WO2006046380A1 - 磁気ヘッド駆動回路および磁気記録再生装置、再生ヘッド保護方法 - Google Patents

磁気ヘッド駆動回路および磁気記録再生装置、再生ヘッド保護方法 Download PDF

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    • H03F2200/381—An active variable resistor, e.g. controlled transistor, being coupled in the output circuit of an amplifier to control the output

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic recording / reproducing apparatus that records and reproduces data on a magnetic recording medium, and more particularly to a protection technique for the reproducing head.
  • a magnetic recording / reproducing apparatus typified by a hard disk is often used as a recording medium used in an electronic device.
  • an MR (Magneto Resistive) element is used as a head for reproducing magnetically recorded data. Since the resistance value of an MR element changes due to a change in magnetic flux, information recorded on a magnetic recording medium can be converted into a voltage and read by measuring the voltage at both ends while a predetermined bias current is passed. it can.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 6-176558
  • the magnetic recording / reproducing apparatus including the MR element has the following problems.
  • FIG. 6 shows the configuration of the head periphery of a typical magnetic recording / reproducing apparatus.
  • a magnetic recording / reproducing apparatus 100 is provided with a reproducing head 10 and a recording head 12, and includes a magnetic head driving circuit 200 that supplies a bias to each head.
  • the magnetic head driving circuit 200 includes a reproducing head driving circuit 14 and a recording head driving circuit 16, which are integrated together.
  • the reproducing head 10 and the recording head 12 are provided close to a disk which is a magnetic recording medium.
  • the magnetic head drive circuit 200 is often provided at a position distant from the head, and during that time, it is routed by four wires Rx, Ry, Wx, and Wy. Since these wires are routed close to each other by several centimeters, the parasitic capacitance between the wires cannot be ignored.
  • the recording head drive circuit 16 switches a write current flowing through the recording head 12 at a high speed, and this write current is a parasitic capacitance between the above-described wirings. And crosstalk to wiring Rx and Ry on the playback head 10 side. As a result, the voltage across the read head 10 varies in accordance with the switching of the write current during the recording operation, which may affect the life and reliability of the read head 10.
  • the present invention has been made in view of a strong problem, and an object thereof is to provide a technique for protecting the reproducing head without affecting the circuit operation in the magnetic recording / reproducing apparatus. .
  • One embodiment of the present invention relates to a magnetic head driving circuit.
  • This magnetic head drive circuit includes first and second terminals to be connected to both ends of the reproduction head element, and a variable impedance element connected in parallel with the reproduction head element between the first and second terminals. And a control unit for controlling the impedance of the variable impedance element. The control unit reduces the impedance of the variable impedance element during the recording operation.
  • the impedance of the variable impedance element provided in parallel with the reproducing head element is reduced during the recording operation,
  • the effective resistance value between the second terminals can be lowered, and the read head element can be protected by lowering the voltage applied to the read head element. It can be done.
  • the impedance during the recording operation of the variable impedance element may be set to be equal to or less than the impedance of the reproducing head element.
  • variable impedance element may be a MOS transistor having a drain and a source connected to the first and second terminals, respectively, and a gate connected to the control unit.
  • the control unit can turn on the transistor by making the gate-source voltage of the MOS transistor larger than the threshold voltage during the recording operation, and there is a resistance corresponding to the on-resistance of the transistor between the first and second terminals. Will be inserted. As a result, a part of the current flowing through the reproducing head element during the recording operation flows through the MOS transistor, so that the reproducing head element can be protected. In addition, since the resistance value of the MOS transistor when it is off is very high, the influence on the circuit during the reproduction operation can be reduced.
  • variable impedance element has a drain and a source connected to the first and second terminals, a gate connected to the control unit, a P-type MOS transistor, and a source and a drain connected to the first and second terminals, respectively. And an N-type MOS transistor whose gate is connected to the control unit.
  • Yet another embodiment of the present invention is a magnetic head drive circuit.
  • the magnetic head drive circuit includes first and second terminals to be connected to both ends of the read head element, and a voltage clamp element connected in parallel with the read head element between the first and second terminals. Then, the voltage clamp element is operated so that the voltage applied to the read head element during the recording operation is equal to or lower than a predetermined voltage.
  • Another aspect of the present invention is a magnetic recording / reproducing apparatus.
  • This apparatus includes the above-described magnetic head driving circuit.
  • Yet another aspect of the present invention is a reproducing head protecting method for a magnetic recording / reproducing apparatus that records and reproduces data on a magnetic recording medium.
  • This reproducing head protection method reduces the impedance at both ends of the reproducing head element during the recording operation.
  • the reproducing head can be protected without affecting the circuit operation in the magnetic recording / reproducing apparatus.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a magnetic recording / reproducing apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a variable impedance element.
  • FIG. 3 is a diagram showing signal waveforms of wiring lines Rx, Ry, Wx, and Wy in the write mode when the variable impedance element is not operated.
  • FIG. 4 is a diagram showing signal waveforms of respective wirings Rx, Ry, Wx, and Wy in a write mode when a variable impedance element is operated in the magnetic recording / reproducing apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing a modification of the configuration of the variable impedance element.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of a head peripheral portion of a general magnetic recording / reproducing apparatus.
  • FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a magnetic recording / reproducing apparatus 100 according to the embodiment.
  • This magnetic recording / reproducing apparatus 100 is a node disk apparatus for writing information to or reading information from a magnetic disk (not shown), and includes a reproducing head 10, a recording head 12, and a magnetic head drive circuit 200.
  • a coil is attached to the recording head 12, and it is arranged close to a magnetic disk that rotates at high speed.
