JPS6028072B2

JPS6028072B2 - 磁気媒体追従装置

Info

Publication number: JPS6028072B2
Application number: JP52125657A
Authority: JP
Inventors: ランス・テイ−・クリンガ−
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1976-10-26
Filing date: 1977-10-19
Publication date: 1985-07-02
Also published as: US4130844A; JPS5355009A; GB1589682A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ディスク駆動装置におけるトラッキング制御
に関するものである。

ヘッド機構をディスク駆動装置のデータ・トラックに位
置合わせするために使用される誤り検出システムが米国
特許第３５３４３４４号に開示されている。

上記特許によれば、基本的にはディスク上において交互
に偶数番、奇数番の位置決めトラックが記録され、偶数
番と奇数番の位置決めトラックの中央にヘッド機構が正
確に位置決めされたときに必ずヘッドがデータ・トラッ
クに適切に位置合わせされるようになっている。偶数番
の位置決めトラックには一方極性のダィパルスが、そし
て奇数番の位置決めトラックには逆極性のダィパルスが
時間的に交互に記録される。位置検出をしているヘッド
が１対の位置決めトラックにまたがった状態にあるとき
、互に逆の極性を持つ２つのダイパルスが積分され、比
較される。これらのダィパルスは、偶数番の位置決めト
ラックのダィパルスの振幅と奇数番の位置決めトラック
のダィパルスの振幅とが等しい時、つまり位置検出をし
ているヘッドが偶数番の位置決めトラックと奇数番の位
置決めトラックとから正確に等距離の位置にある時には
出力がゼロとなるように処理される。ＤＣあるいはオフ
セットによってランプ（ｒａｍｐ）が形成されると、ト
ラッキング・ヱフー信号に悪影響を及ぼす恐れがあるか
ら、このランプ形成を防止すると共に正確な積分を行な
うため高価な電子装置が必要になるということが、前記
米国特許第３５３４３４４号の方法に関する問題点であ
る。

したがって、上記米国特許による方法は低価格の大量製
産装置に適用するためには有利な方法とは云えない。（
発明の要約）本発明は斬新な検出回路および信号処理方法を提供する
ことによって、前記米国特許第３５３４３４４号記載の
隅奇数ダイパルス・トラツキングシステムの低価格装置
への応用を可能にするものである。

本発明による検出回路および信号処理方法は、ＤＣまた
はオフセットからの影響をほとんど受けず、また設計お
よび構造面においても比較的単純なものである。基本的
には本発明は、位置決め用ダィパルスを部分積分するた
めに、安価な短区間積分器（ランプ形成を防止するため
に回復時間を十分に短くした積分器）を用いている。

本発明の回路においては、上記部分積分信号がもう一度
積分されるが、この時の積分は所定のしきし、値以上の
レベルで行なわれる。このようにして、本発明の回路に
残留するＤＣやオフセット電圧による影響は、ダィパル
スの１周期の何分の１かの部分に限定され、その結果、
ＤＣやオフセット電圧に対するきびしい除去条件が大幅
に緩和される。この２度目の積分（積分信号の単なる尖
頭値検出ではない）によって回路の雑音感度を著しく減
少させる。本発明によれば、２度目の積分は、帰還とし
きし、値とを用いる新規な複終端（ｄｏｕｂｌｅ−ｅｎ
ｄｅｄ）平均パルス検出回路によって行なわれる。

この検出回路は、複終端信号から単終端（ｓｉｎｇｅ−
ｅｎｄｅｄ）信号への変換時における高周波非対称の発
生を防止する。ここで複終端信号とは振幅が基準接地電
圧の正負両側に変化する信号を言い単終端信号とは何れ
か片側で変化する電圧をいうものとする。さらに、この
検出回路では、定常状態のオフセットを除去するための
トランスフオーマを必要としない。（発明が解決しよう
とする問題点）したがって、本発明の目的は、ディスク駆動装置用の簡
単で高精度のダーィパルス型トラッキソグ・エラー検出
回路を提供することである。

ＤＣおよびオフセット電圧から実質な影響を受けない上
記形式のトラッキング・エラー検出回路を提供すること
も本発明の目的である。ダィパルス型式の位置決めしる
しを用いて、短期間の部分積分を行ない、部分積分され
た信号のうち所定しきい値をこえる部分のみを再度積分
することによってトラツキング・エラーを検出するとい
う、高精度で、オフセットによる影響の少ないトラツキ
ング・エラー検出方法を提供することも本発明の目的で
ある。

