專利名稱：高級數字記錄系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種ADR(高級數字記錄)系統(tǒng)，它使用具有讀部分和寫部分的薄膜磁頭在磁帶上讀和寫信息，其中，磁帶上的磁跡傳感信號能夠被讀出，而數據信號能夠被寫在磁帶上并被讀出，該高級數字記錄系統(tǒng)包括預放大器，與其連接的磁跡傳感信號與數據信號的讀出通道，和磁跡傳感信號的低通濾波器。
磁跡傳感信號被存儲在磁帶深處，并包含對與磁帶和所需時間控制信號有關的定位和薄膜磁頭伺服控制來說很重要的信息。數據信號已經緊靠磁帶表面被存儲在下面，并包含從磁帶讀取的讀數據信號，和由處理IC提供以寫在磁帶上的寫數據信號。在讀取模式中，磁帶上的磁跡傳感信號和數據信號被讀出。在寫入模式中，磁帶上的磁跡傳感信號被讀出，而數據信號被寫在磁帶上。在讀/寫模式中，磁帶上的磁跡傳感信號被讀出，數據信號被寫在磁帶上，而且還特別為確認的目的而被讀出。在后者的情況中，將提供兩個物理分離的薄膜磁頭，一個在讀取模式被激活，而另一個在寫入模式被激活，為在磁帶上寫數據信號而激活的磁頭，也為從磁帶讀出磁跡傳感信號而激活。
在寫入模式和讀/寫模式中，數據信號在磁跡傳感信號讀出期間都被寫入，由于這是由同一個薄膜磁頭來完成的，所以將出現串音。特別是，它帶來這樣的問題，即待讀出的磁跡傳感信號的信號強度和待寫入的數據信號的強度非常不同；典型的磁跡傳感信號的強度約為1mVpp，而數據信號的強度約為1.2Vpp。待讀出的磁跡傳感信號和由于串音而與其同時讀出的數據信號被送至預放大器IC；這些信號由于強烈的串音信號而在預放大器中被限幅，從而磁跡傳感信息可能丟失。
為了解決這個問題，近來提出通過在讀取模式和讀/寫模式中在薄膜磁頭和預放大器IC之間放入低通濾波器來防止預放大器中發(fā)生的限幅。由于典型的磁跡傳感信號帶寬約為500Hz-10kHz，而數據信號帶寬約為1.5kHz至幾MHz，所以能夠獲得磁跡傳感信號和由于串音出現的數據信號的分離。由于串音而出現的數據信號被抑制，同時磁跡傳感信號被傳輸和放大。預放大器輸入端的低通濾波器的接通由寫入模式被激活時起作用的寫控制信號(寫啟動信號WrEn)來控制。
由于薄膜磁頭的歐姆電阻通常小于100Ω，而預放大器的輸入電阻大于1.5kΩ，所以為了實現所期望的濾波，電容器必須具有很大的電容(約為1μF)，這使得它不能被有效地和預放大器一起集成在IC上。增加磁頭和輸入電阻之間的阻抗以獲得較低的電容值是可能的，但是會導致信噪比的劣化，因為，增加阻抗會導致更強的噪聲。對此，阻抗增加造成的衰減可以通過更大的放大來補償。
上述公知方案中，低通濾波器被突然打開和關閉，其缺點是“偏移”電壓跳變被引入預放大器。該偏移電壓跳變能夠干擾磁跡傳感信號中的零串音，造成時間控制誤差和磁帶伺服控制誤差。此外，在IC形式的預放大器之外，需要放入實現低通濾波器所需的元件，意味著該方案相對昂貴。
本發(fā)明的目的是消除所述問題，至少將它們限制到相當的程度，并提供一種高級數字記錄系統(tǒng)，其中，以有效的方式和IC形式，一方面是磁跡傳感信號，另一方面是寫入期間(寫入模式或讀/寫模式中)由于串音而出現的數據信號和在讀出時(讀出模式中)讀出的“有用”的數據信號，它們能夠被相互分離。下面為簡短起見，將參考磁跡傳感信號和數據信號的分離。
