KR100570558B1 - 통합된 판독 및 서보채널을 가진 동기식 디지털 복조기 - Google Patents

통합된 판독 및 서보채널을 가진 동기식 디지털 복조기 Download PDF

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Abstract

판독 헤드(316)가 저장 장치(100)의 매체(122)상에 각각 사용자 데이터 영역과 사보영역 위를 통과할 때 상기 판독 헤드(316)에 의해 발생된 사용자 데이터 파형(503)과 서보 파형(304,505)을 포함하는 판독 신호를 복조하기 위한 동기 디지털 복조기 및 방법에 관한 것이다. 사용자 데이터 파형(503)은 사용자 데이터 샘플 속도로 일련의 디지털 사용자 데이터값으로 변환된다. 일련의 디지털 사용자 데이터값은 사용자 데이터 검출 회로(210)에 인가된다. 서보 파형(505)은 사용자 데이터 샘플 속도와는 독립적인 서보 샘플 속도로 일련의 디지털 서보값(506)으로 변환된다. 일련의 디지털 서보값은 매체(122)상위 위치에 대해 판독 헤드(316)의 위치 에러를 나타내는 위치 에러값(142)을 생성하기 위하여 서보 파형과 동기하여 복조된다.

Description

통합된 판독 및 서보채널을 가진 동기식 디지털 복조기{SYNCHRONOUS DIGITAL DEMODULATOR WITH INTEGRATED READ AND SERVO CHANNELS}
본 발명은 데이터 저장 장치의 서보 시스템에 관한 것이며, 보다 상세하게는 서보 시스템 내의 위치 에러 시그널(position error signel; PES)들의 복조에 관한 것이다.
자기(magnetic) 디스크 드라이브와 같은 데이터 저장 장치는 데이터를 저장매체에 저장한다. 저장매체는 복수 개의 대체로 평행한 정보 트랙으로 나뉜다. 자기 디스크 드라이브에서는 데이터 트랙은 서로 동심적이고, 디스크 반경에 수직으로 배열되어 있다. 데이터는 액추에이터 암에 의해 목적하는 데이터트랙으로 위치된 "헤드" 또는 트랜스듀서에 의해 저장되고 검색된다.
액추에이터 암은 특정 서보 필드내의 디스크 표면에 저장된 서보 데이터에 기초한 폐루프 서보 시스템의 제어하에 헤드를 방사방향으로 데이터 트랙을 가로질러 이동시킨다. 서보 필드는 디스크 표면 또는 저장 서보 정보에 특정된 별도의 디스크표면의 데이터 섹터로 삽입될 수 있다. 헤드가 서보필드를 통과할 때, 헤드는 목적하는 트랙 중심라인에 대한 헤드의 위치를 식별하는 리드백(readback) 서보신호를 생성한다. 이 위치에 기초하여 서보 시스템은 헤드가 목적하는 위치로 이동할 수 있도록 헤드의 위치를 조정하기 위하여 액추에이터 암을 회전시킨다.
서보 필드 패턴에는 "널(null)-타입" 서보 패턴, "분할-버스트 진폭" 서보 패턴 및 "위상 타입" 서보 패턴과 같은 몇가지 타입이 존재한다. 널-타입 서보 패턴은 적어도 두 개의 필드를 포함하는데, 이들은 서로에 대해 기지의 위상 관계를 가지고 기록된다. 제 1필드는 "위상" 또는 "동기(Sync)" 필드인데, 이는 판독 신호의 위상과 주파수에 대하여 판독 채널의 위상과 주파수를 동기시키기 위하여 이용된다. 제 2필드는 위치 에러 필드인데, 이는 트랙 중심라인으로부터 헤드의 거리를 식별하기 위하여 이용된다.
헤드가 위치 에러 필드를 통과할 때, 판독 신호의 진폭과 위상은 트랙 중심라인에 대한 헤드 오프셋(offset)의 진폭과 방향을 나타낸다. 위치 에러 필드는 헤드가 트랙 중심라인 위에 직접 안착(saddling)할 때, 리드백 신호의 진폭이 이론적으로 제로가 되는 널-타입 자화 패턴을 가진다. 헤드가 목적하는 트랙 중심라인으로부터 멀리 이동할 때, 판독 신호의 진폭은 증가한다. 헤드가 목적하는 트랙 중심라인과 인접 트랙 중심라인사이의 중간에 있을 때, 판독 신호는 최대 진폭을 가진다. 트랙 중심라인의 한쪽면 상의 자화 패턴은 트랙 중심라인의 다른쪽 면상의 자화 패턴과 위상이 180도 벗어나서 기록된다. 따라서 판독 신호의 위상은 헤드 위치 에러의 방향을 나타낸다.
서보 시스템을 제어하기 위하여, 단일 위치 에러 값이 각각의 위치 에러 필드의 통과를 위해 생성된다. 일반적으로, 위치 에러 값의 크기는 트랙 중심라인으로부터 헤드의 거리를 나타내며, 위치 에러 값의 부호는 헤드의 변위(displacement)방향을 나타낸다. 위치 에러 값은 일반적으로 위치 에러 필드와 관련된 판독 신호를 복조함으로써 발생된다. 동기식 프로세스에서, 위치 에러 필드의 판독 신호의 정확한 위상은 위상 필드 판독 신호로부터 알려지며, 이는 위상 필드가 위상 에러 필드에 대하여 기지의 고정된 위상 관계로 저장매체에 기록되기 때문이다. 위상 동기 루프(PLL)는 일반적으로 위상 필드의 위상을 알기 위하여 이용되며, 이 위상 정보는 위치 에러 필드 신호를 복조하기 위하여 이용된다.
판독 신호는, 판독 신호의 기본성분으로서 동일한 위상과 주파수를 가지는 구형파와 같은 복조 신호를 생성하고, 아날로그 기술에 의해 판독 신호를 복조 신호와 곱함으로써 복조된다. 그 곱은 위치 에러 필드의 중간 사이클에 대응하는 시간 윈도우 동안 적분된다. 그 결과는 그 서보 패턴내 저장매체상의 목적하는 위치에 관한 헤드의 위치 에러 값이다. 이 프로세스는 본질적으로 특정 주파수 포인트에서의 판독 신호의 진폭과 위상을 확인한다. 위치 에러 값의 부호는 목적하는 위치에 대하여 헤드가 어느 방향에 있는가를 나타낸다.
비록 아날로그 기술에 의한 판독 신호의 복조는 매우 정확한 위치 에러 값을 제공하지만, 이 타입의 복조는 주된 디지털 데이터 채널과 동일한 집적회로에 통합시키기가 어려울 수 있다. 이것은 서보 시스템의 복잡성과 전체 비용을 증가시킬 수 있다.
본 발명은 이러한 그리고 다른 문제들을 해결하고 종래 기술에 대한 다른 잇점들을 제공한다.
본 발명은 위에서 언급한 문제들을 해결하는 동기식 디지털 복조기 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 양태에는 판독 헤드가 저장 장치 매체 상의 사용자 데이터 영역과 서보 영역을 각각 통과할 때 판독 헤드에 의해 발생하는 사용자 데이터 파형과 서보 파형으로 구성된 판독 신호를 복조하는 방법을 제공한다. 상기 방법에는 사용자 데이터 파형을 사용자 데이터 샘플 검출로 일련의 디지털 사용자 데이터값으로 변환하고 그 일련의 디지털 사용자 데이터값을 사용자 데이터 검출회로에 인가하는 것이 포함된다. 상기 서보 파형은 서보 샘플 속도로 일련의 디지털 서보값으로 변환되는데 그것은 사용자 데이터 샘플 속도와는 독립적이다. 그 다음 일련의 디지털 서보값은 매체위의 위치에 대한 판독 헤드의 위치 에러를 나타내는 위치 에러값을 생성하기 위해 서보파형과 동기로 복조된다.
