JP3744725B2 - Magnetic disk unit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置に関し、特に磁気ヘッドを駆動するアクチュエータの速度検出部を有する磁気ディスク装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
磁気ディスク装置における磁気ヘッドの速度制御はヘッドの位置決めとともに大容量の情報を高速で記録し高速で転送するための主要技術として開発が進められ、例えば本発明に近い技術として特開平7−141803、特開平7−192413、特願平10−361605には磁気ヘッドを駆動するアクチュエータに生じた逆起電圧を測定することにより速度を推定する技術が公開されている。
【0003】
従来、アクチュエータの速度検出回路を有する磁気ディスク装置は、ボイスコイルモータ(VCM)に生じた逆起電圧を検出して速度を推定する。図12は速度検出回路を有する磁気ディスク装置の一実施例の回路ブロック図である。図12を参照すると、磁気ディスク装置は、データを記録する磁気ディスク1と、データの読み書きを行なう磁気ヘッド2と、磁気ディスク1を回転させるスピンドルモータ3と、磁気ヘッド2を駆動するアクチュエータ4と、サーボ再生信号21を増幅するヘッドアンプ11と、サーボ信号22からトラック情報信号23と位置誤差信号24とを生成する位置検出回路12と、スピンドルモータ3のスタートアップ信号26やアクチュエータ4を駆動するディジタル制御信号29を生成するCPU13と、スピンドルモータ駆動信号25を生成するスピンドルモータ駆動回路14と、アナログ制御信号28を増幅するパワーアンプ15と、D/A変換器16と、アクチュエータ速度を検出する速度検出回路17と、A/D変換器18とから構成されている。
【0004】
従来、この種の磁気ディスク装置の速度検出回路17は、例えば、特開平7−141803号公報に示されるように逆起電圧含む電圧を検出するブリッジ回路を有する。このブリッジ回路の逆起電圧検出出力V1は、逆起電圧Vbとドライバ出力VDとVCM巻線抵抗RLとセンス抵抗Rsとから以下のように表せる(特開平7−141803の図3および数式2)。
V1=Rs/(Rs+RL)・(VD−Vb) (1)
検出した電圧V1にはVCMが移動することによって生じた逆起電圧Vbが含まれるので、VCM速度を推定することができる。
【0005】
図13はオペアンプを用いた逆起電圧検出回路の一実施例である。図13を参照すると、図12の速度検出回路17は、抵抗47(R1)、抵抗48(R2)、オペアンプ45からなる反転増幅器と、抵抗49(R3)、抵抗50(R4)、オペアンプ46からなる反転増幅器と、電流検出抵抗41と、アクチュエータのコイル抵抗Rm43、コイルインダクタンスLm44、逆起電圧Vb42とからなる。VCM駆動電圧30の入力側の電流(カレントセンス電流)をIとしインダクタンス成分を無視(直流成分として、Lm=0)すると、速度推定電圧Vout31は以下で表せる。
Vout=−(Vb+(Rm−Rs・R2/R1)・I)・R4/R3 (2)
従って、抵抗47(R1)とR48(R2)の比をR2/R1=Rm/RSとすれば、VoutにR4/R3倍された逆起電圧Vbが取り出せるので抵抗ゲインR4/R3と逆起電力定数Keb103とを補正すればアクチュエータ4の速度が得られる。
【0006】
図14は速度制御系のみの制御ブロック図である。図14を参照すると、CPU13内部の速度制御部は、積分器や位相進み遅れ制御器やゲインなどで構成される速度制御器130と、時間関数や位置関数で表現される関数あるいは配列値からの位置引きや速度引きなどによるテーブル引きにより目標速度を生成する目標速度生成器131と、ディジタル速度推定電圧32を推定速度231に変換する速度変換ゲイン132と、目標速度230と推定速度231との差分を計算する速度差分器133とから構成する。また、カレントセンス電流205は図13中に示した電流Iである。
【0007】
図2はアクチュエータ4と速度検出回路17の制御ブロック図である。図2を参照すると、アクチュエータ4は、磁気ヘッド2(図示せず)を支えるアーム101と、アーム101を駆動するVCM102と、VCM速度201を逆起電圧202に変換する逆起電力定数Keb103と、VCM駆動電圧30と逆起電圧202との差分をとる電圧差分器104とにより構成される。速度検出回路17は、カレントセンス電流I205からVCM印加電圧推定電圧206を生成する電圧変換ゲインK105と、VCM駆動電圧30とVCM印加電圧推定電圧206との差分をとる電圧差分点108とにより構成される。電圧変換ゲインK105は、図13の速度検出回路の抵抗R1,R2,Rsを用いて以下のように表される。