  • a signal current corresponding to information to be recorded is passed through the coil of the recording head 12, an induced magnetic field is generated, and the magnetic disk is magnetized by the magnetic flux leaking from the magnetic gap, and information is written.
  • the reproducing head 10 includes an MR element whose resistance value changes according to the magnetic flux, and the resistance value changes due to the magnetic flux generated from the magnetic disk magnetized corresponding to the written information. It can be converted into an electrical signal and read out.
  • the magnetic head driving circuit 200 is a circuit for driving and controlling the reproducing head 10 and the recording head 12, and includes a reproducing head driving circuit 14, a recording head driving circuit 16, a control unit 18, and a variable impedance element 20.
  • the body is accumulated.
  • the magnetic head drive circuit 200 is switched in a time division manner to a read mode during a reproducing operation and to a write mode during a recording operation.
  • the recording head drive circuit 16 is connected to the recording head 12 by write wirings Wx and Wy.
  • the recording head drive circuit 16 is active in the write mode, and controls the current that flows through the recording head 12 in accordance with information written to the magnetic disk.
  • the first terminal 102 and the second terminal 104 corresponding to the input / output terminals of the reproducing head drive circuit 14 are connected to the reproducing head 10 by reading wirings Rx and Ry.
  • the read head drive circuit 14 is active in the read mode and supplies a constant bias current Ibias to the read head 10.
  • the reproducing head drive circuit 14 is connected to the voltage drop of the reproducing head 10, that is, the first terminal 102.
  • the information written on the magnetic disk is taken out as an electrical signal by differentially amplifying the voltage between the second terminal 104 and the second terminal 104
  • the read wirings Rx, Ry and the write wirings Wx, Wy are laid in parallel on the FPC (Flexible Printed Circuit) from the magnetic head driving circuit 200 to the reproducing head 10 and the recording head 12. Therefore, there is a parasitic capacitance (not shown) between the wirings.
  • FPC Flexible Printed Circuit
  • variable impedance element 20 is provided between the first terminal 102 and the second terminal 104, and its impedance changes according to the control signal Vent input from the control unit 18.
  • the control unit 18 outputs a control signal Vent to the variable impedance element 20, sets the impedance of the variable impedance element 20 high in the read mode, and sets the impedance of the variable impedance element 20 low in the write mode.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of the variable impedance element 20.
  • variable impedance element 20 is composed of an N-type MOS transistor.
  • the MOS transistor has a drain and a source connected to the first terminal 102 and the second terminal 104, respectively, and a control signal Vent output from the control unit 18 is input to the gate.
  • the control unit 18 outputs a high level as the control signal Vent in the write mode and outputs a low level in the read mode.
  • a high level is output as the control signal Vent and Vent-Vy> Vt
  • the MOS transistor that is the variable impedance element 20 is turned on.
  • Vt is the MOS transistor gate-source threshold and the value voltage.
  • the gate length and gate width of the MOS transistor are set so that the on-resistance Ron between the drain and source is approximately equal to or less than the resistance value Rmr of the read head 10 connected between the first terminal 102 and the second terminal 104. Set.
  • the variable impedance element 20 of FIG. 2 may be formed of a P-type MOS transistor.
  • the source and the drain are connected to the first terminal 102 and the second terminal 104, respectively.
  • the control unit 18 sets the control signal Vent to low level in the write mode. Outputs high level in the read mode. When the low level is output as the control signal Vent and Vx ⁇ Vcnt> Vt, the MOS transistor, which is the variable impedance element 20, is turned on.
  • Fig. 3 shows the signal waveforms of each wiring Rx, Ry, Wx, and Wy in the write mode when the variable impedance element 20 is not operated.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents current and voltage.
  • the scales on the vertical and horizontal axes are different from the actual scale because they are enlarged and reduced as needed for ease of viewing.
  • the signal appearing on the write wirings Wx and Wy has a time waveform that changes according to the direction of the current as shown in FIG.
  • a constant bias current lb is supplied from the read head drive circuit 14 to the read head 10 via the read wirings Rx and Ry.
  • the resistance value Rmr of the reproducing head 10 is a constant value. Therefore, the voltage waveforms Vx and Vy of the read wirings Rx and Ry should all take a constant value.
  • the voltage Vmr between the first terminal 102 and the second terminal 104 is caused by the DC component lb X Rmr due to the noisy current lb and the crosstalk between the wirings indicated by ⁇ This is given as the sum of the generated signal components.
  • the voltage Vmr between the first terminal 102 and the second terminal is applied to the reproducing head 10. Assuming the breakdown voltage of the reproducing head 10 as shown by the broken line in FIG. 3, when a large signal is coupled due to crosstalk between wirings, a voltage exceeding the breakdown voltage of the MR element of the reproducing head 10 is generated. This may affect the reliability of the reproducing head 10.
  • the voltage applied to the reproducing head 10 is suppressed using the variable impedance element 20 in order to protect the reproducing head 10. To do. The operation will be described below.
  • the control unit 18 In the read mode, since the control unit 18 outputs a low level as the control signal Vent, the MOS transistor that is the variable impedance element 20 is turned off. Since the impedance between the drain and source of the MOS transistor at this time is several orders of magnitude larger than the impedance of the read head 10, the influence can be ignored during reading.
  • the control unit 18 switches the control signal Vent to the noise level.
  • the MOS transistor which is the variable impedance element 20 is turned on, and the impedance between the drain and source becomes the on-resistance Ron.
  • FIG. 4 shows signal waveforms of the respective wirings Rx, Ry, Wx, and Wy in the write mode when the variable impedance element 20 is operated in the magnetic recording / reproducing apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the impedance between the first terminal 102 and the second terminal 104 is low, the amplitudes AVx and AVy of the signal components coupled from the write wirings Wx and Wy to the read wirings Rx and Ry are the same. It will be about. At this time, the amplitude of the signal component ⁇ generated by the crosstalk between the wires in the voltage Vmr applied to both ends of the reproducing head 10 is also reduced.
