专利名称：：补偿可重复的偏心误差的制作方法
技术领域：
：本发明涉及盘片驱动器中的伺服系统。具体地说，本发明涉及补偿伺服系统中的误差。
背景技术：
：盘片驱动器沿着在盘片上形成的同心磁道读取和写入信息。为了将特定磁道定位在盘片上，盘片驱动器一般运用在盘片上插入的伺服字段(servofield)。伺服子系统用这些插入字段将磁头定位在特定磁道上方。伺服字段在制造盘片驱动器时写在盘片上，之后盘片驱动器简单地读取它以确定位置。理想的是，跟随磁道中心的磁头沿着绕盘片完美的圆形路径移动。然而，有两种误差阻止磁头跟随这种理想的路径。第一种误差是在产生伺服字段期间发生的写入误差。写入误差的发生是因为用来产生伺服字段的写入头通常不总是跟随完美的圆形路径，这是由于写入头在磁盘上飞行所产生的空气动力以及用来支撑写入头的万向支架(gimbal)的振动对写入头产生不可预计的压力影响所致。由于这些写入误差，完好地跟踪由伺服写入头跟随的路径的磁头并没有跟随圆形路径。阻止圆形路径的第二种误差被称为磁道跟踪误差。当磁头尝试跟踪由伺服字段限定的路径时，发生磁道跟踪误差。由产生写入误差相同的空气动力和振动影响导致磁道跟踪误差。此外，由于伺服系统不能足以快速地响应由伺服字段限定的路径的高频度变化，产生了磁道跟踪误差。通常将写入误差称为可重复偏心(runout)误差，因为每次磁头经过磁道，它们都会产生相同的误差。当磁道密度增加时，这些可重复偏心误差开始限制磁道间距(trackpitch)。特别是，由伺服字段产生的在理想的磁道路径和实际磁道路径之间的振动可导致内磁道与外磁道路径干扰。当第一写入误差导致磁头位于内磁道的理想圆形路径之外而第二写入误差导致磁头位于外磁道的理想圆形路径以内时，这一干扰特别严重。为了避免对磁道间距的限制，需要一种能够补偿可重复偏心误差的系统。运用被用作输入伺服环路的附加输入的存贮的补偿值可补偿写入误差。然而，需要足够的内存来存储所有补偿值。本发明解决了这些和其它问题并提供优于现有技术的其它优点。发明概述本发明涉及补偿可重复偏心误差的盘片驱动器，可解决上述诸问题。根据本发明的一个实施例，盘片驱动器具有用于将磁头定位在盘片上的伺服环路。伺服环路包括响应于接收到的位置误差信号产生伺服控制信号的伺服控制器，和耦合到伺服控制器能够响应于伺服控制信号移动磁头的执行器。位于磁头内的传感器能够感测位于磁盘上的伺服信息并根据它产生伺服信号。将伺服信号与参考信号组合起来产生位置误差信号。补偿存储装置存储经抽选的补偿值(decimatedcompensationvalue)，而且伺服补偿器适于扩充抽选的补偿值并将经扩充的补偿值注入伺服环路。图1是本发明的盘片驱动器的平面图。图2是示出理想磁道和实际写入磁道的盘片的截面顶视图。图3是现有技术伺服环路的方框图。图4是本发明的伺服环路的方框图。图5是重采样操作的方框图。图6是写入组成表(compositiontable)图。图7是写入组成表图。图8是示出根据本发明的步骤的简化流程图。较佳实施例的详细描述现在，参照图1，示出盘片驱动器100的平面图，其中盘片驱动器100包括具有基座板102和顶盖104的外壳(为了看得清楚，去除顶盖104部分)。盘片驱动器100还包括被安装在主轴马达(未图示)上的盘片组106。盘片组106可包括多个分开的盘片，它们被安装成围绕中心轴一同旋转。每个盘片表面具有相关磁头万向支架组件(HGA)112，它被安装在盘片驱动器100上用于与盘片表面联系(communicate)。每个HGA112包括万向支架和滑片，滑片承载了一个或多个读写头。用悬架118支撑每个HGA112，而该悬架118又附接在磁道接入臂120(已知它是执行器组件122的固定装置)。受内电路128内的伺服控制电路控制的音圈马达124使执行器组件122围绕转轴126旋转。HGA112在盘片内直径132和盘片外直径134之间的弓形路径130上移动。当正确定位磁头时，在内电路128内的写电路对存储在盘片上的数据编码并将经编码的信号发送到HGA112中的磁头，该磁头将信息写入盘片。平时，在HGA112中的读取头从盘片读取所存信息，并向内电路128内的检测器电路和解码器电路提供恢复的信号以产生恢复的数据信号。图2是盘片201的截面198的顶视图，它示出了理想的、完全的圆形磁道200和实际磁道202。截面198包括多个径向延伸伺服字段，如伺服字段204和206。伺服字段包括伺服信息，用于识别实际磁道202沿着盘片截面198的位置。磁头偏离圆形磁道200的任何位置变化都被认为是位置误差。不跟随圆形磁道200的部分磁道202产生写入可重复的偏转位置误差。