供磁碟驅動系統使用的帶有溫度補償的可變增益放大器的製作方法
2023-04-26 19:45:46 2
專利名稱：供磁碟驅動系統使用的帶有溫度補償的可變增益放大器的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及從數據存儲介質中讀取的信號，更確切地說，涉及用於估計從磁碟驅動系統中的數據存儲介質中讀取的信號之振幅的系統和方法。
背景技術：
目前，在磁碟驅動系統製造業中，用作讀/寫頭一部分的變換器的性能和可靠性正引起人們更多的關注。例如，讀變換器操作特性的改變，可能表示讀/寫頭性能下降或讀/寫頭即將發生故障。例如，從特定讀/寫頭獲得的讀回信號的振幅的改變，可能表示讀/寫頭的讀部件可能有問題。
例如，人們發現，隨著時間的變化監控使用特定讀/寫頭獲得的讀回信號的振幅特性，可以深入了解該讀/寫頭上提供的讀變換器的完整性和操作狀態。作為例子，以特殊方式運行的巨型MR(GMR)變換器，可能產生隨著時間的推移其振幅逐漸降低的讀回信號。然而，大部分讀通道設計的特性和複雜性使得一般不可能在原處確定讀回信號的特性，例如，隨著時間的變化以較高精度確定特定讀/寫頭的讀回信號振幅。
在典型的讀通道設計中，通常使用可變增益放大器(VGA)作為自動增益控制(AGC)環的增益部件，其中自動增益控制環用於調整在VGA之輸出端提供的讀回信號的振幅。通過將適當的控制信號加在VGA，AGC環修改VGA的增益。儘管嘗試使用VGA控制信號來估計輸入到VGA的讀回信號的振幅，但以上嘗試的實現方式完全忽略了對讀回信號之振幅估計精度產生不利影響的、與溫度有關的因素。
磁碟驅動系統製造領域迫切需要一種以較高精度確定從數據存儲介質中獲得的讀回信號之振幅的裝置和方法。特別需要這種裝置和方法能在原處實現一個讀通道。本發明滿足了上述需要以及其他需要。
發明內容
本發明的目的在於提供一種估計從數據存儲介質獲得的、輸入到增益修改放大器的讀回信號之振幅的裝置和方法。根據本發明第一個實施例的方法包括響應加在放大器輸入端的讀回信號，測出放大器之輸出端的輸出信號。生成表示放大器輸出信號和參考信號之間的差值的差分信號。生成與放大器增益的溫度係數有關的補償信號，然後使用補償信號生成一個表示讀回信號之振幅的估計信號。該估計信號表示該估計信號與差分信號之數值相等但極性相反時讀回信號的振幅。
生成估計信號可能涉及將估計信號添加到差分信號中，或從差分信號中減去估計信號。參考信號可以表示在增益修改放大器之輸出端保持的、預先設定的讀回信號振幅。補償信號的大小與溫度有關，並且最好與絕對溫度成比例。生成補償信號還可以包括，生成其大小與絕對溫度成比例的第一補償信號，和生成其大小與溫度無關的第二補償信號。可以選擇使用第一和第二補償信號，以消除差分信號中與溫度有關的增益和極性變化。
估計信號可以為二進位估計信號，而補償信號可以為電流信號。可以將差分信號加在放大器的控制輸入端，以利用參考信號平衡放大器的輸出信號，從而將增益修改放大器輸出的信號保持在預先設定的振幅。
用於估計從數據存儲介質中獲得的讀回信號之振幅的電路包括一個增益修改放大器，後者具有一個接收讀回信號的信號輸入端，一個信號輸出端，和接收放大器控制信號的控制輸入端。將放大器的控制輸入端連接到一個電容，在該電容中存儲放大器控制信號。
該電路還包括一個比較器，比較器具有的輸入端經由各自的電阻元件連接到放大器的控制輸入端。數模電路(DAC)具有的輸出端連接到比較器輸入端。將溫度補償電路連接到比較器的輸入端，溫度補償電路生成一個與放大器增益的溫度係數有關的補償信號。該溫度補償信號使得通過電阻元件的電壓發生改變。邏輯電路包括一個連接到比較器之輸出端的輸入端，和一個連接到DAC之輸入端的輸出端。邏輯電路響應比較器的各自輸入端的相應電壓，在其輸出端生成表示讀回信號之振幅的估計信號。估計信號可以為二進位信號。
