DE2554018C2

DE2554018C2 - Servo circuit for adjusting a magnetic head to a selected data track of a magnetic disk storage device

Info

Publication number: DE2554018C2
Application number: DE19752554018
Authority: DE
Inventors: Peter Alan Edward Southampton Hampshire Gardner
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1974-12-10
Filing date: 1975-12-02
Publication date: 1987-04-09
Also published as: IT1049927B; DD119613A5; FR2294509B2; DE2554018A1; JPS5225723B2; JPS5192611A; FR2294509A2; GB1488038A

Description

Gemäß dem Hauptpatent 24 04 309 betrifft die vorliegende Erfindung eine Servoschaltung für die Einstellung eines Magnetkopfes auf eine ausgewählte Datenspur eines Magnetplattenspeichers mit einem an einem schwenkbaren, einen Schwingspulenantrieb aufweisenden Tragarm befestigten Magnetkopf, ausgestattet mit einem Motor, der mit einer Anfangsbeschleunigung, einer nachfolgenden gleichbleibenden Geschwindigkeit und mit einer Verzögerung auf die Einfanggeschwindigkeit am Ende des Einstellweges betrieben wird und mit einer Vergleichsschaltung, deren Eingänge mit einem die Geschwindigkeit des Magnetkopf-Tragarmes messenden Tachometer und mit einem Zähler verbunden sind, wobei ein erster Eingang der Vergleichsschaltung mit einem die Geschwindigkeit des Magnetkopf-Tragarmes anzeigenden Tachometer und ein zweiter Eingang mit dem Ausgang des Zählers und dem Ausgang eines Speichers verbunden ist, der einen Festwert anzeigt, der kleiner ist als die höchste Ausgangsspannung des Zählers und ein mit dem ersten Steuersignal ("Suchlauf 1") verbundener Eingang der Servoschaltung mit einem Eingang des Zählers und über eine ODER-Schaltung, eine Leitschaltung und eine Treiberschaltung mit der Antriebswicklung des Motors verbunden ist und der Ausgang der Vergleichsschaltung und eine UND-Schaltung mit einem Eingang der ODER-Schaltung verbunden ist, und ein Eingang der UND- Schaltung mit einem Eingang der Servoschaltung verbunden ist, dem das zweite Steuersignal ("Suchlauf 2") zugeführt wird, daß der Ausgang der Vergleichsschaltung über eine UND-Schaltung, die Leitschaltung und die Treiberschaltung mit der Bremswicklung des Motors verbunden ist, und wobei ein Eingang der UND-Schaltung mit dem Eingang der Servoschaltung verbunden ist, dem das zweite Steuersignal ("Suchlauf 2") zugeführt wird, so daß während des Anliegens des ersten Steuersignals ("Suchlauf 1") der Tragarm richtungsabhängig beschleunigt und gleichzeitig der Zähler vorbereitet wird, der durch mit der Spurenüberquerung synchronisierte Taktsignale weitergeschaltet wird bis die Spannung am Zählerausgang gleich der Tachometerspannung ist und dadurch die Beschleunigung unterbricht, und wobei beim Anliegen beider Steuersignale ("Suchlauf 1", "Suchlauf 2") entweder die Beschleunigungswicklung oder die Bremswicklung des Tragarmes erregt wird und beim Anliegen des zweiten Steuersignals ("Suchlauf 2") die Geschwindigkeit des Tragarms auf die Einfangsgeschwindigkeit reduziert wird.According to the main patent 24 04 309, the present invention relates to a servo circuit for adjusting a magnetic head to a selected data track of a magnetic disk storage device with a magnetic head attached to a pivotable support arm having a voice coil drive, equipped with a motor which is operated with an initial acceleration, a subsequent constant speed and with a deceleration to the capture speed at the end of the adjustment path and with a comparison circuit whose inputs are connected to a tachometer measuring the speed of the magnetic head support arm and to a counter, a first input of the comparison circuit being connected to a tachometer displaying the speed of the magnetic head support arm and a second input being connected to the output of the counter and the output of a memory which displays a fixed value which is smaller than the highest output voltage of the counter and an input of the servo circuit connected to the first control signal ("search 1") being connected to an input of the counter and via an OR circuit, a master circuit and a driver circuit to the drive winding of the motor and the output of the comparison circuit and an AND circuit is connected to an input of the OR circuit, and an input of the AND circuit is connected to an input of the servo circuit to which the second control signal ("search 2") is fed, that the output of the comparison circuit is connected to the brake winding of the motor via an AND circuit, the master circuit and the driver circuit, and wherein an input of the AND circuit is connected to the input the servo circuit is connected to which the second control signal ("search run 2") is fed, so that when the first control signal ("search run 1") is present, the support arm accelerates in a direction-dependent manner and at the same time the counter is prepared, which is advanced by clock signals synchronized with the track crossing until the voltage at the counter output is equal to the tachometer voltage and thus interrupts the acceleration, and when both control signals ("search run 1", "search run 2") are present, either the acceleration winding or the braking winding of the support arm is excited and when the second control signal ("search run 2") is present, the speed of the support arm is reduced to the capture speed.

