JPH0415548B2

JPH0415548B2 -

Info

Publication number: JPH0415548B2
Application number: JP17036282A
Authority: JP
Inventors: Yasuichi Hashimoto
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-09-29
Filing date: 1982-09-29
Publication date: 1992-03-18
Also published as: JPS5960769A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕この発明は、磁気ヘツドの位置決めを行なうた
めのサーボ制御方式を改善した磁気デイスク装置
に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、磁気デイスク装置においては、磁気ヘ
ツドを磁気デイスク板（以下単にデイスクと称す
る）に対して高精度に位置決めを行なう必要があ
る。このようなヘツドの位置決め制御は、通常サ
ーボ制御と称し、ヘツドの位置および移動速度を
検出することにより行なわれる。

従来のサーボ制御方式は、第１図に示すように
トランスジユーサ１によりサーボ信号Svが取出
される。このサーボ信号Svは、予めデイスクの
サーボ面に記録されたサーボ情報が電圧信号とし
て読出されたものである。トランスジユーサ１
は、通常ヘツド、プリアンプ、ローパスフイル
タ、およびAGCアンプ等により構成される。サ
ーボ信号Svは、タイミング作成回路２およびピ
ークホールド回路３ａ〜３ｄのそれぞれに与えら
れる。タイミング作成回路２は、サーボ信号Sv
に含まれる同期信号に同期するPLL（phase
locked loop）回路を基本に構成され、サーボ信
号Svに含まれるヘツドの位置情報をサンプリン
グするためのサンプルパルスP₁〜P₄を作成する。
また、ピークホールド回路３ａ〜３ｄは、サンプ
ルパルスP₁〜P₄に同期して、サーボ信号Svのピ
ーク値（波高値）を検出し、ホールドする。

ここで、第２図にデイスクに記録されたサーボ
情報の状態を示す。すなわち、第２図に示すよう
に、サーボ情報にはサーボデータ（位置情報）を
サンプリングするための同期信号Ｓ１〜Ｓ４およ
び位置情報を得るための２組のデータＡ，Ｂと
Ｃ，Ｄが含まれている。なお、図中ａ〜ｈは、サ
ーボ情報が記録されているサーボセクタの各トラ
ツクの境界線を示す。さらに、第３図は第２図の
ように記録されたサーボデータを、サーボトラツ
クの２倍の大きさのヘツドで読出したときのトラ
ンスジユーサ１の出力信号Svを示す。なお第３
図において、ａ〜ｈは、ヘツドが第２図のａ〜ｈ
に位置している場合に対応するサーボ信号とな
る。また、同期信号Ｓ１〜Ｓ４は、ヘツドの位置
にかかわらず常に最大振幅を有するように出力さ
れる。

上記のようにピークホールド回路３ａ〜３ｄで
ピーク値をホールドされた位置情報は、差動増幅
器（以下オペアンプと称する）４ａ，４ｂで補
正、増幅される。このオペアンプ４ａの出力信号
は、微分回路６ａおよび反転増幅器（オペアンプ
である）５ａに与えられる。またオペアンプ４ｂ
の出力信号は、微分回路６ｃおよび反転増幅器５
ｂに与えられる。反転増幅器５ａ，５ｂの各出力
信号は、微分回路６ｂ，６ｄのそれぞれに与えら
れる。さらに、オペアンプ４ａ，４ｂおよび反転
増幅器５ａ，５ｂの各出力信号は、判別回路７に
与えられる。この判別回路７は、位置信号の大小
を判別し、その結果に応じて微分回路６ａ〜６ｄ
の出力を選択するための選択信号Seを作成する。
この選択信号Seにより、スイツチ回路（通常ア
ナログスイツチ回路）８は微分回路６ａ〜６ｄの
各出力信号を選択しヘツドの移動速度を示す速度
信号Ｖとして出力する。また、オペアンプ４ａの
出力信号は、ヘツドの位置を示す位置信号Ｉとし
て転送される。

