KR19990077793A - 서보루프 이득 교정을 제공하는 하드디스크 드라이브 및 그를 위한 헤드 제어 방법 - Google Patents

서보루프 이득 교정을 제공하는 하드디스크 드라이브 및 그를 위한 헤드 제어 방법 Download PDF

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  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)

Abstract

하드 디스크 드라이브의 독출헤드의 위치 설정을 위해 사용되는 서보정보를 발생하기 위한 방법 및 장치이다. 상기 장치는 하우징, 상기 하우징에 장착된 엑츄에이터 암, 상기 엑츄에이터 암에 장착된 헤드, 상기 하우징에 장착된 스핀들 모터, 그리고 상기 스핀들 모터에 장착된 디스크를 구비한다. 상기 디스크는 복수 개의 트랙을 가지며, 상기 트랙중 하나는 복수 개의 서보비트가 있는 서보필드를 가진다. 서보 제어기는 서보비트 독출을 제어하기 위해 상기 헤드에 연결되고, 서보비트에 따라 특정 주파수에 대한 하드 디스크 드라이브의 시스템 응답을 검출하는 보상회로를 구비하며, 상기 보상회로는 상기 헤드의 위치설정을 위해 상기 시스템 응답에 따라 서보신호를 발생한다.

Description

서보루프 이득 교정을 제공하는 하드디스크 드라이브 및 그를 위한 헤드 제어 방법{HARD DISK DRIVE FOR PROVIDING SERVO LOOP GAIN CALIBRATION AND HEAD CONTROLLING METHOD THEREFOR}
본 발명은 디스크 저장 시스템에 관한 것으로, 특히 하드 디스크 드라이브의 독출 헤드의 위치를 정하기 위해 서보 시스템에 사용되는 서보루프 이득 교정 방법 및 장치에 관한 것이다.
디스크 드라이브는 정보 저장을 위해 사용되는 자기 기록 장치로서, 하나 이상의 자기 기록 디스크면에 동심원 형태로 형성된 트랙에 정보를 기록한다. 디스크는 스핀들 모터에 회전 가능하게 장착되며 보이스 코일 모터(voice coil motor)에 의해 회전하는 액츄에이터 암에 장착된 독출/기록 헤드를 이용해 정보를 엑세스한다. 전류를 인가함에 따라 상기 보이스 코일 모터가 여자(勵磁)되어 액츄에이터를 회전시켜서 헤드를 이동시킨다. 정보의 적절한 독출과 기록을 위해서는 독출/기록 헤드가 디스크상의 트랙들과 정확하게 정렬되어야 한다.
데이터를 정확하게 기록하고 독출하려면 헤드를 트랙의 중심선에 유지하는 것이 바람직하다. 헤드의 위치 제어를 돕기 위해 통상 디스크의 각 섹터에는 다수의 서보 비트가 트랙의 중심선에 대해 정확하게 위치해 있다. 상기 서보 비트에 의해 발생된 원 신호(raw signal)는 일반적으로 위치신호로 복조되어 서보 시스템에서 트랙에 대한 헤드의 위치 결정과 헤드가 트랙의 중심선에서 벗어나 있을 경우 액츄에이터 암을 이동하는데 이용된다.
상기 서보 시스템의 이득은 디스크상의 헤드 위치에 따라 변한다. 이러한 이득 변화의 주요 요인으로는 위치 궤환 이득(position feedback gain)의 변화 및 액츄에이터 토크 상수(actuator torque constant)의 변화를 들 수 있다. 상기 서보 시스템의 이득 변화는 크로스오버(crossover) 주파수에서의 이득, 위상 및 이득 마진, 그리고 헤드의 셋틀링 시간(settling time)에 영향을 미치며, 이로 인해 헤드가 특정 트랙 위치에 도달하고 트랙 추종을 하려 할 때 그 트랙위치를 지나치고/지나치거나 미치지 못하게 한다(overshoot and/or undershoot). 더욱이, 서보루프 이득이 적정치를 초과하게 되면 루프 에러 함수에 원치 않는 고주파 성분이 존재하게 되고 결국 독출/기록 에러율이 증가한다. 마찬가지로, 상기 서보루프 이득이 적정치보다 낮으면 서보루프 전위성(轉位性:shiftness)이 감소하고 이에 따라 에러 함수에 저주파 성분이 증가하며 충격 및 진동 입력에 대한 차단력이 떨어진다. 이 경우 역시 독출/기록 에러율을 증가시킨다. 결과적으로, 디스크 드라이브 생산기간이 증가하여 수율이 감소한다.
