JPH0816964B2 - データ信号の攪乱低減回路 - Google Patents

データ信号の攪乱低減回路

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JPH0816964B2
JPH0816964B2 JP1141290A JP14129089A JPH0816964B2 JP H0816964 B2 JPH0816964 B2 JP H0816964B2 JP 1141290 A JP1141290 A JP 1141290A JP 14129089 A JP14129089 A JP 14129089A JP H0816964 B2 JPH0816964 B2 JP H0816964B2
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インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン
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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 この発明は、データ・チャネルにおける加法的な遷移
攪乱信号を検出し除去するための方法と回路に関し、特
に磁気抵抗性（MR）センサが回転磁気ディスクと物理的
に接触することによるそのセンサの温度変化によっても
たらされた電気的遷移を抑えるための方法と回路に関す
る。
B.従来技術 データ・チャネルに生じる攪乱は、加法的なものと乗
法的なものに分類することができる。不所望な加法的攪
乱信号とは、単に情報（データ）信号に加えられるもの
である。また、不所望な乗法的攪乱またはデータ密度の
変化とは、データ信号の変調をもたらすものである。
信号感知トランスジューサがスライダ・アセンブリと
回転磁気ディスクの間の空気ベアリングの空気にさらさ
れる磁気抵抗性（MR）センサであるようなデータ・チャ
ネルにおいては、センサの、ディスク回転記録面との接
触によって、加法的な攪乱が生じることがある。この攪
乱は、その接触スポットにおける摩擦に起因する（120
℃までの）温度上昇に由来する。これにより、MRセンサ
には、例えば約50ないし100ナノ秒以内でセンサ全体で
平均約１℃程度のわずかではあるが急激な温度変化が引
き起こされる。MRセンサの抵抗の温度係数はゼロでない
ので（パーマロイの場合約0.0003/℃）、センサの抵抗
は、この急激な温度上昇に伴って増加する。熱い接触ス
ポットからMRセンサへと伝導してきた熱はセンサの周囲
にゆっくりと拡散するので、センサの抵抗値はもとの値
にゆるやかに復帰することになる。典型的には、熱によ
り導入された抵抗値は、1.5ないし５マイクロ秒で約30
％下降する。ところで、MRセンサは磁気抵抗効果によっ
て磁気信号を検出するために使用されるものである。こ
のセンサは、磁気情報による抵抗の変化を、後で増幅す
るためのデータ電圧信号に変換するように、一定直流
（DC）電流でバイアスされる。よって、熱により導入さ
れた抵抗値の変化にデータ信号波形が重畳されて加法的
な攪乱をもたらすことになる。そのようなMRセンサの非
線形性は、バイアス点付近の磁気信号の移行が増大する
につれて上昇する。ゆえに、これらの磁気信号の推移
は、センサ抵抗で高々±0.3％となるようにかなり小さ
く維持される。それゆえ、熱的攪乱信号は、ベースから
ピークまでのデータ振幅の４倍あるいはそれ以上に達す
ることがある。
そのような信号と攪乱の結合により、データ・チャネ
ルの信号検出にまつわる多くの問題が引き起こされる。
例えば、チャネル中の自動利得制御（AGC）回路は遷移
の間に迅速に衰退（fade out）し、ゆっくりとしか回復
しない。よって、AGC回路が攪乱信号を調整するように
なっているとしても、熱的遷移は依然としてピーク・シ
フトをもたらすことになろう。すなわち、データ信号は
ピーク検出のために微分されるので、その結果として熱
的遷移もまた微分されることになる。このことは熱遷移
の直後の余分なゼロ交差とゼロ交差レベルのシフトにつ
ながる。
よって、MRセンサが磁気ディスクの移動記録面と摩擦
的に接触することによりMRセンサにもたらされる温度変
化（以下熱的衝撃と称する）によってデータ・チャネル
