DE69728196T2

DE69728196T2 - Magnetplattenlaufwerk

Info

Publication number: DE69728196T2
Application number: DE69728196T
Authority: DE
Inventors: Makoto 411 Horisaki; Yosuke Seo; Yosuke Naruda Hamada; Takashi Yamaguchi; Kayuhisa Naruda Shishida; Hidehiko Nakazone Numasato
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-01-19
Filing date: 1997-01-14
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2017-01-15
Also published as: JP3704390B2; EP0785542A1; CN1164104A; SG45526A1; JPH09198817A; CN1087094C; DE69728196D1; EP0785542B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Erfassung der Position des Kopfes in einem Magnetplattenlaufwerk und insbesondere ein Magnetplattenlaufwerk, das in der Lage ist, den Kopf gemäß einem linearen Positionssignal relativ zu der Position zu positionieren, die durch Umschaltsignale erhalten werden, die durch Demodulieren eines mehrphasigen Nachführmusters mit zwei oder mehr Phasen erhalten werden.
Wenn bei einem Magnetplattenlaufwerk Dateninformationen eingeschrieben oder ausgelesen werden, ist es erforderlich, den Magnetkopf bezüglich der konzentrisch ausgebildeten Spuren genau auf der Platte zu positionieren.
Beim Stand der Technik wird für Lese- und Schreiboperationen ein einziger Magnetkopf vom Induktionstyp verwendet. Um die Spurdichte erhöhen zu können, ist es jedoch wichtig, den Pegel des Wiedergabe-Ausgangssignals des Kopfes zu erhöhen. Es werden daher zu diesem Zweck seit neuestem MR-Köpfe (magnetoresistive Köpfe) verwendet, bei denen der magnetische Widerstandseffekt ausgenutzt wird. Da ein MR-Kopf nur Leseoperationen ausführen kann, wird er zum Schreiben im allgemeinen mit einem Magnetkopf von Induktionstyp in der Form eines getrennten Schreib-Lese-Kopfes kombiniert.
Die 7 ist eine Aufsicht auf ein Beispiel eines getrennten Schreib-Lese-Kopfes 9, der durch einen MR-Lesekopf und einen magnetischen Schreibkopf gebildet wird. In diesem Kopf sind ein Lesespalt 90 zum Auslesen von Informationen und ein Schreibspalt 92 zum Einschreiben von Informationen ausgebildet, wobei sich beide Spalte quer zu den Datenspuren erstrecken. Die Länge des Lesespaltes 90 ist kürzer als die des Schreibspaltes 92, und die Mitte des Lesespalts in Bezug zur Länge weicht von der Mitte des Schreibspaltes 92 ab. Das Ausmaß dieser Abweichung ist in der 7 mit d bezeichnet.
Der Magnetkopf 9 umfaßt ein Leseelement (nicht gezeigt) für den Lesespalt 90 zum Auslesen von Informationen mittels eines MR-Elements und ein Schreibelement (nicht gezeigt) für den Schreibspalt 92 zum Einschreiben von Informationen mittels einer Spule. Der Kopf 9 ist an der Spitze eines Kopfhaltesystems (Arms) angebracht und wird in einer Position gehalten, die von der Aufzeichnungs-Oberfläche der Magnetplatte einen gewissen Abstand hat.
Eines der Probleme, die dieser getrennte Schreib-Lese-Kopf hat, wie es zum Beispiel in der JP-A-7-45020 beschrieben ist, ist, daß, da aufgrund der physikalischen Anordnung die Mitte des Lesekopfes um d von der Mitte des Aufzeichnungskopfes abweicht, der Lesekopf bei der Wiedergabe um diese Abweichung anders positioniert werden maß als beim Aufzeichnen. Um dieses Problem zu lösen, ist es erforderlich, ein Positionssignal zu erzeugen, das über einen großen Bereich ausgezeichnet linear ist.
Die GB-A-2283125 beschreibt ein Nachführsystem mit einer Magnetplatte, die eine Kalibrierspur aufweist, in der Nachführsektoren und grau kodierte Sektoren einander abwechseln. Die Nachführsektoren umfassen A- und B-Burstmuster, deren Reihenfolge zwischen aufeinanderfolgenden Nachführsektoren wechselt, um scheinbare Spurversetzungen zu kompensieren, die durch elektrische und magnetische Verzerrungen erzeugt werden. Die EP-A-0471314 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen der Position eines Datenwandlerkopfes innerhalb der Datenspur einer rotierenden Datenspeicherplatte durch Ableiten eines Positionssignals direkt von einem ausgewählten von zwei Burstmustern, wodurch es möglich ist, die Kopfposition auch in der toten Zone zu bestimmen, in der sich das Burstsignal von einem der Burstmuster nicht ändert.
