JPH08180304A - 半導体集積回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ヘッド端子と電源電圧端子との間に接続され
た上段のカレントスイッチを構成するトランジスタの切
り換えタイミングよりも、ヘッド端子と接地点との間に
接続された下段のカレントスイッチを構成するトランジ
スタの切り換えタイミングを早くすることによって、ヘ
ッドに流れる電流の反転を電流駆動で行えるようにし
た。 【効果】 電源電圧が小さくされても書き込み速度が低
下されないようにすることができるととともに、電流の
反転の際にヘッド端子間電圧にのるアンダーシュートを
防止し、電流波形に歪みが生じないようにすることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ヘッドの駆動回路
さらには書き込み用ヘッドのドライバ回路に適用して有
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】従来、磁気ヘッドを駆動するリード・ラ
イトＩＣには、データの読み出しを行なうためのリード
アンプやデータの書き込みを行なうためのヘッドドライ
バ（もしくはライトアンプ、ライトドライバ）と呼ばれ
る回路が設けられている。

【０００３】図３に本発明に先立って検討したヘッドド
ライバ回路の一例を示す。図３のヘッドドライバ回路
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Ｔ１，Ｔ２と電源電圧Ｖｃｃとの間にカレ
ントスイッチをなす一対のトランジスタＱ１，Ｑ２が、
またヘッド端子Ｔ１，Ｔ２と接地点との間にもカレント
スイッチをなす一対のトランジスタＱ３，Ｑ４が接続さ
れ、Ｑ３，Ｑ４の共通エミッタに定電流源Ｉ１が接続さ
れている。そして、トランジスタＱ１とＱ２は互いに逆
相のデータ信号Ｄ，／Ｄ（／ＤはＤの反転信号）によっ
てオン、オフ駆動され、Ｑ３とＱ４は互いに逆相で上記
データ信号／Ｄ，Ｄと同相のデータ信号／Ｄ’，Ｄ’に
よってオン、オフ駆動されることにより、コイルＬに流
れる電流の向きが切り換えられるように構成されてい
る。

【０００４】また、トランジスタＱ１，Ｑ２の前段およ
びＱ３，Ｑ４の前段にそれぞれＥＣＬ（エミッタカップ
ルドロジック）回路からなるカレントスイッチＣＳが設
けられていた。図３にはこのうちＱ１，Ｑ２の前段のカ
レントスイッチＣＳのみ示され、Ｑ３，Ｑ４の前段のカ
レントスイッチは省略されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図３のヘッドドライバ
回路は、ヘッドに流れる電流の反転を電圧駆動で行なう
ように構成されている。つまり、図３のヘッドドライバ
回路は、上段のトランジスタＱ１，Ｑ２のベース電圧振
幅に相当する電圧をヘッド端子Ｔ１，Ｔ２間に与えて電
流の反転を行なう方式である。この場合、電流の反転速
度すなわち書き込み速度は上段のカレントスイッチの振
幅の大きさに比例する。つまり、電流反転速度は、一般
式ｄｉ／ｄｔ＝Ｖ／Ｌより明らかなごとく、電圧の大き
さに依存する。

【０００６】しかるに、図３に示すヘッドドライバ回路
にあっては、上段の振幅の下限はトランジスタＱ３，Ｑ
４や定電流源Ｉ１を構成するトランジスタを飽和させな
いようなレベルに制限され、上限は電源電圧Ｖｃｃのレ
ベルによって制限されていた。そのため、図３のヘッド
ドライバ回路は、上段振幅を大きくすることができず、
書き込み速度の向上が困難であった。特に、半導体集積
回路はその高集積化に伴ってトランジスタの耐圧が下が
り電源電圧が小さくされるようになるため、それによっ
てヘッドドライバ回路の上段振幅も小さくなり、電流反
転時間が長くなって書き込み速度が低下するという不都
合があることが明らかになった。

