KR100720779B1 - 데이터 저장 장치에서 필드 유지 전류를 사용하기 위해 제공되는 펄스 기록 전류 - Google Patents

데이터 저장 장치에서 필드 유지 전류를 사용하기 위해 제공되는 펄스 기록 전류 Download PDF

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Abstract

본 발명은 교번하는 자기 방향과 선택된 길이를 가진 자화 벡터를 형성하는 공간적으로 이격된 자속 전이의 형태로 자화 가능 기록 매체에 데이터를 기록하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 기록 엘리먼트가 전류에 의해 활성화될 때, 매체에 인접한 기록 엘리먼트는 자화 가능 매체를 선택적으로 자화하는 기록 필드를 제공하는 리딩 에지 및 트레일링 에지를 포함한다. 기록 드라이버 회로는 기록 엘리먼트를 활성화시키는 기록 전류를 제공하는데 있어서 데이터 입력 스트림에 응답하며, 기록 전류는 연속 전류와 소정의 위상 관계에 있는 펄스 전류를 포함한다.

Description

데이터 저장 장치에서 필드 유지 전류를 사용하기 위해 제공되는 펄스 기록 전류{PULSED WRITE CURRENT ADAPTED FOR USE WITH A FIELD MAINTENANCE CURRENT IN A DATA STORAGE DEVICE}
본 발명은 자기 또는 광자기 데이터 저장 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 이에 한정되지는 않지만, 필드 보전 연속 전류와 동위상 관계에 있는 필드 반전 펄스 전류를 포함하는 기록 전류를 제공하는 기록 드라이버 회로를 사용하여 자화 가능한 매체에 자기장을 사용하여 데이터를 기록함으로써 데이터 전송율 성능을 향상시키는 것에 관한 것이다.
디스크 드라이브는 현대의 컴퓨터 시스템 및 네트워크에서 기본적인 데이터 저장 장치로서 사용된다. 통상적인 디스크 드라이브는 스핀들 모터에 의해 고속으로 회전되는 하나 이상의 자화 가능한 단단한 저장 디스크를 포함한다. 판독/기록 헤드의 배열은 디스크와 호스트 컴퓨터 사이에서 데이터를 전송한다. 헤드는 소정의 트랙에 인접하게 특정 헤드를 위치시키기 위해 배치된 엑추에이터 어셈블리에 장착된다.
각각의 디스크는 자화 가능한 매체로 코팅되는데, 여기서 데이터는 선택된 방향의 일련의 자기적 구역(magnetic domain)으로서 유지된다. 데이터는 대응하는 헤드의 기록 엘리먼트에 의해 데이터 디스크에 제공된다. 따라서, 디스크에 저장된 데이터는 실질적으로 헤드의 기록 엘리먼트에 의해 검출된다. 비록 헤드 구조가 역사적으로 다양하게 사용되어 왔지만, 자기 저항(MR) 헤드가 통상적으로 현세대의 디스크 드라이브에 사용된다. MR 헤드 기록기는 기록 갭(write gap)을 갖는 강자성 코어 주위에 배치된 박막 유도 코일을 사용한다. 기록 전류가 코일을 통해 흐름에 따라, 자기 기록 필드(때때로 "기록 버블(write bubble)"로 명명)가 생성되는데, 이는 코어로부터 자속선을 발산시키고 기록 갭을 프린징(fringe)한다. 자속선은 데이터 디스크 상의 트랙을 따라 선택된 방향 또는 극성으로 자화 벡터를 생성시키기 위해 자화 가능한 매체로 연장된다. 자속 전이는 대응하는 극성의 인접한 자화 벡터들 사이의 경계에서 생성된다.
컴퓨터 파일을 디스크에 기록하기 위해, 디스크 드라이브는 인터페이스 회로에 의해 버퍼링되는 입력 데이터의 형태로 호스트 컴퓨터로부터 파일을 수신한다. 기록 채널은 상승 신호 전이와 하강 신호 전이 사이의 다양한 길이의 구형파 타입의 신호로서 표현될 수 있는 데이터 입력 스트림을 발생시키기 위해 데이터를 인코딩하고 연속화(serialize)한다.
기록 드라이버 회로는 인코딩된 데이터를 선택된 디스크의 자화 가능한 매체로 기록할 수 있는 기록 버블을 생성하는 기록 헤드에 인가되는 기록 전류를 발생시키기 위해 데이터 입력 스트림을 사용한다. 기록 전류는 자속 전이를 일으키는 기록 버블의 극성을 반전시키고, 연속적인 자속 전이들 사이의 소정의 극성을 유지한다.
통상의 기록 드라이버는 연속적인 기록 전류를 사용한다. 연속적인 전류 기록은 연속적인 자속 전이들 사이의 상대적인 정상 상태의 조건에 잘 적용된다. 그러나, 특히 높은 데이터 전송율로 연속 전류 기록을 가진 자속 전이를 전달하는 것은 어렵다. 이는 연속 기록 전류의 극성 반전과 관련한 일시적인 상승/하강 특성(때때로 회전율(slew rate)로 언급됨) 때문이다.
소정의 기록 드라이버는 펄스 기록 전류를 사용한다. 펄스 전류 기록은 자속 전이를 전달하는데 적합하다. 일련의 매우 짧은 기간을 트리거링하는 데이터 입력 스트림을 사용함으로써, 개별 펄스 전류 및 상대적으로 양호한 에지 선명도를 갖는 플럭스 전이가 발생될 수 있다. 그러나, 연속적인 자속 전이들 사이에서 단지 펄스 기록 드라이버를 사용하여 기록 전류를 유지하는 것은 특히 상대적으로 긴 비트 셀 길이에 대해 문제가 있다.
두가지 타입의 기록 드라이버들의 장점들을 유도하기 위해 계속 증가하는 데이터 전송율에서 기록 드라이버 성능을 향상시키기 위한 종래기술의 개선이 요구된다.