K=Rs+Rs・R2/R1 (3)
【0008】
図9は図2に示す速度検出回路部の周波数特性である。図9を参照すると、アナログ制御信号28から実際のVCM速度201までの周波数特性は、破線で示したゲイン特性80と位相特性81で表される。一方、アナログ制御信号28から速度推定電圧31までの周波数特性は、ゲイン特性84と位相特性85を示す。VCMに何らかのアナログ制御信号28が加わり発生したVCM速度201は、ゲイン特性80と位相特性81に応じて発生するのに対して、速度推定電圧31はゲイン特性84と位相特性85とに応じて発生する。このとき、速度推定電圧31までの周波数特性がゲイン特性80および位相特性81と同一であるならば、速度推定電圧は完全にVCM速度を検出する。しかし、従来例においては周波数0の直流成分(Lm=0)を含む周波数f5より低い周波数ではゲイン特性80と82、位相特性81と83とがそれぞれ一致しているが、周波数f5より高い周波数では特性が異なり、アナログ制御信号28に周波数f5より高い成分が含まれる場合にはVCM速度201と速度推定電圧31とは一致しない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従来のブリッジ回路やオペアンプを用いた速度推定回路を有する磁気ディスク装置は、VCMのコイルインダクタンスLm44が無視できる場合にVCM速度を正確に検出できるが、インダクタンス成分の影響を受け始める周波数より高い周波数領域ではアクチュエータ制御信号28からVCM速度201までの周波数特性とアクチュエータ制御信号28から速度推定電圧31までの周波数特性とが異なるために、精度良く速度を推定することができず、速度制御系の制御帯域を十分高くすることができなかった。
【0010】
すなわち解決すべき課題を要約すると、次のとおりである。
第1の問題点は、高周波で変化するVCM速度が推定できないことである。
その理由は、インダクタンス成分が無視できない周波数領域では、アナログ制御信号からVCM速度までの周波数特性とアナログ制御信号から速度推定電圧までの周波数特性が異なるためである。
第2の問題点は、速度制御系の制御帯域を高くできないことである。その理由は、インダクタンス成分の影響によりアナログ制御信号から速度推定電圧までの周波数特性が高周波数領域では微分動作のように働き、速度制御系の制御帯域を高くした場合に安定性が不十分となるためである。
第3の問題点は、高周波数領域での微分動作を打ち消すローパスフィルタに速度推定電圧を通しただけでは推定速度の近似が不十分なことである。 その理由は、従来の速度推定電圧を2次のローパスフィルタ(図6)を付加して補正する構成(図3)としても、アナログ制御信号からVCM速度までの周波数特性とアナログ制御信号から速度推定電圧までの周波数特性とが一致する範囲が限られる(図10、図11)ためである。
【0011】
本発明の目的は、速度推定回路の周波数特性を改善することにより、高周波で変化する速度の推定精度を向上させると伴に、速度制御系の制御帯域を高帯域化して速度に対する追従性を改善した磁気ディスク装置を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1の磁気ディスク装置は、磁気ディスク及び磁気ヘッドと、磁気ディスクを回転させるスピンドルモータと、磁気ヘッドを駆動するアクチュエータと、サーボ再生信号を増幅するヘッドアンプと、サーボ信号からトラック情報信号と位置誤差信号とを生成する位置検出回路と、スピンドルモータのスタートアップ信号やアクチュエータを駆動するディジタル制御信号を生成するCPUと、スピンドルモータ駆動信号を生成するスピンドルモータ駆動回路と、アナログ制御信号を増幅するパワーアンプと、A/D変換器およびD/A変換器と、ボイスコイルモータ(VCM)に発生する逆起電圧を含む電圧を検出してアクチュエータ速度を検出する速度検出回路とを有する磁気ディスク装置において、前記VCMのインダクタンス成分を補正するフィルタを持つ速度検出回路を有することを特徴とする。
【0013】
請求項2の磁気ディスク装置は、前記フィルタはVCMのコイルインダクタンスLmを持つ位相進み補償器としてのフィルタA(実施形態における106)と、該フィルタAの極に対応した周波数特性を持つローパスフィルタB(実施形態における107)とであることを特徴とする。
【0014】
請求項3の磁気ディスク装置は、前記位相進み補償器としてのフィルタAはVCMのコイルインダクタンスとVCMの電圧変換ゲインと所定設定周波数とに関係する位相進みを持ち、前記ローパスフィルタBは前記所定設定周波数に関係し、前記位相進み補償器と同一の極を有し、両者ともに、例えば実施形態の図5に示すような連続的に滑らかな周波数特性を有することを特徴とする。