【０００７】そこで、本発明者等は、ヘッドドライバ回
路の電流反転を電圧でなく、上段よりも下段のトランジ
スタの切り換えタイミングを早くすることによって電流
駆動で行なうような回路形式について検討した。しかし
ながら、従来のヘッドドライバ回路において、電流反転
を上記のような電流駆動で行なおうとすると、電流の反
転の際にヘッド端子間電圧に、図５に示すようにアンダ
ーシュートによるピークＰが生じ、これによって電流波
形に符号Ｗで示すような歪みが生じてしまうという不都
合があることが明らかになった。

【０００８】この発明の目的は、電源電圧が小さくされ
ても書き込み速度が低下しないようなヘッドドライバ回
路を提供することにある。

【０００９】この発明の他の目的は、電流波形に歪みを
生じないような電流駆動型のヘッドドライバ回路を提供
することにある。

【００１０】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。

【００１１】

【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。

【００１２】すなわち、本発明は、ヘッド端子と電源電
圧端子との間に接続された上段のカレントスイッチを構
成するトランジスタの切り換えタイミングよりも、ヘッ
ド端子と接地点との間に接続された下段のカレントスイ
ッチを構成するトランジスタの切り換えタイミングを早
くすることによって、ヘッドに流れる電流の反転を電流
駆動で行なえるようにしたものである。

【００１３】また、上段のカレントスイッチを構成する
トランジスタのベースと接地点との間にクランプ用のト
ランジスタを接続する。

【００１４】さらに、上記上段カレントスイッチトラン
ジスタのベースには、定電流用トランジスタおよびこれ
と直列に接続されベースにデータ信号が入力されるよう
にされたトランジスタとからなるバッファ回路を接続し
そのトランジスタをショットキートランジスタで構成す
る。そして、このトランジスタのコレクタと電源電圧端
子間に第２のクランプ用のトランジスタを接続するよう
にする。

【００１５】

【作用】上記した手段によれば、ヘッド電流の反転を電
流駆動で行なうため上段振幅が小さくなっても高速の反
転が可能になり、電源電圧が小さくなっても書き込み速
度が低下しないようにさせることができる。

【００１６】また、クランプ用トランジスタを接続する
ことにより、電流の反転の際にヘッド端子間電圧にのる
アンダーシュートを防止し、電流波形に歪みが生じない
ようにすることができる。

【００１７】さらに、上段カレントスイッチトランジス
タのベースに、定電流用トランジスタおよびこれと直列
に接続されたトランジスタとからなるバッファ回路を接
続しそのトランジスタをショットキートランジスタで構
成すれば、上段カレントスイッチを高速で切り換えるこ
とができる。そして、このトランジスタのコレクタと電
源電圧端子間に第２のクランプ用のトランジスタを接続
することにより、ショットキートランジスタを使用した
ことに伴う不具合を回避することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

【００１９】図１に本発明に係るヘッドドライバ回路の
一実施例が示されている。この実施例のヘッドドライバ
回路は、ヘッド端子に接続され電流反転を行なうヘッド
駆動部が図３に示されている従来のヘッドドライバ回路
のそれと同一に構成されている。すなわち、インダクテ
ィブヘッドＬが接続されるヘッド端子Ｔ１，Ｔ２と電源
電圧Ｖｃｃとの間に上段カレントスイッチをなすトラン
ジスタＱ１，Ｑ２が、またヘッド端子Ｔ１，Ｔ２と接地
点ＧＮＤとの間に下段のカレントスイッチをなすトラン
ジスタＱ３，Ｑ４が接続され、Ｑ３，Ｑ４の共通エミッ
タに定電流源Ｉ１が接続されている。ここで、電源電圧
Ｖｃｃは例えば＋５Ｖのような電圧にされる。

【００２０】この実施例では、上段のカレントスイッチ
・トランジスタＱ１（Ｑ２）の前段に、定電流用トラン
ジスタＱＰ１（ＱＰ２）とショットキートランジスタＱ
Ｓ１（ＱＳ２）とがＶｃｃ−ＧＮＤ間に直列接続されて
なるバッファ回路が設けられており、上記ショットキー
トランジスタＱＳ１、ＱＳ２のベースに抵抗Ｒ３，Ｒ４
を介して書き込みデータ信号Ｄ，／Ｄが入力されること
により、インバータとして動作するように構成されてい
る。上記定電流用トランジスタＱＰ１，ＱＰ２のベース
には、４．２Ｖのような定電圧ＶＲ１が供給される。

