專(zhuān)利名稱(chēng)：伺服控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及到在磁存儲(chǔ)介質(zhì)上記錄和讀取數(shù)據(jù)，尤其涉及到維持磁頭相對(duì)于磁存儲(chǔ)介質(zhì)上磁道的位置的伺服控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在磁存儲(chǔ)介質(zhì)的磁道上記錄和讀取數(shù)據(jù)要求磁讀/寫(xiě)頭精確定位。讀/寫(xiě)頭必須迅速地移到并保持在進(jìn)行記錄和讀取數(shù)據(jù)的特定磁道的中央上方。磁頭隨著發(fā)生在頭和磁存儲(chǔ)介質(zhì)之間在轉(zhuǎn)換方向上的相對(duì)運(yùn)動(dòng)記錄和讀取數(shù)據(jù)。頭從一個(gè)磁道平移過(guò)磁道寬度到達(dá)另一個(gè)磁道，這個(gè)方向同轉(zhuǎn)換方向垂直。
例如，一個(gè)可記錄盤(pán)典型地包含同心數(shù)據(jù)磁道并在一個(gè)磁頭下旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)方向定義為轉(zhuǎn)換方向。從磁道到磁道的徑向運(yùn)動(dòng)定義為平移方向。一個(gè)磁帶典型地包含沿帶的長(zhǎng)度在轉(zhuǎn)換方向上延展的并同帶邊緣平行的數(shù)據(jù)磁道。然而在磁帶螺旋搜索系統(tǒng)中，帶在與帶寬成一個(gè)角度移動(dòng)的頭下移動(dòng)，對(duì)角線(xiàn)方向定義為轉(zhuǎn)換方向。
在磁介質(zhì)上讀取和記錄數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)介質(zhì)典型地使用伺服控制系統(tǒng)在平移方向上精確定位數(shù)據(jù)頭。伺服控制系統(tǒng)從一個(gè)讀取存儲(chǔ)介質(zhì)上伺服磁道中所記錄的伺服控制信息的伺服磁頭上得到一個(gè)定位信號(hào)。典型地，伺服控制信息包含兩種并行的但不相同的模式。伺服頭沿著兩種不同伺服模式之間的邊緣移動(dòng)，這兩種模式與數(shù)據(jù)磁道相對(duì)準(zhǔn)而記錄。當(dāng)伺服頭位于相對(duì)于兩種伺服模式邊界的中央時(shí)，則相關(guān)的讀/寫(xiě)頭也位于相對(duì)于數(shù)據(jù)磁道的中央。
伺服模式可包含半寬磁通轉(zhuǎn)換的脈沖串，它們延展至伺服磁道的一半，具有不同的相位或頻率。因?yàn)橐粋€(gè)單個(gè)的伺服位置由一對(duì)鄰近的模式?jīng)Q定，這些模式常被稱(chēng)作″半磁道″。通常，伺服頭的寬度大于或等于大約半個(gè)伺服磁道。用一個(gè)半寬的伺服頭，當(dāng)頭移動(dòng)過(guò)半個(gè)磁道越過(guò)中央時(shí)可以立即確定為了達(dá)到中央位置而向哪個(gè)方向移動(dòng)頭。用小于半個(gè)磁道寬度的伺服頭，當(dāng)頭完全越過(guò)一個(gè)伺服磁道或另一個(gè)的一半時(shí)也不能確定應(yīng)向哪個(gè)方向移動(dòng)。大于半磁道寬度的伺服頭通常用于嵌入式伺服系統(tǒng)，這種伺服系統(tǒng)和數(shù)據(jù)用同一個(gè)讀頭。這種系統(tǒng)中，每個(gè)其它模式是不同的以避免頭跑進(jìn)一個(gè)相鄰的磁道模式中，這將無(wú)法確定向哪個(gè)方向移動(dòng)。
在Behr的美國(guó)專(zhuān)利No.3,686,649中描述了對(duì)半磁道伺服控制系統(tǒng)方法的另一種可選方式，它描述了一個(gè)使用伺服控制信息的盤(pán)驅(qū)動(dòng)器伺服控制系統(tǒng)，伺服控制信息中包含從同一條平行于盤(pán)半徑的線(xiàn)成不同角度的兩個(gè)方向延展通過(guò)伺服磁道寬度的磁通轉(zhuǎn)換線(xiàn)。一對(duì)這樣的轉(zhuǎn)換線(xiàn)以對(duì)稱(chēng)四邊形的形式定義了一個(gè)控制區(qū)。一個(gè)控制頭檢測(cè)一個(gè)由第一次轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的正向脈沖和一個(gè)由第二次轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的負(fù)向脈沖。這樣產(chǎn)生的信號(hào)包含一個(gè)可與參考信號(hào)相比較的脈沖定位信號(hào)，以指示控制頭偏離伺服磁道中心線(xiàn)多遠(yuǎn)。此系統(tǒng)據(jù)稱(chēng)可允許存儲(chǔ)盤(pán)上每英寸多于200條磁道。然而，對(duì)盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備和帶存儲(chǔ)設(shè)備要求有越來(lái)越大的存儲(chǔ)密度。例如，常規(guī)盤(pán)設(shè)備可達(dá)到每英寸5000條磁道。
半磁道伺服控制法一般可滿(mǎn)足直接訪問(wèn)存儲(chǔ)設(shè)備，如盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。帶存儲(chǔ)系統(tǒng)以獨(dú)特的特點(diǎn)操作，即提高了提供高存儲(chǔ)密度的難度。在磁帶存儲(chǔ)系統(tǒng)中，存儲(chǔ)介質(zhì)/磁頭的接觸表面不象盤(pán)系統(tǒng)的環(huán)境那樣清潔，并且，與盤(pán)系統(tǒng)不同，磁帶運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)同磁頭實(shí)際接觸。相對(duì)不潔的環(huán)境和介質(zhì)與頭之間的接觸，還有伺服頭相對(duì)大的寬度，對(duì)介質(zhì)和伺服頭產(chǎn)生了顯著的損壞和摩擦并在兩者表面上產(chǎn)生了局部聚集的污染。結(jié)果，伺服頭對(duì)伺服控制信息的空間反應(yīng)隨著時(shí)間而變化，這或是隨時(shí)間逐漸磨損的結(jié)果或是由于污染的碎屑之間脈沖串相互作用的結(jié)果。
伺服頭空間反應(yīng)的改變使得在定位信號(hào)中產(chǎn)生差錯(cuò)，以至于當(dāng)伺服頭實(shí)際上已經(jīng)偏離伺服磁道中心線(xiàn)時(shí)，一個(gè)定位信號(hào)可能會(huì)指示沒(méi)有發(fā)生磁道錯(cuò)誤配準(zhǔn)。要將定位信號(hào)中的差錯(cuò)從定位信號(hào)本身檢測(cè)出來(lái)是非常困難的。所以常常使用冗余伺服磁道來(lái)提高可靠性，這里伺服控制系統(tǒng)僅當(dāng)兩個(gè)或更多冗余磁道的數(shù)據(jù)一致時(shí)才使用定位信號(hào)。冗余伺服磁道降低了可用于數(shù)據(jù)記錄的存儲(chǔ)介質(zhì)的表面積并需要更多的磁頭和支持電路。
由上面的討論，很明顯需要有一種特別適合于磁帶系統(tǒng)的伺服控制系統(tǒng)以降低由于伺服頭的磨損和碎屑造成的定位信號(hào)差錯(cuò)的幅度，并使得定位信號(hào)差錯(cuò)更容易檢測(cè)，本發(fā)明滿(mǎn)足了這一需要。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，磁介質(zhì)存儲(chǔ)設(shè)備中的一個(gè)磁道跟隨系統(tǒng)從一個(gè)或更多個(gè)特殊模式的伺服磁道中得到頭定位信息。伺服模式包含記錄于一個(gè)伺服磁道中多于一個(gè)方位角方向的磁轉(zhuǎn)換，以使得在模式任意點(diǎn)上從所讀取的伺服模式中得到的伺服定位信號(hào)脈沖的時(shí)序隨著頭越過(guò)磁道寬度的移動(dòng)而不斷變化。由伺服讀頭產(chǎn)生的脈沖的時(shí)序由適當(dāng)?shù)碾娐方獯a以提供一個(gè)供伺服系統(tǒng)使用的速度恒定的定位信號(hào)，從而將數(shù)據(jù)頭定位于存儲(chǔ)介質(zhì)的所需數(shù)據(jù)磁道上。
在本發(fā)明的一方面中，伺服系統(tǒng)包括一個(gè)包含兩個(gè)不同轉(zhuǎn)換方位角方向的重復(fù)循環(huán)序列。例如，模式可以包含基本同磁道長(zhǎng)度垂直的直的轉(zhuǎn)換并交替以方位傾斜的轉(zhuǎn)換。也就是，方位傾斜的轉(zhuǎn)換與頭的轉(zhuǎn)換方向成一角度延展越過(guò)磁道寬度。由一個(gè)伺服讀頭讀取的轉(zhuǎn)換的相對(duì)時(shí)序與頭相對(duì)于磁道中心的位置成線(xiàn)性關(guān)系。通過(guò)確定兩個(gè)定時(shí)間隔之間的比率來(lái)提供速度恒定性。具體講，可通過(guò)使用在相同轉(zhuǎn)換間測(cè)量的間隔來(lái)規(guī)范化不同轉(zhuǎn)換間變化的時(shí)間間隔以確定這個(gè)比率。最大動(dòng)態(tài)范圍和線(xiàn)性度可通過(guò)使用比伺服磁道模式寬度和數(shù)據(jù)磁道寬度窄的一個(gè)讀頭得到。對(duì)伺服模式譯碼的同步通過(guò)在作為模式起始點(diǎn)的模式中提供稱(chēng)作空閑間隔或同步間隙的周期性間隙完成。
在本發(fā)明的另一方面中，通過(guò)識(shí)別模式序列來(lái)完成差錯(cuò)檢測(cè)和校正。例如，如果伺服模式在同步間隙間包含一預(yù)定數(shù)目的轉(zhuǎn)換，那么如果在間隙間沒(méi)有遇到所期望數(shù)目的轉(zhuǎn)換則意味著伺服磁道讀取錯(cuò)誤。同樣，在一個(gè)伺服模式序列中不同間隔的時(shí)序必須同一個(gè)已知的格式匹配；在某些參數(shù)內(nèi)的匹配失敗意味著錯(cuò)誤的伺服磁道讀取。在檢測(cè)到某些錯(cuò)誤后，系統(tǒng)可通過(guò)用一個(gè)不同(冗余)伺服磁道上的信息替換，或臨時(shí)用一個(gè)估計(jì)值的信息替換，或通過(guò)其它方法來(lái)校正錯(cuò)誤信息。
帶存儲(chǔ)介質(zhì)上的伺服模式可使用一個(gè)多間隙伺服寫(xiě)頭產(chǎn)生。頭的間隙具有適于產(chǎn)生上面所描述伺服模式特征的形狀。例如，為使伺服模式包含兩個(gè)不同方位角方向的直轉(zhuǎn)換，一個(gè)在每個(gè)方向上具有一個(gè)窄的直間隙的雙間隙頭滿(mǎn)足了這一需要。在本發(fā)明的一個(gè)特征中，頭的模式的間隙通過(guò)在一個(gè)鐵氧體環(huán)磁頭結(jié)構(gòu)上用稱(chēng)作光刻的技術(shù)鍍一層坡莫合金來(lái)產(chǎn)生。流經(jīng)寫(xiě)頭線(xiàn)圈的電流脈沖把頭上間隙的幾何模式轉(zhuǎn)化為帶上的相同磁模式。恰當(dāng)?shù)拿}沖時(shí)序產(chǎn)生期望的模式序列。
根據(jù)本發(fā)明，使用一個(gè)窄于寫(xiě)在存儲(chǔ)介質(zhì)上的伺服磁道的伺服讀頭減少了由于錯(cuò)誤的定位信號(hào)引起的跟蹤差錯(cuò)。如果伺服讀頭較窄，伺服讀頭或存儲(chǔ)介質(zhì)上伺服模式的內(nèi)部缺陷和磨損產(chǎn)生較小的定位差錯(cuò)。同樣，如果伺服讀頭比數(shù)據(jù)磁道的寬度窄，存儲(chǔ)介質(zhì)或伺服讀頭上臨時(shí)的或永久的碎屑的積累也產(chǎn)生較小的定位檢測(cè)誤差。本系統(tǒng)特別適用于使用同數(shù)據(jù)磁道永遠(yuǎn)分離的專(zhuān)用伺服磁道。但是本系統(tǒng)也可用于嵌入式伺服系統(tǒng)。
在本發(fā)明的另一方面中，伺服控制系統(tǒng)檢測(cè)具有第一轉(zhuǎn)換極性的磁通轉(zhuǎn)換而忽略具有第二轉(zhuǎn)換極性的磁通轉(zhuǎn)換。這樣，伺服控制信息模式組只在具有相同極性的轉(zhuǎn)換間給予定時(shí)。這就避免了由于在伺服寫(xiě)頭的制造中，在實(shí)際伺服控制信息的寫(xiě)過(guò)程中磁帶的特性和讀頭本身的不對(duì)稱(chēng)性而可能發(fā)生的轉(zhuǎn)換的相反極性的時(shí)序中的偏移。如果希望的話(huà)，可通過(guò)使用冗余的第二套相反極性轉(zhuǎn)換來(lái)進(jìn)一步提高信噪比。


通過(guò)下面對(duì)最佳實(shí)施方式的描述，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)很清楚，以下用舉例的方法描述了本發(fā)明的原理。
圖1是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的帶驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備和相關(guān)帶盒的透視圖。
圖2是一個(gè)表示圖1所示的帶驅(qū)動(dòng)器和帶盒組合中磁頭和伺服控制系統(tǒng)的原理圖。
圖3是一個(gè)表示根據(jù)本發(fā)明的可選擇的頭組件的原理圖。
圖4，5和6表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的三種可選的伺服模式。
圖7圖示了由圖2中所示磁頭產(chǎn)生的伺服控制信號(hào)。
圖8表示伺服頭跟蹤圖6中所示伺服模式的軌跡和它產(chǎn)生的頭輸出信號(hào)圖。
圖9表示伺服頭跟蹤一種根據(jù)本發(fā)明圖示的第四種可選伺服模式的軌跡和它產(chǎn)生的頭輸出信號(hào)。
圖10，11和12是用于圖2中所示伺服控制系統(tǒng)的定位信號(hào)譯碼器的框圖。
圖13，14，15和16是用于圖2中所示伺服控制系統(tǒng)的一種可選的定位信號(hào)譯碼器的框圖。
圖17表示伺服頭跟蹤圖9中所示伺服模式的軌跡，同時(shí)表示了它產(chǎn)生的頭輸出信號(hào)和相應(yīng)的A和B信號(hào)間隔。
圖18是一張存儲(chǔ)于圖13所示系統(tǒng)中用于解調(diào)圖17中所示伺服模式的數(shù)據(jù)表。
圖19表示在磁存儲(chǔ)帶上記錄伺服模式的一個(gè)鼓系統(tǒng)。
