク値は低下するからである。
その結果、ディスクの回転数が高くなって読出信号の周波数が変動しても簡単な制御で読出信号成分を得ることができ、効率よく読出信号の解析することができるヘッド読出信号解析装置を容易に実現することができる。
【０００７】
【実施例】
図１は、この発明を適用した一実施例のヘッド読出信号解析装置のブロック図であり、図２は、その解析処理のフローチャートである。
図１において、３０は、ヘッド読出信号解析装置であって、磁気ディスク１（以下ディスク１）と、スピンドル２、磁気ヘッド３、読出信号抽出回路４、そしてデータ処理・解析装置２０とを有している。
ディスク１は、スピンドル２に装着されて回転し、これに対して検査対象の磁気ヘッド３が装置に挿着されてディスク１にローディングされる。
ディスク１の特定のトラックに所定の周波数のテストデータが書き込まれ、磁気ヘッド３は、この特定のトラックにシークしてそのトラックからテストデータを読出す。
テストデータのディスク１への書込みは、テストデータ生成回路１６と書込制御回路１７と書込回路１８を介して行われ、テストデータ生成回路１６は、データ処理・解析装置２０から制御信号に応じてテストデータを生成し、書込制御回路１７は、磁気ヘッド３を指定された所定のトラックに位置決めして前記のテストデータを書込回路１８を介して書込む。
【０００８】
磁気ヘッドの読出信号は、読出アンプ（ＡＭＰ）５を介してローパスフィルタ（ＬＰＦ）６に入力される。ＬＰＦ６は、測定帯域の信号を通過させ、それ以上の成分を急峻にカットし、高域の影響を取除くためのフィルタである。
ＬＰＦ６の出力信号は、書込テストデータの周波数２ｆoに応じて発生し、その範囲は１ＭＨｚ〜８００ＭＨｚ程度か、それ以上のものである。この周波数ｆoが、ここでは、例えば８００ＭＨｚの読出信号Ｓrであるとする。なお、読出信号Ｓrの周波数ｆoは、書込テストデータの周波数２ｆoの１／２になる。
この８００ＭＨｚの読出信号Ｓrは、次に、周波数混合器７においてプログラマブルＰＬＬ発振回路８からの信号（その周波数ｆｃ＝ｆo−４０ＭＨｚ）と混合される。このとき、プログラマブルＰＬＬ発振回路８の信号は、バス２７を介してその発生周波数ｆｃが３６０ＭＨｚになるように設定されている。その結果、周波数混合器７のビート信号（読出信号Ｓrの周波数変換信号Ｓc1）の出力として４４０ＭＨｚの周波数の信号を得ることができる。
【０００９】
この４４０ＭＨｚに周波数変換された読出信号Ｓc1は、次に中心周波数が４４０ＭＨｚで±８０ｋＨｚ（帯域幅１６０ｋＨｚ）の狭帯域のＢＰＦ９に入力されて、周波数混合により発生する不要な信号とノイズ成分とが除去される。
さらに、ＢＰＦ９を経た読出信号Ｓc2は、次に、周波数混合器１０において基準信号発振器１１からの信号と混合される。この基準信号発振器１１は、周波数４４６ＭＨの一定周波数の信号を発生する。その結果、周波数混合器１０のビート信号の出力として６ＭＨｚの周波数の信号Ｓc3を得ることができる。
６ＭＨｚに周波数変換された読出信号Ｓc3は、次に中心周波数が６ＭＨｚで±１５ｋＨｚ（帯域幅３０ｋＨｚ）の狭帯域のＢＰＦ１２に入力されて、周波数混合により発生する不要な信号成分とノイズ成分とが除去される。そして、アンプ（ＡＭＰ）１３に加えられて増幅された後に、Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）１４によりデジタル値に変換されて波形データメモリ１５に記憶される。
【０００１０】
この波形データメモリ１５の信号は、次にデータ処理・解析装置２０のバス２７を介してＭＰＵ２１により読み込まれる。