Bei der bekannten Einrichtung gemäß dem Hauptpatent wird die Servoschaltung am Ende einer Einstellbewegung des Magnetkopf-Tragarmes, wenn der Magnetkopf auf eine ausgewählte Aufzeichnungsspur des Plattenspeichers eingestellt ist, dazu benützt, die Spurfolgeregelung des Magnetkopfes zu übernehmen. Zu diesem Zweck wird kurz vor dem Erreichen der Spuradresse durch den Magnetkopf die Geschwindigkeitsregelung des Magnetkopf-Tragarmes unterbrochen, und beim Erreichen der Spuradresse durch den Magnetkopf wird die Spurfolgeregelung eingeschaltet, durch welche die vom Magnetkopf abgefühlten Positionsfehlersignale im Motorsteuersignal umgeformt werden, welche die Position des Magnetkopfes durch Änderungen der Motorregung berichtigen.In the known device according to the main patent, the servo circuit is used at the end of an adjustment movement of the magnetic head support arm, when the magnetic head is set to a selected recording track of the disk storage device, to take over the track following control of the magnetic head. For this purpose, shortly before the magnetic head reaches the track address, the speed control of the magnetic head support arm is interrupted, and when the magnetic head reaches the track address, the track following control is switched on, by means of which the position error signals sensed by the magnetic head are converted into the motor control signal, which corrects the position of the magnetic head by changes in the motor excitation.

Die bekannte Einrichtung hat den Nachteil, daß der Magnetkopf beim Erreichen der Spuradresse aufgrund der Massenträgheit des Magnetkopf-Tragarmes Pendelbewegungen ausführt, so daß die Servoregelung für die Spurmittenführung des Magnetkopfes erst nach einer gewissen Zeitverzögerung voll wirksam werden kann.The known device has the disadvantage that the magnetic head executes pendulum movements when reaching the track address due to the inertia of the magnetic head support arm, so that the servo control for the track center guidance of the magnetic head can only become fully effective after a certain time delay.

Aus der AT-PS 2 80 426 ist eine integral wirkende Regeleinrichtung für trägheitsbehaftete Regelstrecken, insbesondere für Diffusionsöfen zur Halbleiterdotierung bekannt. Bei dieser Einrichtung wird die Integralwirkung bei großen Regelabweichungen unterdrückt. Diese bekannte Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang eines die Regelabweichung bildenden Vergleichers ein Differenzierglied angeschlossen ist, dessen Ausgangssignal über einen Verstärker ein Stellglied betätigt, wobei das Stellglied einen im Gegenkopplungskreis eines elektronischen Verstärkers angeordneten Kondensators galvanisch überbrückt (oder die Kopplung eines Bremstopfkolbens in die Rückführung eines mechanischen Regelverstärkers aufhebt). Der aufgeführte Grundgedanke dieser bekannten Einrichtung ist es also, den Integralanteil eines PI-Reglers in Abhängigkeit nicht von der Regelabweichung selbst, sondern deren Änderungsgeschwindigkeit zu unterdrücken, so daß er erst dann voll zur Wirkung gelangt, wenn bei der Annäherung der Regelgröße an den Sollwert die Änderungsgeschwindigkeit der Regelabweichung praktisch verschwindet.An integrally acting control device for inertia-affected control systems, in particular for diffusion furnaces for semiconductor doping, is known from AT-PS 2 80 426. In this device, the integral effect is suppressed in the case of large control deviations. This known device is characterized in that a differentiating element is connected to the output of a comparator forming the control deviation, the output signal of which actuates an actuator via an amplifier, whereby the actuator galvanically bridges a capacitor arranged in the negative feedback circuit of an electronic amplifier (or cancels the coupling of a brake pot piston to the feedback of a mechanical control amplifier). The basic idea of this known device is therefore to suppress the integral component of a PI controller not as a function of the control deviation itself, but as a function of its rate of change, so that it only becomes fully effective when the rate of change of the control deviation practically disappears as the controlled variable approaches the setpoint.

Die aus dieser AT-PS 2 80 426 bekannte Regeleinrichtung ist für trägheitsbehaftete Regelstrecken ein und derselben Art vorgesehen und erscheint im Hinblick auf die Erfindung nicht geeignet, in sehr schneller Weise, wie dies bei elektronischen Schaltungen und der Spurzustellungs- und Spurfolgeregelung von Magnetköpfen erforderlich ist, zu arbeiten.The control device known from this AT-PS 2 80 426 is intended for inertial control systems of one and the same type and, in view of the invention, does not appear to be suitable for working in a very fast manner, as is necessary in electronic circuits and the track feed and track following control of magnetic heads.

Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Servoschaltung gemäß dem Oberbegriffs des Anspruchs 1 so auszugestalten, daß unmittelbar nach Einstellung der Spuradresse auf die Spurfolgeregelung des Magnetkopfes umgeschaltet wird und daß dabei ein Überschwingen möglichst vermieden wird, so daß die Spurmitte in kürzestmöglicher Zeit nach der Umschaltung von der Spurzugriffsphase auf die Spurfolgephase die Spurmitte erreicht ist.It is an object of the present invention to design a servo circuit according to the preamble of claim 1 in such a way that immediately after setting the track address, the track following control of the magnetic head is switched over and that overshoot is avoided as far as possible, so that the track center is reached in the shortest possible time after switching from the track access phase to the track following phase.

Diese Aufgabe wird bei der Servoschaltung gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 1 dadurch erreicht, daß die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 niedergelegten Merkmale angewendet werden.This object is achieved in the servo circuit according to the preamble of claim 1 by applying the features laid down in the characterizing part of claim 1.

Mit Hilfe der Erfindung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß der Übergang von Spurzugriffsphase auf Spurfolgephase in kürzestmöglicher Zeit erfolgt, ein Überschwingen weitgehend vermieden wird, und damit die Arbeitsweise eines Magnetplattenspeichers wesentlich verbessert ist.With the aid of the invention it is advantageously achieved that the transition from the track access phase to the track following phase takes place in the shortest possible time, overshoot is largely avoided, and thus the operation of a magnetic disk storage device is significantly improved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Servoschaltung gemäß dem Anspruch 1 sind in den Unteransprüchen niedergeschlagen. Die damit im einzelnen erzielten Vorteile sind, soweit sie nicht aus sich heraus unmittelbar verständlich sind, an entsprechender Stelle in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.Advantageous embodiments and further developments of the servo circuit according to claim 1 are set out in the subclaims. The advantages achieved in detail are explained at the appropriate point in the following description, unless they are immediately understandable in themselves.

