KR19980042325A - 보정회로, 등화기 및 이것을 사용한 자기기록 재생장치 - Google Patents

보정회로, 등화기 및 이것을 사용한 자기기록 재생장치 Download PDF

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KR19980042325A
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야스타카 니시다
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가나이 츠토무
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Abstract

MR 헤드 등의 재생신호의 상하비대칭성을 보정하기 위한 보정회로, 등화기 및 이것을 사용한 자기기록 재생장치에 관한 것으로서, 종래의 선형신호처리방식을 사용한 경우에도 매우 간단한 회로구성을 비선형성을 제거하는 비선형성 대응 등화기를 실현하고 비선형성에 대한 에러율의 열화가 작은 고밀도인 자기기록 재생장치를 제공하기 위해, 입력신호 진폭이 임의의 레벨을 기준으로해서 상하비대칭인 경우에 입력신호의 상하비대칭성을 보정하는 회로에 있어서, 입력신호와 이 입력신호의 임의배의 신호의 2개의 값 중 어느 한쪽을 입력신호가 임계값보다 큰 경우와 작은 경우 중의 어느 경우에 보정된 신호를 출력할지를 선택해서 출력하는 구성으로 하였다.
이것에 의해, 매우 간단한 회로구성을 상하비대칭성의 보정이 가능하게 되고, 비선형특성을 갖는 MR 헤드에 있어서 성능을 향상시킬 수 있으며, 성능을 유지한 채 더욱 비선형성이 큰 MR 헤드를 이용하는 것도 가능하고, 양품율 향상에 의해 제조비용을 저감할 수 있어 경제효과가 크다는 효과가 있다.

Description

보정회로, 등화기 및 이것을 사용한 자기기록 재생장치
본 발명은 MR 헤드 등의 재생신호의 상하비대칭성을 보정하기 위한 보정회로, 등화기 및 이것을 사용한 자기기록 재생장치에 관한 것이다.
자기디스크장치에 있어는 고밀도화를 위해 재생헤드의 고감도화가 진행되고 있고, 종래의 유도성 헤드 대신에 자기저항효과 또는 거대자기저항효과를 사용한 재생 헤드(이하, 「MR 헤드 또는 GMR 헤드」라 한다)가 개발되어 있다. 도 8을 사용해서 MR 헤드 비선형성의 원리를 간단하게 설명한다. MR 헤드에서는 동일도면에 도시한 바와 같은 MR 소자의 자계재생출력 변환특성(76)을 이용해서 재생을 실행한다. MR 헤드는 이 변환특성(76)상의 어느 부분을 이용할 지를 결정하는 바이러스자계가 MR 소자에게 인가되는 구조로 되어 있다. 즉, 매체자화로부터의 자계(71)에 바이어스자계(73)을 중첩시키고 변환특성(76)상의 직선적인 부분에 동작영역(74)가 설정된다. 이 동작영역은 바이어스전류의 전류자계에 의한 제어되는 구조나 MR 소자에 인가되는 센스전류 및 MR 소자의 자화와 바이어스용 자화막의 자기적 상호작용 등을 이용하는 구조의 것이 있다.
따라서, 바이어스전류의 어긋남이나 MR 소자 등의 자기특성의 편차 등에 의해 재생파형(72)의 상하비대칭으로 대표되는 비선형성이 보여진다. 일반적으로, 신호처리계는 자기기록재생계가 선형인 것을 전제로 해서 설계가 이루어지고 있고, 비선형성은 성능열화의 큰 요인으로 된다. 그래서, 등화기 입력전에 비선형성을 보정하는 것에 의해 열화를 저감하는 방법이 제안되어 있다. 비선형보정 A/D 변환(일본국 특허공개공보 평성5-205205호)에서는 A/D 변환기로의 입력신호의 정부의 극성에 의해 A/D 변환기의 스케일을 다른 값으로 설정하는 것에 의해, 재생파형의 상하비대칭을 보정한다. 자기저항헤드출력의 적응성 디지털 선형화 방법 및 장치(일본국 특허공개공보 평성6-44510호)에서는 재생신호를 AD 변환한 후에 참조용 테이블를 사용해서 진폭값을 보정하고 있다. 이 경우, 변환특성은, MR 헤드의 바이어스자계를 변화시키는 것에 의해 가 MR 헤드의 특성을 미리 측정해 두고, 특성이 변화한 경우에는 기억되어 있는 테이블에 따라 피팅을 실행한다. 마찬가지로, 등화기 입력전에 비선형성을 보정하는 방법으로서 자계재생출력 변환특성의 역특성을 N차 함수(N=3정도)로 근사해서 비선형성을 제거하는 방법도 있다. 또, FIR 필터의 등화목표를 최적화하는 것에 의해 비선형성에 의한 열화를 저감하는 방법(일본국 특허공개공보 평성5-266403호)가 제안되어 있다. 또, 판정귀환형 등화기에 RAM을 내장시킨 등화기를 사용하고 비선형 비트시프트 등을 포함한 비선형성에 대응하는 방법이 제안되어 있다.
