KR0166157B1 - 자기 기록장치의 기록전류 제어회로 및 방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

자기기록매체상에 대한 데이터의 독출/기록에 공용되는 자기 헤드를 구비한 자기 기록장치에서 자기 헤드에 인가되는 기록전류를 제어하는 회로 및 방법에 관한 것이다.

2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제

헤드의 기록-독출 천이 특성을 안정화시킨다.

3. 발명의 해결방법의 요지

일정한 기록전류를 기록할 데이터에 따라 헤드에 인가하여 자기기록매체상에 기록을 완료한 후에도 기록상태를 일정 시간동안 계속 지속시키며, 그와 동시에 상기 기록전류를 점차적으로 감소시킨후 차단한다.

4. 발명의 중요한 용도

기록-독출 천이시 잡음으로 인한 데이터 에러를 방지하는데 이용한다.

Description

자기 기록장치의 기록전류 제어회로 및 방법

제1도는 통상적인 기록 동작 타이밍도.

제2a도 및 제2b도는 기록전류 차단 전, 후에 폴의 자기 극성의 배열상태 변화를 보인 헤드 코어의 일부 단면도.

제3도는 본 발명이 적용되는 HDD의 블럭구성도.

제4도는 본 발명에 따른 기록전류 제어회로도.

제5도는 본 발명에 따른 기록 동작 타이밍도.

본 발명은 자기기록매체상에 대한 데이터의 독출/기록에 공용되는 자기 헤드를 구비한 자기 기록(magnetic recording)장치에 관한 것으로, 특히 자기기록매체에 데이터 기록시 헤드에 인가되는 기록전류(write current)를 제어하는 기록전류 제어회로 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive : 이하 HDD라 함), 플로피 디스크 드라이브(Floppy Disk Drive : 이하 FDD라 함)등과 같은 자기 기록장치는 컴퓨터 시스템의 보조기억장치로서 널리 사용되어지고 있다. 이들중 특히 HDD는 대량의 데이터를 안정되게 저장할 수 있을 뿐만 아니라 고속으로 액세스(access)할 수 있는 장점을 가진다.

현재 HDD에 있어서 자기기록매체인 디스크의 저장 용량을 증가시키기 위하여 디스크상의 기록밀도가 점차 높아지는 추세이며, 그에 따라 헤드도 고정밀화될 것이 요구되고 있다. 이에따라 고기록밀도를 가능하게 하는 박막 헤드(thin film head)의 사용이 증가하고 있다. 박막 헤드를 사용할 경우 기록밀도를 증가시킬 수 있게 되는데 반하여, 헤드 폴(head pole)의 특성과 관련되는 여러 가지 새로운 문제에 직면하게 되었다.

이와같이 헤드 폴의 특성과 관련되는 문제점들중에 대표적인 것이 바크하우젠 잡음(Barkhausen noise)이라 불리우는 현상이 있다. 이는 HDD가 기록상태에서 독출상태로 천이(transient)할 경우 발생하는 잡음으로서 팝콘(popcorn) 잡음 또는 위글(wiggle) 잡음이라고도 불리운다.

이러한 잡음의 발생 원인을 HDD에서 일반적으로 사용되는 기록 제어 시퀀스(sequence)에 따른 기록 동작 타이밍을 보인 제1도와 기록전류 차단 전, 후에 폴의 자기 극성의 배열상태 변화를 보인 박막 헤드 코어의 일부 단면도인 제2a도 및 제2b도를 참조하여 살펴본다. 상기 제1도에서 참조부호는 독출/기록모드신호로서 독출모드시에는 하이이고 기록모드시에는 로우로 발생된다. WDI는 자기기록매체인 디스크상에 기록할 부호화된 디지털 데이터이다. 기록전류는 기록데이타 WDI에 따라 헤드의 코일에 인가되며, 통상 일정한 값을 가진다. 자기층(magnetic layer)은 디스크상에 형성되며, 헤드에서 발생되는 자장magnetic field)에 의해 자화된다. 독출신호는 독출모드시 헤드에 의해 디스크상으로부터 픽업(pickup)되는 아나로그 신호이다. 그리고 상기 제2A도는 헤드에 기록전류를 인가하여 데이터를 기록중인 상태를 보인 것이고, 상기 제2B도는 기록전류 차단후의 상태를 보인 것이다. 또한 상기 제2a도 및 제2b도에서 참조부호 2는 헤드의 코일을 나타내고, 4a, 4b는 폴을 나타내며, 6은 디스크상의 자기층을 나타낸다.

