JPH02220266A - アナログ波形のピーク検出方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアナログ波形のピーク検出方式、と（にディス
ク記憶装置に記憶されているデータをヘッドを介して読
み出したアナログな続出信号をディジタル化するために
、そのアナログ波形のピーク位置を検出するに適する方
式に関する。

〔従来の技術〕

固定ディスク装置やフロッピーディスク装置等では、も
ちろんディジタルなデータがディスクに記憶されるので
あるが、それに実際に書き込まれるのはディジタル値そ
のものではなく、それをＮとＳの交替パターンで記録す
るに適する所定の変調方式によるコードである。この実
際の書き込みパターンは変調方式によって異なるが、い
ずれもＮからＳまたはＳからＮへのパターンの変わり目
がコード上の意味をもっている。

この記憶データをヘッドで読み出した信号はもちろんア
ナログ波形をもつが、上述のパターンの変わり目に対応
する位置に極大ないし極小のピークをもっているので、
このピーク位置を正しく検出してその位置でｂとｔが入
れ代わる信号を作ることによって、アナログの続出信号
からデータが書き込まれた時のディジタル信号を再生す
ることができる。ところが、続出信号にはディスクの記
録媒体に固有な雑音、ヘッド間のクロストーク。

前回の書き込みデータの消し残り等の要因によってノイ
ズが混入することが多く、このノイズに基づく偽のピー
クに惑わされてこれを誤って検出すると、元の書き込み
時とは異なったディジタル信号を作りてしまい、従って
読み取りエラーが発生することになる。

このため従来から、続出信号のアナログ波形を整形して
ノイズの影響を極力除去し、かつ真のピークのみを正し
く検出するために種々工夫がなされている。以下、第６
図を参照してかかる従来のピーク検出方式の概要を説明
する。

第６図において、その左側部に示されたヘッドｌからの
アナログの続出信号Ｒ５Ｉがふつうは差動信号の形でプ
リアンプ２に与えられ、その増幅出力がＡＧＣ回路３に
与えられる。このＡＧＣ回路３は本来はディスクの外径
側と内径側とで異なる続出信号の波高値を揃える役目を
果たすが、ふつうそのゲインの周波数特性を時定数τで
設定できるようになっており、この時定数τを適切に選
択することにより、混入ノイズ分とはふつう周波数が異
なる本来の続出信号分を選択的に増幅して、ノイズ成分
が相対的に縮小するように整形された続出信号１？Ｓ３
を作ることができる。

さらには、図のようにこの続出信号Ｒ５３を等化回路４
によって波形整形することができる。この等化回路４と
しては、例えば第５図に示すような余弦等化回路が知ら
れている。これは、図示のように続出信号Ｒ３３を共通
の抵抗４ｄを介して受は入れて差動増幅器４ａの２個の
入力にそれぞれ遅延要素４ｂと可変抵抗４ｃを介して与
え、その出力から整形された続出信号Ｒ５４を取り出す
もので、その伝達関数が周波数の余弦関数を用いて表さ
れる形をもっており、その抵抗４ｃと４ｄの比で決まる
ゲインと遅延要素４ｂの遅延時間を適切に設定すること
により、アナログ波形中のピークをその裾野部分を縮小
して鋭い波形に整形することができる。なおこの第５図
では、便宜上一方の差動信号分に対する余弦等化回路の
みを示した。

かかる波形整形後は、原理上は例えば続出信号Ｒ５４を
図の微分回路６により微分し、パルス化回路７により微
分信号のゼロクロス点からピーク位置を検出してディジ
タルなピーク位置信号ＰＳに変換すればよいのであるが
、偽ピークを極力除去するために、さらに窓信号発生回
路８を設けてこれに窓信号−３を作らせ、この窓信号−
８によって許可される時間範囲内に限ってパルス化回路
７にピークを検出させる手段が取られる。

この窓信号発生回路８は、適当なスライスレベル値で続
出信号Ｒ３４をスライスして窓信号ＷＳを形成するもの
で、この窓信号−Ｓをいわば窓枠としてその中にあるピ
ークだけをパルス化回路８に検出させることにより、続
出信号のアナログ波形中のノイズに基づくスライスレベ
ルより波高値の低いピークを無視させ、それよりも波高
値の高い本来のピークのみを検出させる。しかし、書き
込みデータに基づく本来のピークの波高値も、ヘッドの
ディスク面からの浮上量等の因子によって変動しやすい
ので、上のスライスレベルを決める上でさらに種々の工
夫がなされている。