如果每次磁头经过在盘片上的特定圆周位置都发生相同的误差，那么认为位置误差是可重复的偏心误差。磁道202产生可重复的偏心误差，因为每次磁头跟随限定磁道202的伺服字段，它就相对于理想磁道200产生相同的位置误差。根据本发明，尝试写入磁道202或从中读出的磁头不跟随磁道202，取而代之的是，更加紧密地跟随完全圆形磁道200。这通过运用补偿信号来实现，补偿信号阻止伺服系统跟踪由于磁道202的不规则形状所导致的可重复的偏心误差。图3是现有技术的伺服环路208的方框图。伺服环路包括具有增益“K”的伺服控制器210，和具有增益“P”的盘片驱动器212。伺服控制器210是图1中内电路128中的伺服控制电路。盘片驱动器212包括执行器组件122、语音线圈马达124、磁道接入臂120、悬架118和磁头万向支架组件112，如图1所示。伺服控制器210产生控制电流214，它驱动盘片驱动器212的音圈马达。作为响应，盘片驱动器212产生磁头运动216。在图3中，写入误差(dw)被表示为分开的输入信号218，即使写入误差隐含地出现在磁头移动216中。写入误差218与磁头移动216的分开提供了对本发明的更好的理解。此外，伺服系统中的噪声分开并作为噪声220出现，该噪声被添加到磁头移动中。磁头移动216、写入误差218和噪声220的总和导致了磁头的伺服测量信号222。将伺服测量信号222从内电路128根据磁头的所需位置产生的参考信号224中减去。从参考信号224中减去磁头测量222产生了输入到伺服控制器210的位置误差信号226。图3的伺服环路具有按如下等式计算的闭环响应y=PK1+PK(r-n-dw)]]>等式1其中，“y”是磁头移动216，“P”是盘片驱动器212的增益，“K”是伺服控制器210的增益，“r”是参考信号224，“n”是噪声信号220，“dw”是写入误差。从等式1清楚可见，现有技术的伺服环路中的磁头响应于写入误差移动。这种移动并不理想，因为它将磁头置于理想圆形磁道路径的外面。此外，由于传递函数PK/(1＋PK)是依据频率的，所以传递函数在某些频率下受到尖峰的影响。该尖峰导致更大的位置误差，因为它放大了在某些频率下的写入误差。图3的闭环系统的响应的另一种描述是；PES=11+PK(r-n-dw)]]>等式2其中，PES是图3的PES信号226。运用等式2，通过忽略参考信号224和噪声信号220并仅仅运用由可重复偏心误差所致的位置误差信号226部分，可产生对dw的估计。这导致dw=-R1(1+PK)]]>等式3其中，R是位置误差信号226的可重复偏转部分。为了消除写入误差产生的不想要的磁头移动，本发明将补偿信号添加到现有技术的伺服环路中。在本发明的伺服环路232中示出该添加的信号，如图4所示。在图4中，与图3相同的元件标号相同。添加到伺服环路的补偿信号是补偿信号228，由补偿电路(或伺服补偿器)229产生。在图4中，在将写入误差218和磁头移动216相加之后插入补偿信号228。然而，熟悉本技术的人员将认识到，在伺服环路内的其它位置上也可添加补偿信号。通过添加补偿信号228，伺服环路232的闭环响应表示为y=PK1+PK(r-n-dw-dc)]]>等式4其中，dc是补偿信号228。根据等式4可显而易见，如果补偿信号等于写入误差的负数，那么写入误差dw的影响被补偿信号dc抵消。运用上述等式3和4，对消除写入误差dw的影响所需的补偿信号dc的估算表述为dc=R1(1+PK)]]>等式5其中，R是位置误差测量的可重复偏转分量。按照频率，可将等式5表示为dc(jω)=R(jω)1(1+PK)(jω)]]>等式6注入本发明的伺服环路中的补偿信号最好是时域信号。较佳的是，运用如等式6所示的频域关系来产生频域补偿信号并将所得频域补偿信号转换成时域补偿信号，确定该时域信号。如果磁盘201在每个磁道上具有N个伺服扇区(204、206，等等)，那么将采样率fs定义为fs－1/Ts－NRPM/60Hz等式7其中，Ts是采样周期，而RPM是磁盘的每分钟转数。本发明的一个方面包括这样的认识，即，写入误差是周期性的，周期Ts等于60/(N－RPM)秒。由于信号是周期性的，所以用离散线状谱的傅利叶序列唯一定义写入误差(dw)的频谱dw(t)=Σm=∞∞cmej2πmTs=c0+2Σm-1∞|cm|COS(2πmTst+φM)]]>等式8其中，Cm是每个频率分量的傅利叶系数。运用附加限制，即，dw是N个采样的离散时间，导致傅利叶序列只包含N个谐波相关指数函数(harmonicallyrelatedexponentialfunction)的。