본 발명의 다른 양태는 저장매체에 데이터를 접근하기 위한 디스크 드라이브 저장 장치를 제공한다는 것이다. 디스크 드라이브는 판독 헤드와 서보채널 판독 채널 그리고 서보 시스템을 포함한다. 판독 헤드는 저장매체의 사용자 데이터 영역과 서보 영역을 각각 통과할 때 사용자 데이터 파형과 서보 파형을 만든다. 판독 채널은 첫 번째 아날로그 디지털(A/D) 변환기와 사용자 데이터 검출 회로를 포함한다. 제 1 (A/D) 변환기 판독 헤드와 연결되고 사용자 데이터 샘플 속도를 가진다. 사용자 데이터 검출 회로는 제 1 A/D 변환기와 연결된다. 서보 채널은 제 2 A/D 변환기와 디지털 서보 복조기를 포함한다. 제 2 A/D 변환기는 판독 헤드와 연결되고 사용자 데이터 샘플 속도와는 독립된 서보 샘플 속도를 가진다. 디지털 서보 복조기는 제 2 A/D 변환기와 연결되고 판독 헤드가 저장매체에서의 위치로부터 변위된 거리와 방향을 나타내는 위치 에러 출력을 가진다. 서보 시스템은 부분적으로 위치 에러 출력에 기초하여 저장매체에서의 판독 헤드를 위치시키기 위해 서보 채널과 연결되어 있다.
본 발명의 또다른 양태는 매체에 데이터를 접근하기 위해 디스크 드라이브 저장 장치를 제공하는 것이다. 디스크 드라이브 저장 장치는 서보 구조와 통합된 판독과 서보 채널을 포함한다. 서보 구조는 헤드의 매체에 대한 위치 에러를 기초로 헤드를 매체위에 위치시킨다. 통합된 판독 채널과 서보 채널은 헤드로부터 사용자 데이터 신호와 서보 신호를 받고 위치 에러를 서보 신호와 동기적으로 생성한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 디스크 드라이브의 단순화된 블록도이다.
도 2는 도 1의 디스크 드라이브에 있는 판독 채널과 서보 채널의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예와 종전 기술에서 사용된 널-타입 서보 자화 패턴의 필수 부분들을 보여주는 도면이다.
도 4는 직접 트랙 중심 라인에 걸쳐있을 때 헤드가 도 3의 패턴에 있는 위치 에러 필드를 통과함에 의해 발생되는 판독 신호의 한 부분을 보여주는 파형의 도면이다.
도 5는 헤드가 목적하는 트랙 중심 라인의 한편에 위치할 때 발생되는 판독 신호의 한 부분을 보여주는 파형의 도면이다.
도 6은 헤드가 목적하는 트랙 중심 라인의 다른쪽 한편에 위치할 때 발생되는 판독 신호의 한 부분을 보여주는 파형의 도면이다.
도 7은 본 발명 일부분의 실시예에 따라 도 2의 서보 채널을 더욱 상세하게 나타낸 블록도이다.
도 8은 도 7의 복조 회로에서의 시간에 대한 여러 가지 파형을 도시하는 파형의 도면이다.
도 9는 본 발명의 대체 실시예에 대해 위치 에러 크기를 정규화 시키는 정규화 회로의 블록도이다.
도 10은 도 7의 서보 채널안의 A/D 변환기에 의해 사용되는 양자화 비트들의 개수의 함수로서 위치 에러 크기의 자승 평균 평방근(root mean square; RMS) 에러를 나타내는 그래프이다.
도 11은 펄스 대 펄스 간격에 의해 정의된 서보 버스트 주파수 함수로서의 다양한 복조신호에 대한 위치 에러 크기의 신호 대 잡음 비(SNR)을 나타낸 그래프이다.
도 1은 드라이브 제어기(102), 서보 제어 프로세서(104), 전력 증폭기(106), 액추에이터 어셈블리(108), 디스크 팩(110), 하나 또는 그이상의 전치 증폭기(preamplifier)(112), 판독 채널(114), 서보 채널(116), 기록 채널(118)의 단순화된 블록도이다. 디스크 팩(110)은 하나 그 이상의 동축으로 배열된 디스크들(122)을 지탱하는 축(120)을 포함한다. 비록 도 1에는 네 개의 디스크들(122)이 나타났지만 디스크 팩(110)은 어떠한 개수의 디스크도 포함할 수 있다. 각 디스크(122)는 트랙에서 인코딩되는 자속의 역전의 형태로 저장되는 사용자 데이터를 저장하기 위한 동심 데이터 트랙의 첫 번째와 두 번째의 기록면을 가진다. 액추에이터 어셈블리(108)는 하나 또는 그이상의 트랙 액세싱 암(130)을 지지하는 베이스(128)를 포함한다. 각 트랙 액세싱 암(130)은 해당 디스크 표면 상의 데이터에 액세싱하기 위해 판독 및 기록 헤드와 같은 리코딩 헤드를 지지하는 하나 이상의 서스펜션(132)에 연결되어 있다.
드라이브 제어기(102)는 흔히 마이크로프로세서 또는 디지털 컴퓨터인데, 다수의 드라이브를 제어하는 다른 드라이브 제어기나 주 시스템에 연결되어 있다. 기록 작동시 드라이브 제어기(102)는 데이터가 쓰여질 하나 또는 그 이상의 디스크(122)의 어느 부분을 지시하는 명령 신호를 주 시스템으로부터 받는다. 그 명령 신호에 답하여, 드라이브 제어기(102)는 액추에이터 어셈블리(108)가 서스펜션(132)과 해당 기록 헤드를 위치시킬 특정 트랙이나 실린더를 지시하는 위치 요청 신호를 서보 제어 프로세서(104)에 제공한다. 서보 제어 프로세서(104)는 그 위치 요청 신호를 전류와 같은 아날로그 신호로 변환하고, 상기 아날로그 신호는 전력 증폭기(106)에 의해 증폭되고 액추에이터 어셈블리(108)에 제공된다. 아날로그 위치 신호에 응답하여, 액추에이터 어셈블리(108)는 서스펜션(132)과 관련 기록헤드를 목적하는 위치로 방사방향으로 위치시킨다.
드라이브 제어기(102)는 기록 채널(118)에 저장될 사용자 데이터를 제공한다. 기록 채널(118)은 데이터를 선택된 인코딩 계획에 따라 인코딩하고 인코딩된 데이터를 적절한 기록 헤드를 통해 흐르는 전류 방향을 제어함으로써 목적하는 트랙에 기록한다.
판독 작동시, 드라이브 제어기(102)는 주 시스템으로부터 접근될 하나 또는 그 이상의 디스크(122)의 특정 부분을 지시하는 명령 신호를 수신한다. 명령 신호에 대한 응답으로, 드라이브 제어기(102)는 서보 제어 프로세서(104)에 접근될 트랙을 지시하는 위치 요청 신호를 제공한다. 다시, 서보 제어 프로세서(104)는 위치 요청 신호의 응답으로 증폭기(106)를 통하여 서스펜션(132)과 관련 판독 헤드의 위치를 제어한다.
목적하는 트랙 내 판독헤드가 디스크 표면을 통과할 때, 트랙 내 자화 패턴은 디스크면상에 기록된 인코딩된 데이터를 포함하는 판독헤드의 판독신호를 생성한다. 판독신호는 전치 증폭기(112)에 전달되는데 증폭기는 판독신호를 증폭하고 그것을 판독채널(114)과 서보채널(116)에 제공한다. 내장형 서보 구조에서는 서보섹터들은 디스크(122) 표면의 사용자 데이터 섹터들 사이에 삽입된다. 판독헤드가 데이터 섹터를 통과할 때, 판독 채널(114)은 원래의 사용자 데이터를 복구하기 위해 판독신호에서의 인코딩된 데이터를 디코딩하고, 복구된 사용자 데이터를 데이터 출력(140)을 통하여 드라이버 제어기(102)로 전달한다.
