表征数据存储设备的感测电路的制作方法

背景技术：

磁盘驱动器包括磁盘以及连接到致动器臂的远端的磁头，所述致动器臂通过音圈电机(vcm)围绕枢轴旋转以便将所述磁头径向定位在磁盘上方。所述磁盘包括用于记录用户数据扇区和嵌入式伺服扇区的多个径向间隔的同心磁道。嵌入式伺服扇区包括磁头定位信息(例如，磁道地址)，所述磁头定位信息由磁头读取，并且由伺服控制器处理以便当致动器臂从磁道到磁道进行查找时控制所述致动器臂的速度。

由于磁盘高速旋转，在磁头与磁盘之间形成了空气支承。由于写入/读取信号的质量取决于磁头的飞行高度，因此，传统磁头(例如，磁变阻头)可以包括用于控制飞行高度的致动器。可以采用任何合适的飞行高度致动器，如通过热膨胀来控制飞行高度的加热器、或压电式(pzt)致动器。期望确定实现磁头的目标飞行高度的适当飞行高度致动器控制信号(例如，适用于加热器的适当电流)。

数据存储设备可以包括用于任何合适目的的一个或多个传感器，如确定适用于使磁头接触磁盘表面的飞行高度致动器的控制信号(触下检测)。然后，可以通过来自引起触下的飞行高度致动器控制信号的反馈来实现操作飞行高度。在另一个应用中，可以在磁头内制作传感器以便检测磁盘表面上的缺陷，如粗糙、划痕、凹坑等。

附图说明

图1a示出了根据实施例的采用磁盘驱动器形式的数据存储设备，所述数据存储设备包括磁盘以及用于访问磁盘的磁头。

图1b示出了根据实施例的控制电路，所述控制电路包括感测电路，所述感测电路的输入端连接到交流校准信号，所述交流校准信号具有预定偏移和振幅。

图1c是根据实施例的流程图，其中，评估传感器的输出以便响应于交流校准信号而检测感测电路的偏移和增益中的至少一项。

图2a示出了根据实施例的控制电路，其中，计数器对交流校准信号超过阈值的次数进行计数。

图2b示出了实施例，其中，通过调节阈值来检测交流校准信号的不同信号水平。

图3是根据实施例的流程图，其中，通过调节阈值来检测交流校准信号的5个不同信号水平。

图4是根据实施例的流程图，其中，基于所检测到的信号水平中的至少一个信号水平来调节感测电路的偏移参数和增益参数。

图5a示出了实施例，其中，感测电路的偏移参数包括被增加到数模转换器(dac)的输入设置的偏移，并且增益参数包括放大器的增益设置。

图5b示出了实施例，其中，将被增加到dac的输入设置的偏移作为输入设置的函数而生成。

图5c示出了实施例，其中，感测电路的偏移参数包括被增加到交流传感器信号的偏移。

图6示出了根据实施例的感测电路，所述感测电路被配置成用于检测交流传感器信号的正峰值和负峰值。

图7是根据实施例的流程图，其中，调节交流校准信号的振幅以便调节感测电路的非线性参数(例如，dac)。

具体实施方式

图1a示出了根据实施例的采用磁盘驱动器形式的数据存储设备，所述数据存储设备包括磁盘2、用于访问磁盘2的磁头4以及用于生成交流传感器信号8的传感器6(图1b)。磁盘驱动器进一步包括被配置成用于执行图1c的流程图的控制电路10，其中，传感器6与感测电路12的输入端11断开连接(框14)，并且当传感器6断开连接时，向感测电路12的输入端11中注入交流校准信号16(框20)，其中，交流校准信号16包括预定偏移和振幅。评估感测电路12对交流校准信号16的响应以便检测感测电路12的偏移和增益中的至少一项(框22)。

图1b中的感测电路12可以处理在磁盘驱动器的正常操作期间由任何合适的传感器6生成的任何合适的交流传感器信号8。例如，在一个实施例中，传感器6可以包括集成到磁头4的滑块中的飞行高度传感器或触下传感器，其中，交流传感器信号8的振幅可以表示磁头4在磁盘2上方的飞行高度(或触下)。在另一个实施例中，传感器6可以是集成到磁头4的滑块中的读取元件(例如，磁阻式(mr)读取元件)，其中，当从磁盘读取数据时，交流传感器信号8可以表示读取信号。在又另一个实施例中，传感器6可以包括被配置成用于致动在磁盘2上方的磁头4的致动器的部件，如集成到磁头4中的音圈电机(vcm)和/或微致动器、磁头常平架组件(hga)或悬浮件。