In der Regel werden bei Magnetplattenlaufwerken die Positionsinformationen vorab mit einer Vorrichtung auf die Platte geschrieben, die Nachführspurschreiber genannt wird, um die Position des Kopfes auf der Platte angeben zu können. Die 2A und 2B zeigen ein Beispiel für die auf einer Platte aufgezeichneten Positionsinformationen. Die 2A ist eine schematische Darstellung der Plattenoberfläche bei einem Sektornachführsystem und die 2B eine schematische Darstellung eines Aufzeichnungsbereiches für die Positionsinformationen bzw. eine Vergrößerung des Teils M in der 2A.
Die Positionsinformationen werden gewöhnlich durch ein sich wiederholendes Muster aus einem A-Burstabschnitt 42, einem B-Burstabschnitt 43, einem C-Burstabschnitt 44 und einem D-Burstabschnitt 45 gebildet. Die Position des Kopfes wird durch ein Signal N bestimmt, das als der Ausgangssignal-Unterschied zwischen dem Burst A und dem Burst B definiert ist, oder durch ein Signal Q; das als der Ausgangssignal-Unterschied zwischen dem Burst C und dem Burst D definiert ist, wenn der Kopf die einzelnen Burstabschnitte überquert. Wenn sich zum Beispiel der Lesekopf in der 2B an der Position 41 befindet, ist das Ausgangssignal vom Burst A gleich dem vom Burst B und damit das Signal N = 0, und das Ausgangssignal vom Burst C ist gleich dem Signal Q oder das Signal Q = dem Ausgangssignal vom Burst C.
Der Phasenwechsel des Positionssignals und die Beziehung zwischen der Kopfposition und dem N- und Q-Signal werden anhand der 3A, 3B und 3C beschrieben. Die 3A zeigt die Beziehung zwischen der Kopfposition und den Signalen N und Q. Wenn der Lesekopf sich allmählich von der Position 41 in der radialen Richtung der Platte bewegt, zum Beispiel in der 2B nach rechts, nimmt das Ausgangssignal vom Burst A zu, während das Ausgangssignal vom Burst B abnimmt. Das Signal N nimmt damit allmählich mit der Bewegung des Kopfes zu. Wenn sich der Lesekopf 41 weiterbewegt, befindet er sich schließlich vollständig mit seiner ganzen Breite innerhalb der Breite des Bursts A, da die Breite des Lesekopfes 41 kleiner ist als die Spurbreite, so daß er vom Burst B nicht mehr beeinflußt wird. Das Signal N hat daher eine Wellenform mit gerundeten Maxima, wie es in der 3A gezeigt ist. Da der Burst C und der Burst D mit einem Abstand von einer halben Spurbreite in der radialen Richtung der Platte vom Burst A und Burst B aufgezeichnet sind, wie es in der 2B gezeigt ist, entspricht das Signal Q dem Signal N mit einer parallelen Verschiebung von einer halben Spurbreite in der Richtung der Kopfposition.
Diejenigen Abschnitte der Signale N und Q mit kleinen Änderungen in der Positionssignalverstärkung (Signalgradient) werden ausgewählt und miteinander verbunden, um durch die folgende, allgemein bekannte Operation das Positionssignal zu erzeugen. Das Verfahren wird anhand der 3B und 3C beschrieben.
Zuerst wird der Absolutwert des Signals N mit dem des Signals Q verglichen und das kleinere Signal ausgewählt. Dabei wird erforderlichenfalls auch das Vorzeichen invertiert, damit das ausgewählte Signal zu einer nach rechts ansteigenden, geraden Linie wird oder damit die Signale Ni und Qi erzeugt werden können (3B). Der Punkt, an dem der Absolutwert des Signals N gleich dem des Signals Q ist, bildet dabei den Umschaltpunkt für das Positionssignal. Dann werden die Signale Qi innerhalb der Spurbreite wie in der 3B gezeigt um 2 Vo oder –2 Vo verschoben, so daß das Positionssignal ansteigt, wenn sich der Kopf innerhalb der Spurbreite bewegt und damit die Signale Qi und Ni zu einem Signal Qc 51 als Positionssignal verbunden werden können, wie es in der 3C gezeigt ist.
Bisher wird die Kopfposition durch das mit dem obigen Verfahren erzeugten Positionssignal bestimmt und der Kopf so gesteuert, daß er gemäß dem Positionssignal positioniert wird. Wenn jedoch ein getrennter Schreib-Lese-Kopf verwendet wird, maß die Schreibkopfposition (der Punkt W) beim Datenschreiben gegenüber der Lesekopfposition (dem Punkt R) beim Datenlesen verschoben werden. Es treten dabei die folgenden Probleme auf, die anhand der 4A und 4B erläutert werden.