【００２１】なお、トランジスタＱＳ１，ＱＳ２として
ショットキートランジスタを用いたのは、トランジスタ
Ｑ１，Ｑ２の切り換えを速くするためである。ただし、
ショットキートランジスタを用いると、オンされたとき
にそのコレクタ電圧が０．４Ｖのような低いレベルに急
降下するため、Ｑ１，Ｑ２のベース電位が下がり過ぎて
回路が動作しなくなるおそれがある。

【００２２】そこで、この実施例では、上記ショットキ
ートランジスタＱＳ１またはＱＳ２のベースにハイレベ
ルのデータ信号が入力されてオン状態にされ、トランジ
スタＱ１またはＱ２のベースにロウレベルの電圧が印加
されるとき、その電圧を２．８Ｖのような値に固定する
ためのクランプ用トラジスタＱＮ３，ＱＮ４がＱ１，Ｑ
２のベースと電源電圧Ｖｃｃとの間にそれぞれ接続され
ている。

【００２３】また、上記ショットキートランジスタＱＳ
１またはＱＳ２のベースにロウレベルのデータ信号が入
力されてオフ状態にされ、トランジスタＱ１またはＱ２
のベースにハイレベルの電圧が印加されるとき、その電
圧を４．２Ｖのような値に固定するためのクランプ用ト
ラジスタＱＰ３，ＱＰ４が、Ｑ１，Ｑ２のベースと接地
点との間にそれぞれ接続されている。上記クランプ用ト
ランジスタＱＰ３，ＱＰ４のベースには３．４Ｖのよう
な定電圧ＶＲ２が、また上記クランプ用トランジスタＱ
Ｎ３，ＱＮ４のベースには３．６Ｖのような定電圧ＶＲ
３がそれぞれ供給される。

【００２４】一方、下段のトランジスタＱ３，Ｑ４は、
図３に示されている従来のヘッドドライバ回路と同様な
ＥＣＬ回路からなるカレントスイッチＣＳ２により駆動
されるように構成されている。カレントスイッチＣＳ２
を構成するトランジスタＱ７とＱ８のベースには、互い
に逆相で上記ショットキートランジスタＱＳ１，ＱＳ２
のベースに入力される書き込みデータ信号Ｄ，／Ｄと同
相のデータ信号Ｄ’，／Ｄ’が入力されるように構成さ
れている。

【００２５】次に上記ヘッドドライバ回路の動作につい
て説明する。

【００２６】ショットキートランジスタＱＳ２のベース
にハイレベルのデータ信号が入力され、ＱＳ１のベース
にロウレベルのデータ信号が入力されているとともに、
Ｑ８のベースにハイレベルのデータ信号が入力され、Ｑ
７のベースにロウレベルのデータ信号が入力されている
とき、トランジスタＱ１とＱ４がオンされ、Ｑ２とＱ３
がオフされ、ヘッドのコイルＬには図１の矢印Ａの向き
に電流が流れる。

【００２７】このとき、トランジスタＱＳ１はオフされ
るため、ＱＰ１のコレクタ電流はクランプ用トランジス
タＱＰ３に流れる。これによって、トランジスタＱ１の
ベース電位はＱＰ３のベース電位ＶＲ２よりもベース・
エミッタ間電圧ＶBEだけ高い４．２Ｖにクランプされ
る。一方、このときトランジスタＱＳ２はオンされてい
るため、ＱＰ２のコレクタ電流はトランジスタＱＳ２に
流れる。これによって、トランジスタＱＰ４はオフしＱ
Ｎ４がオンするため、トランジスタＱ２のベース電位は
ＱＮ４のベース電位ＶＲ３よりもベース・エミッタ間電
圧ＶBEだけ低い２．４Ｖにクランプされる。このよう
に、この実施例のヘッドドライバ回路は、上段振幅がク
ランプトランジスタＱＰ３，ＱＰ４，ＱＮ３，ＱＮ４に
よって規制されるようになっている。

