KR100762017B1 - 인가된 피크 면적비를 이용한 신호 ｐｗ50 및 헤드 플라이 높이 결정 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PW50에 기초하여 플라이(fly) 높이를 결정하기 위한 회로 및 방법을 포함한다. 피크 높이와 신호의 면적을 탐지하여 PW50을 측정하기 위한 신호가 사용된다. 피크 높이와 면적의 비는 PW50 및 대응하는 플라이 높이의 표시를 제공한다.
헤드 플라이, 피크 높이, 자기 디스크, 공심형 트랙, 에어 베어링 슬라이더

Description

인가된 피크 면적비를 이용한 신호 ＰＷ50 및 헤드 플라이 높이 결정{USING THE APPLIED PEAK AREA RATIO TO DETERMINE SIGNAL PW50 AND HEAD FLY HEIGHT}
도 1은 플라이 높이 탐지 회로를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 플라이 높이 탐지 회로를 도시하는 도면.
도 3은 비교적 예리한 펄스를 가진 PW50 사이의 관계를 도시하는 도면.
도 4는 비교적 넓은 펄스를 가진 PW50 사이의 관계를 도시하는 도면.
도 5는 플라이 높이와 방사상 변위 사이의 관계를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 시스템 도면을 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200 : 플라이 높이 탐지기
202 : 피크 검출기
204 : 커패시터
206 : 전파 정류기
208 : 연산 증폭기
210 : 제산 회로
본 발명은 일반적으로 자기 저장 디스크 드라이브에 사용하기 위한 헤드에 관한 것으로, 특히 헤드 플라이(fly) 높이 및 신호 PW50을 검출하고 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래의 자기 저장 장치는 자기 변환기, 또는 기록 매체에 매우 근접하게 매달려 있는 "헤드", 예를 들어 다수의 공심형 트랙을 갖는 자기 디스크를 포함한다. 변환기는 탄력적인 서스펜션(suspension)에 장착된 에어 베어링 슬라이더에 의해 지탱된다. 이 서스펜션은 다시 위치 구동기(positioning actuator)에 부착된다. 정상 동작중에, 구동기가 헤드를 원하는 트랙 위에 다이내믹하게 위치시키면서 헤드와 기록 매체 사이에 상대적인 움직임이 제공된다. 상대적인 움직임은 매체와 마주보는 슬라이더의 표면을 따라 기류를 제공하여, 들어올리는 힘(lifting force)을 형성한다. 이 들어올리는 힘은 선정된 서스펜션 부하와 평행을 이루어 슬라이더가 에어 쿠션 위에서 지탱되도록 한다. 기류는 슬라이더의 "선단부(leading end)"로 들어가서 "말단부(trailing end)"로 나온다. 선단부보다 기록면에 더 가깝게 하강하는 경향이 있는 말단부에 헤드가 존재한다.
상기 기술한 바와 같이, 슬라이더들은 자기 디스크의 회전에 의해 발생된 에어 쿠션 위에서 움직인다. 이러한 에어 쿠션에 의해 제공된 슬라이더 상의 상승력은 회전 속도에 직접 비례하고 그 결과 내부 디스크 지름(ID)에서 외부 디스크 지름(OD)으로 갈수록 변화한다. 슬라이더들이 상승력의 변화에 민감한 경향이 있기 때문에, 플라이 높이는 디스크 양단에서 변할 것이다. 표면 결함도 헤드가 "플라이 하이(fly high)"하도록 할 것이다. 이는 가장 중요한 에러 조건이다.
기록 매체는 자기 천이의 형태로 인코드된 정보를 포함한다. 정보 용량 또는 매체의 면적 밀도는 구별할 수 있는 변화를 감지하고 기록하는 변환기의 능력에 의해 검출된다. 면적 밀도에 영향을 주는 중요한 요인은 "플라이 높이"라고 하는 헤드와 기록면 사이의 길이이다. 변환기가 매체 표면에 접촉하지 않고도 변화 감지를 향상시키기 위하여 변환기를 매체에 매우 가깝게 플라이하는 것이 바람직하다. 약간의 플라이 높이 안정성은 적당한 서스펜션 로딩으로 이룰 수 있고 바람직한 서보 다이내믹 특성을 위해 에어 베어링 슬라이더 표면(ABS)을 형성함으로써 이룰 수 있다.