圖20表示可被圖19中所示系統(tǒng)記錄于一部分磁帶上的磁通轉(zhuǎn)換。
圖21表示可用于記錄圖9中所示伺服模式的一個(gè)多間隙頭。
圖22是圖21所示頭的一個(gè)橫截面。
圖23是圖21和22所示頭的伺服模式間隙域的平面圖。
圖24是一個(gè)表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的用于寫(xiě)磁帶的伺服寫(xiě)頭的原理圖。
圖25是一個(gè)表示根據(jù)本發(fā)明的用于生成磁帶的記錄系統(tǒng)的原理圖。
圖26是圖25所示記錄系統(tǒng)的原理圖。
具體實(shí)施例方式
圖1表示了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的基于定時(shí)的伺服系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)包括一個(gè)接收一個(gè)帶數(shù)據(jù)帶盒14的驅(qū)動(dòng)器，后者通過(guò)一根數(shù)據(jù)電纜18連接到主處理器16。帶盒包括一個(gè)含有一卷磁帶20的盒子19。為使用伺服控制信息所構(gòu)造的本系統(tǒng)包含一個(gè)磁通轉(zhuǎn)換的重復(fù)伺服模式，此模式記錄于數(shù)據(jù)帶盒中磁帶20上的磁道中，并延展越過(guò)磁道寬度以使隨著一個(gè)磁伺服讀頭在平移方向上移過(guò)磁道寬度時(shí)通過(guò)讀取伺服控制信息而產(chǎn)生的一個(gè)伺服定位信息信號(hào)在不斷變化，以此指示頭在磁道中的相對(duì)位置。帶驅(qū)動(dòng)器12可以讀取伺服控制信息并產(chǎn)生一個(gè)定位信號(hào)來(lái)控制相關(guān)數(shù)據(jù)讀頭的位置，或使用一個(gè)磁伺服寫(xiě)頭把伺服控制信息寫(xiě)到數(shù)據(jù)帶盒中的磁道上，或二者都做。這個(gè)系統(tǒng)加以最優(yōu)化以便用于磁帶環(huán)境，以使由于磨損和碎屑引起的定位信號(hào)差錯(cuò)的幅值降低并且這種差錯(cuò)易于檢測(cè)。
帶驅(qū)動(dòng)器12包含一個(gè)帶盒14可以插入的接收槽22。主處理器16包括，舉例而言，一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)如IBM公司的“PS/2”個(gè)人計(jì)算機(jī)，或一臺(tái)工作站如IBM公司的“RS6000”工作站，或是一臺(tái)小型機(jī)如IBM公司的“AS400”計(jì)算機(jī)。帶驅(qū)動(dòng)器12可很好地與這些主處理器和使用帶盒的帶庫(kù)系統(tǒng)，如IBM公司的“3480”和“3490”帶驅(qū)動(dòng)裝置兼容。帶盒14可采用多種帶盒格式中的任意一種，包括如常規(guī)的8mm，4mm，1/4英寸和1/2英寸數(shù)據(jù)帶盒格式。
圖2是帶盒14(圖1)中磁帶20的一部分通過(guò)帶驅(qū)動(dòng)裝置12的一個(gè)磁頭組件24的俯視圖。在剖視圖中用虛線(xiàn)表示出帶從哪里在頭組件下面通過(guò)。頭組件用實(shí)線(xiàn)表示并包括一個(gè)用來(lái)檢測(cè)記錄于帶上的伺服磁道27的相對(duì)窄的伺服讀頭26。為了圖示相對(duì)大小，同時(shí)表示出的是定位于包含多個(gè)數(shù)據(jù)磁道的帶中數(shù)據(jù)磁道域29之上用于讀取記錄于數(shù)據(jù)磁道上數(shù)據(jù)的頭組件中的一個(gè)數(shù)據(jù)讀頭28。為簡(jiǎn)化敘述，圖2給出了一個(gè)單個(gè)的伺服讀頭和一個(gè)單個(gè)的數(shù)據(jù)讀頭。熟練的技術(shù)人員懂得大部分帶系統(tǒng)具有多個(gè)伺服磁道，多個(gè)伺服讀頭，多個(gè)數(shù)據(jù)讀和寫(xiě)頭。
在圖2中，所指示的伺服磁道中心線(xiàn)30沿帶20的長(zhǎng)度延展。圖2表示出伺服讀頭是相對(duì)窄的并且寬度實(shí)際上小于伺服磁道27的寬度。具體講，在最佳實(shí)施方式中伺服讀頭的寬度小于一個(gè)單個(gè)數(shù)據(jù)磁道的半個(gè)寬度(未表示出)，它典型地比一個(gè)伺服磁道更窄。
在圖2中，當(dāng)帶20相對(duì)于頭沿磁道30的長(zhǎng)度線(xiàn)性移動(dòng)時(shí)出現(xiàn)，帶頭在轉(zhuǎn)換方向內(nèi)的相對(duì)移動(dòng)，這種移動(dòng)可使伺服讀頭26讀取伺服模式。當(dāng)這種移動(dòng)出現(xiàn)時(shí)，伺服讀頭檢測(cè)磁通轉(zhuǎn)換的伺服模式以使它產(chǎn)生一個(gè)通過(guò)伺服信號(hào)線(xiàn)34提供的模擬伺服讀頭信號(hào)并送給譯碼器36。信號(hào)譯碼器處理伺服讀頭信號(hào)并產(chǎn)生一個(gè)定位信號(hào)，后者借助于定位信號(hào)線(xiàn)38傳送給伺服控制器40。伺服控制器產(chǎn)生一個(gè)伺服機(jī)械控制信號(hào)并借助于控制線(xiàn)42傳送給頭組件24。一個(gè)頭組件的伺服機(jī)械通過(guò)在平移方向上移動(dòng)頭26使之越過(guò)伺服磁道30的寬度來(lái)響應(yīng)來(lái)自伺服控制器的伺服信號(hào)。伺服控制器40監(jiān)視來(lái)自信號(hào)譯碼器36的定位信號(hào)并產(chǎn)生到達(dá)目的位置所需的控制信號(hào)，以使當(dāng)頭到達(dá)期望目標(biāo)時(shí)控制信號(hào)等同于這個(gè)信號(hào)。
圖3表示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的一個(gè)多伺服磁道、多頭系統(tǒng)。此系統(tǒng)除下列方面外同圖2所示系統(tǒng)很相似。圖3中的頭組件24’包括一個(gè)數(shù)據(jù)讀頭28a和一個(gè)數(shù)據(jù)寫(xiě)頭28b，分別用于在帶數(shù)據(jù)域29的數(shù)據(jù)磁道上讀和寫(xiě)數(shù)據(jù)。圖3所示的帶20’除第一伺服磁道27之外還包括一個(gè)第二伺服磁道27’，這些伺服磁道放置在數(shù)據(jù)域29的相對(duì)兩側(cè)。同時(shí)還示出了第二伺服磁道的中心線(xiàn)30’。圖3中頭組件24’也包括一個(gè)用于讀取記錄于第二伺服磁道27’的伺服信息的第二伺服讀頭26’。應(yīng)注意頭組件24’產(chǎn)生兩個(gè)伺服信號(hào)，每一個(gè)用于一個(gè)伺服讀頭。頭組件通過(guò)信號(hào)線(xiàn)34把來(lái)自第一伺服讀頭26的伺服信號(hào)提供給相應(yīng)的譯碼器36并通過(guò)信號(hào)線(xiàn)34’把來(lái)自第二伺服讀頭26’的伺服信號(hào)提供給相應(yīng)的譯碼器36’。這些相應(yīng)的譯碼器把它們的定位信號(hào)提供給伺服控制器40。應(yīng)注意大部分帶系統(tǒng)包含多個(gè)數(shù)據(jù)讀頭和寫(xiě)頭，為了敘述的目的圖3中只給出了單獨(dú)的一對(duì)。
如上面提到的，根據(jù)本發(fā)明的伺服模式包含越過(guò)伺服磁道寬度延展的磁通轉(zhuǎn)換，以使隨著伺服讀頭移過(guò)每個(gè)伺服磁道的寬度時(shí)通過(guò)讀取模式所產(chǎn)生的伺服讀頭信號(hào)將不斷變化。圖4，5和6給出了根據(jù)本發(fā)明的伺服模式的幾種可選實(shí)施方式。熟練的技術(shù)人員可識(shí)別出黑色的垂直條，此后稱(chēng)為條，表示越過(guò)伺服磁道寬度延展的記錄磁通量的磁化區(qū)，條的邊緣包含用于檢測(cè)產(chǎn)生伺服讀頭信號(hào)的磁通轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換具有兩個(gè)磁極性，每個(gè)在條的一個(gè)邊緣。當(dāng)伺服讀頭越過(guò)轉(zhuǎn)換時(shí)，它產(chǎn)生一個(gè)其極性由轉(zhuǎn)換的極性所確定的脈沖。例如，伺服頭可以在每個(gè)條的前沿(遇到一個(gè)條時(shí))產(chǎn)生一個(gè)正脈沖，在后沿(離開(kāi)一個(gè)條時(shí))產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖。每個(gè)伺服模式包含一個(gè)不同條的重復(fù)序列，這些條至少以?xún)蓚€(gè)方向越過(guò)磁道寬度以使第一個(gè)方向同第二個(gè)方向不平行。
例如，在圖4中，伺服模式44包含一個(gè)交替的條序列，越過(guò)磁道寬度延展的第一種條46實(shí)際上同磁道的轉(zhuǎn)換方向垂直，第二種條48相對(duì)于讀頭有一個(gè)方位傾斜。也就是說(shuō)，第二種條相對(duì)于磁道中心線(xiàn)49的平移方向有一個(gè)傾斜度。圖5中所示的模式50包含一個(gè)由第一種條52和第二種條54組成的交替序列，第一種直的條52與磁道中心線(xiàn)垂直，第二種人字形的條具有對(duì)于磁道中心線(xiàn)傾斜對(duì)稱(chēng)的兩條腿。也就是說(shuō)，模式50包含一個(gè)其特點(diǎn)為由兩個(gè)相互影響的磁道形成的條，每個(gè)磁道包含人字形的一條腿54a或另一條腿54b。圖6中的模式56包含人字形的第一種條58和第二種條60，它們背靠背地放置以形成一個(gè)關(guān)于磁道中心線(xiàn)62對(duì)稱(chēng)的菱形模式。很明顯，模式56也可以認(rèn)為是一個(gè)包含相對(duì)一個(gè)條的中心線(xiàn)相互影響的兩個(gè)伺服磁道的條。
對(duì)于圖4-6中所示的每一種伺服模式44，50，56，隨著帶在轉(zhuǎn)換方向上相對(duì)于頭做線(xiàn)性移動(dòng)時(shí)定位于帶20上的一個(gè)伺服讀頭產(chǎn)生一個(gè)具有峰值的模擬伺服讀頭信號(hào)，這些峰值的峰到峰周期隨頭在平移方向上移過(guò)磁道的寬度而變化。由下面更完整的描述，定時(shí)值的變化被用來(lái)確定磁伺服讀頭在伺服磁道內(nèi)的相對(duì)位置。
圖4-6中所示的伺服模式44，50，56包括定義了第一和第二種間隔的第一和第二種條，分別標(biāo)作A間隔和B間隔，它們被用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)立于帶速的定位信號(hào)。通過(guò)對(duì)間隔定時(shí)并計(jì)算它們的比率來(lái)產(chǎn)生定位信號(hào)。對(duì)這些模式，一個(gè)A間隔被定義為沿磁道的轉(zhuǎn)換方向從一條磁帶的一個(gè)條到另一個(gè)條磁帶的下一個(gè)條之間的間隔，而B(niǎo)間隔定義為沿磁帶的轉(zhuǎn)換方向上同一磁帶的兩個(gè)條之間的間隔。應(yīng)該清楚，從條到條的定時(shí)間隔隨伺服讀頭在平移方向上移過(guò)磁道寬度而變化。還應(yīng)注意，只有A間隔變化，B間隔是恒定的，而與位置無(wú)關(guān)。
這樣，在圖4中，將被稱(chēng)為A1的第一個(gè)A間隔從第一個(gè)垂直的條延展至第一個(gè)具有一個(gè)方位傾斜的條，第一個(gè)B間隔B1從第一個(gè)垂直的條延展至第二個(gè)垂直的條，可以同樣定義以后的伺服模式間隔A2，A3，...和B2，B3，...。圖5中，第一個(gè)A間隔A1從一個(gè)垂直的條延展至第一個(gè)人字形的條同時(shí)第一個(gè)B間隔B1從第一個(gè)垂直的條延展至第二個(gè)人字形的條。第二個(gè)間隔B2從第二個(gè)垂直的條延展至第三個(gè)垂直的條。圖6中，第一個(gè)A間隔A1，從包含第一個(gè)菱形左邊部分的第一個(gè)人字形延展至包含第一個(gè)菱形右邊部分的下一個(gè)人字形，同時(shí)第一個(gè)B間隔B1，從第一個(gè)菱形左邊部分延展至第二個(gè)菱形右邊部分。第二個(gè)A間隔A2從第二個(gè)菱形的左邊部分延展至第二個(gè)菱形的右邊部分。第二個(gè)B間隔B2從第二個(gè)菱形的左邊部分延展至第三個(gè)菱形的左邊部分。應(yīng)注意最后一個(gè)條沒(méi)有用來(lái)定義一個(gè)間隔。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)伺服控制系統(tǒng)提供了一種裝置，用于確定伺服讀頭與伺服模式起點(diǎn)與終點(diǎn)的相對(duì)位置。模式內(nèi)位置的確定使得系統(tǒng)得到下一個(gè)將讀到的條的特性并完成差錯(cuò)檢測(cè)，如果希望的話(huà)，也可完成差錯(cuò)校正。例如，在圖4所示的第一種伺服模式44這種形式中，系統(tǒng)可以得知下一個(gè)將讀到的條是一個(gè)直的轉(zhuǎn)換還是方位傾斜的轉(zhuǎn)換。在最佳實(shí)施方式中，由伺服譯碼器所檢測(cè)的伺服模式中的一個(gè)周期性同步特征來(lái)確定位置。
在圖4，5和6所示的模式中，同步特征在條組之間含有空閑間隔。空閑間隔是沒(méi)有轉(zhuǎn)換的，這樣可使得在大于一組中任意兩個(gè)條之間的最大間隔的間隔中不會(huì)在轉(zhuǎn)換方向上出現(xiàn)條。如果希望的話(huà)，非伺服控制模式數(shù)據(jù)的信息可放置于空閑間隔內(nèi)。例如，如果條之間的間隙至少有兩個(gè)不同的長(zhǎng)度，可把信息以間隙長(zhǎng)度的一串碼的形式寫(xiě)入同步特征的空閑間隔。這些信息可用來(lái)指示數(shù)據(jù)塊位置，帶的縱向位置，或其它用于驅(qū)動(dòng)器操作的信息。因?yàn)橄到y(tǒng)可以知道一個(gè)空閑間隔后的下一個(gè)磁通轉(zhuǎn)換是一個(gè)垂直組條所以伺服控制系統(tǒng)用空閑間隔來(lái)同步以確定位置。連續(xù)空閑間隔之間的條組被稱(chēng)作“伺服脈沖串”。每個(gè)伺服脈沖串包含一定數(shù)量的條和轉(zhuǎn)換，下面進(jìn)一步描述將它們用于差錯(cuò)檢測(cè)和校正。當(dāng)高效地利用了帶介質(zhì)時(shí)，每個(gè)脈沖串帶的條的數(shù)目提供了合適的伺服控制同步，這使得在每個(gè)不同條之后不需要一個(gè)同步特征來(lái)獲得合適的同步。
