专利名称：磁盘文件前置放大器频率响应和延时补偿的制作方法
技术领域：
总的来说，本发明涉及用于访问存储介质的系统和方法，具体地，涉及用于实现磁盘文件前置放大器频率响应和延时补偿的方法和/或装置。
背景技术：
向磁存储介质写入信息包括在待写入存储介质近旁生成磁场。在使用磁介质的常规存储装置中，使用常规读取/写入磁头组件在磁存储介质近旁生成磁场。读取/写入磁头组件可包括感应写入元件以及磁阻(MR)读取元件。待存储的信息被发送至写入/编码电路。写入/编码电路对信息进行编码，从而将存储效率最大化。然后，写入/编码电路调节写入磁头中的电流，以生成使存储介质磁化的交变极性的磁场。写入信息的质量在很大程度上取决于写入磁头和介质之间的适合间距(即飞行高度)。参考图1，该图示出了相对于存储介质12设置的读取/写入磁头组件10，作为描述磁飞行高度(或间距)14的方式。一般地，读取/写入磁头组件10与存储介质12之间的距离通常称为飞行高度。在读取期间，要求适当控制飞行高度，以确保回读信号表现出尽可能好的信噪比，从而改善性能，防止有害的磁头磁盘接触。一般地，飞行高度用于表示磁飞行高度14。磁飞行高度14 一般对应于存储介质12上的磁膜与读取/写入磁头组件10 的转换器极尖的间距。但是，因为读取/写入磁头组件10的磁头表面以及存储介质12保护性地涂覆及润滑有层(即，分别为涂层16和18)以防腐以及减轻瞬时磁头磁盘接触造成的损害，所以物理飞行高度(或间距)20以涂层16和18的总厚度小于磁飞行高度14。在常规磁盘文件中，飞行高度通过测量回读信号的两个或多个谐波幅度来确定。 常规方法使用包含(从中可测量谐波的)周期图案的磁存储介质上的空闲或专用区域。虽然常规方法提供了飞行高度的合理静态估计，但是常规方法无法提供在准操作时间段内发生的飞行高度的任何变化的指示。因此，常规方法无法提供调整在磁存储介质操作期间发生的变化的能力。为了局部减轻常规飞行高度测量方案的无效性，以便控制长时间写入或数据传输过程中的飞行高度，与数据相交错的伺服信息可用作回读谐波源。基于谐波幅度感测的常规飞行高度测量方法依赖于对(包括前置放大器和记录通道模拟电路以及互联传输线的)回读信号路径增益的精确了解。其他飞行高度测量方法，例如基于通道位密度(CBD)估计以及全回读信号幅度的那些方法，可表现出在特定频率处对增益变化的敏感性，因此可以受益于在这些频率处使增益稳定。飞行高度测量精度受限于前置放大器的幅度响应的无可避免的漂移，并且位于读取通道模拟部分中。即使是在当前技术发展水平的装置中， 4nm间距以下的飞行高度测量精度也很差。在位图案化介质(BPM)记录中发生进一步关于耐受性的问题，其中寻求写入转换与存储介质上的预沉积平台(land)的精确对准。在此记录模式中，对包含前置放大器和记录通道的读取写入路径的延迟变化的补偿非常关键。补偿延时变化的一种方法使用预定区域中的周期性重复读取/写入操作，以确定产生最大回放幅度的写入阶段。但是，此种方法降低了平均文件传送率。
为了在装置寿命内在特定频率处维持恒定的相对增益，期望一种在特定频率处测量和/或补偿前置放大器频率响应中的变化的方法和/或装置。还期望在BPM记录系统中提供一种测量前置放大器和通道读取写入路径的总延迟的方法和/或装置，以便允许延迟变化补偿。
发明内容
本发明涉及一种包括一个或多个读取磁头单元电路、一个或多个写入磁头单元电路以及回送通道的装置。一个或多个读取磁头单元电路可被配置为从磁介质读取数据，其中，该读取数据存在于放大后的回读信号中。一个或多个写入磁头单元电路可被配置为向磁介质写入数据。回送通道耦接至一个或多个读取磁头单元电路与写入磁头单元电路之间。进一步地，回送通道包括回送读取器单元，连接至一个或多个读取磁头单元电路；变幅电流开关，连接至回送读取器单元；以及选择器单元，连接至变幅电流开关和一个或多个写入磁头单元电路。进一步地，回送通道还包括回送写入单元，连接至选择器单元和一个或多个写入磁头单元电路。进一步地，变幅电流开关包括电流路由长尾对。进一步地，回送通道包括回送读取器单元，连接至一个或多个读取磁头单元电路；以及回送注入和增益控制电路，连接至回送读取器单元和装置的写入路径。