KR100268056B1 - 자기 디스크 드라이브에서 서보 제어를 위한 리드채널 최적화 방법 - Google Patents

자기 디스크 드라이브에서 서보 제어를 위한 리드채널 최적화 방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구 범위에 기재된 발명이 속한 기술분야:
자기 디스크 드라이브에서 서보제어를 위한 리드채널 최적화 방법
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제:
서보제어시를 위한 리드채널을 최적화시키고자 한다.
3. 발명의 해결방법의 요지:
본 발명은 탐색모드와 추종모드 각각에 대한 리드채널 최적화 알고리즘을 사용하여 각 모드에 대응하는 최적의 리드채널값을 찾아내고 해당 모드수행시 그에 따른 최적의 리드채널값을 제공한다.
4. 발명의 중요한 용도:
자기디스크 구동장치의 서보제어

Description

자기 디스크 드라이브에서 서보제어를 위한 리드채널 최적화 방법
제1도는 통상적인 자기 디스크 드라이브의 블럭 구성도.
제2도는 자기 디스크 드라이브의 서보제어를 위한 정보들을 보여주기 위한 자기디스크 상의 트랙 포맷도.
제3도는 서보신호 출력을 위한 리드채널의 특정회로를 보여주는 도면.
제4도는 서보필드의 어드레스를 검출시 제3도의 각부 파형도.
제5도는 서보제어시 탐색모드 리드채널 최적화를 위한 본 발명의 제어흐름도.
제6도는 서보제어시 추종모드 리드채널 최적화를 위한 본 발명의 제어흐름도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
40 : AGC 앰프 42 : 저역통과 필터
44 : 히스테리시스 퀄리파이어 46 : 미분기
48 : 디형 플립플롭 50 : 원숏트발생기
52 : 서보 포착기 60 : 리드채널회로
본 발명은 자기 디스크 드라이브에 관한 것으로, 특히 서보제어를 위해 리드채널을 최적화 하는 방법에 관한 것이다.
제1도는 통상적인 자기 디스크 드라이브의 블럭 구성도이다. 디스크들 10은 스핀들(spindle) 모터 34에 의해 회전한다. 헤드들 12는 디스크들 10중 대응하는 하나의 디스크면상에 위치하며, 환상 보이스 코일(rotary voice coil) 액츄에이터 30과 결합된 E-블럭 어셈블리 14로부터 디스크들 10 쪽으로 신장된 서포트 암들에 각각 대응되게 설치된다. 전치증폭기 16은 리드 시에는 헤드들 12중 하나에 의해 픽업된 신호를 전치증폭하여 아나로그 리드신호를 리드/라이트 채널(read/write channel)회로 18에 인가하며, 라이트 시에는 리드/라이트 채널회로 18로부터 인가되는 부호화된 라이트데이타를 헤드들 12중 대응하는 하나의 헤드를 통해 디스크 상에 라이트되도록 한다. 리드/라이트 채널회로 18은 전치증폭기 16으로부터 인가되는 리드신호로부터 데이타 펄스를 검출하고 디코딩하여 DDC(Disk Data Controller) 20에 인가하며, DDC 20으로부터 인가되는 라이트데이타를 디코딩하여 전치증폭기 16에 인가한다. DDC 20은 마이크로 콘트롤러 24에 의해 제어되며 호스트 컴퓨터로부터 수신되는 데이타를 리드/라이트 채널회로 18과 전치증폭기 16을 통해 디스크 상에 라이트 하거나 디스크 상으로부터 데이타를 리드하여 호스트 컴퓨터로 송신한다. 또한 DDC 20은 호스트 컴퓨터와 마이크로 콘트롤러 24간의 통신을 인터페이스한다. 버퍼램 22는 호스트 컴퓨터와 마이크로 콘트롤러 24와 리드/라이트 채널회로 18 사이에 전송되는 데이타를 일시 저장한다. 마이크로 콘트롤러 26은 호스트 컴퓨터로부터 수신되는 리드 또는 라이트 명령에 응답하여 DDC 20을 제어하며 트랙 탐색 및 트랙 추종을 제어한다. 롬 26은 마이크로 콘트롤러 24의 수행 프로그램 및 각종 설정값들을 저장한다. 서보구동부 28은 마이크로 콘트롤러 24로부터 발생되는 헤드들 12의 위치 제어를 위한 신호에 의해 액츄에이터 30을 구동하기 위한 구동전류를 발생하여 액츄에이터 30의 보이스 코일에 인가한다. 액츄에이터 30은 서보구동부 28로부터 인가되는 구동전류의 방향 및 레벨에 대응하여 헤드들 12를 디스크들 10상에서 이동시킨다. 스핀들 모터 구동부 32는 마이크로 콘트롤러 24로부터 발생되는 디스크들 10의 회전 제어를 위한 제어값에 따라 스핀들 모터 34를 구동하여 디스크들 10을 회전시킨다. 디스크신호 제어부 36은 리드/라이트에 필요한 각종 타이밍신호들을 발생하며 서보정보를 디코딩하여 마이크로 콘트롤러 24에 인가한다.