도 1a는 종래 기술에 있어서 거의 이상적인 조건하에서 디스크 드라이브 독출 헤드의 위치에 따른 서보 버스트 신호의 차 (A-B)와 (C-D)의 변화를 도시하는 그래프이다. 독출 헤드 위치에 대한 상기 서보 버스트 신호들간의 차이 (A-B) 또는 (C-D)를 변화시키는 것은 위치 에러 신호의 진폭과 헤드-트랙 중심선 거리간의 상관 정보를 얻는 일반적인 방법이다. 도 1b는 거의 이상적인 조건하에서의 디스크 드라이브의 독출 헤드 위치에 따른 독출 헤드에 흐르는 자속 밀도의 변화를 나타내는 그래프이다. 서보 버스트로부터 독출된 신호는 독출 헤드에 흐르는 자속에 비례한다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 주변효과(fringing effects)가 없을 경우에는 서보 버스트에 의해 발생한 자속은 상기 버스트의 에지(edge)에서 갑자기 제로(zero)가 되며 자속 밀도의 프로파일(profile)은 정사각형파에 가까운 형태가 된다. 거의 이상적인 조건하에서는 서보 버스트 신호들은 독출 헤드의 트랙 위치에 따라 선형적으로 변한다. 이러한 선형적 변화로 인해 서보 시스템의 독출 헤드 오프-트랙 위치 정정이 가능하게 된다.
그러나, 실제로는 대부분의 디스크 드라이브에 있어서 자기저항(MR) 헤드의 트랙 위치에 대한 서보 버스트 신호의 변화는 본래가 비선형적이며, 헤드에 따라 변화폭이 상당히 크다. 도 2a는 실제 상황에서 디스크 드라이브의 독출 헤드 위치에 따른 서보 버스트 신호의 차이 (A-B)와 (C-D)의 변화를 보여주는 그래프이다. 독출 헤드에 흐르는 자속의 주변 효과의 결과로 트랙 프로파일이 비선형적으로 변한다. 도 2b는 실제 상황에서 트랙 폭에 따른 독출 헤드 자속 밀도의 변화를 보여주는 그래프이다. 상기 독출 헤드의 자속 밀도 변화는 다음과 같이 나타난다.
여기서 K는 독출 헤드의 자속 밀도의 진폭, h는 트랙 폭, 그리고 d는 거리를 나타낸다.
독출 헤드 자속 밀도의 비선형적인 변화에 따라 비선형적인 위치신호가 생겨난다. 위치신호는 위치 궤환 이득에 비례하므로 위치신호의 변화는 곧 위치 궤환 이득의 변화를 초래한다. 이러한 위치신호 p의 변화를 보상하기 위해 다음과 같은 정규화 방법이 사용된다.
p = (A-B)/(A+B)
여기서 A와 B는 서보 버스트 값이다. 그러나 상기 정규화 방법으로는 일정한 위치 궤환 이득을 얻을 수 없음이 관찰되었다. 특히, 독출 헤드의 트랙 프로파일이 자속 밀도의 프로파일에 비례하고 버스트 A와 버스트 B에서 얻은 트랙 프로파일이 동일함이 밝혀졌다. 그러나 다음과 같은 경우는 예외에 속한다.
A(x) = f(x - h/2)
B(x) = f(x + h/2)
트랙 프로파일 중 선형적인 부분에서만 독출 헤드가 동작함을 고려할 때, 다음과 같은 식이 성립한다.
(A - B) / (A + B) = 2x/ (h + d)
위 식을 보면, 위치 궤환 이득은 d값에 의해 영향을 받는다고 할 수 있다. d는 헤드 위치에 따라 일정하지 않기 때문에 상기 정규화 방법 (A-B)/(A+B) 또한 헤드 위치에 대해 일정하지가 않다.
엑츄에이터 토크 상수의 변화 역시 비선형적인 서보 시스템 이득을 초래한다. 엑츄에이터 위치 전반에 걸쳐 일정한 토크 상수를 얻으려면 엑츄에이터 위치에 따른 자속 밀도 프로파일이 정사각형파의 프로파일과 동일해야 한다. 실제로, 버스트 에지에서 자속 밀도가 갑자기 변하는 것은 불가능하다. 결과적으로, 엑츄에이터 위치 전반에 걸쳐 일정한 토크 상수를 얻는다는 것 자체가 불가능하다.
