KR100537496B1

KR100537496B1 - 데이터 채널상의 부가형 외란 제거 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100537496B1
Application number: KR1019970005041A
Authority: KR
Inventors: 김영수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-02-19
Filing date: 1997-02-19
Publication date: 2006-03-23
Also published as: JPH10241107A; KR19980068448A; US5973553A

Abstract

본 발명은 데이터 전송 채널에 겹쳐지는 부가형 외란을 검출하고 제거하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 외란 제거 장치는 자기 저항 헤드 센서로부터 전달된 채널 신호를 입력으로하여 상기 센서가 회전하는 자기 디스크 표면과 접촉할 때 발생하는 열 과도 현상과 같은 외란이 시작되고 있음을 검출하여 그 결과를 짧은 폭을 갖는 펄스로 출력하는 외란 검출기; 외란 검출기의 출력 신호를 하나의 입력으로하여 온/오프 상태를 결정하며 온상태일 때 상기 센서로부터 전달된 채널 신호를 출력하는 스위치; 스위치의 출력 신호와 기선 검출기 의 출력 신호를 입력으로하여 채널 신호에 존재하는 외란을 추정하여 출력하는 외란 발생기; 채널 신호를 입력으로하여 적당히 지연된 신호를 출력하는 지연기; 지연기에서 적당히 지연된 채널 신호를 하나의 입력으로하고 외란 발생기의 출력을 또다른 입력으로하여 그 차이를 출력하는 감산기; 감산기의 출력 신호를 입력으로 하고 이 신호의 기선을 출력하는 기선 검출기를 포함한다.

본 발명에 의하면, 입력 채널 신호에 외란이 발생할 경우, 출력 신호와 함께 입력 신호도 사용하여 이 외란을 검출하고 추정한 다음 이를 재현시켜서 보다 정확히 외란을 제거할 수 있다.

Description

데이터 채널상의 부가형 외란 제거 장치 및 방법{Method and circuit to remove additive disturbances in data channels}

본 발명은 데이터 전송 채널에 부가되는 외란을 검출하고 제거하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 자기 저항 헤드 센서가 회전하고 있는 자기 디스크의 기록면과 닿아서 상기 센서의 출력 신호에 발생되는 열 과도 현상 (thermal asperity transient)과 같은 외란을 제거하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 슬라이더 부품(slider assembly)과 회전하는 자기 디스크 사이에 형성되는 공기 막 표면에 노출되어 있는 자기 저항 헤드 센서(magneto-resistive head sensor,이하 MR 센서라 한다)를 사용하여 신호를 감지하는 데이터 채널에서는 회전하는 자기 디스크의 기록면과 상기 MR 센서가 물리적인 마찰을 수반하는 접촉을 할 경우 접촉지점에 열을 발생한다. 이러한 접촉점의 온도 상승은 상기 MR 센서의 온도를 약 50 - 100 나노(nano)초 동안 섭씨 1도 정도 상승시킨다. 저항값이 온도의 영향을 받는 상기 MR 센서는 이로 인해 저항값이 증가한 후, 접촉점으로부터 전도된 열이 점차 센서 주변으로 확산됨에 따라 저항값도 원래의 값으로 감소한다. 상기 MR 센서는 자기 정보 (magnetic information)에 의한 저항값의 변화를 데이터 신호로 변환하므로, 이와 같은 열로 인한 저항값의 변화는 MR 센서 출력에 부가형 외란으로 작용해서 원래의 데이터에 겹쳐지게 된다. 이러한 열적 외란 신호는 원래 신호의 4배 또는 그 이상까지도 될 수 있다.

