KR960011298B1

KR960011298B1 - 디스크 드라이브의 선속도 제어장치

Info

Publication number: KR960011298B1
Application number: KR1019940002651A
Authority: KR
Inventors: 윤형덕
Original assignee: 삼성전자 주식회사; 김광호
Priority date: 1994-02-15
Filing date: 1994-02-15
Publication date: 1996-08-21
Also published as: KR950025730A

Abstract

내용 없음.

Description

디스크 드라이브의 선속도 제어장치

제1a∼1f도는 종래의 선속도 제어동작을 도시한 타이밍도이다.

제2도는 본 발명에 의한 광자기디스크 드라이브를 개략적으로 도시한 블럭도이다.

제3a∼3f도는 본 발명에 의한 선속도 제어동작을 도시한 타이밍도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

26 : 마이크로 프로세서 36 : 주파수발생기(FG)

SW : 스위치

본 발명은 디스크 드라이브의 선속도 제어장치에 관한 것으로, 특히 시크(SEEK)동작중에 목표트랙의 각속도로 스핀들모터를 회전시켜 시크타임을 줄여 성능을 향상시킬 수 있는 선속도 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 광자기디스크 드라이브의 구동계통을 살표보면, 광픽업의 레이져빔의 촛점을 항상 디스크면에 일치시키는 포커싱 액츄에이터와, 레어져빔을 트랙의 중심에 일치시키는 트래킹 액츄에이터와 광픽업을 목표트랙으로 이동시키는 조동모터(coarse motor)와 디스크를 회전시 키는 스핀들모터(spindle motor)가 있다. 여기서, 스핀들모터는 디스크의 각속도(CAV시스템일 경우) 혹은 선속도(즉, 트래킹시에 레이져빔 위를 트랙이 통과하는 속도, CLV시스템일 경우)를 일정하게 제어하기 위하여 환경조건과 시간경과 변화에 안정한 PLL제어방식을 사용하고 있다. 그런데, 선속도 일정(CLV)방식을 사용하는 디스크 드라이브시스템에서는 시크(SEEK)동작을 수행하여 트랙의 위치가 바뀌면, 선속도를 일정하게 유지하기 위하여 각속도를 변화시키야 한다. 즉, 디스크의 외주방향에서는 반경이 크므로 각속도(RPM)를 작게하나, 내주에서는 반경이 작으므로 각속도(RPM)를 증가시켜야 한다.

제1a∼1f도는 종래의 선속도 제어장치에 의한 동작을 도시한 타이밍도이다. 제1a도는 시간의 경과에 따른 스핀들모터의 각속도를 도시한 그래프로서, 'w1'은 현재 트랙에서의 각속도를 나타내고,'wt'는 시크동작에 의해 도달한 목표트랙(Nt2)에서의 각속도를 나타낸다. 제1b도는 트래킹 서보의 온·오프를 도시한 타이밍도로서, 시크동작이 아닌 트래킹 동작중에는 트래킹서보(미도시)가 '온'되어 광픽업이 디스크의 트랙을 추종하도록 한다. 그런데, 인터페이스 제어기(미도시)로부터 시크명령이 입력되어 시크동작이 시작되면, 'a'와 같이 '오프'되어 광픽업이 목표트랙(Nt2)으로 이송되도록 하고, 시크동작이 종료되면 'b'와 같이 '온'되어 트래킹동작을 계속한다. 제1c도는 주파수발생(FG : Frequency Generator)서보계의 안정화(settling)신호를 나타낸 것이고, 제1d도는 위상동기루프(PLL)서보계의 온·오프를 도시한 것이다. 제1e도는 FG서보계의 온·오프를 나타내고, 제1f도는 PLL서보계의 안정화신호를 나타낸다. 제1a∼1f도에 있어서, '구간A'에서는 현재 트랙번호(TNc)에 대한 각속도 'w1'을 유지하면서 트래킹 서보가 '온'되어 트래킹동작으로 정상 동작중이다. 이때 스핀들모터는 PLL서보로부터 제1제어신호(iref1)를 입력하여 동기(SYNC)신호에 대해 위상동기되어 있다. 즉, '구간A'에서는 트래킹서보, PLL서보가 '온'되어 있고, FG서보는 '오프'되어 있다. 따라서, PLL서보는 안정화 상태에 있어 데이타를 억세스하는 것이 가능하다. 이때 목표트랙(Nt2)을 시크하는 시크동작이 시작되면, '구간B'가 시작된다. 즉, '구간B'에서는 트래킹서보를 '오프'하여 시크동작을 수행하며 PLL서보를 '오프'하고, FG서보를 '온'한다. 따라서 스핀들모터는 제2제어신호(iref2)에 따라 동작한다. 그런데, 시크동작중에도 각속도는 제1a도의 그래프에서와 같이 현재 트랙의 각속도는 'w1'을 유지하도록 마이크로 프로세서 내부의 속도제어부에서 지령속도(wr)로 'w1'을 출력하고, 스위치(SW)를 제2제어신호(iref2)로 연결한다. 즉 '구간B'에서는 FG저어루프를 사용하여 스핀들모터의 속도제어를 수행한다. 이후 시크동작이 종료되면, FG제어루프를 '오프' 시키고, PLL서보루프를 '온'(close)하여 스핀들모터의 각속도를 목표트랙의 각속도(wt)에 맞도록 조절한다.