不管采用哪种类型的传感器6，在一个实施例中，感测电路12可以展现未知偏移和/或增益，因为例如制造公差和/或环境条件的改变，如温度的改变。因此，在一个实施例中，可以通过向感测电路12中注入交流校准信号16并评估响应来检测感测电路12的偏移和/或增益。在一个实施例中，可以基于所检测到的偏移和/或所检测到的增益中的至少一项来调节感测电路12的参数，从而使得感测电路12在磁盘驱动器正常操作期间展现对交流传感器信号8的标称响应。在图1b的框18处，可以采用任何合适的控制电路来生成交流校准信号16，如包括合适的共振元件(例如，电容器、电感器、压电式、晶体等)的任何合适的振荡器电路。

在图1b的实施例中，在这些实施例中可以采用任何合适的感测电路12和偏移/增益检测器24，如图2a中示出的控制电路，其中，感测电路的输入端11通过增益电路26被放大。在比较器30处，将放大信号28与由数模转换器(dac)34生成的阈值电压32进行比较，所述数模转换器基于可编程输入设置36而被配置。在图2a的实施例中，在比较器30处，每次放大信号28超过阈值电压32时，计数器38加一，其中，可以在预定间隔后评估计数器38的输出，以便检测交流传感器信号8的振幅。

图2a的感测电路12中的任何模拟部件可以展现可能影响输出的精确度的未知偏移和/或增益，如增益电路26、比较器30和/或dac34。例如，感测电路12中的未补偿偏移和/或增益可以转化为由计数器38检测的异常大的信号振幅。因此，在一个实施例中，可以通过向输入端11中注入交流校准信号16并且评估感测电路12的响应来检测所述感测电路12的偏移和/或增益。

图2b示出了具有预定正偏移和预定振幅的示例交流校准信号16，所述交流校准信号被注入到感测电路12的输入端11中。图3是根据实施例的用于检测感测电路12的偏移和/或增益中的至少一项的流程图，参照图2b将理解所述流程图。将感测电路12的阈值32初始化为零(框40)，并且在预定间隔后读取计数器38(框42)。如果计数值没有超过零(框44)，则增大阈值32并且重复流程图直到在框44处计数值超过零，在所述点处阈值32表示图2b中示出的初始水平。在一个实施例中，重置计数器38，并且执行类似的操作(框48)直到计数值超过预定值(“a”值)，在所述点处阈值32表示图2b中示出的基准水平。在一个实施例中，在每个间隔之后重置计数器38，从而使得当计数值超过预定间隔以上“a”值时，框48处的流程终止。重置计数器38，并且执行类似的操作(框50)直到计数值下降到预定值(“n”值)以下，在所述点处阈值32表示图2b中示出的信号水平。重置计数器38，并且执行类似的操作(框52)直到计数值下降到预定值(“b”值)以下，在所述点处阈值32表示图2b中示出的峰值水平。重置计数器38，并且执行类似的操作(框54)直到计数值为零，在所述点处阈值32表示图2b中示出的最终水平。

图4是在图1c的流程图上进行延伸的流程图，其中，在确定图2b中示出的信号水平之后，可以基于初始阈值和/或基准阈值来检测感测电路12的偏移，并且可以进行相应的调节(框56)以便对所检测到的偏移进行补偿。在一个实施例中，感测电路12的偏移可以被检测为初始阈值和基准阈值的平均值。再次参照图4，可以基于信号阈值和/或峰值阈值来检测感测电路12的增益，并且可以进行相应的调节(框58)以便对所检测到的增益误差进行补偿。在一个实施例中，可以基于信号阈值与初始阈值之差和/或基于峰值阈值与基准阈值之差和/或基于这些差的平均值来检测感测电路12的增益。在一个实施例中，可以对感测电路12进行偏移和/或增益调节直到图2b中示出的信号水平实质上匹配所有5个信号水平(初始、基准、信号、峰值和最终)的目标水平。

在一个实施例中，可以调节感测电路12的合适的参数以便对偏移和/或增益的误差进行补偿。图5a示出了实施例，其中，可以调节被增加到dac34的输入设置36的偏移60以便对感测电路12的偏移误差进行补偿。还是在图5a的实施例中，可以调节增益电路26的增益62以便对感测电路12的增益误差进行补偿。在一个实施例中，可以调节偏移60和/或增益62并且重复图3的流程图直到感测电路12的偏移和/或增益展现出如图2b中所示的从测量的信号水平中确定的标称响应。

