用於對旋轉振動、物理衝擊以及熱間歇振蕩進行補償的磁碟驅動器的製作方法

2023-12-09 07:26:51

專利名稱：用於對旋轉振動、物理衝擊以及熱間歇振蕩進行補償的磁碟驅動器的製作方法
用於對旋轉振動、物理衝擊以及熱間歇振蕩進行補償的磁碟驅動器 技術領域0001本發明涉及用於計算機系統的磁碟驅動器。特別地，本發明 涉及X寸旋轉振動(rotational vibration)、物理衝擊(physical shock)以 及熱間歇振蕩(thermal popping)進行補償的磁碟驅動器。
背景技術：
0002圖1示出現有技術磁碟驅動器，其包括磁碟2以及與致動器 臂6的遠端相連接的磁頭4，該致動器臂通過音圈電動機(VCM) 8 圍繞樞軸轉動以將磁頭4徑向地置於磁碟2上方。磁碟2包括多個同 心的數據磁軌10，每個都被分成多個數據扇區。存取操作是通過查找 磁頭4到一個目標數據磁軌並且在該數據磁軌內的數據扇區進行讀/寫 操作而執行的。磁碟2包括嵌入的伺服扇區12。-12N，伺服扇區12-12N 具有記錄在其中的位置信息，諸如粗略位置信息(例如磁軌地址)和 精確位置信息(例如伺服脈衝)。控制電路14將磁頭4發出的用以解 調伺服扇區12。-12w的讀取信號16處理成為施加到VCM8的控制信號 18以將磁頭4置於目標數據磁軌的上方。0003圖1中的控制電路14補償能降低伺服性能的旋轉振動，以 及補償可能造成磁頭4偏離目標磁軌和在進行寫操作時損壞鄰近磁軌 所記錄的數據的物理衝擊。對於旋轉振動，控制電路14使用被稱為旋 轉加速前饋(RAFF)補償的技術，其中形成一個前饋信號，以便伺服 系統跟蹤在伺服迴路中由於旋轉振動造成的幹擾，該幹擾被合適的加 速計探測，加速計諸如為圖1中示出的一對壓電傳感器20A和20B， 振動傳感器20A和20B的輸出通過使用合適的電路22A和22B進行放 大/濾波，其輸出經相減和相加，然後進一步使用合適的電路24A和24B 進行放大/濾波以形成RAFF差分信號26以及RAFF求和信號28。控制電路14處理RAFF差分信號26和RAFF求和信號28以產生輸入到 伺服控制迴路中的合適的前饋補償信號。0004第二加速計，諸如壓電傳感器30，用於探測對磁碟驅動器的 物理衝擊。典型地，壓電傳感器30可對在0.1 — lkHz範圍內的物理衝 擊進行反應。壓電傳感器30的輸出用合適的電路32進行放大/濾波以 形成被控制電路14監視的衝擊探測信號34。電路32 —般是一個濾波 器，它增強與物理衝擊處於同樣範圍(即0.1 —lkHz)的信號。如果在 寫操作期間衝擊探測信號34的幅值超過了閾值(正的或者負的)，控 制電路就中斷寫操作以幫助最小化鄰近磁軌的改寫。0005熱間歇振蕩是由於具有不同熱膨脹係數的機械配對部分對 伺服系統造成的另一個幹擾。與物理衝擊類似，熱間歇振蕩可導致磁 頭4偏離目標磁軌並在寫操作中改寫鄰近磁軌。但是，熱間歇振蕩一 般發作的頻率比物理衝擊高得多，並且如果圖1示出的物理衝擊探測 器的帶寬增大到覆蓋熱間歇振蕩事件，則衝擊探測器會探測到過多的 偽衝擊事件，這會降低磁碟驅動器的性能。0006所以，存在對在磁碟驅動器中能夠可靠地探測並補償旋轉振 動、物理衝擊以及熱間歇振蕩的需要。發明內容0007本發明的實施方式包括含有磁碟以及在磁碟上面被徑向驅 動的磁頭。