【００２８】次に、トランジスタＱＳ１，ＱＳ２および
Ｑ７，Ｑ８に入力されるデータ信号が反転してコイルＬ
に流れる電流の向きが反転されるが、この実施例におい
ては図４に示すようなタイミングで、データ信号Ｄ，／
Ｄ，Ｄ’，／Ｄ’が入力される。すなわち、下段のトラ
ンジスタＱ３，Ｑ４側を駆動するデータ信号Ｄ’，／
Ｄ’の方が、上段のトランジスタＱ１，Ｑ２側を駆動す
るデータ信号Ｄ，／ＤよりもΔｔだけ早いタイミングで
反転するように形成されている。

【００２９】これによって、トランジスタＱ１，Ｑ２よ
りも先にトランジスタＱ４がオンからオフへ、またＱ３
がオフからオンへ切り換わってコイルＬの電流の向きが
反転される。つまり、下段のトランジスタＱ３，Ｑ４の
電流駆動によってコイルに流れる電流が高速反転され
る。なお、上記Δｔは例えば０〜３ｎｓのような値が良
い。

【００３０】図３に示されているような従来のヘッドド
ライバ回路においては、前述したように、下段のトラン
ジスタＱ３，Ｑ４のタイミングを早めるとヘッド端子電
圧に図５に示したようなアンダーシュートが生じてしま
う。これはヘッドドライバ回路の上段のトランジスタＱ
１，Ｑ２のベースのソースインピーダンスが高いためで
ある。従って、上記アンダーシュートをなくすにはＱ
１，Ｑ２のベースのソースインピーダンスを低くてやれ
ば良いが、従来の回路における前段の回路はＥＣＬ回路
であるため、ソースインピーダンスを低くするにはコレ
クタ抵抗Ｒ１，Ｒ２を小さくしなければならない。しか
も、上段振幅が小さくならないようにするには駆動電流
を大きくしなければならない。その結果、消費電力が増
大してしまうという不都合がある。

【００３１】これに対し、本実施例のヘッドドライブ回
路においては、上段のトランジスタＱ１，Ｑ２のベース
のハイレベルをトランジスタＱＰ３，ＱＰ４によってク
ランプしているため、Ｑ１，Ｑ２のベースのソースイン
ピーダンスはＱＰ３，ＱＰ４のエミッタ動作抵抗に依存
するようになり、Ｑ１，Ｑ２のベースのソースインピー
ダンスを低くすることができる。その結果、本実施例の
ヘッドドライブ回路においては、図４に示すように、ヘ
ッド端子電圧に生じるアンダーシュートを防止すること
ができ、電流波形の歪みも小さくすることができる。

【００３２】また、本実施例のヘッドドライブ回路にお
いては、上段のトランジスタＱ１，Ｑ２のベース電位の
ロウレベル側もトランジスタＱＮ３，ＱＮ４によってク
ランプするようにしているため、ヘッド電流波形のデュ
ーティ比が所望の値からずれるのを防止することができ
る。

【００３３】図２には、本発明に係るヘッドドライバ回
路の第２の実施例が示されている。この実施例のヘッド
ドライバ回路は、図１におけるショットキートランジス
タＱＳ１，ＱＳ２の代わりに通常のトランジスタＱ１
１，Ｑ１２を用いるとともに、そのコレクタ側に接続さ
れていたクランプ用トラジスタＱＮ３，ＱＮ４を省略
し、ヘッド端子Ｔ１，Ｔ２と電源電圧Ｖｃｃとの間にク
ランプ用トランジスタＱＮ１，ＱＮ２を接続してヘッド
端子電圧を直接クランプするようにしたものである。こ
の実施例の回路においても図１の実施例の回路と同様な
作用、効果が得られる。また、この実施例ではトランジ
スタＱ１１，Ｑ１２のベースに入力されるデータ信号
Ｄ，／Ｄを下段トランジスタＱ３，Ｑ４のベースへも入
力して電流の反転を行なうことができる。