上記のようなサーボ制御方式において、トラン
スジユーサ１からのサーボ信号Svに基づいて位
置情報を作成する際のタイミングチヤートを第４
図に示す。まず、図中ａは、トランジユーサ１の
出力信号Svを反転したものである。この信号ａ
から同期信号Ｓ１〜Ｓ４を判別し、同期パルスｂ
を検出する。タイミング作成回路２は、同期パル
スｂに同期するPLLを備え、このPLLに基づい
てサンプリングパルスP₁〜P₄を作成することに
なる。また、図中の信号ｅは、サンプリングパル
スP₁にしたがつて、信号ａの位置情報A′のピー
ク値（波高値）を取出すピークホールド信号であ
る。この信号ｅの中に破線で示された位置情報
A′が、第４図に示すようにホールドされる。ま
た図中の信号ｆは、ヘツドが移動したときに変化
する信号A′とその際のピークホールド信号の状
態を模式化したものである。

ここで、上記第１図に示すピークホールド回路
３ａ〜３ｄは、具体的には例えば第５図に示すよ
うな回路である。すなわち、信号線７３にサンプ
リングパルス（例えばP₁）が供給され、また信
号線７４にはサーボ信号Svが供給される。いま、
サンプリングパルスP₁が「１」になると、ゲー
ト回路７０の出力が「１」になり、サーボ信号
Svによりトランジスタ７１，７２が動作する。
そして、信号線７７が、サーボ信号Svに対応す
る値になるようにコンデンサ７６が充電される。
このサーボ信号Svが、信号線７７の信号より小
さくなると、トランジスタ７２はオフ状態とな
る。したがつて、信号線７７の信号は抵抗器７５
を通つてゆつくりと放電される。この場合、放電
定数はヘツドの移動に伴つて変化する位置情報
A′の最大変化が識別できるように定められてい
る。さらに、サンプリングパルスP₁が「０」に
なると、ゲート回路７０の出力は「０」になり、
トランジスタ７１，７２は共にオフ状態となる。
したがつて、この場合にも、信号線７７の信号は
抵抗器７５を通つてゆつくりと放電され、適当に
位置情報がピークホールドされることになる。な
お、第５図のR₁〜R₃は抵抗器である。次に、上
記のようなピークホールド信号に基づいて、位置
信号Ｉおよび速度信号Ｖを作成する具体的回路を
第６図に示す。すなわち、第１図に示すオペアン
プ４ａ，４ｂ、反転増幅器５ａ，５ｂ、微分回路
６ａ〜６ｄ、およびアナログスイツチ回路８に相
当する回路からなる。さらに、判別回路７は、第
６図に示すようにオペアンプ９ａ，９ｂおよびデ
コーダ１０からなる。なお、図中R₁₀〜R₃₅は抵
抗器、C₁〜C₄はコンデンサである。

このような回路において、ヘツドがトラツクを
横切つて移動するとき、サンプルされピークホー
ルドされた位置情報の包絡線は、サーボ信号Sv
中のＡ−A′，Ｂ−B′，Ｃ−C′，Ｄ−D′（第３図に
示す）に対応して、第７図のＡ〜Ｄのような信号
として作成される。この信号Ａ〜Ｄは、第６図に
示すようにオペアンプ４ａ，４ｂの各入力端子に
与えられる。したがつて、オペアンプ４ａから信
号Ａ−Ｂが出力し、またオペアンプ４ｂからは信
号Ｃ−Ｄが出力する。この場合、信号Ａ−Ｂは信
号Ｃ−Ｄに対し位相が90°ずれた波形となる。な
お、図中ａ〜ｈは、第２図に示す同符号のトラツ
ク位置をヘツドが通過する瞬間の値に対応する。
ここで、サーボトラツクに対し、ヘツドの幅（読
出し幅）が２倍の大きさのヘツドを用いるので、
データトラツク幅がサーボトラツク幅の２倍であ
るとして、ヘツドを第２図ａの位置に静止させ
る。この位置をトラツク「０」とすると、トラツ
クが重ならずに静止できる次のトラツク（例えば
トラツク「１」）は、ｅの位置である。こうする
と、ヘツドが停止できる位置ａ，ｅは、信号Ｃ−
Ｄの大きさが「０」となる位置に対応する。次
に、図中の信号Ｅは、信号Ａ−Ｂが正であるとき
「１」、負のときに「０」であるように電圧比較し
た結果である。この信号Ｅが「１」のときに信号
Ｃ−Ｄを、また「０」のときに信号Ｃ−Ｄの反転
信号を取出し接続したものが信号Ｆである。この
信号Ｆは、傾斜部分のゼロクロス位置がデータト
ラツクの中央に相当し、この位置から図中左方に
ずれると負の値、右方にずれると正の値をとり、
ずれ量に応じてその値が変化する。したがつて、
信号Ｆは変位の方向まで含んだ位置信号である。
ヘツドがトラツク上に静止するための位置制御時
には、位置信号の極性がトラツクセンターに対し
て信号Ｆのようになるように位置信号を作成す
る。このため、ヘツドの停止位置が図中ａ点に対
応する場合には、信号Ｃ−Ｄに従つて移動し、目
的トラツク上でその極性に従つて位置制御を行な
う。また、図中ｅ点に対応する位置にヘツドを停
止させる場合には、図中のＪで示す信号Ｄ−Ｃに
従つて移動し、目的トラツク上で位置制御を行な
う。このため、位置信号として信号Ｃ−Ｄを用い
るか、信号Ｄ−Ｃを用いるかをヘツドの移動に先
立つて目的トラツクが偶数トラツクであるか、ま
たは奇数トラツクであるかによつて判定する必要
がある。この判定に従つて、タイミング作成回路
２のサンプリングパルスP₁〜P₄の順序を変える
ことにより、例えばオペアンプ４ａに入力される
データを変換し、必要に応じて信号Ｃ−Ｄまたは
信号Ｄ−Ｃを信号線１１に得ることができる。こ
のようにして、信号線１１にはヘツドの移動時に
移動速度に応じて変化し、またヘツドがトラツク
上を横切るときゼロ・クロスを行ない、目的トラ
ツク上において常にトラツク中心からの変位量が
極性と方向の対応を含めて同じとなる位置信号Ｉ
が得られる。