판독헤드가 서보영역을 통과할 때, 서보영역내의 자화패턴은 디스크면의 목적하는 트랙내의 판독헤드의 위치를 지시하는 판독신호의 복수의 서보 버스트를 생성한다. 서보 채널(116)은 헤드의 현재 위치를 결정하기 위하여 서보 버스트를 복조화하고 위치 에러 신호(PES) 출력(142) 상에 위치 에러 신호 추정치를 생성하는데, 그것은 위치 에러의 크기와 방향을 나타낸다. 서보 제어 프로세서(104)는 PES를 감시하고,헤드의 현재위치와 드라이버 제어기(102)로부터 받은 목적하는 위치에 기초하여, 액추에이터 어셈블리(108)에 인가되는 전류를 조정한다.
도 2에서 더욱 상세하게 나타낸 바와 같이, 서보 채널(116)은 동기 디지털 복조기와 프로그램 가능한 아날로그-디지털(A/D) 샘플 속도(sample rate)를 갖는다. 샘플 속도는 서보 제어 프로세서(104)에 의해 샘플 속도 입력(144)을 통해 프로그램이 가능하다. 서보 제어 프로세서(104)는 서보 채널에 목적하는 샘플 속도를 지시하는 샘플 속도 변수를 로딩한다. 샘플 속도 변수는 시작시에 한번 또는 목적하는 경우는 주기적으로 갱신되도록 로딩될 수 있다. 한 실시예에서 서보 제어 프로세서(104)는, 우선 샘플 속도 변수를 변화시키고 다음 PES출력(142)에서 생성된 PES 추정치를 모니터링하여 최적 샘플 속도를 선택한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 판독 채널(114)과 서보 채널(116)을 더욱 상세하게 보여주는 블록도이다. 판독 채널(114)과 서보 채널(116)은 가급적이면 동일 집적 회로(150)에 통합된다. 집적 회로(150)는 전단 증폭기(112)(도 1에 도시)의 출력과 연결된 판독 신호 입력(152)을 가진다. 전단 증폭기(112)로부터의 판독 신호는 판독 채널(114)과 서보 채널(116)의 판독 신호 입력(154와 156) 각각과 저역통과필터(202)를 통과하여 판독된다.
판독 채널(114)은 아날로그-디지털(A/D) 변환기(204), 위상 동기 루프(PLL)와 샘플 클록회로(206), 유한 임펄스 응답(FIR) 필터(208)와 사용자 데이터 검출 회로(210)를 포함한다. 판독 채널 A/D변환기(204)는 필터링된 판독 신호를 샘플하고 그 샘플을 각 연속되는 샘플 시간의 판독 신호의 크기를 표시하는 일련의 디지털값으로 변환시킨다. 디스크들(122)의 회전 속도가 시간과 판독 헤드의 방사상 위치에 따라 변하기 때문에, 회로(206)의 PLL은 판독 신호에서의 데이터 변화의 위상과 주파수에 동기되는데 사용된다. 회로(206)의 PLL은 필터링된 판독 신호로부터의 정확하고 신뢰성 있게 데이터를 복구시키도록 선택된 주파수를 가지는 샘플 클록 신호(220)를 발생시킨다. 샘플 클록 신호(220)는 A/D변환기(204)의 샘플 클록 입력에 인가된다. A/D변환기(204)에 의해 생성된 일련의 디지털 값은 FIR필터(208)에 의해 필터링되고 사용자 데이터 검출 회로(210)의 입력에 인가된다.
사용자 데이터 검출 회로(210)는 기록 채널(118)(도 1)이 데이터를 인코딩하는데 사용한 인코딩 방법에 상응하는 검출 방법을 사용하여 일련의 디지털 값으로부터 인코딩된 사용자 데이터를 복구시킨다. 예를 들면, 검출기(210)는 비테르비 검출기(Viterbi detector), 결정 피드백 등화(Decision Feedback Equalization;DFE), 결정 피드백을 가진 고정-지연 트리 검색(Fixed-Delay Tree Search With Decision Feedback;FDTS/DF), 감소된 상태 시퀀스 검출(Reduced State Sequence detection;RSSE) 또는 부분 응답, 최대 가능도(Maximum Likelyhood;PRML)와 같은 다양한 회로 또는 방법들 중 하나를 사용할 수 있다. 사용자 데이터를 검출하고 디코딩한 뒤, 회로(208)는 복구된 사용자 데이터를 데이터 출력(140)에 제공한다.
서보 채널(116)은 서보 A/D 변환기(250), 디지털 서보 복조기(252), PLL(254), 프로그램가능 주파수 신디사이저(256), 샘플 속도 변수 레지스터(258)를 포함한다. 서보 A/D 변환기(250)는 필터링된 판독 신호 판독 입력(156)을 받고, 판독 헤드가 디스크 표면의 서보 섹터를 통과할 때, 나이퀴스트 속도나 그 이상에서 판독 신호를 샘플하며 그 샘플을 A/D 출력(270)에서 일련의 서보 샘플 값으로 변환시킨다. 서보 PLL(254)은 디스크 표면의 서보 영역필드에 의해 생성된 판독 신호의 위상과 주파수에 동기되고 클록 출력(272)을 프로그램 가능 주파수 신디사이저(256)에 제공한다. 신디사이저(256)는 레지스터(258)에 저장된 프로그램 가능 샘플 속도 변수에 의해 PLL(254)로부터 받은 클록 신호의 주파수를 나누거나 곱함으로써 서보 샘플클록 신호(260)를 만든다. 레지스터(258)는 서보 제어 프로세서(104)로부터 샘플 속도 변수를 수신하기 위해 샘플 속도 입력(144)과 연결된 입력(276)을 가진다. 서보 샘플 클록 신호(260)는 변환기의 샘플 속도를 제어하기 위해 A/D 변환기(250)에 인가된다. 디지털 서보 복조기(252)는 아래에서 도 7을 참고로 더 상세하게 언급되는 바와 같이, PES 출력(142)의 위치 에러 추정치를 생성하기 위해 A/D 변환기에 의해 제공된 일련의 디지털 서보 샘플 값을 동기적으로 복조한다.
도 2의 실시예에서 판독 채널(114)과 서보 채널(116)은 별개의 A/D 변환기를 가진다. 이것은 양자화 비트의 개수와 각 변환기의 샘플 속도가 독립적으로 선택될 수 있도록 해준다. 판독 채널(114)에서 선호되는 양자화 비트의 수는 흔히 판독과 기록 채널에서 사용되는 데이터 인코딩과 디코딩 구성의 타입에 의한다. 그러나 서보 채널(116)의 경우에는, A/D 변환기(250)에서의 양자화 비트들의 숫자가 클수록 위치 에러의 자승 평균 평방근 에러(RMS)가 낮아진다. 또한, 판독 채널(114)과 서보 채널(116)을 위한 선호되는 샘플 속도는 서로 다를 수 있다. 일반적인 서보 영역에 의해 생성된 버스트 주파수는 일반적인 데이터 영역에 의해 생성되는 버스트 주파수의 상당히 아래에 있다. 별개의 A/D 변환기의 사용은 독립적인 샘플 속도와 양자화 비트들의 개수를 가능하게 한다.
도 2의 실시예의 다른 잇점은 복조기(252)가 디지털 복조기이기 때문에, 원한다면 서보 채널(116)은 판독 채널(114)과 같은 집적 회로에 통합될 수 있다는 것이다. 별개의 아날로그 복조기 회로는 필요없다. 이것은 비용을 감소시키고 각 채널의 디자인에 있어서 유연성을 개선한다. 비록 아날로그 복조화가 PES의 정확성이라는 관점에서 디지털 복조화가 도달할 수 있는 한계이지만, 정확성의 손실이 회로의 복잡성의 적절한 감소에 비해 작다면, 디지털 복조화는 아날로그 복조화의 대안으로 적절할 수 있다.