Nachfolgend wird die Erfindung im einzelnen anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the embodiments shown in the drawing.

Fig. 1 einen Magnetplattenspeicher in vereinfachter Darstellung, Fig. 1 a magnetic disk storage device in simplified representation,

Fig. 2 das Blockschaltbild einer Servorschaltung, durch welche die Geschwindigkeit des Magnetkopfes bei einer Zugriffsbewegung und die Spurfolge des Magnetkopfes in der Adressenposition regelbar sind, Fig. 2 is a block diagram of a servo circuit by which the speed of the magnetic head during an access movement and the track sequence of the magnetic head in the address position can be controlled,

Fig. 3a-3f die Positionsfehlersignale am Ende einer Zugriffsbewegung des Magnetkopfes, Fig. 3a-3f the position error signals at the end of an access movement of the magnetic head,

Fig. 4a-4c Steuersignale, durch welche die Servoschaltung von einer Geschwindigkeitsfolgeregelung auf eine Spurfolgeregelung umgeschaltet wird, Fig. 4a-4c Control signals by which the servo circuit is switched from a speed following control to a track following control,

Fig. 5 die Betriebsschaltung eines in der Servoschaltung angeordneten Operationsverstärkers, Fig. 5 the operating circuit of an operational amplifier arranged in the servo circuit,

Fig. 6 die Betriebsschaltung des Operationsverstärkers, der eine Steuerschaltung für die Erzeugung der in den Fig. 4a bis 4c gezeigten Steuersignale vorgeordnet ist. Fig. 6 shows the operating circuit of the operational amplifier, which is preceded by a control circuit for generating the control signals shown in Figs. 4a to 4c.

Die in Fig. 1 teilweise dargestellte Magnetplatte 1 dreht sich um die Achse 2 der nicht dargestellten Antriebsspindel. An der einen Oberfläche der Magnetplatte 1 sind zwei konzentrisch angeordnete Datenspuren 3 und 4 vorgesehen, auf welche durch einen beweglichen nicht näher dargestellten Zugriffsarm die Datenmagnetköpfe 6 und 7 einstellbar sind. Ein ebenfalls mit dem einstellbaren Zugriffsarm fest verbundener Servo-Magnetkopf 8 wird durch eine Zugriffsbewegung des Tragarms gleichzeitig mit der Einstellung der Datenmagnetköpfe 6 und 7 auf eine Servorspur 8 eingestellt.The magnetic disk 1 , partially shown in Fig. 1, rotates about the axis 2 of the drive spindle (not shown). On one surface of the magnetic disk 1, two concentrically arranged data tracks 3 and 4 are provided, onto which the data magnetic heads 6 and 7 can be adjusted by a movable access arm (not shown in detail). A servo magnetic head 8 , which is also firmly connected to the adjustable access arm, is adjusted to a servo track 8 by an access movement of the support arm at the same time as the data magnetic heads 6 and 7 are adjusted.

Das in Fig. 2 dargestellte Blockschaltbild einer Servoreinrichtung für die Spurfolgeregelung der in Fig. 1 gezeigten Magnetkopfanordnung enthält den Servo-Magnetkopf 8, der die von der Servospur abgefühlten Servosignale über Leitungen 15, 16 dem Eingang eines Vorverstärkers 9 zuführt, der zusammen mit dem Servo-Magnetkopf am Ende des Zugriffsarms 10 angeordnet ist. Dieser ist durch ein Drehgelenk 11 mit dem Zugriffsmotor 12 verbunden, dem die einen Mittelabgriff aufweisende Antriebswicklung 13 und ein Dauermagnet 14 zugeordnet sind. Durch Erregung der Antriebswicklung 13 des Zugriffsmotors 12 wird ein Magnetfeld erzeugt, durch das der Zugriffsarm 10 um die Achse des Drehgelenks 11 in einer bestimmten Richtung um einen Winkel gedreht wird, der in Betrag und Vorzeichen dem Magnetfeld entspricht, das durch die Wicklung 13 erzeugt wird.The block diagram shown in Fig. 2 of a servo device for the track following control of the magnetic head arrangement shown in Fig. 1 contains the servo magnetic head 8 , which feeds the servo signals sensed from the servo track via lines 15, 16 to the input of a preamplifier 9 , which is arranged together with the servo magnetic head at the end of the access arm 10. This is connected by a rotary joint 11 to the access motor 12 , to which the drive winding 13 with a center tap and a permanent magnet 14 are assigned. By exciting the drive winding 13 of the access motor 12, a magnetic field is generated, by means of which the access arm 10 is rotated around the axis of the rotary joint 11 in a certain direction. is rotated by an angle which corresponds in magnitude and sign to the magnetic field generated by the winding 13 .

