TWI442386B - 用以減少磁性儲存裝置中之低頻損失的資料處理電路、裝置及方法 - Google Patents

用以減少磁性儲存裝置中之低頻損失的資料處理電路、裝置及方法 Download PDF

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Description

用以減少磁性儲存裝置中之低頻損失的資料處理電路、裝置及方法
本發明有關用於轉移資訊之系統和方法，更具體地有關用於從儲存媒體轉移資訊之系統和方法。
在傳統儲存裝置中，資訊係縱向地被記錄於磁性儲存媒體上。在縱向記錄方案中，資料檢測處理資料轉換金鑰。因此，來自磁性儲存媒體之信號感測的低頻部分(包括任何直流(DC)部分)並未傳遞資訊並可予排除。此外，要求於與資料檢測系統結合之前置放大器中提供高通濾波器以允許快速寫入而讀取恢復。
相較於縱向記錄之轉換的資料檢測金鑰，在較新的垂直記錄方案中，來自磁性儲存媒體之感測場的量攜帶資訊。在此狀況下，高通濾波器之使用可能排除一些從磁性儲存媒體感測之資訊。此外，由於碟片格式效率要求低編碼負擔，藉由運行長度限制碼(RLL)編碼而提供用於檢測低頻部分之能力受到限制。在一些狀況下，上述低頻能量的損失已導致使用垂直記錄方法之裝置中較低的信雜比。先前的資料檢測系統包括使用源自於檢測位元之錯誤回饋信號，以驅動頻譜失配補償電路。該等方法可用於維持被高通濾波器排除之較低頻率資訊，然而，該等方法係依賴源自於檢測資料位元之DC和低頻能量，以驅動回饋錯誤信號。在該等方法中，延遲時間變成主要的關切問題，且 最終限制了任何獲得DC和低頻能量之能力。
因此，為了至少上述原因，本技術中存在對於自儲存媒體存取資訊之先進系統和方法的需求。
本發明有關用於轉移資訊之系統和方法，更具體地有關用於從儲存媒體轉移資訊之系統和方法。
本發明之各式實施例提供資料處理電路，包括一放大器、二濾波器和總和元件。放大器提供放大輸出，其係使用二濾波器之第一濾波器進行濾波以產生第一濾波輸出。第一濾波輸出接著使用二濾波器之第二濾波器進行濾波以產生第二濾波輸出。總和元件加總第一濾波輸出和第二濾波輸出以提供極點改變輸出。在上述實施例的一些狀況下，該電路進一步包括從讀取通道電路至放大器之回饋迴路。在該狀況下，回饋迴路利用錯誤信號，其展現因包含第二濾波器而低於使用第一濾波器但未使用第二濾波器之相應頻率的頻率。
在上述實施例的一些狀況下，第一濾波器為高通濾波器。在一些狀況下，第二濾波器為低通濾波器。在特定狀況下，高通濾波器和低通濾波器之組合的角頻率低於高通濾波器的角頻率。在上述實施例的各式狀況下，使用包括但不限於電感器、電容器和電阻器之電路元件的組合而產生第一濾波器和第二濾波器。因而，濾波器可為例如LC濾波器或RC濾波器。基於文中所提供之揭露，本技術中 一般技藝之人士將理解可用於本發明之相關不同實施例之各類濾波器完成。在上述實施例的一或多個狀況下，總和元件被完成為第一濾波輸出和第二濾波輸出的實體耦合(即點或(dot-or)或線或(wired-or)架構)。基於文中所提供之揭露，本技術中一般技藝之人士將理解可用於本發明之相關不同實施例之各類總和元件完成。
在上述實施例的一些狀況下，放大輸出、第一濾波輸出、第二濾波輸出及極點改變輸出均為類比電信號。在該等狀況下，該電路可進一步包括將極點改變輸出轉換為一連串數位樣本的類比數位轉換器。此外，在上述實施例的一些狀況下，該電路進一步包括讀取通道電路，其可操作而於一連串數位樣本上執行資料檢測程序以恢復放大輸出所代表之資料集。資料檢測程序可使用資料檢測器而予執行。資料檢測器可為但不限於維特比(Viterbi)演算法檢測器或峰值檢測器。
