KR100518512B1 - 리드 바이어스 전류 설정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하드 디스크 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자기-저항 헤드를 이용하여 최적의 바이어스 전류로 하드 디스크에 기록된 데이터를 읽기 위한 리드 바이어스 전류 설정 방법에 관한 것이다. 리드 바이어스 전류 설정 방법은 자기 저항 헤드를 이용하여 하드 디스크에 기록된 데이터를 리드할 전류를 설정하는 방법에 있어서, 상기 하드 디스크에 소정의 주파수로 데이터를 기록하는 제1단계, 상기 제1단계에서 기록이 완료되면 상기 자기 저항 헤드에 인가되는 바이어스 전류값을 바꾸어 가면서 상기 디스크에서 재생되는 데이터를 읽어내는 제2단계, 상기 제2단계에서 읽어낸 재생 신호들의 주파수 특성을 분석하는 제3단계, 상기 제3단계에서 분석된 재생 신호들 중에서 주파수 특성이 가장 좋은 재생 신호에 상응하는 바이어스 전류를 선택하여 상기 자기 저항 헤드의 바이어스 전류로 설정하는 제4단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 고속 푸리에 변환을 사용하여 빠른 시간 내에 고속으로 리드 바이어스 전류의 최적값을 설정하기 때문에 공정시 시간이 단축되는 효과가 있다.

Description

리드 바이어스 전류 설정 방법{Readbias current fixing method}

본 발명은 하드 디스크 구동 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자기-저항 헤드(MR Head : Magneto-Resistive Head, 이하 자기 저항 헤드라 지칭함)를 이용하여 최적의 바이어스 전류로 하드 디스크에 기록된 데이터를 읽기 위한 리드 바이어스(Read Bias) 전류 설정 방법에 관한 것이다.

기존의 인덕티브(Inductive) 헤드는 헤드 코어(Head Core)에 코일을 감고 디스크의 자속 변화량을 헤드 코일의 전압 변화량으로 변환하는 방법을 채택하고 있다. 인덕티브 헤드(Inductive Head)에서는 데이터의 신호 주파수가 높아지면 데이터 신호의 안정성을 위해 헤드 코일의 인덕턴스(Inductance) 값을 낮춰야만 한다. 이것은 헤드의 유기 전압을 떨어뜨리게 되어 결국 데이터 신호 검출을 불안정하게 만든다.

자기 저항 헤드(MR 헤드 : Magneto-Resistive 헤드)는 이런 문제점을 보완한 것으로서 자속의 변화를 쉽게 감지하는 자기 저항 센서를 적용하므로 써 높은 주파수의 데이터 신호에 적용하도록 한 것이다. 자기 저항 헤드는 기존의 인덕티브 헤드에서 헤드 코일에 의해 자속의 변환를 유기 전압의 변화로 전환했던 것과는 달리 데이터 읽기를 할 때는 자기 저항 센서에 의해 자속의 변화를 저항값의 변화로 검출하고, 쓰기를 할 때는 기존의 인덕티브 헤드 구조를 적용해 S/N비의 향상을 가능하게 한 것이다.

도 1은 일반적인 자기 저항 헤드의 구조를 보이는 단면도이다.

도 1에 있어서, 자기 저항 엘리먼트(100)는 SAL(Soft Adjacent Layer)(110)와 스페이서(120)에 의해 격리된다. 자기 저항 엘리먼트(100)는 그의 순방향이 트랙의 폭방향과 나란하게 되도록 배치된다.

그리고 자기 저항 엘리먼트(100)의 순방향(Easy Direction)이 수평일 때의 비선형성을 피하기 위하여 SAL(110)를 통하여 바이어스 자계 Hb 를 걸어준다. 바이어스 자속 Hb 는 순방향 He 에 대하여 θ의 각도를 가진다. θ는 SAL(110)의 두께 및 함량비를 조절함에 의해 가능하다.

자기 저항 엘리먼트(100)의 저항은 미디어에 기록된 자속에 의해 변조된다. 여기서, 자기 저항 엘리먼트(100)의 순방향이라 함은 자속의 변화에 대하여 자항이 변화하는 방향을 말한다.

자기 저항 엘리먼트(100)에 흘려주는 측정 전류를 I라 할 때, 자기 저항 엘리먼트(100)의 출력 전압은 오옴(Ohm's)의 법칙에 의해 저항의 변화에 측정 전류를 곱한 것과 같다.

즉, 이다.

하드 디스크를 최적의 상태에서 동작시키기 위해 하드 디스크와 관련된 각종 파라미터들은 최적의 상태를 유지해야 한다. 그 중에서 리드 바이어스는 하드 디스크 위에 기록된 데이터를 읽기 위해 헤드에 인가되는 전류로써, 이를 최적화 해야만 헤드가 데이터를 에러 없이 읽을 수 있다. 특히 자기 저항 헤드는 코일 형태의 헤드보다 기록 밀도가 높아서 리드 바이어스 전류가 최적 상태가 되면 에러가 거의 존재하지 않는 상태에서 많은 데이터를 읽을 수 있다. 자기 저항 헤드를 사용하여 리드 바이어스 전류를 설정할 때 먼저 자기 저항 헤드는 결함(Defect)없는 트랙으로 이동하여 그 트랙에 데이터를 기록한다. 데이터 기록 후에 자기 저항 헤드는 적당한 스트레스(Stress)를 데이터가 기록된 트랙에 인가한 후 그 트랙을 읽어서 에러율이 가장 낮은 값을 그 트랙에서의 리드 바이어스 값으로 정한다.