본 발명의 목적은 필드 유지 연속 전류와 동위상 관계에 있는 필드 반전 펄스 전류를 포함하는 기록 전류를 제공하는 기록 드라이버 회로를 이용하여, 자기장에 의해 데이터를 자화가능한 매체에 기록함으로써, 데이터 전송율 성능을 향상시키기 위한 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 실시예에서, 자속 전이의 시퀀스로서 자화 가능한 매체에 데이터를 자기적으로 기록하는 방법이 제공된다. 이 방법은 자화 가능한 매체를 자화시키는 기록 필드를 발생시키는 전류에 응답하는 기록 엘리먼트를 제공하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 기록 엘리먼트에 대해 자화 가능한 매체를 이동시키는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 제1 방향으로 매체의 제1 영역을 자기적으로 배향하는 기록 엘리먼트를 활성화하기 위한 데이터 입력 스트림에 적응되게 응답하는 기록 전류를 제공하는 단계를 포함하는데, 기록 전류는 연속 전류와의 위상 관계에 있는 펄스 전류를 포함한다. 이 방법은 또한 제2 방향으로 매체의 제2 영역을 자기적으로 배향하는 데이터 스트림 입력에 응답하여 기록 전류를 반전시키는 단계를 포함한다.
기록 전류를 반전시키는 단계에서, 이 방법은 제1 영역의 일부가 반전된 기록 전류에 의해 자기적으로 재배향시키기 위해 제1 영역 내의 일부가 기록 영역 내에 잔존하도록 전이 윈도우(transition window) 동안 반전 기록 전류를 제공하는데, 제1 영역의 잔존 부분은 제1 자화를 유지시키고 미리 결정된 데이터 비트 길이의 자화 벡터를 포함하는 기록 필드를 넘어서 반전된다. 보다 상세하게, 전이 윈도우와 관련한 최대 시간은 제1 영역과 인접한 제2 영역이 이들 사이에 기록되지 않은 갭이 없도록 한다.
본 발명의 또다른 실시예에서, 디스크 드라이브 저장 장치는 호스트 컴퓨터로부터 데이터 입력 스트림을 수신하고 데이터를 저장소에 기록하기 위해 제공된다. 디스크 드라이브 저장 장치는 교번하는 자기 방향에서의 연속적인 자화 벡터로서 데이터를 저장하는 자화 가능한 매체를 가진 회전가능한 디스크를 포함한다. 디스크 드라이브 저장 장치는 자화 가능한 매체를 선택적으로 자화시키기 위해 기록 영역을 생성하는 디스크에 인접하게 동작되는 기록 엘리먼트를 포함한다. 디스크 드라이브 저장 장치는 데이터 입력 스트림에 응답하는 기록 드라이버 회로를 포함하고, 데이터 입력 스트림을 디스크에 기록하는 단계에서 자화 가능한 매체를 자기적으로 배향하는 기록 엘리먼트에 기록 전류를 제공하는데, 기록 드라이버 회로는 기록 엘리먼트에 연속 전류를 제공하기 위한 데이터 입력 스트림에 응답하는 제1 소스: 기록 엘리먼트에 펄스 전류를 제공하기 위해 데이터 입력 스트림에 응답하는 제2 소스: 및 제1 및 제2 소스의 응답들을 위상동기화(phasing)시키는 지연 타이머를 포함한다.
디스크 드라이브 저장 장치 기록 드라이버는 제1 방향으로 자화 가능한 매체의 제1 영역을 자기적으로 배향하기 위해 기록 전류를 제공하며, 제2 방향으로 자화 가능한 매체의 제2 영역을 자기적으로 배향하기 위해 반전된 기록 전류를 제공하는데, 반전된 기록 전류는 전이 윈도우 동안 제공된다.
이러한 특징 및 다른 특징들과 장점들은 첨부된 도면과 이하의 상세한 설명에 의해 명백할 것이다.
도1은 본 발명의 실시예에 따라 구성된 디스크 드라이브의 평면도이다.
도2는 도1의 디스크 드라이브의 일부를 나타낸 개략도로서, 도1의 디스크 드라이브의 디스크에 기록 및 그로부터 판독하는 방법을 나타낸 도면이다.
도3은 디스크 드라이브 중 대응하는 디스크 상의 자화 가능한 매체의 일부에 인접한, 도2에 도시된 기록 엘리먼트의 개략도로서, 기록 엘리먼트에 기록 전류를 인가함으로써 형성된 기록 버블을 도시한 도면이다.
도4는 데이터 입력 스트림에 대한 이상적인 기록 드라이버의 이상적인 응답의 그래프이다.
도5는 통상적인 연속 전류 기록 드라이버의 그래프이다.
도6은 통상적인 펄스 전류 기록 드라이버의 그래프이다.
도7은 도3과 유사한, 시간(t1)에서 활성화된 기록 버블을 가진 기록 엘리먼트의 개략도이다.
도8은 기록 버블이 순시적으로 불연속적인 뒤이은 시간(t2)에서 도7의 기록 엘리먼트의 개략도이다.
도9는 펄스 기록의 스탬프 및 트림 방법을 나타낸 도8의 기록 엘리먼트의 개략도이다.
도10은 어떠한 연속적인 자화도 자화된 매체가 기록 버블을 떠나기 전에 발생하지 않도록 기록 버블이 불연속적인 경우를 나타낸 도7의 기록 엘리먼트의 개략도이다.
도11은 기록 버블이 이웃한 데이터 비트 사이에 형성된 기록되지 않은 매체의 갭을 가진 매체를 자화할 때의 뒤이은 시간에서의 도10의 기록 엘리먼트의 개략도이다.