Die 4A zeigt das Umschalten zwischen den Signalen N und Q und die Beziehung zwischen der Kopfposition und dem Positionssignal und die 4B das Positionssignal um den Phasenumschaltpunkt. Wie in der 4A gezeigt gibt es den Fall, daß der Kopf etwa am Umschaltpunkt (Punkt CH) zu positionieren ist, da der Punkt R vom Punkt W ziemlich weit entfernt ist. Da sich der Punkt R jenseits des Umschaltpunktes CH befindet, wird das Signal Q invertiert und zum Doppelten des vorgesehenen Wertes am Schnittpunkt zwischen dem Signal N und dem Signal Q, oder es wird zu dem invertierten Signal Q 2 Vo hinzuaddiert, um das Positionssignal Qc 51 zu erzeugen. Dann wird die gegenwärtige Kopfposition durch dieses Positionssignal bestimmt und der Kopf so positioniert, daß das Positionssignal gleich der Spannung Vr wird, die der Zielposition entspricht, oder Qc = Vr.
Die Spannung (Vch) am Schnittpunkt der Signale N und Q fällt jedoch manchmal wegen Variationen im Kopf-Ausgangssignal nicht mit dem vorgesehenen Wert (Vo) zusammen. Auch ist die Spannung Vch wegen Variationen in der Spurbreite nicht in jedem Sektor konstant. Eine Spurbreitenvariation bedeutet, daß, wenn die Positionsinformationen durch den Nachführspurschreiber auf die Platte geschrieben werden, die Spurmitte 46 und die Spurbegrenzungslinie 47 wegen der Vibrationen des Plattenlaufwerks und dergleichen schwanken, mit der Folge, daß auch nicht innerhalb derselben Spur in jedem Sektor eine perfekt konstante Spurbreite erhalten wird. Im Ergebnis ist das Ausmaß der parallelen Bewegung des Signals Q vom Signal N weg nicht wie vorgesehen eine halbe Spurbreite. Mit anderen Worten fällt die Spannung (Vch) am Schnittpunkt zwischen den Signalen N und Q nicht mit dem vorgesehenen Wert (Vo) zusammen, wenn das Signal Q, das in der 3A gezeigt ist, in der Richtung der Kopfposition (der linken oder rechten Richtung) verschoben wird.
Die 4B zeigt das Positionssignal um den Umschaltpunkt herum (vergrößerte Ansicht des Teils P in der 4A). Wenn wie gezeigt Vo ≠ Vch ist, ist das Positionssignal am Umschaltpunkt (Punkt CH) zwischen dem Signal N und dem Signal Q nicht kontinuierlich, weshalb sich die Genauigkeit der Kopfpositionierung um den Umschaltpunkt CH herum soweit verringert, daß es ein Problem ist.
In der JP-A-7-45020 ist beschrieben, daß zum Zwecke des unnatürlich variablen Punktes im Positionssignal, wenn das Positionssignal anstatt durch das Signal N und das Signal Q durch eine direkte Verwendung der Signale A, B, C und D aus den Bursts A, B, C und D erzeugt wird, das Ausmaß erfaßt wird, um das das vom Kopf wiedergegebene Signal verschoben ist, wobei dieses Ausmaß durch eine Änderung der dem Kopf und dem Verstärker zugeführten Spannungen oder durch eine Änderung der Umgebungstemperatur variiert wird. Bei diesem Verfahren wird jedoch die Diskontinuität des Positionssignals aufgrund der Variationen in der Spurbreite nicht berücksichtigt. Auch wenn das Problem mit der Verschiebung im Wiedergabesignal-Ausgangspegel (in vertikaler Richtung) gelöst wird, tritt die Diskontinuität immer noch auf, wenn sich die Wiedergabesignal-Wellenform aufgrund von Spurbreitenvariationen in radialer Richtung der Platte (in seitlicher oder links-rechts-Richtung) verschiebt.
Erfindungsgemäß lassen sich, da das Signal N (= Signal A – Signal B) oder das Signal Q (= Signal C – Signal D) als Basis für die Erzeugung des Positionssignals verwendet wird, wie es später noch beschrieben wird, die Verschiebungen in den Signalen A, B, C und D automatisch durch einen Subtraktionsvorgang ausheben, so daß es nicht erforderlich ist, das Ausmaß der Verschiebung im Wiedergabesignal zu berücksichtigen.
Wie oben angegeben, ist die Spurbreite auch innerhalb derselben Spur nicht konstant, da das Plattenlaufwerk vibriert, wenn die Positionsinformationen durch die im allgemeinen Nachführspurschreiber genannte Vorrichtung auf der Platte aufgezeichnet werden. Solange die Beziehung zwischen der Spannung und der Spurbreite konstant bleibt, ist daher die Kontinuität am Umschaltpunkt in dem durch das Phasenschalten erzeugten Positionssignal nicht sichergestellt.