플라이 높이에 영향을 주는 다른 중요한 요인은 조건 변화에 대한 슬라이더의 저항이다. 에어 베어링 슬라이더는 정상 동작동안 다양한 외부 조건 변화에 영향을 받는다. 플라이 높이에 영향을 주는 변화 조건은, 예를 들어 상대적인 에어 속도 및 방향 및 온도의 변화를 포함한다. 변환기 플라이 높이가 조건을 변경하는 동안 일정하지 않다면, 변환기와 기록 매체 사이의 데이타 전송은 불리한 영향을 받을 수 있다.
또한, 플라이 높이는 ABS의 모양과 같은 슬라이더의 물리적 특성에 영향을 받는다. 예를 들어, 신중한 레일 모양 형성은 기류를 변경하는데 얼마의 저항을 제공한다. 종종 종래의 슬라이더에서 발견되는 다른 물리적인 특성은 선단부에서 말단부까지의 ABS의 길이에 따른 만곡이다. 이 만곡은 "크라운(crown)"이라고 하고, ABS에 대해서 오목이거나 볼록일 수 있다. 크라운 변화는 일반적으로 처리 변화 또는 온도 변화의 2가지 유형 중 하나이다.
그러나, "플라이 높이"에 영향을 미치고, 그 결과 플라이 높이의 일부 변수들을 랜덤하게 만드는 모든 요인들을 예측하는 것이 어려울 수 있음이 판명되었다. 플라이 높이가 너무 크다면, 정보가 매체 상에서 적절하게 기록되지 않으므로 이러한 변수들은 이들이 발생할 때 확인되어야 한다. 이러한 조건은 기입 헤드를 동일한 위치로 복귀시키고 정보를 재기입하는 것을 필요하게 할 수도 있다.
도 1은 종래 기술의 회로를 도시한다. 본 회로에서, 2개의 필터는 병렬로 접속된다. 이들 필터들은 10극 밴드 패스 필터가 될 수 있다. 필터(100)는 F의 밴드 패스 주파수를 가질 수 있는 반면 필터(102)는 주파수 3F의 밴드 패스 주파수를 갖는다. 필터(100)는 입력 신호의 제1 고조파를 제외한 모든 것을 제거하고, 필터(102)는 입력 신호의 제3 고조파를 제외한 모든 신호를 제거한다. 필터(100)의 출력은 필터(100)의 출력으로부터 피크를 검출하기 위하여 피크 검출 회로(104)에 접속된다. 또한, 피크 검출 회로(106)는 필터(102)의 출력에 접속된다. 피크 검출 회로(106)는 필터(102)로부터 피크 신호를 검출한다. 피크 검출 회로(104)의 출력 및 피크 검출 회로(106)로부터의 출력은 피크 검출기(104 및 106)로부터의 출력을 제산하기 위한 제산(division) 회로(108)에 접속된다. 이러한 회로가 갖는 문제점은 구현하기가 복잡하고 어렵다는 것이다. 플라이 높이의 정확한 표시를 제공하고 구현하기에 용이한 회로가 요구된다.
본 발명은 디스크 구동 시스템의 헤드로부터 출력되는 펄스의 PW50의 변화를 감지하여 플라이 높이를 결정한다. PW50은 본래 헤드 출력 신호의 예리함을 나타낸다. 본 발명은 디스크 드라이브의 표면 상을 날으는 헤드 높이의 표시로서 이러한 신호의 예리함 정도의 변화를 감지한다. 상기 신호의 신호 예리함(즉, PW50)은 피크 신호의 크기와 신호의 커브 아래의 면적 비로부터 결정된다. 이러한 비는 플라이 높이를 나타낸다. 본 발명은 제1 고조파와 제3 고조파를 필터하기 위하여 밴드 패스 필터를 사용하여야 하는 필요를 없앤다. 본 발명은 입력 신호로부터 피크 크기의 50%에서의 펄스폭의 측정치인 PW50을 결정한다. 본 발명은 헤드 플라이 높이의 표시인 이 비율을 결정하기 위하여 전파 정류기 및 적분 회로와 병렬접속된 피크 검출기를 사용한다.