【0015】
請求項4の磁気ディスク装置は、前記位相進み補償器は、
FA(S)=((Lm/K)・S+1)・ω1/(S+ω1)
で特定され、
前記ローパスフィルタは、
FB(S)=ω1/(S+ω1)
ただし、ω1は推定したい速度の周波数成分に応じて設定する周波数、
Kは電圧変換ゲイン
で特定される特性を有することを特徴とする。
【0016】
請求項5の磁気ディスク装置は、前記フィルタは高周波数領域での微分動作を補正するローパスフィルタD(実施形態における120)と該フィルタDの極に対応し推定したコイルインダクタンスLmを含み低周波数領域で微分動作を行うハイパスフィルタE(実施形態における121)であること特徴とする。
【0017】
請求項6の磁気ディスク装置は、前記ローパスフィルタDは所定設定周波数に関係する周波数特性で、前記ハイパスフィルタEはVCMのコイルインダクタンスとVCMの電圧変換ゲインと所定設定周波数とに関係する周波数特性を持ち、かつ両者は同一の極を有し、例えば実施形態の図7に示すような連続的に滑らかな周波数特性であることを特徴とする。
【0018】
請求項7の磁気ディスク装置は、前記ローパスフィルタは、
FD(S)=ω1/(S+ω1)
で特定される特性を有し、
前記ハイパスフィルタは、
FE(S)=(Lm/K)・S・ω1/(S+ω1)
ただし、ω1は推定したい速度の周波数成分に応じて設定する周波数、
Kは電圧変換ゲイン
で特定される特性を有することを特徴とする。
【0019】
上記構成の磁気ディスク装置によれば、インダクタンス成分の影響を受けた速度推定電圧をフィルタによって補正しVCM速度を検出する。
また、カレントセンス電流Iから生成したVCM印加電圧推定電圧をフィルタAに通すことによってインダクタンス成分の影響を補正し、フィルタAが変化させてしまった周波数領域のVCM駆動電圧をフィルタBに通すことによって同様に補正する。続いて、これらの補正量の差分を取ることによりVCM速度を検出する。
さらに、インダクタンス成分の影響を受けたカレントセンス電流Iから生成したVCM印加電圧推定電圧をフィルタAによりインダクス成分の影響を受ける周波数より高い周波数成分の位相を進ませゲインを増幅し、フィルタAの極に対応したローパス特性を持つフィルタBによりフィルタAが補正した周波数領域のゲインと位相をフィルタAと同様に補正する。続いて、これらの補正量の差分を取ることによりVCM速度を検出する。
また、従来の速度検出回路の微分動作の影響を受けた速度推定電圧をフィルタDにより補正し、フィルタDで考慮していないインダクタンス成分の影響をフィルタEにより補正する。続いて、これらの補正量の差分を取ることによりVCM速度を検出する。
さらにまた、従来の速度検出回路の微分動作の影響をローパス特性を持つフィルタDにより補正し、フィルタDでは補正していないインダクタンス成分の影響をVCM印加電圧推定電圧をハイパス特性を持つフィルタEにより抽出して補正する。続いて、これらの補正量の差分を取ることによりVCM速度を検出する。
【0020】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第1の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は速度検出部の制御ブロック図である。図1を参照すると、速度検出回路17は、VCM102に流れるカレントセンス電流I205よりVCM印加電圧推定値206を生成する電圧変換ゲイン105と、VCM102のインダクタンス成分を補正するフィルタA106と、フィルタAの極に対応した周波数特性を持つフィルタB107と、それぞれのフィルタ出力の差分をとる電圧差分点108と、により構成される。フィルタAは、推定したVCMのコイルインダクタンスLm44を持つ以下の位相進み補償器とする。
FA(S)=((Lm/K)・S+1)・ω1/(S+ω1) (4)
ただし、ω1は推定したい速度の周波数成分に応じて設定する周波数、
Kは電圧変換ゲイン105
また、フィルタBは、フィルタA106の極に対応した以下のローパスフィルタとする。
FB(S)=ω1/(S+ω1) (5)
【0021】
図5は本発明の実施例で使用したフィルタの周波数特性である。図5を参照すると、フィルタAはゲイン特性70、位相特性71を、フィルタBはゲイン特性72、位相特性73を示す。
【0022】
