TW587242B - Adjustable writer overshoot for a hard disk drive write head - Google Patents

Description

(i) (i) 587242 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單％明) 發明領域 。 本發明係相關於硬碟機（HDD)的窝入驅動器電路。更特 定的’其相關於硬碟機寫入頭及電路，其係用來調整寫入 頭驅動電流的過度震盪以便最佳化此寫入到磁碟動作的 上升時間及下降時間與其他特性。 發明背景 一硬碟機儲存系統大體上包含一或多個有磁性材料塗 在表面上的迴轉碟片或平盤。與每個平盤表面結合的讀取 /寫入頭一起輻狀地移動跨過磁頭到達位在稱為軌道的同 心圓上的可定址資料區域。現在普遍都有分別的讀取及寫 入頭。此寫入頭基本上是小的線圈，其藉由磁化執道上的 小區域碟盤來儲存資料。驅動經過寫入頭的電流產生一暫 時性的磁場，其在寫入頭的電流位置上磁化小區域的碟 片。 用來驅動電流經過寫入頭的電子電路通常會使用圖1中 顯示的H-電橋。例如，授與Hashimoto及其他者的美國專 利第6,63 8,0 1 2號，並在此做為參考的，使用電橋做為 寫入驅動電路。電橋的目的是可以驅動電流以任一方 向經過寫入頭。當電流以一方向驅動，則產生北極在一方

587242 向之磁場，而當此電流以相反方向驅動時，則產生北極在 相反方向的磁場。此Η -電橋動作來切換流經磁頭的驅動 電流，藉由導通一對電晶體讓電流在從電源到地電位的路 徑中流動。例如，當電晶體Υ導通而電晶體Ϋ截止時，電 流從Ηχ到Hy地流經寫入頭。類似的，當電晶體Υ導通而電 晶體Y截止時電流以相反方向流動。tr、tf (上升時間、下 降時間）為對應到電流可經HDD寫入頭電感性負載反轉的 速度之時間。 增加電流流動改變的速度來增加可儲存在HDD平盤單 一軌道上的資料量是值得做的。減少tr、tf的限制是過度 震盪的量。圖2 說明典型先前HDD寫入磁頭之測試輸入 的電流波形。當經磁頭的電流切換速度增加，在磁頭上會 產生一過度震盪20。雖然某些過度震盪可以容忍，在某些 應用中太多的過度震盪對磁頭有不良影響以及連帶的整 體磁碟機系統的效能。 如圖1顯示的，藉由加入電容器1 6、1 8可提供先前技藝 的電路有改進的過度震盪。在此電路中，在驅動週期的開 始時，額外的電流經過電容器1 6、1 8轉移到寫入頭節點。 發明概要 本發明提供一改善的寫入驅動電路，其允許對H-電橋磁 頭驅動電路的過度震盪轉變的可調整控制。在一具體實例 587242 (3)

中，本發明提供可調整的電容器在磁頭驅動電路中來可選 擇性的決定在切換轉變期間内注入磁碟機的電流。此可變 電容可經由前級放大器裝置的串列輸入來控制，以允許硬 碟機過度震盧特性的可程式性。

在本發明的另一個具體實例中，一可調整過度震盪電路 包含有好幾個電容器並聯配置的可變電容器，並可選擇性 的以此積體電路的最後金屬化層連接到此電路。 再另一個具體實例中，提供有一與固定電容器接合的可 調整電流反相器，來驅動此H-電橋電晶體。此可調整電 流反相器可包含幾個具個別控制輸入的電晶體。這些受控 制電晶體可用來選擇一或多個電晶體經一電容器驅動此 H-電橋電晶體。

本發明的一個好處是HDD的製造廠可藉由使用此電流 過度震盪的可選擇本質使磁頭的效能最佳化。可以對特定 的磁碟機設計做到最佳化，為特定磁碟機在燒機期間或是 在”使用中的’’，當磁頭在存取磁碟平盤的不同軌道或磁區 時。 圖示簡述 本發明預期特徵的創新特色在後附的申請專利範圍中 描述。然而，本發明本身，以及其他的特色及其優點，將 藉由參考下面與隨附圖示一併讀取的詳盡說明而有最佳