도 3은 하나의 디스크(122)의 서보 영역(300)에서의 널-타입 서보 자화 패턴의 중요 부분을 보여주는 부분이다. 이 서보 패턴은 종전 기술과 본 발명의 일 실시예에서 사용되고 있다. 디스크(122)의 방사방향 디멘션이 수직으로, 각(angular) 디멘션이 수평으로 나타나 있다. 화살표(302)는 디스크(122)의 다운-트랙 방향 또는 각 디멘션을 표시한다. 화살표(304)는 디스크(122)의 크로스-트랙 방향 또는 방사방향 디멘션을 표시한다. 도 3은 "1", "2", "3", "4"로 각각 표시된 네 개의 트랙 중심 310, 311, 312, 313을 보여준다. 판독 헤드(316)는 크로스-트랙 방향(304)을 따라 트랙 중심 "2"와 정렬되어 있다.
도 3의 음영 지역은 비음영 지역에 비해 반대 자극 지역에 해당한다. 예를 들면, 길이방향 리코딩 시스템에서, 비음영 지역의 길이방향 자화가 그림에서 왼쪽 방향이라면, 음영 지역에서의 길이방향 자화는 오른쪽 방향일 것이다. 이러한 지역에서는, 자화 매체는 어느 길이방향중 하나로 포화되고, 그것이 디지털 자기 리코딩의 표준적인 관행이다.
서보 영역(300)은 선도 필드(320), "동기" 또는 "위상" 필드(322), 중간 필드들(324), 위치 에러 필드(326), 후미 필드(328)를 포함한다. 선도 필드(320), 중간 필드(324), 후진 필드(328)는 도 3과 같이 "비어" 있거나 추가 서보 데이터를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 선도 필드(320)는 기록 복구 필드를, 중간필드(322)는 트랙 번호와 섹터 번호를 포함할 수 있다. 위상 필드(322)는 방사상으로 일관된 자화 천이를 포함한다. 헤드(316)가 위상 필드(322)를 통과할 때, 위상 필드(322)내의 자화 패턴은 헤드(316)의 출력에서의 진동 신호를 포함한다. 위치 에러 필드(326)는 널-타입 자화 패턴을 포함한다. 위치 에러 필드(326)의 널-타입 자화 패턴은 위상 필드(322)의 자화 패턴과 예정된 관계로 기록된다. 위치 에러 필드(326)는 원래의 정규 널 버스트 패턴에 대해 트랙 폭의 반만큼 오프셋되는 한 세트의 쿼드러처(quadrature) 널 패턴(미도시)을 역시 포함할 수도 있다.
도 2의 PLL(254)과 같은 PLL은 흔히 위상 필드(322)에 의해 유도되는 진동 신호의 위상 및 주파수에 동기시키기 위해 그리고 진동 신호의 위상과 동기된 위상을 갖는 복조 또는 혼합 신호를 생성하기 위해 사용된다. 복조 신호는 위치 에러 필드(326)로부터 위치 에러 신호를 복조하기 위하여 사용된다. 종래 기술에서는, 판독 신호를 복조하는 것은 복조 신호에 아날로그 판독 신호를 곱하고 위치 에러 값을 생성하기 위해 그 결과를 적분하는 과정을 거쳤다. 널-타입 서보 패턴이 위상 필드와 같은 주파수로 그리고 위상 필드에 고정된 위상 관계로 기록되었기 때문에, 두 신호를 곱하는 것은 양 이나 음으로 정류된 신호를 발생시킨다. 트랙 중심에서, 정류된 신호는 위치 에러 신호가 트랙 중심에서 영이기 때문에 영의 크기를 가질 것이다. 헤드(316)가 트랙 중심의 일 측방으로 움직이면, 정류된 신호는 양이 되고, 헤드(316)가 트랙 중심의 다른 측방으로 움직이면, 정류된 신호는 음이 된다.
위상 필드(322)가 헤드(316)의 방사상 방향 위치에 독립하여 동일한 스케일 범위에서 판독 신호의 크기를 유지하기 위해서 자동 이득 제어(AGC)용으로 또한 사용되었다. 자동 이득 제어는 트랙을 가로지르는 방향(304)으로 동일한 경사(이득) 를 얻기 위해 복조된 위치 에러를 정규화하는데 이용된다.
도4는 트랙(2)의 중심라인(311)에 직접 안착(straddle)하면서 헤드(316)가 위치 에러 필드(326)를 통과하는 경우의 판독 신호 부분을 나타내는 파형도이다. 헤드(316)의 판독 신호는 실질적으로 제로가 된다. 도 5는 헤드(316)가 트랙들(1 및 2)의 중심라인들(310 및 311) 사이의 각각 중간에 위치하는 경우의 판독 신호 부분을 나타내는 파형도이다. 도6은 헤드(316)가 트랙들(2 및 3)의 중심라인들(311 및 312) 사이의 각각 중간에 위치하는 경우의 판독 신호 부분을 나타내는 파형도이다. 도6의 판독 신호는 도5의 판독 신호로부터 180°위상이 벗어나 있다. 정류된 신호가 음이 되거나 양이 되는 것을 야기하는 것이 바로 이 위상차이며, 그 방향에 따라 헤드(316)가 트랙 중심으로부터 움직이게 된다.
도7은 본 발명의 따른 실시예에 따른 복조기(252)를 갖는 서보 채널(116)의 보다 상세한 블록도이다. 서보 복조기(252)는 복조 신호 발생기(400), 타이밍 회로(402), 부호(sign) 회로(404), 곱셈기(406), 누산기(accumulator)(408) 및 PES 출력(142)을 포함한다. 필터링된 판독 신호가 서보 A/D 컨버터(250), PLL(254) 및 타이밍 회로(402)에 결합된 판독 입력(156)에 인가된다. 위에서 설명한 바와 같이, A/D 컨버터(250)는 나이퀴스트(Nyquist) 속도 또는 그 이상으로 필터링된 판독 신호를 샘플링하며 샘플을 A/D 출력(270) 상에서 복수개의 디지털 서보 값으로 변환한다. A/D 출력(270) 상의 복수개의 디지털 서보 값이 곱셈기(406)의 입력(412)에 인가된다.
복조 신호 발생기(400)는 PLL(414)의 출력(272)으로부터 클록 신호를 수신하고 이에 대응하여 필터링된 판독 신호의 위상 및 주파수에 동기되는 출력(414) 상의 구형파 복조 신호를 발생하기 위한 입력(414)을 갖는다.
부호 회로(404)가 복조 신호 발생기(400)의 출력(416)과 곱셈기(406)의 입력(410) 사이에 접속된다. 부호 회로(400)는 복조 신호의 부호(sign)를 샘플링하며 복수개의 디지털 서보 샘플에 대하여 곱셈기(406)에 의해 곱셉되는, 부호(sign) 출력(420) 상의 일련의 디지털 신호 값(예를 들어 일련의 "0"과 "1"들)을 발생시킨다. 부호 출력(420)은 복조 신호의 매 절반 사이클마다 "0"과 "1"(예를 들어 "양"과 "음") 사이에서 토글(toggle)된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 복조 신호 발생기(400)는 대응 서보 샘플 값에 대하여 곱셈기(406)에 의해 디지털적으로 곱셉된 일련의 부호 디지털 워드를 발생시킨다.
구형파 복조 신호 발생기와 부호(sign) 회로는 구현이 매우 간단하며 이하에 상세히 설명하는 바와 같이 높은 품질의 위치 에러 신호를 제공한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 다른 복조 신호에는 예를 들어 정현파(사인 및 코사인) 또는 매칭된 필터 신호가 사용될 수 있다. 이러한 대안적인 복조 신호에 따르면, 디지털 서보 샘플 값이 복조 신호의 대응 샘플값에 의해 곱셈된다.