따라서, 일정한 서보 시스템 성능을 얻기 위해서는 일정한 이득을 가지는 서보 시스템을 제공하기 위한 방법 및 장치가 필요하다. 일정한 서보 이득을 얻게되면 디스크 전 위치에서 헤드가 정확히 정렬할 수 있고 이로써 수율이 증가하게 된다.
본 발명의 목적은 하드 디스크 드라이브에 있어 독출 헤드의 위치 설정에 사용되는 서보 정보를 발생하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 서보 정보 발생 장치는 하우징, 상기 하우징에 장착된 엑츄에이터 암, 상기 엑츄에이터 암에 장착된 헤드, 상기 하우징에 장착된 스핀들 모터, 및 상기 스핀들 모터에 부착된 디스크를 구비함을 특징으로 한다. 상기 디스크는 복수 개의 트랙을 가지며 그 중 한 트랙에는 복수 개의 서보 비트를 가진 서보 필드가 형성된다. 서보 제어기는 상기 헤드에 연결되어 서보 비트 독출을 제어하고, 상기 서보 비트에 따라 일정 주파수에서의 하드 디스크 드라이브의 시스템 응답을 검출하는 보상회로를 구비한다. 상기 보상회로는 헤드의 위치 설정을 위해 일정 주파수에서 상기 시스템 응답에 따라 서보 신호를 발생한다.
도 1a는 종래 기술에 있어서 거의 이상적인 조건하에서 디스크 드라이브 독출 헤드의 위치에 따른 서보 버스트 신호의 차 (A-B)와 (C-D)의 변화를 도시하는 그래프.
도 1b는 종래 기술에 있어서 거의 이상적인 조건하에서의 디스크 드라이브 독출 헤드의 위치에 따른 독출 헤드의 자속 밀도 변화를 도시하는 그래프.
도 2a는 종래 기술에 있어서 비 이상적인 조건하에 디스크 드라이브 독출 헤드의 위치에 따른 서보 버스트 신호의 차 (A-B)와 (C-D)의 변화를 도시하는 그래프.
도 2b는 종래 기술에 있어서 거의 이상적인 조건하에서의 디스크 드라이브 독출 헤드의 위치에 따른 독출 헤드의 자속 밀도 변화를 도시하는 그래프.
도 3은 본 발명의 방법을 이용한 하드 디스크 드라이브를 도시하는 도면.
도 4는 트랙의 서보 필드 영역의 일반적인 베치도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 집적회로 독출 채널의 일부 블록 구성도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 서보 제어기의 일부 상세 블록 구성도.
도 7은 본 발명의 사상에 따른 서보 루프 이득 결정 동작을 보여주는 흐름도.
도 8a는 본 발명의 방법을 실행하는 경우, 일반적인 디스크 드라이브의 이득 크로스오버 주파수를 도시하는 그래프.
도 8b는 본 발명의 방법을 실행하지 않는 경우, 일반적인 디스크 드라이브의 이득 크로스오버 주파수를 도시하는 그래프.
본 발명에서는 서보 루프 이득을 결정하기 위한 장치 및 방법을 제공한다. 상기 장치 및 방법에 의한 결정 결과에 근거하여, 서보 루프 이득 변화에 대한 보상이 일정한 서보 성능을 쉽게 얻도록 제공된다. 우선 서보 루프 이득은 특정 주파수에서 서보 시스템의 오픈 루프 주파수 응답을 측정함으로써 결정되며, 이를 위해 특정 주파수를 가진 사인 여기 신호(sinusoidal excitation signal)를 트랙 추종 동작중에 위치신호에 가산한다. 정상 상태에 이르게 되면, 상기 서보 시스템의 입,출력 신호들의 진폭을 검출한다. 상기 입,출력 신호는 잡음 제거를 위해 필터링된다. 상기 필터링된 입,출력 신호에 따라 상기 특정 주파수에서의 서보 시스템 주파수 응답의 크기를 얻는다. 그리고 나서, 서보 루프 이득을 조정하여 특정 주파수에서의 주파수 응답의 크기를 헤드 전 위치에 걸쳐 일정하게 한다.