按照本發(fā)明，為了該目的，如在開始段落中說明的高級數字記錄系統(tǒng)，其特征在于，磁跡傳感信號和數據信號的通道分離，以及磁跡傳感信號的濾波都在IC上配備的預放大器中進行。這特別意味著在寫入模式或讀/寫模式中磁跡傳感信號的讀出期間，所讀的信號是在預放大器中，即以IC形式，從由于串音而同時讀出的數據信號中濾波和分離的。
特別地，預放大器包括具有集電極電阻(電阻器RL)和共射共基級的射極放大器，該共射共基級包括在其集電極電路中，同時，在共射共基級的集電極和基極之間提供去耦電路，它使得射極放大器的輸出電壓呈現低通特性，同時還滿足由去耦電路造成的附加噪聲分布能夠被忽略。
看來通過該方法，給出適當的去耦電路的計算，在發(fā)射極放大器輸出端就能夠獲得低通特性，而電容能夠選擇得很小，從而其IC形式的設計成為可能。雖然相對于集電極電阻器的輸出，去耦電路會在射極放大器的輸出造成附加噪聲分布，但是該附加噪聲分布相對于由磁帶和薄膜磁頭造成的噪聲基本上可忽略。
射極放大器的輸出提供磁跡傳感信號，而所述晶體管的集電極輸出電壓提供數據信號。
應當注意，共射共基級可以由一個或多個晶體管或由一個或多個FET形成。在對晶體管進行參照的地方，應當理解也包含FET；當然，集電極、基極和射極這些詞也可以理解為漏極、柵極和源極。
除了以IC形式來實現現在成為可能，按照本發(fā)明的高級數字記錄系統(tǒng)的優(yōu)點還有不再需要象現有技術中WrEn信號這樣的寫控制信號，從而不再發(fā)生與其缺點有關的偏移電壓跳變。由于節(jié)省了外部元件，即不存在IC形式的元件，所以制造成本也降低了。
雖然能夠使用更高階的濾波器，但在簡單的實施例中，共射共基級由晶體管和去耦電路形成，該去耦電路由配置在該晶體管的集電極和基極之間的反饋電阻器(電阻器RF)和與晶體管基極連接的去耦電容器(電容器C)形成。
對于最佳電壓放大率，射極放大器由單級接地射極放大器形成，同時預放大器進一步包括用于射極放大器基極dc設定的電路。
通過適當的計算，就能夠給出射極放大器的輸出電壓TS相對于其輸入電壓Vi的傳遞特性，它能夠近似表示為TSVi=-gM1*RL*11+jωC(RF+RL)]]>并且給出所述晶體管集電極的輸出電壓DATA相對于所述輸入電壓Vi的傳遞特性，它能夠近似表示為DATAVi=-gM1*RL]]>其中RF＞＞RL，(RF+RL)＞＞l/gM1，gM1表示單級接地射極放大器中的晶體管固有射極電阻的倒數。換句話說，磁跡傳感信號和數據信號的放大率在被討論的帶寬中都由因子gM1*RL確定，即由射極放大器的電壓放大率確定。這里注意，所述近似的數據信號傳遞函數是在該通道的帶寬內表示的，即l/gM2的帶寬，其中gM2表示晶體管8固有射極電阻的倒數。但是該帶寬要比磁跡傳感信號的大許多。
通過分別選擇去耦電路數值的RL和RF為例如2k7和330k，約22pF的去耦電容器C電容就足夠了。這樣的電容很容易以IC形式實現。