복조 신호의 부호가 음인 경우에, 곱셈기(406)는 가능하면 이득을 갖는 디지털 서보 샘플 값의 부호를 매 절반 클록 사이클마다 실질적으로 "플립(flip)"하거나 "반전"시킨다. 복조 신호의 부호가 양인 경우에, 디지털 서보 샘플 값의 부호는 반전되지 않는다. 곱셈기 출력(430)은 누산기(408)의 입력에 인가되는 복수개의 인코딩된 복조 서보 샘플 값을 제공한다.
누산기(408)는 출력(432) 상에서 스케일된 PES 추정치를 얻기 위해서 선택된 타임 윈도우 중에 인코딩된 복조 서보 샘플 값을 출력(430) 상에 누산한다. 출력(432)은 PES 출력(142)에 결합된다. 누산기(408)는 타이밍 회로(402)의 PES 인에이블 섬(sum) 출력(440)에 결합된 인에이블 입력(434)을 갖는다. 타이밍 회로(402)는 예를 들어 중간 필드(324)(도3에 도시)의 동기 또는 서보 어드레스 표시("SAM") 감지에 뒤이은 소정의 시간에서 PES 인에이블 섬 출력(440)을 활성화시킨다. 타이밍 회로(402)는 PLL(254)의 출력(272)을 통한 필터링된 판독 신호의 위상 및 주파수에 동기화된다. 바람직한 실시예에서, PES 인에이블 섬 출력(440)은 복수개의 서보 샘플 값의 위치 에러 부분을 누산하고 이에 의해 누산기 출력(432) 상에 위치 에러 추정치를 발생시키도록 위치 에러 필드(326)의 중간 사이클 중에 누산기(408)를 인에이블시킨다.
누산기 출력(432) 상의 위치 에러 추정의 부호는 헤드(316)가 트랙 중심라인에 대하여 어느 방향에 있는가를 나타낸다. 위치 에러 추정치의 크기는 헤드(316)가 트랙 중심라인으로부터 얼마나 많이 움직였는가를 나타낸다. 디스크(122) 표면 상에서 서보 제어 프로세서(도1에 도시)에 의해 목적하는 트랙 중심라인에 대하여 헤드(316)의 방사상 방향 위치를 제어하는 데에 인코딩된 위치 에러 추정치가 사용된다.
수학적으로, 디스크 표면 상에서 방사상 방향 위치의 위치 에러 신호(PES)는 다음과 같이 표시될 수 있다.
Figure 112000027890437-pct00001
Figure 112000027890437-pct00002
여기서 r()은 기록 헤드(316)로부터의 판독 신호, n은 샘플 개수, Ts는 샘플링 주기, δ()는 디랙 델타 함수(임펄스 함수), sgn[]는 시그넘(signum) 함수, fSB는 서보 버스트(burst) 주파수, rIDEAL은 이상적인 판독 신호, 및
Figure 112004025765812-pct00003
는 복조 또는 혼합 신호의 기본 주파수를 복조 신호의 기본 주파수 성분에 정렬시키는데 요구되는 서보 버스트 위상 오프셋(offset)이다. 수학식2에서 정의된 신호 mχ는 구형파, 일정한 주파수 정현파 및 매칭된 필터 신호(이상적인 판독 신호와 동등함)를 포함하는 수개의 가능한 복조 신호를 나타낸다. 복조 신호와 위치 에러 필드(326)로부터의 판독 신호의 위상 사이의 기지의 동기로 인해 나이퀴스트 속도의 샘플링이 판독 신호를 적절히 복조한다. 제로 크로싱(crossing) 샘플이 제로이기 때문에 나이퀴스트 속도로, 디지털 서보 복조기(252)는 본질적으로 최고 속도로 샘플링한다.
도8은 시간 축(500)에 따른 서보 채널(116)의 다양한 파형을 나타내는 파형도이다. 라인(502)은 판독 입력(156) 상에 수신된 판독 신호를 나타낸다. 판독 신호에는 디스크 표면 상에서 판독 헤드가 사용자 데이타 영역을 통과할 때 판독 헤드에 의해 발생되는 판독 사용자 데이타 파형(503)이 포함된다. 판독 신호는 판독 헤드가 디스크 표면상 도 3의 서보 섹터(300) 같은 서보 영역을 통과할 때 판독 헤드에 의해 생성된 한쌍의 서보 파형(504 및 505)을 포함한다. 서보 파형(504)은 위상 필드(322)에 의해 생성되고, 파형(505)은 위치 에러 필드(326)에 의해 생성된다. A/D 출력(270)상에 생성된 다수의 디지털 서보 값은 506으로 도시된다. 각각의 도트(dot)는 대응 샘플에 대한 서보 파형(505)의 크기 및 신호를 나타낸다. 파형(508)은 복조 신호 발생기(400)에 의해 생성된 복조 사각파를 나타낸다. 파형(509)은 타이밍 회로(402)의 인에이블 출력(440)상에 형성된 합산 신호를 인에이블하는 PES를 나타낸다. PES는 합산 신호는 시간(T1)에서 활성화되게 하고 누산기(408)가 위치 에러 필드 푸리에 계수를 생성하기 위하여 인에이블되는 동안 위치 에러 필드 누산 시간 윈도우(510)를 한정하기 위하여 시간(T2)에서 비활성화된다.
몇몇 실시예에서, 누산기 출력(432)(도 8에 도시됨)에 형성된 부호가 있는 위치 에러 추정치는 서보 시스템을 제어하기 위하여 사용되기 전에 표준화된다. 이들 실시예에 사용되는 표준화 회로(600)는 도 9에 도시된다. 표준화 회로(600)는 위상 필드 누산기(602), 샘플 및 홀드 회로(604) 및 분할 회로(606)를 포함한다. 곱셈기(406)(도 7에 도시됨)의 출력(430)에 형성된 디지털 서보 샘플 값은 위상 필드 누산기(602)의 데이타 입력에 인가된다.
위상 필드 누산기(602)는 타이밍 회로(402)의 부가적인 출력(612)에 결합된 인에이블 입력(610)을 가진다. 타이밍 회로(402)는 위상 필드(322)(도 3에 도시됨)의 중심 사이클동안 출력(614)상 위상 필드 인에이블 합산을 활성화한다. 위상 필드 누산기(602)는 디지털 서보 샘플 값을 누산하고, 위상 필드 인에이블 합산 신호는 누산기 출력(614)상에 기준 진폭을 형성하기 위하여 활성화된다. 기준 진폭은 샘플 및 홀드 회로(604)에 저장되고 스케일링되지 않은 위치 에러 값은 PES 누산기(408)(도 7에 도시됨)에서 추정된다. 샘플 및 홀드 회로(604)는 위상 필드(322) 및 PES 필드(326)가 판독 신호에서 여러번 발생하기 때문에 사용된다. 스케일링되지 않은 위치 에러 값이 PES 누산기(408)의 출력(432)상에 나타날때, 상기 값은 분할 회로(608)에 의해 샘플 및 홀드 회로(604)에 저장된 기준 진폭에 의해 분할된다. 분할 회로(608)의 출력은 PES 출력(142)에 결합된 표준화된 위치 에러 추정치이다. 위상 필드 및 PES 필드는 두 개의 필드 사이의 사이클 개수 속도가 공지되고 표준화 동안 고려되는 한 동일 길이일 필요는 없다. 다른 실시예에서, 매우 정밀한 자동 이득 제어 회로가 PES 추정치를 표준화하기 위하여 사용된다.
도 7을 다시 참조하여, 서보 A/D 컨버터(250)는 PLL(254)에 의해 검출된 바와 같이 서보 파형의 기본 주파수의 정수배로 필터링된 판독 샘플을 샘플링하거나, 판독 신호를 통해 샘플 시기를 처리하는 비정수 다중 샘플 속도로 필터링된 판독 신호를 샘플링한다. 바람직한 일실시예에서, 서보 A/D 컨버터(250)는 노이즈에 대한 PES 추정치 속도를 최대화하는 판독 신호의 사이클당 5 이상 샘플의 처리 샘플 속도를 가진다.
