KR100644590B1 - Dual-stage disc drive servo apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디스크 형태의 기록 재생 매체에 관한 것으로, 극히 제한된 범위를 갖는 2차 액츄에이터의 가동범위 마진을 확보하기 위해 대역 제한 필터를 이용한 듀얼-스테이지 디스크 드라이브 서보 장치에 관한 것이다. 듀얼-스테이지 디스크 드라이브 서보 장치는 트래킹 에러 신호에 의해 위상 리드/래그 제어를 이용하여 트래킹을 수행하는 보상기, 저역 응답 특성을 가지고 상기 보상기에서 출력에 의해 렌즈를 이동시키는 제1 액츄에이터, 고역 응답 특성을 가지고 대역 차단 신호에 의해 상기 렌즈를 미세 이동시키는 제2 액츄에이터, 상기 제2 엑츄에이터의 동작 범위를 소정의 범위로 한정하기 위해 상기 보상기에서 출력되는 회전 주파수 신호를 대역 차단하여 상기 제2 엑츄에이터로 출력하는 대역 차단 필터를 포함한다. 본 발명에 따르면, 정상 상태에서의 미동 액츄에이터의 동작 범위 마진을 최대한 확보함으로써 고주파 외란에 대해 시스템의 오동작을 줄일 수 있으면서 듀얼-스테이지 트래킹 서보 루프를 디자인 보다 용이하게 가져갈 수 있는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a disc-type recording and reproducing medium, and more particularly, to a dual-stage disc drive servo apparatus using a band limiting filter to secure a moving range margin of a secondary actuator having an extremely limited range. The dual-stage disk drive servo device has a compensator which performs tracking using a phase read / lag control by a tracking error signal, a first actuator having a low pass response characteristic and a lens shifted by an output from the compensator, and a high pass response characteristic. A second actuator for finely moving the lens by a band cut signal, and band-cutting the rotation frequency signal output from the compensator to limit the operation range of the second actuator to a predetermined range and outputting the band to the second actuator. And a band cut filter. According to the present invention, it is possible to reduce the malfunction of the system against high frequency disturbance by ensuring the maximum operating range margin of the fine motion actuator in the steady state, and to bring the dual-stage tracking servo loop more easily than the design.

Description

듀얼-스테이지 디스크 드라이브 서보 장치{Dual-stage disc drive servo apparatus}Dual-stage disc drive servo apparatus

도 1은 일반적인 듀얼-스테이지 디스크 드라이브 서보 장치의 구성을 보이는 블록도 이다.1 is a block diagram showing the configuration of a general dual-stage disk drive servo device.

도 2는 일반적인 듀얼-스테이지 제어 루프의 주파수 특성도 이다.2 is a frequency characteristic diagram of a typical dual-stage control loop.

도 3은 본 발명에 따른 듀얼-스테이지 디스크 드라이브 서보 장치의 구성을 보이는 블록도 이다.Figure 3 is a block diagram showing the configuration of a dual-stage disk drive servo device according to the present invention.

도 4는 도 3에 도시된 장치에 대한 듀얼-스테이지 제어 루프의 주파수 특성도 이다.4 is a frequency characteristic diagram of a dual-stage control loop for the device shown in FIG.

본 발명은 디스크 형태의 기록 재생 매체에 관한 것으로, 극히 제한된 범위(working distance)를 갖는 2차 액츄에이터의 가동범위 마진(margin)을 확보하기 위해 대역 제한 필터(band elimination filter)를 이용한 듀얼-스테이지 디스크 드라이브 서보 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a disc-type recording and reproducing medium, wherein a dual-stage disc using a band elimination filter to secure a moving range margin of a secondary actuator having an extremely limited working distance. Relates to a drive servo device.

도 1은 일반적인 듀얼-스테이지 디스크 드라이브 서보 장치의 구성을 보이는 블록도 이다.1 is a block diagram showing the configuration of a general dual-stage disk drive servo device.

도 2는 일반적인 듀얼-스테이지 제어 루프의 주파수 특성도 이다.2 is a frequency characteristic diagram of a typical dual-stage control loop.

서보 제어 대역이 높거나, 제어 정도가 높아 하나의 액츄에이터(actuator)로는 트래킹을 하기 어려운 디스크 기록·재생 기기에 있어 듀얼-스테이지 액츄에이터를 사용하게 된다. Dual-stage actuators are used in a disc recording / reproducing apparatus that has a high servo control band or a high degree of control and is difficult to track with a single actuator.