在上述實施例的各式狀況下，放大器接收源自於包括以垂直記錄格式記錄資訊之儲存媒體的微小電信號。在一些狀況下，儲存媒體為磁性儲存媒體，且微小電信號係由相關於磁性儲存媒體而配置之讀/寫頭組件感測。
本發明的其他實施例提供用以減少磁性儲存媒體中低頻損失的方法。該等方法包括提供前置放大器電路，其包括放大器及高通濾波器。放大器之輸出係使用高通濾波器加以濾波而產生高通濾波輸出。亦提供極點改變濾波器，且高通濾波輸出係使用極點改變濾波器加以濾波而產生極 點改變輸出。極點改變輸出和高通濾波輸出被加總而產生前置放大器輸出。在上述實施例的一些狀況下，極點改變濾波器為低通濾波器。在該等狀況下，高通濾波器和低通濾波器之組合的角頻率可低於高通濾波器的角頻率。因而，操作低通濾波器以改變高通濾波器之極點。
本發明的再其他實施例提供儲存裝置，其包括具有資料集之代表的儲存媒體。讀/寫頭組件係相關於儲存媒體而配置並可操作而提供代表儲存於儲存媒體上之資訊的輸入信號。包括一放大器，其具有第一濾波器和第二濾波器。第二濾波器可操作而改變第一濾波器之極點，且放大器放大輸入信號並提供放大信號。包括一類比數位轉換器，其將放大信號轉換為一連串數位樣本，及包括一讀取通道電路，其可操作而於一連串數位樣本上執行資料檢測程序，以恢復資料集。在上述實施例的一些狀況下，放大輸出為第一放大輸出，且放大器提供第二放大輸出。第二放大輸出係提供予提供第一濾波輸出之第一濾波器，且第一濾波輸出係提供予提供第二濾波輸出之第二濾波器。第一濾波輸出和第二濾波輸出加總而產生第一放大輸出。
在上述實施例的各式狀況下，資料集之代表係以垂直記錄格式記錄。在上述實施例的特定狀況下，第一濾波器為高通濾波器，且第二濾波器為低通濾波器。在一些狀況下，高通濾波器和低通濾波器之組合的角頻率低於高通濾波器的角頻率。
該概述僅提供本發明之一些實施例的概要。經由下列 詳細描述、申請專利範圍及圖式，本發明之許多其他目標、特徵、優點和其他實施例將變得更加完全明顯。
本發明有關用於轉移資訊之系統和方法，更具體地有關用於從儲存媒體轉移資訊之系統和方法。
本發明之各式實施例操作以提升由於前置放大器合併高通濾波器所引發之頻譜失配的信雜比。在上述實施例之各式狀況下，來自併入前置放大器之高通濾波器的輸出通過低通濾波器，且高通濾波器之輸出與低通濾波器之輸出加總。結果為具改變極點之前置放大器，此處低頻能量相關於特定位元期間而被恢復。來自該等極點改變前置放大器之輸出接著可提供予提供相應於極點改變前置放大器之輸出的一連串數位樣本之類比數位轉換器。
談到圖1a，顯示依據本發明之一或多個實施例之包括極點改變前置放大器210之資料檢測系統200。極點改變前置放大器210接收輸入信號205。輸入信號205可為代表來自磁性儲存媒體之磁性記錄資料的微小類比信號。基於文中所提供之揭露，本技術中一般技藝之人士將理解可相關於本發明之不同實施例而使用之各類輸入信號及其來源。極點改變前置放大器210將輸入信號放大並執行信號之標準高通濾波，導致輸入信號205中低頻能量的顯著減少。此外，極點改變放大器210執行另一濾波程序，其有效地操作以改變與高通濾波程序相關之極點，並提供放大 輸出215。此極點改變濾波程序導致輸入信號205中之至少一些最初顯著的低頻能量恢復。