以下に本発明の動作を図を用いて説明する。図5を参照すると、フィルタA106のゲイン特性70と位相特性71とにより、VCM印加電圧推定電圧206の成分の中でVCMのコイルインダクタンスLm44が影響し始める図9の周波数f5より高い周波数領域でゲインと位相を変化させ、VCM印加電圧補正電圧207を生成する。同時に、フィルタAの極で変化させてしまった周波数成分に対応したフィルタB107のゲイン特性72と位相特性73とによりVCM駆動補正電圧208を生成する。続いて、VCM印加電圧補正電圧207とVCM駆動補正電圧208との差分をとって速度推定電圧31aを出力する。
【0023】
図8は本発明により改善された速度検出回路の周波数特性である。図8を参照すると、本発明の速度制御回路部のアナログ制御信号28から速度推定電圧31までの周波数特性は、ゲイン特性82、位相特性83を示す。ゲイン特性80と82とを、位相特性81と83とを比較すると、周波数f4より低い周波数では両者とも同一になる。また、従来例と比較すると、周波数f5より高い周波数f4まで特性が一致するため従来例より精度良く速度を推定できるとともに、ゲイン特性84、位相特性85で見られた高周波領域での微分動作がなくなる。
【0024】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。従来の速度推定検出回路17に対してフィルタを付加する場合、速度推定電圧31にのみフィルタを付加して得られるインダクタンス成分の補正が不十分な速度推定電圧に対してVCM印加電圧補正電圧を参照してインダクタンス成分を補正する出力を発生させVCM速度を推定する構成とすることも可能である。
【0025】
図4は本発明の他の実施の形態を示す制御ブロック図である。図4を参照すると、従来の速度推定電圧31に対するフィルタD120と、VCM印加電圧推定値206からインダクタンス成分を抽出するフィルタE121と、これらのフィルタ出力の差分をとる電圧差分点122とを含む構成である。フィルタD120は高周波数領域での微分動作を補正する以下のローパスフィルタとする。
FD(S)=ω1/(S+ω1) (6)
フィルタE121はフィルタDの極に対応し推定したコイルインダクタンスLm44を含む以下のハイパスフィルタとする。
FE(S)=(Lm/K)・S・ω1/(S+ω1) (7)
フィルタD120はインダクタンス成分に対する補正が不十分なままの速度推定電圧220を出力する。フィルタE121はフィルタD120に含まれるインダクタンス成分の影響を打ち消す速度推定補正電圧221をVCM印加電圧推定電圧から生成する。続いて、電圧差分点122は速度推定電圧220と速度推定補正電圧との差分をとり速度推定電圧31cを生成する。
【0026】
図7は、フィルタD120のゲイン特性74と位相特性75、フィルタE121のゲイン特性76と位相特性77である。図7を参照すると、フィルタD120により微分動作を打ち消し、フィルタD120が補正していないVCMのインダクタンス成分Lm44の影響をVCM印加推定電圧206からゲイン特性76、位相特性77とにより抽出し速度推定補正電圧221として速度推定電圧220から除去する。この結果、アナログ制御信号28から速度推定電圧31cまでの周波数特性は図8のゲイン特性82と位相特性83と同一になる。
【0027】
【発明の効果】
第1の効果は、高周波で変化するVCM速度を推定できることである。その理由は、VCMのインダクタンス成分を補正するフィルタを付加したことにより、アナログ制御信号からVCM速度までの周波数特性とアナログ制御信号から速度推定電圧までの周波数特性とが一致している周波数領域の上限を高くすることができたためである。
第2の効果は、速度制御系の制御帯域を高くできたことである。その理由は、VCMのインダクタンス成分を補正するフィルタを付加したことにより、インダクタンス成分の影響によりアナログ制御信号から速度推定電圧までの周波数特性で微分動作のように働いていた高周波数領域の周波数特性を改善できたためである。
第3の効果は、速度推定電圧にローパスフィルタを付加しただけでは不十分であった推定速度の近似が改善したことである。その理由は、微分動作を補正するフィルタの他に、VCMのインダクタンス成分の影響を補正するフィルタを付加したことにより、インダクタンスに起因した高周波数領域の周波数特性を改善できたためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の速度検出部の制御ブロック図。
【図2】従来の速度検出部の制御ブロック図。
【図3】従来の速度検出部に対する第1の実施の形態の制御ブロック図。
【図4】本発明の他の実施の形態の制御ブロック図。
【図5】本発明の実施例におけるフィルタA106とフィルタB107の周波数特性を示す図。
【図6】従来の速度検出部に対する第1、第2の実施例におけるフィルタC110の周波数特性を示す図。
【図7】本発明の他の実施例におけるフィルタD120とフィルタE121の周波数特性を示す図。