在一个实施例中，感测电路12的偏移和/或增益可以展现非线性误差。例如，在一个实施例中，dac34可以展现相对于输入设置36的振幅的非线性偏移。图5b示出了实施例，其中，可以将被增加到dac34的输入设置36的偏移60作为输入设置36的函数64而生成。在一个实施例中，可以通过调节交流校准信号16的振幅并且通过在交流校准信号的不同振幅水平上执行图3的流程图来测量如图2b中示出的信号水平来确定函数64。

在图5c中示出的另一个实施例中，可以在模拟域调节感测电路12的偏移，如通过将模拟偏移66加到感测电路12的输入端11上。在另一个实施例中，可以将模拟偏移66增加到增益电路26的输出。在又另一个实施例中，可以将模拟偏移66增加到dac34的输出。不管如何补偿感测电路12的偏移和/或增益，在一个实施例中，在磁盘驱动器的正常操作期间，对感测电路12的调节实现对交流校准信号16的标称响应以及因此对交流传感器信号8的标称响应。

图6示出了根据实施例的感测电路12，所述感测电路能够检测双极性交流传感器信号8的正振幅和负振幅。在图6的实施例中，复制以上参照图2a描述的感测电路12的部件以便检测交流传感器信号8的负振幅。或门68生成组合信号70，当交流传感器信号8的振幅超过比较器30a处的正阈值32a或比较器30b处的负阈值32b时，所述组合信号是有效的。多路复用器72被配置成用于从比较器30a或30b或组合信号70中选择输出以便驱动计数器38。因此，计数器38可以对交流传感器信号8的正振幅或负振幅中的任一者或两者的阈值交叉点进行计数。在一个实施例中，可以执行图3的流程图以便针对正振幅或负振幅中的任一者或两者来测量交流校准信号的信号水平。在一个实施例中，控制电路可以校准感测电路12的偏移和/或增益调节，当感测正振幅或者当感测负振幅时可以应用所述控制电路。例如，可以使用偏移60(如图5a中所示出的)根据感测电路12是否被配置成用于感测交流传感器信号8的正振幅或负振幅来调节dac34的输入设置36。在另一个实施例中，可以对图6中示出的感测电路的正振幅分支和负振幅分支两者进行偏移和/或增益的调节，以便使得能够同时检测交流传感器信号8的正振幅和负振幅两者。

图7示出了根据实施例的流程图(在图1c的流程图上延伸)，其中，将交流校准信号的振幅初始化为例如低水平(框74)。然后，向感测电路的输入端中注入交流校准信号(框14)，以便在交流校准信号的当前振幅处检测感测电路的偏移和/或增益(框20)。然后，在调节(例如，增加)交流校准信号的振幅之后，重复所述流程图(框78)。一旦已经在交流校准信号的振幅范围内检测到感测电路的偏移和/或增益(框76)，那么调节感测电路的非线性参数以便对非线性响应进行补偿(框80)。例如，在一个实施例中，dac34可以展现对输入设置36的振幅的非线性响应，所述非线性响应可以基于被评估的交流传感器信号8的振幅而改变。因此，在一个实施例中，如图5b中所展示的，被增加到输入设置36的偏移60可以作为输入设置36的函数64而生成，其中，可以通过执行图7的流程图来校准函数64。

在一个实施例中，感测电路12的偏移和/或增益可能由于环境条件的改变(如温度的改变)而发生改变。因此，在一个实施例中，可以在不同环境条件下评估感测电路12的响应，以便在不同环境条件下检测(并且可选地补偿)偏移和/或增益误差。在一个实施例中，控制电路可以采用一个或多个环境传感器(例如，温度传感器)，以便根据需要响应于环境条件的改变而在磁盘驱动器的正常操作模式期间调节感测电路12的偏移和/或增益补偿。

在一个实施例中，每个生产磁盘驱动器可以包括图1b中示出的生成交流校准信号16所需的控制电路18。在此实施例中，每个生产磁盘驱动器可以通过生成交流校准信号16并将其注入到感测电路12的输入端11中来测量感测电路12的响应。在替代性实施例中，可以将每个生产磁盘驱动器插入到制造测试台中，所述制造测试台包括图1b中示出的生成注入到感测电路12的输入端11中的交流校准信号16所需的控制电路18。因此，在本实施例中，数据存储设备可以包括插入到制造测试台中的生产磁盘驱动器。在一个实施例中，制造测试台可以评估感测电路12的所测量响应，以便为每个生产磁盘驱动器配置适当的补偿参数，并且在另一个实施例中，在每个生产磁盘驱动器内的控制电路可以测量所述响应并配置这些补偿参数。