放大輸出215被提供予類比數位轉換器220。類比數位轉換器220可為本技術中任何已知之類比數位轉換器，並提供相應於所接收之類比信號的不同取樣增加之一連串數位樣本225。數位樣本225被提供予數位濾波器230。在一些狀況下，數位濾波器230為本技術中已知之數位有限脈衝響應濾波器。代表所接收之輸入信號205的濾波輸出235被提供予資料檢測器250，其依據所接收之輸入而演算決定適當位元序列。資料檢測器250可為本技術中已知之任何資料檢測器。例如，資料檢測器250可為但不限於Viterbi演算法資料檢測器或峰值檢測器。依據文中所提供之揭露，本技術中一般技藝之人士將理解可相關於本發明之不同實施例而使用之各類資料檢測器。
輸出295係從資料檢測器250提供。使用總和元件255將輸出295減去濾波輸出235以提供誤差項257(即提供予資料檢測器250之輸入與資料檢測器250之輸出之間的差)。誤差項257係相關於回饋迴路260而使用，回饋迴路260在使誤差項257最小化下提供回饋信號265予例如類比數位轉換器220。回饋迴路260可包括本技術中已知的各式不同電路。例如，回饋迴路260可包括偏移補償電路且回饋信號265被提供予極點改變前置放大器而執行一些程度之偏移補償。另一方面或此外，回饋迴路260可包括數位鎖相迴路，其於使用類比數位轉換器220而取 樣放大信號215期間可操作而調整相位。依據文中所提供之揭露，本技術中一般技藝之人士將理解可相關於本發明之不同實施例而使用之各類回饋迴路及相應回饋電路。
談到圖1b，依據本發明之一些實施例而描繪極點改變前置放大器201。極點改變前置放大器201包括接收輸入信號205之放大器216。放大器216可為本技術中任何已知之放大器，其可接收微小類比信號並將該等信號放大。放大器216將輸入信號205放大並提供放大輸出219予高通濾波器221。高通濾波器221可為本技術中任何已知之濾波器，其經設計而允許展現極高頻之信號通過，同時拒絕較低頻之信號。在本發明之一特定實施例中，高通濾波器221係使用電阻器、電容器及/或電感器之組合而予完成。高通濾波器221提供高通輸出226。
高通輸出226被提供予低通濾波器231。低通濾波器231可為本技術中任何已知之濾波器，其經設計而允許展現極低頻之信號通過，同時拒絕較高頻之信號。在本發明之一特定實施例中，低通濾波器231係使用電阻器、電容器及/或電感器之組合而予完成。低通濾波器231提供低通輸出236。使用總和元件241將低通輸出236與高通輸出226加總而從極點改變前置放大器201產生濾波輸出256。經由加總低通輸出236和高通輸出226而產生濾波輸出256，高通濾波器221所組建之極點便改變。在本發明之一特定實施例中，低通濾波器221之角頻率匹配高通濾波器221所組建之極點，並導致相應於低頻信號的一些 損之能量增加回至系統。
應注意的是可經由將低通濾波器231和總和元件241附加至併入高通濾波器之現有前置放大器電路而建構極點改變前置放大器201。因而，該等方法不需電路設計以使用原先相關於縱向記錄而設計之電路，而相關於垂直設計使用。此外，應注意的是雖然極點改變前置放大器201包括設計用以改變高通濾波器221所組建之極點的低通濾波器，但可使用例如帶通濾波器之其他類型濾波器而產生類似效果。基於文中所提供之揭露，本技術中一般技藝之人士將理解可相關於本發明之不同實施例而使用之各類極點修改濾波器。