  • the potential difference Vmr between the first terminal 102 and the second terminal 104 is lower than the withstand voltage Vth of the reproducing head 10 indicated by the broken line, so that the write wiring Wx, Wy to the read wiring Rx, Ry Therefore, even when a large signal is coupled due to crosstalk between wirings, it is possible to prevent a voltage exceeding the breakdown voltage of the MR element of the read head 10 from being generated and protect the read head 10. be able to.
  • a variable impedance element is provided between the first terminal 102 and the second terminal 104 to which the reproducing head 10 is connected, and reproduction is performed.
  • the current flowing through the reproducing head 10 can be reduced by lowering its impedance, the applied voltage can be limited, and the reproducing head 10 can be protected.
  • the bias current lb is continuously supplied to the reproducing head 10 even in the write mode, it is not necessary to stop the operation of the constant current source in the reproducing head driving circuit 14. As a result, when switching from the write mode to the read mode, there is no time delay associated with the restart of the constant current source, so it is possible to shift to the read mode with speed and force.
  • the switching time between the write mode and the read mode affects the data writing / reading speed on the magnetic disk.
  • the MOS transistor is made to be a variable impedance element 20 as in the magnetic recording / reproducing apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the time required for switching the impedance is on the order of several hundred ns or less. Therefore, recording and reproduction can be switched in a short time compared to the conventional case, and the reproducing head 10 can be protected without causing a decrease in the speed of the magnetic recording / reproducing apparatus 100.
  • variable impedance element 20 is configured by a single MOS transistor, but may be configured as shown in FIG.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing a modified example of the configuration of the variable impedance element 20.
  • the variable impedance element 20 includes an N-type MOS transistor 20 ⁇ and a P-type MOS transistor 20p.
  • the drain and source of the P-type MOS transistor 20p are connected to the first terminal 102 and the second terminal 104, respectively.
  • the N-type MOS transistor 20 ⁇ has a source and a drain connected to the first terminal 102 and the second terminal 104, respectively.
  • Control signals Vcnt and Vent ′ output from the control unit 18 are input to the gates of these MOS transistors 20 ⁇ and 20 ⁇ .
  • the control unit 18 outputs a high level as the control signal Vent in the write mode, and outputs a low level in the read mode.
  • As the control signal Vent it outputs a low level in write mode and a high level in read mode.
  • both MOS transistors 20n and 20p are turned off in the write mode, and both MOS transistors 20n and 20p are turned on in the read mode.
  • the impedance Zr between the first terminal 102 and the second terminal 104 in the write mode can be lowered and applied to the reproduction head 10.
  • the applied voltage can be lowered.
  • the impedance of the variable impedance element 20 is the reproduction head.
  • the impedance value should be determined appropriately according to the withstand voltage Vth of the playback head 10 and the amplitude of the signal component due to crosstalk.
  • the on-resistance Ron is determined by the transistor size, that is, the gate length and the gate width. Therefore, it is desirable to determine the on-resistance Ron in consideration of the area.
  • variable impedance element 20 has been described as an example of the variable impedance element 20, but other generally used variable impedance elements may be used.
  • variable impedance element 20 and the control unit 18 may be integrally integrated in the magnetic head driving circuit 200 as shown in FIG. 1, or may be separately configured outside thereof.
  • the configuration may be selected according to the semiconductor manufacturing process, required characteristics, cost, and the like.
  • the magnetic head drive circuit 200 and the magnetic recording / reproducing apparatus 100 using the magnetic head drive circuit 200 according to the present embodiment can be captured as follows. That is, the variable impedance element 20 has a voltage applied between the first terminal 102 and the second terminal 104 to be connected to both ends of the reproducing head 10 so that the voltage applied to the reproducing head 10 during the write mode is not more than a predetermined voltage. It can be thought of as a clamp element that clamps the voltage. Therefore, the same effect can be obtained by providing a circuit element having another voltage clamping function in parallel with the reproducing head 10 in place of the variable impedance element or in parallel with the variable impedance element and operating in the write mode. be able to.
  • the force described with respect to the magnetic recording / reproducing apparatus 100 using a magnetic disk is not limited to this, and the reproducing head protection technology according to the present invention is not limited to this. It can also be applied to a type of flexible disk storage device, a helical scan type image recording device (VTR), or a card type magnetic card.
  • VTR helical scan type image recording device
  • the reproducing head can be maintained without affecting the circuit operation in the magnetic recording / reproducing apparatus. Can protect.