さらに本発明のもう１つの目的は、本発明の方法による
所定しきい値以上の積分機能を得るために好適な手段と
して、帰還型のダィパルス検出器を提供することである
。

（実施例）次に本発明の好適実施例について記述する。

本発明の実施に適する磁気ディスクのトラック配列が第
１図に示されている。第１図では便宜上、真っすぐな帯
で示されているが、実際のトラックは磁気ディスクの中
心の周囲でわん曲して配列されている。ヘッド運動に関
しても同様に、ここでは上下移動（第１図において）す
るものとして説明されるが、実際には横方向、すなわち
ディスクの半径方向にそって内外両方へ移動する。本発
明のトラツキング・エラー検出装置を作動させるために
、各データ・トラックにそって適切な間隔（例えば１′
４乳副転ごとに）で、位置決めトラック２１，２２，２
３，２４の短小部分が記録される（あるいは位置決めト
ラック全体をディスクの裏面に記録することも可能）。
そして、ディスク上に記録されたこの位置決めトラック
を利用して、一連のデータ・トラック１１，１２，１３
がディスク上で平行に記録される。位置決めトラック２
１，２２，２３，２４はトラック間隔の半分だけデータ
・トラック１１，１２，１３からずれており、したがっ
てヘッドは、互に隣接する２つの位置決めトラック間の
真中に位置するときには常にデータ・トラックの中央に
位置合わせされていることになる。奇数番号をつけた各
位暦決めトラックは、短い領域３０のみが負極性に磁化
され他の部分は正極性に磁化される。

偶数番号をつけた各位贋決めトラックは、短い領域３２
のみが正極性に磁化され他の部分は負極性に磁化される
。各領域３０は各ビット３２から長手方向に、ダィパル
ス分離幅（ｄｉＳｐｕＩＳｅＳｅｐａ鼠ｔｉ。ｎ）の約
萎だけ離れている。すなわち、たとえば領域３川こは一
方極性のダィパルス（例えば第３ａ図の３つのダィパル
スのうちの中央のダイパルスのような極性のダィパルス
）が記録され、領域３２には逆極性のダイパルスが記録
される。従って位置決めトラック２２，２３がディスク
駆動装置のヘッドの下を通るとき、ヘッドの上面位置が
３４、下面位置が３４′、すなわちヘッドの中心がデー
タトラック１２の中央部にある場合には、ヘッドから発
生する出力信号の波形は第３ａ図のようになる。また、
第１図においてヘッドが高すぎる位置（３６，３６′間
）にある場合には、出力信号の波形は第３ｂ図のように
なり、逆にヘッドが低すぎる位置（位置３８，３８′間
）にある場合には、出力信号の波形は第３Ｃ図のように
なる。以下の記述では便宜上、第１図における低すぎる
位置（位置３８−３８′）にヘッドが位置するものと仮
定する。

そして、この誤り位置を補正する目的で、従釆の適当な
電気機械的ヘッド位置決め装置またはサーボ装置（図示
されていない）を作動させるための適切な誤り信号の発
生が望まれている場合を考察する。また、このときヘッ
ドは、正の誤り信号に対しては第１図の上方向へ、負の
誤り信号に対しては第１図の下方向へと移動するものと
仮定する。位置３８一３８′にヘッドがある場合、ヘッ
ドがトラック２３と重なり合う面積は、トラック２３と
の重なり面積より大きい。

その結果、第３ｃ図に示すように、磁気反転領域３川こ
よってヘッドに誘起される信号は、磁気反転領域３２に
よってヘッドに譲起される信号より大きい。第３ｃ図の
信号は複終端増幅器（図示されていない）によ・つて増
幅されて、第２図の回路の入力端子４０，４２へ供給さ
れる。入力端子４０，４２に発生するＤＣオフセットの
大部分は、入力端子を第２図の信号処理回路から実質的
にＤＣ絶縁する効果を持った結合コンデンサ４４，４６
によって除去される。