이러한 자기디스크 드라이브에서 서보 제어는 헤드를 원하는 트랙으로 이동시키는 탐색모드와 그후 헤드의 온트랙상태를 유지시키는 추종모드로 이루어진다. 상기 서보 제어에서 탐색모드가 불안한 상태에 있으면 탐색 시간이 지연되거나 탐색 실패 현상이 발생하고, 추종모드가 불안한 상태에 있으면 데이타 소프트 에러가 증가하게 된다. 그러므로 탐색모드 또는 추종모드가 불안하게 되면 결론적으로 자기디스크 드라이브의 전체적인 품질과 신뢰성에 문제를 야기시킨다.
자기 디스크 드라이브의 서보제어를 위한 정보들은 디스크상의 트랙에 제2도에 도시된 포맷내 서보필드내에 기록되어져 있다. 상기 정보들은 서보어드레스 마크(SAM: Servo Address Mark), 인덱스, 어드레스 및 버스트 등의 순으로 이루어져 구성되어 있다. 서보 어드레스 마크(SAM)는 서보정보 검출의 동기를 알려주는 정보이고, 인덱스는 해당 트랙의 시작 위치를 알려주는 정보이며, 어드레스는 서보필드의 위치를 알려주는 정보로서 그레이코드(gray code)로 기록된다. 그리고, 버스트는 목표트랙상에 있는 헤드가 트랙추종시 온트랙 유지하게 하는 정보이다.
이러한 서보정보들은 제3도에 도시된 바와 같은 회로들에 의하여 읽혀진다. 제3도에서, 자동이득조절 앰프 40, 저역통과필터 42, 히스테리시스 퀄리파이어(hysteresis qualifier) 44, 미분기 46, 디형 플립플롭 48, 원숏트발생기 50은 입력채널회로 60에 속한다. 그리고 저역통과필터 42에 연결된 서보포착기 52는 제1도의 디스크 신호 제어부 26에 속한다.
제1도와 제2도를 함께 참조하면, 자기디스크들 10상에 기록되어 있는 서보정보는 헤드 12에 의하여 아나로그형태의 서보신호로 읽혀지고 전치 증폭기 16에 의해 전치증폭된 후 리드채널회로 60의 자동이득조절(AGC: Automatic Gain Control)앰프 40에 인가된다. 자동이득조절 앰프 40은 전치증폭된 서보신호를 자동이득 조절 및 증폭하여 출력하고 저역통과필터 42는 이를 저역통과필터링한다. 이때 저역통과필터 42는 차단주파수 Fc와 부스트레벨 Boost와 같은 리드채널변수값을 마이크로 콘트롤러 24로부터 제공받는다. 차단주파수 Fc 및 부스트 레벨 Boost은 원하는 신호대역에 있는 신호만을 통과시키기 위한 설정값으로서, 특히 부스트 레벨 Boost는 신호내 특정주파수의 이득을 높여주는 역할을 한다.
서보포착기 52는 저역통과 필터 42에서 저역통과 필터링된 서보신호에서 버스트정보 구간 동안에 동작해 신호의 진폭을 검출하여 버스트 "A", "B", "C", "D"를 출력한다. 버스트 "A", "B", "C", "D" 값들의 차는 위치 에러신호 PES(Position Error Signal)가 된다.
한편, 저역통과필터 42에서 저역통과 필터링된 서보신호에서 서보어드레스마크, 인덱스, 어드레스정보에 대응된 신호는 히스테리시스 퀄리파이어 44 및 미분기 46에 동시에 인가된다.
제4도는 어드레스정보에 대응된 신호 인가시 파형을 보여주고 있는데, DP/DN은 저역통과필터 42의 출력 파형이고, CLK는 미분기 46의 출력파형이며, DOUT는 히스테리시스 퀄리파이어 44의 출력파형이다. Q는 디형 플립플롭 48의 출력 파형이며, 어드레스튼 원숏트발생기 50의 출력파형이다.
제4도의 파형의 일예를 참조하여 제3도의 리드채널회로 60 내 저역통과 필터 42 후단에 있는 회로들의 동작을 설명한다.