【図8】本発明の実施例におけるアナログ制御信号28から速度推定電圧31a,31cまでの周波数特性を示す図。
【図9】従来の実施例におけるアナログ制御信号28から速度推定電圧31までの周波数特性を示す図。
【図10】従来の実施例に対する第1の実施例におけるアナログ制御信号28から速度推定電圧31bまでの周波数特性を示す図。
【図11】従来の実施例に対する第2の実施例におけるアナログ制御信号28から速度推定電圧31bまでの周波数特性を示す図。
【図12】速度検出回路を有する磁気ディスク装置の一実施例を示す回路ブロック図。
【図13】従来の速度検出回路の回路図。
【図14】速度検出回路を有する磁気ディスク装置の速度制御系を示す制御ブロック図。
【符号の説明】
1… 磁気ディスク
2… 磁気ヘッド
3… スピンドルモータ
4… アクチュエータ
11… ヘッドアンプ
12… 位置検出回路
13… CPU
14… スピンドルモータ駆動回路
15… パワーアンプ
16… D/A変換器
17… 速度検出回路
18… A/D変換器
21… サーボ再生信号
22… サーボ信号
23… トラック情報信号
24… 位置誤差信号
25… スピンドルモータ駆動信号
26… スタートアップ信号
27… 回転速度信号
28… アナログ制御信号
29… ディジタル制御信号
30… VCM駆動電圧
31… 速度推定電圧
32… ディジタル速度推定電圧信号
41… VCM電流検出抵抗Rs
42… 逆起電圧Vb
43… VCMのコイル抵抗Rm
44… VCMのコイルインダクタンスLm
45,46… オペアンプ
47〜50… 抵抗R1〜R4
60… フィルタC110の第1のゲイン特性
61… フィルタC110の第1の位相特性
62… フィルタC110の第2のゲイン特性
63… フィルタC110の第2の位相特性
70… 本発明の実施例で用いたフィルタA106のゲイン特性
71… 本発明の実施例で用いたフィルタA106の位相特性
72… 本発明の実施例で用いたフィルタB107のゲイン特性
73… 本発明の実施例で用いたフィルタB107の位相特性
74… 本発明の他の実施例で用いたフィルタD120のゲイン特性
75… 本発明の他の実施例で用いたフィルタD120の位相特性
76… 本発明の他の実施例で用いたフィルタE121のゲイン特性
77… 本発明の他の実施例で用いたフィルタE121の位相特性
80… アナログ制御信号28からVCM速度201までのゲイン特性
81… アナログ制御信号28からVCM速度201までの位相特性
82… 本発明の実施例におけるアナログ制御信号28から速度推定電圧31a,31cまでのゲイン特性
83… 本発明の実施例におけるアナログ制御信号28から速度推定電圧31a,31cまでの位相特性
84… 従来の実施例におけるアナログ制御信号28から速度推定電圧31までのゲイン特性
85… 従来の実施例におけるアナログ制御信号28から速度推定電圧31までの位相特性
86… 従来の実施例に対して第1のフィルタを付加した場合のアナログ制御信号28から速度推定電圧31bまでのゲイン特性
87… 従来の実施例に対して第1のフィルタを付加した場合のアナログ制御信号28から速度推定電圧31bまでの位相特性
88… 従来の実施例に対して第2のフィルタを付加した場合のアナログ制御信号28から速度推定電圧31bまでのゲイン特性
89… 従来の実施例に対して第2のフィルタを付加した場合のアナログ制御信号28から速度推定電圧31bまでの位相特性
101… ヘッドアーム
102… ボイスコイルモータ(VCM)
103… VCMの逆起電力定数Keb
104,108,122… 電圧差分点
105… 電圧変換ゲイン
106… フィルタA
107… フィルタB
110… フィルタC
120… フィルタD
121… フィルタE
130… 速度制御器
131… 目標速度生成器
132… 速度変換ゲイン
133… 速度差分器
201… VCM速度
202… 逆起電圧Vb
203… VCM印加電圧
204… VCM発生トルク
205… カレントセンス電流I
206… VCM印加電圧推定電圧
207… VCM印加電圧補正電圧
208… VCM駆動電圧補正電圧
220… 速度推定電圧
221… 速度推定補正電圧
230… 目標速度
231… 推定速度
232… 速度誤差[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic disk device, and more particularly to a magnetic disk device having a speed detection unit of an actuator that drives a magnetic head.