入力信号は次に極性スイッチ４８を通過するが、この極
性スイッチ４８は、ヘッドが偶数番号のデータトラック
あるいは奇数番号のデータトラック、いずれのデータ・
トラックに追従しようとしているか（前者の場合には、
正に片寄った信号は第１図でヘッド位置が上記低すぎる
位置にあることを意味し、後者の場合には、第１図でヘ
ッド位置が高すぎる位置にあることを意味する。）に従
って、入力信号をそのまま通過させたり（破線）、反転
に通過させたり（点線）する。適切に成極されれたこの
入力信号は抵抗５０，５２およびコンデンサ５４で構成
された部分積分器へ供給される。

抵抗５０，５２およびコンデンサ５４の値は、部分積分
器の回復時間が隣接する２つのダイパルス間の間隔より
短くなるように設定されているから、ライン５６，５８
に現われる信号は部分的にしか積分これない。部分積分
されてライン６０，６２に現われる信号は第３ｄ図に示
されている。部分積分された入力信号は次に利得制御差
動増幅器６４へ供給される。

なお、この差動増幅器の利得制御入力は加算増幅器６６
から発生するものであるが、その動作については後述す
る。増幅された信号はライン６８，７Ｍこ出力され、し
きい値積分器７２によって再び積分される。本発明のし
きし、値積分器７２の詳細は第４図に示す。

ライン６８，７０に現われた複終端信号はトランジスタ
７４，７６のベースに供給される。これらのトランジス
タのェミツタ・コレクタ回路は１対のトランジスタ７８
，８０から電流の供給を受ける。なお、電流供給用トラ
ンジスタ７８，８０は共通点８２からドライブされて、
電源電圧ｖ＋の変動の影響を相殺するようになっている
。トランジスタ７８のェミツタ・コレクタ電流１，はし
きし、値抵抗８４を流れる。この抵抗８４の値は、点８
６で所定の電圧ＶＴが得られるように設定されている。
この回路の動作周波数に対しては抵抗８４はコンデンサ
８８でバイパスされる。トランジスタ８０のヱミッタ・
コレクタ電流１＾は回路７２の利得を表わす。電流１＾
は１＾，および１＾２の２つの電流に分岐され、入力端
子６８，７０に信号入力がないときには、これら電流１
＾・，１＾２によってそれぞれ点９０および点９２に相
等しい零入力電圧Ｖ＾，，Ｖ＾２が現われる。トランジ
スタ７４，７６は線形領域で動作する。したがって、入
力端子６８，７川こ信号入力がないときには、相等しい
ベース電流１＾，および１＾２がそれぞれ１＾．および
１＾２に加わる。零入力電圧Ｖ＾．およびＶ＾２は、そ
れぞれ抵抗９４，９６，９８および抵抗９４，１００，
１０２によって定まる。そして、これら零入力電圧Ｖ＾
，，Ｖ＾２はＶＴより低い値で選択され、ＶＴとの差が
希望の積分しきし、値にほぼ等しくなるように設定され
る。したがって、回路７２が雰入力状態のとき、トラン
ジスタ１０８，１１０，１１２，１１４はいずれも逆バ
イアスされて、しや断状態になるため、コンデンサ１０
４，１０６は充電されない。

入力端子６８，７０に信号が入力されると（例えば、入
力端子６８に上昇電位、入力機７０‘こ下降電位が与え
られる場合には）、ＶＴ以下であった点９２の電圧Ｖ＾
２がさらに低下するのでコンデンサ１０６は相変らず充
電されないが、トランジスタ１０８，１１川ま導通開始
する。トランジスタ１０８，１１０‘ま整合ベア、すな
わち、１枚の同一基板上に形成されたモノリシック・ト
ランジスタであるから、互に等しい特性を備えている。

したがって、ベースが共通接続されていることから、ｉ
，．ｏがｉ，。８と等しくなり、１，．ｏが１，ｏ８と
等しくなる筈である。

これは両トランジスタが相等しい利得Ｑを持っているこ
とによるものである。点９０からトランジスタ１０８，
１１０へ流入する合計電流ＩＱはｉ，。８十ｉ，．ｏ＋
１，蝿である。