A.실시
도 3은 하드 디스크 드라이브(100)를 도시하는 도면으로서, 디스크 드라이브 (100)는 스핀들 모터(104)에 의해 회전하는 디스크(102)를 구비한다. 스핀들 모터 (104)는 본체(106)에 장착된다. 엑츄에이터 암 어셈블리(108) 역시 본체(106)에 장착된다. 엑츄에이터 암 어셈블리(108)는 대응 가요성 암들(flexure arms)(112)에 각각 장착된 복수 개의 헤드(110)를 구비한다. 가요성 암(112)은 베어링 어셈블리 (116)를 중심으로 회전할 수 있는 엑츄에이터 암(114)에 부착된다. 상기 엑츄에이터 암 어셈블리(108)는 본체(106)에 장착되어 있는 요크상의 자석과 연관되는 보이스 코일(118)을 구비한다. 일반적으로 각 디스크면에는 하나의 헤드가 위치한다. 스핀들 모터(104), 보이스 코일(118), 및 헤드(110)는 인쇄회로기판(122)에 장착된 수 개의 전자회로와 연결된다. 하기 설명에서는 하나의 헤드(110)만이 언급된다. 전자회로(120)는 일반적으로 독출 채널 회로, 마이크로 프로세서에 따른 제어기, 및 RAM(Ram Access Memory)을 구비한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 데이터는 디스크(102)상에 위치한 동심원 형상의 트랙들의 섹터내에 저장된다. 섹터에는 자동이득제어(AGC)필드(250), 동기(sync)필드(252), 트랙 식별을 위한 그레이 코드 필드(254), 섹터 식별을 위한 ID필드(256), 복수 개의 서보 비트 A, B, C, D를 포함한 서보필드(258), 데이터가 있는 데이터 필드(260), 그리고 에러정정코드 필드(262)가 형성되어 있다. 동작시에, 헤드(110)는 트랙으로 이동하여 서보 필드(258)에 있는 서보 정보를 독출하여 전자회로(120)에 제공한다. 전자회로(120)는 헤드 정렬을 위한 위치신호 Q를 발생하기 위해 서보 비트 (A-B) 또는 (C-D)의 변화를 이용한다.
도 5는 상기 드라이브의 전자회로(120)의 구성도이다. 전자회로(120)는 독출/기록(이하 "R/W"라 칭함) 채널회로(154)에 연결된 프리앰프(152)를 구비한다. R/W 채널회로(154)는 R/W AGC(Read/Write Auto Gain Control) 및 필터 회로(156), 전파 정류기(158), 및 피크 검출기(160)를 구비한다. 전자회로(120)는 또한 마이크로프로세서에 따른 제어기(162)를 포함하고, 상기 제어기(162)에는 아날로그-디지털 변환기(Analog to Digital Converter: ADC)(164), 디지털 신호 처리기(Digital Signal Processor: DSP)(166), 버스트 시퀀서 및 타이밍 회로(168), 그리고 RAM과 같은 메모리(170)가 있다. DSP(166)는 논리회로(172), 교정회로(calibration circuit)(174), 가산회로(summing circuit)(176), 및 제어 논리회로(178)를 구비한다.
전자회로(120)는 자기 디스크(102)의 자장을 감지하는 자기 헤드들(110)중 하나와 연결되어 있다. 디스크(102)의 서보 필드 영역(258)에 있는 서보 정보를 독출할 때, 헤드(110)는 디스크(102)의 자장에 대응하는 독출 신호를 발생한다. 독출 신호는 우선 프리앰프(152)에서 증폭되고 이후 R/W채널회로(154)에 인가된다. 독출 신호에 포함된 AGC 데이터는 R/W AGC 및 필터회로(156)에 인가된다. 상기 R/W AGC 및 필터회로(156)에 있는 R/W AGC회로는 독출 신호에 의해 인가되는 AGC 데이터를 감시하며, 독출 신호는 R/W AGC 및 필터회로(156)에 있는 필터회로에서 필터링된다. 전파 정류기(158)는 독출 신호를 정류하여 피크 검출기(160)에 인가한다. 피크 검출기(160)는 독출 신호의 진폭을 검출한다. 그리고나서 독출 신호는 아날로그 독출신호를 디지털로 변환하는 ADC(Analog to Digital Convetr: 164)에 인가된다. ADC(164)에서 변환된 디지털 신호는 DSP(166)의 논리회로(172)에 인가된다. 논리회로(172)는 헤드(110)에 의해 독출되는 서보 비트들 A,B, C,D에 따라 위치신호 XO를 발생한다. 위치신호 XO는 교정회로(174) 및 가산회로(176)에 인가된다. 교정회로 (174)는 디스크 드라이브(100)의 서보 루프 이득을 보정한다. 상기 서보 루프 이득은 복수 개의 헤드 위치에서 특정 주파수에 대한 서보시스템의 개루프 주파수 응답을 측정함에 따라 얻어진다.