放大器、溫度補償電路和比較器最好具有相同的溫度分布圖，並且最好在一個公用IC基底上提供。溫度補償電路包括一個電流發生器和一個數值控制。溫度補償電路可以為放大器的一部分。增益修改放大器可以包括一個可變增益放大器(VGA)。
溫度補償電路可生成其大小與絕對溫度成比例的第一補償信號，和生成其大小與溫度無關的第二補償信號。第一補償信號的極性可與第二補償信號的極性相反。可以選擇使用第一和第二補償信號，以消除放大器控制信號中與溫度有關的增益和極性變化。可以在磁碟驅動系統或各種其他類型的數據存儲系統中，實現本發明的讀回信號振幅估計電路。
本發明的上述概要的目的並不是說明本發明的各種實施例或全部實現。結合附圖參考以下詳細說明和權利要求書，本發明的優點將更加顯而易見，並將更好地理解本發明。
圖1是移去頂蓋的磁碟驅動系統的頂部透視圖；圖2是包含許多數據存儲磁碟的磁碟驅動系統的側平面圖；圖3是一個流程圖，該圖表示當根據本發明的原理估計從數據存儲介質中獲得的讀回信號的振幅時，在數據存儲系統內執行的幾個過程；圖4為讀通道電路的框圖，其中讀通道電路包含根據本發明之某一實施例估計讀回信號之振幅的電路；圖5為根據某種公知技術估計讀回信號之振幅的方法的框圖；圖6為根據本發明之某一實施例估計讀回信號之振幅的裝置的框圖；以及圖7為根據本發明之另一實施例估計讀回信號之振幅的裝置的電路圖。
儘管本發明能進行各種修改並可採用各種其他形式，但是作為例子，附圖僅顯示其特定形式，並在下文中詳細說明。然而，應該理解，本發明並不限於說明的特定實施例。相反，本發明意在覆蓋附屬權利要求書定義的本發明範圍內的所有修改、其等價物和可選實施例。
具體實施例方式
在所示實施例的以下說明中，參考構成說明一部分的附圖，以圖解的方式，說明了可在其中實施本發明的各種實施例。應該理解，也可以利用其他實施例，在不背離本發明的範圍的條件下進行結構和功能更改。
一般而言，根據本發明之原理的系統和方法，提供對自動增益控制(AGC)環的輸入信號之振幅的精確估計。根據本發明的輸入信號估計方法，提供對輸入信號的振幅的精確估計，儘管輸入信號的振幅有變化。提供溫度補償，按照溫度補償，利用與AGC環中使用的可變增益放大器之增益有關的溫度係數，生成添加到VGA控制信號中的溫度補償信號，從而有效消除AGC環增益上的溫度變化影響。
在其磁碟驅動系統使用根據本發明的輸入信號估計方法的實施例中，可以精確估計從數據存儲介質獲得的讀回信號的振幅。通過重複估計指定讀/寫頭的讀回信號振幅，識別讀變換器和/或讀通道電路的振幅特性的改變。
舉例來講，導致與GMR讀變換器關聯的振幅值降低的振幅測量，通常表示變換器即將發生故障。可以將相關讀回信號振幅中的衰減或偏差，用作不同類型的讀變換器的故障預測分析策略的一部分。可以理解，通過提高讀回信號振幅估計的精度，能夠有利提高對讀變換器/讀通道性能中不合需要的改變的檢測能力，並提高正確識別性能不佳的讀變換器的準確性。
在將讀回信號之振幅保持在預先設定的振幅的實施例中，可以在讀通道電路的自動增益控制環內，使用本發明的讀回信號振幅估計電路，後者包括可變增益放大器和溫度補償電路。可以以較高精度估計讀回信號的振幅，即使從存儲介質獲得並輸入到可變增益放大器的信號經常出現振幅變化，如由於讀/寫頭製造誤差、飛行高度變化、前置放大器增益變化等引起的振幅變化。通過精確估計讀回信號的振幅，檢測讀變換器性能中的微小變化和顯著變化和/或讀通道電路性能中不合需要的變化。
參照附圖，特別是圖1和圖2，圖1和圖2表示可在其中實施本發明之讀回信號振幅估計方法的磁碟驅動系統20。正如圖2所充分顯示的那樣，磁碟驅動系統20通常包括一個或多個剛性數據存儲磁碟24，數據存儲磁碟24是以一前一後間隔關係的方式同軸堆疊的，並以較高轉速圍繞主軸電機26旋轉。正如圖1所示那樣，通常格式化各磁碟24，以包括許多有間隔的同心磁軌50，其中將各磁軌劃分為一連串的扇區52，並且依次將各扇區進一步劃分為單獨的信息欄位。可以選擇格式化一個或多個磁碟24，以包括螺旋磁軌配置。