に引き起こされる加法的な遷移攪乱を抑えるための方法
及び装置に対する要望がある。しかし、そのような攪乱
の抑制は、本願発明者が知っている従来技術によっては
達成できない。というのは、ハードディスク製品に使用
されている従来のMRセンサにはセンター・タップ（これ
は熱的遷移を相殺するために使用することができる）が
設けられておらず、熱的遷移攪乱のスペクトルがデータ
信号のスペクトル成分に近接しすぎていてフィルタによ
り除去することができず、また高周波ACバイアスに関連
する問題がいかなる実用的な目的にとっても解決不可能
だからである。
上述の従来技術の技法以外には、米国特許第3566281
号が、本願発明者が認識している最も関連の深い技術を
開示する。この米国特許は、正と負のピーク検出器を開
示し、それらからの出力は、一定電圧だけオフセットさ
れて平均され、遅延された入力信号から差し引かれる。
尚、各検出器の出力は、パルスが処理された後各検出器
をゼロにリセットするために交差接続されていることに
留意されたい。この米国特許は単に、正ピーク検出器が
正ピークを検出するときに負ピーク検出器がゼロにリセ
ットされ、あるはその逆であるようなクリッピング・レ
ベル回路を記述するにすぎない。この米国特許にせよ、
それよりやや関連の薄い米国特許第3473131号あるいは
米国特許第4356389号にせよ、本願発明が指向している
ような問題を解決することはできない。それらの従来技
術は、両方の検出器が加法的攪乱の発生に迅速に応答す
ることを保証する手段も、残留データ成分を低減し加法
的攪乱のない出力信号を発生するための手段も開示しな
い。
C.発明が解決しようとする問題点 この発明の目的は、データ・チャネルにおける加法的
な攪乱信号を効果的に抑える方法及び装置を提供するこ
とにある。
D.問題点を解決するための手段 本発明によれば、データ・チャネルにおける加法的遷
移攪乱を抑えるための方法及び回路が与えられる。これ
らの攪乱は例えばMR交換器が移動記憶面に接触すること
によって引き起こされた温度上昇遷移によるものであ
る。より詳しく述べると、正の包絡線検出器と負の包絡
線検出器の入力がともにデータ・チャネルに接続され、
めいめいの出力が加算され、それは包絡線成分と残留デ
ータ成分を含む。また、両方の検出器がデータ・チャネ
ル信号の速い正の遷移に追従できるように、バッファが
検出器に相互接続されている。加算出力には、残留デー
タ成分を低減するために、非線形信号適応フィルタが接
続される。チャネルには好適には遅延手段が接続され、
その出力はフィルタからの出力と加算される。これら２
つの出力の相対的振幅は、結果の加算出力信号に加算的
攪乱がないようにセットされる。
E.実施例 第２図を参照すると、加法的攪乱の重畳されたデータ
信号Ｉが図示されている。本発明によれば、第１図に示
すような回路がそのような加法的遷移攪乱を抑えて加法
的攪乱のない出力信号を与える。この回路は、（熱的遷
移に起因するような）加法的成分のみが検出され、（ビ
ット密度変位によって生じた密度変調に起因する）乗法
的成分は検出されないことを保証する。
第１図を参照すると、最初に入力信号Ｉがデータと、
例えば局所温度上昇による重畳された加法的攪乱の両方
を含むものと想定する。信号Ｉは、線10を介して正包絡
線検出器（＋ED）11及び負包絡線検出器（−ED）12の両
方に供給される。正包絡線検出器（＋ED）11は入力信号
波形の上側の包絡線を検出し、負包絡線検出器（−ED）
12は入力信号波形の下側の包絡線を検出する。信号Ｉの
正の包絡線11′と負の包絡線12′（第３図）がフロック
13で加算されて加算信号13′（第３図）が作成される。
包絡線信号11′及び12′は、包絡線成分のみならず、パ
ターンに依存し信号Ｉの入力データに関係付けられる残
留データ成分をも含む。これらの残留データ成分は、包
絡線検出器11、12に使用されている短い時定数から生じ
る。データ信号波形は全体が正の領域にあるので波形の
下側の（負の）包絡線を検出するためには上側の（正
の）包絡線を基底として下側の包絡線を検出する。検出
器12は検出器11の出力レベルを基底として動作するよう
に接続され、すなわち熱的遷移攪乱を発生すると同時に
正の包絡線信号が負の包絡線信号を引き上げ、以て負包
絡線検出器12が負の包絡線に追従できるようにする。こ