さらに、ヘツドが移動するシーク動作時には、
ヘツドの速度を検出することが必要となる。この
速度信号は、上記位置信号を微分回路６ａ〜６ｄ
により微分されて得られる。例えば、信号線１３
に信号Ａ−Ｂが出力され、この信号Ａ−Ｂが反転
増幅器５ａにより反転された信号Ｈである信号Ｂ
−Ａが信号線１４に得られる。同様に信号線１１
に信号Ｃ−Ｄ（信号Ｋ）が得られると、その反転
した信号Ｊである信号Ｄ−Ｃが信号線１２に得ら
れる。この信号Ｈ，Ｊ，Ｋがオペアンプ９ａ，９
ｂに与えられ、大小が判別される。そして、その
出力がデコーダ１０によりデコードされると、第
７図に示す信号Ｌ〜Ｐが得られる。この信号Ｌが
「１」のときに信号Ｃ−Ｄ、信号Ｍが「１」のと
きに信号Ｂ−Ａ、信号Ｎが「１」のとき信号Ｄ−
Ｃおよび信号Ｐが「１」のときに信号Ａ−Ｂを抜
き取つて接続すると、信号Ｑを得ることができ
る。この信号Ｑは、位置信号の直線性の良い部分
だけを取出しており、接続部分を除き移動量を正
確に表わしている。また、方向も図中左方向への
移動に対しては負の傾斜、右方向の移動に対して
は正の傾斜となることによつて表現される、した
がつて、この信号Ｑを微分することにより、正確
な速度信号を得ることができる。実際には、接続
部分の不具合を解消するために、信号線１１〜１
４の各信号を微分回路６ａ〜６ｄによつて微分し
た結果を、選択信号Ｌ〜Ｐにより動作するアナロ
グスイツチ回路８から選択する。この選択された
信号が所望の速度信号Ｖとして出力される。

上記のようにして、ヘツドの位置および移動速
度を検出して、サーボ制御を行なうことができ
る。しかしながら、このような従来の方式では、
上記のようにオペアンプ等を多用したアナログ信
号処理回路によつて構成されているため、非常に
多くの回転素子を必要とする。また、磁気デイス
ク装置毎に異なるサーボ制御系の特性に対応させ
ることは極めて困難であるため、構成部品の縮小
化が困難であるなどの欠点があつた。

〔発明の目的〕

この発明は上記の事情を鑑みてなされたもの
で、サーボ制御方式において、ヘツドの位置およ
び移動速度を検出する回路をデジタル信号処理回
路として構成することにより、サーボ制御回路の
高集積化および汎用化を実現できるようにした磁
気デイスク装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