Bei der Spurfolgeregelung werden durch den Servo-Magnetkopf 8 von der Servospur Signale abgeleitet, welche die Lage des Servo-Magnetkopfes bezüglich der Mitte der Servospur anzeigen. Die abgefühlten Differentialsignale werden über die Leitungen 15, 16 dem Vorverstärker 9 zugeführt, und von dessen Ausgangsleitungen 17, 18 dem Demodulator 19 zugeführt. An den Ausgangsleitungen 20, 21 des Demodulators 19 ergeben sich Signale, die durch ihre Amplitude und Polarität Betrag und Richtung der Spurabweichung des Servo-Magnetkopfes 8 und der mit dem Zugriffsarm verbundenen Datenmagnetköpfe 6 und 7 von der Spurmitte der zugeordneten Aufzeichnungsspuren anzeigen.During track following control, signals are derived from the servo track by the servo magnetic head 8 , which indicate the position of the servo magnetic head in relation to the center of the servo track. The sensed differential signals are fed to the preamplifier 9 via lines 15, 16 , and from its output lines 17, 18 to the demodulator 19. The output lines 20, 21 of the demodulator 19 produce signals which, through their amplitude and polarity, indicate the amount and direction of the track deviation of the servo magnetic head 8 and the data magnetic heads 6 and 7 connected to the access arm from the track center of the associated recording tracks.

Die an den Leitungen 20, 21 auftretenden Differentialsignale werden dem Kompensator 22 zugeführt, der die Eingangssignale umformt zu einem einzigen an der Ausgangsleitung 23 abgeleiteten Signal, durch das der Treiberschaltung 24 entweder positive oder negative Steuersignale zugeführt werden. Durch die am Eingang der Treiberschaltung 24 zugeführten Steuersignale ergeben sich an den Ausgangsleitungen 25, 26 der Treiberschaltung Treibersignale, die entweder der einen oder der anderen Hälfte der Wicklung 13 des Zugriffsmotors zugeführt werden, um den Zugriffsarm 10 in eine Richtung zu bewegen, in welcher der Positionsfehler des Magnetkopfes 8 berichtigt wird.The differential signals appearing on the lines 20, 21 are fed to the compensator 22 , which converts the input signals into a single signal derived on the output line 23 , by means of which either positive or negative control signals are fed to the driver circuit 24. The control signals fed to the input of the driver circuit 24 result in drive signals on the output lines 25, 26 of the driver circuit, which are fed to either one or the other half of the winding 13 of the access motor in order to move the access arm 10 in a direction in which the position error of the magnetic head 8 is corrected.

Der Zugriffsmotor 12 wird während einer Zugriffsbewegung des Zugriffsarmes 10 durch die Servoschaltung in einer Geschwindigkeitsfolgeregelung betrieben. Bei dieser Betriebsart werden entweder der Eingangsleitung 27 oder der Eingangsleitung 28 der Treiberschaltung 24 ein Steuersignal zugeführt, das anzeigt, ob die Zugriffsbewegung des Zugriffsarmes 10 in radialer Richtung "einwärts" zur Antriebsspindel 2 oder "auswärts" von der Antriebsspindel 2 zum Rand der Magnetplatte 1 durchgeführt wird. Während der Zugriffsbewegung des Zugriffsarmes 10 wird die Servoregelung der Servoschaltung für die Betriebsart "Spurfolgeregelung" durch ein an einer Leitung 27 oder 28 auftretendes Steuersignal unterdrückt.The access motor 12 is operated by the servo circuit in a speed following control mode during an access movement of the access arm 10. In this operating mode, either the input line 27 or the input line 28 of the driver circuit 24 is supplied with a control signal which indicates whether the access movement of the access arm 10 is carried out in the radial direction "inwards" to the drive spindle 2 or "outwards" from the drive spindle 2 to the edge of the magnetic disk 1. During the access movement of the access arm 10, the servo control of the servo circuit for the "track following control" operating mode is suppressed by a control signal occurring on a line 27 or 28 .

Am Ende einer Zugriffsbewegung des Zugriffsarms 10 erreichen die Datenmagnetköpfe 6 und 7 und der Servo-Magnetkopf 8 eine durch die Zugriffsbewegung adressierte Spur. Zu diesem Zeitpunkt wird die Servorschaltung für die Betriebsart "Spurfolgeregelung" umgeschaltet. Bei dieser Betriebsart sind die vom Servo-Magnetkopf 8 abgefühlten Signale dazu bestimmt, ihre Einstellposition über den Spurmitten ihrer Einstellposition genau einzuhalten, jedoch ergeben Luftströmungen, mechanische und elektrische Einflüsse fortlaufend Spurabweichungen, welche durch die Servoregelung berichtigt werden.At the end of an access movement of the access arm 10, the data magnetic heads 6 and 7 and the servo magnetic head 8 reach a track addressed by the access movement. At this time, the servo circuit is switched to the "track following control" operating mode. In this operating mode, the signals sensed by the servo magnetic head 8 are intended to maintain their setting position precisely over the track centers of their setting position, but air currents, mechanical and electrical influences continually result in track deviations, which are corrected by the servo control.

In den Fig. 3a bis 3f sind die Diagramme der Fehlerspannung E _V abhängig von der Zeit t aufgezeichnet, die erforderlich sind, um die Magnetköpfe des Zugriffsarmes in der Spurmitte zu halten. Die links dargestellten Diagramme zeigen Spannungsverläufe für einen "Suchlauf auswärts" und die rechts dargestellten Diagramme zeigen Spannungsverläufe für einen "Suchlauf einwärts". Für alle der gezeigten Betriebsfälle sei angenommen, daß sich für die Lage der Magnetköpfe ein Spurfehler "d" ergibt, der eine Positionsverschiebung der Magnetköpfe in Richtung des Außenrandes der Magnetplatte anzeigt. Der Punkt P&sub6; bezeichnet den Zeitpunkt, an welchem am Ende einer Zugriffsbewegung des Tragarmes die "Geschwindigkeitsfolgeregelung" der Servoschaltung durch ein Steuersignale unterbrochen wird, dessen Diagramm in Fig. 4a aufgezeichnet ist.In Fig. 3a to 3f, the diagrams of the error voltage E _V are plotted as a function of the time t required to keep the magnetic heads of the access arm in the middle of the track. The diagrams on the left show voltage curves for a "search outwards" and the diagrams on the right show voltage curves for a "search inwards". For all of the operating cases shown, it is assumed that a tracking error "d" results for the position of the magnetic heads, which indicates a position shift of the magnetic heads in the direction of the outer edge of the magnetic disk. The point P 6 designates the time at which, at the end of an access movement of the support arm, the "speed follow-up control" of the servo circuit is interrupted by a control signal, the diagram of which is plotted in Fig. 4a.