도 2 및 도 7에 도시된 동기화 복조기는 서보 A/D 컨버터(250)의 양자화 비트 수 및 서보 A/D 컨버터(250)의 샘플 속도의 효과를 결정하기 위하여 시뮬레이트된다. 본 발명의 동기화 복조기에 의해 생성된 부호가 있는 위치 에러 추정치 품질을 측정하는 한 가지 방법은 거절할 노이즈의 양이다. 이것은 전자장치 노이즈는 가장 단순한 경우이고, 일반적으로 부가적인 화이트 가우시안 노이즈(AWGN)가 고려된다. 상기 시뮬레이션에서, AWGN은 원(raw) 판독 신호에 부가되고, 저역통과 필터링되어, 몇몇의 부가적인 노이즈 효과를 제거하고, 최종적으로 복조된다.
도 10은 판독 신호의 샘플링을 위하여 서보 A/D 컨버터(250)에 의해 사용된 축(702)상 양자화 비트 수의 함수로서 축(700)상 위치 에러 크기의 자승 평균 평방근(RMS) 에러를 나타내는 그래프이다. RMS 에러가 커질수록, PES 추정치 품질은 낮아진다. 20dB의 원 신호 대 노이즈(SNR) 비율은 시뮬레이션에서 추정된다. SNR은 복조기 대역폭상에서 노이즈 전력에 대해 분리된 판독 펄스의 제로 대 피크 전압의 제곱 비로서 정의된다.
서보 A/D 컨버터(250)의 보다 작은 비트는 속도 및 가격 관점에서 바람직하지 않다. 라인(704)은 동기식 아날로그 복조 방법에 대한 양자화 비트 수의 함수로서 RMS 에러를 나타낸다. 아날로그 동기식 복조 방법이 샘플링을 이용하지 않기 때문에, 본 발명의 동기식 디지털 복조기를 측정하기 위한 우수한 기준이 존재한다. 라인(704)에 의해 도시된 동기화 아날로그 방법에 대한 RMS 에러는 약 -46dB이다. 라인(706)은 서보 A/D 변환기(250)가 정수배의 판독 신호 주파수(예를 들면 사이클당 네 개의 샘플)에서 판독 신호를 샘플하는 동조 디지털 복조기에 대한 양자 비트수의 함수로서 RMS 에러를 나타낸다. 라인(708)은 서보 A/D 변환기(250)가 판독 신호를 샘플링하는 사이클 당 적어도 5개 샘플을 갖는 비정수배 프로세싱 샘플 속도로 동기식 디지털 복조기에 대한 양자화 비트수의 함수로서의 RMS 에러를 나타낸다. 프로세싱 샘플링 방법은 더 낮은 양자화 비트수를 가지는 비프로세싱 샘플링 방법보다 성능이 우수하다. 예를 들어, 5개의 양자화 비트의 경우 프로세싱 샘플링 방법은 9dB 만큼 비프로세싱 샘플링 방법보다 우수하다. 성능 이득에 대한 이유는 샘플링 방법이 양자화 에러를 완화시키는 것을 돕기 위해 서보 A/D 컨버터(250)에 대한 일종의 디더링(dithering) 입력으로 작동하기 때문이다.
도 10에는 샘플 속도와 양자화 비트 사이의 트레이드 오프가 도시되어 있으며, 또한 사이클당 보다 많은 샘플이 비프로세싱 샘플링 방법보다 프로세싱 샘플링 방법에 요구된다. 도 10에는 양자화 비트수의 선택이 고품질 PES 추정치를 획득하는데 중요한 것을 도시하고 있다. 전형적인 부분 응답 최대 유사 판독 채널은 6개의 양자화 비트를 가진다. 만일 사용자 데이터 A/D 변환기 출력이 사용자 데이터에 추가로 서보 데이터를 디지털화하는데 사용된다면, 상기 수의 데이터 데이터 비트는 상대적으로 큰 RMS 에러를 가지는 PES 추정치를 초래한다. 디지털 사용자 데이터와 서보 데이터를 위한 독립적인 A/D 변환기를 사용함으로써 상기 개수의 양자화 비트는 각각의 채널에 대해 최적화될 수 있다.
상술한 바와 같이, 서보 채널에 대한 A/D 샘플 속도는 바람직하게 판독 채널에 대한 A/D 샘플 속도에 독립적이다. 서보 섹터의 서보 버스트의 최적 주파수는 일반적으로 데이터 섹터의 데이터 버스트의 최적 주파수보다 작다. 도 11는 축(802)에 대한 서보 스페이싱(SSP)의 함수로서 축(800)에 대한 위치 에러 크기의 SNR을 도시한 그래프이다.
Figure 112000027890437-pct00004
여기에서 pw50은 기록 헤드의 분리된 전이 단계 응답의 최대 크기의 반에서의 펄스 폭이다. 라인(804)는 매칭된 필터 복조 신호와 서보 스페이싱의 함수로서 SNR을 나타낸다. 라인(806)은 사인 복조 신호와 서보 스페이싱 함수로서 SNR을 나타낸다. 라인(806)은 사각파 복조 신호와 서보 스페이싱의 함수로서 SNR을 나타낸다. 도 11에는 1.5와 2.0의 SSP값 사이의 복조 신호 피크의 각각에 대한 SSP 대 SNR이 도시되어 있다. 예를 들어, 만일 2.0의 SSP가 SNR 및 다른 고려사항들로부터 최적이라면, 서보 버스트 주파수, 즉 10나노초의 pw50을 가지는 fSB=1/TSB는 25MHz이다. 상기 서보 버스트는 사용자 데이터 판독 채널에서 일반적으로 보여지는 주파수 이하이다. 독립적인 샘플 속도를 사용함으로써 사용자 데이터 채널과 서보 채널은 독립적으로 최적화될 수 있다.
별도의 판독 채널 및 서보 채널 A/D 변환기는 필요하지 않다. 일 실시예에서, 판독 채널 및 서보 채널은 동일 A/D 변환기를 공유하지만, 서로 다른 게이트된 샘플 클록 신호로 A/D 변환기를 동작시킨다. 첫째로, 데이터 샘플 클록 신호는 헤드가 섹터를 통과할 때, A/D 변환기에 인가되며, 둘째로, 서보 샘플 클록 신호는 헤드가 서보 섹터를 통과할 때 A/D 변환기에 인가된다. 그러나, 개별 A/D 변환기는 각각의 A/D 변환기의 비트수 및 속도가 개별적으로 최적화될 수 있도록 한다. 다른 구성이 가능하다. 예를 들면, 데이터 및 서보 PLL과 주파수 신디사이저가 데이터 및 서보 섹터 사이의 레지스터(258)에 의해 결합 및 재프로그램될 수 있다.
요약하면, 본 발명의 일 양태는 저장 장치(100)의 매체(122)에서 판독 헤드(316)가 각각 사용자 데이터 영역 및 서보 영역을 통과할 때 판독 헤드(316)에 의해 생성된 사용자 데이터 파형(503) 및 서보 파형(504,505)의 형태인 판독 신호를 복조하는 방법에 관한 것이다.