특히, 상기 특정 주파수를 가지는 사인 여기 신호 X는 먼저 가산회로(176)에 의해서 위치신호 XO와 가산된다. 정상 상태에 도달하면, 입,출력 신호 XI및 XO의 진폭은 교정회로(174)에 의해서 검출 및 계산됨으로써 상기 특정 주파수에서의 주파수 응답 크기 MI및 MO가 얻어진다. 얻어진 상기 데이터를 근거로, 제어 논리회로(178)는 루프 이득 변화를 계산하여 좌표로 나타낸다. 제어 논리회로(178)는 또한 루프 이득 변화를 보상하는 보상 위치신호(compensated position signal) Q를 계산한다. 이러한 보상 위치신호 Q는 헤드 위치 전역에 걸쳐 일정하다. 루프 이득 변화 결과와 보상 위치신호 Q는 메모리(170)에 저장된다. 보상 위치신호 Q는 이후 엑츄에이터 암 어셈블리(108)에 인가되어 헤드(110)를 이동시킨다. 또한 다른 일예로서는, 상기 보상 위치신호 Q는 메모리(170)에 저장되지 않고 엑츄에이터 암 어셈블리(108)에 바로 인가되어 헤드(110)를 이동시키는데 이용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 사상에 따른 도 5에 도시된 교정회로(174)의 상세 구성도이다. 상기 교정회로(174)는 제1필터(180), 제2필터(190), 및 파형 발생기(200)를 구비한다. 제1필터(180) 및 제2필터(190) 각각에는 이산 퓨리에 변환(Discrete Fourier Transform: DFT)회로(210,212), 역이산 퓨리에 변환(Inverse DFT: IDFT)회로(214,216), 및 피크 검출기(218,220)가 구비된다. 파형 발생기(200)는 사인파 신호 X를 발생하며, 도 5의 가산회로(176)는 상기 사인파 신호 X를 논리회로(172)에서 발생된 위치신호 XO와 가산한다. 가산회로(176)의 출력 XI는 교정회로(174) 및 제어 논리회로(178)에 인가된다. 이후 교정회로(174)는 논리회로(172)의 출력 신호 XO및 가산회로(176)의 출력신호 XI에 따라 디스크 드라이브(100)의 개루프 주파수 응답을 검출한다.
특히, 특정 주파수(ωo)를 가진 사인 여기 신호 X는 가산회로(176)에서 위치신호 XO에 가산된다. 상기 가산회로(176)에서 출력된 위치신호 XO는 교정회로(174)와 제어 논리회로(178)에 인가된다. 주파수가 ωo인 사인파 X를 발생하기 위해 다음과 같은 삼각함수가 적용된다.
여기서 n은 정수이고 T는 시간을 나타낸다. 진폭이 M이고 주파수가 ωo인 주기적인 사인파 X는 다음과 같은 상태 방정식과 초기값으로부터 생성될 수 있다.
여기서 Xc는 코사인 상태이고 Xs는 사인 상태를 나타낸다.
정상 상태에 이르면 사인 여기를 한 후에 상기 선택된 주파수 ωo에 대한 개 루프 주파수 응답의 연산을 용이하게 하기 위해 N개의 샘플에 대한 XO및 XI값을 기록한다. 위상 응답은 온-루프 이득 함수가 아니므로 진폭 응답만 고려된다.
상기 신호들 XO및 XI는 먼저 DFT 회로(210,212) 각각에 인가된다. 먼저 DFT 회로(210,212)에서 변환된 신호 XOT와 XIT는 IDFT(214, 216)를 각각 거쳐 피크 검출기(218,220)에 각각 인가된다. 이 과정은 바이어스력(bias force)과 런아웃 외란 (runout disturbance) 때문에 나타나는 잡음 성분을 제거하기 위해 실시된다.