Ein bevorzugtes Ziel der Erfindung ist es daher, ein Magnetplattenlaufwerk zu schaffen, bei dem sichergestellt ist, daß das Positionssignal an allen Positionen in der radialen Richtung der Platte einschließlich der Umschaltpunkte auch dann konstant ist, wenn zwischen mehrphasigen Signalen umgeschaltet wird, und bei dem der Kopf an jedem beliebigen Punkt der Spur präzise positioniert werden kann.
Ein anderes bevorzugtes Ziel der Erfindung ist es, die Nachführverstärkung durch Normalisieren des Positionssignals durch die Spannung am Umschaltpunkt ohne Rücksicht auf die Kopfposition automatisch einzustellen.
Ein weiteres bevorzugtes Ziel der Erfindung ist es, das Positionssignal so zu berechnen, daß die Nichtlinearität der Signale N und Q aufgrund der Verteilung der Widergabeempfindlichkeit des MR-Kopfes kompensiert wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Magnetplattenlaufwerk zur Verwendung mit einer Magnetplatte geschaffen, wobei die Magnetplatte ein Paar außer- und innerhalb einer Mittellinie einer Datenspur angeordnete Burst-Muster und ein oder mehr Paare außer- und innerhalb einer in radialer Richtung von der Mittellinie der Datenspur versetzten Linie angeordnete Burst-Muster aufweist, wobei das Magnetplattenlaufwerk einen Magnetkopf, einen Prozessor zum Berechnen eines Positionssignals und eine Ansteuerschaltung zum Ansteuern des Magnetkopfs auf der Basis des Positionssignals aufweist, wobei das Magnetplattenlaufwerk ferner aufweist: Eine Einrichtung zum Demodulieren der Signale aus den Burst-Mustern, eine Einrichtung zum Erzeugen einer Anzahl von mehrphasigen Positionsinformationssignalen N, Q durch Subtraktion eines der demodulierten Signale von einem anderen der demodulierten Signale, und eine Einrichtung zum Abtasten der Anzahl von mehrphasigen Positionsinformationssignalen N, Q, wobei der Prozessor eine Einrichtung zum Berechnen eines Positionssignals aus den aufgenommenen Positionsinformationssignalen aufweist und diese Einrichtung das Positionssignal bei jeder Abtastzeit durch Verwenden der aufgenommenen Positionsinformationssignale berechnet, so daß das Positionssignal an allen Positionen in der radialen Richtung auf der Magnetplatte kontinuierlich ist, einschließlich der Umschaltpunkte, bei denen von einer Phase zu einer anderen umgeschaltet wird, aber ausschließlich der Spurkanten, wodurch die Ansteuerschaltung den Magnetkopf auf der Basis des berechneten Positionssignals an einer radialen Position positioniert, wobei die Berechnung durch die Einrichtung so durchgeführt wird, daß die Werte des Positionssignals an den Umschaltpunkten automatisch auf einen vorbestimmten Wert normalisiert werden.
Mit anderen Worten werden das Signal N und das Signal Q dadurch kompensiert, daß zu jedem Abtastzeitpunkt Werte für das Signal N und das Signal Q verwendet werden, die zum Beispiel durch die Gleichungen
ausgedrückt werden. Dabei sind, wenn Signal N = Signal Q ist, die Berechnungsergebnisse der Gleichungen (1) und (2) oder die Signale N' und Q' gleich 1/√2 (ein vorgegebener Wert). Es wird damit, wie in der 4C gezeigt, immer ein kontinuierliches Positionssignal erzeugt, wenn das Ausmaß der Verschiebung des Umschaltpunktes durch die Verwendung der Signale N' und Q' zu 2/√2 gemacht wird.
Da das Positionssignal durch die Spannung am Schnittpunkt zwischen dem Signal N und dem Signal Q normalisiert wird, läßt sich außerdem gleichzeitig die Nachführverstärkung automatisch einstellen.
Darüberhinaus ist erfindungsgemäß das Plattenlaufwerk mit einer Funktion zur Kompensation der Nichtlinearität des Signals N und des Signals Q aufgrund der Wiedergabeempfindlichkeitsverteilung des MR-Kopfes durch Ändern der Taylor-Entwicklungskoeffizienten versehen, wenn die Gleichungen (1) und (2) durch das Einsetzen von Näherungsausdrücken mit Taylor-Entwicklungsformeln oder Taylor-Reihen ausgeführt werden.
1 ist eine schematische Darstellung eines Magnetplattenlaufwerks bei einer Ausführungsform der Erfindung.
