DE2627002A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR SERVO CONTROL OF THE TRACK POSITION OF A MAGNETORESISTIVE READING HEAD GUIDED OVER A RECORDING TRACK OF A MOVING MAGNETIC RECORDING CARRIER - Google Patents
CIRCUIT ARRANGEMENT FOR SERVO CONTROL OF THE TRACK POSITION OF A MAGNETORESISTIVE READING HEAD GUIDED OVER A RECORDING TRACK OF A MOVING MAGNETIC RECORDING CARRIERInfo
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Description
ka/secheese
Anmelderin: International Business MachinesApplicant: International Business Machines
Corporation, Armonk, N.Y. 10504Corporation, Armonk, N.Y. 10504
Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: UK 974 004Official file number: New registration File number of the applicant: UK 974 004
Schaltungsanordnung zur Servorege^ung der Spurlage eines über einer Aufzeichnungsspur eines bewegten magnetischen Aufzeichnungsträgers geführten magnetoresistiven Lesekopfes Circuit arrangement for servo control of the track position of a magnetoresistive read head guided over a recording track of a moving magnetic recording medium
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Servoregelung der Spurlage eines über einer Aufzeichnungsspur eines bewegten magnetischen Aufzeichnungsträgers geführten magnetoresistiven Lesekopfes, dessen Widerstandselement zwei End- und einen Mittelabgriff aufweist.The invention relates to a circuit arrangement for servo control of the track position of a moving one over a recording track magnetic recording medium guided magnetoresistive Read head, whose resistance element has two end and one center tap having.
Es ist bekannt (US-PS 3 246 307), die Servoregelung der Spurlage eines auf die Aufzeichnungsspuren eines Magnetplattenspeichers einstellbaren Magnetkopfes dadurch zu regeln, daß die Fehlersignale, welche Abweichungen des Magnetkopfes von der Mitte der Aufzeichnungsspur anzeigen, direkt aus den an der Aufzeichnungsspur abgefühlten Datensignalen abgeleitet werden. Zu diesem Zweck wird eine Schaltungsanordnung verwendet, in welcher die Abfühlwicklung des Magnetkopfes zwei Endabgriffe und einen Mittelabgriff aufweist. Die beiden Wicklungsteile des Magnetkopfes bilden Zweige einer Brückenschaltung, an welcher einerseits über einen Datenkanal die an der Aufzeichnungsspur abgefühlten Datensignale und andererseits über einen Servokanal die aus der Aufzeichnungsspur abgefühlten Fehlersignale abgeleitet werden.It is known (US Pat. No. 3,246,307), the servo control of the track position of a on the recording tracks of a magnetic disk memory adjustable magnetic head so that the error signals, which deviations of the magnetic head from the center of the View recording track directly from the on the recording track sensed data signals are derived. To this end a circuit arrangement is used in which the sensing winding of the magnetic head has two end taps and a center tap having. The two winding parts of the magnetic head form branches of a bridge circuit to which on the one hand via a data channel the data signals sensed on the recording track and on the other hand, the error signals sensed from the recording track are derived via a servo channel.
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Die bekannte Schaltungsanordnung ermöglicht die Ableitung von Daten- und Fehlersignalen aus den Markierungen der Datenbits einer einzigen Aufzeichnungsspur. Es besteht jedoch der Nachteil, daß die Amplituden der Fehlersignale des Servosignals abhängig sind von der jeweiligen Abstandshöhe des über der Aufzeichnungsspur schwebenden Magnetkopfes, so daß die Fehlersignale, welche die Abweichungen des Magnetkopfes aus der Spurlage darstellen, nicht analog der Signalamplitude darstellbar sind.The known circuit arrangement enables data and error signals to be derived from the markings of the data bits a single recording track. However, there is the disadvantage that the amplitudes of the error signals of the servo signal are dependent on the respective distance of the above the recording track floating magnetic head, so that the error signals, which represent the deviations of the magnetic head from the track position, cannot be represented analogously to the signal amplitude.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur Servoregelung der Spurlage eines über einer Aufzeichnungsspur eines bewegten magnetischen Aufzeichnungsträgers geführten magnetoresistiven Magnetkopfes so auszubilden, daß aus den Signalamplituden der Fehlersignale genaue Analogwerte für die Korrektur der Spurlage des Lesekopfes ableitbar sind.It is the object of the present invention to provide a circuit arrangement for servo control of the track position of a moving magnetic recording medium above a recording track guided magnetoresistive magnetic head so that exact analog values from the signal amplitudes of the error signals for the correction of the track position of the read head can be derived.