なお、解析可能な周波数の信号としては、８ＭＨｚか、それ以下ならば現在のところ可能である。そのため、この実施例では、６ＭＨｚまで解析対象となる読出信号を落としている。また、その帯域幅３０ｋＨｚあれば、読出信号Ｓrの状態を解析するだけの信号成分がこれに含まれる。
データ処理・解析装置２０は、ＭＰＵ２１と、メモリ２２、ＣＲＴディスプレイ２３、シリアルインタフェース２４、インタフェース２５、そしてキーボード２６等により構成され、これらと波形データメモリ１５とがバス２７により相互に接続されている。さらに、プログラマブルＰＬＬ発振回路８がシリアルインタフェース２４と接続され、テストデータ生成回路１６がインタフェース２５と接続されている。
【００１１】
ここで、磁気ヘッド３により得られた読出信号の波形は、６ＭＨｚの信号に変換され、さらにそれがＡ／Ｄ変換回路１４においてデジタル値に変換される。Ａ／Ｄ変換回路１４を介して得られる読出信号Ｓrの状態を示す成分を含む波形データは、波形データメモリ１５に一旦記憶される。そして、波形データメモリ１５から得られる１回の測定における読出信号の測定データがバス２７を介してＭＰＵ２１に読込まれ、それがバス２７を介してメモリ２２に転送されて記憶される。
メモリ２２には、スキャン測定プログラム２２ａ、最大ピーク値検出プログラム２２ｂ、周波数成分解析プログラム２２ｃ等が記憶されている。また、波形データ記憶領域２２ｄと作業領域２２ｅ、スキャン測定のための制御データを記憶するパラメータ領域等が設けられている。
なお、プログラマブルＰＬＬ発振回路８は、シリアルインタフェース２４，バス２７を介してＭＰＵ２１と接続され、ＭＰＵ２１は、テストデータとして書き込んだ信号の周波数２ｆoに対してその読出信号Ｓrが周波数ｆoとなるので、この読出信号Ｓrの周波数ｆoから読出信号Ｓrの周波数を４４０ＭＨｚに変換する周波数を発生するような制御信号をプログラマブルＰＬＬ発振回路８に設定する。
【００１２】
ここで、プログラマブルＰＬＬ発振回路８は、位相比較の基準周波数の信号を発生するクリスタル発振器８１とプログラマブルデバイダ（ＰＤ）を内蔵を有する位相比較回路８２、ＬＰＦ８３、ＶＣＯ８４、プリスケーラ（分周比設定デバイダ）８５とからなり、位相比較回路８２のプログラマブルデバイダ（ＰＤ）の分周比率を制御信号としてＭＰＵ２１から設定されることでプログラマブルＰＬＬ発振回路８の出力信号の発振周波数が設定される。
スキャン測定プログラム２２ａは、ＭＰＵ２１により実行されて、ＭＰＵ２１は、テストデータを書込み、そのデータを読出して、波形データメモリ１５に読出信号成分を含む波形信号を採取して波形データ記憶領域２２ｄに記憶する。
さらに、このプログラムの実行により、ＭＰＵ２１は、プログラマブルＰＬＬ発振回路８の周波数を別の周波数に設定して、前記の測定を複数回繰り返して行い、複数回の測定波形データをすべて波形データ記憶領域２２ｄに記憶する。この複数回の測定の後に最大ピーク値検出プログラム２２ｂをコールする。
その処理の詳細は図２のフローチャートに示す（後述）。なお、複数回の測定は、それぞれプログラマブルＰＬＬ発振回路８に設定する周波数がすでに設定された周波数に対して測定の都度Δｆ分、例えば、ここではΔｆ＝１０ｋＨｚ分ずれた周波数になるように設定する。また、測定回数もここでは３回としている。
【００１３】
最大ピーク値検出プログラム２２ｂは、ＭＰＵ２１により実行されて、ＭＰＵ２１は、波形データ記憶領域２２ｄに記憶されたデータから最大ピーク値を検出してそれを読出信号の検出レベルとして作業領域２２ｅに記憶するとともに分析対象の波形データをこの最大ピーク値を含む波形データにする。