激勵器30通常包括許多交錯的激勵器臂28，各激勵器臂具有安裝到載重梁25上的一個或多個變換器27和滑動組件35，用於向數據存儲介質24傳送信息或從其傳送信息。通常將滑動組件35設計為空氣動力升降結構，當主軸電機的轉速增加時，該升降結構使得變換器27離開磁碟24的表面，並使得變換器27懸停在磁碟24高速旋轉時在磁碟24上所產生的氣動軸承上。作為選擇，可以在磁碟表面24上塗覆共形潤滑劑，以降低滑動組件35和磁碟表面24之間的動態和靜態摩擦。
通常將激勵器30安裝到固定的激勵器軸32上，並在軸32上旋轉，以將激勵器臂28移動到堆疊數據存儲磁碟24中，或從其中移出。安裝到激勵器30之線圈架34上的線圈組件36，一般在永久磁鐵構造38之上下磁鐵組件40和42之間的縫隙44內旋轉，從而使得激勵器臂28掠過數據存儲磁碟24的表面。主軸電機26通常包括一個由電源46提供電源並適合轉動數據存儲磁碟24的多相AC電機，或包括一個DC電機。線圈組件36與永久磁鐵構造38的上下磁鐵組件40和42協同運行，作為響應伺服處理器56生成的控制信號的激勵器音圈電機39。伺服處理器56控制向音圈電機39提供的控制電流的方向和大小。當不同方向和大小的控制電流流入由永久磁鐵構造38生成的磁場中的線圈組件36時，激勵器音圈電機39在激勵器線圈架34上生成扭矩力。傳遞到激勵器線圈架34上的扭矩力，造成激勵器臂28沿流入線圈組件36的控制電流之極性決定的方向的相應轉動。與讀通道電子線路57合作的伺服處理器56，調整激勵器音圈電機39，以便從磁碟24讀數據或將數據寫入磁碟24時，將激勵器臂28和變換器27移動到規定的磁軌50和扇區52位置。將伺服處理器56鬆耦合到磁碟驅動控制器58。磁碟驅動控制器58通常包括控制電路和軟體，軟體協調到達或來自數據存儲磁碟24的數據傳送。儘管在圖1中以兩個獨立設備的形式說明伺服處理器56和磁碟驅動控制器58，但是可以理解，可以將伺服處理器56和磁碟驅動控制器58的功能包含在一塊多用途處理器中，這通常會降低元件成本。
現在轉到圖3，該圖以流程圖方式表示為根據本發明之某一實施例估計從數據存儲介質讀取的信號的振幅而執行的各種過程。如圖3所示，在150框從數據存儲系統提供的數據存儲介質中獲得讀回信號。在此實施例中，在讀通道的自動增益控制(AGC)環內使用可變增益放大器(VGA)，以便調整引入到讀通道之信號處理通路的讀回信號的振幅。在152框將該讀回信號加在VGA的信號輸入。在154框，使用VGA輸出信號和表示預先設定之振幅的參考信號生成控制信號。然後，將該控制信號加在VGA的控制輸入端這通常導致對VGA的增益的調整。
在156框，生成補償信號，該信號與VGA增益的溫度係數有關。在一種實施例中，補償信號的大小(即值)與絕對溫度成比例。在158框，與原始控制信號一同使用該補償信號，以生成改進的控制信號。在160框，使用改進的控制信號生成估計信號，該信號為讀回信號之振幅的精確表示。
估計信號為其值與修正的控制信號相等的信號，但所採用的形式適合於多種輸入或輸出需要。例如，修正的控制信號可以為模擬信號，而估計信號可以為表示改進模擬控制信號的數位訊號。根據本發明之原理計算的讀回信號振幅，計及由VGA增益的溫度係數引起的VGA控制信號中與溫度有關的變化。
現在參照圖4，該圖表示根據本發明之某一實施例估計從數據存儲介質獲得的讀回信號之振幅的電路70。可以將圖4所示的電路70集成到先前參照圖1和圖2說明的系統的讀通道電子線路內。可以理解，通常可以在多種數據存儲系統和其他類型的信號處理系統中，實現圖4所示的電路，以及此處說明的其他電路實施例和方法。
圖4描述對使用讀/寫頭71的讀元件從數據存儲磁碟73導出的信息信號進行處理的許多組件。從磁碟73的表面獲得的信息信號通常代表其上存儲的數據或伺服信息，但也可以包括其他類型的信息。磁碟73上存儲的信息其形式一般為一連串同心磁軌或螺旋磁軌上的磁躍遷。讀/寫頭71可以包括磁阻(MR)讀元件，巨型磁阻(GMR)讀元件，薄膜讀元件，或其他類型的讀變換器。可以理解，數據存儲磁碟73可以存儲光學信息，並且讀/寫頭71可以包括光學讀元件。