도12는 본 발명에 따라 구성된 기록 드라이버에 의해 생성된 기록 전류의 그래프이며, 함께 기록 전류를 형성하는 컴포넌트 연속 전류 및 펄스 전류를 나타낸 도면이다.
도13은 본 발명에 따라 구성된 기록 드라이버 회로의 개략도이다.
통상적으로 도면(보다 상세하게는 도1)에 따르면, 본 발명에 따라 구성된 디스크 드라이브(100)의 평면도를 도시한다. 디스크 드라이브(100)는 다양한 디스크 드라이브 컴포넌트가 장착된 베이스 데크(deck)(102), 및 베이스 데크(102)와 주변 개스킷(105)과 함께 디스크 드라이브(100)에 대해 밀봉된 내부 환경을 제공하는 엔클로저를 형성하는 (부분적으로 절단 표시된) 커버(140)를 포함한다. 구조의 다양한 세부 사항은 이하의 설명에 포함되지 않았는데, 이는 당업자에게 공지되어 있고 본 발명의 이해에 불필요하기 때문이다.
스핀들 모터(106)가 베이스 데크(102)에 장착되어 있는데, 복수의 디스크(108)가 적층되어 있으며, 방향(111)으로 고속 회전하기 위해 클램프 링(110)에 의해 고정된다. 이웃한 디스크는 통상적으로 디스크 스페이서(미도시)에 의해 분리된다. 엑추에이터(112)는 디스크(108)에 평행한 면에서 피봇 베어링(114) 둘레로 축회전한다. 엑추에이터(112)는 피봇 베어링(114)에 의해 지지된 엑추에이터 몸체부(115)를 포함한다. 엑추에이터 몸체부(115)는 엑추에이터 암(116)을 구비하는데, 엑추에이터 암은 인접한 디스크(108) 사이의 공간으로 움직임에 따라 디스크(108) 전체를 이동하는 로드 암(118)을 지지한다. 로드 암(118)은 판독/기록 헤드(120)와 같은 데이터 전송 부재를 지지하는 가요성 부재이며, 각각의 판독/기록 헤드(120)는 디스크(108)들 중 하나에 인접하고, 회전하는 디스크(108)에 의해 발생된 공기 흐름에 의해 지탱되는 공기 베어링에 판독/기록 헤드(120)를 동작가능하게 지지하는 슬라이더(미도시)에 의한 데이터 판독 및 기록의 공간적 관계에서 유지된다.
각각의 디스크(108)는 동심의 원형 데이터 트랙(미도시)으로 분할된 데이터 기록 표면(122)을 포함하는 데이터 저장 영역을 가진다. 각각의 판독/기록 헤드(120)는 데이터 트랙으로부터 데이터를 판독하거나 데이터 트랙에 데이터를 기록하기 위해 소정의 각 데이터 트랙에 인접하게 배치된다. 데이터 기록 표면(122)은 안쪽으로는 원형의 랜딩 존(124)에 의해 경계를 이루며, 여기서 판독/기록 헤드(120)는 디스크(108)가 회전하지 않을 때, 각 디스크(108)에 대해 정지 상태로 될 수 있다. 데이터 저장 표면(122)은 유사하게 가장 바깥쪽의 데이터 트랙을 넘는 오버슈트 쿠션 존(overshoot cushion zone)(126)에 의해 바깥쪽으로 경계를 이룰 수 있다.
엑추에이터 몸체부(115)는 전기 코일(130), 및 자석 어셈블리(131)와 같은 자기 회로 소스를 포함하는 보이스 코일 모터(VCM)(128)에 의해 축운동하도록 배치된다. 자석 어셈블리(131)는 통상적으로 자기 회로를 완성하도록 자기 극에 의해 지지되는 하나 이상의 자석을 포함한다. 제어된 전류가 엑추에이터 코일(130)을 통과할 경우, 전자기장이 발생되어 자석 어셈블리(131)의 자기 회로와 상호 작용하여 엑추에이터 코일(130)이 움직인다. 엑추에이터 코일(130)이 엑추에이터 몸체부(115)의 요크(133) 부분에 의해 지지된 상태로 움직임에 따라, 엑추에이터 몸체부(115)는 피봇 베어링(114) 주위를 축운동하여 판독/기록 헤드(120)가 디스크(108) 전체로 이동하게 한다. 탄력성 어셈블리는 베이스 데크(102)의 하부면(미도시)에 장착될 수 있는 것과 같이, 엑추에이터 어셈블리(112)와 디스크 드라이브 인쇄 회로 기판 사이에 전기적 통신을 용이하게 한다. 탄력성 어셈블리는 헤드(120)와 전기적으로 인터페이스하는 기록 드라이버 회로(134)를 포함한다.
도2는 도1의 디스크 드라이브의 일부를 나타낸 개략도이며, 특히 호스트 컴퓨터와 디스크(108) 사이에서 데이터가 전송되는 방식을 나타낸다. 데이터 통신 채널(135)은 전치증폭기(preamp)/드라이버 회로(137)의 기록 드라이버(134)에 입력된 데이터 스트림을 형성하는 입력 데이터를 인코딩 및 연속화하는 기록 채널(136)을 포함한다. 후술된 바와 같이, 기록 드라이버 회로(134)는 각각의 디스크(108)에 데이터 스트림을 기록하기 위해 선택된 헤드(120)의 기록 엘리먼트(140)에 기록 전류를 제공한다. 미리 저장된 데이터를 판독하기 위해, 전치증폭기(137)의 검색 증폭기(141)는 바이어스 전류를 MR 판독 엘리먼트(142)에 제공하고 디스크(108)의 특유한 자화를 변환하여, 판독 엘리먼트(142) 양단의 전압에서의 변화와 관련된 재판독 신호를 형성한다. 검색 증폭기(141)는 데이터 통신 채널(135)의 판독 채널(144)에 입력되는 재판독 신호를 조절한다.