【００３４】以上説明したように、上記実施例は、ヘッ
ド端子と電源電圧端子との間に接続された上段のカレン
トスイッチを構成するトランジスタの切り換えタイミン
グよりも、ヘッド端子と接地点との間に接続された下段
のカレントスイッチを構成するトランジスタの切り換え
タイミングを早くすることによって、ヘッドに流れる電
流の反転を電流駆動で行えるようにしたので、上段振幅
が小さくなっても高速の反転が可能になり、電源電圧が
小さくされても書き込み速度が低下しないようにするこ
とができるという効果がある。

【００３５】また、上段のカレントスイッチを構成する
トランジスタのベースと接地点との間にクランプ用のト
ランジスタを接続するようにしたので、電流の反転の際
にヘッド端子間電圧にのるアンダーシュートを防止し、
電流波形に歪みが生じないようにすることができるとい
う効果がある。

【００３６】さらに、上段カレントスイッチトランジス
タのベースに、定電流用トランジスタおよびこれと直列
に接続されたトランジスタとからなるバッファ回路を接
続しそのトランジスタをショットキートランジスタで構
成したので、上段カレントスイッチを高速で切り換える
ことができる。しかも、このトランジスタのコレクタと
電源電圧端子間に第２のクランプ用のトランジスタを接
続したことにより、ショットキートランジスタを使用し
たことに伴う不具合を回避することができる。

【００３７】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。

【００３８】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ヘ
ッドのリード・ライトＩＣに内蔵されるヘッドドライバ
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、ヘッドドライバ回路を備えた
半導体集積回路一般に利用することができる。

【００３９】

【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。

【００４０】すなわち、電源電圧が小さくされても書き
込み速度が低下されないようにすることができるととと
もに、電流の反転の際にヘッド端子間電圧にのるアンダ
ーシュートを防止し、電流波形に歪みが生じないように
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るヘッドドライバ回路の第１の実施
例を示す回路図である。

【図２】本発明に係るヘッドドライバ回路の第２の実施
例を示す回路図である。

【図３】本発明に先立って検討したヘッドドライバ回路
の一例を示す回路図である。

【図４】本発明のヘッドドライバ回路におけるデータ信
号とヘッド端子電圧および電流波形の一例を示す波形図
ある。

【図５】図３のヘッドドライバ回路におけるヘッド端子
電圧および電流波形を示す波形図ある。

【符号の説明】

Ｌ コイル（磁気ヘッド） Ｔ１，Ｔ２ ヘッド端子 Ｉ１ 定電流源 ＣＳ１，ＣＳ２ カレントスイッチ回路 ＶＲ１，ＶＲ２，ＶＲ３ 定電圧 ＱＰ３，ＱＰ４，ＱＮ３，ＱＮ４ クランプ用トランジ
スタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長屋 裕士 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 橋本 崇 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 亀山 禎史 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 日 立超エル・エス・アイ・エンジニアリング 株式会社内 (72)発明者 吉永 眞樹 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 畑中 紀明 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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上段カレントスイッチ
   トランジスタが、またヘッド端子と接地点との間に一対
   の下段カレントスイッチトランジスタが接続され、該ト
   ランジスタ対の共通エミッタに定電流源が接続され、上
   記上段および下段カレントスイッチトランジスタの各対
   のトランジスタはそれぞれ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
   きが切り換えるように構成されたヘッドドライバ回路を
   備えた半導体集積回路において、上記上段カレントスイ
   ッチトランジスタの切り換えタイミングよりも早いタイ
   ミングで、上記下段カレントスイッチトランジスタを切
   り換えることによって、ヘッドに流れる電流の反転を電
   流駆動で行なうようにしたことを特徴とする半導体集積
   回路。
2. 【請求項２】 上記上段カレントスイッチトランジスタ
   のベースと接地点との間にクランプ用のトランジスタが
   接続されてなることを特徴とする請求項１に記載の半導
   体集積回路。
3. 【請求項３】 上記上段カレントスイッチトランジスタ
   のベースには、定電流用トランジスタおよびこれと直列
   に接続されベースにデータ信号が入力されるようにされ
   たトランジスタとからなるバッファ回路が接続されてな
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体集
   積回路。
4. 【請求項４】 上記トランジスタはショットキートラン
   ジスタで構成され、該トランジスタのコレクタと電源電
   圧端子間に第２のクランプ用の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３に記載の半導体集積回
   路。