產生表示第一加速幹擾的第一線性加速信號，產生表示第 二加速幹擾的第二線性加速信號，以及產生表示熱間歇振蕩幹擾的第 三線性加速信號。第一線性加速信號與第三線性加速信號合併產生表 示組合的物理衝擊幹擾和熱間歇振蕩幹擾的第四線性加速信號。0008在一個實施方式中，第一和第二線性加速信號被組合以產生 表示旋轉振動幹擾的旋轉加速信號。在一個實施方式中，作為對旋轉 加速信號的回應，產生前饋補償信號並將該信號用於伺服磁頭。0009在另一個實施方式中，如果第四線性加速信號超出閾值，寫 操作就被中斷。0010在另一個實施方式中，熱間歇振蕩幹擾的主要頻率範圍明顯 高於物理衝擊幹擾的主要頻率範圍。0011在另一個實施方式中，加法器將第一線性加速信號和第三線 性加速信號相加產生第四線性加速信號。0012在另一個實施方式中，第一加速傳感器探測第一加速幹擾，以及第二加速傳感器探測熱間歇振蕩幹擾。第一濾波器對第一加速傳 感器的輸出進行濾波產生第一線性加速信號，其中第一濾波器的帶寬 基本覆蓋第一加速幹擾和物理衝擊幹擾的主要頻率範圍。第二濾波器 對第二加速傳感器的輸出進行濾波產生第三線性加速信號，其中第二 濾波器的帶寬基本覆蓋熱間歇振蕩幹擾的主要頻率範圍。在一個實施 方式中，第二濾波器的增益比第一濾波器的增益高。0013本發明的另一個實施方式包括操作磁碟驅動器的方法，磁碟 驅動器包括磁碟以及磁碟上面被徑向驅動的磁頭。產生表示第一加速 幹擾的第一線性加速信號，產生表示第二加速幹擾的第二線性加速信 號，以及產生表示熱間歇振蕩幹擾的第三線性加速信號。第一線性加 速信號與第三線性加速信號組合以產生表示組合的物理衝擊幹擾和熱 間歇振蕩幹擾的第四線性加速信號。


0014圖1示出現有技術磁碟驅動器，該磁碟驅動器包括兩個振動 傳感器，所述振動傳感器用於產生兩個線性加速信號，該兩個線性加 速信號合併起來用於感測旋轉振動幹擾；以及一個單獨的衝擊傳感器， 所述衝擊傳感器用於探測物理衝擊幹擾。0015圖2示出根據本發明的實施方式的磁碟驅動器，該磁碟驅動 器包括用於探測熱間歇振蕩幹擾的間歇振蕩傳感器，其中間歇振蕩傳 感器的輸出與線性加速信號合併起來探測物理衝擊幹擾。0016圖3示出根據本發明的實施方式的傳感器的示例性頻率響應 以及用於探測熱間歇振蕩和物理衝擊幹擾的濾波器電路。0017圖4示出根據本發明的實施方式用於實現振動傳感器、間歇振蕩傳感器的電路和伴隨的濾波器電路。
具體實施方式
0018圖2示出根據本發明的實施方式的磁碟驅動器，其包括磁碟 2以及在磁碟上面被徑向驅動的磁頭4。磁碟驅動器進一步包括控制電 路35，該控制電路35可操作用於產生表示第一加速幹擾的第一線性加 速信號36A和表示第二加速幹擾的第二線性加速信號36B，以及表示 熱間歇振蕩幹擾的第三線性加速信號38。第一線性加速信號36A和第 三線性加速信號38組合產生表示組合的物理衝擊幹擾和熱間歇振蕩幹 擾的第四線性加速信號40。0019類似於圖1中的現有技術磁碟驅動器，在一個實施方式中， 第一和第二線性加速信號36A和36B組合產生表示旋轉振動幹擾的旋 轉加速信號。在一個實施方式中，作為對旋轉加速信號的回應，產生 前饋補償信號並將該信號用於伺服磁頭。