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Abstract

　磁気記録再生装置において回路動作に影響を及ぼすことなく再生ヘッドを保護する。 　磁気記録再生装置１００は、図示されない磁気ディスクに情報を書き込み、あるいは読み出すハードディスク装置であって、再生ヘッド１０、記録ヘッド１２、磁気ヘッド駆動回路２００を含む。磁気ヘッド駆動回路２００は、再生ヘッド１０および記録ヘッド１２を駆動制御するための回路であって、再生ヘッド１０、記録ヘッド駆動回路１６、制御部１８、可変インピーダンス素子２０が一体集積化されている。この磁気ヘッド駆動回路２００は、再生動作時にはリードモードに、記録動作時にはライトモードに時分割的に切り替えられる。制御部１８は、ライトモード時に可変インピーダンス素子２０のインピーダンスを低下させる。

Description

明 細 書
磁気ヘッド駆動回路および磁気記録再生装置、再生ヘッド保護方法 技術分野
[0001] 本発明は、磁気記録媒体にデータを記録、再生する磁気記録再生装置に関し、特 にその再生ヘッドの保護技術に関する。
背景技術
[0002] 近年の電子機器の内部に使用される記録媒体としてハードディスクに代表される磁 気記録再生装置が多く用いられて 、る。このような磁気記録再生装置にお 、ては、 磁気記録されたデータを再生するヘッドに MR (Magneto Resistive)素子が用いら れる。 MR素子は、磁束の変化により抵抗値が変化するため、所定のバイアス電流を 流した状態で両端の電圧を測定することによって、磁気記録媒体に記録された情報 を電圧に変換して読み出すことができる。
[0003] このような MR素子は耐圧が低ぐ静電気などのノイズに対して非常に弱いことが知 られている（特許文献 1)。一方、磁気記録再生装置の容量の増大にともなって、 MR 素子としては高密度化が可能な GMR (Giant Magneto Resistive)素子や、 TM R (Tunneling Magneto Resistive)素子などが用いられるようになって 、るが、こ れらの素子はさらに耐圧が低くなつておりその保護技術は重要な課題となっている。
[0004] 特許文献 1 :特開平 6— 176558号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 上記の MR素子を備える磁気記録再生装置においては、次のような課題がある。
図 6は、一般的な磁気記録再生装置のヘッド周辺部の構成を示している。図 6に示 すように、磁気記録再生装置 100には、再生ヘッド 10と記録ヘッド 12が設けられて おり、それぞれのヘッドに対してバイアスを供給する磁気ヘッド駆動回路 200を備え ている。磁気ヘッド駆動回路 200は、再生ヘッド駆動回路 14および記録ヘッド駆動 回路 16を含んでおり、これらは一体集積ィ匕されている。
[0006] 再生ヘッド 10および記録ヘッド 12は磁気記録媒体であるディスクに近接して設けら れる一方、磁気ヘッド駆動回路 200はヘッドから離れた位置に設けられる場合が多く 、その間は 4本の配線 Rx, Ry, Wx、 Wyで引き回されることになる。これらの配線は 数 cmの距離を互いに近接して引き回されるため、配線間の寄生容量は無視できな いものとなる。
[0007] ここで磁気記録再生装置 100が記録動作を行う場合、記録ヘッド駆動回路 16は、 記録ヘッド 12に流す書き込み電流を高速にスイッチングするが、この書き込み電流 は、上述の配線間の寄生容量を介して、再生ヘッド 10側の配線 Rx、 Ryへとクロスト ークする。その結果、再生ヘッド 10の両端の電圧は、記録動作時の書き込み電流の スイッチングに合わせて変動することになるため、再生ヘッド 10の寿命、信頼性に影 響を及ぼすおそれがある。
[0008] ここで、再生ヘッド 10を保護するために、記録動作時に再生ヘッド 10に定電流を 供給する定電流源を接地し、再生ヘッド 10の両端の電位を固定する方法が考えられ る。し力しながら、この方法では、再生動作に移行する際に、定電流源を復帰させる のに時間がかかってしまい、高速な記録、再生が妨げられるという問題があった。ま た、高速復帰させるための回路を設けた場合、回路の規模が大きくなつてしまう。
[0009] 本発明は力かる課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁気記録再生装 置において回路動作に影響を及ぼすことなく再生ヘッドを保護するための技術の提 供にめる。
課題を解決するための手段
[0010] 本発明のある態様は磁気ヘッド駆動回路に関する。この磁気ヘッド駆動回路は、再 生ヘッド素子の両端に接続されるべき第 1、第 2端子と、第 1、第 2端子間に、再生へ ッド素子と並列に接続される可変インピーダンス素子と、可変インピーダンス素子のィ ンピーダンスを制御する制御部と、を備える。制御部は、記録動作中に可変インピー ダンス素子のインピーダンスを低減させる。
[0011] この態様によれば、磁気記録再生装置に用いられる磁気ヘッド駆動回路において 、記録動作中に再生ヘッド素子と並列に設けられた可変インピーダンス素子のインピ 一ダンスを下げることによって、第 1、第 2端子間の実効的な抵抗値を下げることがで き、再生ヘッド素子に印加される電圧を下げることによって再生ヘッド素子を保護す ることがでさる。
[0012] 可変インピーダンス素子の記録動作中のインピーダンスは、再生ヘッド素子のイン ピーダンスと同程度もしくはそれ以下に設定されてもよい。
[0013] 可変インピーダンス素子は、ドレイン、ソースがそれぞれ第 1、第 2端子に接続され、 ゲートが制御部に接続された MOSトランジスタであってもよい。