히스테리시스 퀄리파이어 44는 어드레스정보에 대응된 신호 DP/DN을 입력으로 히스테리시스 특성을 이용하여 유효한 데이타만 검출을 위해 윈도우를 씌우는 역할을 수행한다. 상기 히스테리시스 퀄리파이어 44에는 마이크로 콘트롤러 24로부터 제공되는 히스테리시스 레벨 Hyts(제4도에서 양(+)의 임계치와 음(-)의 임계치를 의미함)가 미리 제공되어 진다. 제4도에서 히스테리시스 퀄리파이어 44의 출력 DOUT를 보면, 입력신호 DP/DN이 양(+)의 임계치보다 커질 때로부터 시작해서 음(-)의 임계치보다 적을 때까지 논리 "하이"상태를 유지한다. 이때의 논리 "하이"상태가 곧 상기 윈도우인 것이다. 미분기 46은 어드레스 정보에 대응된 신호 DP/DN을 입력으로 미분하여 CLK신호를 출력한다. 즉 미분기 44는 미분하여 제로크로싱(zero crossing)되는 타이밍에서 펄스를 발생함으로써 상기 CLK신호를 출력하게 된다. 미분기 46의 출력신호인 CLK는 디형 플립플롭 48의 클럭단 C에 인가되고, 히스테리시스 퀄리파이어 44의 출력신호 DOUT는 디형 플립플롭 48의 입력단 D로 인가된다. 그에 따라 디형 플립플롭 48은 입력단 D로 인가되는 DOUT신호를 클럭신호인 CLK신호의 상승에지에 응답하여 래치 출력함으로써 Q신호를 출력한다. 원숏트 발생기 50은 디형 플립플롭 48로부터 출력되는 Q신호의 상승에지 및 하강에지에서 소정 듀레이션(duration)을 가지는 펄스를 발생하여 출력한다. 이때 출력되는 데이타는 그레이코드형태의 어드레스이다.
이러한 서보신호 검출 동작에서, 상기 리드채널회로부 60으로부터 출력되는 그레이코드 형태의 어드레스는 탐색모드의 주정보원이 되고, 서보포착기 52로부터 출력되는 버스트 "A", "B", "C", "D"의 주정보원이 된다. 주정보원이 되는 어드레스 및 버스트는 리드채널회로 60에 제공되는 리드채널변수들- 즉, 저역통과필터 42에 제공되는 차단주파수 Fc, 부스트 레벨 Boost, 및 히스테리시스 퀄리파이어 44에 제공되는 히스테리시스 레벨 Hyts 등-의 설정상태에 따라 영향을 받게 됨을 알 수 있다. 어드레스를 정확히 검출하기 위해서는 차단주파수 Fc와 부스트레벨 Boost 및 히스테리시스레벨 Hyts의 설정이 중요한 인자가 되고, 버스트의 진폭을 정확히 검출하기 위해서는 차단주파수 Fc와 부스트레벨 Boost의 설정이 중요한 인자가 된다. 그러므로 탐색모드 및 추종모드에 대한 리드채널변수들의 최적화가 필요하다.
그러나 종래기술은 탐색모드 및 추종모드에 대한 리드채널변수들의 최적화 방법이 미흡하여 서보제어에 있어서 시스템을 불안정하게하였다.
따라서 본 발명의 목적은 서보제어를 위해 리드채널을 최적화하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 서보제어를 위해 탐색모드와 추종모드 각각에 따른 리드채널 최적화를 수행하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 또 다른 목적은 서보제어시 탐색모드와 추종모드에 부합되는 최적의 서보제어상태(servo control condition)를 유지시키는 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적에 따라 본 발명은, 탐색모드와 추종모드 각각에 대한 리드채널 최적화 알고리즘을 사용하여 각 모드에 대응하는 최적의 리드채널 값을 찾아내고 해당 모드수행시 그에 따른 최적의 리드채널값을 제공하는데 향한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면들중 동일한 구성요소 또는 동일한 부품은 가능한한 어느곳에든지 동일한 참조번호 내지 동일한 참조부호를 나타내고 있음을 유의하여야 한다.
본 발명에 따라 서보제어를 위한 리드채널 최적화는 외부 테스트 프로그램을 사용할 수도 있으며, 자체내에 있는 마이크로 콘트롤러(제1도의 24)를 이용한 테스트 프로그램을 사용할 수도 있다. 본 발명의 일실시예에서는 자체내에 있는 마이크로 콘트롤러 24를 이용한 테스트 프로그램을 사용한다.