이상과 같이 원래 데이터 신호에 더해진 외란은 신호 검출시 심각한 문제를 일으킨다. 신호 검출의 첫 단계인 자동 이득 제어단이 상기 외란을 감안하여 동작하도록 구현하기도 매우 어렵지만, 그것이 가능하다고 하더라도 그 다음 단계인 타이밍 복구단에서 신호의 정확한 위상을 찾기가 불가능 하다. 이 외란의 크기가 신호에 비하여 무시할 만큼 작아지기 전까지인 수백 또는 그 이상의 데이터 심볼 기간동안 타이밍 복구단은 완전히 오동작을 하며 그 이후에도 정확한 위상을 찾아가기 위해서는 매우 오랜 기간이 소요된다. 그러므로 상기 회전하는 자기 디스크의 기록면과 상기 센서가 마찰을 수반하는 접촉으로 인한 센서의 온도 변화가 유발하는 재생신호에서의 외란을 제거하는 방법과 장치가 필요하며 기존의 신호 검출 단계인 자동 이득 제어단, 타이밍 복구단 및 등화단의 모든 단계에 앞서 수행되어서 이 외란이 이들 단계에 주는 영향을 최소화해야 한다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 상기 MR 센서에 발생하는 열 과도 현상과 같은 외란이 있는 입력 신호에 출력단으로부터 보정 귀환 신호를 더하여 외란을 감쇠시키는 방법이 있다. 상기 보정 귀환 신호는 외란을 추정한 신호인데, 출력단에 포락선 검파기와 미분기를 사용하여 출력 신호의 포락선의 미분을 구한 다음, 이 미분 신호를 사용하여 비선형 적응 필터 수단에서 상기 귀환 신호가 만들어진다. 그러나 외란을 추정하고 생성하는 수단이 입력 신호를 전혀 사용하지 않고 출력 신호만을 사용하므로 출력 신호에 최초로 외란이 나타나는 순간부터 회로에서 외란을 추정하여 감쇠하기까지는, 외란을 감쇠하지 않은 상태의 신호가 출력된다는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 외란을 추정하고 발생시키기 위해 출력 신호와 함께 입력 신호도 사용하므로써, 부가형 외란이 겹쳐진 입력 신호로부터 보다 정확하게 외란을 제거하는 데이터 채널상의 부가형 외란 제거 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 데이터 채널상의 부가형 외란 제거 장치는 입력 데이터 신호에서 외란이 발생하기 시작할 때 상기 외란의 시작점에서 소정의 펄스를 출력하는 외란 검출기; 상기 외란 검출기의 출력 펄스를 온/오프 제어 신호로 하고, 상기 온 기간동안 상기 입력 데이터 신호를 통과시키는 스위치; 상기 스위치가 온인 동안 들어온 입력 데이터 신호와 귀환 제어 신호를 사용하여 외란을 적응적으로 발생시키는 외란 발생기; 상기 입력 데이터 신호를 입력으로하여 소정의 시간만큼 지연된 신호를 출력하는 지연기; 상기 지연기를 통해 지연된 채널 신호에서, 상기 외란 발생기의 출력 신호를 감산하여 외란이 제거된 신호를 출력하는 감산기; 및 상기 감산기의 출력 신호를 귀환시켜서 상기 감산기 출력 신호의 기선을 검출하여 상기 귀환 제어 신호를 발생시키는 기선 검출기를 포함함이 바람직하다.

상기 또다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 데이터 채널 신호에 겹쳐진 부가형 외란을 제거하는 방법은 입력 데이터 신호에서 외란이 발생하기 시작할 때 상기 외란의 시작점에서 외란을 검출하는 단계; 상기 입력 데이터 신호와 귀환 제어 신호를 사용하여 외란을 적응적으로 발생시키는 외란 발생 단계; 상기 입력 데이터 신호로부터 상기 외란 발생 단계에서 발생된 외란 신호를 감산하는 단계; 및 상기 감산 단계의 출력 신호를 귀환시켜서 상기 감산 단계의 출력 신호의 기선을 검출하여 상기 귀환 제어 신호로 제공하는 기선 검출 단계를 포함함이 바람직하다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다. 도 1은 데이터 채널상의 부가형 외란 제거 장치에 대한 일실시예로서, 입력 신호의 외란의 시작점에서 외란을 검출하여 소정의 펄스를 출력하는 상기 외란 검출기(100), 상기 출력 펄스를 온/오프 제어 신호로 하고, 상기 온 기간동안 상기 입력 신호를 통과시키는 상기 스위치(110), 상기 스위치가 온인 동안 들어온 입력 신호와 귀환 제어 신호를 사용하여 외란을 적응적으로 발생시키는 상기 외란 발생기(120), 입력 신호를 소정의 시간만큼 지연시키는 상기 지연기(130), 상기 지연된 입력 신호로부터 상기 발생된 외란을 감산하여 외란이 제거된 신호를 출력하는 상기 감산기(140) 및 상기 감산기의 출력으로부터 기선을 검출하여 상기 외란 발생기로 귀환시키는 상기 기선 검출기(150)로 이루어진다.