のことは図６の詳細な回路図により一層明らかとなる。
この接続は、正の包絡線信号11′に対する負の包絡線信
号12′の残留データプロファイルを変更する。
好適には、このような接続を達成するために、加算ブ
ロック13と並列に検出器11、12の出力の間にバッファ14
が介在接続される。信号11′、12′は加算ブロックによ
って加算される。符号13′によって示される加法的攪乱
の一次推定値中の残留データ値を低減するために、好適
には非線形信号適応フィルタ（NLF）15が使用される。
フィルタ15は、フィルタ出力15′と入力13′の間の電圧
差の関数（このフィルタのDC利得は１）である単極の低
減回路網として構成される。
フィルタ15を通る信号の振幅が小さいとき、極周波数
は低く上述の残留データはフィルタにより除去される。
この信号の振幅が大きいとき（これは局部発熱が生じた
場合）、極周波数は、熱的遷移攪乱の発生時に生じる高
速立上がりに追従するように上方移動する。そして遷移
攪乱が減少してゆく間に、この信号の差も再び小さくな
り、極周波数がその通常の低い値に戻される。このフィ
ルタされた信号15′は次に減衰器16によって適当な値ま
で1/2に減衰され、推定攪乱信号16′として使用される
（第４図）。遅延手段17は、上述の攪乱推定回路の遅延
時間に等しい遅延時間をもつものであり、好適には入力
線10の分枝と加算ブロック18の間に接続される。利得ブ
ロック20、29及び反転タイプであるかまたは非反転タイ
プであるかに応じて、ブロック18は、入力信号Ｉの遅延
分に対して推定攪乱信号16′を加えるかまたは差し引く
かし、以てその出力信号に加法的攪乱がないように（第
５図参照）線19に出力信号Ｏを発生する。なお、第５図
は、遅延手段17を使用することなく得られた推定攪乱信
号であるが、望むなら、遅延手段を使用することにより
Ｘ地点のグリッチを除去することもできる。
ここで、入力信号Ｉがデータとノイズのみからなり、
すなわち加法的攪乱がないものと仮定しよう。この仮定
の下でも、信号はやはり包絡線検出器11、12に供給され
る。加法的攪乱がないと、ブロック13からの出力は残留
データ成分のみを構成する。こうして、非線形フィルタ
15が残留データ成分を濾過した後に残されるもののみを
あらわす推定入力信号16′がブロック18で遅延素子17か
らの遅延入力信号17′と加算されることになる。
第１図の回路のより詳しい回路図が第６図に示されて
おり、ここでは第１図と同一の構成は、第１図と同一の
参照番号を付されている。
第６図において、線10の入力信号Ｉは利得ブロック20
によって増幅される。電流源21、22は、それぞれ包絡線
検出器11、12で使用されるダイオード23、24をバイアス
するために使用される。正包絡線検出器11はダイオード
24とキャパシタ25から成る。負包絡線検出器11はダイオ
ード24とキャパシタ25から成る。キャパシタ26は、通常
はキャパシタ25と同様にアースに接続される筈である
が、熱的遷移の発生は立上がり時間がきわめて速いの
で、ダイオード23は通常は一時的に遮断され、以てダイ
オード23は負の包絡線が信号に追従するのを禁止するこ
とになる。熱的な衝撃によって導入された事象は一方極
性のみの遷移しかもたらさないので、前述の接続は、好
適にはアースでなくバッファ14によってキャパシタ26を
キャパシタ25に接続することにより達成される。この接
続により包絡線検出器12のキャパシタ26は包絡線検出器
11の出力レベルを基底として充電されるので、正方向へ
の信号の急な移行においても下側包絡線に追従すること
が可能となる。しかし、両キャパシタ25、26の充放電経
路が直接接続されないようにするために、キャパシタ2
5、26の間にバッファ14が挿入される。
加算ブロック13は抵抗27、28を有する。結果の加算信
号は利得ブロック29により増幅されて非線形フィルタ15
に供給される。フィルタ15は抵抗30、31、32、33と、ダ
イオード34、35と、キャパシタ36を有する。そして、電
流源37、38が抵抗30、32によってバイアス電圧を発生す
ることにより、ダイオード34、35を最適動作点へバイア
スする。キャパシタ36は、ダイオード34、35に接続され
た差動抵抗とともに非線形フィルタの時定数をセットす
る。尚、抵抗33の抵抗値はその差動抵抗値よりもはるか