이때가 '구간C'로써, PLL서보계에 의해 각속도(w)를 제어하여 목표속도(wt)로 안정화시키는 단계이고, '구간D'부터는 스핀들모터의 각속도가 목표속도(wt)로 안정화되고, 트래킹이 '온'되어 데이타를 읽을 수 있다.

이와 같이 동작하는 종래의 선속도 제어장치는 시크동작중에는 현재 트랙에서의 각속도(w1)를 계속 유지하다가 시크동작이 완료된 후에 PLL서보루프를 '온'하여 목표트랙에 해당하는 각속도(wt)로 변경하여 선속도를 일정하게 조절하였기 때문에, 시크동작 후 데이타를 독출하기까지 시간이 많이 걸리는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 시크동작중에 시핀들모터의 각속도를 목표트랙에서의 각속도로 회전시켜 데이타 억세스시간을 단축시킨 광자기디스크 드라이브의 선속도제어장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는 디스크의 트랙번호에 따라 각속도를 달리하여 선속도를 일정하게 제어하는 광자기디스크 드라이브의 선속도 제어장치에 있어서, 스핀들모터; 디스크의 재생신호로부터 동기신호를 검출하여 기준신호와 비교하여 제1제어신호를 출력하는 위상동기(PLL)서보루프; 상기 재생신호로부터 동기신호와 현재 트랙번호를 입력하고 상기 스핀들모터의 각속도를 검출하여 목표트랙의 각속도를 산출하여 시크동작중에 상기 목표트랙의 가속도로 회전하도록 제2제어신호를 출력하는 주파수발생(FG)서보루프; 및 트래킹동작중에서는 상기 PLL서보루프의 출력을 입력하여 상기 스핀들모터를 제어하고, 시크동작중에는 상기 FG서보루프의 출력을 입력하여 상기 스핀들모터를 제어하는 구동부를 구비한 것을 특징으로 한다.

이어서, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

제2도는 본 발명에 의한 광자기디스크 드라이브를 개략적으로 도시한 블럭도로서, 디스크(10)와, 디스크(10)로부터 정보를 재생하는 신호처리부(12)와, 재생된 신호에서 트랙번호를 검출하는 트랙번호검출기(14)와, 재생된 신호에서 동기신호(SYNC)를 검출하는 동기검출기(16)와, 동기신호(SYNC)를 분주하여 인틴럽트(INT2)신호를 발생하는 제2분주기 (18)와, 크리스탈 발전기(X-tal)를 사용하여 기준신호를 발생하는 기준신호발생기(20)와, 동기신호(SYNC)와 기준신호를 비교하여 위상차를 검출하는 위상검출기(22)와, 위상검출기(22)의 출력을 입력하여 제1제어신호(iref1)를 출력하는 PLL보상기(24)와, 마이크로 프로세서(26)와, 타이머(30)와, 마이크로 프로세서(26)의 출력(즉, 제2제어 데이타)을 입력하여 제2제어신호(iref2)를 출력하는 D/A변환기(32)와, 스위치(SW)와, 전력증폭기(34)와, 전력증폭기(34)의 출력에 따라 디스크(10)를 회전시키는 스핀들모터(36)와, 스핀들모터(36)의 회전수를 모니터하는 주파수발생기(FG : 38)와, 주파수발생기(38)의 출력을 카운팅하는 카운터 (40)와, 주파수발생기(38)의 출력을 분주하여 인터럽트(INT1)신호를 발생하는 제1분주기(42)를 구비한다. 제2도에 있어서, 구동부(35)는 전력증폭기(34)와 스위치(SW)를 포함하여 구성되고, 마이크로 프로세서 (26)는 FG속도보상기(28)를 내장하여 목표트랙(Nt2)에서의 각속도(w2)를 계산하여 지령속도(wr)로 입력하고, 이를 카운터(40)의 출력으로 구한 현재속도(w1)와 비교하여 제2제어 데이타를 출력한다.

