JP2567546B2 - 2値データ記録システム - Google Patents
2値データ記録システムInfo
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Signal Processing For Digital Recording And Reproducing (AREA)
Description
データの記録に有効な書込前補償回路を備えた2値デー
タ記録システムに関する。
においては、ディジタルデータを記録するために、2値
データビットあるいはパルスを、磁気ディスクのような
磁気媒体上に登録する。このディジタルデータはクロッ
クあるいはタイミング信号を用いて符号化され、これら
クロックあるいはタイミング信号によって、データを表
すところの遷移すなわち磁化反転が発生する周期もしく
はウィンドが設定される。高密度のデータを処理するシ
ステムにあっては、磁気ディスク上にビット群が近接し
て詰め込まれているため、記録処理中において、相互干
渉効果や好ましくないピークシフトの影響が出てくる。
ここに、コード化2値ビットのビットパターンに応じ
て、書込パルスの位相や周波数をシフトさせることがで
きる。この場合、もし、そのビットシフトが、記録すべ
きデータ信号の位相や周波数に逆の影響を与えるくらい
に大であったとすれば、読出データは不正確なものとな
ってしまう。
下において書込パルスをシフトさせるという書込前補償
(Write Precompensation)が以
前から採用されているが、これは、データビットの位置
すなわち位相を、磁気ディスク上に記録する際に実際に
シフトさせてしまうものである。この前補償によって、
ある特定のビットのクロックあるいはタイミング信号に
対する位置がシフトせしめられ、このため、該特定のビ
ットはタイミングウィンドの中心よりも進み側または遅
れ側の位置に記録されることになる。このように、ある
ビットパターンをもってコード化された高密度データに
起因して生ずることが予想される書込パルスのシフト
が、該書込パルスが磁気媒体上に記録されるときに、前
補償に基づくシフト量だけ補償され、かつ、除去され
る。
するディスクドライブシステムにおいては、磁化変化の
間隔がディスク表面の外径側よりも内径側の方が大きい
ことが知られている。したがってディスクドライブシス
テムの設計者は、磁化変化の間隔を一定に維持すべく、
ディスク表面の半径方向に沿って転送速度を変化させる
ようにしている。この結果、転送速度は内径側よりも外
径側の方が速くなる。このため、データ処理用として
は、ディスク表面上のデータの密集したトラック群につ
いては半径方向のゾーンに任意に分割しており、最も一
般的には例えば3つのゾーンに分割している。このよう
な一定の磁化変化の間隔を維持するための方策により、
ディスク表面の記憶容量は極限に達している。
とに転送速度を変えて記録することになるから、ビット
シフトは異なる転送速度および異なるトラックゾーンご
とに異なってくる。記録工程での物理的特性も、ディス
ク表面上の半径方向の位置が異なるごとに異なってく
る。一例を挙げると、ヘッド−ディスク間インタフェー
スの接線速度は、最外径においてすなわち最大半径トラ
ックにおいて最大となる。
た別の方策による書込前補償も提案されている。トラッ
クゾーン記録システムにおける書込前補償の大きさは一
般に、電流や電圧や抵抗を異なる値に切り替えることに
よって制御される。一般的には、電圧制御発振器(VC
O)が、記録システムの動作周波数を制御するために用
いられている。容量性の素子を内蔵するこのVCOは、
一定周波数の出力信号を生成するように制御される。こ
のVCOは微細に制御されなければならず、また、この
VCOに内蔵されるコンデンサは、書込前補償回路の回
路素子や他のコンデンサに対し整合がとれていることを
要する。さらに前補償回路ならびにその付帯回路を、I
C回路が搭載される半導体集積チップ上に一体に形成す
ることが強く要請されよう。
ンクされた可変の前補償が行える書込前補償回路を提案
することを目的とし、さらにIC回路として従来よりも
回路素子を減らすことのできる書込前補償IC回路を提
案することを目的とする。
回路は、磁気ディスク上に任意に規定された各トラック
ゾーンの記録データに対して異なる動作周波数を付与す
るための周波数シンセサイザを含んでいる。この周波数