在一个实施例中，数据存储设备可以包括用于在多个生产磁盘驱动器上执行任何合适的制造过程(如校准或筛选过程)的制造测试台。在一个实施例中，可能存在在采用装配生产线模式的多个生产磁盘驱动器上执行相同的校准或筛选过程的多个类似的测试台。当校准和/或筛选生产磁盘驱动器时，可能令人期望的是，在每个制造测试台中所采用的感测电路12本质上展现了在偏移和/或增益方面的相同响应，从而使得所有生产磁盘驱动器使用一致的测试标准被以相似的方式校准并且/或者作为次品被筛选出。因此，在一个实施例中，可以通过执行图3的流程图来评估在每个制造测试台内的感测电路12，以便检测如图2b中示出的交流校准信号的信号水平。然后，可以调节在每个制造测试台内的每个感测电路来本质上展现在偏移和/或增益方面的相同响应。在一个实施例中，在将感测电路12安装到制造测试台之前，可以针对每个感测电路12来执行图3的流程图。也就是说，在将感测电路12插入到用于测试生产磁盘驱动器的制造测试台之前，可能存在用于测量每个感测电路12的响应以及用于为每个感测电路12配置补偿值的专用台。

可以在数据存储设备或测试台中采用任何合适的控制电路来实施以上实施例中的流程图，如任何合适的集成电路或多个集成电路。例如，可以在读取通道集成电路内或在与读取通道分离的部件(如磁盘控制器)内实施控制电路，或者可以通过读取通道来执行以上所描述的某些操作并且通过磁盘控制器来执行其他操作。在一个实施例中，读取通道和磁盘控制器被实施为单独的集成电路，并且在替代性实施例中，它们被制作到单个集成电路或片上系统(soc)中。此外，控制电路可以包括合适的前置放大电路，所述前置放大电路被实施为单独的集成电路、被集成到读取通道或磁盘控制器电路中、或者被集成到soc中。

在一个实施例中，控制电路包括执行指令的微处理器，这些指令可操作用于使微处理器执行在此所描述的流程图。这些指令可以存储在任何计算机可读介质中。在一个实施例中，它们可以存储在soc中的微处理器外部的或者与所述微处理器相集成的非易失性半导体存储器上。在另一个实施例中，这些指令存储在磁盘上并且当磁盘驱动器被上电时被读入到易失性半导体存储器中。在又另一个实施例中，控制电路包括合适的逻辑电路，如状态机电路。

在各种实施例中，磁盘驱动器可以包括磁盘驱动器、光盘驱动器等。此外，虽然以上示例涉及磁盘驱动器，但是各种实施例并不限于磁盘驱动器并且可以应用于其他数据存储设备和系统，如测试台、磁带驱动器、固态驱动器、混合驱动器等。此外，一些实施例可以包括如计算设备、数据服务器设备、媒体内容存储设备等包括如以上所描述的存储介质和/或控制电路的电子设备。

可彼此独立地使用，也可以各种方式组合上文所描述的各种特征和过程。所有可能的组合和子组合均旨在落入本公开的范围内。此外，在某些实施方式中，可省略某些方法、事件或过程框。在此所描述的这些方法和过程也不限于任何特定顺序，并且与其有关的框或状态可以其他适当的顺序执行。例如，所描述的任务或事件可以除了具体公开的顺序以外的顺序执行，或多个任务或事件可在单个框或状态中组合。这些示例任务或事件可串联地、并联地、或以其他某种方式执行。可从所公开的示例实施例中添加或移除任务或事件。在此所描述的这些示例系统和组件可被配置成与所描述的不同。例如，与所公开的这些示例实施例相比，可添加、移除或重新安排元素。

虽然已经描述了某些示例实施例，但是这些实施例仅以示例的方式呈现，并且不旨在限制在此所公开的本发明的范围。因此，上述描述中的任何内容均不旨在暗示任何特定特征、特性、步骤、模块、或框是必要的或不可缺少的。实际上，在此所描述的新颖的方法和系统可以采用各种其他形式呈现；此外，在不背离在此公开的本发明的精神的情况下，可以采用在此所描述的方法和系统的形式做出各种省略、替代和改变。