すなわち、この発明においては、サーボ制御回
路において、ピークホールド回路から出力するピ
ークホールド信号をアナログ・デジタル変換回路
でデジタル信号に変換する。このデジタル信号に
基づいて、ヘツドの位置情報を第１のデジタル加
減算器で算出する。そして、この算出結果に基づ
いて、ヘツドの移動速度情報を第２のデジタル加
減器で算出する。これにより、サーボ制御回路の
主要部をデジタル信号処理回路として構成するこ
とができるものである。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照してこの発明の一実施例につい
て説明する。第８図はこの発明に係るサーボ制御
回路の構成を示すブロツク図である。図におい
て、２１はセレクト回路（例えばアナログスイツ
チ回路）でタイミング作成回路２０からのサンプ
リングパルスP₁〜P₄により、ピークホールド回
路３ａ〜３ｄから出力する各ピークホールド信号
の中からいずれかを選択する。サンプリングパル
スP₁〜P₄は、上述したようにトランスジユーサ
１から出力するサーボ信号Svに含まれる同期信
号に基づいて作成される。セレクト回路２１で選
択されたピークホールド信号は、アナログ・デジ
タル変換回路（以下Ａ／Ｄ変換器と称する）２２
に与えられ、デジタル信号に変換される。この各
デジタル信号は、上記サンプリングパルスP₁〜
P₄のそれぞれにより記憶動作するレジスタ２３
ａ〜２３ｄに格納される。このレジスタ２３ａお
よび２３ｃに格納された各デジタル信号は、マル
チプレクサ２４ａに与えられる。同様にレジスタ
２３ｂおよび２３ｄに格納された各デジタル信号
は、マルチプレクサ２４ｂに与えられる。マルチ
プレクサ２４ａ，２４ｂは、選択信号（例えばサ
ンプリングパルスP₁）に応じて入力信号の中か
らいずれかを選択する。このマルチプレクサ２４
ａ，２４ｂで選択された各デジタル信号は、デジ
タル加減算器２５ａに与えられ、例えば減算処理
がなされる。このデジタル加減算器２５ａの算出
結果は、レジスタ２６，２７およびフリツプフロ
ツプ２８に与えられる。レジスタ２６は、サンプ
リングパルスP₃により記憶動作し、格納したデ
ジタル信号（算出結果）をヘツドの位置信号Idと
して出力する。フリツプフロツプ２８は、タイミ
ング作成回路２０からのクロツク信号φ₁により
上記算出結果をラツチする。また、レジスタ２７
は、タイミング作成回路２０からのクロツク信号
φ₂により上記算出結果を記憶し、デジタル加減
算器２５ｂに出力する。デジタル加減算器２５ｂ
は、レジスタ２７の出力とデジタル加減算器２５
ａの出力とを例えば減算処理してその算出結果を
レジスタ２９に出力する。レジスタ２９は、上記
クロツク信号φ₂により記憶動作し、その格納し
た算出結果をヘツドの移動速度信号Vdとして出
力することになる。なお、他の構成については、
上記第１図と同様であるため同一符号を付して説
明は省略する。

このような構成において、第９図および第１０
図を参照して動作を説明する。トランスジユーサ
１から出力するサーボ信号Svは、ピークホール
ド回路３ａ〜３ｄにそのピーク値（Ａ〜Ｄ）をホ
ールドされる。この場合、例えばピークホールド
回路３ａは、サンプリングパルスP₁に応じてピ
ークホールド信号Ａをホールドする。同様に、サ
ンプリングパルスP₂〜P₄に応じてピークホール
ド回路３ａ〜３ｄは、ピークホールド信号Ｂ〜Ｄ
をそれぞれホールドする。ピークホールド回路３
ａ〜３ｄでホールドされた各ピークホールド信号
Ａ〜Ｄは、セレクト回路２１に与えられる。セレ
クト回路２１は、例えば第９図に示すサンプリン
グパルスP₁でピークホールドされた信号Ａをサ
ンプリングパルスP₂の期間に選択してＡ／Ｄ変
換器２２へ出力する。このＡ／Ｄ変換器２２で信
号Ａは、デジタル信号Adに変換され、サンプリ
ングパルスP₃の開始時にレジスタ２３ａに格納
される。このような動作が順次繰り返されて、レ
ジスタ２３ａ〜２３ｄに位置情報の包絡線信号に
対応するデジタル信号Ad〜Ddがそれぞれ格納さ
れる。