2A und 2B zeigen eine Darstellung der Positionsinformations-Aufzeichnungsbereiche auf der Plattenoberfläche bzw. eine Darstellung des auf der Platte aufgezeichneten Burst-Musters.
3A, 3B und 3C zeigen jeweils eine Darstellung der Beziehung zwischen der Kopfposition und den Signalen N und Q, eine Darstellung der Auswahl und der Inversion des Signals N und des Signals Q und eine Darstellung einer Art der Verbindung von Abschnitten der Signale Ni und Qc zum Erzeugen des Positionssignals.
4A, 4B und 4C zeigen jeweils eine Darstellung für das Umschalten zwischen Signalen mit verschiedenen Phasen für das Positionssignal und die Beziehung zwischen der Kopfposition und dem Positionssignal, eine Darstellung der Umgebung eines Umschaltpunktes zwischen den Signalen N und Q und eine Darstellung der Umgebung des Umschaltpunktes zwischen den erfindungsgemäßen Signalen N' und Q'.
5 ist eine Darstellung einer Spurbreitenvariation.
6A und 6B zeigen jeweils ein Diagramm für die Messung des Positionssignals in einem erfindungsgemäßen Plattenlaufwerk und ein Diagramm für die Messung des Positionssignals bei einem herkömmlichen Plattenlaufwerk.
7 ist eine Aufsicht auf den Aufbau eines getrennten Schreib-Lese-Kopfes.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen genauer beschrieben. Die 1 ist eine Blockdarstellung der Anordnung des Positionssteuersystems eines Magnetplattenlaufwerks vom Sektornachführsystem mit einem zweiphasigen Nachführsignal gemäß der Erfindung.
Bei diesem Magnetplattenlaufwerk führt eine Plattensteuerung 2 einem Mikroprozessor 3 einen Befehl zu, einen Kopf 9 an einer bestimmten Stelle zu positionieren, wenn ein Befehl zum Schreiben oder Lesen von einer zentralen Prozessoreinheit 1 (CPU) zu der Plattensteuerung 2 übertragen wird. Das Signal zum Positionieren des Kopfes 9 wird aus einem Signal erzeugt, das vom Kopf 9 in einem Positionsinformations-Aufzeichnungsbereich 12 wiedergegeben wird. Die Positionsinformation weist das in der 2B gezeigte Muster auf. Jedes Signal, das beim Überqueren des A-Burstabschnitts 42, des B-Burstabschnitts 43, des C-Burstabschnitts 44 und des D-Burstabschnitts 45 durch den Kopf 9 erzeugt wird, wird durch eine integrierte Schreib-Lese-Schaltung (R/W IC) 15, einen Verstärker 16 mit automatischer Verstärkungssteuerung (AGC) und einen Vollwellengleich richter 18 zu Spitzenwerthalteschaltungen (P/H) 19–22 geführt, die dann jeweils ein Signal A 23, ein Signal B 24, ein Signal C 25 und ein Signal D 26 erzeugen. Diese Signale A, B, C und D 23, 24, 25 und 26 werden zu Operationsverstärkern 33, 34 geführt, die dann als zweiphasiges Positionsinformationssignal ein Signal N 27 und ein Signal Q 28 erzeugen. Das Signal N 27 und das Signal Q 28 werden durch einen A/D-Konverter 29 zum Mikroprozessor 3 geführt, in dem ein Kompensationsgleichungsrechner 30 gemäß den Gleichungen (1) und (2) ein neues Signal N' und ein neues Signal Q' berechnet. Ein Positionssignallinearisierer 31 kombiniert oder verbindet das Signal N' und das Signal Q' miteinander, um ein Positionssignal zu bilden, das bezüglich der Kopfposition linear ist und das die Kopfposition angibt.
Die Positionsinformationen werden vorab in konstanten Abständen auf einer Platte 11 aufgezeichnet, wie es in der 2A gezeigt ist. Wenn der Kopf 9 danach die Burstabschnitte A, B, C und D 42, 43, 44 und 45 im Positionsinformations-Aufzeichnungsbereich 12 überquert, werden wie in der 1 gezeigt synchron zu den Zeiten, an denen der Kopf die Burstabschnitte A, B, C und D überquert, die Signale A, B, C und D 23, 24, 25 und 26 erzeugt, wonach das Signal N 27 und das Signal Q 28 erzeugt und von der analogen in die digitale Form konvertiert werden, wodurch sie in konstanten Zeitabschnitten aufgenommen werden. Damit der Kopf 9 der Zielposition gemäß dem Befehl von der Plattensteuerung 2 folgen kann, erfolgt eine sogenannte Rückkoppelsteuerung, in der ein Positionssteuer-Kompensationsfilter 32 für eine Voreilung-Verzögerung-Kompensation verwendet wird, um aus dem Positionsfehler zwischen der gegenwärtigen Kopfposition und der Zielposition eine Manipulationsvariable derart zu berechnen und bestimmen, daß der Positionsfehler zu Null wird. Die Manipulationsvariable wird durch einen D/A-Konverter 4 in ein analoges Signal umgewandelt und dann einer VCM-Ansteuerschaltung 5 zum Ansteuern eines Schwingspulenmotors 6 zugeführt, der einen Kopfhaltearm 8 zum Positionieren des Kopfes 9 steuert. Nach dem Positionieren des Kopfes 9 schreibt er Daten von einer Schreibschaltung 14 auf die Spuren auf der Platte 11 oder liest davon Daten aus und führt sie einer Leseschaltung 17 zu.