进一步地，回送通道还包括一对运算跨导放大器，被配置为向回送读取器单元提供共模接地，并在出现在一个或多个读取磁头单元电路之前清零回送单元通道输出。进一步地，回送注入和增益控制电路包括互补双极折叠级联电路。一种装置，包括一个或多个读取器电路，被配置为从磁介质读取数据；一个或多个写入器电路，被配置为将数据写入至磁介质；以及回送通道，耦接在一个或多个读取器电路与一个或多个写入器电路之间，其中，回送通道使用互补硅锗BiCMOS处理来实施。进一步地，回送通道对于双频飞行高度测量启用，并在正常读取写入操作期间禁用。进一步地，一个或多个读取磁头单元电路以及一个或多个写入磁头单元电路在双频飞行高度测量期间禁用。一种方法，包括以下步骤测量在前置放大器的输出处的两个频率的幅度，同时读取磁存储介质的预记录校准区域；启用前置放大器的回送模式，并在前置放大器的写入数据线上注入复合双频序列；当复合双频序列被注入到前置放大器的写入数据线上时，记录在前置放大器的输出处的两个频率的幅度；以及使用(i)当读取预记录校准区域时测量的幅度、(ii)回送模式中记录的幅度以及(iii)预定基线回送值来计算校正后的回放幅度。进一步地，预定基线回送值存储在包括磁介质的磁盘文件存储器中。进一步地，该方法还包括使用校正后回放幅度以及华莱士空间损耗方程来计算相对于预定设定点飞行高度的飞行高度误差。进一步地，该方法还包括将相对于设定点的飞行高度误差的补偿后且定标后的形式应用于加热器驱动器元件，以将飞行高度调整到预定设定点。
进一步地，该方法还包括将权利要求11的步骤重复执行两次或两次以上。进一步地，预定回送基线值在工厂通过以下方式确定将读取磁头移动到磁存储介质的预记录校准区域上；控制磁头以接近着陆点，然后将磁头后退至预定设定点飞行高度；在预定设定点飞行高度处，测量在前置放大器的输出处的两个频率的两个幅度，并永久保存所测量的幅度；启用前置放大器的回送模式，并在前置放大器的写入数据线上注入复合双频序列；当复合双频序列被注入到前置放大器的写入数据线上时，记录在前置放大器的输出处的两个频率的幅度；以及将所记录的幅度保存为预定回送基线值。进一步地，在额定环境下测量预定值。进一步地，着陆点通过轨道跟踪位置误差信号上叠加的振荡或通过辅助声学传感器或热传感器进行感测。一种装置，包括一个或多个读取器电路，被配置为从磁介质读取数据；一个或多个写入器电路，被配置为将数据写入磁介质；以及回送通道，耦接在一个或多个读取器电路与一个或多个写入器电路之间，回送通道包括连接至一个或多个读取器电路的回送读取器单元以及连接至回送读取器单元和装置的写入路径的回送注入和增益控制电路，其中，该回送注入和增益控制电路包括互补双极折叠级联电路。—种装置，包括一个或多个读取器电路，被配置为从磁介质读取数据；一个或多个写入器电路，被配置为将数据写入磁介质；以及回送通道，耦接在一个或多个读取器电路与一个或多个写入器电路之间，其中，回送通道包括，连接至一个或多个读取器电路的回送读取器单元，以及一对运算跨导放大器，运算跨导放大器被配置为向回送读取器单元提供共模接地，并在出现在一个或多个读取器电路之前清零回送单元通道输出。本发明的目的、特征及优点包括提供一种实现磁盘文件前置放大器频率响应和延时补偿的方法和/或装置，该方法和/或装置可(i)提供一种允许前置放大器频率响应在所选频率处的表征的回送通道，(ii)测量并补偿前置放大器频率响应中的变化，以便在装置寿命内在特定频率处保持恒定相对增益，(iii)基于回放音调的相对幅度提供飞行高度测量技术的增益稳定性，(iv)允许读取器频率响应的场表征，(ν)导出校正系数，以去除增益变化，(Vi)允许测量写入数据至读取数据的定时，(Vii)支持位图案化介质(BPM)记录，(viii)补偿前置放大器写入和读取路径中的延迟变化，和/或(ix)将磁盘驱动器读取-写入前置放大器的适用性领域扩展至Tb/in2面密度级别。
根据以下详细描述和所附权利要求以及附图，本发明的上述及其他目的、特点和优势将变得显而易见，图中图1是示出相对于存储介质配置的读取/写入磁头组件，以描述磁飞行高度和物理飞行高度的示图；图2为示出包括根据本发明的实施方式的前置放大器的磁记录系统的框图；图3为示出各种飞行高度可允许的差分增益误差的线形图；图4为示出根据本发明的实施方式的图2中的前置放大器的示例性实施方式的框图；图5为示出图4中的前置放大器的示例性实施方式的框6