通常將讀/寫頭71的讀變換器感應的信息信號傳送到前置放大電子電路上，如(激勵器)臂電子(AE)電路或模塊72。AE模塊72放大讀/寫頭71發送的讀回信號，通常從微伏範圍放大到毫伏範圍。從AE模塊72將經過放大的讀回信號傳送到讀回信號振幅估計電路75。最好(並非必要)將讀回信號振幅估計電路75集成到讀通道內。請注意，電路75的各種元件通常為讀通道應用中使用的元件。可以將此類元件連接到其他電路組件中，這些元件聯合起來提供根據本發明之原理的讀回信號振幅的精確估計。
根據圖4所示的實施例，讀回信號振幅估計電路75包括一個可變增益放大器(VGA)76，通過一條或多條信號導線74將VGA 76連接到AE模塊72。技術人員將可變增益放大器理解為其增益可響應控制信號(如電流或電壓控制信號)改變的放大器。在此實施例中，將VGA 76連接到連續時間過濾器(CTF)78，通過CTF 78傳送並過濾讀回信號。沿一條或多條信號導線79，將CTF 78輸出的讀回信號發送到下行電路。
在最佳實施例中，使用VGA 76來規格化從AE模塊72接收的讀回信號的振幅。例如，可以在800mVdpp(峰到峰)規格化VGA 76的輸出端的讀回信號振幅。在同時包含VGA 76和CTF 78的實施例中，有意義的規格化振幅為與VGA 76和CTF 78之組合關聯的振幅。
根據圖4所示的電路配置，VGA增益控制緩衝器80生成控制電壓信號，沿一條或多條導線77將該信號發送到VGA 76，以調整VGA76的增益。增益控制緩衝器80包括數據增益電容84和伺服增益電容86。分別通過增益電容84、86產生的電壓表示集成的自動增益控制電壓。可以理解，在不太複雜的實施例中，增益控制緩衝器80可以表示多路復用器。
將增益控制緩衝器80連接到單位增益電壓緩衝器81。如圖4所示，在單位增益電壓緩衝器81的輸入端，提供與通過數據增益電容84產生的電壓相等的電壓。請注意，可以選擇在磁碟驅動系統操作的空閒模式或讀模式期間，將與數據增益電容84關聯的電壓，加在單位增益電壓緩衝器81的輸入端。
在單位增益電壓緩衝器81的輸出端產生的電壓VCTRL，與通過數據增益電容84產生的電壓相同。將電阻R連接到單位增益電壓緩衝器81的各輸出端和一個N位數模轉換器(DAC)88。同時，將N位DAC 88的輸出端和電阻R連接到比較器82的輸入端。將溫度補償電流源89連接到比較器82的各輸入端。
請注意，將進一步參照圖4、6和7，詳細說明為執行根據本發明之原理的讀回信號振幅估計過程而按照圖4所示方式連接的單位增益電壓緩衝器81、N位DAC 88和比較器82。通常更改上述連接，以便在磁碟驅動系統操作的其他模式期間提供其他功能。
正如上面簡單說明的那樣，許多磁碟驅動系統使用讀通道，其中讀通道使用自動增益控制(AGC)環來調整引入到讀通道之信號處理通路中的讀回信號的振幅。一般需要在預先設定的振幅調整讀回信號的振幅，以調節由於製造誤差、飛行高度變化、前置放大器增益變化等引起的讀寫頭/通道特性中的差值。
根據某種已知的實現方式，如圖5所示的實現方式，在可變增益放大器102的輸入端110接收讀回信號。AGC環通過測出VGA 102的輸出端111的讀回信號的振幅，然後例如使用比較器108比較該讀回信號的振幅與預先設定的增益參考信號109起作用。比較器108響應在增益參考信號109和在VGA 102之輸出端111提供的讀回信號之間檢測的差值，生成具有正確大小和符號的誤差信號。經由導線113、115，將該誤差信號(也稱為VGA控制信號VCTRL)加在VGA 102，以便增加或降低VGA增益，直至加在比較器108的讀回信號的振幅與增益參考信號109的振幅相同。