例如，在圖4中，圖示了一個(gè)第一種伺服模式組66和一個(gè)第二種伺服模式組68。第一和第二種伺服模式組由一個(gè)包含一個(gè)空閑間隔70的同步特征分開(kāi)。對(duì)于一個(gè)大于A間隔的間隔，空閑間隔沿帶在轉(zhuǎn)換方向上延展，這個(gè)間隔是從第一個(gè)垂直方向的條到第二個(gè)傾斜方向的條之間的間隔。同樣，圖5給出了伺服脈沖串74，76之間的一個(gè)空閑間隔72，圖6給出了伺服脈沖串80，82之間的一個(gè)開(kāi)始間隙78。如上邊所提到的，非伺服模式數(shù)據(jù)的信息寫(xiě)在這些間隔中。
為了降低頭不規(guī)則性的幾率和控制系統(tǒng)由于伺服讀頭信號(hào)失真引起的不穩(wěn)定，根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)僅在具有相同極性的磁通轉(zhuǎn)換之間將A和B間隔定時(shí)。這樣做是因?yàn)?，例如，伺服?xiě)頭構(gòu)造中的不對(duì)稱(chēng)性，實(shí)際伺服寫(xiě)過(guò)程中的變化和由于磁帶本身或讀頭特性的其它缺點(diǎn)可能會(huì)在具有相反極性轉(zhuǎn)換的定時(shí)中引起偏移。僅在相同極性的轉(zhuǎn)換間定時(shí)，可消除由于極性間的不同造成的定時(shí)差錯(cuò)。例如，只有如讀頭在通過(guò)條的前沿時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換脈沖可以使用。通過(guò)條的后沿時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換脈沖被忽略。
通過(guò)使用相反極性的第二套冗余的轉(zhuǎn)換可進(jìn)一步降低信噪比。在這種情況下，將提供一個(gè)冗余伺服模式譯碼系統(tǒng)用于將定位信號(hào)從兩種極性的磁通轉(zhuǎn)換中分離出來(lái)進(jìn)行譯碼。為了進(jìn)行詳細(xì)描述，將對(duì)與一個(gè)極性相關(guān)的譯碼系統(tǒng)進(jìn)行描述。但是應(yīng)該知道，可以提供一種用于具有相反極性轉(zhuǎn)換的類(lèi)似的譯碼系統(tǒng)。
圖7表示當(dāng)圖2所示的磁頭讀取圖4所示的伺服模式時(shí)產(chǎn)生的模擬伺服讀頭信號(hào)84。圖7表示出當(dāng)伺服讀頭越過(guò)圖4的第一條的前沿時(shí)出現(xiàn)了第一個(gè)伺服讀頭信號(hào)峰值86。當(dāng)伺服讀頭越過(guò)圖4的第一條的后沿時(shí)出現(xiàn)了第一個(gè)負(fù)峰值88。第二種轉(zhuǎn)換極性被忽略了。余下對(duì)伺服系統(tǒng)的描述將涉及到僅檢測(cè)伺服讀頭信號(hào)的正峰值。
圖8表示一條伺服讀頭所沿路徑的圖6的菱形模式，在它下面是磁伺服讀頭越過(guò)伺服模式條時(shí)產(chǎn)生的相應(yīng)伺服讀頭信號(hào)92，并指示出了A和B間隔。如上所述，每個(gè)連續(xù)的A間隔稱(chēng)作A1，A2，等等，B間隔類(lèi)似地稱(chēng)作B1，B2，等等。圖8表示移過(guò)各個(gè)條時(shí)產(chǎn)生的一個(gè)正峰值并定義了模式間隔，而在為定位信號(hào)的產(chǎn)生而確定定時(shí)間隔時(shí)忽略了下降的峰值。圖8指示出伺服模式大約寬408微米長(zhǎng)434微米。
圖9給出了一個(gè)可選的嵌入式的，或交錯(cuò)的菱形模式94，同時(shí)表示了伺服讀頭所沿的路徑96，它下面表示了頭越過(guò)伺服模式條時(shí)產(chǎn)生的輸出信號(hào)97，并指示出了A和B間隔。交錯(cuò)的菱形模式包含一個(gè)由一組人字形轉(zhuǎn)換構(gòu)成的五個(gè)交錯(cuò)菱形的序列，隨后跟有四個(gè)交錯(cuò)的菱形。重復(fù)這個(gè)序列以構(gòu)成這種伺服模式。
圖9所示的五個(gè)菱形和四個(gè)菱形的各組由一個(gè)相對(duì)短的空閑間隔99所分隔，這個(gè)間隔最窄處的寬度大于一個(gè)交錯(cuò)組內(nèi)任意兩個(gè)同類(lèi)條之間的間隔并且位于任意兩組之間。不具有轉(zhuǎn)換的另一類(lèi)型的模式間隙位于圖9模式中的一組菱形內(nèi)部，這也是很明顯的。因?yàn)閮?nèi)部間隙98出現(xiàn)在一個(gè)四菱形和五菱形的序列之間或一個(gè)五菱形和四菱形的序列之間，所以可以很容易的區(qū)分出來(lái)。與此對(duì)照，因?yàn)榭臻e間隔99僅在具有相同數(shù)目的條的兩個(gè)條序列之后出現(xiàn)，如在兩個(gè)4條組或兩個(gè)5條組之后，所以可被識(shí)別出來(lái)。
圖9給出了最佳實(shí)施方式中的伺服模式。尺寸如下轉(zhuǎn)換方向上的帶寬2.5um。一個(gè)組內(nèi)條的區(qū)間為5um。伺服模式垂直于轉(zhuǎn)換方向的寬度為408um，分成寬為204um的對(duì)稱(chēng)兩半。條相對(duì)于轉(zhuǎn)換方向的垂線(xiàn)傾斜成7。4度角。在下面的尺寸中，所有的長(zhǎng)度從一條的前沿到另一條的前沿度量菱形之間的空閑間隔99在最窄處為10um；4菱形組中的內(nèi)部間隙為15um；5菱形組中的內(nèi)部間隙為10um。
圖9圖示出一個(gè)A間隔定義為從一個(gè)菱形左側(cè)的一條延展至這個(gè)菱形右側(cè)相應(yīng)的條。例如，第一個(gè)A間隔A1從第一個(gè)菱形左側(cè)的第一條延展至這個(gè)菱形右側(cè)的第一條。相應(yīng)的B間隔從一個(gè)菱形左側(cè)的一條延展至下一個(gè)菱形左側(cè)相應(yīng)的條。
圖9中所示的模式94最大限度地利用了磁道的長(zhǎng)度來(lái)產(chǎn)生定位信號(hào)。模式每隔221um重復(fù)一次，這樣，與其它所示伺服模式的較長(zhǎng)周期采樣區(qū)間相比，采樣區(qū)間長(zhǎng)僅為221um。因?yàn)閳D9中每個(gè)交錯(cuò)的菱形伺服模式包含一定數(shù)目的條，同步特征的空閑間隔可通過(guò)計(jì)算伺服讀頭經(jīng)過(guò)的條數(shù)來(lái)檢測(cè)。把模式分成四個(gè)菱形后跟五個(gè)菱形的組使得譯碼器可確定頭在轉(zhuǎn)換方向上相對(duì)于磁道的位置。更具體講，即使在譯碼器錯(cuò)過(guò)了一條的情況下也能夠自身進(jìn)行同步，因?yàn)樗梢云谕谑盏絻蓚€(gè)五條的脈沖串后，接下來(lái)將收到兩個(gè)四條的脈沖串，然后又是兩個(gè)五條的脈沖串，如此這樣循環(huán)。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)可用于實(shí)施一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的差錯(cuò)檢測(cè)和校正方案。
圖9所示模式94的尺寸給出了一個(gè)最佳設(shè)計(jì)，它平衡了三個(gè)伺服要求伺服模式寬度，采樣頻率和定位信號(hào)噪音。模式寬度(圖9中標(biāo)示為408um)確定了伺服讀頭信號(hào)的范圍。這個(gè)范圍可以是幾個(gè)數(shù)據(jù)磁道的寬度(未表示出)。在這個(gè)實(shí)施方式中伺服模式的寬度大約等于八個(gè)數(shù)據(jù)磁道的寬度，這可以使得一個(gè)伺服讀取部件可用來(lái)定位八個(gè)不同數(shù)據(jù)磁道上的一個(gè)給定數(shù)據(jù)讀頭。
伺服讀頭信號(hào)的采樣頻率由伺服模式的長(zhǎng)度和帶速?zèng)Q定。在最佳實(shí)施方式中，伺服模式長(zhǎng)為221um。它在這段空間中產(chǎn)生兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，一個(gè)在間隔B4的末端，一個(gè)在間隔B8的末端。在大約2。0m/s的典型帶速下，這就產(chǎn)生了一個(gè)每秒18,100次采樣的頻率。采樣頻率的要求由伺服回路的其余部件確定。如果采樣頻率太低，必須降低回路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以在系統(tǒng)中保持用于精確控制回路穩(wěn)定性的足夠的相位裕度。
定位信號(hào)的噪音由三個(gè)因素決定轉(zhuǎn)換間隔定時(shí)度量中的噪音，每次采樣所度量的轉(zhuǎn)換間隔定時(shí)的數(shù)目，和轉(zhuǎn)換間隔定時(shí)到定位信號(hào)的換算系數(shù)。一些因素如介質(zhì)噪音和電子噪音決定了轉(zhuǎn)換間隔定時(shí)度量中的噪音并較大地獨(dú)立于模式的尺寸。這個(gè)噪音在本討論中認(rèn)為是一個(gè)常數(shù)。由于求平均值，所測(cè)量轉(zhuǎn)換的數(shù)目影響到定位信號(hào)噪音。在圖9所示的模式94中，每次采樣測(cè)量四個(gè)A和B間隔。在譯碼器中，對(duì)這四次測(cè)量求平均值以產(chǎn)生這次采樣的定位信號(hào)。在包含更多條并因此在模式中有更多的轉(zhuǎn)換的情況下，可通過(guò)增加平均值來(lái)降低噪音，但這將需要一個(gè)較長(zhǎng)的模式，這又降低了采樣頻率。把間隔定時(shí)轉(zhuǎn)換到定位信號(hào)的換算系數(shù)由條的傾斜度得出。
隨著條轉(zhuǎn)換同伺服磁道中心線(xiàn)垂直方位傾斜的增大，轉(zhuǎn)換之間的定時(shí)隨伺服頭的位置變化也更大。這些較大的定時(shí)差別降低了定位信號(hào)中的噪音。然而增大的傾斜度也使得伺服模式變長(zhǎng)了，降低了采樣頻率。應(yīng)該注意，增大的傾斜度由于方位角的損失削弱了來(lái)自伺服讀頭的信號(hào)強(qiáng)度。當(dāng)確定用于一個(gè)給定應(yīng)用場(chǎng)合的最優(yōu)伺服模式時(shí)應(yīng)考慮所有這些因素。圖9中所示的模式94表示了一個(gè)最佳設(shè)計(jì)，但是，熟練的技術(shù)人員可通過(guò)調(diào)整模式的布局和尺寸容易提出不同目標(biāo)的設(shè)計(jì)。
圖10，11和12給出了圖2中所示信號(hào)譯碼器36的框圖。由下面的進(jìn)一步描述，譯碼器最好包含差錯(cuò)檢測(cè)和校正電路。熟練的技術(shù)人員會(huì)懂得這兩個(gè)功能可由同一電路提供或由分開(kāi)的電路模塊提供。圖10所示譯碼器36通過(guò)線(xiàn)34接收如圖7所示來(lái)自伺服讀頭的模擬伺服讀頭信號(hào)并使用峰值檢測(cè)器102把這個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)化為脈沖邏輯信號(hào)。在最佳實(shí)施方式中，峰值檢測(cè)器的輸出信號(hào)在一個(gè)正向轉(zhuǎn)換時(shí)(前沿)升高而在負(fù)向轉(zhuǎn)換時(shí)降低，以使得譯碼器區(qū)分兩個(gè)極性。
如上所述，定位信號(hào)由一個(gè)數(shù)字信號(hào)譯碼器36(圖2)進(jìn)行譯碼。譯碼器的功能是測(cè)量A和B的時(shí)間間隔并進(jìn)行必要的計(jì)算以使得定位信號(hào)可用于伺服控制系統(tǒng)的其余部分。此外，差錯(cuò)檢測(cè)和校正可在譯碼器內(nèi)實(shí)施。熟練的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到雖然譯碼的設(shè)計(jì)和操作必須適于所用的特定伺服磁道，但有許多通過(guò)不同硬件和軟件的方法完成這項(xiàng)功能。為了圖示的目的，圖10和11表示了一個(gè)用于圖4所示條簡(jiǎn)單模式所用的譯碼器和差錯(cuò)校正電路。
圖7表示作為讀取圖4所示模式的結(jié)果從一個(gè)伺服讀頭得到的模擬信號(hào)。如圖10所示，這個(gè)模擬信號(hào)由一個(gè)峰值檢測(cè)器102轉(zhuǎn)化為一個(gè)數(shù)字信號(hào)。峰值檢測(cè)器的輸出在檢測(cè)到正峰值時(shí)由邏輯“低”變?yōu)檫壿嫛案摺?，在?fù)峰值時(shí)由“低”變?yōu)椤案摺?。譯碼器被設(shè)計(jì)為僅從峰值的一個(gè)極性來(lái)觸發(fā)所有的間隔定時(shí)，這個(gè)極性與前面討論的磁轉(zhuǎn)換的一個(gè)單個(gè)極性相一致。
在譯碼器中，一些計(jì)數(shù)器用作同步和間隔定時(shí)的定時(shí)器。一個(gè)開(kāi)始計(jì)數(shù)器104通過(guò)尋找比在一個(gè)脈沖串中所允許的最大值還長(zhǎng)的無(wú)轉(zhuǎn)換間隔來(lái)檢測(cè)起始間隙70(見(jiàn)圖4)。當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)起始間隙后，重置同步和控制電路111以開(kāi)始譯碼下一個(gè)新的脈沖串。每遇到伺服模式中的一個(gè)峰值，即激勵(lì)并重置適當(dāng)?shù)挠?jì)數(shù)器對(duì)適當(dāng)?shù)腁和B間隔定時(shí)。一個(gè)單個(gè)的“X”計(jì)數(shù)器106定時(shí)每個(gè)A間隔。因?yàn)檫B續(xù)的B間隔是鄰接的，并且輸出計(jì)數(shù)器的和與重置計(jì)數(shù)器需要一定的時(shí)間，所以?xún)蓚€(gè)“Y”計(jì)數(shù)器Y1 108和Y2 110交替地對(duì)B間隔定時(shí)。所期望的定位信號(hào)是A和B的比率，它由以下的示例電路計(jì)算因?yàn)槿珨?shù)字除法操作需要龐大的電路，當(dāng)B值的要求范圍較小時(shí)(假定帶速在一限定范圍內(nèi)變化)，使用一個(gè)帶有ROM查詢(xún)表的乘法器是有益的。B的值(兩個(gè)Y計(jì)數(shù)器之一的輸出)由一個(gè)Y1/Y2計(jì)數(shù)器選擇器112選擇并通過(guò)一個(gè)ROM查詢(xún)表116轉(zhuǎn)化為一個(gè)1/B值，ROM查詢(xún)表的輸出在一個(gè)乘法器114中與A相乘。這樣，原始定位信號(hào)118包含每對(duì)A和B值完成時(shí)的值A(chǔ)/B(每個(gè)脈沖串中有8次)。