Die genannte Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die beiden Endabgriffe des Widerstandselementes des magnetoresistiven Lesekopfes mit zwei Eingängen eines ersten Differenzverstärkers und alle Abgriffe des Widerstandselementes mit drei Eingängen eines ein Summiernetzwerk enthaltenden zweiten Differenzverstärkers verbunden sind, deren Verstärkerausgänge jeweils über einen Verstärker variabler Verstärkung mit einer ersten und einer zweiten Multiplikationsschaltung verbunden sind, und daß der Ausgang der ersten MuItiplikationsschaltung über ein Tiefpaßfilter mit Steuereingängen der Verstärker variabler Verstärkung verbunden sind, und daß am Ausgang der zweiten Multiplikationsschaltung über ein Tiefpaßfilter eine Fehlersignal ableitbar ist.The aforesaid object is thereby achieved according to the present invention solved that the two end taps of the resistance element of the magnetoresistive read head with two inputs of a first Differential amplifier and all taps of the resistance element with three inputs of a second containing a summing network Differential amplifiers are connected, the amplifier outputs of which each have a variable gain amplifier with a first and a second multiplication circuit are connected, and that the output of the first multiplication circuit via a Low-pass filters are connected to control inputs of the variable gain amplifiers, and that at the output of the second multiplication circuit an error signal can be derived via a low-pass filter.
Durch die beschriebene Schaltungsanordnung ist es möglich, die an einer Aufzeichnungsspur des Aufzeichnungsträgers abgefühlten Signalkomponenten als Signale konstanter Amplitudenhöhe sowohl über einen Datenkanal als auch über einen Servokanal für die Korrektor der Spurlage des Lesekopfes abzuleiten.By means of the circuit arrangement described, it is possible to detect those sensed on a recording track of the recording medium Signal components as signals of constant amplitude height both via a data channel and via a servo channel for the Derive corrector of the track position of the read head.
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Die Erfindung wird anhand von Abbildungen näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to figures.
Es Eigen:It's own:
Fig. 1 die Anordnung eines magnetoresistiven LeseFig. 1 shows the arrangement of a magnetoresistive reading
kopfes über einer Aufzeichnungsspur,head over a recording track,
Fig. 2 eine Schaltungsanordnung zur Ableitung vonFig. 2 shows a circuit arrangement for deriving
Daten- und Servosignalen, aus den durch den magnetoresistiven Lesekopf abgefühlten Signalkomponenten jData and servo signals from the signal components sensed by the magnetoresistive read head j
Fig. 3 eine genauere Darstellung der in Fig. 2 darFIG. 3 shows a more detailed representation of that in FIG
gestellten Schaltungsanordnung.provided circuit arrangement.
Der in Fig. 1 dargestellte magnetoresistive Lesekopf 10 ist in genauer Spurlage über der Mitte einer magnetischen Aufzeichnungsspur 12 eingestellt, die in einem Abstand S parallel zu einer magnetischen Aufzeichnungsspur 14 verläuft. Jede der Aufzeichnungsspuren 12 und 14 hat die Spurbreite t und der magnetoresistive Lesekopf hat die Spurbreite W. Die geometrischen Verhältnisse zwischen den Größen W, t und S zeigen ein optimales Nutz/Stör-Verhältnis der Leseamplituden, abhängig von den Toleranzen der Spurbreite und der Spurlage des durch Servoregelung positionierten Lesekopfes. Der magnetoresistive Lesekopf 10 besteht aus einem Widerstandselement mit den beiden Endabgriffen a und c und einem Mittelabgriff b. Der Lesekopf bewirkt die Abfühlung von binärcodierten Datensignalen, die in jeder Aufzeichnungsspur als aufeinanderfolgende Polaritätsumkehrungen der Magnetisierung dargestellt sind.The magnetoresistive read head 10 shown in Fig. 1 is in precise track position over the center of a magnetic recording track 12, which runs parallel to a magnetic recording track 14 at a distance S. Each of the recording tracks 12 and 14 have the track width t and the magnetoresistive read head has the track width W. The geometric relationships between the variables W, t and S show an optimal useful / disturbance ratio of the reading amplitudes, depending on the tolerances of the Track width and the track position of the read head positioned by servo control. The magnetoresistive read head 10 consists of a resistance element with the two end taps a and c and a center tap b. The reading head does the sensing of binary-coded data signals that appear in each recording track as successive polarity reversals of the magnetization are shown.