한편, 디스크의 트랙번호에 따라 각속도를 달리하여 선속도를 일정하게 제어하는 광자기디스크 드라이브의 선속도 제어장치는 스핀들모터(36)와, 디스크(10)의 재생신호로부터 동기(SYNC)신호를 검출하여 기준신호와 비교하여 제1제어신호(iref1)를 출력하는 위상동기(PLL)서보루프와, 재생신호로부터 동기(SYNC)신호와 현재 트랙번호(TNc)를 입력하고 스핀들모터(36)의 각속도를 검출하여 목표트랙(Nt2)의 각속도(w2)를 산출하여 시크동작중에 목표트랙(Nt2)의 각속도(w2)로 회전하도록 제2제어신호(iref2)를 출력하는 주파수발생(FG)서보루프와, 트래킹동작중에서는 PLL서보루프의 출력을 입력하여 스핀들모터(36)를 제어하고, 시크동작중에는 FG서보루프의 출력을 입력하여 스핀들모터(36)를 제어하는 구동부(35)를 구비하며, FG서보루프는 스핀들모터(36)의 각속도에 따른 주파수를 발생시키는 주파수발생기(38)와, 주파수발생기 (38)의 출력을 카운팅하는 카운터(40)와, 주파수발생기(38)의 출력을 분주하여 인터럽트(INT1)신호를 발생하는 제1분주기(42)와, 트랙번호와 동기신호를 분주한 인터럽트(INT2)신호와 제1분주기(42)의 출력과 카운터(40)의 출력을 입력하여 목표트랙의 각속도(w2)를 계산하고, 이 계산값을 카운터(40)의 출력(w1)과 비교하여 제2기준데이타를 출력하는 마이크로 프로세서(26)와, 제2기준데이타를 아날로그신호로 변환하여 제2제어신호(iref2)를 출력하는 디지탈-아날로그 변환기(32)를 구비한다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 장치가 동작하는 것을 살펴보면, 트래킹 동작중에는 스위치(SW)의 가동단자를 'a'로 연결하여 PLL서보계로부터 제1제어신호(iref1)를 입력하여 전력증폭기(34)를 통해 스핀들모터 (36)로 출력하고, 시크 동작중에는 스위치(SW)의 가동단자를 'b'로 연결하여 FG서보계의 제2제어신호(iref2)로 스핀들모터(36)를 제어한다. 여기서, FG서보계는 스핀들모터(36)의 각속도(w)를 모니터하는 FG(38)와 카운터(40) 및 제1분주기(42)와 마이크로 프로세서(26)와 D/A변환기(32)를 포함하여 형성되고, PLL서보계는 디스크(10), 신호처리부(12), 동기검출기(16), 위상검출기(22), 기준신호발생기(20) 및 PLL보상기 (24)를 포함하여 형성된다.

제1분주기(42)의 출력인 인터럽트(INT1)신호는 스핀들모터(35)가 1바퀴 회전할 때마다 발생하여 마이크로 프로세서(26)에 인터럽트를 발생시키고, 동기신호를 분주한 제2분주기(18)의 출력인 인터럽트(INT2)신호도 마이크로 프로세서(26)에 인가되어 인터럽트를 발생시킨다. 마이크로 프로세서(26)는 인터럽트신호 INT1, INT2와 타이머(30)를 사용하여 선속도(v1)와 각속도(w)를 계산할 수 있고, 다음 식1과 같은 디스크의 선속도(v1)와 각속도(w)의 관계로부터 광스폿의 현재위치 'r'을 계산할 수 있다.