도3은 각각의 디스크(108)와 관련한 도2의 기록 엘리먼트(140)의 개략도이다. 디스크(108)는 디스크 판(150) 위에 코팅된 자화 매체(148)를 포함한다. 자화 가능한 매체(148)는 작동가능한 디스크(108)의 회전에 따라 방향(111)으로 움직인다. 자화 가능한 매체(148)는 배향이 통상적으로 데이터 트랙을 따르는 방향으로 정렬된, 한정된 비트 길이의 일련의 자화 벡터로서 자기적으로 데이터를 저장한다.
기록 엘리먼트(140)는 도전체(154)가 코일(156)을 형성하기 위해 감겨지는 강자성체 코어(152)를 포함한다. 기록 전류가 도전체(154)를 통과할 경우, 기록 갭(158)을 횡단하는 자속선이 코어에 발생하여 자화 가능한 매체(148)의 감싸진 부분을 자기적으로 배향하는데 충분한 강도의 기록 영역(또는 "기록 버블"(160))을 발생시킨다.
제1 영역에서의 기록 전류는 예를 들어, 자화 벡터(162)에 의해 나타난 방향을 따라 자화 가능 매체(148)를 자기적으로 배향하는 작용을 한다. 그로 인해, 반대 방향의 기록 전류는 자화 벡터(162)의 반대 방향으로 자화 가능 매체(148)를 배향한다. 코어(152)는 리딩 에지(164)와 트레일링 에지(166)를 구비하며, 이들 사이에 기록 갭(158)이 형성된다. 기록 버블(166)은 기록 버블(160)의 리딩 및 트레일링 에지(165, 167) 각각에 의해 표시되는 대로, 갭을 넘어서 매체(148)를 자화시킨다.
따라서, 가장 통상적인 의미로, 기록 드라이버(134)(도2)는 판독/기록 헤드(120)의 기록 엘리먼트(140)로 기록 전류를 보내는 데이터 입력 스트림에 민감하다. 도4는 이상적인 기록 드라이버의 이상적인 응답(IIDEAL)을 도시한다. 이상적인 경우, 각각의 데이터 입력 스트림 셀 경계(168, 170, 172)에 대해, 기록 드라이버는 응답하여 순시적인 전류 반전(174, 176, 178)을 일으킨다. 그러나, 기록 드라이버 회로가 구성되는 컴포넌트의 물리적 제약은 이와 같이 이상적으로 응답하는 기록 드라이버의 가능성을 방해한다. 예를 들어, 기록 전류의 방향을 반전하는데 사용되는 스위치는 통상적으로 트랜지스터로 형성되는데, 이는 제어 신호에 응답하여 순시적으로 개방 또는 폐쇄되는 것을 방해하는, 고유한 구조적 또는 기생적인 캐패시턴스를 가진다. 게다가, 통상의 회로 스위칭 장치는 상호동작하는 다수의 스위치를 포함하므로, 이상적인 응답을 방해하는 문제점을 내포한다.
도5는 연속 기록 전류(IC)를 사용하는 통상의 기록 드라이버의 통상적인 응답을 도시한다. 도4의 이상적인 경우와 비교하여, 데이터 셀 경계(168, 170, 172)에 응답하여 전류 반전(180, 182, 184)을 결정하는 특유한 순시적인 슬루레이트(slew rate: 출력전압상승률)에 의해 나타나는 바와 같이, 연속 기록 전류(IC)는 상대적으로 응답이 늦다. 비록 구성이 상대적으로 용이하고 저가이지만, 특유의 늦은 응답은 고속 및 고밀도의 데이터 전송에서 연속 전류 기록 드라이버의 사용을 제한한다.
도6은 펄스 기록 전류(IP)를 사용하는 기록 드라이버가 데이터 기록의 "스템프 및 트림" 방법에 사용되는 택일적 실시예를 도시한다. 비록 펄스 기록 전류(IP)가 전류 반전에 대해 신속한 응답 및 양질의 에지 형태를 제공하지만, (도6에 도시된 바와 같이) 비트 길이는 펄스 폭보다 더 커서 펄스 기록 전류(IP)는 데이터 셀 경계(168, 170, 172)에 대응하는 이웃한 자속 전이들 사이에서 기록 버블(160)을 유지할 수 있다.
연속 전류 기록 드라이버 및/또는 펄스 전류 기록 드라이버에 대한 변경은 기록 드라이버 회로에서 개별적으로 또는 조합하여 사용하기 위한 적합성을 개선시킬 수 있다. 그러나, 이러한 변경은 회로의 복잡성 및 비용 상승을 수반한다. 본 발명은 간단하고 저렴한 펄스 기록 전류 회로와 새로운 위상 관계를 갖는 간단하고 저렴한 연속 기록 전류를 사용하는 기록 드라이버를 제공하여, 효과적이고 효율적인 이중 단계의 기록 드라이버(134)를 제공한다.
본 발명의 일 특징은 연속 전류의 반전에 대한 예측 불가능성과 관련한 공지된 문제점에 대한 진보적인 해결책을 제시하는 것이다. 전술한 바에서 알 수 있듯이, 기록 전류를 역전시키기 위해 사용되는 스위치는 이상적인 개방 또는 폐쇄 성능을 방해하는 고유한 특성을 갖는다. 통상의 H-브리지 장치에 사용되는 것과 같은 스위치 쌍들의 순시적인 개방 및 폐쇄를 보상 및/또는 적절히 정리하기 위한 많은 시도가 행해졌다. 이러한 장치에서, 하나의 스위치가 상보적인 스위치의 동작 전에 개방 또는 폐쇄될 경우, 기록 전류는 개방 회로 때문에 순시적으로 불연속된다. 이러한 상황은 기록 버블(160)을 순시적으로 비활성화한다.