由於讀回信號的理想輸出電平是固定的，看起來好像是直接使用VGA控制信號VCTRL來估計加在VGA 102之輸入端110的讀回信號的振幅。上述結論錯誤假設VGA 102的增益只是VGA控制電壓VCTRL的函數。而實際上，技術人員可以理解，典型的集成VGA 102的增益依賴於溫度。例如，任意指定通道元件內的溫度將依數據率、操作模式以及特定系統的運行環境而變。因此，對於給定的通道元件而言，相同的VGA控制電壓將隨著溫度改變而產生不同的VGA增益。
另外，溫度對AGC環的影響使得AGC環用不同的VGA控制信號輸入值鎖定，即使加在VGA 102之輸入端110的讀回信號的振幅保持不變也是如此。過程改變也將影響不同讀通道模塊之間的增益。因此，相同的VGA控制電壓將導致不同讀通道模塊之間的不同VGA增益值。這些因素降低了VGA控制信號VCTRL和讀回信號振幅值之間的相關性。
為了使用VGA控制信號VCTRL來估計輸入到VGA的讀回信號的振幅，人們開發了許多技術。圖5以框圖形式表示某種常規方法。然而，此類技術完全忽略了溫度變化對讀回信號振幅產生的反面影響，因此，導致較低的精度，其原因在於沒有考慮讀通道VGA增益的溫度係數。在VGA控制信號生成期間忽略與溫度有關的影響，會導致對讀回信號振幅估計之精確性產生不利影響的各種誤差。
例如，進一步參照圖5，在該圖中，將VGA 102連接到模數轉換器(ADC)104，比較器108和數據增益電容106。將通過積分數據增益電容106的電壓(代表VGA控制信號VCTRL)加到ADC 104。ADC104數位化數據增益電容電壓，然後經由ADC輸出端117將數位化的電壓值存儲到存儲器中。在ADC 104之輸出端117提供的數位訊號值，是加在VGA 102之輸入端110的讀回信號振幅的非溫度補償的、二進位估計值。
所描述的VGA 102駐留在集成電路(IC)基底或晶片上，其中VGA102駐留的基底與ADC 104駐留的基底截然不同。同樣，VGA 102可以並常常具有與ADC 104之溫度不同的溫度。人們發現，如果通道晶片112的溫度與ADC 104在其上執行數位化的晶片112′的溫度不同，則比較器108對輸入到VGA 102的相同讀回信號振幅產生不同的數字控制代碼。
如果忽略與溫度有關的影響，則使得AGC環路用不同的VGA控制輸入鎖定，即使輸入到VGA的讀回信號的振幅保持不變也是如此。可以理解，正如上面參照圖5說明的那樣，在VGA控制信號生成期間忽略與溫度有關的影響，會降低讀回信號振幅估計方法的精度，甚至會導致讀/寫頭完整性的錯誤指示。
再次參照圖4，並如上所述，通過單位增益電壓緩衝器81的輸出端，產生VGA控制電壓信號VCTRL。正如上面進一步說明的那樣，典型的現有技術方法包括，僅使用VGA控制電壓信號VCTRL來估計加在VGA 76的輸入端的讀回信號的振幅。然而，此類方法忽略與溫度有關的因素，其中該因素使得VGA控制電壓信號VCTRL作為溫度的函數隨VGA增益的改變而改變。因此，可以看出，僅僅基於VGA控制電壓信號VCTRL的讀回信號振幅估計也會作為溫度的函數而改變，儘管輸入到VGA 76的讀回信號振幅保持不變。
與本發明之原理一致的讀回信號振幅估計方法包括，連同通過電阻R產生的估計信號VEST一起使用VGA控制電壓信號VCTRL，生成加在VGA 76之輸入端的讀回信號振幅的溫度補償估計。溫度補償電流源89產生一個電流，從而通過電阻R產生電壓VEST。通過電阻R產生電壓VEST，從而使該VEST與VGA控制電壓信號VCTRL的大小相等，但極性相反。請注意，在溫度補償電流源89向電阻R提供電流期間，N位DAC 88的輸出並不改變。
比較器82響應通過比較器82之輸入端生成的零伏電壓(即VCTRL-VEST＝0)改變狀態。此時，電壓VCTRL和VEST相等，值VEST精確表示加在VGA 74的讀回信號的振幅。可以理解，根據本發明之原理，因溫度改變而造成的VGA控制電壓信號VCTRL中的起伏通過產生溫度補償(即修正的)VGA控制信號VEST得以補償。