Die in Fig. 5 dargestellte Schaltungsanordnung zeigt wie der Spurfehler "d" der durch einen Zugriffsarm auf Spuradressen eingestellten Magnetköpfe unendlich klein gehalten werden kann. Zu diesem Zweck wird am Ende einer Zugriffsbewegung der Magnetköpfe durch einen Schalter 30 der Ausgang des Operationsverstärkers 29 über die Serienschaltung eines Widerstandes R 3 und eines Kondensators C 2 mit einem Eingang des Operationsverstärkers verbunden. Die Umschaltung wird gesteuert durch einen elektronischen Schalter 31, dem an der Eingangsleitung 32 Steuersignale zugeführt werden. Bei der Schaltstellung A ist der Ausgang des Operationsverstärkers 29 nur über den Widerstand R 3 zu einem Eingang zurückgekoppelt. Die Rückkopplung des Verstärkerausgangs nur zu einem Verstärkereingang ergibt eine Unsymmetrie, die durch die gezeigte Schaltungsanordnung am Verstärkereingang kompensiert wird. Das am Eingang 21 erscheinende Differentialsignal wird über die Parallelschaltung des Widerstandes R 1 und C 1 und den Widerstand R 2 zu dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers zugeführt. Das Differential-Eingangssignal wird auch über den Widerstand R 4, dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 29 zugeführt.The circuit arrangement shown in Fig. 5 shows how the tracking error "d" of the magnetic heads set to track addresses by an access arm can be kept infinitely small. For this purpose, at the end of an access movement of the magnetic heads, the output of the operational amplifier 29 is connected to an input of the operational amplifier by a switch 30 via the series connection of a resistor R 3 and a capacitor C 2. The switching is controlled by an electronic switch 31 to which control signals are fed on the input line 32. In the switch position A , the output of the operational amplifier 29 is only fed back to an input via the resistor R 3. The feedback of the amplifier output only to an amplifier input results in an asymmetry which is compensated by the circuit arrangement shown at the amplifier input. The differential signal appearing at the input 21 is fed to the inverting input of the operational amplifier via the parallel connection of the resistors R 1 and C 1 and the resistor R 2 . The differential input signal is also fed via the resistor R 4 to the non-inverting input of the operational amplifier 29 .

An der Eingangsleitung 20 wird das Inversionssignal (bezüglich des Eingangssignals an der Leitung 21) über den Widerstand R 5 dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 29 zugeführt. Die Widerstandswerte R 4 und R 5 sind gleich und der Widerstandswert der Parallelschaltung von R 4 und R 5 ist gleich dem Widerstandswert von R 1+R 2.On the input line 20, the inversion signal (with respect to the input signal on the line 21 ) is fed via the resistor R 5 to the non-inverting input of the operational amplifier 29. The resistance values R 4 and R 5 are equal and the resistance value of the parallel connection of R 4 and R 5 is equal to the resistance value of R 1 + R 2 .

Bei der Schaltstellung B des Schalters 30 ist der Ausgang des Operationsverstärkers 29 durch die Serienschaltung des Widerstandes R 3 und des Kondensators C 2 mit dem invertierenden Signaleingang des Operationsverstärkers 29 verbunden, der dadurch als ein Integrator betrieben wird. Die Gleichstromverstärkung der Servoschaltung wird dadurch im wesentlichen unendlich. Die kleinsten Spurfehlersignale reichen daher aus, um das für die richtige Spurfolge erforderliche Ausgangssignal zu erzeugen. Die am Kondensator C 2 erzeugte Spannung bewirkt dieses Signal.In the switch position B of the switch 30, the output of the operational amplifier 29 is connected through the series connection of the resistor R 3 and the capacitor C 2 to the inverting signal input of the operational amplifier 29 , which is thereby operated as an integrator. The DC gain of the servo circuit is thus essentially infinite. The smallest tracking error signals are therefore sufficient to generate the output signal required for correct tracking. The voltage generated at the capacitor C 2 causes this signal.

Das in Fig. 3c dargestellte Diagramm zeigt den Verlauf der Fehlerspannung E _v am Ende einer Zugriffsbewegung während ein "Suchlauf auswärts" bei Schaltstellung des Schalters 30 in Fig. 5 ausgeführt wird. Das in Fig. 3d dargestellte Diagramm zeigt einen ähnlichen Spannungsverlauf der Fehlerspannung E _v während durch den Zugriffsarm ein "Suchlauf einwärts" ausgeführt wird. In beiden Fällen hat der durch den Kondensator C 2 betriebene Integrator die Wirkung, daß die Magnetköpfe genau auf Spurmitte zurückgeführt werden. Die Diagramme zeigen jedoch, daß die durch die Servoschaltung bewirkten Rückführzeiten "t" sehr lang sind. Diese Erscheinung ergibt sich durch die Schwingbewegungen des Zugriffsarmes für deren Kompensation der Kondensator C 2 des Integrators eine große Zeitkonstante zur Folge hat.The diagram shown in Fig. 3c shows the variation of the error voltage E _v at the end of an access movement while a "search out" is being carried out with the switch 30 in Fig. 5 in the switched position. The diagram shown in Fig. 3d shows a similar voltage variation of the error voltage E _v while a "search in" is being carried out by the access arm. In both cases, the integrator operated by the capacitor C 2 has the effect of returning the magnetic heads exactly to the center of the track. The diagrams show, however, that the return times "t" caused by the servo circuit are very long. This phenomenon is caused by the oscillating movements of the access arm for which the capacitor C 2 of the integrator results in a large time constant to compensate.