Das Plattenlaufwerk der Erfindung wurde kurz beschrieben. Es erfolgt nun eine genaue Beschreibung des Kompensationsgleichungsrechners 30 und des Positionssignallinearisierers 31, die den zentralen Teil der Erfindung bilden.
Die 4C zeigt das Positionssignal um den Umschaltpunkt herum, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugt wird (vergrößerte Ansicht des Teils P in der 4A). Der Kompensationsgleichungsrechner 30 berechnet das Signal N' und das Signal Q' aus zum Beispiel den Gleichungen (1) und (2). Da das Signal N' und das Signal Q' die Signale sind, die durch die Spannung am Schnittpunkt zwischen dem Signal N und dem Signal Q normalisiert wurden, werden sie immer zu einem konstanten Wert (1/√2), wenn Signal N = Signal Q ist, oder am Umschaltpunkt (Punkt CH).
Der Positionssignallinearisierer 31 führt daher eine solche Steuerung aus, daß Q'' = Vr'' erfüllt ist, wozu das linearisierte Positionssignal verwendet wird, das durch Q'' = 2/√2 – Q' ausgedrückt wird, wodurch der Kopf 9 präzise auch in der Umgebung des Umschaltpunktes (des Punktes CH) positioniert werden kann, wie es in der 4C durch den Punkt R angezeigt wird.
Die 6A zeigt die experimentell gemessenen Ergebnisse, wenn der Kopf 9 mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Umgebung des Umschaltpunktes (des Punktes CH) positioniert wird, und die 6B die Ergebnisse, die beim Stand der Technik erhalten werden. In den 6A und 6B sind an der Abszisse die Zeit und an der Ordinate die Wellenform des Positionssignals bei 1000 Zyklen aufgetragen. Aus der Wellenform ist ersichtlich, daß erfindungsgemäß der Kopf 9 auch um den Umschaltpunkt (Punkt CH) herum präzise positioniert werden kann.
Wie beschrieben wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Normalisieren der Verstärkung und kontinuierlichmachen des Positionssignals am Phasen-Umschaltpunkt bei einem Magnetplattenlaufwerk mit einem Mehrphasen-Nachführsignal-Schaltsteuersystem vorgeschlagen. Dabei werden die Gleichungen (1) und (2) für jeden Abtastzeitpunkt berechnet, so daß, wenn Signal N = Signal Q ist, der Wert des Signals N' (des Signals Q') unabhängig vom Wert des Signals N und des Signals Q immer konstant ist.
Erfindungsgemäß werden das Signal N' und das Signal Q' aus den Gleichungen (1) und (2) berechnet. Für das Signal N' und das Signal Q' können dabei auch die folgenden Gleichungen verwendet werden: N'-Signal = N-Signal/(|N-Signal|n + |Q-Signal|n)1/n (3) Q'-Signal = Q-Signal/(|N-Signal|n + |Q-Signal|n)1/n (4)wobei n eine beliebige natürliche Zahl ist.
Bei der Erfindung werden das Signal N 27 und das Signal Q 28 mit Operationsverstärkern erzeugt. Das Signal N 27 und das Signal Q 28 können jedoch auch durch Umwandeln der wiedergegebenen Analogsignale A, B, C und D 23, 24, 25 und 26 aus den Burstabschnitten in digitale Signale und deren Verarbeitung durch den Mikroprozessor 3 erzeugt werden. Darüberhinaus können die folgenden normalisierten Signale verwendet werden: N-Signal = (A-Signal – B-Signal)/(|A-Signal| + |B-Signal|) (5) Q-Signal = (C-Signal – D-Signal)/(|C-Signal| + |D-Signal|) (6)
Während bei der Erfindung zur Vereinfachung der Umschaltpunkt der Schnittpunkt zwischen dem N-Signal 27 und dem Q-Signal 28 ist oder der Punkt, an dem das N-Signal 27 gleich dem Q-Signal 28 ist, ist der Umschaltpunkt allgemein ein Punkt, an dem der Absolutwert des N-Signals 27 gleich dem des Q-Signals 28 ist, und es werden diejenigen Inversionen und Verschiebungen vorgenommen, die erforderlich sind, um das N-Signal 27 mit dem Q-Signal 28 zu verbinden.