在圖2示出的實施方式中， 使用合適的電路22A和22B對振動傳感器20A和20B的輸出進行放大 /濾波，其輸出被相減和相加，然後進一步使用合適的電路24A和24B 來進行放大/濾波以產生旋轉加速前饋(RAFF)差分信號26和RAFF 求和信號28。控制電路35處理RAFF差分信號26和RAFF求和信號 28以產生輸入到伺服控制迴路中的合適的前饋補償信號。0020在圖2示出的實施方式中，磁頭4與致動器臂或傳動器臂6 的遠端相連接，致動器臂6通過音圈電動機(VCM) 8圍繞樞軸轉動 來將磁頭4徑向地置於磁碟2上方。磁碟2包括多個同心的數據磁軌 10，每個都被分成多個數據扇區。存取操作通過査找磁頭4到一個目 標數據磁軌並且在該數據磁軌內的數據扇區進行讀/寫操作來完成。磁 盤2包括嵌入的伺服扇區12Q-12N，所述伺服扇區12o-12w包含記錄在 其中的位置信息，諸如粗略位置信息(例如磁軌地址)和精確位置信 息(如伺服脈衝)。控制電路35將由磁頭4發出的用以解調伺服扇區 12o-12w的讀取信號16處理成為施加到VCM8的控制信號以將磁頭4 置於目標數據磁軌的上方。0021在一個實施方式中，如果第四線性加速信號40超過了閾值， 控制電路35就中斷寫操作。這就是說，如果探測到足夠大的物理衝擊 或熱間歇振蕩幹擾，則可中斷寫操作以幫助最小化鄰近磁軌的改寫。0022在一個實施方式中，振動傳感器20A和20B，還有熱間歇振 蕩傳感器42，均包括壓電傳感器。在一個實施方式中，圖2示出的熱 間歇振蕩幹擾傳感器42與圖1的現有技術磁碟驅動器中物理衝擊傳感 器30具有相同的頻率響應。在可替換實施方式中，圖2示出的熱間歇 振蕩傳感器42與圖1的物理衝擊傳感器30具有明顯不同的頻率響應。 然而，通過組合熱間歇振蕩傳感器42和放大器/濾波器22A的輸出38 以及振動傳感器中的一個20A和放大器/濾波器22A的輸出36A，可 以不使用圖1的現有技術磁碟驅動器的物理衝擊傳感器30，而系統仍 能夠探測到物理衝擊幹擾和熱間歇振蕩幹擾，這樣就降低了磁碟驅動 器的成本和複雜度。0023用於對圖1中現有技術磁碟驅動器的物理衝擊傳感器30的 輸出進行放大/濾波的電路32可包括合適的有源元件(例如運算放大 器)和無源元件(例如電容器和電阻器)。在圖2的實施方式中，放大 器/濾波器44的無源元件(電阻器和/或電容器)從電路32的同類變化 而來以響應熱間歇振蕩(熱間歇振蕩傳感器42可與圖1的物理衝擊傳 感器相同或不同)。還是在圖2的實施方式中，放大器/濾波器46包括 已經添加以進一步形成所需頻率響應的合適的無源元件。0024圖3示出用於探測衝擊和間歇振蕩幹擾的電路(振動傳感器 20A、放大器/濾波器22A、間歇振蕩傳感器42、放大器/濾波器44、加 法器48和放大器/濾波器46)的頻率響應的例子。如圖3所示，在一 個實施方式中，熱間歇振蕩幹擾的主要頻率範圍明顯高於物理衝擊幹 擾的主要頻率範圍。但是，由於物理衝擊幹擾的主要頻率範圍與旋轉 振動幹擾的頻率範圍重疊，振動傳感器20A可有益地用於探測旋轉振 動幹擾和物理衝擊幹擾兩者。0025在圖3的實施方式中，放大器/濾波器的無源元件這樣來選 擇使放大器/濾波器22A的帶寬基本覆蓋由於旋轉振動帶來的加速幹 擾的頻率範圍以及物理衝擊幹擾的主要範圍，並且放大器/濾波器44的帶寬基本覆蓋熱間歇振蕩幹擾的主要頻率範圍。