도7은 순시적으로 자화된 기록 버블(160)에서의 매체(148)를 설명한 도면으로, 도3과 유사하다. 순간의 시간(t1)에서 기록 버블(160)의 트레일링 에지가 표시된다. 만일 기록 버블(160)이 시간(t1)에 바로 뒤이은 시간에서 순시적으로 비활성화되면, 매체(148)는 비활성화에도 불구하고 시간(t1)에서의 앞선 자화를 유지할 것이다. 도8은 뒤이은 시간(t2)에서의 판독/기록 헤드(140)를 도시(이중 점선으로 도시되고 현재 비활성화된 기록 버블(160)의 앞선 위치)한다. 기록 버블 트레일링 에지(167)의 앞선 위치(t2)가 도시된다.
따라서, 시간 간격(t1) 이후 동안에, 기록 전류가 비연속적일 수 있고 기록되지 않은 매체(148)를 방지할 수 있는 기회의 시간 간격이 존재한다. 소위, 기록 전류는 t1에서 자화된 매체(148)가 기록 버블(160)의 트레일링 에지에 도달하기 전에 재활성화되어야 한다. 예를 들어, 도9는 시간(t2)에서 순시적으로 재활성화될 기록 전류를 도시한다. 이 경우, 새롭게 활성화된 매체는 시간(t1)에서 앞서 자화된 매체(148)의 일부를 중첩한다. 이는 통상적으로 펄스 전류 기록과 관련한 "스탬프 및 트림" 방법과 유사하다. 도9의 예는 경계에서 자속 전이를 형성하는 반대 극성의 재활성화된 기록 전류를 도시한다. 택일적으로, 재활성화된 기록 전류는 예를 들어 기록 버블(160)보다 더 긴 비트를 연장하는 동일한 극성일 수 있다.
그러나, 만일 시간(t2)에서의 도10과 같이, 시간(t1)에서 자화된 매체(148)의 리딩 에지가 기록 버블(148)의 트레일링 에지에 도달할 경우, 연속적인 자화는 제1 및 제2 자화 영역 사이에 기록되지 않은 매체(148)가 형성되게 할 것이다. 예를 들어, 도11은 시간(t1)에서 앞서 자화된 매체(148)와 인접하지 않고 중첩하지 않는 매체(148)의 일부를 자화시키는 시간(t3)에서 기록 버블(160)을 재활성화하는 기록 전류를 도시한다.
따라서, 기회의 간격(td) 또는 "전이 윈도우"는 (t2-t1)이하의 시간으로 한정 된다. 소정의 t1에 대해, t2는 기록 버블(160)을 반전시키기 위해 t1에서의 자화된 영역을 취하는 시간으로 정확하게 한정된다. 이러한 전이 윈도우(td) 동안 기록 전류는 회로 스위칭에서와 같이 불연속적일 수 있으며, 기록 드라이버(134)는 효과적으로 기록 버블(160)을 재활성화하고 인접한 데이터 비트 사이에 기록되지 않은 매체(148)의 갭을 생성하지 않고 기록 데이터에 연속일 수 있다. 전술한 바와 같이, 기록 버블(160)을 활성화하기 위해 펄스 기록 전류를 사용함으로써 가장 신속한 응답 및 가장 양호한 데이터 비트 에지 형태를 초래한다. 그러나, 연속적인 기록 전류를 사용하는 것은 긴 비트 시간과 관련한 긴 전류 반전 시간들 사이에서 기록 버블(160) 극성을 가장 잘 유지시킨다. 본 발명은 기록 드라이버(134)가 새로운 위상 관계에 있는 두 타입의 기록 전류를 최적으로 사용하게 한다.
따라서, 본 발명은 연속 기록 전류를 반전시키는 것과 관련하여 순시적인 반전 특성을 무효화한다. 기록 전류가 앞서 자화된 매체(148)의 소정 부분에 자속 전이를 전달하는 시간까지 자화 가능한 매체(148)가 앞선 자화를 유지하기 때문에, 회전율의 지연 및 회로 스위칭의 불연속성과 같은 이러한 순시적 특성은 효과적이지 않다. 사실, 기록 드라이버 전류 스위칭 회로는 전체 전류 스위칭 프로세스를 실행하기 위해 전이 윈도우(td)의 소정 부분 또는 전부를 사용할 수 있다. 이는 본 발명의 고속 기록 드라이버(134)에서 간단하고 보다 저렴한 스위칭 회로의 사용을 가능케 한다.
도12는 본 발명과 관련하여 구성된 기록 드라이버(134)(도2)에 의해 생성된 기록 전류(Iw)의 그래프이다. 기록 전류는 연속 기록 전류(Ic)와 펄스 기록 전류(Ip)의 조합으로부터 형성된다. 기록 드라이버(134)는 데이터 셀 경계에서 연속 기록 전류(Ic)를 반전시키며, 도12에서 구간 "t"로 도시된 선택된 시간에서 펄스 기록 전류(Ip)를 반전시킨다. 따라서, 펄스 전류(Ip) 및 연속 전류(Ic)는 바람직하게 동일한 시간에서 반전되지 않는다. 보다 상세하게, 앞서 반전된 연속 전류(Ic)가 전이 윈도우 내에서 명목상 0인 때 또는 그 이후에 펄스 전류(Ip)는 반전된다. 이런 방식으로 기록 전류(Iw)는 보다 신속하게 반전되고 (＋/－)I에서 (－/＋)I로 반전되기 보다 0 암페어에서 I(＋/－)로 반전되는데 상대적으로 저전력을 소비할 것이다. 전술한 바와 같이, t가 전이 윈도우(td) 내에 있는 동안, 매체(148)는 연속적으로 이웃한 데이터 비트들 사이에 갭이 없이 기록된다.