Während bei der Ausführungsform der Erfindung zwei Signale N, Q 27, 28 mit unterschiedlichen Phasen verbunden werden, um das Positionssignal zu bilden, können auch zwei oder mehr Positionssignale mit unterschiedlichen Phasen verbunden werden, um ein neues Positionssignal zu bilden. Die vorliegende Erfindung ist daher nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt, sondern kann auf verschiedene Arten verändert oder modifiziert werden.
Wenn die Gleichungen (1) und (2) vom Mikroprozessor 3 ausgeführt werden, werden sie näherungsweise berechnet, da die Quadratwurzel eines Wertes nur schwer zu berechnen ist.
Es folgt eine Beschreibung der näherungsweisen Berechnung des Abschnitts
der Gleichungen (1) und (2). Das Signal N und das Signal Q werden im folgenden durch N bzw. Q ausgedrückt.
Eine Taylor-Entwicklung der Gleichung (7) ergibt
Dieser Ausdruck umfaßt nur die additiven oder subtraktiven und multiplikativen Terme. In der Gleichung (9) wird δ ausgedrückt durch δ = |N|·|Q|/(|N| + |Q|)2 (10)
Auch wenn die Taylor-Entwicklung der Gleichung (7) auf viele verschiedene Arten erfolgen kann, ist bei der vorliegenden Erfindung sichergestellt, daß, da der Nenner und Zähler von δ in der Gleichung (10) von der gleichen Größenordnung wie N und Q sind, δ unabhängig von den Werten von N und Q immer konstant ist, wenn |N| = |Q| ist, und daß auch bei einer Näherungsrechnung N' und Q' konstant sind, wenn |N| = |Q| ist.
Wenn ein MR-Kopf oder dergleichen verwendet wird, ist die Linearität von N und Q aufgrund der Leseempfindlichkeitsverteilung des Kopfes etwas herabgesetzt. Wenn in diesem Fall anstelle der Taylor-Entwicklungskoeffizienten die Parameter P1, P2 ... verwendet werden, ergibt sich die folgende Gleichung Z ≅ {1/(|N| + |Q|)} × (1 + P1 × δ + P2 × δ2 + ...) (11)wobei P1 und P2 so eingestellt werden, daß das Positionssignal kontinuierlich wird und seine Linearität verbessert ist.
Die obigen Gleichungen können auch durch eine repetitive Berechnung mit dem Newtonschen Verfahren als andere Methode ausgeführt werden. Um das X des Ausdrucks X = 1/√C (12) zu bestimmen, wobei C gleich |N|² + |Q|² ist, wird die Gleichung X2 – 1/C = 0 (X > 0) (13)durch eine repetitive Berechnung mit dem Newtonschen Verfahren gelöst. Als Ergebnis der tatsächlichen Ausführung dieser Rechnung wurde bestätigt, daß durch viermaliges oder fünfmaliges Ausführen der repetitiven Berechnungen eine Konvergenz erhalten wurde.
Die Ergebnisse von Berechnungen, die ein externer Computer ausgeführt hat, können auch in Tabellenform zusammengefaßt werden, wobei mit Bezug zu der Tabelle eine lineare Interpolation erfolgt, statt die obigen Näherungsrechnungen durch den Mikroprozessor 3 ausführen zu lassen.
Die obige Erläuterung erfolgte mit Bezug zu den Gleichungen (1) und (2), die Taylor-Reihen und die repetitiven Berechnungen nach dem Newtonschen Verfahren können jedoch ebenfalls auf die verallgemeinerten Gleichungen (3) und (4) angewendet werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann das Positionssignal auch an den Punkten kontinuierlich gehalten werden, an denen das N-Signal und das Q-Signal umgeschaltet werden, so daß der Kopf an einem beliebigen Punkt in radialer Richtung präzise positioniert werden kann.
Außerdem kann die Linearität des Positionssignals durch Einstellen der Parameter in den Gleichungen für das Positionssignal verbessert werden, so daß der Kopf an einem beliebigen Punkt in radialer Richtung präzise positioniert werden kann.
Da sich das Positionssignal auch dann nicht ändert, wenn der Spannungspegel des Wiedergabe- oder Lesesignals vom Kopf aufgrund von Änderungen der Spannungen schwankt, die an den Kopf und die Verstärker angelegt werden, kann der Kopf an einem beliebigen Punkt in radialer Richtung präzise positioniert werden.