圖11給出了一個(gè)同圖10中所示譯碼器一起使用的實(shí)際差錯(cuò)檢測(cè)和校正電路的框圖。圖示電路對(duì)每個(gè)脈沖串處執(zhí)行差錯(cuò)檢測(cè)，并為每個(gè)脈沖串輸出一個(gè)單個(gè)的定位信號(hào)。在沒(méi)有發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)的情況下，脈沖串的輸出為在脈沖串中發(fā)現(xiàn)的八個(gè)單獨(dú)A/B值的平均值。如果檢測(cè)到了一個(gè)差錯(cuò)，一個(gè)簡(jiǎn)單的方法是用最近的無(wú)差錯(cuò)值替換當(dāng)前的錯(cuò)誤脈沖串輸出值。這些功能如下完成一個(gè)轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)器120對(duì)每個(gè)脈沖串中出現(xiàn)的轉(zhuǎn)換進(jìn)行計(jì)數(shù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定，大部分差錯(cuò)包括偶爾檢測(cè)到一個(gè)額外轉(zhuǎn)換，或漏檢一個(gè)合法轉(zhuǎn)換，都是由于噪音，遺漏，碎屑或其它原因造成。當(dāng)這些錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)，轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)器將每個(gè)脈沖串的轉(zhuǎn)換數(shù)計(jì)數(shù)非正確數(shù)目(本例中為18)，并將輸出一個(gè)差錯(cuò)信號(hào)。附加的差錯(cuò)檢測(cè)通過(guò)比較在所述脈沖串中產(chǎn)生的八個(gè)A/B值的連續(xù)值來(lái)完成。一個(gè)偏差累加器124對(duì)八個(gè)A/B值中的四個(gè)求和并減去剩余的四個(gè)，給出一個(gè)指示八個(gè)值的不等性程度的偏差結(jié)果。如果這個(gè)偏差值超過(guò)了一個(gè)預(yù)定的界限，一個(gè)偏差限檢測(cè)器126產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤信號(hào)。這些差錯(cuò)信號(hào)由一個(gè)差錯(cuò)門(mén)/控制邏輯121處理，當(dāng)沒(méi)有檢測(cè)到差錯(cuò)時(shí)，這個(gè)邏輯在線(xiàn)122上產(chǎn)生一個(gè)脈沖串?dāng)?shù)據(jù)準(zhǔn)備好信號(hào)以發(fā)出脈沖串來(lái)指示來(lái)自脈沖串平均累加器128的正確脈沖串?dāng)?shù)據(jù)的可用性。如果檢測(cè)到一個(gè)差錯(cuò)，新的脈沖串平均數(shù)據(jù)被拒絕，并用最新的無(wú)差錯(cuò)值替換，這由一個(gè)鎖存器完成，它把最新的來(lái)自累加器128的正確脈沖串平均值提供給一個(gè)數(shù)據(jù)選擇器132。一條脈沖串差錯(cuò)線(xiàn)123指示當(dāng)前輸出值是一個(gè)新的無(wú)差錯(cuò)值還是一個(gè)以前保存的值。
伺服控制系統(tǒng)利用脈沖串差錯(cuò)線(xiàn)123和脈沖串?dāng)?shù)據(jù)準(zhǔn)備好線(xiàn)122來(lái)確定定位信號(hào)的完整性對(duì)于精確的伺服控制操作是否充分。例如，在檢測(cè)到一定數(shù)目連續(xù)的差錯(cuò)后或超過(guò)一預(yù)定時(shí)間間隔后還沒(méi)有新的無(wú)差錯(cuò)數(shù)據(jù)，則系統(tǒng)會(huì)拒絕定位數(shù)據(jù)。當(dāng)出現(xiàn)這種錯(cuò)誤狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)將選擇接收來(lái)自另一冗余伺服磁道的定位信號(hào)數(shù)據(jù)，或者如果沒(méi)有伺服磁道產(chǎn)生無(wú)差錯(cuò)數(shù)據(jù)，則系統(tǒng)可能禁止寫(xiě)數(shù)據(jù)，以避免在磁道外寫(xiě)新數(shù)據(jù)和意外地擦除鄰近磁道上的數(shù)據(jù)的可能性。圖12圖示了這樣一種結(jié)構(gòu)。
圖11所示的電路在檢測(cè)到一個(gè)差錯(cuò)時(shí)可僅通過(guò)以最新無(wú)差錯(cuò)值的替換來(lái)完成差錯(cuò)校正。熟練的技術(shù)人員可了解到其它算法，如一個(gè)估計(jì)的當(dāng)前值的替換，會(huì)給伺服控制系統(tǒng)帶來(lái)一定的好處。
圖12給出了用來(lái)確定脈沖串?dāng)?shù)據(jù)信號(hào)應(yīng)被認(rèn)為是合法還是非法的鑒別器電路140的框圖。一個(gè)超時(shí)定時(shí)器142和一個(gè)連續(xù)差錯(cuò)計(jì)數(shù)器144從線(xiàn)122上接收脈沖串?dāng)?shù)據(jù)準(zhǔn)備好信號(hào)。脈沖串差錯(cuò)確定信號(hào)從一個(gè)如圖11所示的差錯(cuò)門(mén)/控制電路接收。如果超時(shí)定時(shí)器在一預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)沒(méi)有收到一個(gè)無(wú)差錯(cuò)伺服脈沖串信號(hào)，則超時(shí)定時(shí)器向一個(gè)差錯(cuò)門(mén)146提供一個(gè)差錯(cuò)信號(hào)。如連續(xù)差錯(cuò)計(jì)數(shù)器144發(fā)現(xiàn)預(yù)定數(shù)目的連續(xù)脈沖串中有錯(cuò)，則向差錯(cuò)門(mén)提供一個(gè)差錯(cuò)信號(hào)。如超時(shí)定時(shí)器和連續(xù)差錯(cuò)計(jì)數(shù)器都沒(méi)有向差錯(cuò)門(mén)指示一個(gè)差錯(cuò)，則認(rèn)為譯碼信號(hào)是合法的。于是一個(gè)鎖存器148把一個(gè)數(shù)據(jù)合法信號(hào)150設(shè)置為高電平，指示一個(gè)合法輸出。
圖10-12中描述的譯碼器是圖示基于定時(shí)的伺服模式譯碼的和差錯(cuò)檢測(cè)與校正的原理的一種相對(duì)簡(jiǎn)單的形式。本發(fā)明的最佳實(shí)施方式使用圖9所示的交錯(cuò)模式，這種方式已經(jīng)為得到寬伺服磁道寬度，高信噪比，高采樣頻率和良好的差錯(cuò)檢測(cè)能力的綜合性能而最優(yōu)化。
圖13-16中以框圖的形式圖示了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的一個(gè)譯碼器的最佳實(shí)施方式。圖17給出了在圖9所示伺服模式的一部分之上的一個(gè)伺服讀頭的路徑，還有由此產(chǎn)生的被伺服讀頭接收的模擬信號(hào)以及被定時(shí)的A和B間隔。模式由交替的四個(gè)和五個(gè)交錯(cuò)菱形的脈沖串組成，它們之間由起始間隙分開(kāi)，在起始間隙的最窄處的長(zhǎng)度大于在脈沖串內(nèi)遇到的任何間隙的長(zhǎng)度。這個(gè)由可識(shí)別的間隙分開(kāi)的四個(gè)和五個(gè)條的交替組的組合為譯碼器提供周期性同步信息。因?yàn)閷⒈欢〞r(shí)的間隔是交替的并且在B間隔的情況下間隔是連續(xù)的，譯碼器被分為兩個(gè)由后綴“1”或“2”標(biāo)識(shí)的子譯碼器，它們交替產(chǎn)生定位信號(hào)信息，每個(gè)信息隔一個(gè)輸出定位信號(hào)值。每個(gè)子譯碼器定時(shí)四個(gè)A和四個(gè)B間隔，如圖17所示。圖17中標(biāo)以CLR1，CLR2，OUT1和OUT2的定時(shí)點(diǎn)指示每個(gè)子譯碼器被清零和產(chǎn)生一個(gè)定位信號(hào)值的時(shí)間點(diǎn)。包括間隔定時(shí)電路和差錯(cuò)檢測(cè)電路的子譯碼器的主電路，在圖13-16中示出。所示的電路包括差錯(cuò)檢測(cè)，但不包括差錯(cuò)校正，這個(gè)問(wèn)題交給伺服控制器用類(lèi)似上面討論的原理解決。同樣，在這個(gè)譯碼器中沒(méi)有計(jì)算A/B的商，伺服控制器執(zhí)行這個(gè)功能。熟練的技術(shù)人員可聯(lián)系這些描述很容易地確定這一電路的細(xì)節(jié)。
雖然交錯(cuò)的A和B間隔可由各自專(zhuān)用的計(jì)數(shù)器定時(shí)，同樣的功能還可由每個(gè)子譯碼器中單個(gè)的累加器來(lái)執(zhí)行。例如，第一個(gè)子譯碼器中A值的定時(shí)如下完成一個(gè)X1累加器(由CLR1)初始時(shí)清零為零值。一個(gè)轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)器TC1在伺服模式內(nèi)一直跟蹤頭的位置(由越過(guò)多少條來(lái)確定)。當(dāng)模式的位置在A間隔之外時(shí)，一個(gè)增量ROM X1產(chǎn)生一個(gè)零值送給累加器X1，保持它的值為零。在其它時(shí)間點(diǎn)，轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)器TC1和增量ROM X1向累加器X1提供一個(gè)等于當(dāng)前被定時(shí)的A間隔數(shù)的增量值。累加器X1在每個(gè)時(shí)鐘周期把這個(gè)數(shù)加到總和中。用這種方法累加器X1用作多路并行定時(shí)器。
應(yīng)該注意，累加器X1在間隔完成之后含有四個(gè)A值的和，這是用于脈沖串組的所期望的A輸出值。與上面所描述的方式相似，一個(gè)Y1累加器對(duì)四個(gè)B間隔求和。一個(gè)偏差累加器D1以這樣的方式交替地對(duì)A和B間隔進(jìn)行加減以使得如果所有A間隔有相同的長(zhǎng)度并且所有B間隔有相同的長(zhǎng)度時(shí)它的和為零。當(dāng)這些相等性保持不住時(shí)，D1累加器中的和就不等于零。標(biāo)以DEV MAX和DEV MIN的比較器判斷這個(gè)偏差是否超出了標(biāo)示一個(gè)錯(cuò)誤狀態(tài)的預(yù)定界限。差錯(cuò)檢查也包括轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)，它由兩個(gè)幅值比較器1和2完成。因?yàn)槊總€(gè)子譯碼器的所期望的轉(zhuǎn)換總數(shù)(13或14)是不同的，所以為每個(gè)子譯碼器提供獨(dú)立的計(jì)數(shù)器和幅值檢查器。由SE-LECT信號(hào)來(lái)確定當(dāng)前選擇使用哪個(gè)子譯碼器。這個(gè)信號(hào)及圖13中其它信號(hào)將聯(lián)系圖14-16來(lái)進(jìn)行描述。
圖13中所示DATA GOOD信號(hào)指示在DATA READY脈沖(圖16)發(fā)生時(shí)對(duì)于在XOUT和YOUT數(shù)據(jù)線(xiàn)上正處理的值講，轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)器TC1，TC2或偏差限制電路DEV MAX和DEV MIN是否檢測(cè)到一個(gè)差錯(cuò)狀態(tài)。DATA GOOD線(xiàn)的狀態(tài)被伺服控制器用于差錯(cuò)校正。
圖14圖示了PK信號(hào)和三個(gè)稱(chēng)作GAP，F(xiàn)OUR和FIVE的其它中間信號(hào)的產(chǎn)生。PK信號(hào)由一個(gè)典型的用于磁盤(pán)和帶驅(qū)動(dòng)器中把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字脈沖的常規(guī)峰值檢測(cè)器160產(chǎn)生。峰值檢測(cè)器160與用在常規(guī)驅(qū)動(dòng)器的檢測(cè)器有所不同，它僅在正向峰值時(shí)產(chǎn)生脈沖。用于磁驅(qū)動(dòng)器中的典型峰值檢測(cè)器通常在正向和負(fù)向峰值時(shí)都產(chǎn)生脈沖。熟練的技術(shù)人員對(duì)最佳實(shí)施方式中的峰值檢測(cè)器160應(yīng)該非常了解，并且不需要進(jìn)一步解釋。
峰值檢測(cè)器的輸出包含提供給圖13中所示電路及下行計(jì)數(shù)器162的PK信號(hào)。下行計(jì)數(shù)器還接收來(lái)自一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘的時(shí)鐘信號(hào)163，同時(shí)接收一個(gè)可由用戶(hù)預(yù)定為一個(gè)預(yù)定值的長(zhǎng)度信號(hào)GAP，例如此預(yù)定值對(duì)應(yīng)于圖9所示菱形中條間的分隔。一個(gè)GAP信號(hào)包含一個(gè)脈沖，此脈沖是當(dāng)檢測(cè)到一個(gè)時(shí)間間隔超出了一個(gè)預(yù)定間隔長(zhǎng)度而沒(méi)有來(lái)自峰值檢測(cè)器160的脈沖時(shí)，由下行計(jì)數(shù)器所產(chǎn)生的。也就是說(shuō)，如果在間隙長(zhǎng)度時(shí)間后沒(méi)有檢測(cè)到PK脈沖，則下行計(jì)數(shù)器超時(shí)或計(jì)數(shù)到零。對(duì)一給定的帶速和伺服模式大小，應(yīng)選擇一個(gè)合適的間隙時(shí)間界限。在最佳實(shí)施方式中，帶速大約每秒2.0米，模式包含的四和五條組相隔5um，最佳時(shí)間界限選為3.75。mesc。結(jié)果，產(chǎn)生的GAP信號(hào)在四和五伺服條組之間的每一個(gè)間隙處包含一個(gè)脈沖。如上邊提到，基于對(duì)所遇菱形條的數(shù)目的跟蹤可以很容易地區(qū)分空閑間隔99(圖9)和模式內(nèi)間隔98。這一點(diǎn)將在下面進(jìn)一步描述。