制御部によって、記録動作時に MOSトランジスタのゲートソース間電圧をしきい値 電圧より大きくすることによってトランジスタをオンすることができ、第 1、第 2端子間に は、トランジスタのオン抵抗に相当する抵抗が挿入されることになる。その結果、記録 動作時に再生ヘッド素子に流れる電流の一部は、 MOSトランジスタに流れることに なるため、再生ヘッド素子を保護することができる。また、 MOSトランジスタのオフ時 の抵抗値は非常に高いため、再生動作時に回路に及ぼす影響を低減することがで きる。
[0014] 可変インピーダンス素子は、ドレイン、ソースがそれぞれ第 1、第 2端子に接続され、 ゲートが制御部に接続された P型 MOSトランジスタと、ソース、ドレインがそれぞれ第 1、第 2端子に接続され、ゲートが制御部に接続された N型 MOSトランジスタと、を含 んでもよい。
第 1、第 2端子間に P型 MOSトランジスタと N型 MOSトランジスタを並列に接続する こと〖こよって、第 1、第 2端子がどの電位に設定された場合においても、すくなくとも一 方の MOSトランジスタはオンさせることができるため、より確実に再生ヘッド素子の保 護を図ることができる。
[0015] 本発明のさらに別の態様は、磁気ヘッド駆動回路である。この磁気ヘッド駆動回路 は、再生ヘッド素子の両端に接続されるべき第 1、第 2端子と、第 1、第 2端子間に、 再生ヘッド素子と並列に接続される電圧クランプ素子と、を備え、記録動作中に再生 ヘッド素子に印加される電圧が所定の電圧以下となるように電圧クランプ素子を作動 させる。
[0016] この態様によれば、記録動作中に記録ヘッドに供給される電流信号がクロストーク によって再生ヘッド側に混入した場合においても、再生ヘッド素子には所定の電圧を 超す電圧が印加するのを防ぐことにより再生ヘッド素子を保護することができる。 [0017] 本発明の別の態様は、磁気記録再生装置である。この装置は、上述の磁気ヘッド 駆動回路を備える。
[0018] 本発明のさらに別の態様は、保護方法磁気記録媒体にデータを記録、再生する磁 気記録再生装置の再生ヘッド保護方法である。この再生ヘッド保護方法は、記録動 作中に再生ヘッド素子の両端のインピーダンスを低下させる。
[0019] この態様によれば、記録動作中に、再生ヘッド側にクロストークなどに起因する電流 が流れても、インピーダンスが低いため再生ヘッド素子の両端の電圧降下を小さく抑 えることができ、再生ヘッド素子を保護することができる。
[0020] なお、以上の構成要素の任意の組合せや本発明の構成要素や表現を方法、装置
、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 発明の効果
[0021] 本発明に係るヘッド駆動回路、磁気記録再生装置および再生ヘッド保護方法によ れば、磁気記録再生装置において回路動作に影響を及ぼすことなく再生ヘッドを保 護することができる。
図面の簡単な説明
[0022] [図 1]実施の形態に係る磁気記録再生装置の構成を示す回路図である。
[図 2]可変インピーダンス素子の構成を示す回路図である。
[図 3]可変インピーダンス素子を動作させな 、場合のライトモード時の各配線 Rx、 Ry 、 Wx、 Wyの信号波形を示す図である。
[図 4]実施の形態に係る磁気記録再生装置において、可変インピーダンス素子を動 作させた場合のライトモード時の各配線 Rx、 Ry、 Wx、 Wyの信号波形を示す図であ る。
[図 5]可変インピーダンス素子の構成の変形例を示す回路図である。
[図 6]—般的な磁気記録再生装置のヘッド周辺部の構成図である。
符号の説明
[0023] 10 再生ヘッド、 12 記録ヘッド、 14 再生ヘッド駆動回路、 16 記録ヘッド 駆動回路、 18 制御部、 20 可変インピーダンス素子、 100 磁気記録再生装 置、 200 磁気ヘッド駆動回路。 発明を実施するための最良の形態
[0024] 図 1は、実施の形態に係る磁気記録再生装置 100の構成を示す回路図である。こ の磁気記録再生装置 100は、図示されない磁気ディスクに情報を書き込み、あるい は読み出すノヽードディスク装置であって、再生ヘッド 10、記録ヘッド 12、磁気ヘッド 駆動回路 200を含む。
[0025] この磁気記録再生装置 100において、記録ヘッド 12にはコイルが装着されており、 高速回転する磁気ディスクに近接して配置されている。この記録ヘッド 12のコイルに 記録すべき情報に対応した信号電流を流すと、誘導磁界が発生し、磁気ギャップか ら漏れ出る磁束によって磁気ディスクが磁ィ匕されて情報が書き込まれる。
再生ヘッド 10は、磁束に応じて抵抗値が変化する MR素子を含んでおり、書き込ま れた情報に対応して磁化された磁気ディスクから発生する磁束によってその抵抗値 が変化するため、磁気信号を電気信号に変換して読み出すことができる。
[0026] 磁気ヘッド駆動回路 200は、再生ヘッド 10および記録ヘッド 12を駆動制御するた めの回路であって、再生ヘッド駆動回路 14、記録ヘッド駆動回路 16、制御部 18、可 変インピーダンス素子 20がー体集積ィ匕されて 、る。この磁気ヘッド駆動回路 200は、 再生動作時にはリードモードに、記録動作時にはライトモードに時分割的に切り替え られる。
[0027] 記録ヘッド駆動回路 16は、書き込み配線 Wx、 Wyによって記録ヘッド 12と接続さ れている。記録ヘッド駆動回路 16は、ライトモード時にアクティブとなり、磁気ディスク に書き込む情報に応じて記録ヘッド 12に流す電流を制御している。
[0028] 再生ヘッド駆動回路 14の入出力端子に相当する第 1端子 102および第 2端子 104 は、読み込み配線 Rx、 Ryによって再生ヘッド 10と接続されている。再生ヘッド駆動 回路 14は、リードモード時にアクティブとなり、再生ヘッド 10に対して一定のバイアス 電流 Ibiasを供給する。再生ヘッドの MR素子の抵抗値は磁気ディスクの磁束に依存 して変化し、その抵抗値を Rmrと書けば、再生ヘッド 10の両端の電圧降下 Vmrは、 Vmr=Rmr X Ibiasで与えられる。通常、 MR素子の抵抗値は数十 Ω程度であり、数 mAのバイアス電流を流すことによって 0. IVから IV程度の電圧降下を得ることがで きる。再生ヘッド駆動回路 14は、再生ヘッド 10の電圧降下、すなわち第 1端子 102 および第 2端子 104間の電圧を差動増幅することによって磁気ディスクに書き込まれ た情報を電気信号として取り出す。