如已經在上文中所述的，磁跡傳感信號的濾波以這樣的方式進行，從而結果在磁跡傳感信號的帶寬中，附加噪聲分布被引入，它相對于由薄膜磁頭和磁帶造成的噪聲是可忽略的。特別地，相對于集電極電阻器上的輸出，射極放大器的輸出將包含由反饋電阻器RF造成的附加噪聲分布。在往回計算射極放大器的輸入(等效電壓噪聲)時，該附加噪聲分布，能夠近似表示為(RFRL*1gM1)4kTBRF]]>其中k表示波耳茲曼常數，T表示絕對溫度，而B表示噪聲帶寬。給出選定的RL和RF值，該磁跡傳感信號輸出通道中的附加噪聲分布相對于數據信號的輸出通道，僅在噪聲中導致約2dB的絕對差值。相對于由磁帶和薄膜磁頭造成的噪聲，這只是很小的噪聲分布。由磁帶和磁頭引入的噪聲典型地高出10dB以上。磁跡傳感信號(通帶內)和數據信號的放大率，即gM1*RL，約為40dB。
本發(fā)明現在將參考相應的附圖進一步說明。在附圖中

圖1示意性地示出了按照現有技術的低通濾波器和預放大器；和圖2示意性地示出了按照本發(fā)明的具有輸入電路的預放大器實施例。
圖1示出了薄膜磁頭1和IC，IC中包括預放大器2，讀出磁跡傳感信號(TS)從中傳送的讀取通道3，和讀出數據信號(DATA)從中傳送的讀取通道4，在磁帶讀出期間，讀出的信息直接從薄膜磁頭1和預放大器2通過通道3或4傳送。在寫入模式和讀/寫模式中，因為串音信號使數據信號被同時讀出，磁跡傳感信號需要被濾波。為此，提供低通濾波器5，在開關轉換到寫入模式或讀/寫模式時，它通過寫使能信號WrEn經開關6而打開。如在上文中所述，這樣的已經公知的濾波技術不能令人滿意。
圖2示出了按照本發(fā)明的濾波技術，其中在IC上，在預放大器自身中實現了磁跡傳感信號和數據信號的通道分離，同時磁跡傳感信號被濾波。圖2中配置在IC上的預放大器包括具有集電極電阻RL和共射共基級的射極放大器7，該共射共基級包括在其集電極電路中，是共射共基結構的晶體管8的形式。射極放大器7被設計為具有晶體管9的單級接地射極放大器。在晶體管8的集電極和基極之間提供去耦電路10，它使得射極放大器7的輸出電壓呈現低通特性；因此，通過該輸出，磁跡傳感信號被送出。在晶體管8的集電極輸出端，在讀取模式中，數據信號被送出，而在讀/寫模式或——雖然不是特別與實際相關——在寫入模式中，磁跡傳感信號的讀出期間，數據信號通過串音呈現。
去耦電路10由配置在晶體管8的集電極和基極之間的反饋電阻器RF和配置在該晶體管基極和地之間的去耦電容器C形成。
因為共射共基級即晶體管8的dc設定從節(jié)點P經反饋電阻器RF發(fā)生，所以TS輸出7對晶體管9的過載不敏感。晶體管8的設定電流由晶體管9來確定；即使共射共基級的集電極由于輸入端的相對大干擾信號(串音)而變得飽和，濾波和未失真或基本未失真輸出信號TS仍然能夠被獲得。薄膜磁頭1的信號以輸入信號Vi提供給晶體管9的基極。預放大器包括用于晶體管9的dc設定的電路11。
這里說明的預放大器的傳遞函數能夠通過下列關系式來表示TSVi=-gM1*RL*11+jωC(RF+RL)]]>DATAVi=-gM1*RL]]>這里注意，數據信號的傳遞函數是在該通道的帶寬內表示的，即l/gM2的帶寬，其中gM2表示晶體管8固有射極電阻的倒數。但是該帶寬要比磁跡傳感信號的大許多。
從在各自帶寬內示出的關系式看來，放大率由射極放大器的放大因子gM1*RL確定，同時磁跡傳感信號TS已經經過低通濾波，而由于相對高的RL和RF值，電容C能夠保持相對較低，至少相對于按照圖1中表示的現有技術的濾波器中的電容器電容，從而該電容也能夠以IC形式實現。
數據信號和——低通濾波器的帶寬內——磁跡傳感信號的放大率，在l/gM1＝25歐姆和RL如上所述為2k7時，約等于100，即40dB。