現在轉到圖6，該圖表示根據本發明之某種實施例的讀回信號振幅估計電路101。根據此實施例，與補償信號116聯合使用VGA控制信號123，以估計加在VGA 103之輸入端110的讀回信號的振幅。具體而言，生成與VGA增益之溫度係數關聯的補償信號116。
將補償信號116加在求和設備118，從而生成修正的VGA控制信號VEST119，其中求和設備118將補償信號116添加到VGA控制信號VCTRL123中，或從VCTRL123中減去補償信號116。將修正的VGA控制信號VEST119輸入到ADC 105。ADC 105數位化修正的VGA控制信號VEST119，然後將數位化的信號119提供給ADC 105的輸出端117。在ADC輸出端117提供的信號為加在VGA 103之輸入端110的讀回信號振幅的溫度補償的、二進位估計。
正如可從圖6進一步看到的那樣，將ADC 105集成到與VGA 103駐留基底相同的IC基底112上。在此配置中，將參照圖7進行詳細說明的補償信號生成電路114也包含在同VGA 103一樣的同一塊晶片112上。同樣，駐留在同一IC基底112上的補償信號生成電路114、VGA 103以及ADC 105，均具有相同的溫度分布圖。通過將補償信號生成電路114、VGA 103和ADC 105集成到公用IC基底112上實現的顯著優勢，涉及在需要時跟蹤或反跟蹤VGA增益/溫度函數的能力。以與本發明之原理一致的方式，考慮與VGA增益/VGA控制信號關係關聯的溫度係數，能夠有利提高讀回信號振幅估計的精度。特別參照圖7，該圖表示根據本發明之另一實施例，用於估計讀回信號之振幅的電路131。圖7所示的電路131包括VGA 103、單位增益電壓緩衝電路120(用虛線表示)、控制邏輯138、連接到控制邏輯138的N位DAC 136、比較器124、和溫度補償電路130。可以將控制邏輯138集成到圖1所示的磁碟驅動控制器58中。經由一對緩衝器121，將數據增益電容134連接到一對電阻122。正如前面說明的那樣，數據增益電容134存儲表示讀通道之VGA控制信號VCTRL的電壓。緩衝器121最好為單位增益類型的緩衝器，並且可配置為源從動件或發射從動件。
可以將溫度補償電路130集成到VGA 103或單位增益電壓緩衝電路120中。作為選擇，也可以將溫度補償電路130與VGA 103或單位增益電壓緩衝電路120分開。最好在公用IC基底或晶片上提供單位增益電壓緩衝電路120、N位DAC 136、比較器124和溫度補償電路130。可以在公用IC基底上提供VGA 103和控制邏輯138以便進行集成，或者在與公用IC基底分開的基底/晶片上提供VGA 103和控制邏輯138。通常(並非必要)從讀通道的外部，如在與公用IC基底分開的基底上，提供數據增益電容134。
最好以電流方式由圖7所示的讀回信號振幅估計電路131執行讀回信號處理。在此配置中，由溫度補償電路130生成的補償信號為其值與溫度有關的電流。在某一實施例中，補償信號為其值與絕對溫度成比例的電流。
根據最佳實施例，VGA 103為修正的吉爾伯特元件(Gilbert-cell)設計，並呈現根據經驗確定的與絕對溫度成比例的增益特性。在將溫度補償電路130集成到VGA 103中的實施例中，在VGA 103內生成與絕對溫度成比例的電流，並且可以使用電流反射進行複製，以供溫度補償電路130使用。
在實際中，從緩衝的VGA控制信號VCTRL中減去修正的VGA控制信號VEST，然後加到比較器124的比較器輸入端127、129。修正的VGA控制信號VEST表示N位DAC 136和溫度補償電路130提供的電流通過電阻122生成的電壓差。溫度補償電路130選擇生成作為溫度補償的第一補償信號，以跟蹤VGA增益/溫度關係，或者生成作為非溫度補償信號(即，溫度無關信號)的第二補償信號。通過生成上述兩種補償信號，有利於實現正補償或負補償。