Eine wesentliche Verkürzung der Rückführzeit "t" ergibt sich dadurch, daß der in Fig. 5 dargestellte Schalter mit vorgegebener Zeitverzögerung von der Schaltstellung A in die Schaltstellung B gebracht wird. Es konnte experimentell festgestellt werden, daß die Rückführzeit am kleinsten ist, wenn der Integrator 0,7 ms nach Auftreten des Steuerimpulses eingeschaltet wird, der beim Eintreffen der Magnetköpfe über der Steuerspur erzeugt wird.A significant reduction in the feedback time "t" is achieved by moving the switch shown in Fig. 5 from the switch position A to the switch position B with a predetermined time delay. It has been experimentally determined that the feedback time is shortest when the integrator is switched on 0.7 ms after the occurrence of the control pulse which is generated when the magnetic heads arrive above the control track.

Die Fig. 3e zeigt den Verlauf der Fehlerspannung E _v für einen "Suchlauf auswärts", bei dem die Einschaltung des Integrators in die Rückkopplungsverbindung des Operationsverstärkers verzögert durchgeführt wird. Fig. 3f zeigt ebenso einen Kurvenverlauf der Fehlerspannung für einen "Suchlauf einwärts", bei dem die Rückkopplungsverbindung des Integrators verzögert eingeschaltet wird. Aus den beiden Abbildungen geht hervor, daß die Spurfolgezeit "t&sub2;" des Magnetkopfes beträchtlich vermindert wird. Die Steuersignale zur Durchführung der verzögerten Einschaltung des Integrators ergeben sich aus Fig. 4. Fig. 4a zeigt den Verlauf des Geschwindigkeitsfolgesignals, dessen Abschaltung den Anfang des linearen Bereichs der Adressenspur anzeigt. Beim Erreichen der Adressenspur wird das Signal "Auf Spur" erzeugt, dessen Verlauf in Fig. 4b dargestellt ist. Die Erzeugung dieses Signals ergibt sich ungeführ ¹/&sub1;&sub0;&sub0; Millimeter vor dem Erreichen der Adressenspur durch den Magnetkopf. Fig. 4c zeigt den Verlauf des durch den elektronischen, in den Fig. 5 und 6 dargestellten Schalter erzeugten Signals. Fig. 3e shows the course of the error voltage E _v for an "outward search" in which the switching on of the integrator in the feedback connection of the operational amplifier is carried out with a delay. Fig. 3f also shows a curve of the error voltage for an "inward search" in which the feedback connection of the integrator is switched on with a delay. It can be seen from both figures that the track following time " t 2" of the magnetic head is considerably reduced. The control signals for carrying out the delayed switching on of the integrator are shown in Fig. 4. Fig. 4a shows the course of the speed following signal, the switching off of which indicates the beginning of the linear region of the address track. When the address track is reached, the "on track" signal is generated, the course of which is shown in Fig. 4b. This signal is generated approximately ¹/₁₀₀ millimeter before the magnetic head reaches the address track. Fig. 4c shows the waveform of the signal generated by the electronic switch shown in Figs. 5 and 6.

Es hat sich ferner experimentell herausgestellt, daß für einen Magnetplattenspeicher bestimmten Typs der Betrag einer Spurabweichung "d" von Spur zu Spur keine großen Veränderungen ausweist. Aus diesem Grund wird der Kondensator C 2 bei jeder Zugriffsbewegung auf ungefähr den gleichen Spannungsbetrag aufgeladen. Die Einstellzeit des Magnetkopfes kann in dieser Weise noch mehr verkleinert werden, wenn der Kondensator C 2 zwischen zwei Zugriffsbewegungen seine Ladespannung behält. Die Ladezeit des Kondensators wird in dieser Weise verkürzt. Diese Zeitverkürzung ist angegeben im Kurvenverlauf der Fehlerspannung E _v, die in Fig. 3e durch den Zeitpunkt "t&sub3;" bezeichnet ist. Diese Zeitverkürzung ergibt sich ebenso bei einem Kurvenverlauf nach Fig. 3f.It has also been found experimentally that for a magnetic disk storage device of a certain type, the amount of track deviation "d" does not vary greatly from track to track. For this reason, the capacitor C 2 is charged to approximately the same amount of voltage with each access movement. The adjustment time of the magnetic head can be reduced even further in this way if the capacitor C 2 retains its charging voltage between two access movements. The charging time of the capacitor is shortened in this way. This time reduction is indicated in the curve of the error voltage E _v , which is designated in Fig. 3e by the time " t 3 ". This time reduction also results from a curve according to Fig. 3f.