Vι =rω=c (일정) 식 1

이때, 트랙번호검출기(14)의 데이터를 읽어 현재의 트랙번호(TNc)를 'Nt1'이라 하면, 현재트랙(Nt1)에서의 선속도(v1)와 각속도(w1)를 측정하여 'r1'을 상기 식1로부터 다음과 같이 구한다.

이때의 트랙번호는 'Nt1'이므로 목표트랙 'Nt2'에서의 각속도를 'w2', 회전축에 대한 광스폿의 거리를 'r2'라하면, 다음 식3이 성립한다.

여기서, 'p'는 트랙간의 거리인 트랙 피치(track pitch)이다. 또한 상기 식1에 의해 다음의 관계가 성립하는 것을 알 수 있다.

Vι =r1ω1=r2ω2 식 4

상기 식4를 상기 식3에 대립하여 목표트랙(Nt2)에서의 각속도(w2)를 다음 식5와 같이 구할 수 있다.

따라서, 마이크로 프로세서(26)는 상기 식5로 구한 목표트랙(Nt2)에서의 각속도(w2)를 시크동작중에 지령속도(wr)로 출력하여 스핀들모터(36)를 제어하므로써 시크타임 및 PLL안정화시간을 줄일 수 있다.

제3a∼3f도는 본 발명에 의한 동작 타이밍을 도시한 타이밍도이다.

제3a도는 시간의 경과에 따른 스핀들모터(36)의 각속도를 도시한 그래프로서, 'w1'은 현재 트랙에서의 각속도를 나타내고, 'wt'는 시크동작에 의해 도달한 목표트랙에서의 실재 가속도를 나타내고, 'w2'는 목표트랙에서의 각속도를 상기 식5에 따라 계산에 의해 구한 것이다. 계산에 의한 목표트랙에서의 속도(w2)와 실제속도(wt)와의 차를 △w로 나타내고 속도오차라 한다. △w가 작을수록 구간2와 구간3의 시간이 짧아져 억세스타임이 짧아지고, △w를 최소화하기 위해서는 r1, w1을 정확하게 측정할 필요가 있다. 또한, △w는 최악의 경우일지라도 PLL 캡쳐 레인지(capture range)를 벗어나지않도록 해야 한다. 제3b도는 트래킹서보의 온·오프를 도시 한 타이밍도로서, 시크동작이 아닌 정상동작중에는 트래킹서보(미도시)가 '온'되어 광픽업이 디스크의 트랙을 추종하도륵 한다. 그런데, 인터페이스 제어기(미도시)로부터 시크명령이 입력되면 'a'와 같이 트래킹서보(미도시)가 '오프'되어 광픽업이 목표트랙(Nt2)으로 이송되도록 하고, 시크동작이 종료되면 'e' 또는 'f'와 같이 '온'되어 트래킹동작을 계속한다. 여기서, 'e'는 시크시간이 스핀들모터(36)의 FG제어계의 안정화(settling)시간보다 짧은 경우를 나타내고, 'f'는 시크시간이 FG제어계의 안정화시간보다 긴 경우를 나타낸다. 제3c도는 FG제어계의 안정화신호를 나타낸 것이고, 제3d도는 PLL서보의 온·오프를 도시한 것으로 '하이'는 '온', '로우'는 '오프'를 나타낸다. 제3e도는 FG서보계의 온·오프를 도시한 것으로, '하이'는 '온', '로우'는 '오프'를 나타내고, 제3f도는 PLL서보안정화신호를 도시한 것으로, '하이'는 안정화되어 데이타를 독출할 수 있다는 것을 나타내고, '로우'는 불안정하여 데이타를 독출할 수 없다는 것을 나타낸다. 제3a-3f도에 있어서, 구간1에서는 현재 트랙번호(TNc)에 대한 각속도 'w1'을 유지하면서 트래킹서보(미도시)가 '온'되어 트래킹동작으로 정상 동작중이다. 이때 스핀들모터(36)는 PLL서보로부터 제1제어신호(iref1)를 입력하여 동기신호에 대해 위상동기되어 있다. 즉, 구간1에서는 트래킹서보, PLL서보가 '온'되어 있고, FG서보는 '오프'되어 있다. 따라서, PLL서보는 안정화상태에 있어 데이타를 억세스하는 것이 가능하다. 이때 인터페이스 제어기(미도시)로부터 목표트랙(Nt2)을 시크하도록 시크명령이 입력되면, 구간2가 시작된다. 구간2에서는 트래킹서보를 '오프'하여 시크동작을 수행하며 PLL서보를 '오프'하고, FG서보를 '온'한다. 따라서 스핀들모터(36)는 제2제어신호(iref2)에 따라 동작한다. 그런데, 본 발명에서는 시크동작중에도 상기 식5로부터 구한 목표트랙의 각속도(w3)로 스핀들모터(36)를 제어하여 제3a도의 그래프에서와 같이 'w2'로 유지하도륵 한다. 즉, 이때 마이크로 프로세서(26)는 내부의 속도제어부에서 지령속도(wr)로 'w2'을 출력하고, 스위치(SW)를 제2제어신호(iref2)로 연결한다. 구간2에서 계산된 목표트랙의 각속도(w2)로 안정화되면 FG제어루프를 '오프'하고, PLL서보루프를 '온'(close)하여 스핀들모터(36)의 각속도를 목표트랙의 실제 각속도(wt)에 맞도록 조절한다. 이때가 구간3로써, PLL서보계에 의해 각속도를 제어하여 실제의 목표속도(wt)로 안정화시키는 단계인데, 속도오차(△w)가 적으므로 종래보다 휠씬 빨리 안정화되는 것을 알 수 있다. 구간4부터는 시크종료 후 데이타를 읽을 준비가 완료되는 안정화된 시점으로, 구간1과 같다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 선속도일정(CLV)방식을 사용하는 디스크 드라이브에 사용되어 시크동작중에 스핀들모터의 가속도를 목표트랙에서의 각속도로 회전시키므로써 데이타 억세스시간을 단축시켜 디스크 드라이브의 성능을 향상시키는 효과가 있다. 또한, 시크동작이 종료된 뒤에 PLL서보루프를 '온'할때 선속도 에러값이 크지않으므로 보다 안정된 위상동기가 가능하다.