우선 기록상태일 경우 HDD는 기록데이타에 따른 전류를 헤드의 코일(2)에 인가함으로써 폴(4a, 4b)의 자기 극성들이 제2a도와 같이 일정한 방향으로 배열되도록 유도한다. 이에 의해 자장이 발생되고, 이러한 자장에 의해 자기기록매체인 디스크(6)사의 자기층이 자화됨으로써 데이터가 기록되게 된다. 이러한 기록과정은 기록데이타를 모두 기록한후 기록전류를 차단함으로써 종료된다. 이와같이 기록전류가 차단되며, 그 순간부터 폴(4a, 4b)의 구성물질의 배열상태는 엔트로피(entropy)의 증가에 따라 기록시와 달리 제2b도와 같이 흐트러지게 됨으로써 자장의 변화가 발생한다. 이러한 자장의 변화는 헤드의 코일(2)에 유기되어 전류로서 나타나며, 이러한 전류로 인하여 바크하우젠 잡음이 발생된다. 이는 헤드가 안정될때까지 일정 시간동안 계속되며, 그 시간은 통상 7㎲~10㎲정도가 된다.

현재 HDD와 같은 자기 기록장치에 사용되는 헤드는 독출 및 기록시에 공용된다. 이에따라 HDD가 기록상태에서 독출상태로 천이한 직후에 디스크상으로부터 픽업되는 독출신호에는 상기와 같은 바크하우젠 잡음이 포함되게 된다. 이러한 바크하우젠 잡음을 제1도에서 참조부호 S_N으로 나타내었다. 이와같이 독출신호에 포함된 잡음으로 인해 독출신호의 파형이 왜곡됨으로써 데이터 에러가 발생한다. 이러한 바크하우젠 잡음은 헤드의 특성에 따라 다소간의 차이는 있으나 박막 헤드에 있어서 기록-독출 천이시 항상 발생한다.

상기한 바와 같이 종래에는 박막헤드 사용시 헤드의 기록-독출 천이 특성에 따른 잡음으로 인하여 데이터 에러가 발생하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 헤드의 기록-독출 천이 특성을 안정화시킬 수 있는 기록전류 제어회로 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 기록-독출 천이시에 바크하우젠 잡음의 발생을 최소화시켜 데이터 에러를 방지할 수 있는 기록전류 제어회로 및 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 회로는, 자기기록장치의 동작모드를 나타내는 독출/기록모드신호에 따라 기록모드와 독출모드중 하나의 모드로 동작하며 기록모드시 일정한 기록전류를 입력되는 기록데이타에 따라 헤드에 인가하는 독출/기록회로와, 독출/기록회로에 접속되며 헤드에 인가되는 기록전류량을 소정 제어에 의해 단계적으로 조정회로와, 독출/기록모드신호의 상태가 기록모드에서 독출모드로 천이할 때 독출/기록회로의 기록모드를 미리 설정된 일정 시간동안 연장시키는 타이밍제어회로와, 기록모드시 기록구간을 정하는 기록게이트 신호의 종료에 응답하여 일정 시간동안 기록전류 조정회로를 제어하여 기록전류량을 점차로 감소시킨후 차단하는 마이크로 콘트롤러를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 일정한 기록전류를 기록할 데이터에 따라 상기 헤드에 인가하여 자기기록매체상에 기록을 완료한 후에도 기록상태를 일정 시간동안 계속 지속시키며, 그와 동시에 상기 기록전류를 점차적으로 감소시킨후 차단하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면으 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서 구체적인 회로 구성, 동작 타이밍 등과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있다. 이들 특정 상세들 없이 본 발명이 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 자명할 것이다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