周波数成分解析プログラム２２ｃは、ＭＰＵ２１により実行されて、ＭＰＵ２１は、波形データ記憶領域２２ｄに記憶されたデータから最大ピーク値が検出された波形データを分析対象波形データとして選択し、これについて所定の周波数成分を分析して、S/N比等の算出をする。
このS/N比について説明すると、例えば、最大ピーク値が検出されたデータの位置の波形成分を除いて他のデータから次のピーク値のデータを抽出して、その波形がノイズに対応する信号波形形態のものであれば、その値をノイズレベルとする。そしてこのノイズレベルと作業領域２２ｅに記憶してある最大ピーク値とによりS/N比を算出する。
【００１４】
図２は、そのスキャン測定処理のフローチャートである。
図２において、測定開始の機能キー入力に従って、まず、スキャン測定プログラム２２ａがＭＰＵ２１に実行されて、測定回数を示す初期値ｎをｎ＝１にセットし（ステップ１０１）、パラメータ領域に記憶された制御データを読出して書込テスト周波数２ｆoからプログラマブルＰＬＬ発振回路８が発生する信号の周波数ｆｃ（プログラマブルＰＬＬ発振回路８の出力信号の周波数ｆｃは、前記の例ではｆｃ＝３６０ＭＨｚ）を算出して、この周波数を発生する制御データをプログラマブルＰＬＬ発振回路８に送出して設定する（ステップ１０２）。そして、ディスク１にテスト周波数２ｆoでテストデータを書込む（ステップ１０３）。
次に、ディスク１の所定のトラックからテストデータを読出す。このことで波形データメモリ１５に測定データを採取して記憶する（ステップ１０４）。そして、読出信号成分が記憶された波形データメモリ１５のデータをメモリ２２の波形データ記憶領域２２ｄに転送する（ステップ１０５）。ここで、初期値ｎが３以上か否かを判定することで測定データ採取が終了したか否かの判定をする（ステップ１０６）。なお、ここでの測定回数は、前記したように３回とする。
最初はｎ＝１であるので、このステップ１０６での判定はＮＯとなり、ＮＯのときには、ｎ＝ｎ＋１として測定回数を更新して（ステップ１０７）、次にプログラマブルＰＬＬ発振回路８が発生する信号の周波数ｆｃを変更する（ステップ１０８）。このときｎ＝２となるので、ｎ＝２のときにはｆｃ＝ｆｃ＋１０ｋＨｚを発生するようにプログラマブルＰＬＬ発振回路８に制御データを設定する。そして、ステップ１０４に戻る。
【００１５】
ステップ１０４、ステップ１０５を経て、次のステップ１０６の判定で再びＮＯとなり、次にｎ＝ｎ＋１として、ｎ＝３となる。そしてステップ１０８において、プログラマブルＰＬＬ発振回路８が発生する信号の周波数ｆｃをｎ＝３のときにはｆｃ＝ｆｃ−１０ｋＨｚになる値に制御データがプログラマブルＰＬＬ発振回路８に設定されて、再びステップ１０４に戻る。このようにして、ステップ１０５において、３回測定分の波形データが波形データ記憶領域２２ｄに転送されて記憶される。
３回目のデータ採取が終了した時点で、測定回数を示すｎは、ｎ＝３となっているので、ステップ１０６の判定においてデータ採取が終了する。そこで、ステップ１０９へと移行する。
ステップ１０９においては、最大ピーク値検出プログラム２２ｂがＭＰＵ２１により実行されて、波形データ記憶領域２２ｄに記憶された３個の測定波形データから最大ピーク値が検出される。この最大ピーク値が検出された測定波形データを読出信号の測定波形データと決定して、採取された他の波形データは削除される（ステップ１１０）。そして、この選択された波形データに基づいて周波数成分解析プログラム２２ｃがＭＰＵ２１により実行されて所定の測定項目に従って周波数成分に応じたそのレベル等の分析が行われる（ステップ１１１）。
【００１６】