등화기입력전에 MR 비선형성을 제거하는 방식은 유효한 방식이지만, 완전하게 제거하기 위해서는 복잡한 특성의 제거기(canceller)가 필요하게 되고 그것을 실현하기 위해서는 복잡한 연산회로 또는 큰 메모리를 필요로 하여 회로규모가 커져 제조비용이 상승하게 된다. 또, A/D 변환기 그 자체로 보정하는 방법은 스케일링을 변경하는 경우 기준전압을 변경하기 위해 A/D 변환기의 회로의 각 소자에 인가되는 전압이나 부하 등이 변경되므로 LSI로 구성할 때 정밀도 좋게 만드는 것이 곤란하다. 또, 동일방법에서는 A/D 변환기의 기준전압이라는 아날로그값으로 보정용의 계수를 설정하므로 회로소자의 편차 등의 요인이 있어 정밀도가 높은 보정이 곤란하다.
자기디스크장치에 있어서의 MR 헤드 비선형성 보정은 에러율의 개선이 목적이며 비선형성을 완전하게 제거할 필요는 없다. 에러율에 가장 큰 영향을 미치고 있는 것은 왜곡이 극단적으로 큰 부분이다. MR 헤드 비선형성의 경우 상하의 파형진폭이 비대칭으로 되어 있는 경우 진폭이 큰 부분에서의 왜곡이 가장 크고 이 부분의 진폭보정을 실행하면 효율좋게 에러율의 개선이 가능하다.
본 발명의 목적은 종래의 선형신호처리방식을 사용한 경우에 있어서도 매우 간단한 회로구성으로 비선형성을 제거하는 비선형성 대응 등화기를 실현하고, 비선형성에 의한 에러율의 열화가 작은 고밀도인 자기기록 재생장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 상하비대칭 보정파형 등화기의 구성을 설명하는 도면,
도 2는 제 1 실시예의 자기디스크장치의 기록재생계의 구성을 설명하는 도면,
도 3은 제 1 실시예의 상하비대칭 보정파형 등화기의 구성을 설명하는 도면,
도 4는 제 2 실시예의 상하비대칭 보정파형 등화기의 구성을 설명하는 도면,
도 5는 제 2 실시예의 상하비대칭 보정기의 입출력특성을 도시한 도면,
도 6은 제 3 실시예의 상하비대칭 보정파형 등화기의 구성을 설명하는 도면,
도 7은 제 3 실시에의 상하비대칭 보정기의 입출력특성을 도시한 도면,
도 8은 MR 헤드의 재생특성을 설명하는 도면,
도 9는 MR 헤드 비선형성에 의한 상하비대칭성을 설명하는 도면.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 다음과 같은 수단을 갖는다.
도 1에 도시한 바와 같이 입력신호(1)과 입력신호(1)을 임의배 연산기(3)에서 임의배한 신호의 2개의 값 중 어느 한쪽을 입력선택기(4)에서 선택하고 출력하는 수단, 입력신호(1)이 임계값(6)보다 큰지 작은지를 비교기(7)에 의해 판정하는 수단 및 임계값보다 큰 경우와 작은 경우 중의 어느 경우에 보정된 신호를 출력할지의 선택을 실행하고 또한 항상 보정하지 않은 값을 출력할 수 있도록 하기 위한 수단(판정결과 제어부(5))을 사용한다.
상기 수단에 의해 상하비대칭성을 보정한 신호를 FIR 필터(2)에 의해 파형 등화하는 수단을 사용한다.
입력신호의 임의배의 신호를 구하는 부분의 AD변환기에 의해 디지털화된 신호를 디지털연산하는 회로로서 입력신호의 절대값부를 시프트하는 것에 의해 1/2의 누승을 곱한 값을 구하고 이것을 상기 입력신호에 가산 또는 감산하는 수단을 사용한다.