상기 방법은 ; (a) 사용자 데이터 샘플 속도로 일련의 디지털 사용자 데이터값으로 사용자 파형(503)을 변환하는 단계; (b) 사용자 데이터 검출 회로(210)에 일련의 디지털 사용자 데이터값을 제공하는 단계; (c) 서보 샘플 속도로, 일련의 디지털 서보값(506)으로 서보 파형(505)을 변환하는 단계; (d) 매체(122)상의 위치와 연관된 판독 헤드(316)의 위치 에러를 나타내는 위치 에러값(142)을 생성하기 위해, 서보 파형(504,505)으로 일련의 디지털 서보값(506)을 동기적으로 복조하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 서보 샘플 속도는 서보 파형(504, 505)의 기본 주파수의 정수 배이다. 다른 실시예에서, 서보 샘플 속도는 서보 파형(504, 505)의 기본 주파수의 정수배가 아니며, 이는 예를 들어 서보 파형(504, 505)의 사이클당 5배 이상의 샘플이다. 제 1위상 동기 루프(206)는 사용자 데이터 파형(503)의 함수로서 사용자 데이터 클록 신호를 발생시키고, 제 1샘플 클록 신호(220)는 사용자 데이터 클록 신호를 기초로 발생된다. 제 1샘플 클록 신호(220)는 제 1 A/D 변환기(204)에 제공되어 사용자 데이터 샘플 속도로 제 1 A/D 변환기(204)를 동작시키도록 한다. 제 2위상 동기 루프(254)는 사용자 데이터 파형(504)의 함수로서 서보 클록 신호(272)를 발생시키고, 제 2샘플 클록 신호(260)는 서보 클록 신호(272)를 기초로 발생된다. 제 2샘플 클록 신호(260)는 제 2 A/D 변환기(250)에 제공되어 서보 샘플 속도로 제 2 A/D 변환기(250)를 동작시키도록 한다. 일 실시예에서, 샘플 속도 변수는 프로그램가능 레지스터(258)에 저장되며, 서보 클록 신호(272)는 프로그램가능 레지스터(258)에 저장된 샘플 속도 변수에 의하여 변경되어 서보 샘플 클록 신호(260)를 발생시키도록 한다.
서보 파형(505)은 서보 클록 신호(272)로부터 복조 신호(508)를 발생시킴으로써 복조되며, 상기 복조 신호(508)는 서보 파형(504)의 기본 위상 및 주파수에 동기화된다. 일련의 디지털 서보 값(506)은 복조 신호(508)와 곱해져서 다수의 복조된 서보 값을 발생시키도록 한다. 상기 다수의 복조된 서보값은 위치 에러값(142)을 발생시키도록 누산된다.
본 발명의 다른 특징은 저장 매체(122)상의 데이터를 액세스하기 위한 디스크 드라이브 저장 장치(100)를 제공하는 것이다. 디스크 드라이브(100)는 판독 헤드(316), 판독 채널(114), 서보 채널(116) 및 서보 시스템(104, 106, 108)을 포함한다. 판독 헤드(316)는 판독 헤드(316)가 저장 매체(112)상의 사용자 데이터 영역 및 서보 영역을 각각 통과할 때 사용자 데이터 파형(503) 및 서보 파형(505)을 발생시킨다. 판독 채널(114)은 제 1 아날로그 대 디지털(A/D) 변환기(204) 및 사용자 데이터 검출기 회로(210)를 포함한다. 제 1 A/D 변환기(204)는 판독 헤드(316)에 연결되며 사용자 데이터 샘플 속도를 가진다. 사용자 데이터 검출기 회로(210)는 제 1 A/D 변환기(204)에 연결된다. 서보 채널(116)은 제 2 A/D 변환기(250) 및 디지털 서보 복조기(252)를 포함한다. 제 2 A/D 변환기(250)는 판독 헤드(316)에 연결되며 사용자 데이터 샘플 속도와 무관한 서보 샘플 속도를 가진다. 디지털 서보 복조기(252)는 제 2 A/D 변환기(250)에 연결되며 판독 헤드(316)가 저장 매체(122)상의 위치로부터 변위되는 거리와 방향을 나타내는 위치 에러 출력(142)을 가진다. 서보 시스템(104, 106, 108)은 부분적으로 위치 에러 출력(142)을 기초로 저장 매체(122)상에 판독 헤드(316)의 위치를 설정하도록 서보 채널(116)에 연결된다.
본 발명의 다른 특징은 매체(122)상의 데이터를 액세스하기 위한 디스크 드라이브 저장 장치(100)를 제공하는 것이다. 디스크 드라이브 저장 장치(100)는 서보 구조(104, 106, 108) 및 통합된 판독 및 서보 채널(114, 116)을 포함한다. 서보 구조(104, 106, 108)는 매체(122)에 대하여 헤드(316)에 대한 위치 에러를 기초로 매체(122)상에 헤드(316)의 위치를 설정한다. 통합된 판독 채널(114) 및 서보 채널(116)은 헤드(316)로부터 사용자 데이터 신호(503) 및 서보 신호(504, 505)를 수신하고 서보 신호(505, 505)에 동기적으로 위치 에러를 발생시킨다.
본 발명의 여러 실시예의 수많은 특징과 장점이 본 발명의 여러 실시예의 구조와 기능의 상세한 설명과 함께 개시되었지만, 상기 설명은 단지 설명을 위한 것이며, 세부적인 변경, 특히 구조와 배치에 있어서의 변경이 첨부된 청구범위가 나타내는 일반적인 의미로 표시된 전체 범위로 본 발명의 원리 내에서 이루어질 수 있다.

Claims (19)

  1. 판독 헤드가 저장 장치의 매체상에 사용자 데이터 영역과 서보 영역 위를 각각 통과할 때 상기 판독 헤드에 의해 발생된 사용자 데이터 파형과 서보 파형으로 이루어진 판독 신호를 복조하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 사용자 데이터 샘플 속도로 상기 사용자 데이터 파형을 일련의 디지털 사용자 데이터 값으로 변환하는 단계;
    (b) 상기 일련의 디지털 사용자 데이터값을 사용자 데이터 검출기 회로에 제공하는 단계;
    (c) 샘플 클록 입력을 가지는 제 1 아날로그 대 디지털(A/D) 컨버터로 상기 사용자 샘플 속도와 독립적인 서보 샘플 속도로 상기 서보 파형을 일련의 디지털 서보값으로 변환하는 단계;
    (d) 제 1 위상 동기 루프로 상기 서보 파형의 함수로서 서보 클록 신호를 발생시키는 단계;
    (e) 서보 클록 신호의 함수로서 상기 서보 샘플 클록 신호를 발생시키고, 상기 서보 샘플 클록 신호를 상기 서보 샘플 속도로 상기 제 1 A/D 컨버터를 작동시키기 위해 상기 제 1 A/D 컨버터의 샘플 클록 입력에 제공하는 단계; 및
    (f) 이하의 단계들,
    - (f)(i) 상기 서보 클록 신호로부터 상기 서보 파형의 기본 위상 및 주파수에 동기되는 복조 신호를 발생시키는 단계,
    (f)(ii) 복수 개의 복조된 서보 값을 발생시키기 위하여 상기 복조 신호와 상기 일련의 디지털 서보 값을 곱하는 단계, 및
    (f)(iii) 매체 상의 위치에 대한 상기 판독 헤드의 위치 에러를 나타내는 위치 에러 값을 산출하기 위해 복수 개의 복조된 서보 값을 누적하는 단계 -
    에 의해 상기 서보 파형에 동기적으로 일련의 디지털 서보값을 복조하는 단계;
    를 포함하는 판독 신호 복조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 변환 단계(c)에서의 서보 샘플 속도는 상기 서보 파형의 기본 주파수의 정수배인 것을 특징으로 하는 판독 신호 복조 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 변환 단계(c)에서의 서보 샘플 속도는 상기 서보 파형의 기본 주파수의 비정수배인 것을 특징으로 하는 판독 신호 복조 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 변환 단계(c)에서의 서보 샘플 속도는 상기 서보 파형의 사이클 당 5 샘플보다 더 큰 것을 특징으로 하는 판독 신호 복조 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 변환 단계(a)는 제 2 아날로그 대 디지털(A/D) 컨버터로 상기 사용자 데이터 파형을 일련의 디지털 사용자 데이터값으로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 판독 신호 복조 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    (g) 제 2 위상 동기 루프로 사용자 데이터 파형의 함수로서 사용자 데이터 클록 신호를 발생시키는 단계;