以上説明してきたが、実施例では、プログラマブルＰＬＬ発振回路８が発生する信号の周波数ｆｃを１０ｋＨｚ単位でシフトさせて３回設定して３回の測定データを得ているが、測定周波数のシフト量は、１０ｋＨｚに限定されるものではなく、測定回数も３回に限定されるものではない。
また、実施例では、磁気ヘッドからの読出信号を解析する例を挙げているが、読出信号を得るヘッドは磁気ヘッドに限定されるものではない。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、この発明にあっては、読出信号に対してその成分を含む解析可能な周波数にまで２段階の周波数混合回路により周波数を変換して落としてからヘッド読出信号成分を含む解析対象となる信号を得る場合には、その信号を抽出する第２のバンドパスフィルタの範囲で抽出できない場合であっても、制御回路によって可変周波数発振回路の発生周波数を所定量シフトさせていけば、第２のバンドパスフィルタによりヘッド読出信号成分を含む解析対象となる信号を抽出することができるので、複数の解析対象信号から最大ピーク値を検出することで解析対象信号を決定することができる。
その結果、ディスクの回転数が高くなって読出信号の周波数が変動しても簡単な制御で読出信号成分を得ることができ、効率よく読出信号の解析することができるヘッド読出信号解析装置を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明を適用した一実施例のヘッド読出信号解析装置のブロック図である。
【図２】図２は、その解析処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１…磁気ディスク、２…スピンドル、３…磁気ヘッド、
４…読出信号検出回路、５…読出アンプ、６…ＬＰＦ、
７，１０…周波数混合器、８…プログラマブルＰＬＬ発振回路、９…ＢＰＦ、
１１…基準信号発振器、１３…アンプ、１４…Ａ／Ｄ変換回路、
１６…テストデータ生成回路、１５…波形データメモリ、
１７…書込制御回路、１８…書込回路、２０…データ処理・解析装置、
２１…ＭＰＵ、２２…メモリ、２３…ＣＲＴディスプレイ、
２４…シリアルインタフェース、２５…インタフェース、
２６…キーボード、２７…バス、３０…ヘッド読出信号解析装置。

Claims (1)

1. ヘッドから読出信号を受けてその読出信号の状態を解析するヘッド読出信号解析装置において、
   制御信号に応じて発生周波数が設定される可変周波数発振回路と、この可変周波数発振回路の信号と前記読出信号とを混合して前記読出信号を特定の第１の周波数の信号に変換する第１の周波数混合回路と、この第１の周波数の信号を通過させる所定帯域幅の第１のバンドパスフィルタと、この第１のバンドパスフィルタを通過した前記第１の周波数の信号と所定の基準信号とを混合して前記第１の周波数の信号を前記読出信号の成分を含み解析可能な周波数の第２の周波数の信号に変換する第２の周波数混合回路と、この第２の周波数混合回路の出力信号を受けて前記第２の周波数の信号を通過させる所定帯域幅の第２のバンドパスフィルタと、前記制御信号を発生して前記可変周波数発振回路の前記発生周波数を設定する制御回路とを備え、前記制御回路は、前記可変周波数発振回路の前記発生周波数を所定量シフトさせて異なる発生周波数において前記第２のバンドパスフィルタから得られる前記第２の周波数の信号をそれぞれに得て、それぞれの前記第２の周波数の信号のうち最大値ピーク値を有する信号を解析対象とすることを特徴とするヘッド読出信号解析装置。

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