본 발명에서는 서보제어를 위한 리드채널 최적화를 탐색모드와 추종모드로 구분하여 수행한다. 그것은 탐색모드에 따른 최적화 리드채널 변수값과 추종모드에 따른 최적화 리드채널 변수값이 많이 상이하기 때문이다. 통상 탐색모드를 수행시에는 추종모드수행시보다 신호내에 더 많은 잡음이 포함되어 있다.
제5도 및 제6도는 탐색모드와 추종모드 각각에 대한 리드채널 최적화를 위한 각각의 알고리즘이다.
먼저 제5도를 참조하여 서보제어시 탐색모드에 대한 리드채널 최적화 방법을 설명한다. 100단계에서 마이크로 콘트롤러 24는 탐색모드 리드채널 최적화를 위한 리드채널변수를 디폴트(default)값으로 설정한다. 탐색모드 리드채널 최적화를 위한 리드채널변수는 제3도의 저역통과필터 42에 인가되는 차단주파수 Fc와 부스트레벨 Boost, 및 히스테리시스 퀄리파이어 44에 인가되는 히스테리시스레벨 Hyts이다.
그후 마이크로 콘트롤러 24는 102단계로 진행하여 전트랙을 탐색토록 제어를 수행하고 헤드 12의 전트랙 탐색시 해당 트랙의 서보필드 위치를 알리는 어드레스를 서보필드로부터 읽어 들인다. 서보필드 위치를 알리는 어드레스는 제3도에 도시된 원숏트 발생기 50에서 최종 출력되어 마이크로 콘트롤러 24에 인가되는 것이다. 그후 마이크로 콘트롤러 24는 104단계에서 인가되는 어드레스와 해당 트랙에 대응되게 미리 저장된 어드레스 즉 기지(旣知)의 어드레스를 비교한다. 비교한 어드레스들이 서로 다르면 어드레스 에러가 발생한 것으므로 마이크로 콘트롤러 24는 106단계에서 어드레스 에러를 카운트한다. 그후 에러카운트 값을 내부 저장부에 저장해 놓는다.
그후 마이크로 콘트롤러 24는 108단계로 진행하여 리드채널 변수값을 변경하고 다음 110단계로 진행한다. 110단계에서는 리드채널 변수값 변경 횟수가 미리 설정해 놓은 리드채널값 최종 변경 횟수보다 큰가를 판단하고 크지 않으면 102단계로 되돌아가 거기서부터의 전술한 단계들을 다시 수행한다. 그러면 변경된 리드채널 변수값에 대응하는 어드레스 에러가 카운트되고 내부 저장부에 저장된다. 이러한 과정이 되풀이됨에 의해 상기 내부 저장부에는 최종변경의 리드채널 변수값까지의 어드레스 에러값들이 저장된다.
마이크로 콘트롤러 24는 110단계에서 리드채널 변수값 변경횟수가 미리 설정해 놓은 리드채널값 최종 변경 횟수보다 크게되면 112단계로 진행한다. 마이크로 콘트롤러 24는 112단계에서 내부 저장부에 저장된 상기 어드레스 에러카운트값들 중 최소의 어드레스 에러카운트값을 탐색모드 리드 채널 최적화값으로 설정하고 과정을 종료한다.
다음으로 제5도를 참조하여 서보제어시 추종모드에 대한 리드채널 최적화 방법을 설명한다. 200단계에서 마이크로 콘트롤러 24는 추종모드 리드채널 최적화를 위한 리드채널변수를 디폴트(default)값으로 설정한다. 추색모드 리드채널 최적화를 위한 리드채널변수는 제3도의 저역통과필터 42에 인가되는 차단주파수 Fc와 부스트레벨 Boost이다.
그후 마이크로 콘트롤러 24는 202단계로 진행하여 해당 한트랙을 추종토록 제어를 수행하고 헤드 12의 해당 한트랙 추종시 해당 트랙의 온트랙 유지를 위한 위치에러신호 PES의 레벨을 검사한다. 상기 위치에러신호 PES의 레벨은 제3도에 도시된 서보포착기 52에서 출력되는 버스트 "A", "B", "C", "D" 값들 간의 차로서 구해지며 마이크로 콘트롤러 24에 인가된다.
그후 마이크로 콘트롤러 24는 204단계에서 상기 위치에러신호 PES의 레벨값을 내부 저장부에 저장한다. 그후 마이크로 콘트롤러 24는 206단계로 진행하여 리드채널 변수값을 변경한 다음 208단계로 진행한다. 208단계에서는 리드채널 변수값 변경횟수가 미리 설정해 놓은 리드채널값 최종 변경 횟수보다 큰가를 판단하고 크지 않으면 202단계로 되돌아가 거기서부터의 전술한 단계들을 다시 수행한다. 그러면 변경된 리드채널 변수값에 대응하는 위치에러신호 PES의 레벨값들이 내부 저장부에 저장된다. 이러한 과정이 되풀이 됨에 의해 상기 내부 저장부에는 최종변경의 리드채널 변수값까지의 위치에러신호 PES의 레벨값들이 저장된다.