(如果盘片驱动器执行器以高于奈奎斯特频率(fs/2Hz)的频率移动，那么当写入盘片表面时，这些频率将低于(bealaisedbelow)奈奎斯特频率)。由于该附加限制，写入误差dw和写入校正dc的频谱可表示为dw(k)=Σm-0N-1cmej2πmNk]]>等式9dc(k)=Σm-0N-1bmej2πmNk]]>等式10其中，Cm是写入误差dw的傅利叶系数，而bm是写入补偿dc的傅利叶系数。给定关于写入补偿dc的频谱的这些限制，可以检查抽选dc的效果以减少dc的点数。dc包括N个点。根据本发明的一个方面，理想的是减少dc的点数而不将写入补偿的性能减低到小于可接受的程度。这相当于以更低的采样率重采样dc，然后当施加补偿时提高采样率。图5的框图250示出重采样操作。原始写入校正dc是采样率fs为1/Ts或N-RPM/60Hz的N个点的离散时间信号。抽选校正信号c是采样率为(N/R)·(RPM/60)Hz的N/R个点的离散时间信号。例如，当将补偿表永久存储在磁盘106上时，执行一次抽选。在图5中，滤波器252执行写入校正值dc的低通滤波并消除高于奈奎斯特频率(fs/2RHz)的任何频率。接着，抽选框254通过R倍抽选将采样数减小R。注意，根据本发明可用其它抽选操作。在框254中，只保持那些有时等于R的整数倍的采样并丢弃剩余采样。该抽选操作导致抽选校正信号c，它具有N/R个点，采样率为fs/RHz。在框256中，将抽选校正值存储在盘片106中。在读回期间，根据框256恢复这些值，并向扩充框(expansionblock)258提供。扩充框258根据下列等式对抽选信号c执行R倍扩充β(k)＝ac(k/R)，如果k是R的整数倍＝0，其它情况等式11在扩充信号之后，内插框内插在数据点之间以使信号平滑并提供重采样信号dc，信号dc具有N个采样点，采样率为fs。在一个较佳实施例中，用线性内插，然而，根据本发明可用任何内插技术。将框258和260定位在图4的伺服补偿器229中。本发明导致校正总数减少，这些校正必须对每磁道执行。例如，如果从具有每磁道96个伺服扇区(N＝96)的驱动器中收集数据，而且驱动器的采样率是16kHz，与10,000RPM相对应，那么由驱动器的写入误差所致的未补偿可重复偏转(RR0)是8.5微英寸。在共同待批美国专利申请号09/106,443中所述的一种写入补偿技术被用来得到如图6所示的补偿表。具有写入补偿的可重复偏转是3.6微英寸，即原始可重复偏转的42％。运用如图5所示的较佳重采样技术并设定R＝2，图7示出所得抽选补偿表。运用图7的抽选补偿表的可重复偏转是3.9微英寸，即未补偿可重复偏转的46％。与图6的未抽选校正表相比，这只引入了4％的误差，只损失0.3微英寸。本发明的多个方面包括盘片驱动器100，具有用于将磁头112定位在盘片106上的伺服环路232。伺服环路232包括响应于位置误差信号226产生伺服控制信号214的伺服控制器。耦合至伺服控制器210的执行器122能响应于伺服控制信号214移动磁头112。位于磁头112内的传感器能够感测位于盘片106上的伺服信息并根据它产生伺服信号。将伺服信号218与参考信号224组合以产生位置误差信号226。补偿存储装置212存储抽选补偿值。伺服补偿器229适于扩充抽选补偿值并将扩充的补偿值228注入伺服环路232中。补偿值与写入可重复偏转中的离散时间分量相关。伺服补偿器229包括R倍扩充器(expander)258。R可以大于1，而且在一个实施例中R是2。伺服补偿器229包括适于在补偿值之间作内插的内插器(interpolator)260。内插器可包括线性内插器。盘片106每个磁道具有N个伺服扇区204、206，而且抽选补偿值的数量小于N。在一个方面，伺服补偿器229包括R倍扩充器258，抽选补偿值的数量是N/R。补偿值是周期性的。在本发明的另一个方面，提供图8的流程图300所示的方法用于补偿盘片驱动器中的可重复偏心误差。该方法包括在302确定补偿值dw的序列、减小在序列304中的补偿值的数量并存储数量减小的补偿值306。检索(308)和扩充(310)所存的数量减小的补偿值。在312中，向盘片驱动器100中的伺服环路232提供扩充数量的补偿值。减小步骤304包括在补偿值之间执行R倍抽选254和低通滤波252。扩充步骤310包括在补偿值之间执行R倍扩充258和内插260。应理解，即使在上面的描述以及本发明的各实施例的结构和功能中提到了本发明的各实施例的多个特征和优点，但是这些说明只是示例而已，而且可在由权利要求书限定的本发明的原理范围内对细节特别是部分结构和布局进行修改。例如，根据伺服系统的特定应用，可改变具体元件，同时保持相同的功能性，而不偏离本发明的构思和范围。此外，虽然这里所述的较佳实施例针对盘片驱动器系统的伺服环路，但是熟悉本