シンセサイザは、フェーズロックループ(PLL)内に
配置されたVCOを内蔵している。このVCOへの電流
を制御するための第2の閉ループがあって、この閉ルー
プは上記のPLLに結合されていて、ウィンドコンパレ
ータや、ディジタル/アナログ変換器や基準電流源から
構成される。
電流源から供給され該VCOに印加される制御電流に関
連し、かつ、これに依存する。このVCOへ前記基準電
流源から供給される該制御電流に対して対称的なミラー
電流が、書込前補償回路内のランプ(ramp:傾斜)
コンデンサに印加される。このランプコンデンサに現れ
る傾斜(ramp)電圧は、コンパレータ群が有する基
準電圧と比較され、このコンパレータ群を通過した選択
信号がセレクタに印加される。ビットシフト決定回路
は、コード化データに応答した組合せ論理を含み、この
組合せ論理信号は上記セレクタに与えられ、記録すべき
書込パルスに要求される前補償に相当するシフト信号が
このセレクタで選択される。前補償の大きさは、書込ヘ
ッド位置およびトラックゾーンの関数として変化せしめ
られ、かくして転送速度が可変となる。
コンデンサは同一半導体集積チップ上に形成されるが、
これはいわゆるLSIとして実現される。システムの動
作時にあっては、そのチップ上に形成された回路素子同
士は、相互に同一の電気回路的な影響を受ける。かくし
て、VCOのコンデンサやランプコンデンサ等のチップ
搭載のコンデンサ群の間には、一定比ならびに適正な整
合が維持される。この結果、外部回路部品点数や入力/
出力素子の数を大幅に減らすことができる。
の転送速度にリンクさせる。この書込前補償回路は、2
値データが記録される際に、ビットシフトによる影響を
予測し、書込電流の極性が書込ヘッド内において変化す
るときに、ビットシフトのタイミングあるいは位相を変
化させて該ビットシフトに補償を加える。
ンセサイザは水晶発振器を含み、この水晶発振器はタイ
ミング信号すなわちクロックをプログラマブル分周器1
2に与える。該水晶発振器は、一例として40MHz の矩
形波信号を出力し、これはデータ処理システム内の基準
タイミングとして用いられる。1/2分周回路36はク
ロック信号(図4)を生成し、このクロック信号はデー
タビットを表すところの遷移すなわち磁化反転が発生す
る期間を示すウィンドを設定する。クロック信号の周波
数はフェーズロックループ(PLL)によって制御さ
れ、このPLLは位相検出器14、チャージポンプ1
6、フィルタ(F(a))18,VCO20およびプロ
グラマブル分周回路22を含んでなり、これらは全体と
して閉ループをなすごとく接続される。VCO20の出
力側にある1/N分周回路22は、分子の数(整数)を
制御し、分周器12は分母の数(整数)を制御する。こ
れらは、周波数シンセサイザの計数に用いられる。
と、分周器12からの出力の周波数とを比較する。分周
器12からの出力は連続波であるから、位相検出器14
は周波数モードのみの下で動作する。位相検出器14
は、Dフリップフロップからなり、エッジ比較形の位相
検出器である。位相検出器14の出力はチャージポンプ
16に供給され、このチャージポンプは、位相検出器1
4が位相差を検出している間中、制御電流をPLLフィ
ルタ18に流し込む。フィルタ18は電流を電圧に変換
するためのインピーダンスとして働き、VCOおよびP
LLの動作周波数を、いわゆるPLLの閉サーボループ
作用によって、微調整制御する。
安定マルチバイブレータであり(図3参照)、これはI
C回路内に形成される。VCOの動作周波数は、基準電
流源28からの出力とフィルタ18からの出力とによっ
て制御される。制御レジスタを内蔵するディジタル/ア
ナログ(D/A)変換器30は基準電流源28を制御し
てVCO動作周波数の粗調整を行う。基準電圧源32は
D/A変換器30に基準電圧を与える。
ータ34は、VCO20の入力に印加されるフィルタ1
8からの電圧を検出する。もしこの電圧が予め定めたウ
ィンドの外側に出てしまうならば、この外側という状態
を表示する比較ビットを発生する。この比較ビットはマ
イクロプロセッサ24に供給され、このマイクロプロセ
ッサは、D/A変換器30に対し、基準電流源28から
VCO20への供給電流レベルを修正、かつ、調整する
ための指令を送る。VCO20からの定格動作周波数の
出力は分周回路36に向けられる。この分周回路は1/
2分周するためのフリップフロップであって、50%デ