同樣在圖3的實施 方式中，放大器/濾波器的無源元件可以這樣來選擇使放大器/濾波器44的增益比放大器/濾波器22A的增益高。這樣，為了降低較小的物理衝擊和振動帶來的錯誤觸發的數量，物理衝擊的敏感度比熱間歇振蕩的敏感度要低。在其他實施方式中，放大器/濾波器44的增益可以與放 大器/濾波器22A的相同或者更低，例如，當較小的物理衝擊和振動帶 來的錯誤觸發不是主要考慮時。0026為實現圖2示出的高水準電路圖，任何合適的電路都可使用。 例如，圖4示出一合適的電路圖，該電路圖包含振動振動傳感器20A 和20B、間歇振蕩傳感器42以及包含有源元件(運算放大器)和無源 元件(電阻器和電容器)的合適的放大器/濾波器電路。圖2中的加法 器48在圖4的實施方式中實現為電流求和點。0027任何設計規範都可以歸因於圖4所示的元件，其包括傳感器、 運算放大器、電阻器和電容器，以便得到所需頻率響應，例如圖3中 的頻率響應。也可利用其他設計考慮以獲得所需頻率響應，例如在印 刷電路板上將振動傳感器20A設置為物理上靠近間歇振蕩傳感器42。 在一個實施方式中，圖4示出的元件或組件被挑選和製造成為一批磁 盤驅動器，在替代實施方式中，使用合適的校準程序將一個或多於一 個元件(例如無源元件)動態地配置到每一個磁碟驅動器內。0028圖4中的一個或多於一個元件可與微處理器(晶片上系統或 SOC) —起集成到電路中，或者， 一個或多於一個元件可集成到一個 單獨的晶片中。在另一實施方式中， 一些元件(例如傳感器)可在集 成電路中製作，或者在另一替代實施方式中，被實現為與一集成電路 連接的單獨的分立元件。此外，圖2中的控制電路35可包括用於處理 RAFF信號26和28的任何合適的伺服電路，以及用於響應衝擊/間歇 振蕩探測信號40以中斷寫操作的任何合適的電路。例如，控制電路35 可包括執行控制程序的步驟的微處理器，和/或控制電路可包括合適的 狀態機電路。
權利要求
1. 一種磁碟驅動器，包括磁碟；磁頭，其在所述磁碟上面被徑向驅動；以及控制電路，其可操作用於產生表示第一加速幹擾的第一線性加速信號；產生表示第二加速幹擾的第二線性加速信號；產生表示熱間歇振蕩幹擾的第三線性加速信號；以及合併所述第一線性加速信號和所述第三線性加速信號以產生第四線性加速信號，所述第四線性加速信號表示組合的物理衝擊幹擾和熱間歇振蕩幹擾。
2. 根據權利要求1所述的磁碟驅動器，其中所述控制電路進 一步可操作用於合併所述第一和第二線性加速信號以產生旋轉加速信 號，所述旋轉加速信號表示旋轉振動幹擾。
3. 根據權利要求2所述的磁碟驅動器，其中所述控制電路進 一步可操作用於產生前饋補償信號，所述前饋補償信號用於伺服所述 磁頭響應所述旋轉加速信號。
4. 根據權利要求1所述的磁碟驅動器，其中所述控制電路進 一步可操作用於當所述第四線性加速信號超出閾值時中斷寫操作。
5. 根據權利要求1所述的磁碟驅動器，其中所述熱間歇振蕩 幹擾的主要頻率範圍明顯高於所述物理衝擊幹擾的主要頻率範圍。
6. 根據權利要求1所述的磁碟驅動器，其中所述控制電路進 一步包括加法器，其用於疊加所述第一線性加速信號和所述第三線性 加速信號以產生所述第四線性加速信號。