技术领域：
的人员应理解，可将本发明的教义用于其它系统，而不偏离本发明的范围和构思。权利要求1.一种具有用于将磁头定位在盘片上的伺服环路的盘片驱动器，其特征在于，所述伺服环路包括伺服控制器，响应于接收到的位置误差信号，产生伺服控制信号；执行器，耦合到所述伺服控制器，能够响应于伺服控制信号移动磁头；传感器，位于所述磁头内，能够感测位于磁盘上的伺服信息并根据它产生伺服信号，将所述伺服信号与参考信号组合起来以产生位置误差信号；补偿存储装置，存储抽选补偿值；和伺服补偿器，适于扩充抽选补偿值并将扩展的补偿值注入伺服环路。2.如权利要求1所述的盘片驱动器，其特征在于，所述补偿值与写入偏心的离散时间分量相关。3.如权利要求1所述的盘片驱动器，其特征在于，所述伺服补偿器包括R倍扩充器。4.如权利要求3所述的盘片驱动器，其特征在于，R大于1。5.如权利要求4所述的盘片驱动器，其特征在于，R是2。6.如权利要求1所述的盘片驱动器，其特征在于，所述伺服补偿器包括适于在补偿值之间内插的内插器。7.如权利要求6所述的盘片驱动器，其特征在于，所述内插器包括线性内插器。8.如权利要求1所述的盘片驱动器，其特征在于，所述盘片每磁道具有N个伺服扇区，而且抽选补偿值的数量小于N。9.如权利要求8所述的盘片驱动器，其特征在于，所述伺服补偿器包括R倍扩充器，而且抽选补偿值的数量是N/R。10.如权利要求9所述的盘片驱动器，其特征在于，所述抽选补偿值的采样率是每秒(N/R)·(RPM/60)(Hz)次，其中RPM是盘片每分钟的转数。11.如权利要求1所述的盘片驱动器，其特征在于，所述补偿值是周期性的。12.一种补偿在盘片驱动器中的可重复偏心误差的方法，其特征在于，包括下列步骤(a)确定补偿值的序列；(b)减小在序列中的补偿值数量；(c)存储数量减小的补偿值；(d)检索所存的数量减小的补偿值；(e)扩充检索的数量减小的补偿值；和(f)根据扩充补偿值，补偿在盘片驱动器中的伺服环路。13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述减小步骤(b)包括对所述补偿值执行R倍抽选。14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，减小步骤(b)包括低通滤波补偿值。15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，扩充步骤(e)包括执行R倍扩充。16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述扩充步骤(e)包括在补偿值之间内插。17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，减小步骤(b)至少将补偿值的数量减小50％。18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，盘片每磁道具有N个伺服扇区，而且补偿值减小的数量小于N，而且减小步骤(b)包括执行R倍抽选，而且补偿值减小的数量是N/R。19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，减小步骤包括执行R倍抽选，而且补偿值的减小数量是N/R。20.一种具有盘片的盘片存储系统，其特征在于，包括用于从盘片读取数据的装置；用于控制所述读取装置以补偿盘片中的偏心的装置。全文摘要一种具有用于将磁头定位在盘片上的伺服环路的盘片驱动器(100)包括伺服控制器(210),响应于接收到的位置误差信号(226)产生伺服控制信号(214)。执行器(122)耦合到所述伺服控制器(210),能够响应于伺服控制信号(214)移动磁头。传感器位于所述磁头内,能够感测位于磁盘上的伺服信息并根据它产生伺服信号。将所述伺服信号与参考信号(224)组合起来以产生位置误差信号(226)。补偿存储装置(256)存储抽选补偿值;伺服补偿器(258)扩充抽选补偿值并将扩展补偿值(228)注入伺服环路(232)。文档编号G11B21/10GK1335992SQ99816284公开日2002年2月13日申请日期1999年8月9日优先权日1999年2月22日发明者K·K·埃迪,J·C·莫里斯申请人:西加特技术有限责任公司