PK信號(hào)和GAP信號(hào)用來(lái)分別產(chǎn)生FOUR和FIVE信號(hào)。當(dāng)在一個(gè)模式間隙后檢測(cè)到四個(gè)伺服模式條時(shí)，F(xiàn)OUR信號(hào)變高。當(dāng)在一個(gè)間隙后檢測(cè)到五個(gè)伺服模式條時(shí)FIVE信號(hào)變高。上行計(jì)數(shù)器164在時(shí)鐘輸入處接收PK信號(hào)，在清零輸入端處接受GAP信號(hào)，上行計(jì)數(shù)器把它的輸出提供給3-8譯碼器的輸入線(xiàn)，3-8譯碼器以一種熟練的技術(shù)人員所熟悉的方式產(chǎn)生FOUR和FIVE脈沖信號(hào)。
圖15表示如何使用FOUR，F(xiàn)IVE和GAP信號(hào)來(lái)產(chǎn)生主控信號(hào)OUT1，OUT2，CLR1和CLR2。對(duì)于圖9所示的模式，在每個(gè)空閑間隔99處產(chǎn)生OUT1和OUT2信號(hào)，而在內(nèi)部間隙98處產(chǎn)生CLR1和CLR2信號(hào)。一個(gè)觸發(fā)器陣列同兩個(gè)或門(mén)一起使用來(lái)產(chǎn)生控制信號(hào)。GAP信號(hào)提供給四個(gè)觸發(fā)器172，176，178，188的時(shí)鐘輸入。反向的FIVE信號(hào)提供給第一個(gè)觸發(fā)器172和一個(gè)或門(mén)174。無(wú)論何時(shí)在兩個(gè)FIVE脈沖后檢測(cè)到一個(gè)間隙，OUT1信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)單個(gè)脈沖。這樣，第一個(gè)觸發(fā)器172的Q輸出作用或門(mén)174的另一個(gè)輸入，這個(gè)或門(mén)的輸出提供給第三個(gè)觸發(fā)器178的D輸入線(xiàn)，第一個(gè)觸發(fā)器172的反向Q輸出提供給第四個(gè)觸發(fā)器180作為時(shí)鐘輸入。第四個(gè)觸發(fā)器的輸入接地。第五個(gè)觸發(fā)器182接收第三個(gè)觸發(fā)器178的Q輸出信號(hào)，同時(shí)接收系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)作為它的時(shí)鐘輸入。第五個(gè)觸發(fā)器從它的反向Q輸出線(xiàn)產(chǎn)生OUT1信號(hào)。
當(dāng)恰好在一個(gè)FIVE信號(hào)脈沖之后檢測(cè)到一個(gè)GAP信號(hào)時(shí)CLR2線(xiàn)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)脈沖。于是第六個(gè)觸發(fā)器184的D輸出線(xiàn)接收第四個(gè)觸發(fā)器180的Q輸出，并在它的時(shí)鐘輸入端接受系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)，第六個(gè)觸發(fā)器190的反向Q輸出提供CLR2信號(hào)。
當(dāng)在兩個(gè)FOUR信號(hào)之后出現(xiàn)一個(gè)GAP信號(hào)時(shí)OUT2信號(hào)線(xiàn)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)脈沖，而OUT1線(xiàn)在恰好一個(gè)FOUR信號(hào)之后出現(xiàn)一個(gè)GAP信號(hào)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)。如圖15所示，這可通過(guò)把反向的FOUR信號(hào)連到或門(mén)186的一個(gè)輸入端和第二個(gè)觸發(fā)器176的D輸入端來(lái)提供。第二個(gè)觸發(fā)器176的輸出端Q提供給或門(mén)186的另一輸入線(xiàn)?；蜷T(mén)的輸出作為第七個(gè)觸發(fā)器188的D輸入。GAP信號(hào)作為第七個(gè)觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入。第七個(gè)觸發(fā)器188的Q輸出作為第八個(gè)觸發(fā)器190的D輸入，第11個(gè)觸發(fā)器在它的時(shí)鐘輸入線(xiàn)接收系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)。第八個(gè)觸發(fā)器190的反向Q輸出產(chǎn)生OUT2信號(hào)。
CLR1信號(hào)由第九個(gè)觸發(fā)器192產(chǎn)生，它的D輸入接地且時(shí)鐘輸入端接收第二觸發(fā)器176的反向Q輸出。第九個(gè)觸發(fā)器的Q輸出提供給第十個(gè)觸發(fā)器194的D輸入端。第十個(gè)觸發(fā)器在它的時(shí)鐘輸入線(xiàn)接收系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)。第十個(gè)觸發(fā)器194的反向Q輸出包括CLR1信號(hào)。
圖16圖示了如何產(chǎn)生一個(gè)SELECT信號(hào)和一個(gè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好(DR)信號(hào)。當(dāng)一個(gè)OUT1和OUT2信號(hào)脈沖出現(xiàn)時(shí)，數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好可以輸出。也就是說(shuō)，伺服頭位于一個(gè)菱形模式的末端，也即或是一組四個(gè)交錯(cuò)的菱形或是一組五個(gè)交錯(cuò)的菱形。SELECT信號(hào)用來(lái)選擇適當(dāng)?shù)募拇嫫骱蛿?shù)據(jù)準(zhǔn)備好脈沖。SELECT信號(hào)從一個(gè)J-K觸發(fā)器196產(chǎn)生，它的J輸入端連接到OUT2信號(hào)，K輸入端連接到OUT1信號(hào)。J-K觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端連接到系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)。J-K觸發(fā)器196的Q輸出端產(chǎn)生SELECT信號(hào)。OUT1和OUT2信號(hào)連接到一個(gè)或門(mén)198的輸入線(xiàn)，或門(mén)的輸出端產(chǎn)生數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好(DR)信號(hào)。
有關(guān)圖9所示交錯(cuò)菱形模式的定位信號(hào)的產(chǎn)生可參照下列附圖可以更好地理解圖13顯示定位信號(hào)產(chǎn)生的邏輯電路；圖17表示交錯(cuò)菱形模式和輸出信號(hào)；圖18顯示輸出信號(hào)和清零信號(hào)產(chǎn)生的一張列表。如圖13所示，定位信號(hào)包含指定的XOUT和YOUT的交替值。如上面提到的，圖13表示出由后綴“1”和“2”區(qū)分的完整的冗余信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng)，它們輪流產(chǎn)生XOUT和YOUT值。這樣，X1部分產(chǎn)生一個(gè)XOUT值，隨后Y1部分產(chǎn)生一個(gè)YOUT值，然后X2部分產(chǎn)生下一個(gè)XOUT值，Y2產(chǎn)生下一個(gè)YOUT值，X1部分又產(chǎn)生下一個(gè)XOUT值，等等。值的序列構(gòu)成定位信號(hào)。對(duì)電路操作的描述最初將僅涉及由后綴″1″標(biāo)示的第一個(gè)冗余信號(hào)生成系統(tǒng)。
定位信號(hào)由上面參照?qǐng)D4-6和圖8，圖9所描述的四個(gè)A間隔的和除以四個(gè)B間隔的和得到。圖13所示的累加器X1，X2，Y1和Y2可用下法完成這個(gè)除法或?qū)乘B的倒數(shù)后再將商數(shù)相加，或先計(jì)算和然后執(zhí)行除法操作，從而以產(chǎn)生XOUT和YOUT值。A間隔和B間隔在圖17中用圖形表示。
圖17表示A間隔A1，A2，A3和A4在時(shí)間上相互重疊，相應(yīng)的B間隔B1，B2，B3和B4也是這樣?？梢杂靡粋€(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)器給每個(gè)A和B間隔定時(shí)，但這種方法需要八個(gè)計(jì)數(shù)器。如上面所述，在最佳實(shí)施方式中，可使用兩個(gè)帶有成對(duì)累加器的并行信號(hào)生成系統(tǒng)來(lái)替代而求得總和。如圖13所示，第一個(gè)信號(hào)生成系統(tǒng)包含兩對(duì)成對(duì)累加器X1和Y1，同時(shí)第二個(gè)信號(hào)生成系統(tǒng)包含兩對(duì)成對(duì)累加器X2和Y2。每個(gè)累加器具有“清零”和“增量”兩根輸入線(xiàn)，應(yīng)該知道每個(gè)累加器還接收時(shí)鐘輸入(未示出)，在每個(gè)時(shí)鐘周期，累加器把從增量ROM(標(biāo)記為INC ROM)得到的增量值加到數(shù)據(jù)輸出信號(hào)上。每個(gè)累加器根據(jù)伺服頭剛剛越過(guò)的伺服模式條數(shù)增加一個(gè)增量0，1，2，3或4。各個(gè)信號(hào)生成系統(tǒng)的清零線(xiàn)(CLR1或CLR2)分別將累加器的輸出重置為零。累加器從增量ROM得到它們的遞增指令，即每個(gè)時(shí)鐘周期要加的值，增量ROM接著被轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)器TC1和TC2訪問(wèn)。
在操作中，當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)CLR1脈沖時(shí)，第一個(gè)轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)器TC2重置為零，并且與它相關(guān)聯(lián)的累加器X1，Y1和D1也重置為零。如圖17所示，隨著伺服頭在CLR1脈沖后沿伺服模式移動(dòng)，它越過(guò)一個(gè)四個(gè)伺服模式條的組，然后越過(guò)兩個(gè)五個(gè)條的組，轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)峰值(PK)脈沖以記錄已越過(guò)了多少伺服模式條。在CLR1信號(hào)之后收到第一個(gè)PK脈沖時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始為第一個(gè)B間隔計(jì)時(shí)。在第二個(gè)PK脈沖，開(kāi)始為第二個(gè)B間隔計(jì)時(shí)，依次類(lèi)推。在CLR1信號(hào)之后的第六個(gè)PK脈沖，開(kāi)始為第一個(gè)A間隔計(jì)時(shí)。在第七個(gè)PK脈沖，開(kāi)始為第二個(gè)A間隔計(jì)時(shí)，這樣持續(xù)到CLR1信號(hào)后的第十一個(gè)PK脈沖，表示越過(guò)第十一個(gè)伺服模式條，第一個(gè)A間隔和第一個(gè)B間隔計(jì)時(shí)結(jié)束。在到CLR1后的第十四個(gè)PK脈沖時(shí)，所有的A和B間隔結(jié)束并且準(zhǔn)備好輸出總和。在一對(duì)五條組之后當(dāng)出現(xiàn)OUT1脈沖時(shí)，第十四伺服模式條產(chǎn)生一個(gè)輸出值(圖15)。
使用增量ROM中增量數(shù)據(jù)的累加器自動(dòng)地按需要加上間隔。圖18表示存貯在各自增量ROM中的增量數(shù)據(jù)。圖18中AD-DRESS列是指示在相關(guān)CLR1或CLR2信號(hào)之后哪個(gè)伺服模式條剛被越過(guò)的轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)器輸出值。X1，X2，...，D2列表示在每個(gè)時(shí)鐘周期將加到圖13的各個(gè)相應(yīng)的累加器的增量值。應(yīng)注意地址是相應(yīng)清零信號(hào)之后的PK脈沖數(shù)。這樣X(jué)1列的增量值根據(jù)一個(gè)CLR1信號(hào)之后收到的PK脈沖數(shù)來(lái)尋址，而X2列的增量值根據(jù)一個(gè)CLR2信號(hào)后收到的PK脈沖來(lái)尋址。
下面將從更多的細(xì)節(jié)上描述累加器X1的操作。其它的累加器以同樣的方式工作。由圖17應(yīng)該很清楚，在一個(gè)CLR1信號(hào)后越過(guò)的第六個(gè)伺服模式條開(kāi)始了一個(gè)五條菱形的第一個(gè)A間隔定時(shí)，這一點(diǎn)可由對(duì)伺服模式條、頭輸出模擬信號(hào)和第二組A間隔的檢查中看出。這樣，轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)器TC中由計(jì)數(shù)PK脈沖產(chǎn)生的輸出值等于6并且相應(yīng)增量ROM的地址等于6。由圖18，累加器X1的增量數(shù)為一。