상기 외란 검출기(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 입력 신호를 소정의 시간만큼 지연시키는 상기 지연기(200), 입력 신호로부터 상기 지연된 신호를 감산하는 상기 감산기(210) 및 상기 감산기의 출력을 상기 소정의 기준값과 비교하여 소정의 폭을 갖는 펄스를 출력하는 상기 비교기(220)로 이루어진다.

상기 외란 발생기(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 스위치(110)가 온 상태인 동안 들어온 입력 신호를 저장하는 상기 커패시터(300), 상기 커패시터와 병렬로 연결되어 있고, 상기 감쇠기의 출력 신호에 따라 값이 변화되는 가변 저항부(310) 및 상기 귀환 제어 신호의 크기를 조절하는 상기 감쇠기(320)로 이루어진다.

한편, 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다. 도 5는 본 발명에 의한, 데이터 채널상의 부가형 외란 제거 방법에 대한 흐름도를 도시한 것이다.

먼저, 상기 외란 검출기(100)로 입력된 신호는 외란 시작점에서 외란을 검출하여 소정의 폭을 갖는 펄스로 출력되고, 상기 외란 검출기(100)의 출력 펄스는 펄스의 폭만큼의 시간동안 상기 스위치(110)를 온(ON) 상태로 유지한다. 상기 스위치(110)가 온 상태인 동안 스위치를 통과하여 들어온 입력 신호는 상기 기선 검출기(150)에서 입력되는 귀환 제어 신호와 함께 상기 외란 발생기(120)를 통해 입력 신호에 겹쳐진 외란을 재현하여 발생시킨다. 또한 입력신호는 상기 지연기(130)를 통해 소정의 시간만큼 지연되며, 상기 지연기(130)의 출력 신호와 상기 외란 발생기(130)의 출력 외란은 상기 감산기(140)를 통해 감산되어 외란이 제거된 신호로 만들어진다. 상기 감산기(140)의 출력 신호는 상기 기선 검출기(150)를 통해 기선이 검출되어 상기 외란 발생기(120)으로 귀환된다.

도 6은 부가형 외란이 겹쳐진 신호의 예로서, 열의 확산과정이 지수함수로 모델링되므로 열 과도 현상과 같은 외란은 초기 급격한 증가 이후에 지수함수적으로 감쇠하는 모델로 나타낼 수 있다.

도 6과 같은 외란이 겹쳐진 신호가 상기 외란 검출기(100)에 들어왔을 때, 상기 입력신호는 지연기(200)를 통하여 적당한 시간 τ1만큼 지연된 다음, 감산기(210)를 통하여 원래의 입력 신호에서 감산된 후, 비교기(220)를 통해 기준 전압 Vref와 비교되어 펄스로 출력된다(500 단계). 도 7은 도 6과 같은 외란이 겹쳐진 신호가 들어왔을 때, 상기 감산기(210)를 통해 만들어진 출력 신호이다.

상기 출력 펄스는 상기 스위치(110)를 온/오프 제어한다. 즉, 펄스 폭만큼의 시간동안 스위치를 온상태로 만들고, 이때 입력 신호를 상기 외란 발생기(120)로 통과시킨다.

상기 스위치(110)가 온 상태인 시간 τ1동안 상기 외란 발생기(120)에 들어온 입력신호는 커패시터(300)에 저장된다. 상기 τ1은 커패시터(300)가 입력 신호에 겹쳐진 외란을 샘플하기에 충분한 시간이어야 한다. 상기 커패시터(300)에 저장된 전압은 상기 스위치(110)가 오프되면 가변 저항부(310)로 방전하면서 외란의 지수함수적인 현상을 재현한다. 상기 저항(310)값과 상기 커패시터(300)값은 재현된 외란의 감쇠 속도가 외란의 평균적인 특성과 일치하도록 선택된다. 그러나 외란이 평균적 특성과 다를 경우 입력 신호의 외란이 완전히 제거되지 못하므로 기선 검출기(150)를 통해 출력 신호의 기선을 검출한 후, 감쇠기(320)를 통해 상기 기선의 크기를 조절한다. 상기 저항부(310)는 상기 감쇠기(320)의 출력 신호에 따라 적응적으로 변화되어 평균적 특성이 아닌 외란을 재현한다(510 단계).