[0002]
[Prior art]
The speed control of the magnetic head in the magnetic disk apparatus has been developed as a main technique for recording and transferring a large amount of information at a high speed as well as the positioning of the head. For example, as a technique close to the present invention, Japanese Patent Laid-Open No. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-192413 and Japanese Patent Application No. 10-361605 disclose a technique for estimating speed by measuring a back electromotive force generated in an actuator that drives a magnetic head.
[0003]
2. Description of the Related Art Conventionally, a magnetic disk device having an actuator speed detection circuit estimates a speed by detecting a counter electromotive voltage generated in a voice coil motor (VCM). FIG. 12 is a circuit block diagram of an embodiment of a magnetic disk device having a speed detection circuit. Referring to FIG. 12, the magnetic disk device includes a
[0004]
Conventionally, the
V1 = Rs / (Rs + RL) · (VD−Vb) (1)
Since the detected voltage V1 includes the back electromotive voltage Vb generated by the movement of the VCM, the VCM speed can be estimated.
[0005]
FIG. 13 shows an embodiment of a back electromotive voltage detection circuit using an operational amplifier. Referring to FIG. 13, the
Vout =-(Vb + (Rm-Rs.R2 / R1) .I) .R4 / R3 (2)
Therefore, if the ratio of the resistors 47 (R1) and R48 (R2) is R2 / R1 = Rm / RS, the back electromotive voltage Vb multiplied by R4 / R3 to Vout can be taken out, so that the resistance gain R4 / R3 and the back electromotive force are obtained. If the
[0006]
FIG. 14 is a control block diagram of only the speed control system. Referring to FIG. 14, the speed control unit inside the
[0007]
FIG. 2 is a control block diagram of the
K = Rs + Rs · R2 / R1 (3)
[0008]
FIG. 9 shows frequency characteristics of the speed detection circuit unit shown in FIG. Referring to FIG. 9, the frequency characteristic from the
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
A conventional magnetic disk device having a speed estimation circuit using a bridge circuit or an operational amplifier can accurately detect the VCM speed when the coil inductance Lm44 of the VCM can be ignored, but is higher in the frequency range than the frequency at which it starts to be affected by the inductance component. However, since the frequency characteristic from the
[0010]
That is, the problems to be solved are summarized as follows.
The first problem is that the VCM speed that changes at a high frequency cannot be estimated.
This is because the frequency characteristic from the analog control signal to the VCM speed is different from the frequency characteristic from the analog control signal to the speed estimation voltage in the frequency region where the inductance component cannot be ignored.
The second problem is that the control band of the speed control system cannot be increased. The reason is that the frequency characteristic from the analog control signal to the estimated speed voltage works like a differential operation in the high frequency range due to the influence of the inductance component, and the stability becomes insufficient when the control band of the speed control system is increased. Because.
A third problem is that approximation of the estimated speed is insufficient only by passing the estimated speed voltage through a low-pass filter that cancels the differential operation in the high frequency region. The reason is that even if the conventional speed estimation voltage is corrected by adding a secondary low-pass filter (FIG. 6) (FIG. 3), the frequency characteristics from the analog control signal to the VCM speed and the speed estimation from the analog control signal are performed. This is because the range in which the frequency characteristics up to the voltage coincide is limited (FIGS. 10 and 11).