在考慮低通濾波器輸出端對磁跡傳感信號的附加噪聲分布時，即往回計算射極放大器輸入端的噪聲分布(RFRL*1gM1)4kTBRF]]>在k＝1.38.10-23J/K°，T300K°而假定B為1Hz時，它保持該附加噪聲分布約為0.67nV/√Hz，它在射極放大器輸出端的整個帶寬導致噪聲中約2dB絕對差的降低。該實施例中的DATA輸出端噪聲約為0.85nV/√Hz，而在TS輸出端約為[(0.85)2+(0.67)2]1/2＝1.1nV/√Hz。
最后，應當指出，特別地，在供電電壓低時FET具有良好的效果。因此有可能選擇較高的RF值和更低的電容C值。
權利要求
1.一種ADR(高級數字記錄)系統(tǒng)，它使用具有讀部分和寫部分的薄膜磁頭在磁帶上讀和寫信息，其中，磁帶上的磁跡傳感信號能夠被讀出，而數據信號能夠被寫在磁帶上并被讀出，該高級數字記錄系統(tǒng)包括預放大器，與其連接的磁跡傳感信號與數據信號的讀出通道，和磁跡傳感信號的低通濾波器，其特征在于磁跡傳感信號和數據信號的通道分離與磁跡傳感信號的濾波都在IC上的預放大器中進行。
2.按照權利要求1的高級數字記錄系統(tǒng)，其特征在于預放大器包括具有集電極電阻(電阻器RL)和共射共基結構晶體管的射極放大器，該晶體管包括在其集電極電路中，同時，在所述晶體管的集電極和基極之間提供去耦電路，它使得射極放大器的輸出電壓呈現低通特性，同時在各自的帶寬內幾乎沒有附加噪聲被去耦電路引入。
3.按照權利要求2的高級數字記錄系統(tǒng)，其特征在于射極放大器的輸出提供磁跡傳感信號，而所述晶體管的集電極輸出電壓提供通過串音呈現的數據信號。
4.按照權利要求2或3的高級數字記錄系統(tǒng)，其特征在于去耦電路由配置在所述晶體管的集電極和基極之間的反饋電阻(電阻器RF)和與晶體管基極連接的去耦電容器(電容C)形成。
5.按照權利要求2-4中任一權利要求的高級數字記錄系統(tǒng)，其特征在于射極放大器由單級接地射極放大器形成，預放大器進一步包括用于射極放大器基極dc設定的電路。
6.按照權利要求4或5的高級數字記錄系統(tǒng)，在該權利要求回引權利要求4的情況下，其特征在于射極放大器的輸出電壓TS相對于其輸入電壓Vi具有能夠近似表示的傳遞特性TSVi=-gMA*RL*11+jωC(RF+RL)]]>并且所述晶體管集電極的輸出電壓DATA相對于所述輸入電壓Vi具有能夠近似表示的傳遞特性DATAVi=-gM1*RL]]>其中RF＞＞RL，(RF+RL)＞＞l/gM1，gM1表示單級接地射極放大器中的晶體管固有射極電阻的倒數。
全文摘要
一種ADR(高級數字記錄)系統(tǒng),它使用具有讀部分和寫部分的薄膜磁頭(1)在磁帶上讀和寫信息,其中,磁帶上的磁跡傳感信號能夠被讀出,而數據信號能夠被寫在磁帶上并被讀出,該高級數字記錄系統(tǒng)包括預放大器(2),與其連接的磁跡傳感信號與數據信號的讀出通道(3,4),和磁跡傳感信號的低通濾波器。磁跡傳感信號和數據信號的通道分離與磁跡傳感信號的濾波都在IC上提供的預放大器(7,8)中進行。
文檔編號G11B33/12GK1375097SQ00813146
公開日2002年10月16日 申請日期2000年9月22日 優(yōu)先權日1999年9月22日
發(fā)明者J·G·M·范圖伊爾 申請人:翁斯特里姆有限公司