各電流値の間肌、ｉ，。８＝学、ｉ，．。＝ふ・，。８
＝１，．ｏの関係が成立することから、１０＝１１１０
（１十多）が得られる。

Ｑが比較的大きい場合、実用上の目的では、係数（・十
多）を実質的‘こ１と考えるこ沙できるので、１，．ｏ
≠ｌｏが得られる。

したがって、トランジスタ１０８，１１０の組合わせに
よって電流ミラーが形成され、ｌｏの変化は１，．ｏの
変化に反映される。ここで点９０を流れる電流を考える
と、Ｖ＾，をトランジスタ１０８，１１０の導通しベル
まで引上げるために抵抗９８には、１＾，としきい値電
流ｉ＾，の合成電流が流れる必要がある。それ以上のｉ
＾，の電流増分はｌｏとしてトランジスタ１０８，１１
０へ分流される。したがってｌｏ（これは１肌でもある
）は、ライン６８，７０の正の信号値から所定のしきい
値を差し引いた値に比例する。ライン６８，７０に現わ
れた信号の１周期分の期間では、コンデンサ１０４に蓄
積される電荷は、第３ｄ図の正パルス１１６の斜線部分
すなわち、正のしきし、値１１８より上におけるパルス
１１６の時間に関する積分値に比例する。同様に、コン
デンサ１０６の電荷は、負のしきし・値１２２より下に
おける負パルス１２０の斜線部分に比例する。コンデン
サ１０４の蓄積電荷およびコンデンサ１０６の蓄積電荷
によって回路７２のそれぞれ正および負の単終端出力が
形成され、これらの信号はそれぞれライン１２４，１２
６に現われる。要素１２８，１３０の形態は、位置決め
トラック２１，２２，２３，２４（第１図参照）が分割
されているか、連続状態か（両面ディスクを用いて片面
にデータ・トラック、他面に位置決めトラックを設けた
場合）によって異なる。

後者の場合には、要素１２８，１３０は単なる分流抵抗
器である。そしてこの場合、ライン１２４，１２６に現
われる出力は連続信号であって、差動増幅器１３２およ
び加算増幅器６６へ直接的に供Ｖ給される（第２図参照
）。これに対して前者の場合、すなわち第１図に示され
た例のような場合には、要素１２８，１３０が電子スイ
ッチであって、このスイッチは、インバータ１３６を介
して供給されるサンプリング・クロック１３４（第２図
参照）によって制御される。

ディスクの位置決めセクタ１３８（第１図参照）にヘッ
ドが位置する間、スイッチ１２８，１３０は開放してお
り、ライン１２４，１２６にそれぞれ接続されたサンプ
ル・アンド・ホールド回路１４０，１４２によって、ラ
イン１２４，１２６の出力がサンプルされる。ヘッドが
データ・セクタ１４４に進入すると、インバータ１３６
を介して供給されるサンプリング・クロツク１３４によ
ってスイッチ１２８，１３０が閉成して、コンデンサ１
０４，１０６は放電する。それと同時に、サンプル・ア
ンド・ホールド回路１４０，１４２にもサンプリング・
クロツク１３４が供給されることによってサンプル・ア
ンド・ホールド回路１４０，１４２が回路７２の出力信
号のサンプル値を保持し、その保持状態はヘッドが次の
位置決めセクタ１３８に達するまで維持される。その結
果、ディスクがヘッドの下で高速回転している間にヘッ
ドが第１図の上下方向に連動して教本のトラックを横切
った場合に発生する本発明装置の誤り信号出力は、第３
ｅ図に示すような階段波形になる。本発明の装置の動作
に際して、低周波オフセットや、電源電圧変動、温度変
化による悪影響を防止するための手段を講じることが好
ましい。

それには、トランジスタ７８，８０に関する前述の共通
点ドライブを行なうことに加えて、抵抗１５０，１５２
（第４図参照）およびライン１５４，１５６を介して低
周波帰還信号を帰還増幅器１４８（第２図参照）に供給
することも可能である。バイパス・コンデンサ１５８，
１６０が設けられているため、信号周波数に対しては、
帰還増幅器１４８は動作しない。この帰還ループによっ
て低周波領域では、Ｖ＾，とＶ＾２は互に等しく保たれ
、その結果、書込み回復や、同様の低周波妨害またはＤ
Ｃ非対称などに起因する出力ひずみが避けられる。一方
、入力ドライブ回路においても、その出力インピーダン
スとコンデンサ４４，４６とによって、低周波妨害が除
去されるようになっている。本装置の総合利得は、回路
７２の出力端子１２４，１２６における総和出力を表わ
す信号を用いて自動利得制御（ＡＧＣ）増幅器６４を制
御することによって安定化することが可能である。