특히, DFT 회로(210,212) 각각은 주파수 영역에 대해 신호 XO와 XI를 변환한다. 이러한 변환은 당해 기술분야에 공지된 최소 제곱(least-squares)기법을 이용하여 상기 신호 XO와 XI의 실험 데이터에 대한 최적의 사인파 신호 X를 계산함에 의해 달성된다. 주어진 데이터에 대한 최적치를 Accos(ωonT) + Assin(ωonT)로 정의하면, 퓨리에 계수는 다음과 같다.
여기서 Ac는 코사인 상태의 퓨리에 계수이고, As는 사인 상태의 퓨리에 계수이다. Ac와 As로부터 시스템 응답 크기를 계산하는데 필요한 신호 XO와 XI의 진폭, 즉을 구할 수 있다.
상기 선택된 주파수 ωo에 대한 개루프 주파수 응답을 구하기 위해서는 상기 변환된 신호 XOT와 XIT각각을 IDFT(214,216)에 인가한다. 결과적으로, X(n) = AcXc(n) + AsXs(n)로 나타낼 수 있는 출력 신호 XOT와 XIT의 진폭을 구할 수 있다. 이후 상기 신호 XOT와 XIT는 피크 검출기(218,220)에 각각 인가되어 상기 선택된 주파수 ωo에 해당하는 기준 값과 비교되며 상기 기준 값보다 큰 값은 출력되고 작은 값은 출력되지 않는다. 이 과정에서 모든 잡음 성분이 필터링되고 상기 주파수 ωo에 대한 개루프 주파수 응답 MO/MI의 계산이 용이해진다.
복수 개의 헤드 위치에서 상기 개루프 주파수 응답 크기를 측정한 후에, 루프 이득 변화는 관찰될 수 있다. 일실시예에서는, 초기화 단계에서 몇몇 헤드 위치에서 주파수 응답 크기를 측정하며, 이후 이들 측정치에 따라 다른 헤드 위치들에서의 주파수 응답 크기를 선형 보간법을 이용하여 계산한다. 결과는 메모리에 저장된다. 루프 이득 변화에 근거하여(개루프 주파수 응답에 근거하여) 보상 위치신호 Q를 발생하여 트랙의 중심선상에 헤드(110)를 유지한다. 헤드(110)가 트랙 중심선에서 벗어나면, 전자회로(120)는 헤드(110)와 트랙 중심선간의 거리에 따라 변하는 전압 진폭을 가지는 위치신호 Q를 발생한다. 바람직한 일실시예로서, 상기 위치신호 Q는 특정 주파수에 대한 주파수 응답 크기가 모든 헤드 위치에서 일정하게 되도록 루프 이득 변화를 보상한다.
도 7은 본 발명의 사상에 따른 서보 루프 이득 결정과 보상 과정 S100을 도시하는 흐름도이다. 단계 S102에서는 서보 비트들 A, B, C, D에 근거하여 원위치신호 XO를 발생한다. 이후 단계 S104에서는 특정 주파수 ωo를 가지는 여기 신호 X를 발생한다. 단계 S106에서는 XO와 X를 가산하여 신호 XI를 제공한다. 이후, 단계 S108에서 상기 신호 XO와 X를 필터링하여 상기 특정 주파수 ωo에 대한 신호 XO와 XI의 성분인 신호 MO와 MI를 제공한다. 단계 S110에서는 개루프 주파수 응답 MO/MI를 계산한다. 이후, 단계 S122에서는 보상 위치신호 KK/(MO/MI)를 계산한다. 단계 S114에서는 상기 보상 위치신호 KK/(MO/MI)를 메모리(170)에 저장한다. 또는 상기 보상 위치신호 KK/(MO/MI)를 엑츄에이터 암 어셈블리(108)에 바로 인가하여 헤드(110)를 이동하도록 할 수 있다. 이로써, 과정 S100이 종료된다.
B.실험결과
일실시예에서, 250Hz의 사인 여기신호 X는 서보 시스템의 입력으로 제공된다. 정확한 사인파의 발생을 위해 자극은 단위 영역에 위치하여야 한다. 그러나 고정점 계산의 양자화 효과 때문에 자극 위치가 단위 영역에서 벗어나서 사인파 발생이 불안정할 수도 있다. 안정된 사인파 발생을 위해서는 Xc와 Xs는 새로운 주기가 시작할 때마다 초기값으로 설정되어야한다. 본 실시예에서 이용되는 상태 방정식은 다음과 같다.