[0029] 読み込み配線 Rx、 Ryおよび書き込み配線 Wx、 Wyは、磁気ヘッド駆動回路 200 から再生ヘッド 10および記録ヘッド 12までの間を FPC (Flexible Printed Circui t)上に平行に敷設されている。したがって、各配線間には図示しない寄生容量が存 在すること〖こなる。
[0030] 可変インピーダンス素子 20は、第 1端子 102および第 2端子 104間に設けられてお り、制御部 18から入力される制御信号 Ventに応じてそのインピーダンスが変化する 。制御部 18は、可変インピーダンス素子 20に対して制御信号 Ventを出力し、リード モードにおいてそれぞれ可変インピーダンス素子 20のインピーダンスを高く設定し、 ライトモードにおいて可変インピーダンス素子 20のインピーダンスを低く設定する。
[0031] 図 2は、可変インピーダンス素子 20の構成を示す回路図である。ライトモード時に おける第 1端子 102および第 2端子 104の電圧をそれぞれ Vx、 Vyとすると、 Vx— V y=Vmrが成り立つている。
図 2において、可変インピーダンス素子 20は N型の MOSトランジスタによって構成 されている。この MOSトランジスタは、ドレインおよびソースがそれぞれ第 1端子 102 および第 2端子 104に接続されており、ゲートには制御部 18から出力される制御信 号 Ventが入力されて!、る。
[0032] 制御部 18は、制御信号 Ventとして、ライトモードにおいてはハイレベルを出力し、リ ードモードにおいてはローレベルを出力する。制御信号 Ventとしてハイレベルが出 力され、 Vent— Vy>Vtとなると可変インピーダンス素子 20である MOSトランジスタ がオンする。ここで Vtは MOSトランジスタのゲートソースしき!、値電圧である。
MOSトランジスタのゲート長およびゲート幅は、ドレインソース間のオン抵抗 Ronが 第 1端子 102および第 2端子 104間に接続される再生ヘッド 10の抵抗値 Rmrと同程 度もしくはそれ以下となるように設定する。
[0033] 図 2の可変インピーダンス素子 20は P型の MOSトランジスタによって構成してもよ い。この場合、ソースおよびドレインをそれぞれ第 1端子 102および第 2端子 104に接 続する。制御部 18からは、制御信号 Ventとしてライトモードにおいてはローレベルを 出力し、リードモードにおいてはハイレベルを出力する。制御信号 Ventとしてローレ ベルが出力され、 Vx—Vcnt>Vtとなると可変インピーダンス素子 20である MOSト ランジスタがオンする。
[0034] 以上のように構成された磁気ヘッド駆動回路 200および磁気記録再生装置 100の 動作について説明する。本発明の効果をより明確にするため、はじめに可変インピー ダンス素子 20を動作させない場合について説明する。図 3は、可変インピーダンス素 子 20を動作させない場合のライトモード時の各配線 Rx、 Ry、 Wx、 Wyの信号波形を 示す。
[0035] 図 3において横軸は時間を、縦軸は電流、電圧を表している。縦軸、横軸のスケー ルは見やすさのために必要に応じて拡大、縮小しているため、実際のスケールとは 異なっている。
ライトモードにおいては、磁気ディスクに書き込むデータに応じて向きが反転された 電流が記録ヘッド 12に流される。したがって、書き込み配線 Wx、 Wyに現れる信号 は、図 3に示すように電流の向きに応じて変化する時間波形となる。
[0036] 一方、ライトモードにおいて、再生ヘッド駆動回路 14から再生ヘッド 10に対して一 定のバイアス電流 lbが読み込み配線 Rx、 Ryを介して供給されている。ライトモードに おいては、再生ヘッド 10は磁気ディスク力も磁界の影響を受けないため、再生ヘッド 10の抵抗値 Rmrは一定値となる。従って、読み込み配線 Rx、 Ryの電圧波形 Vx、 V yはいずれも一定値をとるはずである。
[0037] しカゝしながら、上述のように読み込み配線 Rx、 Ryおよび書き込み配線 Wx、 Wyは 近接して設けられるため、配線間の寄生容量によって書き込み配線 Wx、 Wyの信号 成分は、寄生容量を介して読み込み配線 Rx、 Ryにカップリングすることになる。その 結果、図 3に示すように、読み込み配線 Rx、 Ryにはそれぞれ書き込み配線 Wxを伝 搬する信号成分が現れることになる。ここで、各配線間の寄生容量はその距離に反 比例するため、書き込み配線 Wxよりも近 、読み込み配線 Ryの方が信号成分が大き く現れ、逆に遠い読み込み配線 Rxには振幅が小さくなつて現れることになる。
[0038] 第 1端子 102および第 2端子 104間の電圧 Vmrは、図 3に示すように、ノ ィァス電 流 lbによる直流成分 lb X Rmrと、図中 Δνで示される配線間のクロストークによって 発生した信号成分の合計で与えられることになる。この第 1端子 102および第 2端子 間の電圧 Vmrは、再生ヘッド 10に印加されることになる。図 3に破線で示す電圧 Vth 力 再生ヘッド 10の耐圧と仮定すれば、配線間のクロストークによって大きな信号が カップリングした場合には、再生ヘッド 10の MR素子の耐圧を超えるような電圧が発 生することになり、再生ヘッド 10の信頼性に影響を与えるおそれがある。
[0039] 再生ヘッド 10を保護するために、図 1および図 2に示す本実施の形態に係る磁気 記録再生装置 100においては、可変インピーダンス素子 20を用いて再生ヘッド 10に 印加される電圧を抑制する。以下、その動作について説明する。