ューティーサイクルで動作する。分周回路36は、書込
前補償回路(図2)によって用いられる、調整制御され
たクロック信号を生成する。基準電流源28の出力はミ
ラー電流であり(OFCS(Operating Fr
equency Current Sense:動作周
波数電流センス)と称す)、書込前補償回路のランプコ
ンデンサ38に向けられている。このOFCSは、書込
動作が行われるトラックゾーンに依存しており、その前
補償の大きさは、ミラー回路39(図2)に印加される
OFCS信号に反比例する。ウィンドコンパレータ34
を含む制御ループ、D/A変換器30および基準電圧源
32は、集積化VCOコンデンサに本来的な問題やその
他のチップ特性に由来して生ずる、VCO20の動作周
波数およびその位相の変位を効率的に補償する。
ッサ24は、どのトラックゾーンにおいて磁気ヘッドが
記録中であるかを示す信号を受信して動作周波数を変化
させる。これによってデータ転送速度が変化する。また
マイクロプロセッサ24は、VCOの定格動作周波数の
修正を実行するためのアルゴリズムを採用しており、そ
のアルゴリズムを走らせて、電源投入の都度、各データ
トラックゾーン対応にD/A変換器制御ワードを格納す
る。
て、コード化データがシリアルにスケルチ回路42に印
加され、このスケルチ回路は、データパルスが“H”す
なわち2値データの「1」であるときはいつもグランド
電位から立上る傾斜(ramp)電圧をランプコンデン
サ38に生じさせる。コード化データは、スケルチ回路
42とコード化データ源との間に配置された、例えば3
ビットの遅延回路41により遅延が与えられる。このス
ケルチ回路32は、あたかもデータパルスによって開閉
制御されるスイッチのごとく働く。コンデンサ38が抑
制されていないときは、周波数シンセサイザ(FS)の
動作周波数電流センス(OFCS−FS)は、ミラー回
路39において、対称な電流を生じさせ、該ランプコン
デンサ38を充電する。周波数シンセサイザからのOF
CS電流信号を受信するミラー回路39は、2つの同様
のPNPトランジスタT5およびT6からなり、これら
のベース同士およびエミッタ同士は相互に共通に接続さ
れる。求める前補償の大きさは、OFCS−FS信号に
反比例しており、これは磁気ヘッドが記録中のトラック
ゾーンに依存する。
ータ46,48および50にそれぞれD/A変換器52
より供給される3つの電圧レベルV0 ,V1 およびV2
と比較される。このD/A変換器52は、制御レジスタ
54からの電圧信号を受信し、この制御レジスタはシス
テムバスを介して前記マイクロプロセッサ24に結合す
る。このD/A変換器52からの電圧信号を、コンデン
サ38に生ずる線形傾斜電圧と比較することによって、
図6に表すように、2値ビットパターンに応じて選択的
に、記録すべきデータビットに対する遅延時間X0 また
はX2 (進みシフトまたは遅れシフト)、または無遅延
X1 を生じさせる。このやり方にあっては、コンパレー
タ46,48および50が切り替わるときの電圧点は、
各トラック記録ゾーンに対する同じ値にかなり近いもの
となろう。これは重要なことである。なぜなら例えば5
Vだけのシステムであると、電圧振れ幅は制限されてし
まうからである。
ランレングス制限(RLL:RunLength Li
mited)データが、組合せ論理やシフトレジスタか
らなるビットシフト決定回路40にクロック成分を与え
ている。このようなやり方であると、異なる数のデータ
ビットを有するパターンがレジスタにおいて処理される
とは言っても、図4に示すように、5つのデータビット
の群が該レジスタに格納され処理される。記録すべきデ
ータビットは、しかも必要ならば補償されなければなら
ないデータビットは、好ましくはビットパターンの中央
に位置される。ビットシフト決定回路40は、自内の組
合せ論理を用いて、自内のシフトレジスタに格納される
中央のデータビットに与えるピークシフトの効果を予測
する。このビットシフト決定回路40の出力によってセ
レクタ選択マルチプレクサ(MUX)44を制御し、3
つのコンパレータ46,48および50の中から最も適
切な1つの遅延時間を選択する。第6図に示す、ビット
シフトX0 およびX2 に対応するビットパターンはそれ
ぞれ00101および10100である。ビットパター
ン10101や00100のように、もしビットをシフ