在CLR1信號(hào)后的第七個(gè)PK脈沖，第一個(gè)A間隔繼續(xù)計(jì)時(shí)，同時(shí)第二個(gè)A間隔開(kāi)始計(jì)時(shí)。因此，在指示越過(guò)第七條伺服模式條的第七個(gè)脈沖后，ROM的地址為七并且由圖18很清楚累加器X1在每個(gè)時(shí)鐘周期遞增2。在越過(guò)第八個(gè)伺服模式條后，三個(gè)A間隔A1，A2和A3同時(shí)計(jì)時(shí)，因此累加器每個(gè)時(shí)鐘周期遞增3。在第九伺服模式條，累加器遞增4。在第十一伺服模式條，第一個(gè)A間隔已結(jié)束，因此只有三個(gè)間隔被繼續(xù)計(jì)時(shí)。于是累加器X1的增量減為3，如圖18中ROM地址十一的表入口所示，在第十四個(gè)伺服模式條所有的A間隔結(jié)束，因此累加器的增量變?yōu)榱?。這樣，在一個(gè)OUT1脈沖出現(xiàn)之后，累加器已經(jīng)含有了四個(gè)A間隔的和并且已經(jīng)準(zhǔn)備好產(chǎn)生輸出值。同樣地，累加器Y1也將完成對(duì)B間隔的計(jì)時(shí)并把數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好輸出。
第二套信號(hào)生成系統(tǒng)的累加器X2和Y2以同樣的方式工作，開(kāi)始于CLR2信號(hào)，結(jié)束于OUT2脈沖的計(jì)時(shí)(圖15)。這樣，在一個(gè)CLR2信號(hào)后越過(guò)的第六條伺服模式條對(duì)應(yīng)于一個(gè)四菱形組的第一個(gè)伺服模式條。因此，用于第二個(gè)信號(hào)生成組的A1間隔開(kāi)始并且累加器X2應(yīng)該遞增1。這一點(diǎn)由圖18表中ROM地址6所對(duì)應(yīng)的列X2的相應(yīng)值表示。在帶速大約每秒2.0米的情況下，兩個(gè)累加器的組合以大約18KHZ的頻率提供新的定位信號(hào)數(shù)據(jù)。
圖13表示累加器的輸出的路徑是通過(guò)相應(yīng)的選擇器X-SE-LECT，Y-SELECT和D-SELECT，它們選擇兩個(gè)信號(hào)生成系統(tǒng)中哪一個(gè)含有應(yīng)被輸出的當(dāng)前輸出值。由上面圖16所描述的SE-LECT數(shù)據(jù)信號(hào)控制選擇。在一個(gè)OUT1脈沖后，第二套信號(hào)生成系統(tǒng)的累加器激活，在一個(gè)OUT2脈沖后，第一套信號(hào)生成系統(tǒng)的累加器激活。這樣，對(duì)于圖17中所示的交錯(cuò)菱形模式，第一套累加器X1，Y1，D1在一個(gè)OUT2脈沖后激活，OUT2脈沖在兩個(gè)四條組之后出現(xiàn)，而第二套累加器X2，Y2，D2在一個(gè)OUT1脈沖后激活，OUT1脈沖在兩個(gè)五條組之后出現(xiàn)。
在圖14所示的最佳實(shí)施方式中，執(zhí)行差錯(cuò)檢查以檢測(cè)丟失的或多余的轉(zhuǎn)換并檢測(cè)一個(gè)條輕微偏移位置上錯(cuò)誤地讀取的伺服模式條。圖14中沒(méi)有表示在差錯(cuò)檢測(cè)之后可執(zhí)行的差錯(cuò)校正的細(xì)節(jié)，但熟練的技術(shù)人員根據(jù)上面有關(guān)圖10-12的描述可以很容易地構(gòu)造出這種電路。在圖13中，由計(jì)數(shù)每個(gè)峰值脈沖的轉(zhuǎn)換計(jì)數(shù)器TC1和TC2檢測(cè)丟失的或多余的條。當(dāng)一個(gè)輸出信號(hào)脈沖OUT1或OUT2出現(xiàn)時(shí)，幅值比較器檢查是否檢測(cè)到了正確數(shù)量的轉(zhuǎn)換(13或14，如指示)。例如，在第一套累加器中，轉(zhuǎn)換的預(yù)定數(shù)是14而第二套累加器的預(yù)定數(shù)是13。如果檢測(cè)到的數(shù)大于預(yù)定數(shù)，那么由SELECT塊產(chǎn)生的數(shù)據(jù)好(DG)信號(hào)將為假。系統(tǒng)譯碼器36(圖2)檢測(cè)DG信號(hào)并被警告數(shù)據(jù)是壞的并采取預(yù)定校正措施。例如在最佳實(shí)施方式中，校正措施包括保持輸出信號(hào)為它的先前值。
如果來(lái)自一個(gè)伺服模式條的PK脈沖在時(shí)間上偶爾有點(diǎn)偏移，則所有的A間隔值和B間隔值將有不同的值。圖13所示的系統(tǒng)提供了偏差累加器D1和D2，它以一種應(yīng)該提供一個(gè)零結(jié)果的方式加減各個(gè)A和B間隔。如果任何伺服模式條在時(shí)間上有偏移，結(jié)果將是非零值，或正或負(fù)。一個(gè)最大比較器DEVmax和一個(gè)最小比較器DEVmin檢查偏移累加器的輸出，允許伺服模式條的偏移大于一個(gè)預(yù)訂的最小值，它允許系統(tǒng)內(nèi)的正常噪音產(chǎn)生可接受的差錯(cuò)，但不允許偏移大于一個(gè)預(yù)定的最大值，這個(gè)值指示一個(gè)差錯(cuò)。如果差錯(cuò)值小于最大值或者小于或等于最小值，則相應(yīng)偏差累加器D1或D2的輸出變?yōu)楦卟㈦S著SELECT數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出產(chǎn)生數(shù)據(jù)好(DG)信號(hào)。用這種方法，偏差檢查電路還可以在隨機(jī)噪音產(chǎn)生適于生成一個(gè)OUT1或OUT2信號(hào)脈沖的模式時(shí)防止將隨機(jī)噪音認(rèn)為是合法的。
上面描述的信號(hào)譯碼器和定位信號(hào)電路使用包含一個(gè)條的重復(fù)伺服模式，這些條具有平移方向上以一個(gè)方位傾斜角連續(xù)延展越過(guò)伺服信息磁道寬度的磁通轉(zhuǎn)換。信號(hào)譯碼器接收模擬伺服讀頭信號(hào)并產(chǎn)生一個(gè)定位信號(hào)，它是來(lái)自伺服模式的兩個(gè)間隔比率的一個(gè)函數(shù)。這就提供了一個(gè)不依賴(lài)于帶速因而對(duì)帶速的變化不敏感的伺服控制系統(tǒng)。熟練的技術(shù)人員會(huì)懂得可采用不同的技術(shù)在磁存貯介質(zhì)上，如磁帶，生成圖4-9所示的伺服模式，下面將描述用于生成譯碼器使用的伺服模式的不同系統(tǒng)。
圖19給出了一個(gè)用于生成上面所描述伺服模式的磁鼓系統(tǒng)300。記錄有伺服模式的磁帶302纏繞在一個(gè)鼓306的曲面304上，以使得彎曲部分與磁帶相反一側(cè)的一個(gè)電磁鐵308鄰接，電磁鐵308產(chǎn)生一個(gè)向外的朝向磁帶的磁通線(xiàn)。一個(gè)凸起的組槽序列以所期望伺服模式的形式設(shè)置于鼓表面上。例如，圖20所示設(shè)置于鼓的表面部分304的組槽在磁帶302上產(chǎn)生一個(gè)與圖4所示相同的伺服模式。熟練的技術(shù)人員對(duì)于用于產(chǎn)生伺服模式的鼓系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)的其它細(xì)節(jié)是熟知的并且不構(gòu)成這里所描述的本發(fā)明的一部分，例如可參看Bernard的美國(guó)專(zhuān)利3,869,711。
熟練的技術(shù)人員可懂得當(dāng)外部電磁鐵308在磁帶上投射一個(gè)磁區(qū)域時(shí)鼓上的304部分屏蔽了與組槽相接觸的磁帶部分，并留下了期望的伺服模式磁通轉(zhuǎn)換條。采用光刻技術(shù)高質(zhì)量地形成鼓模式組槽310，因?yàn)檫@種技術(shù)提供了精確再現(xiàn)伺服模式所需的高精度。最好在非磁性鼓上使用鎳、鐵或玻莫合金材料構(gòu)成這些組槽。
產(chǎn)生模式的最佳方法是使用一個(gè)多間隙伺服寫(xiě)頭。最佳實(shí)施方式中的多間隙頭采用熟練的技術(shù)人員所熟知的成相技術(shù)制成。圖21給出了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的多間隙伺服寫(xiě)頭400。圖21所示的頭包含一個(gè)帶有模式化的NiFe孔片區(qū)域404的鐵氧體環(huán)402。兩個(gè)鐵氧體塊406，408構(gòu)成了磁頭外形，它們之間由一個(gè)玻璃墊片411分隔。
在構(gòu)造磁頭時(shí)，首先采用環(huán)氧樹(shù)脂膠或玻璃粘合技術(shù)把鐵氧體塊406，406和玻璃墊片411結(jié)合在一起。形成的結(jié)構(gòu)被磨光以形成一個(gè)所期望的前端輪廓，它包含帶的支撐面。在最佳實(shí)施方式中，提供了一個(gè)柱形前端表面。在頭對(duì)磁帶操作時(shí)將橫槽412切入頭內(nèi)以去除空氣。
如圖22所示，一個(gè)導(dǎo)電的籽晶層416沉積于前端輪廓表面。在最佳實(shí)施方式中使用了800埃的NiFe，然后感光性樹(shù)脂材料沉積于前端表面并形成所要求的伺服模式414的形狀，柱表面的模式化可采用熟練的技術(shù)人員所熟悉的接觸曝光或投影曝光完成。因?yàn)閮H在位于柱面頂端的伺服模式需要高分辨率，所以可采用標(biāo)準(zhǔn)的平面曝光。在最佳實(shí)施方式中，定義間隙區(qū)的感光性樹(shù)脂線(xiàn)寬2um，高3.5um。
所要求的間隙結(jié)構(gòu)在感光性樹(shù)脂中形成后，在去除了感光性樹(shù)脂材料的籽晶層416上鍍一層大約為2um的Ni45Fe55材料，然后去除剩余的感光性樹(shù)脂。然后在前端表面上沉積一層抗磨損的外殼420以保護(hù)它。在最佳實(shí)施方式，外殼是一個(gè)厚度大約為3000埃的NiFeN/FeN夾層結(jié)構(gòu)。也可使用其它的外殼材料，如類(lèi)金剛石碳或其它抗磨損材料。
最后，如圖21所示，一個(gè)線(xiàn)圈420通過(guò)一個(gè)線(xiàn)槽422纏繞在鐵氧體塊408上，這樣就完成了頭的制作。越過(guò)每個(gè)間隙的磁通位于與平版印刷相同的表面內(nèi)。間隙的寬度受限于光刻技術(shù)的分辨率，但允許在限制之內(nèi)的任意復(fù)雜的間隙形狀，這樣，圖4-9所示伺服模式所要求的直對(duì)角線(xiàn)間隙在上面描述的水平頭設(shè)計(jì)中很容易實(shí)現(xiàn)。熟練的技術(shù)人員懂得因?yàn)槠矫嫣幚淼南拗圃谝粋€(gè)垂直頭中產(chǎn)生所要求的間隙結(jié)構(gòu)需要一個(gè)復(fù)雜得多的過(guò)程。
頭400的一個(gè)新穎之處是它采用磁飽和現(xiàn)象來(lái)簡(jiǎn)化它的設(shè)計(jì)。在圖23中從更多細(xì)節(jié)方面所表示的寫(xiě)間隙414包含于一個(gè)連續(xù)的磁NiFe網(wǎng)格中。常規(guī)的理論會(huì)認(rèn)為因?yàn)閹缀跛械拇磐▽牡痛抛璧腘iFe通過(guò)而不通過(guò)高磁阻的寫(xiě)間隙，所以當(dāng)頭被激磁時(shí)這些間隙中的磁場(chǎng)應(yīng)該很小，這些間隙看起來(lái)被NiFe網(wǎng)格短路了。但是，在大電流時(shí)NiFe網(wǎng)格的短路區(qū)變?yōu)榇棚柡偷模沟脤?dǎo)磁性急劇下降。隨著磁飽和的加劇，寫(xiě)間隙成為剩余磁通的最佳路徑。在大的寫(xiě)電流時(shí)，這種設(shè)計(jì)產(chǎn)生了精確寫(xiě)磁帶所必需的間隙磁場(chǎng)。這種設(shè)計(jì)提供了一個(gè)供磁帶在其上運(yùn)轉(zhuǎn)的幾乎完全光滑的表面。更多的常規(guī)設(shè)計(jì)將要求較寬的分隔間隙以把磁通導(dǎo)入寫(xiě)間隙，這種分隔間隙提供耐高壓的邊緣以防止被磁帶磨損。這些寬的間隙還可積存帶的碎屑，可能在頭和帶之間產(chǎn)生不希望的間隔。應(yīng)該注意，在寫(xiě)間隙430上加了額外的向外張開(kāi)的端部432以便清晰地劃分寫(xiě)模式的界限。如果沒(méi)有提供向外張開(kāi)的端部，越過(guò)寫(xiě)間隙的磁場(chǎng)就會(huì)在端部減弱。向外張開(kāi)的端部使得直到寫(xiě)間隙的末端都可保持幾乎完整的寫(xiě)磁場(chǎng)。
飽和效應(yīng)還用來(lái)有效地消除由于磁籽晶層和最佳磨損外殼所引起的負(fù)作用。這些層是磁性的并且復(fù)蓋了頭的整個(gè)前表面，包括寫(xiě)間隙414。間隙短路的這個(gè)缺點(diǎn)除這些薄膜會(huì)在一個(gè)很低的電流下飽和這個(gè)問(wèn)題外，在高的寫(xiě)電流下沒(méi)有影響。熟練的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到對(duì)飽和效應(yīng)的良好利用簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)并提高了頭的性能。
伺服讀頭的最佳實(shí)施方式采用一個(gè)帶有橫槽的柱面來(lái)保持帶和頭之間的良好接觸。也可采用其它保持這種接觸的技術(shù)。特別是，可使用一個(gè)帶有小圓角邊緣的平頭，把帶覆蓋于邊緣上。圖24圖示了這種技術(shù)。頭900具有一個(gè)平面前表面902。帶904以一個(gè)小的卷過(guò)頭的角度(例如1度)與頭接觸。使帶從頭的圓角上通過(guò)的動(dòng)作能去除頭和帶之間的空氣層。由于帶本身有一定的彈性系數(shù)，帶在圓角附近稍微離開(kāi)磁頭，但然后立即和頭相接觸。可采用這種技術(shù)保持頭和帶接觸。熟練的技術(shù)人員可認(rèn)識(shí)到通過(guò)從頭設(shè)計(jì)中去除柱面和橫槽可在一定程度上簡(jiǎn)化頭的制造過(guò)程。
圖25圖示了采用一種模式記錄系統(tǒng)502來(lái)生成具有上面所示伺服模式磁帶的過(guò)程。系統(tǒng)502可在如圖1所示的帶驅(qū)動(dòng)器12中提供。特別是圖25表示了生成一個(gè)具有圖9所示模式的磁帶的過(guò)程并給出了如圖21和23所示當(dāng)帶504與寫(xiě)頭510相接觸通過(guò)時(shí)的頂視圖506和側(cè)視圖508。帶通過(guò)的方向由箭頭512所示。