Zur Darstellung von FehlerSignalen, welche Abweichungen des Lesekopfes aus einer' bestimmten Spurlage der Aufzeichnungsspuren kennzeichnen, wäre es wünschenswert, ein Fehlersignal zu erhalten, dessen Signalamplitude vom jeweiligen AbstandFor the display of error signals, which deviations of the Marking the read head from a 'certain track position of the recording tracks, it would be desirable to have an error signal to get its signal amplitude from the respective distance
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zwischen Aufzeichnungsspur und Lesekopf unabhängig ist. Dies könnte dadurch erreicht werden, daß die an den beiden Hälften des Widerstandselementes des Lesekopfes 10 abgeleiteten Signalkomponenten geteilt werden durch eine abgeleitete Signalkomponente. Dies würde eine Teilung bei einer Datenfrequenz von 10 bis 20 MHz erfordern, was beim vorliegenden Stand der Technik Schwierigkeiten bereitet. Die Schwierigkeit wird nach einer Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 dadurch überwunden, daß Datensignale hoher Frequenz multipliziert und anschließend durch Teilung mit der zweiten Potenz des Datensignals auf eine Teilung mit Signalkomponenten kleinerer Datenfrequenz zurückgeführt werden. Diese kleinere Signalfrequenz liegt über der Bandbreite der Servosignale, die für die Servoregelung der Spurlage des Lesekopfes benützt werden, indem die zweite Potenz des Datensignals für die Verstärkungsregelung eines Verstärkers benützt wird, der im Servoregelkreis angeordnet ist.between recording track and read head is independent. This could be achieved by removing the on the two halves of the resistance element of the reading head 10 derived signal components are divided by a derived signal component. This would require division at a data frequency of 10 to 20 MHz, which is the case with the present prior art Causes difficulties. The difficulty is overcome according to a circuit arrangement according to FIG. 2 in that data signals high frequency and then multiplied by division by the power of the second power of the data signal to a division be fed back with signal components of lower data frequency. This smaller signal frequency is above the bandwidth of the servo signals, which are used for servo control of the tracking position of the read head, to the power of two of the data signal is used for the gain control of an amplifier which is arranged in the servo control circuit.
Die drei Ausgangsleitungen a, b und c des Lesekopfes 10 sind mit Eingängen von zwei Differenzverstärkern 16 und 18 verbunden, deren Ausgänge über Tiefpaßfilter 20 und 22 mit Eingängen von Verstärkern 24 und 26 veränderlicher Verstärkung verbunden sind.The three output lines a, b and c of the reading head 10 are connected to inputs of two differential amplifiers 16 and 18, the outputs of which are connected via low-pass filters 20 and 22 to inputs of amplifiers 24 and 26 of variable gain.
Am Ausgang des Differenzverstärkers 16 wird ein den Eingangssignalen a1 - c' der entsprechenden Eingangsleitungen a, c entsprechendes Datensignal D abgeleitet. Der Differenzverstärker 18 enthält zusätzlich ein Summiernetzwerk, dessen Ausgangssignal der Summierungsvorschrift a1 - b' + cf der Eingangssignalkomponenten entspricht, die an den Leitungen a, b und c zugeführt werden. Die Summierung der genannten Signalkomponenten ergibt das Servosignal DxF. Die beiden Verstärker 24 und 26 veränderlicher Verstärkung haben den gleichen Verstärkungsfaktor G, so daß sich am Ausgang des Verstärkers 24 der Wert GxD und am Ausgang des Verstärkers 26 der Wert GxDxF ergibt.At the output of the differential amplifier 16, a data signal D corresponding to the input signals a 1 -c 'of the corresponding input lines a, c is derived. The differential amplifier 18 additionally contains a summing network, the output signal of which corresponds to the summing rule a 1 - b '+ c f of the input signal components which are fed to the lines a, b and c. The summation of the mentioned signal components results in the servo signal DxF. The two amplifiers 24 and 26 of variable gain have the same gain factor G, so that the value GxD results at the output of the amplifier 24 and the value GxDxF results at the output of the amplifier 26.
Das dem Wert GxD entsprechende Signal am Ausgang des Verstärkers 24 wird einerseits dem Datenausgangskanal 32 und den EingängenThe signal corresponding to the value GxD at the output of the amplifier 24 is on the one hand the data output channel 32 and the inputs
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einer Multiplizierschaltung 28 zugeführt, an deren Ausgangs-a multiplier circuit 28, at the output of which
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leitung der Ausdruck K=G χ D abgeleitet wird. Die Multiplizierschaltung 28 ist dazu bestimmt den Ausdruck K konstant zu halten. Das entsprechende Ausgangssignal wird über ein Tiefpaßfilter 30 an Steuereingänge der Verstärker 24 und 26 zurückgekoppelt. line the expression K = G χ D is derived. The multiplier circuit 28 is intended to keep the expression K constant. The corresponding output signal is passed through a low-pass filter 30 fed back to control inputs of the amplifiers 24 and 26.