例えば特開昭５１−５１９１８号公報や特開昭５１−５
６１６５号公報に記載された従来技術では、スライスレ
ベルを固定せずに続出信号のピークがもつ波高値の実績
を反映させた浮動スライスレベルを採用することにより
、ノイズに基づく突発的な低い波高値のピークが選択的
に無視される。

以上説明した従来方式でも、データの記録密度がとくに
高くない限り、ノイズを含む複雑な波形のデータ続出信
号からそのデータがディスクに書き込まれた時の元の波
形の書込信号をピーク位置信号ＰＳとして正しく再生す
ることができる。

（発明が解決しようとする！！１１１４１）ところが、
ディスク記憶装置の記憶容量を増加させるためディスク
面へのデータの記録密度を上げて行くと、続出信号のア
ナログ波形の質がかなり低下して来るので、従来方式で
はエラーの発生を充分に防止できなくなって来る。

例えば３．５インチの固定ディスク装置に数百メガバイ
トの容量を持たせるように記録密度を上げると、ディス
クに高品質の記憶媒体を用いても、書き込みパターンの
ＮとＳが切り換わる位置に対応する続出信号中の本来の
ピークの波高値が不揃いになって来る。すなわち、ディ
スクへの書き込みパターンに対する続出信号のアナログ
波形の忠実度が低下して来るわけで、これをアナログ波
形を処理する側から見ればその中の各ピークの書き込み
パターンに対するいわば分解能が低下して来ることにな
る。このように分解能が低下したアナログ波形には波高
値のかなり低いピークが多数音まれるので、かかる本来
のピークとノイズによるピークとの区別が非常に付は難
くなる。このため従来のピーク検出方式では、ノイズに
起因する偽ピークを除去すると本来のピークまで無視し
てしまうのである。

波形整形用の余弦等化法についても、高い整形効果が得
られるように遅延時間をゲインとうまく整合させるのが
実用面ではかなり難しい点があるほか、これらの等化量
を固定的に設定して置く程度では、前述のように分解能
が低下したアナログ波形中の不揃いな各ピークに対して
高い波形整形性能を持たせるのは困難である。

本発明の目的は、かかる難点を克服して、アナログ波形
の分解能の低下を補償できるピーク検出方式を得ること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は本発明によれば、まずアナログ波形からそれ
に含まれる２個の周波数成分を抽出し、画成分値の大小
関係に応じて値が変化するスライスレベル信号によりア
ナログ波形をスライスして窓信号を作り、この窓信号に
より許可される時間範囲内のアナログ波形からピーク位
置を検出することによって達成される。

また、上記の２個の成分値間の大小関係からアナログ波
形の分解能の低下の程度を示す分解能低下値を作り、こ
の分解能低下値に応じた等北壁でアナログ波形を波形等
化法により整形し、あるいはそれに応じてＡＧＣ回路の
時定数を制御することによってアナログ波形をあらかじ
め整形して置き、この整形後の波形からピークを検出す
るのが有利である。

（作用〕 本発明は、分解能が低下したアナログ波形中のピークの
波高値の不揃いが、その波形中に少なくとも２個の周波
数成分がもともと混在しているときに生じやすく、従っ
て上記構成にいうようにアナログ波形からこれら２個の
周波数成分１例えば低周波成分と高周波成分を抽出して
それらの成分値の大小を比較すれば、ピークの波高値の
不揃いの有無やその程度を正確に知ることができる点に
着目したもので、これら画周波数成分値の大小関係に応
じてスライスレベル値を変化させ、アナログ波形をこの
スライスレベル値でスライスして窓信号をピークの波高
値の不揃いの程度に応じて合理的に作ることにより、ピ
ーク検出時に本来のピークであるが波高値の低いピーク
が無視されてしまうのを防止するものである。

例えば、いわゆるＭＦＭ変調方式を用いるディスク記憶
装置では、ディスク上のＮとＳのパターンは２種の幅の
組み合わせで書き込まれており、その続出信号のアナロ
グ波形には例えば１．２５Ｍ　Ｈｚと２．５０ＭＨｚの
２個の基本周波数成分の波形が混在していて、分解能が
低下しているときにはふつうは高い方の周波数成分の波
形のピークの波高値が低い方の周波数成分の波形の波高
値よりも低い。

従って、アナログ波形から低周波成分を抽出して得た成
分値から高周波成分を抽出して得た成分値を引いた値を
分解能低下値とすれば、ピークの波高値の不揃いの程度
をこの値から知ることができる。そこで、この分解能低
下値が大きいときにはスライスレベル値を下げて、低い
波高値のピークをこのスライスレベルで確実にスライス
して窓信号を作ることにより、低い波高値のピークが無
視されないようにすることができる。