PW50은 피크와 베이스 사이의 점 중간에서의 펄스의 폭으로 정의된다. 이러한 점은 펄스 A에 대한 요소(302)로서 도 3에 도시된다. 일반적으로, 헤드가 디스크 구동 시스템의 매체의 표면을 더 높이 날수록, 헤드로부터 출력되는 펄스는 더 넓어진다. 즉, 신호 PW50은 더 커진다. 헤드가 디스크를 판독할 만큼만 표면에서 떨어질 때, 도 3에 도시된 바와 같이 상대적으로 좁은 펄스가 헤드로부터 출력된다. 따라서, PW50은 상대적으로 작다. 그러나, 디스크 표면으로부터의 헤드의 플라이 높이가 증가함에 따라, 헤드로부터의 펄스 출력은 도 4에 도시된 것과 같이 더 넓어지고, PW50은 상당히 더 커진다. 따라서, 신호 PW50은 실제 플라이 높이를 잘 나타낼 수 있다.
도 3 및 도 4는 각각 좁은 펄스와 넓은 펄스의 2개의 예를 도시한다. 플라이 높이에 따라, 상대적인 폭은 변한다. 이론적으로는, 도시된 2개 사이의 폭을 갖는 유한 수의 펄스들이 존재한다.
PW50에 기초하여 플라이 높이를 결정하기 위한 회로를 구현하는 데는 많은 방법이 있다. H1이 도 3의 펄스의 크기를 나타내고 A1이 펄스의 면적을 나타낸다면,
Figure 112007017355574-pat00001
은 PW50의 측정치를 나타낸다. 동일하게, 도 4에서, H2가 펄스의 크기를 나타내고 A2가 펄스의 면적을 나타낸다면,
Figure 112007017355574-pat00002
는 PW50의 측정치를 나타낸다. 상기 조건으로,
Figure 111999005450453-pat00003
상기 헤드는 위치 2에서보다 위치 1에서 디스크에 더 가깝다.
도 6은 본 발명의 시스템도를 도시한다. 자기 디스크(602)는 스핀들 모터(618)로 회전된다. 헤드(604)는 데이타 천이를 판독하고 기록하고 자기 디스크(602) 상의 서보 변화를 판독한다. 이 천이는 헤드(604)로부터 신호를 증폭하는 전치 증폭기(606)로 입력된다. 증폭된 서보 천이 신호는 플라이 높이 탐지기(200)로 입력된다. 플라이 높이 탐지 회로(200)의 출력은 헤드 플라이 높이가 정상으로 되돌아올 때까지 데이타 기입을 미루는 비기입 데이타 제어 회로(300)로 입력된다. 그런 다음, 헤드(604)는 주어진 트랙 상에 데이타 정보를 기입하거나 재기입할 수 있다. 판독 채널(608)은 아날로그 펄스를 디지탈 펄스로 변환하고 기록된 변화로부터 타이밍과 위치 정보를 얻는다. 이러한 정보는 위치 제어 시스템(612)에 전송되고, 이 시스템은 차례로 헤드가 바람직한 트랙 상에 위치되도록 헤드를 이동하기 위하여 음성 코일 모터(616)를 제어한다. 판독 채널(608)은 호스트 컴퓨터로 인터페이스하기 위한 것 뿐만 아니라 버스 상에 위치될 정보를 준비하는 제어기(610)에 접속된다. 또한, 스핀들 모터 제어기(614)는 적당한 속도에서 디스크를 회전하기 위하여 스핀들 모터(618)를 제어한다.