Das am Ausgang des Verstärkers 26 erscheinenden Signal GxDxP wird über eine zweite Multiplizierschaltung 34 und ein Tiefpaßfilter 36 einem Fehlersignal-Ausgangskanal 38 zugeführt, an dem das Pehlersignal KxP ableitbar ist. Da der Ausdruck K konstant bleibt, ist das Pehlersignal F unabhängig von der Signalamplitude des abgefühlten Datensignals.The signal GxDxP appearing at the output of the amplifier 26 is via a second multiplier circuit 34 and a low-pass filter 36 is fed to an error signal output channel 38 from which the error signal KxP can be derived. Since the expression K is constant remains, the error signal F is independent of the signal amplitude of the sensed data signal.
Es ist von erheblicher Bedeutung, daß die MultiplizierschaltungenIt is of considerable importance that the multiplier circuits
2 ?
28 und 30 den Ausdruck GxD konstanthalten. Dies bedeutet,
daß das Verstärkungssignal dem Datensignal umgekehrt proportional ist. Diy Bandbreite der Servosignalfrequenz des Servoregelkreises
sollte größer sein als die Bandbreite des Fehlersignals und sie sollte geringer sein als die Bandbreite des Datensignals von
üblicherweise 300 kHz.Bei einem Magnetplattenspeicher soll die Bandbreite der Servosignalfrequenz 10 kHz und die Bandbreite der
Datenfrequenz 10 MHz betragen.2?
28 and 30 keep the expression GxD constant. This means that the gain signal is inversely proportional to the data signal. The bandwidth of the servo signal frequency of the servo control loop should be greater than the bandwidth of the error signal and it should be less than the bandwidth of the data signal, which is usually 300 kHz. In the case of magnetic disk storage, the bandwidth of the servo signal frequency should be 10 kHz and the bandwidth of the data frequency 10 MHz.
Aus der in Pig. 3 gezeigten genaueren Darstellung der Schaltungsanordnung geht hervor, daß der Mittelabgriff der Leitung b des Lesekopfes 10 mit Erde und mit einem Eingang des Differenzverstärkers 18 verbunden ist. Ein Summiernetzwerk 11 liefert an den zweiten Eingang des Differenzverstärkers 18 ein Signal mit den Signalkomponenten a' + c1 - b1, das den Wert DP des Fehlersignals darstellt. Der Differenzverstärker 16 erzeugt ein Signal mit den Komponenten a' - c's welches den Wert D des Datensignal darstellt. Die Signale der beiden Verstärkerkanäle werden von den Ausgängen der Differenzverstärker 16 und 18 durch die Tiefpaßfilter 20 und 22 zu den Eingängen der Verstärker veränderlicher Verstärkung 24 und 26 übertragen, die gleicheFrom the in Pig. 3 shows a more detailed representation of the circuit arrangement that the center tap of the line b of the reading head 10 is connected to ground and to an input of the differential amplifier 18. A summing network 11 supplies the second input of the differential amplifier 18 with a signal with the signal components a '+ c 1 -b 1 , which represents the value DP of the error signal. The differential amplifier 16 generates a signal with the components a'-c ' s which represents the value D of the data signal. The signals of the two amplifier channels are transmitted from the outputs of the differential amplifiers 16 and 18 through the low-pass filters 20 and 22 to the inputs of the variable gain amplifiers 24 and 26, the same
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"Verstarkungscharakteristika aufweisen. Die Multiplizierschaltung 28 und das einen Verstärker enthaltende Tiefpaßfilter 30 sind genauer dargestellt. Die Multiplizierschaltung empfängt über zwei Eingangsleitungen jeweils einen Wert GxD des Datensignals vom Ausgang des Verstärkers veränderlicher Verstärkung 24 3 undThe multiplier circuit 28 and the low-pass filter 30 containing an amplifier are shown in more detail. The multiplier circuit receives a value GxD of the data signal from the output of the variable-gain amplifier 24 3 and via two input lines
2 2
sie liefert den Wert G χ D eines Signals an den Eingang des Tiefpaßfilters 30, das annähernd eine Bandbreite von 300 kHz
aufweist. Das Tiefpaßfilter enthält eine Schaltung 31 für
Nullwert-Justierung. Die Multiplizierschaltung 3^ und das einen
Verstärker enthalten de Tiefpaßfilter 36 sind ähnlich aufgebaut wie die Multiplizierschaltung 28 und das Tiefpaßfilter 30. Die
Bandbreite des Tiefpaßfilters 36 beträgt jedoch 10 kHz.2 2
it supplies the value G χ D of a signal to the input of the low-pass filter 30, which has a bandwidth of approximately 300 kHz. The low-pass filter contains a circuit 31 for zero value adjustment. The multiplier circuit 3 ^ and the low-pass filter 36 containing an amplifier are constructed similarly to the multiplier circuit 28 and the low-pass filter 30. However, the bandwidth of the low-pass filter 36 is 10 kHz.
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