上のようにして作られた分解能低下値は余弦等化回路や
ＡＧＣ回路による波形整形の制御にも利用することがで
きる。この分解能低下値が大きいときには、各ピークの
裾野が広くて隣のピークとの波形干渉によってとくに高
周波成分波形のピークの波高値が下がっているのである
から、余弦等化回路に星える等化量を強化してピークの
裾野幅を狭めさせ、あるいはＡＧＣ回路の時定数を下げ
てその増幅の周波数特性を高周波側にずらせることによ
り、アナログ波形を分解能の低下を補償するように整形
して置いて、ピーク検出の精度を一層向上させることが
できる。

〔実施例〕

以下、図を参照しながら本発明の実施例を具体的に説明
する。第１図は本発明によるアナログ波形のピーク検出
方式をディスク記憶装置に適用した実施例を示すもので
、その上部に示されたヘッド１．プリアンプ２．ＡＧＣ
回路３１等化回路４および微分回路６およびパルス化回
路７からなるピーク検出回路５は、前の第６図と同じで
あるからその説明を省略する。

等化回路４により波形整形された続出信号のアナログ波
形Ｒ５４は低周波分抽出回路２０と高周波分抽出回路３
０とに与えられ、これらによりアナログ波形Ｒ５ｄ中に
混在している例えば１．２５Ｍ　Ｈｚと２．５０ＭＨｚ
の周波数成分が抽出され、それらの大きさを示す成分値
Ｓ２と５３がそれぞれ作られる０分解能検出回路４０は
これら成分値Ｓ２と５３を入力して分解能低下値ＲＶを
出力する。

第３図にこれらの抽出回路２０および３０と合成手段４
０の具体構成例を示す０両抽出回路２０と３０はそれら
が抽出する周波数成分が異なるだけで回路構成は同じで
ある。低周波抽出回路２０の方について説明すると、キ
ャパシタ２１とリアクトル２２とがバイパスフィルタ、
キャパシタ２３と抵抗２４とがローパスフィルタをそれ
ぞれ形成し、全体では特定の周波数例えば１．２５ＭＨ
ｚに対する１個のバンドパスフィルタを構成して、この
例では差動信号のアナログ波形Ｒ３４を受けその中の特
定周波数成分を抽出して整流回路２５に与える。整流回
路２５は演算増幅器等を利用した例えば全波整流回路で
あって、その整流出力が出力側に設けられた抵抗２６お
よび２７とキャパシタ２８とからなる積分回路によって
ピークホールドされ成分値Ｓ２として取り出される。

高周波抽出回路３０の方のこれと対応する部分には３０
番台の符号が付されており、そのバンドパスフィルタに
よりアナログ波形Ｒ５４から抽出された例えば２．５０
ＭＨｚの周波数成分に対する成分値Ｓ３がそれから取り
出される。

この例での分解能検出回路４０は、これら青成分値Ｓ２
およびＳ３の差をとって分解能低下値ＲＶとするもので
、例えば図示のように差動増幅器４１と１対の入力抵抗
４２と抵抗４３および４４とを備える通常の差回路で構
成することができる。

第１図に戻って、ピーク位置検出回路５に窓信号−５を
与えるために窓信号発生回路ｌＯが設けられている。こ
れはアナログ信号１？ｓをスライスレベルＳＬでスライ
スして窓信号−５を作る例えば簡単なコンパレータ回路
で構成されるが、本発明方式ではこれに与えるスライス
レベルＳＬを決めるために分解能低下値Ｒ’Ｖが用いら
れる。このため、スライスレベル発生回路５０が設けら
れ、これは第４図に示すようにスライスレベルの基準値
ＳＬＯと分解能低下値ＲＶとを受け、分解能低下値ＲＶ
に応じたスライスレベル値ＳＬを出力するもので、最も
簡単には図示のような簡単な差動増幅器５１で構成され
る。第２図はこの分解能低下値に応じてスライスレベル
ＳＬが制御される様子と、窓信号−３およびピーク位置
信号ｐｓの波形例を示すものである。

第２図（ａ）に示すアナログ波形ＰＳ４は分解能の低下
がほとんどない時を示し、例えばディスク記憶装置のヘ
ッドがディスクの最外径側にある場合に対応する０図の
左側にはアナログ波形ＰＳＪ中の低周波成分の波形に対
応する波長の長いピークが。