도 4는 N형 모스펫(N-type Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, 이하 MOSFET이라 한다)을 사용하여 상기 외란 발생기(120)를 구성한 것으로서, 두 저항(400, 410)은 동일한 값을 가지며 직렬로 연결된 후, 커패시터(300)와 병렬로 연결된다. MOSFET(420)의 소스와 드레인은 커패시터의 양 단에 연결되어 소스는 접지되고 드레인은 외란 발생기(110)의 출력 Vout로 연결된다. 상기 감산기(430)의 출력 Vout/2 - Ve + Vo는 MOSFET의 게이트 전압 VG로 입력된다. 여기서 Ve는 감쇠기(320)의 출력 전압이고, Vo는 MOSFET이 항상 옴영역(ohmic region)에서 동작하도록 선택되는 값이다. 이 때, 발생된 외란의 감쇠 특성을 결정하는 시정수 τ의 역 1/τ는 다음과 같이 감쇠기(320)의 출력 Ve에 따라 선형적으로 변한다.

여기서 k는 MOSFET의 특성을 나타내는 상수이고 Vt는 MOSFET의 임계 전압이다. MOSFET의 드레인과 소스 사이의 유효 저항 값의 역 1/Reff은 감쇠기(320)의 출력 Ve에 따라 선형적으로 변화하는 특성을 가지며, 상기 Ve가 0일 경우 외란의 평균적 감쇠 특성을 재현한다. 도 8은 상기 외란 발생기에 의해 재현된 외란을 보인 것이다.

또한, 입력 채널 신호는 상기 지연기(130)를 통해 τ2 만큼 지연된다. 이 때 τ2는 입력 데이터 신호가 외란 발생기에 의해 발생된 외란과 동일한 시점에 상기 감산기(140)에 도달하도록 선택된다.

상기 지연기(130)를 통해 지연된 신호는 상기 감산기(140)를 통해 외란 발생기(120)의 출력과 감산되어 외란이 제거된 신호로 만들어진다(520 단계). 도 9는 상기 외란이 제거된 신호를 나타낸다.

상기 외란이 제거된 신호는 기선 검출기(150)를 통해 귀환되므로써, 완전히 제거되지 못하고 남아있는 외란이 추정되어 제거될 수 있다. 귀환 신호에 남아있는 외란은 신호의 기선, 즉 양 포락선 (positive envelope)과 음 포락선 (negative envelope)의 평균으로 추정된다(530 단계).

본 발명은 MR 센서가 회전하는 자기 디스크 표면과 접촉할 때 채널 신호에 발생하는 열 과도 현상과 같은 외란을 채널 신호로부터 제거하여 외란이 없는 채널 신호를 제공한다. 본 발명은 입력 채널 신호에 외란이 발생할 경우 이를 검출하고 그 크기를 추정한다. 먼저 평균적인 감쇠 특성을 갖는 외란을 제거하도록 내부회로 값를 선택하고, 발생한 외란의 감쇠 특성이 평균적 감쇠 특성과 다를 경우 이 외란의 감쇠 특성을 출력 신호로부터 추가로 추정하여 내부 회로값을 적응적으로 변하게하여 외란을 보다 정확하게 재현시켜서 채널 입력 신호로부터 외란을 제거할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 데이터 채널에서 부가형 외란을 제거하기 위한 장치에 대한 전체 블록도를 도시한 것이다.

도 2는 도 1의 외란 검출기의 블록도를 도시한 것이다.

도 3은 도 1의 외란 발생기의 회로도를 도시한 것이다.

도 4는 도 4의 외란 발생기를 모스펫을 이용하여 구현한 회로도를 도시한 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 데이터 채널에서 부가형 외란을 제거하기 위한 방법에 대한 흐름도를 도시한 것이다.

도 6은 부가형 과도 외란이 겹쳐진 데이터 채널의 입력 신호를 도시한 것이다.