图6为示出图5中的回送电路块的示例性实施方式的框图；图7为示出根据本发明的另一个实施方式的图2中的前置放大器的另一个示例性实施方式的框图；图8为示出图7中的回送电路的示例性实施方式的框图；图9为示出图8中的回送增益块的示例性实施方式的示图；图10为示出根据本发明的实施方式的读取磁头单元的实例的示图；图IlA和图IlB为示出根据本发明的实施方式的回送清零块的实例的示图；图12是示出根据本发明的包含和不包含回送补偿的示例性前置放大器的差分增益误差之间的对比的曲线图；图13为示出根据本发明的包括回送补偿的双频飞行高度测量处理的实例的流程图；图14为示出确定图13的处理中使用的基线值的处理的流程图。
具体实施例方式磁盘文件中的再生磁头可在垂直和纵向记录中用作飞行高度(FH)转换器。虽然实施方式可能会有变化，但是基本主题包括至少两个不同频率的应用以及华莱士空间损耗方程以推断飞行高度。多个频率的使用允许读取路径整体增益变化与飞行高度测量相退耦。但是，所选频率的增益比率一般需要在产品寿命内保持基本恒定。在接近并超过ITbit/ in2密度时，低飞行高度以及对磁头磁盘间距的精确控制是主要考虑因素。磁盘文件前置放大器可由一个或多个前端(或读取磁头单元)低噪声放大器 (LNA)及相关联的磁阻(MR)磁头偏置注入电路构成。每个磁头单元可服务于专用记录磁头。如来自系统数据控制器的磁头选择命令所指出的，可激活单个读取磁头单元。磁头单元的输出可通过对所有磁头来说公共的增益和信号处理级，然后到达记录通道。同样，可设置一组写入磁头单元。每个写入磁头单元可能与特定的写入磁头相关联。所有写入磁头单元可由一组(接收来自记录通道的写入数据输入的)信号处理电子装置提供服务。本发明一般提供与读取写入磁头单元类似的虚设(或回送)写入回送和读取回送单元。写入回送和读取回送单元不提供磁头，并且连接在一起，从而写入数据通过公共写入器电路，通过回送单元；通过公共读取电子装置返回至记录通道。在可选实施方式中，根据本发明的回送功能可通过提供与读取/写入磁头单元关联对内的桥接电路来执行。一般地，本发明提供方法和电路，以生成校正系数，以使前置放大器读取路径相对增益重新正常化，从而补偿元件老化及环境变化。在没有重新正常化的情况下，使用无辅助的多频率技术来获取精确的飞行高度感测是困难的。根据本发明实施的前置放大器的进一步好处在于，具有校正前置放大器下游的模拟信号处理元件中的相对增益变化的功能。例如，根据本发明的实施方式可以测量及补偿前置放大器频率响应变化，以便在装置寿命内在特定频率处维持恒定的相对增益。基于回放音调相对幅度的飞行高度测量技术一般要求增益稳定性。本发明可提供一种还适合于读取器电路频率响应的场表征的方法和装置。在一个实例中，根据本发明的回送通道一般允许用户表征所选频率处的频率响应并导出校正系数，以消除(补偿)增益变化。根据本发明的回送通道可以提供有价值的特性，支持低维纳米(low-nanometer)飞行高度测量。可按照可选飞行高度控制机制和算法来实施本发明，或者在缺少激活的飞行高度控制的情况下实施本发明，或者在要求精确飞行高度感测的测量应用中实施本发明。本发明可提供一种方法，该方法还适用于位图案化介质(BPM)记录，以补偿前置放大器读取写入路径中的延迟变化。预成型的单个位磁平台上的精确转换布置是位图案化介质(BPM)记录的前提。例如，数据率为 4(ibit/秒，位元单元为-250ps时，联合读取写入前置放大器数据路径中的 25ps的延迟变化为物质损伤，并且使常规磁盘文件前置放大器的典型数值。本发明一般提供对延迟补偿技术有用的校正系数。根据本发明的回送通道还允许测量写入数据至读取数据的定时，例如支持BPM。参考图2，示出了可实施本发明实施方式的磁记录系统环境的实例的示图。系统 100可包含滑动器102、磁存储(记录)介质104、磁阻(MR)读取磁头106、前置放大器108、 柔性悬垂(FOS)传输线(或元件)110、读取/写入/回送模块112、加热器驱动器114、 读取(记录)通道116、致动器柔性电路118、可变增益放大器(VGA)和连续时间滤波器 (CTF) 120、模拟-数字转换器(ADC) 122、数字信号处理(DSP)块124、飞行高度(FH)控制块 126、总线1 和磁盘驱动器数据控制器130。