이러한 연속 및 펄스 전류의 위상 반전 방식은 기록 엘리먼트(140)의 전류 스위칭 성능을 최적화하는데 사용될 수 있다. 즉, 기록 엘리먼트(140)는 펄스 전류가 반전되는 때의 연속 전류의 초기 상태와 직접 관련된 전류 스위칭 성능에 의해 특성화된다. 따라서, 기록 엘리먼트(140) 스위칭 성능은 앞서 반전된 연속 전류(Ic)가 명목상 0인 때 또는 그 이후에 전이 윈도우 내에서 최상이다. 유사하게, 이러한 위상 반전은 기록 드라이버(134) 및 기록 엘리먼트(140)의 전력 손실에 적용되는데, 이는 앞서 반전된 연속 전류(Ic)가 공칭으로 0일 때 또는 그 이후에 전이 윈도우 내에서 펄스 전류(Ip)가 반전된 경우 마찬가지로 최상이다. 게다가, 이러한 위상 반전은 기록 드라이버(134) 공급 전류에 적용될 수 있으며, 이는 연속 및 펄스 전류(Ic, Ip)가 동시에 반전되지 않는 경우 최상이다.
도13은 본 발명에 따라 구성된 기록 드라이버(134)의 개략도이다. 소스(224)는 데이터 입력 스트림을 수신하는 소스(226)와 병렬로 접속된다. 소스(224,226)는 기록 전류를 생성하기 위해 각각의 출력 전류를 조합하도록 연결된 상이한 출력(228,230 및 232,234)을 갖는다.
소스(224)는 도12의 연속 기록 전류(Ic)를 생성하기 위해 통상의 연속 기록 드라이버 회로를 포함할 수 있다. 이러한 저속 스위칭 기록 드라이버 회로는 상대적으로 복잡하지 않고 저가이다. 이러한 기록 드라이버 회로의 장점은 예를 들어 피크 반전 전류가 펄스 전류(Ip) 회로에 의해 제공되기 때문에, 상호연결 전송 라인이 헤드룸(headroom)의 손실없이 종결될 수 있다는 것이다. 또한, 전술한 바와 같이, 상대적으로 낮은 전력이 연속 전류(Ic)의 반전에 의해 서서히 소비된다는 것이다.
전류 소스(226)는 유사하게 도12의 펄스 기록 전류(Ip)를 생성하는 통상의 펄스 기록 드라이버 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도13의 전류 소스(226)는 펄스 발생기(246)를 포함한다. 보다 통상적으로, 펄스 기록 전류(Ip)는 단지 펄스를 발생시키는 회로 종류에 의해 발생될 수 있다. 택일적으로, 펄스 발생기(246) 는 선택적으로 가변 펄스 폭을 발생시킬 수 있는 통상의 펄스 발생기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 회로의 장점은 신속한 응답 및 턴오프 시간, 포화된 스위치의 사용을 가능케 하는 전체 레일 투 레일(rail to rail) 동작, 및 보다 신속한 트랜지스터의 사용을 가능케 하는 보다 낮은 전력을 요구한다는 것이다. 종결 트랜지스터(235)는 저속 스위칭 소스(224)에만 필수적이어서, 최대 스위칭 전압은 고속 스위칭 소스(226)에 한정되지 않는다.
결국, 지연 타이머(248)는 전류 소스(224)의 연속 기록 전류(Ic)의 반전과 전류 소스(226)의 펄스 기록 전류(Ip)의 트리거링 사이의 위상 관계를 제공한다. 전술한 바와 같이, 지연 타이머(248)에 의해 제공되는 시간 지연이 전이 윈도우(t2-t1) 내에 있는 한, 펄스 전류(Ip)는 앞서 기록된 매체(148)가 기록 버블(160)을 떠나기 전에 데이터 비트 에지를 한정하는 매체(148)를 자화할 것이므로, 기록되지 않은 어떠한 갭도 인접한 데이터 비트들 사이에서 형성되지 않는다. 택일적으로, 지연 타이머(248)는 선택적인 가변 시간 지연을 제공할 수 있다.
전반적으로, 도12-13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 기록 드라이버(134)는 강화된 고속 데이터 기록 성능을 제공하는데, 이는 어느 정도 전류 반전이 연속 기록 전류(Ic)의 순시적 특성에 의존하지 않고; 데이터 비트 에지가 펄스 전류 기록의 가파른 순시적 특성에 의해 최적화 되고; 및 연속 전류 기록기가 자속 전이들 사이에서 기록 버블(160)을 유지할 수 있기 때문이다.
기록 드라이버(134)가 (비트를 연장하거나 다음 비트를 시작하는 데에 있어서) 기록 버블(160)을 재활성화하기 위해 고속의 펄스(Ip)에 의존하기 때문에, 기록 드라이버(134)가 앞서 기록된 전이 구간 동안 어떠한 순시적 기록 전류(Iw)를 제공하는 지는 중요치가 않다. 따라서, 전이 윈도우(t2-t1) 동안, 기록 드라이버(134)는 고속의 펄스(Ip)에 대한 준비에 대비하여 매우 효율적인 스위칭 트랜지스터에 기초하여 최적화될 수 있다. 즉, 본 발명은 고속의 데이터 전송율로 기록할 수 있는 간단한 스위칭 장치의 사용을 가능케 한다.
따라서, 본 발명의 기록 드라이버(134)는 연속 전류를 유지하는 필드와 위상 관계를 갖는 필드 반전 펄스 전류를 포함하는 기록 전류를 사용한다. 기록 전류(Iw)가 자화 가능 매체(148)에서 기록되지 않은 갭을 발생시킴이 없이 비연속적일 수 있음을 알아야 한다. 특히, 기록 전류(Iw)는 자화 가능 매체에서 기록되지 않은 갭을 발생시킴이 없이 전이 윈도우 이하의 시간 동안 비연속일 수 있다. 이는 전이 윈도우를 사용하여 상대적으로 저렴하고 복잡하지 않은 통상의 소스인 새로운 고속 동작의 기록 드라이버 회로 형태를 진보적으로 설계할 수 있도록 한다.