出力端１２４における出力増は出力端１２６における相
応の出力減を必然的に招き、またその逆も真であること
から、これら２つの出力の総和は本装置の動作範囲全域
でほぼ一定に保たれる筈である。ノイズや、本発明装置
の回路に残留するオフセットに対する対策は、本発明装
置の斬新な動作方法によって与えられる。抵抗容量回路
網５０，５２，５４（第２図参照）で構成された部分積
分段において、その回路網の回復時間はダィパルス１個
分の持続時間に相当する。これとは対照的に、従来技術
によるシステムでは、全サンプル期間にわたる積分が必
要とされていた。このようにして、本発明によれば、わ
ずかなオフセットの相乗効果に起因するランプ形成を防
止することができる。回路７２における第２積分段では
、かなりの個数のダイパルスにわたって積分動作が行な
われ、信号がしきい値より高いレベルにあるときに限っ
て、すなわち、サンプル時間全体にわたるオフセットの
理想的積分と違ってダィパルス周期内の比較的短い区間
に限って積分器が動作することによって、あらゆるオフ
セットの悪影響が軽減される。

ノイズに関しては、ライン１２４，１２６の出力信号を
単なる尖頭値検出からではなく、しきい値以上の信号部
分の積分から得ることによって、ノイズ除去手段が講じ
られている。最後に、複終端信号から単終端信号への変
換に伴う高周波非対称の問題は、信号の複終端特性を入
力端子４０，４２から第２積分器７２まで通して維持す
ることによって解決される。

サンプル時間終了時にコンデンサ１０４，１０６に蓄積
されている信号は、出力端子１２４，１２６でサンプル
・アンド・ホールド回路１４０，１４２によってサンプ
ルされて保持され、そのサンプル保持状態は次のサンプ
ル期間まで維持される。

出力端子１２４，１２６でのサンプルされた出力信号は
、差動増幅器１３２および加算増幅器６６に供給され、
差動増幅器１３２の出力端子１４６からはオフトラック
誤り信号が得られ、加算増幅器８６からは自動利得制御
（ＡＧＣ）増幅器６４への制御信号が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の動作に必要な磁気ディスク上における
データ・トラックと位置決めトラックとの位置関係を示
すトラック配列図、第２図は本発明の実施に好適な装置
の回路図、第３ａ図〜第３ｅ図は第２図の装置の各個所
、各条件で現われる号波形を示す時間・振幅グラフ、第
４図は本発明の複終端平均パルスの詳細回路図である。（参照符号の説明）、５０，５２・・・・・・抵抗、５
４……コンデンサ、７２・・・・・・しきい値積分器、
１３２・・・・・・菱動増幅器、６６・・・・・・加算
増幅器、４８…・・・極性スイッチ、１０８，１１０，
１１２，１１４・・・・・・トランジスタ、８４・・・
・・・抵抗、７４，７６・・・・・・トランジスタ、６
８，７０・・・・・・信号入力端子、１０４，１０６…
…コンデンサ、１２４，１２６・・・・・・出力端子、
１２８・・…・電子スイッチ、１４８・・・・・・帰還
増幅器。ＦＩＧ−１ＦＩＧ‐３０ＦＩＧ‐３ｂＦＩＧ‐３ｃＦＩＧ−３ｄＮ ■ ９山ＦＩＧ−４

Claims

【特許請求の範囲】１交番極性のダイパルスを利用し、積分によつて誤り
指示を得る形式の磁気媒体追従装置であつて、前記ダイ
パルスを部分積分して部分積分信号を作るための部分積
分手段と、絶対値が所定のしきい値を越えた、前記部分
積分信号の正の部分と負の部分をそれぞれ個別に積分す
るための個別積分手段と、前記誤り指示を得るために前
記の正負両部分の減算結合を行なう減算手段とを含む磁
気媒体追従装置。２特許請求の範囲第１項において、前記部分積分手段
が、隣接する２つのダイパルス間の間隔より短い回復時
間を持つた積分回路を含むことを特徴とする磁気媒体追
従装置。３特許請求の範囲第１項において、前記の正負両部分
を加算結合し、この加算結合によつて当該磁気媒体追従
装置の利得を制御するための手段をさらに含むことを特
徴とする磁気媒体追従装置。４特許請求の範囲第１項において、前記誤り指示の極
性を選択的に変更するための手段をさらに含むことを特
徴とする磁気媒体追従装置。