帶的寫(xiě)頭510通常不激磁，但它由一個(gè)預(yù)定極性的電流脈中在預(yù)定時(shí)間周期性地激磁。也就是說(shuō)，頭在一個(gè)零電流和一個(gè)單一極性的電流之間切換。熟練的技術(shù)人員將會(huì)注意到這一點(diǎn)不同于常規(guī)方式，常規(guī)方式中寫(xiě)頭在相反極性電流間切換。為在帶504上產(chǎn)生期望的伺服模式，帶以一個(gè)預(yù)定的速率移動(dòng)同時(shí)寫(xiě)頭510接收周期性的電流脈沖。寫(xiě)頭的周期性電流脈沖在帶上產(chǎn)生一個(gè)磁通模式，這個(gè)模式是頭間隙結(jié)構(gòu)的復(fù)制，如圖25中帶模式514的表示所示。由圖25應(yīng)該很清楚，兩個(gè)人字形的寫(xiě)間隙以足夠大的空間隔開(kāi)以使兩個(gè)相對(duì)的帶條，或菱形，由通過(guò)寫(xiě)頭510的每個(gè)電流脈沖記錄并且對(duì)電流脈沖進(jìn)行計(jì)時(shí)以產(chǎn)生圖9所示的交錯(cuò)菱形模式，這種模式中一個(gè)四個(gè)交錯(cuò)菱形的組后跟隨著一個(gè)五個(gè)菱形的組。
圖25表示對(duì)頭寫(xiě)間隙間的空間511進(jìn)行選擇以使可在對(duì)帶的一次掃描中寫(xiě)完交錯(cuò)模式。磁存貯介質(zhì)以一個(gè)預(yù)定的速率在頭的轉(zhuǎn)換方向上移動(dòng)同時(shí)伺服讀頭被一個(gè)預(yù)定極性的脈沖激磁以產(chǎn)生磁通并對(duì)每次激磁在帶上的磁道中自動(dòng)記錄一個(gè)第一方位角方向的伺服模式轉(zhuǎn)換條和一個(gè)第二方位角方向的伺服模式條。頭被重復(fù)激磁直到在磁帶上記錄的條包括一組交錯(cuò)菱形組。更具體講，伺服間隙是如此選擇，使得在帶的寫(xiě)速度下，在一個(gè)四條組或五條組的最后電流脈沖時(shí)，由尾間隙513記錄的轉(zhuǎn)換條全部位于在這組的第一個(gè)電流脈沖時(shí)分別由頭間隙515和尾間隙記錄的第一條之間。這樣，在頭適當(dāng)?shù)乃膫€(gè)或五個(gè)動(dòng)作之后就得到了期望的交錯(cuò)伺服模式。
同樣，可通過(guò)在預(yù)定帶速下繼續(xù)移動(dòng)磁帶而不對(duì)伺服寫(xiě)頭激磁以產(chǎn)生伺服模式條來(lái)形成同步特征的空閑間隔。空閑間隔在轉(zhuǎn)換方向上的延展取決于頭不被激磁的時(shí)間長(zhǎng)短和預(yù)定的帶速。寫(xiě)頭沒(méi)有激磁的時(shí)間最好足夠長(zhǎng)以使被一組脈沖所寫(xiě)的全部條都位于被前一組脈沖所寫(xiě)的條之外。也就是說(shuō)，由尾間隙513越過(guò)的一組中的所有轉(zhuǎn)換條都位于將在條上寫(xiě)的下一組的任何條之前。
為了寫(xiě)如圖8所示的一個(gè)無(wú)交錯(cuò)模式，頭的寫(xiě)間隙分隔和脈沖采取一種方式以使在每個(gè)電流脈沖時(shí)由尾間隙記錄的轉(zhuǎn)換條全部位于在前一電流脈沖時(shí)由頭間隙所記錄的條之外。也就是說(shuō)，由頭間隙所寫(xiě)的條在寫(xiě)頭的下一次激磁前通過(guò)尾間隙。通過(guò)延遲伺服寫(xiě)頭的磁化形成條組間的同步特征以產(chǎn)生一個(gè)足夠長(zhǎng)時(shí)間的伺服模式條，從而使得位于在一組的最后一個(gè)電流脈沖時(shí)由頭間隙記錄的最后一個(gè)條和在下一組的第一個(gè)電流脈沖時(shí)由尾間隙記錄的第一個(gè)條之間沿轉(zhuǎn)換方向的最小間距大于一組之內(nèi)任何一對(duì)連續(xù)條在轉(zhuǎn)換方向上的最大距離。
如圖25所示，伺服模式記錄系統(tǒng)502的可編程模式生成器516產(chǎn)生提供給脈沖發(fā)生器518的脈沖，脈沖發(fā)生器518給寫(xiě)頭510以周期性激磁。因?yàn)槊}沖有一定的寬度并且?guī)б砸活A(yù)定速率移動(dòng)，所以，記錄于帶504上的伺服磁通模式拉長(zhǎng)了寫(xiě)頭實(shí)際間隙的形狀，由于帶速和脈沖寬度的作用，記錄于帶上的磁通模式寬于寫(xiě)頭的間隙。
伺服模式記錄系統(tǒng)502可操作于AC或DC可擦除磁帶。如果磁帶504是AC可擦除的，則意味著帶具有零磁性，則當(dāng)頭510激磁時(shí)，帶在間隙哉上方以一種極性磁化。帶的其余部分具有零磁性。如果磁帶504是DC可擦除的，則意味著帶以一種極性磁化，那么必須定向越過(guò)寫(xiě)頭510的電流以使記錄的磁通模式帶磁化為相反的極性。于是形成的記錄模式由相反極性的磁域間的轉(zhuǎn)換構(gòu)成。從一個(gè)DC可擦除帶讀回一個(gè)伺服模式時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)大約是從AC可擦除帶產(chǎn)生信號(hào)的兩倍。然而在最佳實(shí)施方式中，使用一個(gè)AC可擦除帶以防止產(chǎn)生一個(gè)過(guò)大的信號(hào)使得伺服讀頭飽和。也可降低寫(xiě)電流的強(qiáng)度以削弱帶上寫(xiě)區(qū)域的磁性，從而降低讀回的信號(hào)。
圖25所示的模式生成器可采用熟練的技術(shù)人員所熟悉的多種技術(shù)來(lái)構(gòu)成，例如，可把要求的脈沖模式記錄于一個(gè)可編程只讀存儲(chǔ)器(PROM)并通過(guò)一個(gè)適當(dāng)?shù)膶ぶ冯娐费h(huán)。另外也可用一個(gè)合適的計(jì)數(shù)器和相關(guān)邏輯的集合來(lái)產(chǎn)生要求的脈沖模式。這些技術(shù)是熟練的技術(shù)人員所熟知的，無(wú)需進(jìn)一步解釋。
應(yīng)該懂得記錄于帶上的伺服模式的精確性依賴(lài)于模式生成定時(shí)和帶速的精確性。模式生成定時(shí)采用良好的晶控因此是非常精確和穩(wěn)定的。但是帶速較難控制，在最佳實(shí)施方式中，要求帶速達(dá)到0.1％的精確度并調(diào)整模式生成器的定時(shí)以校正帶速的誤差。獲得這種精確性的一種替代方法是測(cè)量寫(xiě)頭附近的帶速并調(diào)整模式生成器的定時(shí)以校正帶速的誤差。例如，可用一個(gè)由帶轉(zhuǎn)動(dòng)的精確的軸編碼器505或一個(gè)激光多普勒設(shè)備完成帶速的測(cè)量。熟練的技術(shù)人員應(yīng)該很清楚這種帶速測(cè)量系統(tǒng)的細(xì)節(jié)。
在模式脈沖生成后，必須把它們轉(zhuǎn)化為越過(guò)寫(xiě)頭的電流脈沖。在最佳實(shí)施方式中，脈沖發(fā)生器電路產(chǎn)生寬度為150ns的脈沖，具有高達(dá)3安培的峰值電流和一個(gè)小于50ns的上升和下降時(shí)間。熟練的技術(shù)人員會(huì)知道這樣的脈沖發(fā)生器可用如一個(gè)電源MOSFET開(kāi)關(guān)和一個(gè)限流電阻構(gòu)成。這些技術(shù)對(duì)于熟練的技術(shù)人員非常明顯，無(wú)需進(jìn)一步解釋。
圖26是一個(gè)圖示了帶驗(yàn)證部分的磁帶寫(xiě)系統(tǒng)502的原理圖并表示在帶上記錄伺服模式時(shí)磁帶504經(jīng)過(guò)一個(gè)供帶卷軸520到達(dá)一個(gè)收帶盤(pán)522。模式生成器516產(chǎn)生模式脈沖，這些脈沖送給伺服寫(xiě)頭脈沖發(fā)生器518，然后立即對(duì)寫(xiě)頭510激磁。當(dāng)帶504已經(jīng)記錄伺服模式后，必須對(duì)模式進(jìn)行驗(yàn)證以保證高質(zhì)量。一個(gè)伺服讀頭524讀取剛剛記錄的伺服模式并給一個(gè)預(yù)放大器526提供一個(gè)伺服信號(hào)。預(yù)放大器向一個(gè)模式驗(yàn)證器528提供一個(gè)放大的伺服信號(hào)，該驗(yàn)證器執(zhí)行各種驗(yàn)證操作，如檢查伺服模式，信號(hào)幅度，遺失率和冗余伺服磁道的一致性。驗(yàn)證器使用一個(gè)壞帶標(biāo)記頭530，如果發(fā)現(xiàn)了任何差錯(cuò)則在帶504上作一標(biāo)記以使得不會(huì)把帶上的壞段裝入帶盒中(圖26)。
雖然這些討論集中于講述伺服磁道的實(shí)施方式，這種伺服系統(tǒng)也適用于嵌入式伺服實(shí)施方式。在所講述的伺服磁道系統(tǒng)中，某些磁道專(zhuān)門(mén)用于伺服模式。在操作中一個(gè)伺服讀取部件總是位于一個(gè)伺服磁道之上而其它部件用于讀和寫(xiě)數(shù)據(jù)。嵌入式伺服系統(tǒng)在同一磁道上從空間上對(duì)伺服模式和數(shù)據(jù)塊進(jìn)行劃分。用這種方法，可使用單個(gè)部件既讀伺服信息又讀取數(shù)據(jù)。因?yàn)閱蝹€(gè)部件用于兩項(xiàng)工作，所以，嵌入式伺服方法降低了伺服采樣頻率和數(shù)據(jù)率。使用同一頭進(jìn)行伺服和數(shù)據(jù)讀取的一個(gè)缺點(diǎn)是無(wú)法將一個(gè)窄的伺服讀頭用于于所有的實(shí)際目的。但是可以得到其它優(yōu)點(diǎn)，如降低了一個(gè)頭組件中所需的元件數(shù)并減小了由于使用分離的伺服和數(shù)據(jù)部所造成的偏移差錯(cuò)。熟練的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到這里所描述的伺服系統(tǒng)可擴(kuò)大應(yīng)用于嵌入式伺服應(yīng)用。
這樣，上面所述的是一個(gè)重復(fù)磁通轉(zhuǎn)換的伺服模式，它延展越過(guò)每個(gè)伺服磁道寬度以使得一個(gè)伺服讀頭在平移方向上移動(dòng)越過(guò)伺服磁道寬度同時(shí)帶在頭下在轉(zhuǎn)換方向上移動(dòng)時(shí)，它們可以產(chǎn)生一個(gè)伺服定位信息信號(hào)，同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)換之間的間隔定時(shí)以此來(lái)指示磁頭在磁道中的相對(duì)位置。上面還描述了適于產(chǎn)生伺服模式的一組不同的伺服寫(xiě)頭，其中包括構(gòu)造一個(gè)多間隙伺服寫(xiě)頭的最佳方法。上面還描述了一個(gè)伺服模式寫(xiě)系統(tǒng)，其中包括一個(gè)確保對(duì)帶上伺服模式再現(xiàn)的準(zhǔn)確性的帶驗(yàn)證系統(tǒng)。
以上以目前最佳實(shí)施方式的形式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述以使得可以表達(dá)對(duì)本發(fā)明的理解。然而，對(duì)于伺服譯碼器，伺服模式，伺服控制系統(tǒng)，存儲(chǔ)介質(zhì)，伺服寫(xiě)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)和伺服寫(xiě)頭的許多配置在這里沒(méi)有特別描述，但它們是可用于本發(fā)明的。因此不應(yīng)該把本發(fā)明理解為僅限于所描述的特定實(shí)施方式，而應(yīng)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明對(duì)于伺服譯碼器，伺服模式，和伺服寫(xiě)頭具有廣泛的通用性。因此所有在所附權(quán)利要求范圍之內(nèi)的修改，變動(dòng)或等價(jià)組織結(jié)構(gòu)都應(yīng)認(rèn)為在本發(fā)明范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種伺服控制系統(tǒng)，用于將磁頭定位到接近于一個(gè)移動(dòng)磁存儲(chǔ)介質(zhì)的表面以讀取伺服模式，該伺服模式記錄在存儲(chǔ)介質(zhì)表面的至少一個(gè)道上，該系統(tǒng)包括一個(gè)頭組件，它含至少一個(gè)伺服讀頭用于在轉(zhuǎn)換方向上讀取存儲(chǔ)介質(zhì)上的伺服模式并產(chǎn)生表示該伺服模式的讀頭信號(hào)；一個(gè)伺服譯碼器，它接收讀頭信號(hào)并對(duì)其譯碼以產(chǎn)生定位信號(hào)，讀定位信號(hào)指示讀頭相對(duì)于伺服模式的位置；一個(gè)平移組件，啟動(dòng)它以將頭組件相對(duì)于存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行定位；一個(gè)伺服控制器，它根據(jù)定位信號(hào)啟動(dòng)平移組件，其中伺服譯碼器中含有通過(guò)對(duì)讀頭信號(hào)的模式識(shí)別而檢測(cè)定位信號(hào)中的差錯(cuò)的裝置，使得伺服譯碼器把讀頭信號(hào)與記錄在存儲(chǔ)介質(zhì)上的預(yù)定的伺服模式相關(guān)聯(lián)，并且，若在一差錯(cuò)限度內(nèi)信號(hào)不相關(guān)，則伺服譯碼器指示一個(gè)錯(cuò)誤狀態(tài)。
2.權(quán)利要求1中所述的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于伺服譯碼器中用于檢錯(cuò)的裝置檢測(cè)伺服模式，該伺服模式中包括磁通轉(zhuǎn)換的一個(gè)循環(huán)序列，所述磁通轉(zhuǎn)換中含有周期性的同步特征，并且伺服譯碼器通過(guò)對(duì)同步特征之間轉(zhuǎn)換出現(xiàn)的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)并把該次數(shù)與預(yù)定伺服模式中的轉(zhuǎn)換次數(shù)相比較而使伺服頭信號(hào)相關(guān)，使得若由伺服譯碼器檢測(cè)出的轉(zhuǎn)換次數(shù)與已知存在于預(yù)定伺服模式中的數(shù)不等，則伺服譯碼器指示一個(gè)錯(cuò)誤狀態(tài)。
3.權(quán)利要求1中所述的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于伺服譯碼器中用于檢錯(cuò)的裝置對(duì)從伺服模式所產(chǎn)生的讀頭信號(hào)進(jìn)行譯碼，該伺服模式包括磁通轉(zhuǎn)換的一個(gè)循環(huán)序列，所述磁通轉(zhuǎn)換沿磁道寬度持續(xù)延展并定義伺服模式條使得伺服讀頭信號(hào)隨磁頭移動(dòng)越過(guò)磁道寬度而變化，所述條中包含至少一個(gè)第一方位角方向和一個(gè)第二方位角方向，使得第一方位角方向不和第二方位角方向平行，并且條成組排列，組中在第一方位角方向上的多個(gè)順序條之后是在第二方位角方向上的多個(gè)順序條。