トすることを要しないときは、何ら前補償は加えられな
い。記録すべきビットへの操作を終了したあとは、入力
される書込データパルス群は、前補償回路による周知の
処理手法に従って、レジスタ内にてシリアルにシフトさ
れる。
される。このVCO20は交互に導通する2つの同様の
分枝を含んでおり、第1の分岐は抵抗R1、トランジス
タT1,T4および電流源i1 を含み、第2の分岐は抵
抗R2、トランジスタT2,T3および電流源i2 を含
む。T3およびT4の各ベース電極は連結され、T1お
よびT2の各エミッタは共通であるがそれらの間にはコ
ンデンサ26が挿入されている。第1正電圧源V1は抵
抗R1およびR2の各一端に接続され、第2正電圧源V
2はトランジスタT3およびT4の各コレクタに接続さ
れる。抵抗R1およびR2の各他端は、T2およびT1
の各ベースに接続される。T2が導通すると、抵抗R2
に電圧降下が生じるが、この電圧降下はT3のベース−
エミッタ電圧によって定まる。ただし、ここに示したV
COの特別の構成は単に一例であり、本発明はこれに限
定されるものではないことを了解されたい。
る周波数シンセサイザによってもたらされる効果を以下
に数式を用いて示す。水晶発振器の発振周波数をFxtal
とし、同様にVCO20の発振周波数をFFSとすれば、 FFS=N/D Fxtal である。NおよびDはディジタル分周回路群から得られ
た結果である。例えば、実施例によると、Nは8,Dは
2であり、この結果周波数の倍率は4となる。
ッタ電圧は V1−VBE−ΔV と表せる。電流I1とI2(電流源i1 とi2 の各電
流)により鋸歯状波形となった電圧はコンデンサ26を
充電または放電する。コンデンサにおける電圧と電流の
関係は I=C dV/dt で表され、これは I=C ΔVc /ΔT と表せる。ただしΔVc =2Vvco とし、ここにΔV
vco はT3,T4のエミッタと正電圧源V1との間の電
圧である。
Cvco はコンデンサ26の容量とすれば、 ΔT=Cvco 2ΔVvco ・2/Iofcs となる。動作周波数FFSは、 FFS=1/2ΔT=Iofcs/8 Cvco ΔVvco となる。かくして Iofcs/8 Cvco ΔVvco =FFS=N/D・Fxtal 前補償時間は次のように計算される。ここでIR をラン
プコンデンサ(CR )38を流れる電流とし、tp を、
CR 上において電圧がV2からV1に至るのに要する時
間と定義すれば、 ΔV=V1−Δ2 となる。ここで式I=C ΔV/Δtを代入すれば、 IR =CR (V1−V2)/tp または tp =CR (V1−V2)/IR が得られる。
計するならば、 IR ∝IOFCSおよびCR ∝Cvco であり、したがって tp ∝Cvco ΔVvco /Iofcs となる。これにより、 Cvco ΔVvco /Iofcs∝1/Ffs となり、tp ∝1/FFSを得る。
ち発振器の電圧変化と、V1およびV2の間の差電圧と
の間には直接的な比例関数があり、これは(V1−V
2)∝ΔVvco と表せる。
工程を生起させるのに使用される発振器と関連づけられ
ており、可変の前補償は可変の転送速度にリンクされ
る。VCOのコンデンサおよびランプコンデンサは共に
同じICチップ上に形成され、したがって整合ミスや許
容誤差の問題は少なくなる。
のでない。つまり、既述した本発明の書込前補償広い応
用が可能であり、前述したのと異なる記録システムにも
適用できる。また本発明の周波数シンセサイザは基準周
波数を発生するものであるがこれを、当該記録システム
の読出しモード時において、データ分離器やエンコーダ
/デコーダに利用することもできる。
ク図である。
償回路のブロック図である。
なVCOの回路図である。
0100の例について示す図である。
ときの選択工程に用いられるランプコンデンサの電圧変
化図である。
て各該パターンに付与される前補償とを表にして示す図
である。
歯状の電圧波形を示す図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 トラックゾーンに区分された複数のデー
タトラックを備えた磁気ディスク上に、2値データを記
録するための2値データ記録システムであって、 記録すべきデータビットに対して前補償信号を付与する
書込前補償回路と、前記書込前補償回路に対して可変の
タイミング信号を付与するためのフェーズロックループ