    (h) 상기 사용자 데이터 클록 신호를 기초로 하여 사용자 데이터 샘플 클록 신호를 발생시키는 단계; 및
    (i) 사용자 데이터 샘플 속도로 제 2 A/D 컨버터를 동작시키기 위하여 상기 사용자 데이터 샘플 클록 신호를 제 2 A/D 컨버터에 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 판독 신호 복조 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 변환 단계(e)는,
    (e)(i) 프로그램가능 레지스터에 샘플 속도 변수를 저장하는 단계; 및
    (e)(ii) 상기 서보 샘플 클록 신호를 발생하기 위하여 상기 프로그램가능 레지스터에 저장된 샘플 속도 변수에 의해 서보 클록 신호를 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 삭제
  9. 제 1항에 있어서, 상기 발생 단계(f)(i)는 일련의 디지털 부호값(digital sign value)들을 포함하는 복조 신호를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    (g) 사용자 데이터 파형의 함수로서 사용자 데이터 샘플 클록 신호를 발생하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 변환단계(a)는,
    (a)(i) 상기 제 1 A/D 컨버터로 상기 사용자 데이터 파형을 일련의 디지털 사용자 데이터값으로 변환하는 단계;
    (a)(ii) 상기 변환단계(a)(i) 동안에 사용자 데이터 샘플 속도로 제 1 A/D 컨버터를 동작시키기 위하여 제 1 A/D 컨버터의 샘플 클록 입력에 사용자 데이터 샘플 클록 신호를 인가하는 단계를 포함하며,
    상기 발생 단계(e)는,
    (e)(i) 상기 변환단계(c) 동안 서보 샘플 속도로 상기 A/D 컨버터를 동작시키기 위하여 상기 서보 샘플 클록 신호를 샘플 클록 입력에 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 저장 매체 상의 데이터를 액세스하기 위한 디스크 드라이브 저장 장치에 있어서,
    사용자 데이터 영역과 서보 영역을 통과할 때 상기 저장 매체 상에 각각 사용자 데이터 파형과 서보 파형을 발생시키는 판독 헤드;
    상기 판독 헤드에 결합되고 사용자 데이터 샘플 속도를 가지는 제1 아날로그 대 디지털(A/D) 컨버터와, 상기 제 1 A/D 컨버터에 결합된 사용자 데이터 검출 회로를 포함하는 판독 채널;
    상기 판독 헤드에 결합되고 사용자 데이터 샘플 속도와는 독립적인 서보 샘플 속도를 가지는 제 2 A/D 컨버터와, 상기 제 2 A/D 컨버터에 결합되고 상기 판독 헤드가 상기 저장 매체상의 위치로부터 변위되는 거리 및 방향을 나타내는 위치 에러 출력을 가진 디지털 서보 복조기를 포함하는 서보 채널 - 여기서, 상기 디지털 서보 복조기는,
    상기 제 2 A/D 컨버터에 결합되는 제 1 입력을 가지는 곱셈기(multiplier);
    상기 서보 파형의 기본 위상 및 주파수에 동기되는 복조 신호를 발생시키고 상기 곱셈기의 제 2 입력과 결합되는 복조 신호 발생기; 및
    곱셈기의 출력과 결합된 누산기(accumulator) 입력을 가지고 위치 에러 출력과 결합되는 누산기 출력을 가지는 누산기를 포함함 - ; 및
    상기 위치 에러 출력에 부분적으로 기초하여 상기 저장 매체 위에 상기 판독 헤드를 위치시키기 위한 상기 서보 채널에 결합된 서보 시스템을 포함하는 디스크 드라이브 저장 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 서보 샘플 속도는 상기 서보 파형의 기본 주파수의 정수배인 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 저장 장치.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 서보 샘플 속도는 상기 서보 파형의 기본 주파수의 비정수배인 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 저장 장치.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 서보 샘플 속도는 상기 서보 파형의 사이클 당 5 샘플보다 더 큰 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 저장 장치.
  15. 삭제
  16. 제 11항에 있어서, 상기 서보 채널은,
    상기 판독 헤드에 결합되고 서보 클록 출력을 가지는 위상 동기 루프(PLL);
    샘플 클록 변수를 저장하기 위한 레지스터; 및
    샘플 클록 출력 상에 샘플 클록 신호를 생성하기 위하여 상기 샘플 클록 변수에 의해 상기 서보 클록 출력을 변경하기 위해 상기 레지스터와 상기 서보 클록 출력에 결합된 프로그램가능 주파수 신디사이져(synthesizer)를 포함하며, 상기 샘플 클록 출력은 제2 A/D 컨버터의 샘플 클록 입력에 결합되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 저장 장치.
  17. 제 11항에 있어서, 상기 판독 채널 및 서보 채널은 단일 집적 회로상에 통합되는 것을 특징으로 하는 디스크 드라이브 저장 장치.
  18. 매체 상의 데이터를 액세스하기 위한 디스크 드라이브 저장 장치에 있어서,
    상기 매체에 대한 헤드의 위치 에러에 기초하여 상기 매체 위에서 헤드를 위치설정하기 위한 서보 구조; 및
    디지털화된 사용자 데이터 신호과 디지털화된 서보 신호을 발생시키기 위해 독립된 샘플 속도로 상기 헤드로부터 수신한 사용자 데이터 신호와 서보 신호를 디지털화 하고, 상기 서보 신호의 기본 위상과 주파수에 동기된 복조 신호를 생성하며, 복수 개의 복조된 서보 값들을 발생시키기 위하여 디지털화된 서보 신호를 복조 신호로 곱하고, 위치 에러를 나타내는 위치 에러 값을 생성하기 위하여 복수 개의 복조된 서보 값들을 누적하기 위한, 통합된 판독 채널 및 서보 채널 수단을 포함하는 디스크 드라이브 저장 장치.
  19. 저장 매체 상의 데이터를 액세스 하기 위한 디스크 드라이브 저장 장치에 있어서,
    상기 저장 매체 상의 사용자 데이터 영역과 서보 영역을 각각 통과할 때 상기 저장 매체 상에 각각 사용자 데이터 파형과 서보 파형을 생성하는 판독 헤드;
    판독 헤드에 결합되고 사용자 데이터 샘플 속도를 가지는 제 1 A/D 컨버터와, 상기 제 1 A/D 컨버터에 결합된 사용자 데이터 검출기 회로를 포함하는 판독 채널;
    서보 채널 - 여기서, 상기 서보 채널은,
    판독 헤드에 결합되고 상기 사용자 데이터 샘플 속도와 독립된 서보 샘플 속도를 가지는 제 2 A/D 컨버터,
    상기 제 2 A/D 컨버터에 결합되고 상기 판독 헤드가 상기 저장 매체상의 위치에서 변위되는 판독 헤드의 거리와 방향을 나타내는 위치 에러 출력을 가지는 디지털 서보 복조기,
    상기 판독 헤드에 결합되고 서보 클록 출력을 가지는 위상-동기 루프(PLL),
    샘플 클록 변수를 저장하는 레지스터; 및
    샘플 클록 출력 상에 샘플 클록 신호를 발생시키기 위해 상기 샘플 클록 변수에 의해 서보 클록 출력을 변경하기 위해 상기 서보 클록 출력과 상기 레지스터에 결합된 프로그램 가능한 주파수 신시사이저를 포함하고, 상기 샘플 클록 출력은 상기 제 2 A/D 컨버터의 샘플 클록 입력에 결합됨 - ; 및
    상기 위치 에러 출력에 부분적으로 기초하여 상기 저장 매체 위에서 상기 판독 헤드를 위치시키기 위해 상기 서보 채널에 결합된 서보 시스템을 포함하는 디스크 드라이브 저장 장치.
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