正如圖7進一步顯示的那樣，由溫度補償電路130的電流發生器126生成補償信號。可以調整補償控制128以改變電流發生器126生成的補償信號的大小。取決於VGA控制信號VCTRL的極性，電流發生器126生成的補償信號可以為正電流信號或負電流信號。簡言之，生成具有一定大小和極性的補償信號，以便將VEST添加到VGA控制信號中或從VGA控制信號中減去VEST，從而實現所需的消除，使比較器124的輸入端127和129的電壓狀態相同(即，0伏)。當比較器輸入端127、129的電壓相等時，在控制邏輯138的輸出端提供估計信號132。估計信號132為使用修正的VGA控制信號VEST生成的溫度補償的二進位信號，並且是輸入到VGA 103的讀回信號之振幅的精確表示。
在一種實施例中，以計數器方式實現控制邏輯138，其中計數器驅動整個數模轉換器(DAC)，即圖7所示的電流輸出N位DAC 136。計數器可以為連續逼近類型的計數器、二進位計數器(如二進位上/下計數器)、或其他類型的計數器。在實際中，控制邏輯138將二進位代碼發送到N位DAC 136，直至比較器124改變狀態，從而指明通過比較器124之輸入端127、129的零伏電壓。在一種實施例中，通過從緩衝控制電壓信號VCTRL中減去修正的VGA控制信號VEST，將比較器124的範圍減到最小。通過使用此方法，做為一種選擇可以採用傳統的過零檢測器實現比較器124，使其成為一種更加複雜、但不太精確的可編程閾值差分比較器。為了進行說明和描述而介紹了本發明的各種不同實施例的描述。其意圖並不是窮盡或將本發明限制在所公開的精確形式內。例如，作為對以電流方式運行的一種選擇，本發明的讀回信號振幅估計電路可以以電壓方式處理讀回信號。可以根據上述說明進行各種修改和變更。其意圖是，由附屬權利要求書而不是上述詳細說明限制本發明的範圍。
權利要求
1.一種估計從數據存儲介質獲得的、輸入到增益修改放大器的讀回信號之振幅的方法，該方法包括響應加在放大器的輸入端的讀回信號，測出放大器之輸出端的輸出信號；生成表示放大器輸出信號和參考信號之間的差值的差分信號；生成與放大器增益的溫度係數有關的補償信號；以及使用補償信號生成估計信號，使估計信號與差分信號之數值相等，估計信號表示讀回信號的振幅。
2.權利要求1的方法，其中生成估計信號包括將估計信號添加到差分信號中，或從差分信號中減去估計信號。
3.權利要求1的方法，其中補償信號的大小與溫度有關。
4.權利要求1的方法，其中補償信號的大小與絕對溫度成比例。
5.權利要求1的方法，其中生成補償信號還包括生成其大小與絕對溫度成比例的第一補償信號，和生成其大小與溫度無關的第二補償信號。
6.權利要求5的方法，其中第一補償信號的極性與第二補償信號的極性相反。
7.權利要求1的方法，其中將估計信號轉換為二進位估計信號。
8.權利要求1的方法，其中補償信號為電流信號。
9.權利要求1的方法，其中補償信號的大小是可調的。
10.權利要求1的方法還包括將差分信號加在放大器的控制輸入端，從而利用差分信號平衡放大器輸出信號。
11.權利要求10的方法，其中參考信號表示預先設定的讀回信號振幅。
12.一種用於估計從數據存儲介質獲得的讀回信號之振幅的電路，該電路包括一個增益修改放大器，具有一個信號輸入端，一個信號輸出端，和接收放大器控制信號的控制輸入端，放大器的信號輸入接收讀回信號；一個比較器，比較器具有的輸入端經由各自的電阻元件連接到放大器的控制輸入端；一個數模電路(DAC)，該電路具有的輸出端連接到比較器輸入端；一個連接到比較器輸入端的溫度補償電路，溫度補償電路生成一個與放大器增益的溫度係數有關的補償信號，從而引起通過電阻元件的電壓改變；以及一個邏輯電路，該電路具有的輸入端連接到比較器之輸出端，而其輸出端則連接到DAC之輸入端，邏輯電路響應比較器的各自輸入端的相等電壓，在邏輯電路的輸出端生成表示讀回信號之振幅的估計信號。