제3도는 본 발명이 적용되는 HDD의 블록구성도를 보인 것으로, 두 개의 디스크와 디스크의 각 면에 하나씩 대응하는 4개의 헤드를 구비한 예를 보인 것이다. 또한 제3도에 보인 HDD는 기록전류를 마이크로 콘트롤러(24)의 제어에 의해 기록전류 조정회로(38)를 통해 단계적으로 조정할 수 있는 기능을 구비한다. HDD에 있어서 이러한 기술의 예를들면, 본원출원인에 의해 1991년에 대한민국에 특허출원된 특허출원번호 제91-2820호 자기 기록장치의 기록전류 제어회로나 역시 본원 출원인에 의해 1995년 12월 21일자로 대한민국 특허청에 출원된 특허출원번호 제95-53518호 자기 디스크 기록장치의 기록전류 제어회로와 그 최적화방법이 있다. 상기 특허출원번호 제91-2820호는 DAC(Digital to Analog Converter)를 이용하여 기록전류값을 디스크상의 영역에 따라 서로 다르게 제어하는 기술을 개시하고 있다. 그리고 상기 특허출원번호 제95-53518호는 각각의 헤드 및 디스크 특성에 적응적으로 자기전류제어값을 최적상태로 설정하고, 디스크상에 데이터 기록시 이와같이 설정된 기록전류제어값에 대응하는 듀티를 가지는 PWM(Pulse Width Modulation)신호에 의해 기록전류를 조정하는 기술을 개시하고 있다.

이제 상기 제3도를 참조하여 본 발명을 이해하는데 유용한 HDD의 구성 및 동작에 대하여 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

디스크(10)는 하나의 스핀들에 스택 형태로서 설치되며 스핀들 모터(34)에 의해 회전한다. 헤드(12) 각각은 디스크(10)중에 대응하는 하나의 디스크면상에 위치하며, 환상 보이스 코일 액츄에이터(rotary voice coil actuator)(30)와 결합된 E-블럭 어셈블리(E-block assembly)(14)로부터 디스크(10)쪽으로 신장된 서포트 암(support arm)들에 각각 대응되게 설치된다.

상기 헤드(12)와 연결되는 독출/기록회로(16)는 독출시에는 헤드(12)에 의해 픽업된 신호를 전치증폭하여 아나로그 독출신호를 독출/기록 채널(channel)회로(18)에 인가하며, 기록시에는 독출/기록 채널회로(18)로부터 인가되는 인코딩된 기록데이타에 따른 기록전류를 헤드(12)에 인가함으로써 기록데이타를 디스크상에 기록한다. 또한 독출/기록회로(16)는 일반적으로 원칩 IC(one chip Integrated Circuit)가 사용되는데, 예를들어 미합중국 실리콘 시스템(silicon systems)사의 독출/기록 디바이스(device)인 SSI 32R2210R/2211R/2212R이 있다. 이러한 독출/기록회로는 외부에서 기로전류를 제어하기 위해 마련된 기록전류제어단자 WC를 가지는데, 기록전류제어단자 WC에 연결되는 외부 저항소자의 저항값에 의해 기록전류값이 결정된다. 그러므로 독출/기록회로(16)는 디스크(10)상에 데이터 기록시 기록전류제어단자 WC의 전류량에 대응하는 값의 기록전류를 기록데이타에 따라 헤드(12)에 인가한다.

그리고 독출/기록 채널회로(18)는 독출/기록회로(16)로부터 인가되는 독출신호로부터 데이터 펄스를 검출하고 디코딩하여 DDC(Disk Data Controller)(20)에 인가하며, DDC(20)로부터 인가되는 기록데이타를 인코딩하여 독출/기록회로(16)에 인가한다.

상기 DDC(20)는 마이크로 콘트로러(24)에 의해 제어되며 PC(Personal Computer)와 같은 호스트 컴퓨터(host computer)로부터 수신되는 데이터를 독출/기록 채널회로(18)와 독출/기록회로(16)를 통해 디스크(10)상에 기록하거나 디스크(10)상으로부터 데이터를 독출하여 호스트 컴퓨터로 송신한다. 또한 DDC(20)는 호스트 컴퓨터와 마이크로 콘트롤러(24)간의 통신을 인터페이스한다. 버퍼 램(RAM:Random Access Memory)(22)은 호스트 컴퓨터와, 마이크로 콘트롤러(24)와, 독출/기록 채널회로(18) 사이에 전송되는 데이터를 일시 저장한다.