마이크로 콘트롤러 24는 208단계에서 리드채널 변수값 변경횟수가 미리 설정해 놓은 리드채널값 최종 변경 횟수보다 크게되면 210단계로 진행한다. 마이크로 콘트롤러 24는 210단계에서 내부 저장부에 저장된 위치에러신호 PES의 레벨값들 중 최소의 위치에러신호 PES의 레벨값을 추종모드 리드 채널 최적화값으로 설정하고 과정을 종료한다.
마이크로 콘트롤러 24가 제5도 내지 제6도와 같이 수행하여 탐색모드 및 추종모드의 리드채널 최적화값을 설정하게 되면, 이후 서보제어 수행시에는 이값들을 사용한다.
서보제어 수행시 탐색모드의 경우에는 탐색모드에 대응하는 최적의 리드채널값(차단주파수 Fc, 부스트레벨 Boost, 히스테리시스 레벨 Hyts)을 내부 저장부에서 읽어들여 제3도의 리드채널회로 60에 인가한다. 즉, 제3도의 저역통과필터 42에 탐색모드에 대응하는 최적의 차단주파수 Fc와 부스트레벨 Boost를 인가하고, 히스테리시스 퀄리파이어 44에 탐색모드에 대응하는 최적의 히스테리시스레벨 Hyts를 인가한다. 이에 의해 탐색모드서보제어시 리드채널이 최적상태가 된다. 탐색모드후 수행되는 추종모드 경우에도 추종모드에 대응하는 최적의 리드채널값(차단주파수 Fc, 부스트레벨 Boost)을 내부 저장부에서 읽어들여 제3도의 리드채널회로 60에 인가한다. 즉, 제3도의 저역통과필터 42에 탐색모드에 대응하는 최적의 차단주파수 Fc와 부스트레벨 Boost를 인가한다. 이에 의해 추종모드 서보제어시 리드채널이 최적상태가 된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 탐색모드와 추종모드 각각에 대한 리드채널 최적화 알고리즘을 사용하여 각 모드에 대응하는 최적의 리드채널값을 찾아내고 해당 모드수행시 그에 따른 최적의 리드채널값을 제공하는 장점이 있다.

Claims (3)

  1. 자기 디스크 드라이브에서 서보제어를 위한 리드채널 최적화 방법에 있어서, 탐색모드 리드채널 최적화를 위한 제1리드채널변수값을 한번의 전트랙 탐색시마다 계속 변경시키면서 해당 트랙의 서보필드의 위치를 알리는 어드레스들을 디스크로부터 읽어들여 한번의 전트랙 탐색에 따른 어드레스 에러카운트값을 제1저장수단에 저장하는 제1과정과, 상기 제1리드채널 변수값 변경이 미리 정해진 변경횟수를 이상임에 응답하여 저장된 상기 어드레스 에러카운트값들 중 최소의 어드레스 에러카운트값을 탐색모드 리드 채널 최적화값으로 설정하는 제2과정과, 추종모드 리드채널 최적화를 위한 제2리드채널변수값을 한번의 한트랙 추종시마다 계속 변경시키면서 해당 트랙의 온트랙 유지를 위한 버스트를 디스크로부터 읽어들여 한번의 한트랙 추종에 따른 위치에러 신호 레벨들을 제2저장수단에 저장하는 제3과정과, 상기 제2리드채널 변수값 변경이 미리 정해진 변경횟수를 이상임에 응답하여 저장된 상기 위치에러신호 레벨들 중 최소의 위치에러신호 레벨을 추종모드 리드 채널 최적화값으로 설정하는 제4과정과, 서보제어 수행시 탐색모드 및 추종모드에 대응되는 리드채널 최적화값을 상기 제1, 제2저장수단에서 각각 읽어내어 해당 모드수행상태시 리드채널회로에 제공하는 제5과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 리드채널 변수값은 저역통과필터에 인가되는 차단주파수와 부스트레벨 및 히스테리시스 퀄리파이어에 인가되는 히스테리시스레벨임을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 리드채널 변수값은 저역통과필터에 인가되는 차단주파수와 부스트레벨임을 특징으로 하는 방법.
KR1019960009623A 1996-03-30 1996-03-30 자기 디스크 드라이브에서 서보 제어를 위한 리드채널 최적화 방법 KR100268056B1 (ko)

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