談到圖2，圖300描繪依據本發明之一或多個實施例之示範輸入310之信號頻譜頻率(如實線所示)及示範極點改變濾波器輸出320。上述所示信號係相關於高通濾波器輸出340之信號頻譜及相應於示範輸入310之低通濾波器輸出330之信號頻譜。如同所示，示範輸入310之頻譜包括於高通濾波器輸出340中減少的可觀低頻能量。經由加總低通濾波器輸出330和高通濾波器輸出340，便產生極點改變濾波器輸出320。如同可見，極點改變濾波器輸出320的有效3dB頻率被擠壓而遠低於高通濾波器輸出340之頻率。此導致信號能量損失的減少及相應之信雜比的增加。
應注意的是回饋信號(例如通過回饋迴路260和檢測器250之信號)的延遲時間相同，無關乎係使用極點改變 前置放大器或包括高通濾波器之標準前置放大器。因而，經由將高通濾波器之有效角頻率壓低，回饋迴路之固定延遲時間便變得少有限制。延遲時間限制不重要，因為任何錯誤信號回饋(例如錯誤信號257)展現低於信號僅經高通濾波所展現之頻率。此較低頻率使得跨越回饋迴路所需時間(例如回饋迴路260加上通過檢測器250之時間)變不重要。
談到圖3，流程圖400顯示依據本發明之一些實施例之用以恢復資料檢測系統中之低頻資料的方法。依照流程圖400，提供包括高通濾波器之放大器(方塊410)。來自放大器之高通濾波輸出被提供予低通濾波器，此處係低通濾波(方塊420)。高通濾波輸出接著被附加至低通濾波器輸出(方塊430)。該些輸出之加總(方塊430)接著可被提供予接收電路，此處其可從類比信號領域被轉換為數位信號領域，數位濾波並使用資料檢測器(方塊440)處理。
談到圖4，顯示依據本發明之各式實施例之包括極點改變前置放大器570的儲存系統500。儲存系統500可為例如硬碟機。除了極點改變前置放大器570外，儲存系統500包括具資料檢測器之讀取通道510。所結合之資料檢測器可為本技術中已知之任何資料檢測器，包括例如Viterbi演算法資料檢測器。儲存系統500亦包括介面控制器520、硬碟控制器566、馬達控制器568、主軸馬達572、磁碟盤578及讀/寫頭576。介面控制器520控制來 去磁碟盤578之資料的定址和時序。磁碟盤578上之資料包含磁性信號組，其可於組件適當地裝設於磁碟盤578之上時由讀/寫頭組件576加以檢測。在一實施例中，磁碟盤578包括依據垂直記錄方案而記錄之磁性信號。
在典型的讀取作業中，讀/寫頭組件576經由馬達控制器568而準確地定位於磁碟盤578上之所需資料磁軌上。馬達控制器568相關於磁碟盤578而定位讀/寫頭組件576，並經由在硬碟控制器566的指導下將讀/寫頭組件移至磁碟盤578上之適當資料磁軌而驅動主軸馬達572。主軸馬達572以預定的旋轉速率(RPM)旋轉磁碟盤578。一旦讀/寫頭組件578被定位於適當資料磁軌附近，代表磁碟盤578上之資料的磁性信號便隨著磁碟盤578被主軸馬達572旋轉而被讀/寫頭組件576感測。感測之磁性信號被提供作為代表磁碟盤578上之磁性資料的微小類比信號。此微小類比信號經由極點改變前置放大器570而從讀/寫頭組件576被轉移至讀取通道模組564。極點改變前置放大器570可操作而放大從磁碟盤578存取之微小類比信號。此外，極點改變前置放大器570提供高通濾波和低通濾波之組合，其操作以恢復從磁碟盤578接收之資訊的低頻能量。在特定狀況下，極點改變前置放大器可類似於上述相關於圖2b而予完成。接著，讀取通道模組510解碼並使接收之類比信號數位化，以重新產生最初寫入至磁碟盤578之資訊。該資料作為讀取資料503而被提供予接收電路。寫入作業實質上與接著被提供予讀取通道模組510 之寫入資料501的讀取作業相反。該資料接著被編碼並寫入至磁碟盤578。