[0040] リードモードにおいては、制御部 18は制御信号 Ventとしてローレベルを出力する ため、可変インピーダンス素子 20である MOSトランジスタはオフしている。このときの MOSトランジスタのドレインソース間のインピーダンスは、再生ヘッド 10のインピーダ ンスに対して数桁大きいため、読み込み時にはその影響を無視することができる。
[0041] リードモード力もライトモードに切り替わると、制御部 18は制御信号 Ventをノヽィレべ ノレに切り替える。その結果、可変インピーダンス素子 20である MOSトランジスタがォ ンし、ドレインソース間のインピーダンスはオン抵抗 Ronとなる。その結果、図 2におい て第 1端子 102および第 2端子 104には抵抗値 Ronの素子が接続されることになる。 すなわち、ライトモード時においては、第 1端子 102および第 2端子 104間のインピー ダンス Zrは、 Zr = Rmr X Ron/ (Rmr + Ron)となる。ここで、 MOSトランジスタのォ ン抵抗 Ronを例えば再生ヘッド 10のインピーダンス Rmrと等 、とすると、第 1端子 1 02および第 2端子 104間のインピーダンス Zrは、 Zr=Rmr/2となり、可変インピー ダンス素子 20を設けない場合の 1Z2倍となる。
[0042] 図 4は、本実施の形態に係る磁気記録再生装置 100において、可変インピーダン ス素子 20を動作させた場合のライトモード時の各配線 Rx、 Ry、 Wx、 Wyの信号波形 を示す。
読み込み配線 Rx、 Ryの電圧 Vx、 Vyには、図 3の場合と同様に書き込み配線 Wx 、 Wy力もの信号のカップリングが存在し、その信号成分が現れている。
ここで、読み込み配線 Rx、 Ry間の電位差に着目する。上述のように、ライトモード においては、第 1端子 102、第 2端子 104間のインピーダンスは、可変インピーダンス 素子 20を動作させない場合の 1/2となっている。そのため、第 1端子 102および第 2 端子 104間、すなわち再生ヘッド 10の両端に印加される電圧 Vmrの直流成分は、 V mr=Ib X Zr=Ib XRmrZ2となり、これは、図 3に示す可変インピーダンス素子 20を 設けない場合の 1Z2となる。
[0043] さらに、第 1端子 102、第 2端子 104間のインピーダンスが低くなつているため、書き 込み配線 Wx、Wyから読み込み配線 Rxおよび Ryにそれぞれカップリングする信号 成分の振幅 AVx、 AVyは同程度となる。このとき、再生ヘッド 10の両端に印加され る電圧 Vmrのうち、配線間のクロストークによって発生する信号成分 Δνの振幅も小 さくなる。
[0044] この結果、第 1端子 102および第 2端子 104間の電位差 Vmrは、破線で示す再生 ヘッド 10の耐圧 Vthよりも低くなるため、書き込み配線 Wx、 Wyから読み込み配線 R x、Ryに対して配線間のクロストークによって大きな信号がカップリングした場合にお いても、再生ヘッド 10の MR素子の耐圧を超えるような電圧が発生することを防止す ることができ、再生ヘッド 10を保護することができる。
[0045] 以上のように、本実施の形態に係る磁気記録再生装置 100によれば、再生ヘッド 1 0が接続される第 1端子 102、第 2端子 104間に可変インピーダンス素子を設け、再 生ヘッド 10を使用しないライトモード時において、そのインピーダンスを下げることに よって再生ヘッド 10に流れる電流を低減させ、印加される電圧を制限することができ 、再生ヘッド 10を保護することができる。
[0046] また本実施の形態によれば、ライトモード時においても再生ヘッド 10にはバイアス 電流 lbを供給し続けるため、再生ヘッド駆動回路 14内部の定電流源の動作を停止 する必要がなくなる。その結果、ライトモードからリードモードへの切り替え時に、定電 流源の再起動にともなう時間遅れが発生しないため、速や力にリードモードへと移行 することができる。
[0047] ライトモードとリードモード間の切り替え時間は、磁気ディスクへのデータの書き込み 、読み込み速度に影響する。従来のように再生ヘッド駆動回路 14内部の定電流源の 停止、起動を行う場合に要する数 sに比べて、本実施の形態に係る磁気記録再生 装置 100のように MOSトランジスタを可変インピーダンス素子 20としてを用いた場合 、インピーダンスの切り替えに要する時間は、数百 ns以下のオーダとなる。したがって 、従来と比べて短時間で記録、再生を切り替えることができ、磁気記録再生装置 100 の速度低下を招くことなく再生ヘッド 10を保護することができる。
[0048] 上記実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せに いろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当 業者に理解されるところである。
[0049] たとえば、実施の形態では、可変インピーダンス素子 20を単一の MOSトランジスタ で構成したが、図 5に示すように構成しても良い。図 5は、可変インピーダンス素子 20 の構成の変形例を示す回路図である。図 5の変形例において、可変インピーダンス 素子 20は N型の MOSトランジスタ 20ηおよび P型の MOSトランジスタ 20pを含む。
P型 MOSトランジスタ 20pは、ドレイン、ソースがそれぞれ第 1端子 102、第 2端子 1 04に接続される。また N型 MOSトランジスタ 20ηは、ソース、ドレインがそれぞれ第 1 端子 102、第 2端子 104に接続されている。これらの MOSトランジスタ 20η、 20ρのゲ 一トには制御部 18から出力される制御信号 Vcnt、 Vent'が入力されている。