を含む周波数シンセサイザと、 前記フェーズロックループに結合して前記前補償信号の
大きさを制御するための動作周波数電流センス信号を生
成するコントロールループと、からなることを特徴とす
る2値データ記録システム。 - 【請求項2】 前記フェーズロックループと前記コント
ロールループとに接続する電圧制御発振器を含む請求項
1に記載の2値データ記録システム。 - 【請求項3】 前記電圧制御発振器はコンデンサを含
み、前記前補償回路はランプコンデンサを含む請求項2
に記載の2値データ記録システム。 - 【請求項4】 前記コンデンサおよびランプコンデンサ
を一緒に半導体チップ上に形成し、記録中、一定の整合
比を維持する請求項3に記載の2値データ記録システ
ム。 - 【請求項5】 前記ランプコンデンサに結合され、記録
すべきデータビットが現れたときに該ランプコンデンサ
を作動側に切り替えるスケルチ回路を含む請求項3に記
載の2値データ記録システム。 - 【請求項6】 前記ランプコンデンサに接続される複数
のコンパレータと、 該コンパレータに基準電圧を印加する手段と、 該コンパレータからの出力を受信するように結合された
選択マルチプレクサと、 前記選択マルチプレクサの入力側に結合され、記録すべ
きデータビットをシフトするための論理信号を付与する
ビットシフト決定回路と、を含む請求項3に記載の2値
データ記録システム。 - 【請求項7】 前記周波数シンセサイザが、 位相検出器と、 固定周波数のタイミング信号を生成する手段と、 前記位相検出器と前記のタイミング信号を生成する手段
との間に挿入される第1分周器と、 前記電圧制御発振器の出力と前記位相検出器の入力との
間に挿入される第2分周器と、からなる請求項2に記載
の2値データ記録システム。 - 【請求項8】 前記フェーズロックループは、前記電圧
制御発振器の入力側に結合されたフィルタを含み、 前記コントロールループは、前記フィルタと前記電圧制
御発振器との間の接続部分に結合されたウィンドコンパ
レータを含む請求項2に記載の2値データ記録システ
ム。 - 【請求項9】 前記コントロールループが、 前記ウィンドコンパレータからの比較ビット信号を受信
するように接続されたマイクロプロセッサと、 前記マイクロプロセッサに接続され、前記比較ビット信
号に応答した電流信号を生成するディジタル/アナログ
変換器と、 前記ディジタル/アナログ変換器と前記電圧制御発振器
との間に結合され、該電圧制御発振器の定格動作周波数
を変化させる基準電流源と、からなる請求項8に記載の
2値データ記録システム。 - 【請求項10】 前記前補償回路は、 記録すべき書込パルスをシフトするためのビットシフト
決定回路と、 前記ビットシフト決定回路に対し、記録すべき前記書込
パルスを進み側へシフトしまたは遅れ側にシフトするた
めのコード化データビットを生成する手段と、を含み、 前記ビットシフト決定回路は、組合せ論理と、予め定義
されたデータビットの群を格納するシフトレジスタとを
含む請求項1に記載の2値データ記録システム。 - 【請求項11】 前記周波数シンセサイザに結合され、
前記動作周波数電流センス信号を受信するミラー回路を
含む請求項1に記載の2値データ記録システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/715,616 US5325241A (en) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | Write precompensation with frequency synthesizer |
| US715616 | 1991-06-14 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05174314A JPH05174314A (ja) | 1993-07-13 |
| JP2567546B2 true JP2567546B2 (ja) | 1996-12-25 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4153199A Expired - Lifetime JP2567546B2 (ja) | 1991-06-14 | 1992-06-12 | 2値データ記録システム |
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