前置放大器108的读取/写入/回送模块112 一般包含读取磁头单元、回读端(公共)电路、写入磁头单元及回写端(公共)电路。读取 /写入/回送模块112还包含根据本发明的回送通道。回送通道允许用户表征所选频率处的频率响应，并导出校正系数，以消除增益变化。根据本发明的回送通道一般提供有价值的特性，支持低维纳米飞行高度测量。回送通道还允许测量写入数据至读取数据的定时，支持位图案化介质(BPM)。滑动器102 —般距旋转记录介质104约2 IOnm飞行。滑动器102可携带磁阻 (MR)读取磁头106和写入磁头(未示出)。虽然感应读取磁头已被MR类型取代，但是感应读取磁头还可用于本发明。滑动器102还携带有可通过滑动器102的热变形影响飞行高度的加热器。前置放大器108可通过柔性悬垂(F0Q传输线110连接至磁阻(MR)读取磁头 106和写入磁头。读取/写入/回送子电路112和加热器驱动器子电路114 一般被实施为前置放大器108的一部分。前置放大器108 —般安装在例如通过音圈电机(未示出)驱动的存取机构(如支臂)的底部。滑动器102可通过(其上还安装有FOS 110的)柔软悬垂机械地耦接至存取机构。FOS 110在前置放大器108与在滑动器102上制造的读取/写入磁头元件106之间传送信号。前置放大器108可通过致动器柔性电路118耦接至记录通道116。记录通道116 一般通过模拟可变增益放大器(VGA)和连续时间滤波器(CTF)级(VGA 10 & CTF) 120来处理放大后的磁头信号，因此信号(例如，通过ADC 122)被数字化。ADC 122的输出指向DSP 块124。DSP块IM执行数据检测(例如，使用迭代或最大似然处理)并过滤和提取从前置放大器108接收的信号的谐波幅度。所提取的谐波幅度可用于飞行高度检测。谐波(音调)幅度可传送至ΠΙ控制块126，以便进一步处理(将在下文进行描述)。可在固件或硬件中实施飞行高度控制块126。飞行高度控制块1 一般通过加热器驱动器子电路114关闭飞行高度调节回路。在读取操作期间，串并转换后的再生数据通过总线1 上的记录通道116传送至磁盘驱动器数据控制器130。在写入操作期间，总线1 将写入数据从数据控制器130传送至记录通道116，其中对写入数据进行适当编码，以刻入记录介质104。在用于垂直或纵向记录的常规双频(f1; f2)飞行高度测量方案中，在前置放大器108的输出处检测(f\，f2)音调幅度(例如，在读取通道ADC122的输出处进行测量)。处理 所检测的幅度，以提取飞行高度信息。飞行高度控制的典型应用可以描述如下首先，在エ 厂中，在额定环境下，在磁头处于预记录校准区域上吋，可允许磁头接近记录介质表面(称 为接近着陆点)。然后，磁头后退至预定基线(或飞行高度设定点)，在此处测量基线幅度。 着陆点可通过轨道跟踪位置误差信号上叠加的振荡或通过辅助声学传感器或热传感器进 行感测。由于灾难性的磁头磁盘干扰过程的风险增加，优选地，不在场中执行着陆和后退。此后，在驱动器寿命期间，周期性地使磁头返回至预记录校准区域，并且重新測量 当时的飞行高度处产生的谐波幅度。计算与设定点相关的飞行高度误差，并将补偿后的且 定标后的误差施加至前置放大器108中的加热器驱动器，以将飞行高度调节至设定点。必 要时可重复进行重新測量处理。将谐波幅度与飞行高度相联系的理论以著名的华莱士方程 为基础，该方程使再生过程频率响应与磁头介质间距相联系(參见H. N. Bertram，Theory of Magnetic Recording. CamDridge, England :Cambridge University Press, 1994,结合于此 作为參考)。因为华莱士方程在长波长的垂直记录中无效，所以需要在校准区域内保持高磁 通密度，或者需要对基本华莱士公式进行校正。參考如下推导过程，示出了使用华莱士 “空间损耗”方程计算磁飞行高度(或间 距)的实例。作为磁头-介质磁间距的函数的磁头输出电压的华莱士方程v = K%e— = K.e—Jl 程 1其中，V= I再生电压I ;v E磁头/磁盘速度；f E频率ひ=波长；K=也是前置 放大器和磁头增益对频率的变化的原因的系数；以及X =磁间距/磁飞行高度。对于着陆/校准飞行高度dTD的两个所选频率n，f2 (f2 > fl)，測量相关联的声调幅度