도 7은 도 2의 외란 검출기에서 감산기의 출력 신호를 도시한 것이다.

도 8은 도 3의 외란 발생기의 출력 신호를 도시한 것이다.

도 9는 외란이 제거된 출력 신호를 도시한 것이다.

Claims

데이터 채널 신호에 겹쳐진 부가형 외란을 제거하는 장치에 있어서,

입력 데이터 신호에서 외란이 발생하기 시작할 때 상기 외란의 시작점에서 소정의 펄스를 출력하는 외란 검출기;

상기 외란 검출기의 출력 펄스를 온/오프 제어 신호로 하고, 상기 온 기간동안 상기 입력 데이터 신호를 통과시키는 스위치;

상기 스위치가 온인 동안 들어온 입력 데이터 신호와 귀환 제어 신호를 사용하여 외란을 적응적으로 발생시키는 외란 발생기;

상기 입력 데이터 신호를 입력으로하여 소정의 시간만큼 지연된 신호를 출력하는 지연기;

상기 지연기를 통해 지연된 채널 신호에서, 상기 외란 발생기의 출력 신호를 감산하여 외란이 제거된 신호를 출력하는 감산기; 및

상기 감산기의 출력 신호를 귀환시켜서 상기 감산기 출력 신호의 기선을 검출하여 상기 귀환 제어 신호를 발생시키는 기선 검출기를 포함하고,

상기 외란 발생기는

상기 스위치가 온인 동안 들어온 입력 데이터 신호를 샘플링하고 저장하는 커패시터;

상기 귀환 제어 신호의 크기를 조절하는 감쇠기; 및

상기 커패시터와 병렬로 연결되어 있고, 상기 감쇠기의 출력 신호에 따라 값이 변화되는 가변 저항부를 구비하는 것을 특징으로 하는 데이터 채널상의 부가형 외란 제거 장치.
제1항에 있어서, 상기 외란 검출기는

상기 입력 데이터 신호를 소정의 시간만큼 지연시키는 지연기;

상기 입력 데이터 신호에서 지연된 데이터 신호를 빼주는 감산기; 및

상기 감산기의 출력 신호를 입력으로 하고 상기 입력을 소정의 기준값과 비교하여 하이/로 신호를 출력하는 비교기를 구비함을 특징으로 하는 데이터 채널상의 부가형 외란 제거 장치.
제1항에 있어서, 상기 가변 저항부는

같은 값을 갖고 서로 직렬로 연결되는 두 저항;

상기 두 저항중 한 저항에 걸리는 전압과 소정의 기준 전압 및 상기 감쇠기의 출력을 더하고 빼는 감산기; 및

상기 직렬로 연결된 두 저항과 병렬로 연결되어 있고, 상기 감산기의 출력을 드레인 전압으로 입력받는 엔형 모스펫을 구비함을 특징으로 하는 데이터 채널상의 부가형 외란 제거 장치.
데이터 채널 신호에 겹쳐진 부가형 외란을 제거하는 방법에 있어서,

입력 데이터 신호에서 외란이 발생하기 시작할 때 상기 외란의 시작점에서 외란을 검출하는 단계;

상기 입력 데이터 신호와 귀환 제어 신호를 사용하여 외란을 적응적으로 발생시키는 외란 발생 단계;

상기 입력 데이터 신호로부터 상기 외란 발생 단계에서 발생된 외란 신호를 감산하는 단계; 및

상기 감산 단계의 출력 신호를 귀환시켜서 상기 감산 단계의 출력 신호의 기선을 검출하여 상기 귀환 제어 신호로 제공하는 기선 검출 단계를 포함하고,

상기 외란 발생 단계는 외란이 검출되는 때에 상기 입력 데이터 신호를 커패시터를 통해 샘플링하여 저장하고, 상기 커패시터와 병렬로 연결되어 있는 가변 저항의 값을 상기 귀환 제어 신호의 출력에 따라 변화시키는 것을 특징으로 하는 데이터 채널상의 부가형 외란 제거 방법
제4항에 있어서, 상기 기선 검출 단계는

상기 감산 단계의 출력 신호의 양 포락선과 음 포락선의 평균을 취하여 기선을 만드는 단계를 구비함을 특징으로 하는 데이터 채널상의 부가형 외란 제거 방법