[0050] 制御部 18は、制御信号 Ventとしてライトモードにおいてはハイレベルを出力し、リ ードモードにおいてはローレベルを出力する。また、制御信号 Vent，としてライトモー ドにおいてはローレベルを出力し、リードモードにおいてはハイレベルを出力する。そ の結果、ライトモードにおいては MOSトランジスタ 20n、 20pの両方がオフし、リード モードにおいては、 MOSトランジスタ 20n、 20pの両方がオンする。
[0051] このように N型と P型の MOSトランジスタを並列に設けることによって、ライトモード 時の第 1端子 102および第 2端子 104間のインピーダンス Zrを下げることができ、再 生ヘッド 10に印加される電圧を低くすることができる。
さらに、読み込み配線 Rx、 Ryの電位 Vx、 Vyがクロストークによる信号成分によつ て変動した場合などには、いずれかの MOSトランジスタのゲートソース間電圧が変 動することになり、トランジスタがオフしてしまうことも考えられる。ここで 2つの相補的 なトランジスタを並列に設けることによって、いずれかのトランジスタはオンし続けるこ とになるため、より確実な再生ヘッド 10の保護を行うことができる。
[0052] 実施の形態においては、可変インピーダンス素子 20のインピーダンスは、再生へッ ド 10のインピーダンス Rmrに等しく設定したがこれには限定されない。このインピー ダンスの値は、再生ヘッド 10の耐圧 Vth、クロストークによる信号成分の振幅などに 応じて適切に決定すればょ 、。
可変インピーダンス素子 20を MOSトランジスタにより構成する場合には、トランジス タサイズ、すなわちゲート長およびゲート幅によってオン抵抗 Ronが決められるため、 その面積も考慮してオン抵抗 Ronを決定することが望まし ヽ。
[0053] また、実施の形態においては、可変インピーダンス素子 20として MOSトランジスタ を例に説明したが、その他の一般的に用いられる可変インピーダンス素子を使用し ても良い。
さらに、可変インピーダンス素子 20や制御部 18は、図 1に示すように磁気ヘッド駆 動回路 200に一体集積ィ匕されていてもよいし、その外部に別々に構成されていても 良い。どのような構成とするかについては、半導体の製造プロセスや要求される特性 、コストなどに応じて選択すればよい。
[0054] さらに、本実施の形態に係る磁気ヘッド駆動回路 200およびそれを用いた磁気記 録再生装置 100は、以下のように捕らえることも可能である。すなわち、可変インピー ダンス素子 20は、再生ヘッド 10の両端に接続されるべき第 1端子 102、第 2端子 10 4間に、ライトモード中に再生ヘッド 10に印加される電圧が所定の電圧以下となるよう に電圧クランプするクランプ素子と考えることもできる。したがって、可変インピーダン ス素子に代えて、あるいは可変インピーダンス素子とともにその他の電圧クランプ機 能を有する回路素子を再生ヘッド 10と並列に設け、ライトモードに動作させることによ つても、同様の効果を得ることができる。
[0055] 実施の形態では、磁気ディスクを用いた磁気記録再生装置 100につ ヽて説明した 力 本発明に係る再生ヘッド保護技術はこれには限定されず、その他の磁気記録媒 体として同じく円盤型のフレキシブルディスク記憶装置や、ヘリカルスキャン型の画像 記録装置 (VTR)、あるいはカード型の磁気カードなどにも適用することができる。 産業上の利用可能性
[0056] 本発明に係るヘッド駆動回路、磁気記録再生装置および再生ヘッド保護方法によ れば、磁気記録再生装置において回路動作に影響を及ぼすことなく再生ヘッドを保 護することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 再生ヘッド素子の両端に接続されるべき第 1、第 2端子と、
前記第 1、第 2端子間に、前記再生ヘッド素子と並列に接続される可変インピーダ ンス素子と、
前記可変インピーダンス素子のインピーダンスを制御する制御部と、
を備え、前記制御部は、記録動作中に前記可変インピーダンス素子のインピーダン スを低減させることを特徴とする磁気ヘッド駆動回路。
[2] 前記可変インピーダンス素子の記録動作中のインピーダンスは、前記再生ヘッド素 子のインピーダンスと同程度もしくはそれ以下に設定されることを特徴とする請求項 1 に記載の磁気ヘッド駆動回路。
[3] 前記可変インピーダンス素子は、ドレイン、ソースがそれぞれ前記第 1、第 2端子に 接続され、ゲートが前記制御部に接続される MOSトランジスタであることを特徴とす る請求項 1に記載の磁気ヘッド駆動回路。
[4] 前記可変インピーダンス素子は、
ドレイン、ソースがそれぞれ前記第 1、第 2端子に接続され、ゲートが前記制御部に 接続された P型 MOSトランジスタと、
ソース、ドレインがそれぞれ前記第 1、第 2端子に接続され、ゲートが前記制御部に 接続された N型 MOSトランジスタと、
を含むことを特徴とする請求項 1に記載の磁気ヘッド駆動回路。
[5] 再生ヘッド素子の両端に接続されるべき第 1、第 2端子と、
前記第 1、第 2端子間に、前記再生ヘッド素子と並列に接続される電圧クランプ素 子と、
を備え、記録動作中に前記再生ヘッド素子に印加される電圧が所定の電圧以下と なるように前記電圧クランプ素子を作動させることを特徴とする磁気ヘッド駆動回路。
[6] ひとつの半導体基板上に一体集積化されたことを特徴とする請求項 1から 5のいず れかに記載の磁気ヘッド駆動回路。
[7] 請求項 1から 5のいずれかに記載の磁気ヘッド駆動回路を備えることを特徴とする 磁気記録再生装置。 磁気記録媒体にデータを記録、再生する磁気記録再生装置の再生ヘッド保護方 法であって、記録動作中に再生ヘッド素子の両端間のインピーダンスを低下させるこ とを特徴とする再生ヘッド保護方法。
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