상기 마이크로 콘트롤러(24)는 호스트 컴퓨터로부터 수신되는 독출 도는 기록 명령에 응답하여 DDC(20)를 제어하며 트랙 탐색 및 트랙 추종을 제어한다. 또한 마이크로 콘트롤러(24)는 기록전류 조정회로(38)를 통해 독출/기록회로(16)로부터 헤드(10)에 인가되는 기록전류값을 조정한다. 이때 마이크로 콘트롤러(24)는 기록전류량을 결정하기 위해 미리 설정한 기록전류제어값에 대응하는 듀티(duty)를 가지는 PWM신호를 발생한다. 기록전류 조정회로(38)는 독출/기록회로(16)의 기록전류제어단자 WC와 마이크로 콘트롤러(24) 사이에 접속되며 PWM신호의 듀티에 대응되게 독출/기로회로(16)의 기록전류제어단자 WC의 전류량을 조정한다. 롬(26)은 마이크로 콘트롤러(24)의 수행 프로그램 및 각종 설정값들을 저장한다.

서보(servo)구동부(28)는 마이크로 콘트롤러(24)로부터 발생되는 헤드(12)의 위치 제어를 위한 신호에 의해 액츄에이터(30)를 구동하기 위한 구동전류를 발생하여 액츄에이터(30)에 인가한다. 액츄에이터(30)는 서보구동부(28)로부터 인가되는 구동전류의 방향 및 레벨에 대응하여 헤드(12)를 디스크(10)상에서 이동시킨다. 스핀들 모터 구동부(32)는 마이크로 콘트롤러(24)로부터 발생되는 디스크(10)의 회전 제어를 위한 제어값에 따라 스핀들 모터(34)를 구동하여 디스크(10)의 회전 제어를 위한 제어값에 따라 스핀들 모터(34)를 구동하여 디스크(10)를 회전시킨다. 디스크신호 제어부(36)는 독출/기록 채널회로(18)로부터 출력되는 독출데이타에서 서보정보를 디코딩하여 마이크로 콘트롤러(24)에 인가하며, 독출/기록에 필요한 각종 제어신호들을 DDC(20)로부터 인가되는 신호와 마이크로 콘트롤러(24)의 제어에 의해 발생하여 독출/기록회로(16), 독출/기록 채널회로(18), DDC(20) 등에 인가한다. 이러한 디스크신호 제어부(36)는 통상 각각의 HDD에 적합하게 설계된 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)이 사용된다.

상기한 바와 같은 HDD에 저용되는 본 발명에 따른 기록전류 제어회로르 보이면 제4도와 같으며, 그에 따른 기록 동작 타이밍을 제5도로서 도시하였다. 상기 제4도에서 헤드(12)와 독출/기록회로(16)와 기록전류 조정회로(38)와 마이크로 콘트롤러(24)는 상기한 제3도에서와 동일하며, 그에따라 참조부호도 동일하게 부여하였으며, 편의상 헤드(12)는 하나만을 보였다. 다만 본 발명의 실시예에서는 제3도에서와 달리 마이크로 콘트롤러(24)에 기록게이트신호 WG를 인가하고, 마이크로 콘트롤러(24)가 기록게이트신호 WG의 종료에 응답하여 일정 시간동안 기록전류 조정호로(38)를 제어하여 기록전류량을 점차로 감소시킨후차단로 프로그램한다.

타이밍제어회로(40)는 타이밍신호 발생회로(42)와 앤드게이트(AND gate)들(AN1, AN2)로 구성한다. 상기 타이밍신호 발생회로(42)는 DDC(20)로부터 발생되는 독출/기록모드신호의 상태간 기록모드에서 독출모드로 천이하는 것에 응답하여 제5도와 같이 일정 기간 T0동안 지속되는 펄스폭을 가지는 타이밍신호 TS를 발생한다. 이때 앤드게이트(AN1)는 독출/기록회로(16)로부터 인가되는 기록데이타 W야를 타이밍신호 TS와 논리곱하여 독출/기록회로(16)에 인가하며, 앤드게이트(AN2)는 독출/기록모드신호 와 타이밍신호 TS를 논리곱하여 독출/기록회로(16)에 인가한다.

상기와 같은 상태에서 제5도와 같이 독출/기록모드신호 가 로우로 되면 독출/기록회로(16)는 기록모드로 된다. 이때 DDC(20)로부터 발생되는 기록게이트신호 WG는 제5도와 같이 유효데이타 기록구간동안 하이로 마이크로 콘트롤러(24)에 인가된다.