입력신호의 임의배의 신호를 구하는 부분은 입력신호의 절대값부의 시프트가 3비트 시프트 즉 입력신호의 1/8의 값을 상기 입력신호에 대해 가산 또는 감산하는 수단을 사용한다.
출력값을 선택하는 판정임계값이 0으로서 입력신호의 부호비트에 의해 비교판정을 실행하는 수단을 사용한다.
본 발명의 제 1 실시예를 설명한다.
제 1 실시예에서는 PRML(Partial Response Maximum Likelihood) 신호처리 방식의 등화기부분에 본 발명의 상하비대칭 보정파형 등화기를 적용한다.
도 2는 제 1 실시예의 자기디스크장치의 기록재생계의 개략적인 도면이다. 본 장치에서는 컴퓨터 등의 상위기기로부터의 명령에 의해 컨트롤러(10)이 사용자 데이터를 출력한다. 8/9엔코더(11)에서는 입력데이터를 8/9 부호로 변환하고, 라이트프리보정 등의 제어를 실행하는 기록제어부(12)로 출력하고, 이 제어결과에 따라 기록앰프(13)이 기록전류를 발생하고 기록헤드(14)에 의해 기록매체(15)에 기록을 실행한다. 재생측에서는 MR 헤드(16)에 의해 검출된 신호를 프리앰프(17), 재생앰프(18)에 의해 증폭한 후 로우패스필터(LPF)(19)에 의해 여분의 고주파잡음을 제거하고, 6비트 AD 변환기(ADC)(20)에 의해 디지털신호를 변환한다. 디지털화된 재생신호는 본 발명에 의한 상하비대칭 보정기(21)에 의해 MR 헤드 비선형성에 의한 상하비대칭성을 보정한 후, 등화기(22)에 의해 4급 PR 파형에 등화가 실행된다. 등화기는 7탭 FIR 필터(트랜스버셜필터)구성이다. 등화기출력을 사용해서 최대공산(maximum likelihood) 복호기(23)에 있어서 복호가 실행되고 8/9 디코더(24)에 의해 8/9부호에서 사용자 데이터로 변환된다.
도 3을 사용해서 상하비대칭 보정기의 구성을 설명한다. ADC(20)에 의해 디지털화된 재생신호의 각 시각의 샘플에 대해서 그 자체의 값과 임의배 연산부(40)에서 보정계수(34)를 곱한 값의 2개가 준비된다. 각 샘플은 임계값(35)와 비교가 실행되고 비교결과는 1 또는 0의 1비트로 되어 출력된다. 이 결과는 상술한 준비된 2개의 값 중의 어느 것을 출력할지를 선택하는 신호로서 사용되지만 임계값보다 큰 값의 경우와 작은 값의 경우 중 어느 경우에 보정한 값을 출력할지를 선택하기 위해서 보정극성선택 레지스터(38)이 존재한다. 이 레지스터(38)에 의해 임계값(35)와의 비교결과와 그 반전결과 중의 어느 하나가 선택된다. 또, 어느 경우에도 보정을 실행하지 않는 상태를 선택하기 위한 보정유무설정 레지스터(39)가 있다. 이 레지스터(39)와의 AND결과를 입력선택(32)의 제어에 사용한다. 따라서, 레지스터(39)가 0인 경우, 입력선택(32)는 항상 0 측이 선택되게 되고, 항상 ACD(20)의 출력이 그대로 출력된다. 이 2개의 레지스터(38), (39)에 의한 제어가 상술한 도 1의 판정결과 제어부(5)에 상당한다.
또한, 본 실시예에서는 보정계수(34) 및 임계값(35)는 등화오차 또는 에러율이 최소로 되도록 임의로 설정할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예를 설명한다.
제 2 실시예는 제 1 실시예의 상하비대칭 보정기의 구성이 다른 것 이외에는 제 1 실시예와 마찬가지이다.