[0011]
The purpose of the present invention is to improve the accuracy of the speed that changes at high frequencies by improving the frequency characteristics of the speed estimation circuit, and at the same time, increase the control band of the speed control system to improve the followability to the speed It is an object of the present invention to provide a magnetic disk device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a magnetic disk apparatus according to
[0013]
According to another aspect of the present invention, the filter is a filter A (106 in the embodiment) as a phase lead compensator having a coil inductance Lm of VCM, and a low-pass filter B having a frequency characteristic corresponding to the pole of the filter A. (107 in the embodiment).
[0014]
According to a third aspect of the present invention, the filter A as the phase advance compensator has a phase advance related to the coil inductance of the VCM, the voltage conversion gain of the VCM, and a predetermined set frequency, and the low pass filter B is the predetermined setting. It has the same pole as the phase lead compensator in relation to the frequency, and both have continuous smooth frequency characteristics as shown in FIG. 5 of the embodiment, for example.
[0015]
The magnetic disk apparatus according to
FA (S) = ((Lm / K) · S + 1) · ω1 / (S + ω1)
Identified by
The low-pass filter is
FB (S) = ω1 / (S + ω1)
However, ω1 is a frequency set according to the frequency component of the speed to be estimated,
K has a characteristic specified by a voltage conversion gain.
[0016]
The magnetic disk apparatus according to claim 5, wherein the filter includes a low-pass filter D (120 in the embodiment) for correcting a differential operation in a high frequency region and a coil inductance Lm estimated corresponding to the pole of the filter D in the low frequency region. And a high-pass filter E (121 in the embodiment) that performs a differentiation operation.
[0017]
6. The magnetic disk drive according to
[0018]
The magnetic disk device according to claim 7, wherein the low-pass filter is
FD (S) = ω1 / (S + ω1)
With the characteristics specified in
The high-pass filter is
FE (S) = (Lm / K) · S · ω1 / (S + ω1)
However, ω1 is a frequency set according to the frequency component of the speed to be estimated,
K has a characteristic specified by a voltage conversion gain.
[0019]
According to the magnetic disk apparatus having the above configuration, the speed estimation voltage affected by the inductance component is corrected by the filter to detect the VCM speed.
Further, the influence of the inductance component is corrected by passing the VCM applied voltage estimated voltage generated from the current sense current I through the filter A, and the VCM drive voltage in the frequency region that has been changed by the filter A is passed through the filter B. Correct in the same way. Subsequently, the VCM speed is detected by taking the difference between these correction amounts.
Further, the VCM applied voltage estimated voltage generated from the current sense current I affected by the inductance component is advanced by the filter A so that the phase of the frequency component higher than the frequency affected by the inductance component is advanced to amplify the gain. The gain and phase in the frequency domain corrected by the filter A are corrected in the same manner as the filter A by the filter B having low-pass characteristics corresponding to. Subsequently, the VCM speed is detected by taking the difference between these correction amounts.
Further, the speed estimation voltage affected by the differential operation of the conventional speed detection circuit is corrected by the filter D, and the influence of the inductance component not considered by the filter D is corrected by the filter E. Subsequently, the VCM speed is detected by taking the difference between these correction amounts.
Furthermore, the influence of the differential operation of the conventional speed detection circuit is corrected by a filter D having a low-pass characteristic, and the influence of an inductance component that is not corrected by the filter D is extracted by a filter E having a high-pass characteristic. To correct. Subsequently, the VCM speed is detected by taking the difference between these correction amounts.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a control block diagram of the speed detector. Referring to FIG. 1, the
FA (S) = ((Lm / K) · S + 1) · ω1 / (S + ω1) (4)
However, ω1 is a frequency set according to the frequency component of the speed to be estimated,
K is
The filter B is the following low-pass filter corresponding to the pole of the filter A106.
FB (S) = ω1 / (S + ω1) (5)
[0021]
FIG. 5 shows the frequency characteristics of the filter used in the embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, filter A shows gain characteristic 70 and phase characteristic 71, and filter B shows gain characteristic 72 and phase characteristic 73.