이에따라 독출/기록회로(16)는 기록전류 조정회로(38)에 의해 조정된 일정한 기록전류를 기록데이타 WDI'에 따라 헤드(12)에 인가한다.

상기와 같은 상태에서 독출/기록모드신호의 상태가 기록모드에서 독출모드로 천이하게 되면, 타이밍신호 발생회로(42)는 제5도와 같이 타이밍신호 TS를 발생한다. 이에따라 앤드게이트(AN2)로부터 독출/기록회로(16)에 인가되는 독출/기록모드신호'는 제5도와 같이 원래의 독출/기록모드신호에 비해 T0시간만큼 연장된다. 그러므로 독출/기록회로(16)의 기록모드는 T0시간동안 연장된다.

이와 동시에 마이크로 콘트롤러(24)는 기록게이트신호 WG의 종료에 응답하여 T0시간동안 기록전류 조정회로(38)를 제어하여 기록전류량을 점차로 감소시킨후 차단한다.

따라서 기록-독출 천이시에도 헤드(12)가 안정된 상태를 유지하게 된다.

여기서 기록상태 지속시간 T0은 헤드(12)가 안정된 상태를 유지하는데 필요한 시간으로 설정하면 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 기록-독출 천이시에도 헤드가 안정된 상태를 유지하도록 함으로써 헤드에서 발생하는 잡음을 최소화하여 데이터 에러를 방지할 수 있는 잇점이 있다.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 특히 HDD의 예를 들어 설명하였으나, HDD뿐만 아니라 FDD를 포함하여 기록 및 독출시 헤드를 공용하는 모든 자기 기록장치에 특별한 변형없이 모두 적용될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허 청구의 범위와 특허 청구의 범위의 균등한 것에 의해 정하여져야 한다.

Claims (5)

1. 자기기록매체상에 대한 데이터의 독출/기록에 공용되는 자기 헤드를 구비한 자기 기록장치의 기록전류 제어회로에 있어서, 상기 자기 기록장치의 동작모드를 나타내는 독출/기록모드신호에 따라 기록모드와 독출모드중 하나의 모드로 동작하며, 기록모드시 일정한 기록전류를 입력되는 기록데이타에 따라 상기 헤드에 인가하는 독출/기록회로와, 상기 독출/기록회로에 접속되며 상기 헤드에 인가되는 기록전류량을 소정 제어에 의해 단계적으로 조정하는 기록전류 조정수단과, 상기 독출/기록모드신호의 상태가 기록모드에서 독출모드로 천이할 때 상기 독출/기록회로의 기록모드를 미리 설정된 일정 시간동안 연장시키는 타이밍제어수단과, 상기 기록모드시 기록구간을 정하는 기록게이트신호의 종료에 응답하여 상기 일정 시간동안 상기 기록전류 조정수단을 제어하여 상기 기록전류량을 점차로 감소시킨후 차단하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기록전류 제어회로.
2. 제1항에 있어서, 상기 타이밍제어수단이, 독출/기록모드신호의 상태가 기록모드에서 독출모드로 천이하는 것에 응답하여 일정 기간동안 지속되는 펄스폭을 가지는 타이밍신호를 발생하는 타이밍신호 발생수단과, 상기 독출/기록모드신호와 기록데이타를 상기 타이밍신호와 게이팅시켜 상기 독출/기록회로에 인가하는 게이트수단으로 구성하는 것을 특징으로 하는 기록전류 제어회로.
3. 제2항에 있어서, 상기 게이트수단이, 상기 독출/기록모드신호와 기록데이타를 각각 상기 타이밍신호와 논리곱하는 앤드게이트들로 구성하는 것을 특징으로 하는 기록전류 제어회로.
4. 자기기록매체상에 대한 데이터의 독출/기록에 공용되는 자기 헤드를 구비한 자기 기록장치의 기록전류 제어방법에 있어서, 일정한 기록전류를 기록할 데이터에 따라 상기 헤드에 인가하여 자기기록매체상에 기록을 완료한 후에도 기록상태를 일정 시간동안 계속 지속시키며, 그와 동시에 상기 기록전류를 점차적으로 감소시킨후 차단하는 것을 특징으로 하는 기록전류 제어방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 기록상태 지속시간은 상기 헤드가 안정된 상태를 유지하는데 필요한 시간으로 설정하는 것을 특징으로 하는 기록전류 제어방법.