右側には高周波成分の波形に対応する波長の短いピーク
がそれぞれ示されており、この場合の低周波ピークと高
周波ピークの波高値はほぼ同じであり、かかる分解能低
下値ＲＶが小さな状態ではスライスレベルとして例えば
上述の基準値ＳＬＯが用いられる。ヘッド位置がディス
クの内径側に移動すると、データの記録密度が次第に高
くなってアナログ波形２Ｓ４の分解能が低下しやすくな
り、ヘッドがディスクの中間や最内径位置に来ると、同
図（ｂ）と（Ｃ）にそれぞれ示すように高周波ピークの
波高値が低周波ピークよりも低くなり分解能が低下して
来るが、本発明方式ではこの際にもスライスレベルＳＬ
が低い高周波ピークをも確実にスライスするように、分
解能低下値ＲＶに応じて基準値ＳＬＯより図示のように
順次低められる。

窓信号発生回路１０は、第２図（ａ）〜（Ｃ）に示すよ
うにアナロク波形ＰＳＪ中のピークをスライスレベルＳ
Ｌによりこの例では正負両側でスライスして窓信号Ｔｌ
４Ｓを作るもので、同図（Ｃ）の場合に対応するこの窓
信号−５が同図（ロ）に示されている。ピーク位置検出
回路５は、従来と同様にこの窓信号ＷＳで許可された時
間範囲内に限ってアナログ信号ＰＳＡ中のピーク位置を
検出するもので、それから出力されるピーク位置信号Ｐ
Ｓが同図（ｅ）に示されている。

以上かられかるように、本発明方式ではアナログ波形の
分解能の低下に応して窓信号を作るためのスライスレベ
ル値ＳＬが制御されるので、書き込みデータに対応する
本来のピークに波高値の低いものがあっても、無視され
ることなく確実にそのピーク位置が検出される。また、
アナログ波形にノイズ等による偽のピークが混入しても
、窓信号によってマスクされるのは従来と同じである。

上述の分解能低下値ＲＶは、上述のはかＡＧＣ回路３や
等化回路４にも利用して、それらの効果を一層高めるこ
とができる。

時定数制御回路６０は、’ＡＧＣ回路３に与える時定数
τを分解ｎ低下値ＲＶに応じて設定して、その増幅率の
周波数特性を制御することにより分解能の低下を補償す
るためのもので、例えば分解能低下値ＲＶが上がると時
定数τの設定値を小さくすることにより、ＡＧＣ回路３
の応答速度を上げないしはその増幅特性を高周波側にず
らせて、高周波ピークの波高値を低周波ピークに対して
相対的に持ち上げ、分解能を改善する役目を果たす、Ａ
ＧＣ回路に与える時定数τはふつうＣＲ時定数回路で設
定されるから、時定数制御回路６０は例えばこの時定数
回路の抵抗を分解能低下値ＲＶに応じて切り換えるよう
に構成することができる。

等化量制御回路７０は、等化回路４が例えば前に説明し
た第５図の余弦等化回路である場合、その動作特性を決
める遅延要素４ｂの遅延時間や可変抵抗４ｃによるゲイ
ンである等化量ｇｓを分解能低下値ＲＶに応じて制御し
て、余弦等化回路の波形整形作用を最適上ないし高める
ためのもので、例えば簡単なマイクロプロセッサで構成
される。

第２図（Ｃ）のようにアナログ波形の分解能が低い場合
は、隣合わせのピークの裾野が互いに波形干渉する結果
とくに高周波ピークの波高値が低下するのであるから、
分解能低下値ＲＶが大きいときには余弦等化回路により
ピークの裾野を狭めるその波形整形作用を強化すること
により分解能の低下を補償できる。この余弦等化回路の
波形整形作用はピークのもつ周波数に依存するから、こ
の際には例えば高周波ピークの方の波形改善に焦点を合
わせるように等化量を制御するのが有利である。

しかし、等化量である遅延時間とゲインには相互関連が
あって、その整合が適切でないと逆に擬似ノイズを発生
するおそれがあり、このノイズが発生しない限界に等化
量を設定したとき波形整形効果が最大になるので、設定
すべき等化量は分解能低下値ＲＶのかなり複雑な関数と
なる。このため、実際にはこの等化量を実験によって求
めて置き、分解能低下値ＲＶに対する表の形で等化量制
御回路７０としてのマイクロプロセッサ内にあらかじめ
記憶させて置くのが望ましい。