587242 的理解，其中： 圖1表示根據先前技藝的Η -電橋驅動器電路； 圖2顯示對施加於根據先前技藝圖1中Η-電橋驅動器電 路之測試脈波的響應； 圖3顯示本發明之一具體實例的寫入驅動器用的可調整 環狀電路； 圖4顯示本發明之一具體實例用的可調整電容器電路； 圖5顯示本.發明之一具體實例用的可調整電容器電路； 圖6顯示本發明之一具體實例用的可調整電流反相器； 以及 圖7表示本發明一具體實例的HDD系統層次的圖示。 較佳具體實例的詳細說明 如上面討論的，用來驅動流經H D D寫入頭電流的電子電 路通常使用如顯示在圖1的先前技藝電路中的Η-電橋。此 圖示代表寫入驅動器的簡化電路，有時參考為’’寫入器π 電路。通常此寫入驅動器電路包含額外的電路來驅動Υ及 Υ輸入’利用頂上兩個或底部兩個電晶體設定電流值。請 參閱例如，上面所參考的美國專利第6,63 8,0 1 2號。Η-電 橋的目的是驅動電流以任一方向經過寫入頭。當電流以一 方向驅動，則產生北極在一方向之磁場，而當此電流以相 反方向驅動時，則產生北極在相反方向的磁場。此磁場接 587242

⑹ 源3 Ο，而此電晶體的射極如顯示的經電阻3 4連接到地電 位。在此說明的具體實例中’此偏壓vb連接到兩MOS電晶 體3 6、3 8的源極輸入。雨M0 S電晶體3 6、3 8的洩極連接到 較下方的H-電橋電晶體40、42的閘極。這些電晶體的閘 極連接來驅動信號Y及Y。因此，電晶體3 6、3 8在驅動信 號Y及Y的控制下切換偏壓電流Vb到較下方的Η -電橋電晶 體40、42的閘極。選擇^的電壓來提供所要的靜態磁頭 電流。 如上述，圖3的電路動作做到經寫入頭1 〇的替代驅動電 流由控制信號γ及Ϋ所控制。如此電路動作的一範例，將 會說明Υ從高電位到低電位的轉變’其造成流經電晶體4 6 及電晶體42的電流。在γ從高電位到低電位的轉變時，電 晶體3 6截止而電晶體3 8導通來移除電晶體4 0的偏壓並將 之施加於電晶體4 2。類似的’ γ經由反相器4 8的轉變，使 電晶體4 6導通。而Υ，當Υ從高電位轉變至低電位的同時 由低電位轉變為高電位，送到反相器5 0來將電晶體4 4截 止。在反相器48的輸出由低電位轉變至高電位時，可變電 容器2 2提供一起始的低阻抗路徑讓電流流到電晶體4 2的 閘極。因此，電容器22提供起始驅動電流到電晶體42來使 電晶體4 2導通得更快。此對電晶體4 2的起始驅動提供較快 的tr/tf及對應的過度震盪。因為可變電容器42變為已充電 (7)

的，而無法提供更多的靜態電流來驅動電晶體42。經此磁 頭的靜態電流由送到電晶體42閘極的Vb決定。γ從低電位 到高電位的轉變提供此電流以上述的類似方式以相反方 向流經寫入頭。 圖4表示本發明的另一個具體實例。在此具體實例中， 圖3中所顯示一般的可變電容器以圖4中所顯示的可變電 容22、24取代。可變電容器22、24包含並聯連接的一或多 個電容器52(C1到C4)。每個電容器52連接在電晶體54的一 個或同時兩個端子。此電晶體5 4有一控制線5 6連接到電晶 體的閘極來導通電晶體5 4。當電晶體導通時，結合此電晶 體的電容器之電谷值加入至圖3的電路。 可變電容器2 2、2 4的控制可如圖4所顯示的加以建立。此 積體電路的串列輸入，通常是”前級放大器”晶片，可由一 串列埠電路5 8根據先前技藝的串列埠輸入通訊協定加以 處理。串列埠電路58接著將致能資訊載入電容器致能暫存 器60。電容器致能暫存器60針對此可變電容器中每個可能 的電容器包含有一個位元暫存器。此電容器致能暫存器6〇 的輸出驅動此可變電容器中的電晶體閘極。因此，此可變 電容器可以經由此串列埠做調整，藉由導通適當的電晶體 來加入個別電容值為所想要的總電容值。 圖5表示本發明的再另一個具體實例。在此具體實例 587242

(ίο)

明不是要建構限制的意味。此說明性的具體實例的不同修 改及組合，以及本發明的其他具體實例，在熟習本技藝的 人參考此說明後變得明顯。因此所希望的是，後附的申請 專利範圍包含任何這樣的修改或具體實例。例如，雖然 npn電晶體顯示為較佳的具體實例，其他的電晶體形態， 例如nmos電晶體也可以在本發明中加以考慮。還有，可 以修改此可變電流反相器來供應可變的吸收電流取代供 應電流。 元件符號說明 10 寫入頭 16，18 電容器 2 0 Η驅動電路 22,24 可變電容器 26 偏壓電路 28 節點