이 듀얼-액츄에이터를 이용하여 트래킹 제어를 하는 종래 기술은 기록·재생 헤드의 트래킹 서보(tracking servo)를 위해서 도 1과 같이 저역 응답 특성을 가지는 조동 액츄에이터(coarse actuator)(10), 조동 액츄에이터(10)에 비해 고역의 응답의 특성을 가지지만 제한된 가동범위를 갖는 미동 액츄에이터(fine actuator)(11), 그리고 제어 루프(control loop)를 안정시키기 위한 보상기(compensator)(12)를 사용하여 구현된다. 도 2는 기존의 일반적인 듀얼-스테이지 디스크 드라이브 서보 장치를 사용하였을 때 회전 주파수 대역의 주파수 응답 특성을 각 루프 별로 표현한 것이다.The prior art of tracking control using this dual-actuator is a coarse actuator 10 having a low pass response characteristic as shown in FIG. 1 for a tracking servo of a recording / reproducing head, and a coarse actuator 10. It is implemented using a fine actuator 11 having a characteristic of a high frequency response but has a limited operating range, and a compensator 12 for stabilizing a control loop. Figure 2 shows the frequency response characteristics of the rotation frequency band for each loop when using a conventional general dual-stage disk drive servo device.

최근 하드 디스크 드라이브와 같은 데이터 기록·재생 기기에 있어, 기록 밀도 증가에 따른 트래킹 허용 에러가 작아지고, 디스크의 편심이 상대적으로 제어 정도에 비해 크게 됨으로써 트래킹 제어 대역이 높아져야 하기 때문에 듀얼-스테이지 액츄에이터를 필요로 한다. Recently, in data recording and reproducing devices such as hard disk drives, since the tracking tolerance due to the increase in the recording density is small, and the disk eccentricity is relatively large compared to the control degree, the tracking control band has to be increased so that the dual-stage actuator is used. in need.

이러한 듀얼-스테이지 액츄에이터를 사용하는 트래킹 서보 제어에서 트래킹 루프를 설계하게 되면 일반적으로 저주파 대역(회전 주파수 대역 포함)은 조동 액츄에이터 루프에서, 그 이상의 영역에서는 미동 액츄에이터가 담당하도록 설계가 되는데 이 때 회전 주파수에서의 조동 엑츄에이터의 루프 이득과 미동 액츄에이터의 루프 이득 차이가 충분히 나지 않으면 디스크 편심에 의한 미동 액츄에이터의 움직임이 주어진 가동 범위를 초과하거나 무시하지 못할 정도가 되어 불안정하게 된다. When designing a tracking loop in a tracking servo control using such a dual-stage actuator, the low frequency band (including the rotating frequency band) is generally designed in the coarse actuator loop, and in the above range, the fine actuator is responsible for the rotating frequency. If the difference between the loop gain of the coarse actuator and the fine gain of the fine actuator is not sufficient, the movement of the fine actuator by disc eccentricity may exceed or exceed the given operating range and become unstable.

이 때 회전 주파수 보다 약간 높은 고주파 외란에 대해서도 미동 액츄에이터의 가동 범위를 초과하는 경우가 발생하게 되는데 이는 시스템의 안정성에 커다란 영향을 미치게 된다. 회전 주파수에서의 두 루프 사이의 이득 차이를 충분히 가져가는 것은 다른 제어 설계 사양(전체적인 시스템 개루프 밴드 폭 등)을 고려할때 일반적인 위상 리드/래그(phase lead/lag) 방법으로는 적합하지 않은 문제점이 있었다.At this time, even if the high frequency disturbance slightly higher than the rotation frequency, the operating range of the fine actuator may be exceeded, which greatly affects the stability of the system. A sufficient gain difference between the two loops at the rotational frequency is a problem that is not suitable for normal phase lead / lag methods, given other control design specifications (such as overall system open loop band width). there was.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 극히 제한된 범위를 갖는 2차 액츄에이터의 가동범위 마진을 확보하기 위해 대역 제한 필터를 이용한 듀얼-스테이지 디스크 드라이브 서보 장치를 제공하는데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a dual-stage disk drive servo device using a band-limiting filter to secure the operating range margin of the secondary actuator having an extremely limited range.

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 듀얼-스테이지 디스크 드라이브 서보 장치는 트래킹 에러 신호에 의해 위상 리드/래그 제어를 이용하여 트래킹을 수행하는 보상기; 저역 응답 특성을 가지고 상기 보상기에서 출력에 의해 렌즈를 이동시키는 제1 액츄에이터; 고역 응답 특성을 가지고 대역 차단 신호에 의해 상기 렌즈를 미세 이동시키는 제2 액츄에이터; 및 상기 제2 엑츄에이터 의 동작 범위를 소정의 범위로 한정하기 위해 상기 보상기에서 출력되는 회전 주파수 신호를 대역 차단하여 상기 제2 엑츄에이터로 출력하는 대역 차단 필터를 포함하는 것이 바람직하다.A dual-stage disk drive servo device for solving the technical problem to be achieved by the present invention comprises a compensator for performing tracking by using a phase read / lag control by a tracking error signal; A first actuator having a low response characteristic and moving a lens by an output from said compensator; A second actuator having a high frequency response characteristic and finely moving the lens by a band cut signal; And a band cut filter for band cutting off the rotation frequency signal output from the compensator and outputting the band cut filter to the second actuator to limit the operation range of the second actuator to a predetermined range.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 듀얼-스테이지 디스크 드라이브 서보 장치의 구성을 보이는 블록도 이다.Figure 3 is a block diagram showing the configuration of a dual-stage disk drive servo device according to the present invention.