그러나 이와 같은 방법으로 리드 바이어스를 설정할 때 스트레스가 인가된 하드 디스크의 데이터를 리드하여 에러 상태에 따라 최적값을 정하기 때문에 여러 번 읽기를 해야하고, 보다 정확한 값을 찾기 위해서는 복수개의 패턴을 사용해야하기 때문에 시간이 많이 소요되는 불편한 문제점이 있었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 자기 저항 헤드를 이용하여 최적의 바이어스 전류로 하드 디스크에 기록된 데이터를 읽기 위한 리드 바이어스 전류 설정 방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 리드 바이어스 전류 설정 방법은 자기 저항 헤드를 이용하여 하드 디스크에 기록된 데이터를 리드할 전류를 설정하는 방법에 있어서, 상기 하드 디스크에 소정의 주파수로 데이터를 기록하는 제1단계; 상기 제1단계에서 기록이 완료되면 상기 자기 저항 헤드에 인가되는 바이어스 전류값을 바꾸어 가면서 상기 디스크에서 재생되는 데이터를 읽어내는 제2단계; 상기 제2단계에서 읽어낸 재생 신호들의 주파수 특성을 분석하는 제3단계; 및 상기 제3단계에서 분석된 재생 신호들 중에서 주파수 특성이 가장 좋은 재생 신호에 상응하는 바이어스 전류를 선택하여 상기 자기 저항 헤드의 바이어스 전류로 설정하는 제4단계를 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2a ∼도 2c는 동작점의 변화에 따른 바이어스 전류를 보이는 그래프이다.

도2a는 동작점이 선형 영역의 중심에 오도록 리드 바이어스 전류를 설정하여 입력 신호의 왜곡이 발생하지 않은 경우의 그래프이고 도2b 및 도 2c는 동작점이 너무 크거나 너무 작아서 비선형 구간에 존재하여 입력 신호의 왜곡이 발생한 경우의 그래프이다.

도 3은 본 발명에 따른 리드 바이어스 전류 설정 방법을 보이는 흐름도 이다.

도 3에 도시된 흐름도는 리드 바이어스 전류를 설정하고자 하는 존(Zone, 이하 Zone이라 지칭함)으로 자기 저항 헤드를 이동시키는 단계(300), 결함 없는 트랙을 찾았는지 판단하는 단계(310), 결함 없는 트랙에 단일 주파수로 데이터를 기록하는 단계(320), 데이터 기록이 완료되었는지 판단하는 단계(330), 자기 저항 헤드에 인가되는 바이어스 전류값을 바꾸어 가면서 트랙에서 재생되는 데이터를 리드하는 단계(340), 트랙으로부터 리드한 재생 신호를 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform)하여 발생한 기본 주파수 및 고조파의 크기를 저장하는 단계(350), 저장된 기본 주파수 및 고조파의 크기를 비교하여 고조파 성분이 가장 적을 때의 바이어스 전류값을 검출하는 단계(360), 마지막 Zone인지 판단하는 단계(370)로 구성된다.

이어서, 도 2a ∼ 도 3을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

자기 저항 헤드는 자장을 가하면 저항체가 달라지는데, 이는 곧 자계의 세기 방향에 따라 저항이 달라진다는 뜻이다. 따라서 자계의 세기 방향을 다르게 하면, 자기 저항 헤드의 저항이 달라져 리드 바이어스 전류도 달라진다. 도 2a는 이상적인 리드 바이어스를 설정하기 위한 동작점을 표시한 것으로써, 가로축은 자속(Magnetism), 세로축은 저항(Resistance)을 나타낸다. 리드 바이어스 전류를 설정하기 위해 자기 저항 헤드는 결함이 없는 하드 디스크 트랙에 단일 주파수로 데이터를 기록하고, 그 트랙을 리드할 때 왜곡이 가장 적게 나타난 상태의 전류를 리드 바이어스 전류로 설정한다. 이와 같이 리드 바이어스 전류 설정 시에 저항의 변화가 선형적이고 자속의 방향이 순방향이면 자기 저항 헤드는 입력한 단일 주파수 신호를 읽을 때 왜곡이 발생하지 않는다.

도 2a는 동작점이 선형 영역의 중심에 오도록 리드 바이어스 전류를 설정한 경우로, 이때는 입력 신호의 왜곡이 발생하지 않는다. 그러나 도 2b 및 도 2c와 같이 동작점이 너무 크거나 너무 작게 되면 비선형 구간에 존재하여 입력 신호의 왜곡이 발생하게 된다. 즉, 단일 주파수를 하드 디스크의 트랙에 입력(기록)했을 때 도 2a는 입력된 단일 주파수가 왜곡 없이 그대로 출력되고, 도 2b 및 도 2c는 입력된 단일 주파수가 왜곡되어 다른 주파수 성분이 포함된다.