Der in Fig. 6 dargestellte Kondensator C 2 ist mit dem Rückkopplungswiderstand R 3 in Reihe geschaltet, wenn der Transistor T 1 "AUS" und der Transistor T 2 "EIN" ist, und er wird von der Reihenschaltung abgetrennt, wenn der Transistor T 1 "EIN" und der Transistor T 2 "AUS" ist. Während des Schaltvorgangs ist der Kondensator C 2 von seiner Ladespannung abgeschaltet, dadurch, daß die beiden Transistoren T 1 und T 2 "AUS" sind für eine kurze Zeit bevor der Transistor T 1 "EIN" abgeschaltet wird. Mit Hilfe dieser Schaltelemente wird die Ladespannung des Kondensators T 2 in den Zeitabständen zwischen den Zugriffsbewegungen aufrechterhalten.The capacitor C 2 shown in Fig. 6 is connected in series with the feedback resistor R 3 when the transistor T 1 is "OFF" and the transistor T 2 is "ON", and it is disconnected from the series connection when the transistor T 1 is "ON" and the transistor T 2 is "OFF". During the switching operation, the capacitor C 2 is disconnected from its charging voltage by the two transistors T 1 and T 2 being "OFF" for a short time before the transistor T 1 is turned "ON". With the help of these switching elements, the charging voltage of the capacitor T 2 is maintained in the time intervals between the access movements.

Für den Ablauf der beschriebenen Schaltvorgänge werden den Eingangsleitungen der UND-Schaltung 33 das Steuersignal "&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;VFL&udf53;lu&udf54;" und das Steuersignal "&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;Suchlauf 1&udf53;lu&udf54;" und das Steuersignal "auf Spur" zugeführt. Wenn eine Zugriffsbewegung durch ein Steuersignal an der Eingangsleitung "Suchlauf 1" begonnen wird, besteht am Ausgang der UND-Schaltung 33 kein Signal. Die durch die Widerstände R 10, R 11 und R 13 gebildeten Spannungen sind so, daß der Transistor T 5 zur Entladung des Kondensators C 3 schnell eingeschaltet wird. Die Spannung am Kollektor des Transistors T 5 steigt entsprechend in positiver Richtung und der Transistor T 4 wird durch die Diode D 3 eingeschaltet. Die Transistoren T 3 und T 4 sind durch den Widerstand R 9 gekoppelt, so daß bei Einschaltung des Transistors T 4 der Transistor T 3 abgeschaltet wird. Dadurch wird Transistor T 2 abgeschaltet, so daß der Kondensator 2 abgeschaltet und der Transistor 1 eingeschaltet werden, so daß der Rückkopplungswiderstand R 3 den Ausgang des Operationsverstärkers 29 mit dessen Eingang verbindet. Die Widerstände R 6, R 7 und R 9 sind so bemessen, daß durch Aufteilung des Kopplungsstromes I&sub2; durch den Kopplungswiderstand R 9 auf die beiden Transistoren T 1 und T 2 diese beiden Transistoren abgeschaltet werden, so daß sich für den Kondensator C 2 keine Entladung geben kann. Die beiden Dioden D 1 und D 2 sind so geschaltet, daß eine Beschädigung des Transistors T 1 durch ein Überschreiten der Umkehr-Emitter- Basis-Spannung vermieden wird, und die Dioden D 4 und D 5 sind so verbunden, daß Spannungsüberschreitungen an der Basis des Transistors T 4 verhindert werden.For the switching processes described to take place , the control signal "&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;VFL&udf53;lu&udf54;" and the control signal "&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;search 1&udf53;lu&udf54;" and the control signal "on track" are fed to the input lines of the AND circuit 33. When an access movement is started by a control signal on the input line "search 1", there is no signal at the output of the AND circuit 33. The voltages formed by the resistors R 10 , R 11 and R 13 are such that the transistor T 5 is switched on quickly to discharge the capacitor C 3 . The voltage at the collector of the transistor T 5 rises accordingly in the positive direction and the transistor T 4 is switched on by the diode D 3 . The transistors T 3 and T 4 are coupled by the resistor R 9 so that when the transistor T 4 is switched on, the transistor T 3 is switched off. This switches off the transistor T 2 so that the capacitor C 2 is switched off and the transistor 1 is switched on so that the feedback resistor R 3 connects the output of the operational amplifier 29 to its input. The resistors R 6 , R 7 and R 9 are dimensioned such that by dividing the coupling current I 2 through the coupling resistor R 9 between the two transistors T 1 and T 2 , these two transistors are switched off so that no discharge can occur for the capacitor C 2 . The two diodes D 1 and D 2 are connected in such a way that damage to the transistor T 1 is avoided by exceeding the reverse emitter-base voltage, and the diodes D 4 and D 5 are connected in such a way that voltage exceedances at the base of the transistor T 4 are prevented.

Bei einer Zugriffsbewegung entfällt am Ende der Bewegungsphase konstanter Geschwindigkeit am Eingang der Steuerschaltung 33 das Steuersignal "Suchlauf 1", so daß am Eingang der UND- Schaltung 33 das Steuersignal "&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;Suchlauf 1&udf53;lu&udf54;", gebildet wird. Die UND-Schaltung 33 wird zu diesem Zeitpunkt jedoch nicht betätigt, weil das zusätzliche Eingangssignal "&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;VFL&udf53;lu&udf54;" noch vorhanden ist bis der Linearbereich der Adressenspur erreiht wird. Bei Einschaltung des Steuersignals "auf Spur" sind alle drei Eingangsbedingungen der Steuerschaltung 33 erreicht, so daß an Ausgangsleitung 32 ein Steuersignal entstehen kann.During an access movement, at the end of the movement phase of constant speed at the input of the control circuit 33, the control signal "search 1" is no longer present, so that the control signal "&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;search 1&udf53;lu&udf54;" is formed at the input of the AND circuit 33. However, the AND circuit 33 is not activated at this time because the additional input signal "&udf53;lu,4,,100,5,1&udf54;VFL&udf53;lu&udf54;" is still present until the linear range of the address track is reached. When the control signal "on track" is switched on, all three input conditions of the control circuit 33 are met, so that a control signal can be generated on the output line 32 .