도 3에 도시된 장치는 입력되는 트래킹 에러 신호에 의해 위상 리드/래그 제어를 이용하여 트래킹을 수행하는 보상기(30), 저역 응답 특성을 가지고 보상기(30)에서 출력에 의해 렌즈를 이동시키는 조동 액츄에이터(31), 고역 응답 특성을 가지고 대역 차단 신호에 의해 렌즈를 미세 이동시키는 미동 액츄에이터(32), 미동 엑츄에이터(32)의 동작 범위를 한정하기 위해 보상기(30)에서 출력되는 회전 주파수 신호를 대역 차단하는 대역 차단 필터(33)로 구성된다.The apparatus shown in FIG. 3 includes a compensator 30 which performs tracking using phase read / lag control by an input tracking error signal, and a coarse actuator which moves a lens by an output from the compensator 30 having a low pass response characteristic. (31), band-blocking the rotation frequency signal output from the compensator 30 to limit the operating range of the fine motion actuator 32, the fine motion actuator 32 having a high-pass response characteristic to finely move the lens by the band cut signal And a band cut filter 33.

도 4는 도 3에 도시된 장치에 대한 듀얼-스테이지 제어 루프의 주파수 특성도 이다.4 is a frequency characteristic diagram of a dual-stage control loop for the device shown in FIG.

이어서, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Next, the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4.

보상기(30)는 가산된 조동 액츄에이터(31) 및 미동 액츄에이터(32)의 출력신호 및 외부 입력신호와 연산되어 트래킹 에러 신호를 입력받는다. 보상기(30)로 입력된 트래킹 에러 신호에 의해 위상 리드/래그 제어를 이용하여 트래킹이 수행된다. 조동 액츄에이터는 저역 응답 특성을 가지고 보상기(30)에서 출력에 의해 렌즈(미도시)를 이동시키고, 미동 엑츄에이터(32)는 고역 응답 특성을 가지고 대역 차단 신호에 의해 렌즈를 미세 이동시킨다. 대역 차단 필터(33)는 미동 엑츄에이터(32)의 동작 범위를 한정하기 위해 보상기(30)에서 출력되는 회전 주파수 신호를 대역 차단한다.The compensator 30 is operated with the output signals and the external input signals of the added coarse actuator 31 and the fine actuator 32 to receive a tracking error signal. Tracking is performed using the phase read / lag control by the tracking error signal input to the compensator 30. The coarse actuator has a low pass response and moves the lens (not shown) by the output from the compensator 30, and the fine move actuator 32 has a high pass response and finely moves the lens by the band cutoff signal. The band cut filter 33 band cuts off the rotation frequency signal output from the compensator 30 to limit the operating range of the fine actuator 32.

기록 밀도의 대용량화와 그에 따른 트랙 밀도의 증가로 요구되는 트래킹 제어계의 주파수 대역 또한 증가하고 있다. 이런 요구에 부응하기 위해 고역의 주파수 응답 특성을 가지는 미동 엑츄에이터(마이크로 액츄에이터)(32)를 기존의 로터리 또는 선형 보이스 코일 모터(voice coil motor : VCM)로 이루어진 조동 액츄에이터(31)에 부가하여 미동 액츄에이터(32)로써 사용하게 된다. 그런데 미동 액츄에이터(32)는 고역에서의 선형적인 특성을 보장하는 반면 그 동작 범위가 약 1∼2㎛로써 아주 제한되어 있다. The frequency band of the tracking control system, which is required due to the increase in recording density and the increase in track density, is also increasing. In order to meet these demands, a fine actuator 32 having a high frequency response characteristic (micro actuator) 32 is added to a coarse actuator 31 made of a conventional rotary or linear voice coil motor (VCM), and is a fine actuator. It is used as (32). By the way, the fine-actuator 32 ensures a linear characteristic at high frequencies, while its operating range is very limited to about 1 to 2 μm.

이러한 경우 약간의 충격 또는 고주파의 외란은 상대적으로 고역에서 민감한 미동 액츄에이터(32) 루프의 응답을 불러 일으키게 되고 이는 곧 허용된 동작 범위를 초과하게 되어 예측할 수 없는 시스템 동작을 초래하게 된다. 이러한 현상을 피하기 위해서는 정상 동작 시의 미동 액츄에이터(32)의 동작을 최소화 하여 외란이 인가될 때 마이크로 액츄에이터가 움직일 수 있는 마진을 최대한 확보해 두어야할 필요가 있다.In this case a slight shock or high frequency disturbance will cause the response of the sensitive fine actuator 32 loop to relatively high frequencies, which will soon exceed the permitted operating range and result in unpredictable system operation. In order to avoid this phenomenon, it is necessary to minimize the operation of the fine actuator 32 in the normal operation to ensure the maximum margin to move the micro actuator when disturbance is applied.