택일적으로, 본 발명의 제1 실시예는 자속 전이의 시퀀스로서의 데이터를 자화 가능 매체에 자기적으로 기록하기 위해 기록 전류에 응답하는 기록 엘리먼트를 사용하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 자화 가능 매체(148)를 기록 필드를 통해 움직이는 동안 기록 엘리먼트를 사용하여 기록 필드를 발생시키는 것을 포함한다. 기록 전류는 제1 방향으로 매체(148)의 제1 영역을 자기적으로 배향하는 기록 엘리먼트를 활성화하기 위해 데이터 스트림 입력에 응답하여 적용되며, 기록 전류는 연속 전류와 소정의 위상 관계를 가지고, 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 매체(148)의 제2 영역을 자기적으로 배향하기 위해 데이터 스트림 입력에 응답하여 기록 전류를 반전시키는 펄스 전류를 포함한다. 바람직하게, 펄스 전류 및 연속 전류의 반전(174, 180)은 0이 아닌 위상 오프셋을 갖는다.
제2 실시예에서, 전술한 방법은 반전된 기록 전류가 전이 윈도우 동안 적용되도록 변경되는데, 전이 윈도우는 제1 영역의 일부가 반전된 기록 전류에 의해 자기적으로 재배향되도록 기록 필드 내에 잔존하는 시간을 포함하며, 제1 영역의 잔존 부분은 제1 자화를 유지하고, 소정의 데이터 비트 길이의 자화 벡터(162)를 포함하는 기록 필드를 넘어서 반전된다.
제3 실시예에서, 전술한 방법은 전이 윈도우 이하의 시간이 기록 전류를 반전시키기 위해 하나 이상의 스위칭 동작을 실행하는데 사용되도록 변경된다. 바람직하게, 펄스 전류는 앞서 반전된 연속 전류가 약 0(즉, 무시 가능한 크기)이 될 때 반전된다. 선택적으로, 기록 엘리먼트는 펄스 전류가 반전될 때 연속 전류의 초기 상태에 직접 비례하는 전류 스위칭 용량에 의해 특성화되며, 기록 엘리먼트 스위칭 용량이 연속 전류가 공칭으로 0이 된 후 최적으로 되는 것을 만족한다.
제4 실시예에서, 전술한 방법은 기록 전류에서의 실질적인 불연속(즉, 전이 윈도우의 기간까지)에도 불구하고 기록되지 않은 거의 모든 갭이 자화 매체(148)에 형성되지 않도록 실행된다.
제5 실시예에서, 본 발명은 호스트 컴퓨터로부터 데이터 입력 스트림을 수신하고 데이터를 저장하기 위해 적용되는 (예를 들어 자기 테이프 드라이버 또는 광자기 디스크 드라이버(100)인) 데이터 저장 장치에 관한 것이다. 이 장치는 교번하는 자기 방향에서의 연속적인 자화 벡터(62)로서 데이터를 저장하는 자화 가능 매체(148), 및 선택적으로 매체를 자화시키는 기록 필드를 생성하기 위해 매체에 인접한 기록 엘리먼트를 포함한다. 이 장치는 또한 데이터 입력 스트림에 응답하고 자기적으로 매체(148)를 배향하는 기록 엘리먼트에 기록 전류를 전달하는 기록 드라이버 회로(134)를 포함한다. 이 회로는 기록 엘리먼트에 연속 전류를 전달하는 데이터 입력 스트림에 응답하는 제1 소스(224), 기록 엘리먼트에 펄스 전류를 제공하기 위해 데이터 입력 스트림에 응답하는 제2 소스(226), 및 제1 및 제2 소스(224,226)에 응답하여 소정의 위상 관계를 설정하는 지연 타이머(248)를 포함한다.
제6 실시예에서, 전술한 장치는 기록 드라이버(134)가 제1 방향으로 자화 가능 매체(148)의 제1 영역을 자기적으로 배향하기 위해 기록 전류를 제공하도록 변경되며, 여기서 기록 드라이버(134)는 제2 방향으로 자화 가능 기록 매체(148)의 제2 영역을 자기적으로 배향하기 위해 반전된 기록 전류를 제공한다. 반전된 기록 전류는 전이 윈도우 동안 제공되는데, 전이 윈도우는 제1 영역의 일부가 반전된 기록 전류에 의해 자기적으로 재배향하기 위해 기록 필드 내에 잔존하도록 하는 시간을 포함하며, 제1 영역의 잔존 부분은 제1 자화를 유지하고, 소정의 길이의 자화 벡터(162)를 포함하는 기록 필드를 넘어 가로지른다. 지연 타이머(248)는 전이 윈도우 이하인 위상 응답 시간을 제공한다. 지연 타이머(248)는 선택적으로 가변될 수 있고, 및/또는 앞서 반전된 연속 전류가 무시할 수 있는 크기를 갖는 시간에 펄스 전류를 반전시키도록 응답을 위상동기화시킬 수 있다.
제7 실시예에서, 전술한 장치는 기록 드라이버(134)가 기록 전류를 반전시키도록 회로를 전기적으로 스위칭하기 위해 전이 윈도우를 사용하도록 변경된다. 기록 드라이버(134)는 펄스 전류가 앞서 반전된 연속 전류가 약 0일 때 또는 그 이후의 시간에서 반전된 경우, 기록 드라이버(134) 전력 손실이 최적화되도록 연속 전류의 초기 상태와 직접 관련한 전력 손실에 의해 임의로 특성화된다.