〔発明の効果〕

以上の説明かられかるように、本発明ではアナログ波形
の分解能の低下がその中に少なくとも２個の周波数成分
の波形が混在する点に起因することに着目し、まずアナ
ログ波形から２個の周波数成分を抽出し、画成分値の大
小関係に応じて値が変化するスライスレベルによりアナ
ログ波形をスライスして窓信号を作り、この窓信号によ
り許可される時間範囲内のアナログ波形からピーク位置
を検出するようにしたので、アナログ波形の分解能の低
下の度合いに応じてスライスレベルを合理的に制御する
ことができる。

従って、本発明によるピーク検出方式では、アナログ波
形の分解能が悪くそれに含まれるピークの波高値に不揃
いがあって、書き込みデータに対応するピーク中にかな
り波高値の低いものが発生しても、スライスレベルがそ
れと確実に交差されて窓信号が作られるので、低波高値
のピークを無視することなくそのピーク位置を正確に検
出することができる。

高密度記録されたディスクからヘッドで読み出したアナ
ログ波形では、正規のピークの波高値が５０〜１００％
もの広範囲内で変動するので、従来はヘッド位置制御等
の精度を非常に厳密にする要があり、それでも読み取り
エラーの発生を完全に避は得なかったが、本発明方式に
より最適条件で書込データを再生したピーク検出信号を
取り出せるので、タイムマージンやヘッド位置のマージ
ンを大きく取り、耐モジェレーシ冒ン性を高めた条件で
高密度記憶のディスク記憶装置を運転できるので、その
実用性を大幅に高めかつ記憶容量の増大を図ることが可
能になる。

さらに、アナログ波形の分解能に応じてＡＧＣ回路や等
化回路を制御しながらその波形整形作用を利用すれば、
上述の効果を一層高めることができる。と（に余弦等化
回路については、従来その固定等化量の最適化が困難な
実用上の問題があったが、本発明によりアナログ波形の
分解能に応じて等化量を制御することにより、この難点
を解決して実用性を著しく高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図までが本発明に関し、第１図は本発明
によるアナログ波形のピーク検出方式を実施したディス
ク記憶装置の書き込みデータの再生回路を例示する回路
図、第２図はその動作を示す主な信号の波形図、第３図
は第１図中の低周波分抽出回路、高周波分抽出回路およ
び分解能検出回路の具体構成例の回路図、第４図はスラ
イスレベル発生回路の構成例を示す回路図、第５図は余
弦等化回路の構成回路図である。第６図は第１図に対応
する従来のディスク記憶装置の書き込みデータ再生回路
の回路図である０図において、ｌ；ヘッド、２：ブリア
ンプ回路、３＋ＡＧＣ回路、４：等化ないしは余弦等化
回路、４ａ：差動増幅器、４ｂ二遅延要素、４ｃ、４ｄ
：抵抗、５：ピーク検出回路、６：微分回路、７：パル
ス化回路、１０：従来の窓信号発生回路、２０：低周波
分抽出回路、２１．２３：キャパシタ、２２：リアクト
ル、２４：抵抗、２５：整流回路、２６．２７：抵抗、
２８：キャパシタ、３０：高周波分抽出回路、３１．３
２　：キャパシタ、３２：リアクトル、３４：抵抗、３
５：整流回路、３６．３７　　：抵抗、３８：キャパシ
タ、４０：分解能検出回路、４１：差動増幅器、４２〜
４４°：抵抗、５０ニスライスレベル発生回路、５１；
差動増幅器、６０：時定数制御回路、７０：等化量制御
回路、Ｉｊ１等化量、ＰＳ：ピーク位置信号、１１５１
　ＮＲｓａ＋アナログ信号ないしは続出信号、ＲＶ＋分
解能低下値、ＳＬニスライスレベル値、Ｓｔ、Ｏ＋スラ
イスレベルの基準値、Ｓ２：低周波成分の成分値、５３
＝高周波成分の成分値、τｊＡＧｃ回路に設定される時
定数、■：電源電圧、Ｉｌｌ窓信号、である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２個の周波数成分の波形が混在するアナログ波形中のピ
   ーク位置を検出する方式であって、アナログ波形から各
   周波数成分を抽出してその大きさを示す成分値信号をそ
   れぞれ作り、両成分値間の大小関係に応じてその値が変
   化するスライスレベル信号を作り、アナログ波形をスラ
   イスレベル信号でスライスして窓信号を作り、この窓信
   号により許可される時間範囲内のアナログ波形からピー
   ク位置を検出するようにしたことを特徴とするアナログ
   波形のピーク検出方式。