따라서, 본 발명에서는 정상 동작 시의 미동 액츄에이터(32)의 동작을 불러 일으키는 주요 원인을 편심에 의한 회전 주파수에서의 RPO(repearable run-out) 성분이라고 보고 회전 주파수에서 주파수 차단 필터인 노치 필터(notch filter)를 미동 액츄에이터(32) 루프에 채용하여 그 동작범위의 마진을 확보한다.Therefore, in the present invention, the main cause of the motion of the fine actuator 32 in the normal operation is regarded as a repotable run-out component at the rotational frequency due to eccentricity, and the notch filter (notch) which is a frequency cutoff filter at the rotational frequency filter) is employed in the fine actuator 32 loop to secure a margin of its operating range.

대역 차단 필터(band elimination filter)(33)를 채용한 트래킹 제어기는 기존의 방법과 동일하게 트래킹 인입 시점에 트랙 루프를 온 하면 된다. 대역 차단 필터(33)는 일반적으로 수학식 1과 같은 형태를 가진다.The tracking controller employing the band elimination filter 33 may turn on the track loop at the point of tracking entry in the same manner as the conventional method. The band cut filter 33 generally has the form as shown in Equation (1).

Figure 111999015507604-pat00001
Figure 111999015507604-pat00001

여기에서 ξ1, ξ2의 상대적인 크기를 조절해 가면 해당 회전 주파수에서의 미동 액츄에이터(32)의 개루프 이득(open loop gain)을 조절해 나갈 수 있다. 여기서 ξ1이 0이되면 순수한 대역 차단 필터(33)의 효과를 가져오게 된다. 여기서 각 ξ성분을 적절히 조절하게 되면 전체 시스템 개루프의 안정성에 영향을 미치지 않고 목적했던 회전 주파수에서의 미동 액츄에이터(32)의 움직임을 최소화 시켜 나갈 수 있다. If the relative magnitudes of ξ 1 and ξ 2 are adjusted, the open loop gain of the fine actuator 32 at the corresponding rotation frequency can be adjusted. Here, when ξ 1 is 0, the effect of pure band cut filter 33 is obtained. The proper adjustment of each ξ component can minimize the movement of the fine actuator 32 at the desired rotational frequency without affecting the stability of the overall system open loop.

도 4는 대역 차단 필터(33)를 이용하여 서보 장치를 구성했을 때의 회전 주파수 대역의 주파수 응답 특성을 각 루프 별로 표현한 것으로, 미동 액츄에이터(32)의 동작 마진이 충분히 확보 되었음을 보여준다.4 illustrates the frequency response characteristic of the rotation frequency band when the servo device is configured using the band cut filter 33 for each loop, and shows that the operating margin of the fine actuator 32 is sufficiently secured.

본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 사상 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. The present invention is not limited to the above-described embodiments and can be modified by those skilled in the art within the spirit of the invention.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 정상 상태에서의 미동 액츄에이터의 동 작 범위 마진을 최대한 확보함으로써 고주파 외란에 대해 시스템의 오동작을 줄일 수 있으면서 듀얼-스테이지 트래킹 서보 루프를 디자인 보다 용이하게 가져갈 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the malfunction of the system against high frequency disturbance by ensuring the maximum operating range margin of the fine actuator in the steady state, and to bring the dual-stage tracking servo loop more easily than the design. There is.

Claims (1)

트래킹 에러 신호에 의해 위상 리드/래그 제어를 이용하여 안정된 트래킹을 수행하는 보상기; A compensator for performing stable tracking using phase read / lag control by a tracking error signal; 저역 응답 특성을 가지고 상기 보상기에서의 출력에 의해 렌즈를 이동시키는 제1 액츄에이터; A first actuator having a low pass response characteristic for moving the lens by an output from the compensator; 고역 응답 특성을 가지고 대역 차단 신호에 의해 상기 렌즈를 미세 이동시키는 제2 액츄에이터; 및A second actuator having a high frequency response characteristic and finely moving the lens by a band cut signal; And 상기 제2 엑츄에이터의 동작 범위를 한정하기 위해 상기 보상기에서 출력되는 회전 주파수 신호를 대역 차단하는 대역 차단 필터를 포함하는 듀얼-스테이지 디스크 드라이브 서보 장치.And a band cut filter for band-cutting the rotation frequency signal output from the compensator to define an operating range of the second actuator.
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