제8 실시예에서는, 펄스 전류와 기록 엘리먼트 사이의 연속적인 전기 연속성이 기록 엘리먼트에 대해 전체 레일 투 레일 전압을 가능케 하도록 전술한 제5 실시예가 대신 변경된다. 보다 상세하게, 펄스 전류의 펄스 폭과, 연속 및 펄스 전류의 크기는 모두 독립적이고 선택적으로 가변될 수 있다. 또한, 기록 드라이버(134) 공급 전류는 연속 및 펄스 전류의 위상동기화된 반전과 직접 관련되어 기록 드라이버(134) 공급 전류는 연속 및 펄스 전류가 동시에 반전되지 않은 경우 최적화된다.
본 발명은 언급된 목적과 장점을 실행하는데 잘 적용된다. 실시예가 공표를 목적으로 설명되어 있지만, 다양한 변화가 덧붙인 청구 범위 내에서 당업자에 의해 실시될 수 있다.

Claims (11)

  1. 데이터 저장 장치의 자화가능한 매체에 자속 전이들의 시퀀스로서 데이터를 자기적으로 저장하기 위해 기록 전류에 응답하는 기록 엘리먼트를 포함하는 데이터 저장 장치를 사용하기 위한 방법으로서,
    (a) 상기 기록 엘리먼트를 통해 기록 필드를 생성하는 단계;
    (b) 상기 기록 필드를 통과하도록 상기 자화가능한 매체를 이동시키는 단계; 및
    (c) 제 1 방향으로 상기 자화가능한 매체의 제 1 영역을 자기적으로 배향하도록 상기 기록 엘리먼트를 활성화시키기 위해 데이터 스트림 입력에 응답하여 상기 기록 전류를 적용시키는 단계 - 상기 기록 전류는 연속 전류와 미리 정해진 위상 관계에 있는 펄스 전류를 포함하고, 상기 기록 전류는 상기 자화 가능한 매체의 제 2 영역을 제 2 방향으로 자기적으로 배향하도록 상기 데이터 스트림 입력에 응답하여 상기 기록 전류를 반전시키며, 상기 기록 전류의 반전 동안 안정 상태(steady-state) 전류가 발생하지 않도록 상기 기록 전류의 반전이 이루어짐 -
    를 포함하는 데이터 저장 장치를 사용하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 적용 단계(c)의 반전된 기록 전류는 상기 제 1 영역의 일부가 상기 반전된 기록 전류에 의해 자기적으로 재배향되기 위해, 상기 제 1 영역의 일부가 상기 기록 필드 내에 잔존하도록 하는 시간을 포함하는 전이 윈도우(transition window) 동안 제공되며, 상기 제 1 영역의 잔존 부분은 상기 제 1 자화를 유지시키고 미리 정해진 데이터 비트 길이의 자화 벡터를 포함하는 상기 기록 필드를 넘어서 횡단하는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치를 사용하기 위한 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 펄스 전류 및 상기 연속 전류는 동시에 반전되지 않는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치를 사용하기 위한 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 기록 전류를 반전시키기 위해 하나 이상의 회로 스위칭 처리를 수행하는데 상기 전이 윈도우 이하의 시간이 사용되는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치를 사용하기 위한 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 펄스 전류는 이전에 반전된 상기 연속 전류가 약 제로일 때 동시에 반전되는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치를 사용하기 위한 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 기록 전류는 상기 자화가능한 매체에서 기록되지 않은 갭들을 생성함이 없이 상기 전이 윈도우 이하의 시간동안 불연속적일 수 있는 것을 특징으로 하는 데이터 저장 장치를 사용하기 위한 방법.
  7. 호스트 컴퓨터로부터 데이터 입력 스트림을 수신하고 상기 데이터를 저장하기 위해 제공되는 데이터 처리 장치로서,
    교번하는 자기 방향의 몇몇 순차적인 자화 벡터들로서 상기 데이터를 저장하는 자화가능한 매체를 구비한 회전가능한 디스크;
    상기 자화가능한 매체를 선택적으로 자화시키기 위한 기록 필드를 생성하도록 상기 디스크에 동작가능하게 인접한 기록 엘리먼트; 및
    상기 데이터 입력 스트림에 적응되게 응답하고, 상기 디스크에 상기 데이터 입력 스트림을 기록하는데 있어서 상기 자화가능한 매체를 자기적으로 배향하도록 상기 기록 엘리먼트에 기록 전류를 제공하는 기록 드라이버 회로
    - 상기 기록 드라이버 회로는,
    상기 기록 엘리먼트에 연속 전류를 제공하기 위해 상기 데이터 입력 스트림에 응답하는 제 1 소스,
    상기 기록 엘리먼트에 펄스 전류를 제공하기 위해 상기 데이터 입력 스트림에 응답하는 제 2 소스, 및
    상기 제 1 및 제 2 소스의 응답들을 위상동기화(phasing)시키는 지연 타이머를 포함하고, 상기 기록 드라이버 회로는 자기적으로 배향되는 제 2 방향으로 상기 자화가능한 매체의 제 2 영역을 전파(impart)하기 위해 상기 데이터 입력 스트림에 응답하여 상기 기록 전류를 반전시키도록 추가로 구성되며, 상기 기록 드라이버 회로는 상기 기록 전류의 반전 동안 안정-상태 전류가 발생하지 않도록 구성됨 -
    를 포함하는 데이터 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 지연 타이머는 이전에 반전된 상기 연속 전류가 약 제로일 때 상기 펄스 전류가 동시에 반전되도록 상기 응답들을 위상동기화시키는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 기록 드라이버 회로는 상기 기록 전류를 반전시키기 위해 상기 회로를 전기적으로 스위칭하는 전이 윈도우를 사용하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 펄스 전류와 상기 기록 엘리먼트 사이의 전기적 연속성은 상기 기록 엘리먼트에 대한 전체 레일-투-레일(rail-to-rail) 전압 펄스들을 허용하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 장치.
  11. 삭제
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