[0022]
The operation of the present invention will be described below with reference to the drawings. Referring to FIG. 5, the gain characteristic 70 and the phase characteristic 71 of the
[0023]
FIG. 8 shows the frequency characteristics of the speed detection circuit improved by the present invention. Referring to FIG. 8, the frequency characteristic from the
[0024]
Next, another embodiment of the present invention will be described. When a filter is added to the conventional speed
[0025]
FIG. 4 is a control block diagram showing another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the configuration includes a conventional filter D120 for the estimated
FD (S) = ω1 / (S + ω1) (6)
The filter E121 is the following high-pass filter including the estimated coil inductance Lm44 corresponding to the pole of the filter D.
FE (S) = (Lm / K) · S · ω1 / (S + ω1) (7)
The filter D120 outputs a
[0026]
FIG. 7 shows the gain characteristic 74 and phase characteristic 75 of the filter D120, and the gain characteristic 76 and phase characteristic 77 of the filter E121. Referring to FIG. 7, the differential operation is canceled by the filter D120, and the influence of the inductance component Lm44 of the VCM that is not corrected by the filter D120 is extracted from the VCM application estimated
[0027]
【The invention's effect】
The first effect is that the VCM speed changing at high frequency can be estimated. The reason is that by adding a filter that corrects the inductance component of the VCM, the frequency characteristic from the analog control signal to the VCM speed and the frequency characteristic from the analog control signal to the speed estimation voltage coincide with each other. This is because it was possible to increase the height.
The second effect is that the control band of the speed control system can be increased. The reason is that by adding a filter that corrects the inductance component of the VCM, the frequency characteristic in the high frequency region that worked like a differential operation with the frequency characteristic from the analog control signal to the estimated speed voltage due to the influence of the inductance component can be obtained. This is because it has been improved.
The third effect is that the approximation of the estimated speed, which has been insufficient only by adding a low-pass filter to the estimated speed voltage, has been improved. This is because the frequency characteristic in the high frequency region caused by the inductance can be improved by adding a filter for correcting the influence of the inductance component of the VCM in addition to the filter for correcting the differential operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a control block diagram of a speed detection unit of the present invention.
FIG. 2 is a control block diagram of a conventional speed detection unit.
FIG. 3 is a control block diagram of a first embodiment for a conventional speed detection unit;
FIG. 4 is a control block diagram according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating frequency characteristics of a filter A106 and a filter B107 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing frequency characteristics of a filter C110 in the first and second embodiments with respect to a conventional speed detection unit.
FIG. 7 is a diagram illustrating frequency characteristics of a filter D120 and a filter E121 according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing frequency characteristics from an
FIG. 9 is a diagram showing frequency characteristics from an
FIG. 10 is a diagram showing frequency characteristics from an
FIG. 11 is a diagram showing frequency characteristics from an
FIG. 12 is a circuit block diagram showing an embodiment of a magnetic disk device having a speed detection circuit.
FIG. 13 is a circuit diagram of a conventional speed detection circuit.
FIG. 14 is a control block diagram showing a speed control system of a magnetic disk device having a speed detection circuit.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
14 ... Spindle
42 ... Back electromotive voltage Vb
43 ... VCM coil resistance Rm
44 ... VCM coil inductance Lm
45, 46 ... operational amplifiers 47-50 ... resistors R1-R4
60 ... First gain characteristic 61 of filter C110 ...
103 ... VCM back electromotive force constant Keb
104, 108, 122 ...
107 ... Filter B
110 ... Filter C
120 ... Filter D
121 ... Filter E
130 ...
203 ... VCM applied
206 ... VCM applied voltage estimated
Claims (7)
前記速度検出回路は前記VCMのインダクタンス成分を補正するフィルタを持つことを特徴とする磁気ディスク装置。Magnetic disk and magnetic head, spindle motor that rotates the magnetic disk, actuator that drives the magnetic head, head amplifier that amplifies the servo reproduction signal, and position detection that generates a track information signal and a position error signal from the servo signal Circuit, CPU for generating spindle motor start-up signal and digital control signal for driving actuator, spindle motor driving circuit for generating spindle motor driving signal, power amplifier for amplifying analog control signal, and A / D converter And a D / A converter and a speed detection circuit for detecting an actuator speed by detecting a voltage including a back electromotive voltage generated in a voice coil motor (VCM).
The magnetic disk apparatus, wherein the speed detection circuit has a filter for correcting an inductance component of the VCM.
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