따라서, 입력되는 바이어스 전류에 대비하여 출력되는 신호의 왜곡을 최소화시키기 위해 다음과 같은 방법으로 리드 바이어스 전류의 최적값을 정할 수 있게 된다.

먼저 리드 바이어스 전류를 설정하고자 하는 Zone으로 자기 저항 헤드를 이동시킨다(300단계).

자기 저항 헤드를 이동시킨 Zone에서 결함 없는 트랙을 찾았는지 판단한다(310단계). 결함은 하드 디스크 위에 데이터를 쓰고 다시 읽었을 때 에러 발생 여부에 따라 찾을 수 있다. 즉, 하드 디스크 위에 입력(기록)된 데이터와 자기 저항 헤드가 읽어낸 데이터가 같은 경우에는 결함이 없다고 판단하고, 하드 디스크 위에 입력(기록)된 데이터와 자기 저항 헤드가 읽어낸 데이터가 다른 경우에는 결함이 있다고 판단한다.

자기 저항 헤드를 이동시킨 Zone에서 결함 없는 트랙을 찾은 경우 그 트랙에 단일 주파수로 데이터를 기록한다(320단계).

결함없는 트랙에 단일 주파수로 데이터 기록이 완료되었는지 판단한다(330단계). 데이터 기록이 완료되지 않은 경우 계속 데이터 기록을 진행한다.

결함없는 트랙에 단일 주파수로 데이터 기록이 완료된 경우 자기 저항 헤드에 인가되는 바이어스 전류값을 바꾸어 가면서 트랙으로부터 재생되는 데이터를 리드한다(340단계). 트랙에 기록된 데이터를 읽을 때 바이어스 전류를 바꾸는 이유는 그 트랙에서 주파수 왜곡을 최소화시키는 바이어스 전류값을 설정하기 위함이다. 트랙으로부터 리드한 재생 신호를 고속 푸리에 변환하여 발생된 기본 주파수 및 고조파(Harmonics)의 크기를 저장한다(350단계). 여기서 고속 푸리에 변환은 재생되는 데이터 신호의 주파수 특성 즉, 왜곡의 정도를 알기 위해 사용한다. 고속 푸리에 변환을 하게되면 기본 주파수 및 기본 주파수의 정수 배의 주파수를 갖는 고조파 성분이 발생하게 되는데, 이들의 크기를 저장한다.

저장된 기본 주파수 및 고조파의 크기를 비교하여 고조파가 가장 적을 때의 리드 바이어스 전류값을 검출한다(360단계). 기본 주파수와 고조파는 그 크기를 정규화(Normalize)한 값으로 비교하여 고조파가 가장 적을 때의 전류값을 리드 바이어스 전류로 설정한다. 고조파가 가장 적을 때의 리드 바이어스 전류값으로 트랙에 기록된 단일 주파수를 리드할 때 왜곡이 가장 적게 나타난다는 의미이다.

리드 바이어스 값을 설정한 후에 마지막 Zone인지 판단한다(370단계). 마지막 Zone이 아닌 경우 리드 바이어스를 설정하고자 하는 Zone으로 자기 저항 헤드를 이동시킨다.

이렇게 하여 신호의 왜곡이 최소가 되는 리드 바이어스 전류를 설정할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 고속 푸리에 변환을 사용하여 빠른 시간 내에 고속으로 리드 바이어스 전류의 최적값을 설정하기 때문에 공정시 시간이 단축되는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 자기 저항 헤드의 구조를 보이는 것이다.

도 2a 내지 도 2c는 동작점의 변화에 따른 바이어스 전류를 보이는 그래프이다.

도 3은 본 발명에 따른 리드 바이어스 전류 설정 방법을 보이는 흐름도 이다.

Claims (1)

1. 자기 저항 헤드를 이용하여 하드디스크에 기록된 데이터를 리드할 전류를 설정하는 방법에 있어서,

   상기 하드디스크에 소정의 단일 주파수로 데이터를 기록하는 제1단계;

   상기 제1단계에서 기록이 완료되면 상기 자기 저항 헤드에 인가되는 바이어스 전류값을 바꾸어 가면서 상기 디스크에서 재생되는 신호를 읽어내는 제2단계;

   상기 제2단계에서 재생되는 신호를 고속 푸리에 변환하여 생성된 기본 주파수 및 상기 기본 주파수의 정수배의 주파수를 갖는 고조파 성분을 저장하는 제3단계;

   정규화한 상기 기본 주파수 및 고조파 성분을 비교하여 고조파 왜곡이 가장 적은 재생 신호에 상응하는 바이어스 전류를 선택하여 자기 저항 해드의 바이어스 전류로 설정하는 제4단계를 포함하는 리드 바이어스 설정 방법.