Claims

Magnetplattenlaufwerk zur Verwendung mit einer Magnetplatte, die ein Paar außer- und innerhalb einer Mittellinie (46) einer Datenspur angeordnete Burst-Muster (42, 43) und ein oder mehr Paare außer- und innerhalb einer in radialer Richtung von der Mittellinie (46) der Datenspur versetzten Linie angeordnete Burst-Muster (44, 45) aufweist, wobei das Magnetplattenlaufwerk einen Magnetkopf (9), einen Prozessor (3) zum Berechnen eines Positionssignals und eine Ansteuerschaltung (5) zum Ansteuern des Magnetkopfs auf der Basis des Positionssignals aufweist; dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetplattenlaufwerk ferner aufweist eine Einrichtung (15, 16, 18, 19–22) zum Demodulieren der Signale aus den Burst-Mustern; eine Einrichtung (33, 34) zum Erzeugen einer Anzahl von mehrphasigen Positionsinformationssignalen N, Q durch Subtraktion eines der demodulierten Signale von einem anderen der demodulierten Signale; und eine Einrichtung (29) zum Abtasten der Anzahl von mehrphasigen Positionsinformationssignalen N, Q, wobei der Prozessor (3) eine Einrichtung (30, 31) zum Berechnen eines Positionssignals aus den aufgenommenen Positionsinformationssignalen aufweist; diese Einrichtung (30, 31) das Positionssignal bei jeder Abtast-Zeit durch Verwenden der aufgenommenen Positionsinformationssignale berechnet, so daß das Positionssignal an allen Positionen in der radialen Richtung auf der Magnetplatte kontinuierlich ist, einschließlich der Umschaltpunkte, bei denen von einer Phase zu einer anderen umgeschaltet wird, aber ausschließlich der Spurkanten, wodurch die Ansteuerschaltung (5) den Magnetkopf (9) auf der Basis des berechneten Positionssignals an einer radialen Position positioniert, und wobei die Berechnung durch die Einrichtung (30, 31) so durchgeführt wird, daß die Werte des Positionssignals an den Umschaltpunkten automatisch auf einen vorbestimmten Wert normalisiert werden.
Magnetplattenlaufwerk nach Anspruch 1, wobei die Dispersion des Positionssignals im Falle einer Positionierung des Magnetkopfs an den Umschaltpunkten im wesentlichen gleich ist zu der Dispersion im Falle der Positionierung des Magnetkopfs an von den Umschaltpunkten verschiedenen Punkten.
Magnetplattenlaufwerk nach Anspruch 1, wobei, wenn die zu verbindenden Positionsinformationen ein N-Signal und ein Q-Signal darstellen und n eine beliebige natürliche Zahl ist, das Positionssignal bei jeder Abtast-Zeit durch Verwendung des Ausdrucks N'-Signal = N-Signal/(|N-Signal|n + |Q-Signal|n)1/n Q'-Signal = Q-Signal/(|N-Signal|n + |Q-Signal|n)1/n berechnet wird und der Magnetkopf auf der Basis des berechneten Ergebnisses positioniert wird.
Magnetplattenlaufwerk nach Anspruch 3, wobei der Ausdruck durch Anwenden der Taylor-Reihe zur Berechnung von 1/(|N-Signal|n + |Q-Signal|n)1/n mit δ = |N|·|Q|/(|N| + |Q|)² als Variable berechnet wird, wobei n gleich 2 oder größer ist.
Magnetplattenlaufwerk nach Anspruch 4, wobei die Taylor-Entwicklungskoeffizienten in der entwickelten Taylor-Reihe zum Verbessern der Linearität des Positionssignals kompensiert werden.
Magnetplattenlaufwerk nach Anspruch 3, wobei, wenn X = |Signal|ⁿ + |Q-Signal|ⁿ ist, der Ausdruck durch Anwenden wiederholter Berechnung durch das Newtonsche Verfahren zum Berechnen von 1/X^1/n berechnet wird.
Magnetplattenlaufwerk nach Anspruch 3, wobei, wenn X = |N-Signal|ⁿ + |Q-Signal|ⁿ ist, berechnete Ergebnisse des Ausdrucks zuvor tabelliert werden und auf die Tabelle Bezug genommen wird, anstatt 1/X^1/n zu berechnen.
Magnetplattenlaufwerk nach Anspruch 1, wobei der Magnetkopf aus einem getrennten Schreib/Lese-Kopf besteht.
Magnetplattenlaufwerk nach Anspruch 8, wobei der getrennte Schreib/Lese-Kopf einen Induktions-Magnetaufzeichnungskopf und einen Magnetowiderstands-Lesekopf aufweist und das mehrphasige Muster (42, 43, 44, 45) durch den Magnetowiderstandskopf ausgelesen wird.