Ein positives Steuersignal an Leitung 32 bewirkt die Abschaltung des Transistors T 5, wodurch die Steuerspannung an der Basis des Transistors T 4 exponentiell abfällt mit einer Geschwindigkeit, die durch die Zeitkonstante des Kondensators C 3 und des Widerstandes R 11 bestimmt werden. Wenn diese Steuerspannung ungefähr den Wert von 5,3 Volt erreicht wird Transistor T 4 abgeschaltet und der Transistor T 3 wird eingeschaltet. Die beiden Transistoren schalten den Kondensator C 2 in Reihe mit dem Rückkopplungswiderstand R 3, wodurch Transistor T 1 ab- und Transistor T 2 eingeschaltet werden. Die Zeitkonstante des den Kondensator C 3 enthaltenden Stromkreises ist so gewählt, daß die erforderliche Zeitverzögerung vom Anfang des Steuersignals "auf Spur" bis zur Einschaltung des Kondensators C 2 in den Rückkopplungskreis 0,2 ms beträgt. Wie zuvor werden die beiden Transistoren T 1 und T 2 für eine kurze Zeitdauer im nichtleitenden Zustand gehalten, wenn die Kopplungsströme durch die beiden Transistoren gleich sind, so daß für den Kondensator C 2 kein Entladestromkreis gebildet werden kann und seine Ladung bis zur nächsten Zugriffsbewegung gehalten wird.A positive control signal on line 32 causes transistor T 5 to turn off, causing the control voltage at the base of transistor T 4 to decay exponentially at a rate determined by the time constant of capacitor C 3 and resistor R 11. When this control voltage reaches approximately 5.3 volts, transistor T 4 is turned off and transistor T 3 is turned on. The two transistors connect capacitor C 2 in series with feedback resistor R 3 , turning transistor T 1 off and transistor T 2 on. The time constant of the circuit containing capacitor C 3 is chosen so that the required time delay from the start of the control signal "on track" to the switching on of capacitor C 2 in the feedback circuit is 0.2 ms. As before, the two transistors T 1 and T 2 are kept in the non-conductive state for a short period of time when the coupling currents through the two transistors are equal, so that no discharge circuit can be formed for the capacitor C 2 and its charge is held until the next access movement.

Claims

1. Servo circuit for setting a magnetic head to a selected data track of a magnetic disk storage device with a magnetic head attached to a pivotable support arm having a voice coil drive, equipped with a motor which is operated with an initial acceleration, a subsequent constant speed and with a deceleration to the capture speed at the end of the setting path and with a comparison circuit whose inputs are connected to a tachometer measuring the speed of the magnetic head support arm and to a counter, wherein a first input of the comparison circuit is connected to a tachometer displaying the speed of the magnetic head support arm and a second input is connected to the output of the counter and the output of a memory which displays a fixed value which is smaller than the highest output voltage of the counter and an input of the servo circuit connected to the first control signal ("search 1") is connected to an input of the counter and via an OR circuit, a master circuit and a driver circuit to the drive winding of the motor and the output of the comparison circuit and an AND circuit are connected to an input of the OR circuit, and an input of the AND circuit is connected to an input of the servo circuit, to which the second control signal ("search run 2") is fed, that the output of the comparison circuit is connected to the brake winding of the motor via an AND circuit, the master circuit and the driver circuit, and wherein an input of the AND circuit is connected to the input of the servo circuit, to which the second control signal ("search run 2") is fed, so that while the first control signal ("search run 1") is present, the support arm accelerates in a direction-dependent manner and at the same time the counter is prepared, which is advanced by clock signals synchronized with the track crossing until the voltage at the counter output is equal to the tachometer voltage and thus interrupts the acceleration, and wherein when both control signals ("search run 1", "search run 2") are present, either the acceleration winding or the brake winding of the support arm is excited and when the second control signal ("search run 2") is present, the speed of the support arm is reduced to the capture speed, according to DE-PS 24 04 309, characterized in that a capacitor (C 2 ) can be switched on in a controlled manner ( 30 , T 1 ) in the closed control loop in addition to the resistor (R 3 ) in the feedback branch of an operational amplifier ( 29 ) at a time such that the direct current gain increases during the track following phase at the end of the access phase, that the switching on time is selected according to a predetermined value such that the switching on of the integrator consisting of resistor (R 3 ) and capacitor (C 2 ) in the closed control loop takes place after a certain period of time after the start of the track following phase after the end of the track access phase.

2. Servo circuit according to claim 1, characterized in that the certain time period is determined by the time constant of the circuit including a further capacitor (C 3 ).

3. Servo circuit according to one of the preceding claims, characterized in that a part of the charge achieved by the integration capacitor (C 2 ) during an access operation is preserved for the subsequent access operation.

4. Servo circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the switch ( 30 ) contains a series transistor (T 2 ) which, when conductive, switches the integration capacitor (C 2 ) into the feedback branch, and contains a bypass transistor (T 1 ) which, when conductive, removes the integration capacitor (C 2 ) from the feedback.

5. Servo circuit according to claim 4, characterized in that during the access operation both the rows (T 2 ) and the bypass transistor (T 1 ) are simultaneously kept non-conductive for a certain time immediately before the integration capacitor is taken out of the feedback, namely at the beginning of an access operation and again immediately before the integration capacitor is switched into the feedback at the end of an access operation.

6. Servo circuit according to claim 5, characterized in that the conductivity of the series transistor (T 2 ) and the bypass transistor (T 1 ) is controlled by collector currents of two control transistors which are connected in the function of a flip-flop.