4.權(quán)利要求3中所述的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于伺服模式的同步特征中包含在至少一個(gè)極性上沒(méi)有轉(zhuǎn)換的無(wú)轉(zhuǎn)換空間，并且其在轉(zhuǎn)換方向上的最小長(zhǎng)度超過(guò)了一組相同方位角方向的條中該極性的連續(xù)轉(zhuǎn)換之間在轉(zhuǎn)換方向上的最大長(zhǎng)度。
5.權(quán)利要求2中所述的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于伺服譯碼器中用于檢錯(cuò)的裝置對(duì)從伺服模式所產(chǎn)生的讀頭信號(hào)進(jìn)行譯碼，所述伺服模式中包括磁通轉(zhuǎn)換的一個(gè)循環(huán)序列，所述磁通轉(zhuǎn)換沿磁道寬度持續(xù)延伸并定義伺服模式條，使得伺服讀頭信號(hào)隨磁頭移動(dòng)過(guò)磁道寬度而變化，條中包含至少一個(gè)第一方位角方向和一個(gè)第二方位角方向，使得第一方位角方向不和第二方位角方向平行，并且條成組排列，組中包含多個(gè)順序子組，每個(gè)子組中含有在多于一個(gè)方位角方向上的條，組之間由同步特征分隔，所述同步特征可由伺服譯碼器檢測(cè)出。
6.權(quán)利要求5中所述的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于伺服模式的同步特征中包含在至少一個(gè)極性上沒(méi)有轉(zhuǎn)換的無(wú)轉(zhuǎn)換空間，并且其在轉(zhuǎn)換方向上的最小長(zhǎng)度超過(guò)了一組相同方位角方向的條中該極性的連續(xù)轉(zhuǎn)換之間在轉(zhuǎn)換方向上的最大長(zhǎng)度。
7.權(quán)利要求1中所述的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于伺服譯碼器中用于檢錯(cuò)的裝置檢測(cè)伺服模式，所述伺服模式中包括磁通轉(zhuǎn)換的一個(gè)循環(huán)序列，并且伺服譯碼器通過(guò)確定多個(gè)預(yù)定轉(zhuǎn)換對(duì)之間的時(shí)間間隔并把此時(shí)間間隔的長(zhǎng)度與預(yù)定的時(shí)間間隔關(guān)系相比較而使讀頭信號(hào)相關(guān)，使得若在差錯(cuò)限度內(nèi)此時(shí)間間隔間的關(guān)系與預(yù)定的關(guān)系不等，則伺服譯碼器指示一個(gè)錯(cuò)誤狀態(tài)。
8.權(quán)利要求7中所述的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于伺服譯碼器中用于檢錯(cuò)的裝置比較各個(gè)轉(zhuǎn)換對(duì)之間的多個(gè)時(shí)間間隔是否相等，使得若時(shí)間間隔相互間的差別大于預(yù)定的差錯(cuò)限度，則伺服譯碼器指示一個(gè)錯(cuò)誤狀態(tài)。
9.權(quán)利要求7中所述的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于伺服譯碼器中用于檢錯(cuò)的裝置比較各個(gè)轉(zhuǎn)換對(duì)之間的多個(gè)時(shí)間間隔的總和是否相等，使得若總和相互間的差別大于預(yù)定的差錯(cuò)限度，則伺服譯碼器指示一個(gè)錯(cuò)誤狀態(tài)。
10.權(quán)利要求1中所述的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于伺服譯碼器的定位信號(hào)中包含一個(gè)值的序列，并且，若伺服譯碼器在讀頭信號(hào)中指示了錯(cuò)誤狀態(tài)，則伺服譯碼器把當(dāng)前定位信號(hào)的值替換成從在錯(cuò)誤狀態(tài)之前出現(xiàn)的一個(gè)或多個(gè)定位信號(hào)值推導(dǎo)出來(lái)的值。
11.權(quán)利要求10中所述的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于替換值是在指示錯(cuò)誤狀態(tài)之前伺服譯碼器產(chǎn)生的最后定位信號(hào)值。
12.權(quán)利要求1中所述的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于伺服譯碼器的定位信號(hào)中包含一個(gè)值的序列，并且，若伺服譯碼器在讀頭信號(hào)中指示了錯(cuò)誤狀態(tài)，則伺服控制系統(tǒng)放棄當(dāng)前定位信號(hào)值。
13.權(quán)利要求12中所述的伺服控制系統(tǒng)，其特征在于伺服控制系統(tǒng)中含有一個(gè)或多個(gè)附加讀頭，用于讀取存儲(chǔ)介質(zhì)上相應(yīng)的附加伺服模式并產(chǎn)生表示附加伺服模式的相應(yīng)的附加讀頭信號(hào)；系統(tǒng)還含有一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的附加伺服譯碼器，用于接收附加的頭信號(hào)并對(duì)其譯碼以產(chǎn)生相應(yīng)的附加的定位信號(hào)用于指示附加讀頭相對(duì)于伺服模式的位置，并且伺服控制系統(tǒng)將被放棄的當(dāng)前定位信號(hào)值替換成從不在錯(cuò)誤狀態(tài)之中的一個(gè)或多個(gè)附加伺服定位信號(hào)值推導(dǎo)出的值。
14.一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，包括一個(gè)磁存儲(chǔ)介質(zhì)，它具有記錄在至少一個(gè)伺服磁道上的伺服模式；驅(qū)動(dòng)器裝置，用于使磁存儲(chǔ)介質(zhì)相對(duì)于磁頭組件移動(dòng)；一個(gè)磁頭組件，它移動(dòng)到充分接近于移動(dòng)磁存儲(chǔ)介質(zhì)的表面以讀取記錄在存儲(chǔ)介質(zhì)表面上的伺服模式并產(chǎn)生伺服讀頭信號(hào)，該磁頭組件中含有至少一個(gè)數(shù)據(jù)頭用以讀和寫(xiě)數(shù)據(jù)，并且含有至少一個(gè)伺服讀頭用于讀取存儲(chǔ)介質(zhì)道上的伺服信息；一個(gè)伺服控制系統(tǒng)，它用于將磁頭組件定位到接近于移動(dòng)磁存儲(chǔ)介質(zhì)的表面以讀取伺服模式，所述伺服模式記錄在存儲(chǔ)介質(zhì)表面的至少一個(gè)道上，一個(gè)伺服譯碼器，它接收伺服讀頭信號(hào)并對(duì)其譯碼以產(chǎn)生定位信號(hào)指示伺服讀頭相對(duì)于伺服模式的位置，一個(gè)平移組件，啟動(dòng)它以將頭組件相對(duì)于存儲(chǔ)介質(zhì)進(jìn)行定位，一個(gè)伺服控制器，它根據(jù)定位信號(hào)啟動(dòng)平移組件，其中伺服譯碼器中含有通過(guò)對(duì)讀頭信號(hào)的模式識(shí)別而檢測(cè)差錯(cuò)的裝置，使得伺服譯碼器把讀頭信號(hào)與記錄在存儲(chǔ)介質(zhì)上的預(yù)定的伺服模式相關(guān)，并且，若在一差錯(cuò)限度內(nèi)信號(hào)不相關(guān)，則伺服譯碼器指示一個(gè)錯(cuò)誤狀態(tài)。
15.權(quán)利要求14中所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于伺服譯碼器中用于檢錯(cuò)的裝置檢測(cè)伺服模式，所述伺服模式中包括磁通轉(zhuǎn)換的一個(gè)循環(huán)序列，該磁通轉(zhuǎn)換包括周期性同步特征，并且伺服譯碼器通過(guò)對(duì)同步特征之間轉(zhuǎn)換出現(xiàn)的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)并把該次數(shù)與預(yù)定伺服模式中的轉(zhuǎn)換次數(shù)相比而使伺服頭信號(hào)相關(guān)，使得若由伺服譯碼器檢測(cè)出的轉(zhuǎn)換次數(shù)與已知存在于預(yù)定伺服模式中的數(shù)不等，則伺服譯碼器指示一個(gè)錯(cuò)誤狀態(tài)。
16.權(quán)利要求15中所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于伺服譯碼器中用于檢錯(cuò)的裝置對(duì)從伺服模式所產(chǎn)生的讀頭信號(hào)進(jìn)行譯碼，所述伺服模式中包括磁通轉(zhuǎn)換的一個(gè)循環(huán)序列，所述磁通轉(zhuǎn)換沿磁道寬度持續(xù)延伸并定義伺服模式條使得伺服讀頭信號(hào)隨磁頭移動(dòng)過(guò)磁道寬度而變化，條中包含至少一個(gè)第一方位角方向和一個(gè)第二方位角方向，使得第一方位角方向不和第二方位角方向平行，并且條成組排列，組中在第一方位角方向上的多個(gè)順序條之后是在第二方位角方向上的多個(gè)順序條。
17.權(quán)利要求16中所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于伺服模式的同步特征中包含在至少一個(gè)極性上沒(méi)有轉(zhuǎn)換的無(wú)轉(zhuǎn)換空間，并且其在轉(zhuǎn)換方向上的最小長(zhǎng)度超過(guò)了一組相同方位角方向的條中該極性的連續(xù)轉(zhuǎn)換之間在轉(zhuǎn)換方向上的最大長(zhǎng)度。
18.權(quán)利要求15中所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于伺服譯碼器中用于檢錯(cuò)的裝置對(duì)從伺服模式所產(chǎn)生的讀頭信號(hào)進(jìn)行譯碼，伺服模式中包括磁通轉(zhuǎn)換的一個(gè)循環(huán)序列，所述磁通轉(zhuǎn)換沿磁道寬度持續(xù)延伸并定義伺服模式條使得伺服讀頭信號(hào)隨磁頭移動(dòng)過(guò)磁道寬度而變化，條中包含至少一個(gè)第一方位角方向和一個(gè)第二方位角方向，使得第一方位角方向不和第二方位角方向平行，并且條成組排列，組中包含多個(gè)順序子組，每個(gè)子組中含有在多于一個(gè)方位角方向上的條，組之間由同步特征分隔，所述同步特征可由伺服譯碼器檢測(cè)出。
19.權(quán)利要求18中所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于伺服模式的同步特征中包含在至少一個(gè)極性上沒(méi)有轉(zhuǎn)換的無(wú)轉(zhuǎn)換空間，并且其在轉(zhuǎn)換方向上的最小長(zhǎng)度超過(guò)了一組相同方位角方向的條中該極性的連續(xù)轉(zhuǎn)換之間在轉(zhuǎn)換方向上的最大長(zhǎng)度。
20.權(quán)利要求14中所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于伺服譯碼器的定位信號(hào)中包含一個(gè)值的序列，并且若伺服譯碼器在讀頭信號(hào)中指示了錯(cuò)誤狀態(tài)，則伺服控制系統(tǒng)把當(dāng)前定位信號(hào)的值替換成從在錯(cuò)誤狀態(tài)之前產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)值推導(dǎo)出的值。
21.權(quán)利要求20中所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于替換值是在指示錯(cuò)誤狀態(tài)之前伺服譯碼器產(chǎn)生的最后定位信號(hào)值。
22.權(quán)利要求21中所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其特征在于伺服控制系統(tǒng)還進(jìn)一步含有一個(gè)或多個(gè)附加讀頭用于讀取存儲(chǔ)介質(zhì)上相應(yīng)的附加伺服模式并產(chǎn)生表示附加伺服模式的相應(yīng)附加讀頭信號(hào)；系統(tǒng)還含有一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的附加伺服譯碼器，用于接收附加的頭信號(hào)并對(duì)其譯碼以產(chǎn)生相應(yīng)的附加的定位信號(hào)指示附加讀頭相對(duì)于伺服模式的位置，并且伺服控制系統(tǒng)將放棄的當(dāng)前定位信號(hào)的值替換成從不在錯(cuò)誤狀態(tài)之中的一個(gè)或多個(gè)附加伺服定位信號(hào)的值推導(dǎo)出的值。
全文摘要
供磁帶系統(tǒng)使用的道跟隨伺服系統(tǒng)，其中磁伺服模式中包含的轉(zhuǎn)換越過(guò)伺服磁道寬度記錄在多于一個(gè)方位角方向上。對(duì)越過(guò)模式的寬度的任意一點(diǎn)的讀而導(dǎo)出的信號(hào)的定時(shí)隨讀頭移動(dòng)越過(guò)伺服磁道而不斷變化。模式由伺服讀頭讀出，伺服讀頭的寬度相比較于伺服磁道模式而言較小。這種寬伺服模式和窄伺服讀頭的結(jié)合提供了極佳的位置檢測(cè)線(xiàn)性度和動(dòng)態(tài)范圍。在最佳實(shí)施方式中，伺服讀頭與數(shù)據(jù)磁道相比也較窄，極大地消除了定位檢測(cè)錯(cuò)誤。
文檔編號(hào)G11B5/58GK1783224SQ200410064119
公開(kāi)日2006年6月7日 申請(qǐng)日期1995年4月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月30日
發(fā)明者托馬斯·羅伯特·奧爾布雷克特, 羅伯特·卡爾·巴雷特, 詹姆斯·霍華德·伊頓 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司