に大きい。それゆえ、ダイオード34、35のインピーダン
スがフィルタ15の全体的な極位置を決定する。その結
果、フィルタ15は、フィルタ15の入力と出力の間の電圧
に適応的となる。もしこの電圧差が大きいなら、フィル
タの高いロールオフ周波数が得られ、一方電圧差が小さ
いとフィルタの低いロールオフ周波数がもたらされる。
抵抗31は好適には最小フィルタ・ロールオフ周波数（す
なわち最大時定数）を制限するために与えられる。
減衰器16は、負に推移する攪乱信号の推定値を与える
利得ブロックを有する。加算ブロック18は抵抗40、41を
有する。推定攪乱信号16′は遅延手段17からの遅延入力
信号17′と加算され、その結果の信号は利得ブロック42
により増幅されて線19に、加法的攪乱のないデータ出力
信号Ｏとして与えられる。
本発明の好適な実施例においては、線10をアーム選択
増幅器（図示しない）に接続し、線19を自動利得制御
（AGC）回路（図示しない）に接続することにより上記
の回路がアーム選択増幅器とAGC回路の間にデータ・チ
ャネルに介在配置される。また、好適にはスイッチ50が
設けられ、これは図示された位置にあるとき、 線19に、加法的攪乱のないデータ出力信号を提供す
る。しかし、スイッチ50は好適には、通常は線51を介し
てアースに接続され、再試行動作の間に訂正不可能なエ
ラーが検出されたときのみ適切な手段（図示しない）に
よって図示された位置へと付勢される。このような構成
は、加法的攪乱によるデータ・エラーがきわめてまれに
しか起こらない場合（通常はそうである）に特に望まし
い。
今まで説明してきた回路は、これから説明するオプシ
ョン的な回路を追加することによって、緊急的な「ヘッ
ドの破壊」を警告するために使用することができる
（「ヘッドの破壊」とは、MRヘッドまたはセンサの、回
路ディスクの表面とのほぼ連続的な接触であると定義さ
れる。）このオプション的な回路はバッファ60を有し、
バッファ60の入力は減衰器16の入力と共通接続されてい
る。バッファ60の出力は比較器61で基準電圧Vrefに比較
され、比較器61は熱的に導入された加法的攪乱が検出さ
れたときカウンタ62に出力を与える。
カウンタ62は、カウントした攪乱の回数が予定の数を
超えたとき（好適には予定の期間毎のカウント値が予定
の数を超えたとき）線63に警告信号を発生して、それ以
上の損傷を防止するためにディスク・ファイルを遮断す
る等の所望の制御動作を開始する。
このオプション的な回路は、製造工程の間にディスク
表面またはMRセンサの滑走の高さの衝撃をマッピングす
るために使用することもできる。
F.発明の効果 以上説明したように、この発明によれば、ヘッドまた
はMRセンサの回転ディスク表面との接触によって生じた
熱的衝撃等によるデータ・チャネルにおける加法的遷移
攪乱を除去するための簡単かつ効果的な方法及び回路が
与えられる。また、望むなら、これらの攪乱の回数また
は頻度をカウントすることができ、そのカウント値は所
望の制御動作をトリガするために使用される。
また、望なら、遅延手段17は除去してもよい。しか
し、そうすると、未処理の衝撃を含む線10の入力データ
信号Ｉと推定攪乱信号16′のタイミングに差が生じてし
まう。この差は、出力信号Ｏに、長さがその差に比例す
る振幅的攪乱をもたらすことになる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に従う回路の概要ブロック図、 第２図は、加法的遷移攪乱を含む入力データ信号の波形
図、 第３図は、包絡線信号と推定攪乱信号の波形図、 第４図は、非線形信号適応フィルタ動作の適用後の推定
攪乱信号のタイミング図、 第５図は、推定攪乱信号が差し引かれた出力信号のタイ
ミング図、 第６図は、第１図の回路をより詳細に示す回路図であ
る。 11……正包絡線検出器、12……負包絡線検出器、13……
加算ブロック、14……バッファ、15……非線形フィル
タ、17……遅延ブロック、18……加算ブロック。
フロントページの続き (72)発明者 ジヤコボス・コーネリス・レオナーダス・ ヴアン・ペペン アメリカ合衆国カリフオルニア州サン・ホ セ、ポーツウツド・サークル841番地

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】所定の波形で表される入力データ信号の平