도 2는 플라이 높이를 결정하기 위한 하나의 회로를 도시한다. 헤드로부터의 신호는 피크 검출기(202) 및 전파 정류기(full wave rectifier)(206)에 입력된다. 피크 검출기(202)는 입력 신호의 피크의 크기를 결정하고 계속해서 H에 대한 신호를 제공한다. 따라서, 신호 H는 피크 검출 회로(202)로부터 출력되고 제산 회로(210)로 입력된다. 이러한 신호 H는 입력 신호의 크기에 해당한다. 또한, 헤드로부터의 신호는 전파 정류 회로(206)로 입력된다. 전파 정류기(206)는 헤드로부터의 입력 신호를 정류한다. 정류된 신호는 전파 정류기(206)로부터 출력되어 연산 증폭기(208)로 입력된다. 커패시터(204)는 전파 정류기(206)의 출력과 연산 증폭기(208)의 출력사이에 접속된다. 면적 검출 회로(212)는 정류된 입력 신호의 커브 아래의 면적을 표시하는 신호 A를 출력한다. 연산 증폭기(208)로부터의 출력 신호인 신호 A는 제산 회로(210)로 입력된다. 제산 회로(210)는 피크 검출 회로(202)로부터의 출력인, 높이 신호 H를, 면적 탐지 회로(212)로부터의 출력인, 면적을 나타내는 신호 A로 나누어 플라이 높이를 표시하는 플라이 높이 신호를 출력한다.
도 5는 내부 지름부터 외부 지름까지의 PW50의 변화를 도시한다. PW50에서의 이러한 변화는 많은 요인들에 기인한다. 다만, 이들 요인들 중의 하나는 외부 지름에서 매체에 대한 헤드 속도의 증가이다. 이러한 증가된 속도는 디스크 상으로 헤드를 들어올리는 힘을 증가시킨다. 도 6에 도시된 바와 같이, 플라이 높이 탐지 회로(200)의 출력은 DSP가 될 수 있는 제어 회로(300)로 입력되어 플라이 높이가 ID 내지 OD 위치에 따라서 소정의 레벨 또는 임계치를 초과하는지의 여부를 결정한다. 이 소정의 레벨 또는 임계치가 초과된다면, 정보가 없거나 디스크 상에 적절하게 기입되지 않았거나 기입될 수 없는 위험성이 있고, 제어 회로(300)는 이러한 시스템(400)이 동일한 위치를 재기입하는데 필요한 제어 신호를 발생한다. 재기입하는 동안, 플라이 높이는 적당한 높이여야 하지만, 필요하다면 다시 결정하고 추가적인 재기입을 계획할 수 있다.
상기 기술한 바와 같이, 본 발명은 PW50에 기초하여 플라이(fly) 높이를 결정하기 위한 회로 및 방법을 사용하여 제1 고조파와 제3 고조파를 필터링하기 위하여 밴드 패스 필터를 사용하여야 하는 필요성을 없애는 효과를 제공한다.

Claims (6)

  1. 플라이 높이(fly height)를 탐지하기 위한 회로에 있어서,
    헤드에 의해 판독되고 디스크 상에 기록된 천이 신호(transition signal)를 출력하기 위한 회로;
    상기 천이 신호로부터 결정된, 피크 크기의 50%에서의 펄스폭의 측정치인 PW50 신호에 기초하여 상기 디스크로부터 상기 헤드의 플라이 높이를 측정하기 위한 회로; 및
    상기 플라이 높이에 기초하여, 상기 디스크에 대한 방사상 위치(radial position)에 따라 변하는 임계 높이에 도달하였는지의 여부를 결정하기 위한 회로
    를 포함하는 플라이 높이 탐지 회로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 PW50 신호는 상기 천이 신호의 면적에 대응하는 플라이 높이 탐지 회로.
  3. 삭제
  4. 플라이 높이를 탐지하기 위한 방법에 있어서,
    헤드에 의해 판독되고 디스크 상에 기록된 천이 신호를 출력하는 단계;
    상기 천이 신호로부터 결정된, 피크 크기의 50%에서 펄스폭의 측정치인 PW50 신호에 기초하여 상기 디스크로부터 상기 헤드의 플라이 높이를 측정하는 단계; 및
    상기 플라이 높이에 기초하여, 상기 디스크에 대한 방사상 위치에 따라 변하는 임계 높이에 도달하였는지의 여부를 결정하는 단계
    를 포함하는 플라이 높이 탐지 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 PW50 신호는 상기 천이 신호의 면적에 대응하는 플라이 높이 탐지 방법.
  6. 삭제
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