权利要求
1.一种装置，包括一个或多个读取磁头单元电路，被配置为经由一个或多个读取磁头从磁介质读取数据，其中，所述读取数据存在于放大后的回读信号中；一个或多个写入磁头单元电路，被配置为经由一个或多个写入磁头将数据写入所述磁介质；以及回送通道，耦接在所述一个或多个读取磁头单元电路与所述一个或多个写入磁头单元电路之间。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述回送通道包括回送读取器单元，连接至所述一个或多个读取磁头单元电路；变幅电流开关，连接至所述回送读取器单元；以及选择器单元，连接至所述变幅电流开关和所述一个或多个写入磁头单元电路。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述回送通道还包括回送写入单元，连接至所述选择器单元和所述一个或多个写入磁头单元电路。
4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述变幅电流开关包括电流路由长尾对。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述回送通道包括回送读取器单元，连接至所述一个或多个读取磁头单元电路；以及回送注入和增益控制电路，连接至所述回送读取器单元和所述装置的写入路径。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述回送通道还包括一对运算跨导放大器，被配置为向所述回送读取器单元提供共模接地，并在提供给所述一个或多个读取磁头单元电路之前清零回送单元通道的输出。
7.一种装置，包括一个或多个读取器电路，被配置为从磁介质读取数据； 一个或多个写入器电路，被配置为将数据写入至所述磁介质；以及回送通道，耦接在所述一个或多个读取器电路与所述一个或多个写入器电路之间，其中，所述回送通道使用互补硅锗BiCMOS处理来实施。
8.一种方法，包括以下步骤测量在前置放大器的输出处的两个频率的幅度，同时读取磁存储介质的预记录校准区域；启用所述前置放大器的回送模式，并在所述前置放大器的写入数据线上注入复合双频序列；当所述复合双频序列被注入到所述前置放大器的所述写入数据线上时，记录在所述前置放大器的输出处的两个频率的幅度；以及使用(i)当读取所述预记录校准区域时测量的幅度、(ii)回送模式中记录的幅度以及 (iii)预定基线回送值来计算校正后的回放幅度。
9.一种装置，包括一个或多个读取器电路，被配置为从磁介质读取数据； 一个或多个写入器电路，被配置为将数据写入所述磁介质；以及回送通道，耦接在所述一个或多个读取器电路与所述一个或多个写入器电路之间，所述回送通道包括连接至所述一个或多个读取器电路的回送读取器单元以及连接至所述回送读取器单元和所述装置的写入路径的回送注入和增益控制电路，其中，所述回送注入和增益控制电路包括互补双极折叠级联电路。
10. 一种装置，包括一个或多个读取器电路，被配置为从磁介质读取数据； 一个或多个写入器电路，被配置为将数据写入所述磁介质；以及回送通道，耦接在所述一个或多个读取器电路与所述一个或多个写入器电路之间，其中，所述回送通道包括连接至所述一个或多个读取器电路的回送读取器单元以及一对运算跨导放大器，所述运算跨导放大器被配置为向所述回送读取器单元提供共模接地，并在出现在所述一个或多个读取器电路之前清零所述回送通道的输出。
全文摘要
本发明公开了磁盘文件前置放大器频率响应和延时补偿。一种装置，包括，一个或多个读取器电路、一个或多个写入器电路以及回送通道。一个或多个读取器电路可被配置为从磁介质读取数据。一个或多个写入器电路可被配置为将数据写入磁介质。回送通道耦接在一个或多个读取器电路与写入器电路之间。
文档编号G11B5/455GK102339609SQ20111020272
公开日2012年2月1日 申请日期2011年7月19日 优先权日2010年7月19日
发明者罗斯·威尔逊 申请人:Lsi公司