DFT 동작에서 데이터 간격 선택은 정확한 동작을 위해 매우 중요하다. 본 발명의 일실시예에서는, 정확한 결과를 용이하게 위해 데이터 간격을 3 주기로 한다. 상기에서 규정한 파라미터에 근거하여, 복수 개의 헤드 위치에서 개루프 주파수 응답의 크기가 측정된다.
그런다음 서보 루프 이득을 조정하여 디스크면상의 모든 헤드 위치에서 250Hz에 대한 개루프 주파수 응답 크기가 6dB가 되도록 한다. 이는 보상값이 KK/(MO/MI)(여기서 KK는 상수)인 위치신호를 제공함으로써 이루어진다. 본 발명의 일실시예에서, KK는 1.9953 또는 6dB이다. 1.9953 즉, 6dB의 값은 500Hz의 이득 크로스오버 주파수를 제공하기 위해 선택되었다. 예를 들어, 사인 여기신호가 f라는 주파수를 가진다면, 이득 크로스오버 주파수는 f/2n이 된다. 여기서 n은 0, 1, 2, 3, ...이다. 일반적으로, 여기와 이득비를 적절하게 조합하여 원하는 이득 보정을 수행할 수 있다.
상기 설명된 파라미터에 근거하여, 몇몇 헤드 위치에서 이득 크로스오버 주파수를 측정한다. 도 8a는 본 발명의 보상 과정을 실시하였을 때 일반적인 디스크 드라이브의 이득 크로스오버 주파수를 도시하는 그래프이고, 도 8b는 본 발명의 보상 과정을 실시하지 않았을 때 일반적인 디스크 드라이브의 이득 크로스오버 주파수를 도시하는 그래프이다. 도 8a에 도시한 바와 같이, 본 발명의 보상과정을 적용했을 때 이득 크로스오버 주파수의 변화는 30Hz이다. 도 8b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 보상과정을 적용하지 않았을 때 이득 크로스오버 주파수의 변화는 100Hz이다. 이로 볼 때 본 발명의 보상 과정을 적용할 때, 헤드의 모든 위치에서 서보 성능의 변화가 상당히 줄어든다는 것을 알 수 있다.
본 발명을 실시함으로써, 일정한 이득을 가지는 서보 시스템을 제공할 수 있고, 결과적으로, 일정한 서보 시스템 성능을 얻기가 용이해진다. 이 경우, 모든 헤드 위치에서 헤드를 정확히 정렬할 수 있게 되며 이로써 수율이 높아진다.
상기 본 발명의 실시예는 예시에 불과한 것으로서 해당 기술 분야에 대한 보통의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 하드 디스크 드라이브에 있어서:
    하우징;
    상기 하우징에 장착된 엑츄에이터 암;
    상기 엑츄에이터 암에 장착된 헤드;
    상기 하우징에 장착된 스핀들 모터;
    상기 스핀들 모터에 장착되고, 복수 개의 트랙을 가지며, 상기 트랙중 하나는 복수 개의 서보비트가 있는 서보필드를 가지는 디스크; 및
    서보비트 독출을 제어하기 위해 상기 헤드에 연결되는 서보 제어기로 구비하고,
    상기 서보 제어기가, 서보비트에 따라 특정 주파수에서 하드 디스크 드라이브의 시스템 응답을 검출하는 보상회로를 구비하며, 상기 보상회로는 상기 헤드의 위치설정을 위해 상기 시스템 응답에 따라 서보신호를 발생함을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보상회로는 서보비트 독출에 따라 상기 서보 제어기에 의해 발생된 초기 위치신호에 제공되는 입력신호를 발생하는 파형 발생기를 구비하며, 상기 서보 제어기는 상기 입력신호 및 상기 초기 위치신호에 따라 출력신호를 제공하고, 상기 시스템 응답은 상기 초기 위치신호와 상기 출력신호에 근거함을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  3. 제2항에 있어서, 제1,2필터를 더 구비하며, 상기 초기 위치신호가 상기 제 1필터에 인가되고 상기 출력신호는 상기 제2필터에 인가됨을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제 1,2 필터 각각은, 이산 퓨리에 변환 회로, 상기 이산 퓨리에 변환회로에 연결된 역이산 퓨리에 변환 회로, 그리고 상기 역이산 퓨리에 변환 필터에 연결된 피크 검출기를 구비함을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1필터는 상기 특정 주파수에 대한 상기 초기 위치신호의 성분을 제공하기 위해 초기 위치신호를 필터링하고, 상기 제2필터는 상기 특정 주파수에 대한 상기 출력 신호의 성분을 제공하기 위해 상기 출력 신호를 필터링함을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  6. 제5항에 있어서, 상기 위치신호는 상기 초기 위치신호 성분과 상기 출력신호 성분 비의 역수에 근거함을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  7. 