總之，本發明提供用以減少資料檢測系統中低頻損失的新穎系統、裝置、方法及配置。雖然上述已提供本發明之一或多個實施例的詳細描述，但在不改變本發明之精神下，各式改變、修改及等效配置對熟悉本技術之人士而言將是顯而易見的。因而，上列描述將不用於限制本發明之範圍，本發明之範圍係由申請專利範圍所定義。
200‧‧‧資料檢測系統
201、210、570‧‧‧極點改變前置放大器
205‧‧‧輸入信號
215、219‧‧‧放大輸出
216‧‧‧放大器
220‧‧‧類比數位轉換器
221‧‧‧高通濾波器
225‧‧‧數位樣本
226‧‧‧高通輸出
230‧‧‧數位濾波器
231‧‧‧低通濾波器
235、256‧‧‧濾波輸出
236‧‧‧低通輸出
241、255‧‧‧總和元件
250‧‧‧資料檢測器
257‧‧‧誤差項
257‧‧‧錯誤信號
260‧‧‧回饋迴路
265‧‧‧回饋信號
295‧‧‧輸出
300‧‧‧圖
310‧‧‧輸入
320‧‧‧極點改變濾波器輸出
330‧‧‧低通濾波器輸出
340‧‧‧高通濾波器輸出
400‧‧‧流程圖
410、415、430、440‧‧‧方塊
500‧‧‧儲存系統
501‧‧‧寫入資料
503‧‧‧讀取資料
510‧‧‧讀取通道模組
520‧‧‧介面控制器
564‧‧‧讀取通道模組
566‧‧‧硬碟控制器
568‧‧‧馬達控制器
572‧‧‧主軸馬達
576‧‧‧讀/寫頭組件
578‧‧‧磁碟盤
經由參照本說明書其餘部分所描述之圖式，可體現本發明之各式實施例的進一步瞭解。在圖式中，於許多圖式中使用之相同編號係指同樣的元件。在一些狀況下，由下標字母組成之次標籤係與編號結合來標示多個類似零件之一。當參照無次標籤說明之編號時，係指所有該等之多個類似零件。
圖1a描繪依據本發明之一或多個實施例之包括極點改變前置放大器的資料檢測系統；圖1b描繪依據本發明之一些實施例之極點改變前置放大器；圖2描繪依據本發明之特定實施例之極點改變濾波器的示範輸入和示範輸出連同中間信號；圖3描繪依據本發明之一些實施例之顯示用以恢復資料檢測系統中之低頻資料之方法的流程圖；及 圖4描繪依據本發明之各式實施例之包括極點改變前置放大器的儲存系統。
200‧‧‧資料檢測系統
205‧‧‧輸入信號
210‧‧‧極點改變前置放大器
215‧‧‧放大輸出
220‧‧‧類比數位轉換器
225‧‧‧數位樣本
230‧‧‧數位濾波器
235‧‧‧濾波輸出
255‧‧‧總和元件
250‧‧‧資料檢測器
257‧‧‧誤差項
257‧‧‧錯誤信號
260‧‧‧回饋迴路
265‧‧‧回饋信號
295‧‧‧輸出

Claims (20)

  1. 一種資料處理電路，其中該電路包含：一提供放大輸出之放大器；一第一濾波器，組態成接收該放大輸出並提供第一濾波輸出；一第二濾波器，可操作而改變該第一濾波器之極點，其中該第二濾波器組態成接收該第一濾波輸出並提供第二濾波輸出；及一總和元件，其中該總和元件可操作而加總該第一濾波輸出與該第二濾波輸出以提供極點改變輸出。
  2. 如申請專利範圍第1項之資料處理電路，其中該電路進一步包含：一類比數位轉換器，其中該類比數位轉換器可操作而將該極點改變輸出轉換為一連串數位樣本。
  3. 如申請專利範圍第2項之資料處理電路，其中該電路進一步包含：一讀取通道電路，其中該讀取通道電路為可操作而於該一連串數位樣本上執行資料檢測程序以恢復該放大輸出所代表之資料集。