7. 根據權利要求1所述的磁碟驅動器，其中所述控制電路進 一步包括第一加速傳感器，其可操作用於探測所述第一加速幹擾；第二加速傳感器，其可操作用於探測所述熱間歇振蕩幹擾；第一濾波器，其用於濾波所述第一加速探測器的輸出以生成所 述第一線性加速信號，其中所述第一濾波器的帶寬基本覆蓋所述第一加速幹擾和所述物理衝擊幹擾的主要頻率範圍；以及第二濾波器，其用於濾波所述第二加速探測器的輸出以生成所 述第三線性加速信號，其中所述第二濾波器的帶寬基本覆蓋所述熱間 歇振蕩幹擾的主要頻率範圍。
8. 根據權利要求7所述的磁碟驅動器，其中所述第二濾波器的 增益高於所述第一濾波器的增益。
9. 一種操作磁碟驅動器的方法，所述磁碟驅動器包括磁碟，以 及在所述磁碟上面被徑向驅動的磁頭，所述方法包括產生表示第一加速幹擾的第一線性加速信號； 產生表示第二加速幹擾的第二線性加速信號； 產生表示熱間歇振蕩幹擾的第三線性加速信號；以及 合併所述第一線性加速信號和所述第三線性加速信號以產生第四線性加速信號，所述第四線性加速信號表示組合的物理衝擊幹擾和熱間歇振蕩幹擾。
10. 根據權利要求9所述的方法，進一步包括合併所述第一和第 二線性加速信號以產生旋轉加速信號，所述旋轉加速信號表示旋轉振 動幹擾。
11. 根據權利要求10所述的方法，進一步包括產生前饋補償信 號，所述前饋補償信號用於伺服所述磁頭響應所述旋轉加速信號。
12. 根據權利要求9所述的方法，進一步包括當所述第四線性加速信號超出閾值時中斷寫操作。
13. 根據權利要求9所述的方法，其中所述熱間歇振蕩幹擾的主 要頻率範圍明顯高於所述物理衝擊幹擾的主要頻率範圍。
14. 根據權利要求9所述的方法，進一步包括疊加所述第一線性 加速信號和所述第三線性加速信號以產生所述第四線性加速信號。
15. 根據權利要求9所述的方法，進一步包括 感測所述第一加速幹擾以產生第一感測信號； 感測所述熱間歇振蕩幹擾以產生第二感測信號； 濾波所述第一感測信號以生成所述第一線性加速信號，其中所述第一濾波器的帶寬基本覆蓋所述第一加速幹擾和所述物理衝擊幹擾 的主要頻率範圍；以及濾波所述第二感測信號以生成所述第三線性加速信號，其中所 述第二濾波器的帶寬基本覆蓋所述熱間歇振蕩幹擾的主要頻率範圍。
16. 根據權利要求15所述的方法，其中第二濾波的增益高於第 一濾波的增益。
17. —種磁碟驅動器，包括 磁碟磁頭，其在所述磁碟上面被徑向驅動；以及 用於產生表示第一加速幹擾的第一線性加速信號的裝置； 用於產生表示第二加速幹擾的第二線性加速信號的裝置； 用於產生表示熱間歇振蕩幹擾的第三線性加速信號的裝置；以及用於合併所述第一線性加速信號和所述第三線性加速信號以產 生第四線性加速信號的裝置，所述第四線性加速信號表示組合的物理 衝擊幹擾和熱間歇振蕩幹擾。
全文摘要
公開一種磁碟驅動器，其包括磁碟，以及在所述磁碟上方被徑向驅動的磁頭。生成表示第一加速幹擾的第一線性加速信號，生成表示第二加速幹擾的第二線性加速信號，以及生成表示熱間歇振蕩幹擾的第三線性加速信號。所述第一線性加速信號和所述第三線性加速信號組合以生成第四線性加速信號，該第四線性加速信號表示組合的物理衝擊幹擾和熱間歇振蕩幹擾。
文檔編號G11B5/596GK101393749SQ20081009125
公開日2009年3月25日 申請日期2008年4月23日 優先權日2007年9月19日
發明者A·沙赫翁, T·A·弗累斯 申請人:威騰電子技術公司