30 電流源 32 電晶體 34 電阻 、 3 6,3 8 MOS電晶體 40,42 Η電橋電晶體 44,46 電晶體 4 8，5 0 反相器 52 電容器 54 電晶體 587242 (ii) 56 控制線 58 串列璋電路 60 電容器致能暫存器 62 可變電容器 64 共同端子 66 端子 7 0 可調整電流反相器 72 輸入 73 輸出 74 基本反相器 75 PMOS電晶體 76 NMOS電晶體 78,80,82 PMOS電晶體 84,86,88 控制電晶體 100 硬碟機 102 控制器 104 電腦 106 碟盤 108 馬達 110 寫入頭 112 傳動機制 114 音頻線圈馬達 116 前級放大器 118 讀取通道

587242 (12)

120 磁頭傳動定位系統

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Claims (1)

1. 587242 ^年2月义曰修工/更正/補光 第088122267號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(93年2月） 拾、申請專利範圍 1 . 一種電腦系統用的硬碟機，其包含： a.具磁性媒介在一或多個表面上的一或多個平盤； b .結合至少一個該具磁性媒介的表面之寫入頭； c. 一可以驅動一電流經過該寫入頭的Η -電橋電路，該 Η-電橋電路包含兩個上方電晶體及兩個下方電晶 體；以及 * d. —供應可調整起始驅動電流的電路來驅動該Η -電 橋電路。 2 .如申請專利範圍第一項之硬碟機，其中該可調整的起 始驅動電流電路包含一連接在該上方電晶體閘極與該 下方電晶體閘極之間的可調整電容器電路在該Η-電橋 的相對邊上。 3. 如申請專利範圍第1或2項之硬碟機，其中該可調整電 容器為至少一個的電容器區塊連接該電晶體閘極，而 剩下的該區塊電容器則沒有連接，因為此連接不是在 此電路製造期間的最後金屬化步驟期間内做的。 4. 如申請專利範圍第1或2項之硬碟機，其中該可調整電 容器是複數個具到該電晶體閘極的可程式化連接的電 容器。 5 .如申請專利範圍第1或2項之硬碟機，其中至該電晶體 587242 申請專利範圍績頁丨 閘極的該可程式化連接包含一陣列的電容器，其有至 少一端子連接到一電晶體，而該電晶體的閘極由一致 能暫存器致能來做對該陣列電容器之連接的可程式控 6 .如申請專利範圍第1或2項之硬碟機，其中該可調整起 始驅動電流電路包含一可調整的反相器電路來經由電 客器驅動該Η -電橋電晶體。 7. 如申請專利範圍第6項之硬碟機，其中該可調整反相器 電路包含N-mos及PMOS對，後面有一或多個額外的 PMO S電晶體經由一致能電晶體連接到參考電壓，而其 中該NMOS及PMOS對可以供應一有限量的電流到與 該電容器結合的該H-電橋，而其中該額外PMOS電晶體 在其對應的致能電晶體為導通時也可以提供額外的電 流到該電容器。 8. 如申請專利範圍第7項之硬碟機，其中該額外的PMOS 電晶體逐步的增加電流容量。 9. 一種用來驅動硬碟機寫入頭的積體電路，其包含： a · —可以驅動一電流經過該窝入頭的Η -電橋電路，該 Η -電橋電路包含兩個上方電晶體及兩個下方電晶 體；以及 b . 一供應可調整起始驅動電流的電路來驅動該Η -電 -2- 587242 申請專利範園績頁: 橋電路。 1 〇.如申請專利範圍第9項之積體電路，其中該可調整的起 始驅動電流電路包含一連接在該上方電晶體閘極與該 下方電晶體閘極之間的可調整電容器電路在該Η -電橋 的相對邊上。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之積體電路，其中該可調整電 容器電路為至少一個的電容器區塊連接該電晶體閘-極，而剩下的該區塊電容器則沒有連接，因為此連接 不是在此電路製造期間的最後金屬化步驟期間内做 的。 1 2 .如申請專利範圍第1 0項之積體電路，其中該可調整電 容器電路是複數個具到該電晶體閘極的可程式化連接 的電容器。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之積體電路，其中到該電晶體 閘極的該可程式化連接包含一個陣列的電容器，其有 至少一個端子連接到一電晶體，而該電晶體的閘極由 一致能暫存器致能來做對該陣列電容器之連接的可程 式控制。 1 4.如申請專利範圍第9或1 0項之積體電路，其中該可調整 起始驅動電流電路包含一可調整的反相器電路來經由 電容器驅動該Η -電橋電晶體。 587242 申請專利範園績頁 1 5 .如申請專利範圍第1 4項之積體電路，其中該可調整反 相器電路包含N-mos及PMOS對，後面有一或多個額外 的PMO S電晶體經由一致能電晶體連接到參考電壓，而 其中該NMOS及PMOS對可以供應一有限量的電流到 與該電容器結合的該H-電橋，而其中該額外PMOS電晶 •體在其對應的致能電晶體為導通時也可以提供額外的 電流到該電容器。 1 6.如申請專利範圍第1 5項之積體電路，其中該額外的 PMOS電晶體逐步的增加電流容量。