  4. 如申請專利範圍第3項之資料處理電路，其中該資料檢測程序係使用選自下列群組之資料檢測器而予執行，該群組包括：維特比(Viterbi)演算法檢測器和峰值檢測器。
  5. 如申請專利範圍第1項之資料處理電路，其中該電 路進一步包含從該讀取通道電路至該放大器之回饋迴路，其中該回饋迴路利用一錯誤信號，該錯誤信號展現一頻率，因包含該第二濾波器使該頻率較未利用該第二濾波器之相應頻率低。
  6. 如申請專利範圍第1項之資料處理電路，其中該第一濾波器為高通濾波器。
  7. 如申請專利範圍第6項之資料處理電路，其中該第二濾波器為低通濾波器。
  8. 如申請專利範圍第7項之資料處理電路，其中該高通濾波器和該低通濾波器之組合的角頻率低於該高通濾波器的角頻率。
  9. 如申請專利範圍第1項之資料處理電路，其中該放大器接收一微小電信號，且其中該微小電信號係源自於包括以垂直記錄格式記錄之資訊的儲存媒體。
  10. 如申請專利範圍第9項之資料處理電路，其中該儲存媒體為磁性儲存媒體，且其中該微小電信號係由相關於該磁性儲存媒體配置之讀/寫頭組件感測。
  11. 如申請專利範圍第1項之資料處理電路，其中該第一濾波器和該第二濾波器係使用選自包括電感器、電容器和電阻器之群組的電路元件之組合而予產生。
  12. 如申請專利範圍第1項之資料處理電路，其中該總和元件為該第一濾波輸出和該第二濾波輸出之實體耦合。
  13. 一種用以減少磁性儲存媒體中之低頻損失的方法 ，該方法包含：提供一前置放大器電路，其中該前置放大器電路包括一放大器和一高通濾波器，且其中該放大器之輸出係使用該高通濾波器濾波以產生高通濾波輸出；提供一極點改變濾波器；使用該極點改變濾波器濾波該高通濾波輸出以產生極點改變輸出；及加總該極點改變輸出與該高通濾波輸出以產生前置放大器輸出。
  14. 如申請專利範圍第13項之用以減少磁性儲存媒體中之低頻損失的方法，其中該極點改變濾波器為低通濾波器，且其中該高通濾波器和該低通濾波器之組合的角頻率低於該高通濾波器的角頻率。
  15. 一種儲存裝置，其中該儲存裝置包含：一儲存媒體，其中該儲存媒體包括資料集之代表；一讀/寫頭組件，相關於該儲存媒體而配置並可操作而提供代表儲存於該儲存媒體上之資訊的輸入信號；一放大器，包括第一濾波器和第二濾波器，其中該第二濾波器可操作而改變該第一濾波器之極點，且其中該放大器可操作而放大該輸入信號並提供放大信號；一類比數位轉換器，其中該類比數位轉換器可操作而將該放大信號轉換為一連串數位樣本；及一讀取通道電路，其中該讀取通道電路可操作而於該一連串數位樣本上執行資料檢測程序以恢復該資料集。
  16. 如申請專利範圍第15項之儲存裝置，其中該資料集之代表係以垂直記錄格式記錄。
  17. 如申請專利範圍第15項之儲存裝置，其中該第一濾波器為高通濾波器。
  18. 如申請專利範圍第17項之儲存裝置，其中該第二濾波器為低通濾波器。
  19. 如申請專利範圍第18項之儲存裝置，其中該高通濾波器和該低通濾波器之組合的角頻率低於該高通濾波器的角頻率。
  20. 如申請專利範圍第15項之儲存裝置，其中該放大輸出為第一放大輸出，其中該放大器提供第二放大輸出，其中該第二放大輸出被提供予提供第一濾波輸出之該第一濾波器，其中該第一濾波輸出被提供予提供第二濾波輸出之該第二濾波器，及其中該第一濾波輸出與該第二濾波輸出被加總以產生該第一放大輸出。
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