도 4를 사용해서 본 실시예의 상하비대칭 보정기의 구성을 설명한다. 본 실시예는 ACD(20)의 출력데이터형식이 6비트어 길이, 2의 보수표현인 경우의 보정계수의 승산부 및 임계값 판정부를 간략화한 것이다. 임의배 연산부(41)에서는 ACD(20)의 출력의 7/8에 상당하는 값을 출력한다. 즉, 제 1 실시예의 도 3에 있어서 보정계수(34)를 7/8에 고정한 경우에 상당한다. -1/8의 값을 구하기 위해서 부호비트로 되는 최상위 비트를 뺀 상위 2비트를 하위 2비트로, 최상위비트를 나머지 상위 4비트로 각각 NOT 회로에 의해 반전시키서 변환한다. 이것에 의해, ACD(31)의 출력의 -1/8의 값(보정량(51))이 구해진다. 이 값을 원래의 값에 가산하는 것에 의해 7/8의 값을 구할 수 있다. 또, 보정극성의 제어는 최상위비트와 그 반전값을 사용하고, 보정극성선택 레지스터(38) 및 보정 유무설정 레지스터(39)에 의해 선택, 연산이 이루어진 후에 입력선택기(32)의 제어신호로 된다.
임의배 연산부(41)에서의 연산예를 설명한다. ACD 출력이 101111(-17)인 경우에 비트연산에 의해 10(2)를 보정량(51)로서 출력한다. 이 보정량(51)을 ADC 출력에 가산기에 의해 가산하는 것에 의해서 보정된 값(49) 110001 -15)가 산출된다. 하위 3비트는 무시하고 최상위의 부호비트와 다음의 상위 2비트를 사용해서 보정량을 비트연산에 의해 구한다. 이때, 하위비트를 잘라 버리고 당연히 계산결과에는 사사오입 오차가 포함되는 경우가 있다.
도 5에 본 실시예의 상하비대칭 보정기의 입출력특성의 예를 도시한다. 실제로는 이산값이 입력 및 출력값으로 되지만, 동일도면에서는 간단히 하기 위해 연속값적으로 표시하고 있다. 이 경우, 보정극성선택 레지스터(38)의 값은 1이다, 입력값이 부인 경우 입력의 7/8배로 압축된 값(보정된 값(48))이 출력되고, 정인 경우 입력값이 그대로(보정되지 않은 값(48))이 출력된다.
본 발명이 제 3 실시예를 설명한다.
본 실시예는 제 2 실시예의 상하비대칭 보정기의 구성의 일부가 다른 것 이외에는 제 2 실시예와 마찬가지이다.
도 6을 사용해서 본 실시예의 상하비대칭 보정기의 구성을 설명한다. 본 실시예는 ADC(20)의 출력데이터형식이 6비트어 길이, 2의 보수표현인 경우 보정계수의 승산부 및 임계값 판정부를 간략화한 것이다. 임의배 연산부(40)에서는 ADC(20)의 출력의 9/8에 상당하는 값을 출력한다. 즉, 제 1 실시예의 도 3에 있어서 보정계수(34)를 9/8에 고정한 경우에 상당한다. 1/8의 값을 구하기 위해서 부호비트로 되는 최상위비트를 뺀 상위 2비트를 하위 2비트로, 최상위 비트를 나머지 상위 4비트로 변환한다. 이것에 의해, ADC(31)의 출력의 1/8의 값이 구해진다. 이 값을 원래의 값에 가산하는 것에 의해 9/8의 값을 구할 수 있다. 또, 보정극성의 제어는 최상위비트와 그 반전값을 사용해서 보정극성선택 레지스터(38) 및 보정유무설정 레지스터(39)에 의해 선택, 연산이 이루어진 후에 입력선택기(32)이 제어신호로 된다.
임의배 연산부(42)에서의 연산예를 설명한다. ADC 출력이 10000(16)인 경우에 비트연산에 의해 10(2)를 보정량으로서 출력한다. 이 보정량을 ADC 출력에 가산하는 것에 의해 보정된 값 10010 (18)을 출력한다.
도 7에 본 실시예의 상하비대칭 보정기의 입출력특성의 예를 도시한다. 이 경우, 보정극성 선택 레지스터(38)의 값은 0이다. 입력값이 정인 경우 입력의 9/8배로 증폭된 값이 출력되고, 부인 경우 입력값이 그대로 출력된다.
본 실시예에 있어서 재생파형의 상하비대칭도가 20%인 경우에 비트에러율 1E-5 달성에 필요한 신호대 잡음비(SNR)가 약 1,0dB 작아졌다. 또한, 상하비대칭도는 정부의 고립재생파형이 진폭값을 각각 Ep, En으로 한 경우(Ep-En)/(Ep+En) [%]로 정의하였다.
제 2, 제 3 실시예에서는 보정계수를 1/2의 누승으로 하는 것에 의해 입력신호와 보정계수의 승산부가 간단화되고 회로규모를 매우 작게 할 수 있다.