13.權利要求12的電路，其中放大器、溫度補償電路和比較器具有相同的溫度配置文件。
14.權利要求12的電路，其中在公用IC基底上提供放大器、溫度補償電路和比較器。
15.權利要求12的電路，其中將溫度補償電路集成到放大器中。
16.權利要求12的電路，其中放大器包括一個可變增益放大器(VGA)，DAC包括一個N位電流DAC。
17.權利要求12的電路，其中邏輯電路在邏輯電路的輸出端生成一個二進位估計信號。
18.權利要求12的電路，其中溫度補償電路包括一個電流發生器和一個數值控制。
19.權利要求12的電路，其中將放大器的控制輸入連接到一個電容，在該電容中存儲放大器控制信號。
20.權利要求12的電路，其中溫度補償電路生成一個其大小與絕對溫度成比例的第一補償信號，並生成一個其大小與溫度無關的第二補償信號。
21.權利要求20的電路，其中第一補償信號的極性與第二補償信號的極性相反。
22.權利要求12的電路，其中補償信號為電流信號。
23.一種數據存儲系統，該系統包括一個數據存儲磁碟；一個數據傳送頭，包括一個連接到讀通道的讀變換器；一個激勵器，用於提供(傳送)頭和磁碟之間的相對移動；以及一個電路，用於估計使用數據傳送頭從數據存儲磁碟獲得的讀回信號的振幅，該電路包括一個增益修改放大器，具有一個信號輸入端，一個信號輸出端，和接收放大器控制信號的控制輸入，放大器的信號輸入端接收讀回信號；一個比較器，比較器具有的輸入端經由各自的電阻元件連接到放大器的控制輸入端；一個數模電路(DAC)，該電路具有的輸出端連接到比較器輸入端；一個連接到比較器輸入端的溫度補償電路，溫度補償電路生成一個與放大器增益的溫度係數有關的補償信號，從而引起通過電阻元件的電壓改變；以及一個邏輯電路，該電路具有的輸入端連接到比較器之輸出端，其輸出端連接到DAC之輸入端，邏輯電路響應比較器的各自輸入端的相應電壓，在邏輯電路的輸出端生成表示讀回信號之振幅的估計信號。
24.權利要求23的系統，其中放大器、溫度補償電路和比較器具有相同的溫度分布圖。
25.權利要求23的系統，其中在公用IC基底上提供放大器、溫度補償電路和比較器。
26.權利要求23的系統，其中放大器包括一個可變增益放大器(VGA)，DAC包括一個N位電流DAC。
27.權利要求23的系統，其中邏輯電路在邏輯電路的輸出端生成一個二進位估計信號。
28.權利要求23的系統，其中溫度補償電路包括一個電流發生器和一個數值控制。
29.權利要求23的系統，其中將放大器的控制輸入連接到一個電容，在該電容中存儲放大器控制信號。
30.權利要求23的系統，其中溫度補償電路生成一個其大小與絕對溫度成比例的第一補償信號，並生成一個其大小與溫度無關的第二補償信號。
31.權利要求30的系統，其中第一補償信號的極性與第二補償信號的極性相反。
全文摘要
一種用於估計從數據存儲介質獲得的、輸入到增益修改放大器的讀回信號之振幅的裝置和方法,包括響應加在放大器的讀回信號,測出放大器的輸出信號。生成表示放大器輸出信號和參考信號之間的差值的差分信號。生成與放大器增益的溫度係數有關的補償信號,然後使用補償信號生成表示讀回信號之振幅的估計信號。生成補償信號還可以包括生成其大小與絕對溫度成比例的第一補償信號,以及生成其大小與溫度無關的第二補償信號。可以選擇使用第一補償信號和第二補償信號,消除放大器控制信號中與溫度有關的增益和極性誤差。用於估計讀回信號之振幅的電路包括一個可變增益放大器、一個溫度補償電路和一個比較器,可變增益放大器、溫度補償電路和比較器具有相同的溫度分布圖,並在一個公用IC基底上提供該電路還包括一個N位DAC和一個邏輯電路,可以在磁碟驅動系統中實現。
文檔編號H03G1/04GK1340193SQ00803898
公開日2002年3月13日 申請日期2000年2月10日 優先權日1999年2月19日
發明者安東尼·R·博納希歐, 裡克·A·菲爾波特, 彼得·J·溫德勒, 格雷戈裡·S·溫 申請人:國際商業機器公司