Claims

디스크의 트랙번호에 따라 각속도를 달리하여 선속도를 일정하게 제어하는 광자기디스크 드라이브의 선속도 제어장치에 있어서, 스핀들모터 디스크의 재생신호로부터 동기신호를 검출하여 기준신호와 비교하여 제1제어신호를 출력하는 위상동기(PLL)서보루프; 상기 재생신호로부터 동기신호와 현재 트랙번호를 입력하고 상기 스핀들모터의 각속도를 검출하여 목표트랙의 각속도를 산출하여 시크동작중에 상기 목표트랙의 각속도로 회전하도록 제2제어신호를 출력하는 주파수발생(FG)서보루프; 및 트래킹동작중에서는 상기 PLL서보루프의 출력을 입력하여 상기 스핀들모터를 제어하고, 시크동작중에는 상기 FG서보루프의 출력을 입력하여 상기 스핀들모터를 제어하는 구동부를 구비한 것을 특징으로 하는 광자기디스크 드라이브의 선속도 제어장치.
제1항에 있어서, 상기 FG서보루프는 상기 스핀들모터의 가속도에 따른 주파수를 발생시키는 주파수발생기와, 상기 주파수발생기의 출력을 카운팅하는 카운터와, 상기 주파수발생기의 출력을 분주하여 인터럽트신호를 발생하는 제1분주기와, 상기 트랙번호와 상기 동기신호를 분주한 인터럽트신호와 상기 제1분주기의 출력과 상기 카운터의 출력을 입력하여 상기 목표트랙의 각속도를 계산하고, 이 계산값을 상기 카운터의 출력과 비교하여 제2기준데이타를 출력하는 마이크로 프로세서와, 상기 제2기준데이타를 아날로그신호로 변환하여 제2제어신호를 출력하는 아날로그-디지탈 변환기를 구비한 것을 특징으로 하는 광자기 디스크 드라이브의 선속도 제어 장치.