제6항에 있어서, 상기 위치신호는 상기 역수의 배수임을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  8. 제1항에 있어서, 상기 서보신호는 메모리에 저장됨을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  9. 제1항에 있어서, 상기 헤드의 위치를 제어하기 위해 상기 서보신호는 상기 엑츄에이터 암에 인가됨 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  10. 제2항에 있어서, 상기 파형 발생기는 사인파 발생기임을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
  11. 하드 디스크 드라이브상에 장착된 헤드를 제어하기 위한 방법에 있어서,
    복수 개의 트랙이 형성되어 있고 상기 트랙들 중 하나에는 복수 개의 서보 비트를 가지는 서보필드가 있는 디스크를 하드 디스크 드라이브 어셈블리에 부착되게 제공하는 과정;
    상기 복수 개의 서보 비트를 독출하는 과정;
    상기 서보 비트에 따라 초기 위치신호를 발생하는 과정;
    상기 서보 비트에 따른 특정 주파수에서 상기 하드 디스크 드라이브의 시스템 응답을 검출하는 과정;
    상기 시스템 응답에 따라 서보 신호를 발생하는 과정; 및
    상기 서보신호에 따라 하드 디스크 드라이브 암의 위치를 설정하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 헤드 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 검출과정은,
    입력신호를 발생하여 상기 초기 위치신호에 가산하는 단계;
    상기 입력신호와 상기 초기 위치신호에 따라 출력신호를 발생하는 단계; 및
    상기 초기 위치신호와 상기 출력신호에 따라 시스템 응답을 계산하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 헤드 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 초기 위치신호를 필터링하고 상기 출력신호를 필터링하는 단계를 더 가짐을 특징으로 하는 헤드 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 초기 위치신호 필터링하는 단계는,
    상기 초기 위치신호에 이산 퓨리에 변환을 적용하는 단계,
    상기 변환된 초기 위치신호에 역이산 퓨리에 변환을 적용하는 단계, 및
    상기 역변환된 초기 위치신호를 피크 검출기에 인가하는 단계로 이루어지며,
    상기 피크 검출기는 상기 초기 위치신호가 기준 레벨보다 크면 출력을 제공함을 특징으로 하는 헤드 제어 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 출력신호 필터링 단계는,
    상기 출력신호에 이산 퓨리에 변환을 적용하는 단계,
    상기 변환된 출력신호에 역이산 퓨리에 변환을 적용하는 단계, 및
    상기 역변환된 출력신호를 피크 검출기에 인가하는 단계로 이루어지며,
    상기 피크 검출기는 상기 출력신호가 기준 레벨보다 크면 출력을 제공함을 특징으로하는 헤드 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 초기 위치신호는 필터링되어 상기 특정 주파수에 대한 상기 초기 위치신호의 성분을 제공하고, 상기 출력신호는 필터링되어 상기 특정 주파수에 대한 상기 출력신호의 성분을 제공함을 특징으로 하는 헤드 제어 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 위치신호는 상기 초기 위치신호 성분과 상기 출력신호 성분 비의 역수에 따름을 특징으로 하는 헤드 제어 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 위치신호는 상기 역수의 배수임을 특징으로하는 헤드 제어 방법.
  19. 제11항에 있어서, 상기 서보신호값을 메모리에 저장하는 과정을 더 구비함을 특징으로하는 헤드 제어 방법.
  20. 제11항에 있어서, 상기 서보신호는 상기 헤드의 위치를 제어하기 위해 상기 엑츄에이터 암에 인가됨을 특징으로하는 헤드 제어 방법.
KR1019990008125A 1998-03-13 1999-03-11 서보루프 이득 교정을 제공하는 하드 디스크 드라이브및 그를 위한 헤드 제어방법 KR100325774B1 (ko)

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