レジスタ２３ａ〜２３ｄの各出力信号Ad〜Dd
は、マルチプレクサ２４ａ，２４ｂに与えられ
る。マルチプレクサ２４ａ，２４ｂは、例えば位
置情報Ａに対応するレジスタ２３ａのデジタル信
号Adおよび位置情報Ｂに対応するレジスタ２３
ｂのデジタル信号Bdをそれぞれ選択し、デジタ
ル加減算器２５ａに出力する。デジタル加減算器
２５ａは、例えば減算処理を行なつて、信号Ａ−
Ｂを算出して出力する。この算出結果は、サンプ
リングパルスP₃のタイミングでレジスタ２６に
格納される。この場合、フリツプフロツプ２８に
は、クロツク信号φ₁のタイミングで上記算出結
果の符号（正負）を記録することになる（第１０
図の信号FF）。レジスタ２６からは、第１０図に
示すような信号Ａ−Ｂに相当する位置信号Idが出
力することになる。同様に、デジタル加減算器２
５ａは、位置情報Ｃ，Ｄに対応する各デジタル信
号Cd，Ddに対して減算処理を行なつて、信号Ｃ
−Ｄを算出する。したがつて、レジスタ２６から
は第１０図に示すような信号Ｃ−Ｄに相当する位
置信号Idを得ることができる。

また、上記のようにデジタル加減算器２５ａの
算出結果は、レジスタ２７に格納される。このレ
ジスタ２７は、第１０図に示すようなクロツク信
号φ₂により記憶動作する。このクロツク信号φ₂
は、発生するときには常にサンプリングパルス
P₂と同じタイミングで開始するようにタイミン
グ作成回路２０で作成される。さらに、クロツク
信号φ₂は、開始時には、デジタル加減算器２５
ａにおいて、信号Ｃ−Ｄの演算が終了状態である
ように、その作成を制御される。デジタル加減算
器２５ｂは、デジタル加減算器２５ａの算出結果
およびレジスタ２７の出力との間の差を求め、そ
の結果をレジスタ２９に格納させる。このように
して、レジスタ２９からは、クロツク信号φ₂の
間隔内に変化した位置信号（信号Ｃ−Ｄ）の変化
量、すなわち速度に対応するヘツドの移動速度信
号Vdを出力することができる。

〔発明に効果〕

以上詳述したようにこの発明によれば、ヘツド
の位置および移動速度を検出するためのサーボ制
御回路の主要部をデジタル信号処理回路として構
成することができる。したがつて、オペアンプ等
の多種，多数の回路素子を省略でき、アナログ回
路を大幅にデジタル回路化できることにより、サ
ーボ制御回路の高集積化および汎用化を実現でき
る。また、磁気デイスク装置全体のコスト低下も
実現できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のサーボ制御回路の構成を示すブ
ロツク図、第２図は磁気デイスクに記録されるサ
ーボ情報の状態を示す図、第３図および第４図は
従来のサーボ制御回路の動作を説明するための信
号波形図、第５図は第１図に示すピークホールド
回路の具体的回路図、第６図は第１図に示すサー
ボ制御回路の主要部の具体的回路図、第７図はそ
の動作を説明するための信号波形図、第８図はこ
の発明を一実施例に係るサーボ制御回路の構成を
示すブロツク図、第９図および第１０図はその動
作を説明するための信号波形図である。１……トランスジユーサ、３ａ〜３ｄ……ピー
クホールド回路、２０……タイミング作成回路、
２２……アナログ・デジタル変換回路、２３ａ〜
２３ｄ，２６，２７，２９……レジスタ、２４
ａ，２４ｂ……マルチプレクサ、２５ａ，２５ｂ
……デジタル加減算器、２８……フリツプフロツ
プ。

Claims

【特許請求の範囲】

１予め磁気デイスク板に記録されたサーボ情報
に基づいて磁気ヘツドの位置決めを行なう磁気デ
イスク装置において、上記サーボ情報をサンプリ
ングしそのピーク値を検出するピーク検出回路
と、このピーク検出回路から出力する検出信号を
デジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換
回路と、上記デジタル信号に基づいて磁気ヘツド
の位置情報に対応する値を算出する第１のデジタ
ル加減算器と、この第１のデジタル加減算器の算
出結果に基づいて磁気ヘツドの移動速度情報に対
応する値を算出する第２のデジタル加減算器とを
具備することを特徴とする磁気デイスク装置。