또한, 실시예에서는 PRML 신호처리방식을 예로 해서 사용했지만, 본 발명은 EPRML(Extended PRML)방식 등 신호처리방식에 관계없이 적용가능하다.
MR 헤드의 자계-재생출력 변환특성(62)는 도 9에 도시한 바와 같은 선형변환특성(61)에서 어긋난 곡선으로 되는 경우가 있다. 진폭이 작은 측의 극성을 증폭 또는 큰 측을 압축하고, 도 5, 도 7에 도시한 바와 같은 특성의 보정을 실행하는 것에 의해 매우 간단한 회로구성을 상하비대칭성의 보정이 가능하게 된다.
본 발명에 의하면, MR 헤드의 비선형성에 의한 파형의 왜곡을 매우 간단한 회로구성으로 보정할 수 있다. 따라서, 종래의 각종 신호처리방식과 조합하는 것에 의해 비선형특성을 갖는 MR 헤드에 있어서 성능을 향상시키는 것이 가능하다. 또 한편으로, 성능을 유지한 채 더욱 비선형성이 큰 MR 헤드를 이용하는 것도 가능하게 되고, 양품을 향상에 의해 제조비용을 저감할 수 있어 경제효과가 크다.

Claims (10)

  1. 입력신호 진폭이 임의의 레벨을 기준으로해서 상하비대칭인 경우에 상기 입력신호의 상하비대칭성을 보정하는 회로에 있어서,
    입력신호와 이 입력신호의 임의배의 신호의 2개의 값 중 어느 한쪽을 입력신호가 임계값보다 큰 경우와 작은 경우 중의 어느 경우에 보정된 신호를 출력할지를 선택해서 출력하는 것을 특징으로 하는 보정회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력신호의 크기에 관계없이 항상 보정하기 않은 값을 출력할 수 있는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 보정회로.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    AD변환기에 의해 디지털화된 신호를 디지털연산하는 회로로서 입력신호의 임의배의 신호를 구하는 부분이 입력신호의 절대값부를 시프트하는 것에 의해 상기 입력신호에 1/2의 누승을 곱한 값을 구하고 이것을 상기 입력신호에 가산 또는 감산하는 것을 특징으로 하는 보정회로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    입력신호의 절대값부의 시프트가 3비트시프트 즉 입력신호의 1/8의 값을 상기 입력신호에 대해 가산 또는 감산하는 것을 특징으로 하고, 출력값을 선택하는 판정임계값이 0으로서 입력신호의 부호비트에 의해 판정을 실행하는 것을 특징으로 하는 보정회로.
  5. 입력신호 진폭이 임의의 레벨을 기준으로해서 상하비대칭인 경우에 입력신호의 상하비대칭성을 보정하는 회로에 있어서,
    입력신호와 이 입력신호의 임의배의 신호의 2개의 값 중 어느 한쪽을 상기 입력신호가 임계값보다 큰 경우와 작은 경우 중의 어느 경우에 보정된 신호를 출력할지를 선택하는 보정극성선택 레지스터를 갖는 것을 특징으로 하는 보정회로.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 입력신호의 크기에 관계없이 항상 보정하지 않는 값을 출력할 수 있는 보정유무설정 레지스터를 갖는 것을 특징으로 하는 보정회로.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    AD변환기에 의해 디지털화된 신호를 디지털연산하는 회로로서 입력신호의 임의배의 신호를 구하는 부분이 입력신호의 절대값부를 시프트하는 것에 의해 상기 입력신호에 1/2의 누승을 곱한 값을 구하고, 이것을 상기 입력신호에 가산 또는 감산하는 임의배 연산부를 갖는 것을 특징으로 하는 보정회로.
  8. 제 7 항에 있어서,
    입력신호의 절대값부의 시프트가 3비트시프트 즉 입력신호의 1/8의 값을 상기 입력신호에 대해서 가산 또는 감산하는 임의배 연산부를 갖는 것을 특징으로 하는 보정회로.
  9. 특허청구범위 제 1 항 ~ 제 8 항 중의 어느 한항에 기재된 보정회로를 트랜스버셜형 필터의 전단에 마련한 것을 특징으로 하는 등화기.
  10. 특허청구범위 제 9 항에 기재된 등화기를 사용하고, 재생헤드에 자기저항효과 또는 거대자기저항효과를 사용한 헤드를 사용하는 것을 특징으로 하는 자기기록 재생장치.
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