    均レベルの推移による加法的攪乱を低減するための回路
    において、 （ａ） 上記入力データ信号を入力してその波形の一側
    の包絡線成分と残差データ成分を与える第１包絡線検出
    器と、 （ｂ） 上記入力データ信号を入力してその波形の反対
    側の包絡線成分と残差データ成分を与える第２包絡線検
    出器と、 （ｃ） 上記第２包絡線検出器が上記第１包絡線検出器
    出力レベルを基底として動作するように上記第１包絡線
    検出器と上記第２包絡線検出器を相互接続する手段と、 （ｄ） 上記第１包絡線検出器の出力と上記第２包絡線
    検出器の出力を加算するための加算手段と、 （ｅ） 上記加算手段に接続され、上記残差データ成分
    を減少するための非線形信号適応フィルタ手段と、 （ｆ） 上記加法的攪乱が減少した出力信号を与えるた
    めに、上記非線形信号適応フィルタ手段からの出力を上
    記入力データ信号波形から減ずるための手段と、 を具備するデータ信号の攪乱低減回路。
  2. 【請求項２】所定の波形で表される入力データ信号の平
    均レベルの推移による加法的攪乱を低減するための回路
    において、 （ａ） 上記入力データ信号を入力してその波形の一側
    の包絡線成分と残差データ成分を与える第１包絡線検出
    器と、 （ｂ） 上記入力データ信号を入力してその波形の反対
    側の包絡線成分と残差データ成分を与える第２包絡線検
    出器と、 （ｃ） 上記第２包絡線検出器が上記第１包絡線検出器
    出力レベルを基底として動作するように上記第１包絡線
    検出器と上記第２包絡線検出器を相互接続する手段と、 （ｄ） 上記第１包絡線検出器の出力と上記第２包絡線
    検出器の出力を加算するための加算手段と、 （ｅ） 上記加算手段に接続され、上記残差データ成分
    を減少するための非線形信号適応フィルタ手段と、 （ｆ） 上記第１及び第２包絡線検出器から非線形信号
    適応フィルタ手段に至る信号経路に沿う処理によって生
    じた累積的遅延に対応する遅延時間をもち、上記入力デ
    ータ信号をその遅延時間だけ遅延させる遅延手段と、 （ｇ） 上記加法的攪乱が減少した出力信号を与えるた
    めに、上記非線形信号適応フィルタ手段からの出力を上
    記入力データ信号波形から減ずるための手段と、 を具備するデータ信号の攪乱低減回路。
  3. 【請求項３】所定の波形で表される入力データ信号の平
    均レベルの推移による加法的攪乱を低減するための回路
    において、 （ａ） 上記入力データ信号を入力してその波形の一側
    の包絡線成分と残差データ成分を与える第１包絡線検出
    器と、 （ｂ） 上記入力データ信号を入力してその波形の反対
    側の包絡線成分と残差データ成分を与える第２包絡線検
    出器と、 （ｃ） 上記第２包絡線検出器が上記第１包絡線検出器
    出力レベルを基底として動作するように上記第１包絡線
    検出器と上記第２包絡線検出器を相互接続する手段と、 （ｄ） 上記第１包絡線検出器の出力と上記第２包絡線
    検出器の出力を加算するための加算手段と、 （ｅ） 上記加算手段に接続され、上記残差データ成分
    を減少するための非線形信号適応フィルタ手段と、 （ｆ） 上記フィルタ手段の出力を減衰させる減衰手段
    と、 （ｇ） 上記第１及び第２包絡線検出器から非線形信号
    適応フィルタ手段に至る信号経路に沿う処理によって生
    じた累積的遅延に対応する遅延時間をもち、上記入力デ
    ータ信号をその遅延時間だけ遅延させる遅延手段と、 （ｈ） 上記加法的攪乱が減少した出力信号を与えるた
    めに、上記減衰手段からの出力を上記入力データ信号波
    形から減ずるための手段と、 を具備するデータ信号の攪乱低減回路。
JP1141290A 1988-08-01 1989-06-05 データ信号の攪乱低減回路 Expired - Fee Related JPH0816964B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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