專利名稱：?jiǎn)蝹€(gè)磁阻傳感器磁頭/磁盤/通道自適應(yīng)偏流系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用磁阻(MR)傳感器磁頭元件的磁存儲(chǔ)設(shè)備，更具體地涉及為提高這種傳感器元件的性能而控制偏流。
磁阻磁頭的尺寸在不斷縮小，但公差卻不象尺寸縮小得那么快。在一個(gè)典型的最近的設(shè)備的設(shè)計(jì)中，磁阻條的高度的公差顯示±33％的改變，或者以最高與最低的比例來(lái)算，為2∶1的比例。再者，磁阻條的寬度(在電流方向上的長(zhǎng)度)的公差為±20％。厚度的公差為±10％。如果這些被看作獨(dú)立的誤差，那么元件的總體的電阻誤差約為±40％，或者說(shuō)最高與最低的比例為2.33∶1。
這樣大尺度的偏差造成的一個(gè)問(wèn)題是用普通的偏壓方法，在同一設(shè)備中的不同磁頭之間會(huì)造成能量耗散的很大差異。另外，由于電流的截面(條高乘以條厚)也有大幅度的變化，電流密度產(chǎn)生顯著的變化。電遷移被認(rèn)為是基本的故障機(jī)制。產(chǎn)品壽命與電流密度的立方成反比，并與溫度成指數(shù)關(guān)系(過(guò)熱不好)。因?yàn)槠胀ǖ钠珘悍椒ㄊ褂靡粋€(gè)對(duì)于所有的磁頭都固定的直流電流(DC current)，所以條的高度低和層厚度薄會(huì)造成較高的電阻和較高的電流密度。這樣造成的能量耗散會(huì)使溫度的升高比起高而厚的條顯著增大。這樣溫度與電流密度共同作用，并導(dǎo)致了條度度低而且薄的磁阻元件比起較高且較厚的元件其預(yù)期壽命短得多。
另一項(xiàng)考慮是使電阻較高的因素同樣也使信號(hào)電平較高。這樣最高的信噪比出現(xiàn)在磁頭電阻最高時(shí)。于是低的條高度，較薄的層及較寬的條導(dǎo)致好的信噪比，而高、厚、窄的條造成較差的信噪比。因此一個(gè)固定的偏流必須是信號(hào)好與壽命短的折衷。
另一個(gè)問(wèn)題是好的電子信噪比依賴于前置放大器的設(shè)計(jì)。由于可得到的電壓的降低以及能量目標(biāo)(power goal)的降低，前置放大器的設(shè)計(jì)受到了嚴(yán)重限制?，F(xiàn)有的設(shè)計(jì)通常具有單一的+5伏電源(±5％)。由于有通過(guò)磁頭及導(dǎo)線的電壓降，磁頭電阻的變化也限制了能夠使用的偏流的量。這受到多個(gè)電阻和有源元件的限制，它們必須分裂前置放大器可利用的電壓。如果在一個(gè)高電阻的磁頭上流過(guò)過(guò)大的電流，前置放大器級(jí)就會(huì)飽和并使信號(hào)畸變，從而導(dǎo)致性能的下降。
還有一個(gè)問(wèn)題是有關(guān)于磁阻(MR)磁頭中的導(dǎo)線的電阻漸增現(xiàn)象(GRIP)。最后的數(shù)據(jù)顯示，在設(shè)備的使用期中電阻會(huì)比以前估計(jì)的要增加幾個(gè)歐姆。因此，一個(gè)過(guò)于接近生產(chǎn)時(shí)的限制的設(shè)計(jì)會(huì)在產(chǎn)品的使用后期隨著電阻的增大而使前置放大器飽和，并嚴(yán)重?fù)p害其性能。
由元件的易變性，放大器電路的易變性，以及設(shè)備生命期中出現(xiàn)的電阻增大現(xiàn)象造成的包含磁阻傳感器磁頭的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的電流偏置問(wèn)題由一個(gè)對(duì)每個(gè)磁頭/磁盤/放大器元件組的偏流進(jìn)行優(yōu)化的系統(tǒng)來(lái)解決。不僅如此，已經(jīng)沒有必要在生產(chǎn)時(shí)對(duì)設(shè)備的總體性能做折衷，因?yàn)樵诋a(chǎn)品的整個(gè)使用期中定期地對(duì)偏流值做重新設(shè)置。
偏流值與其它控制信息一起存儲(chǔ)在磁盤表面上。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器加電時(shí)，偏流值被傳送到隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器中，每次使用一個(gè)不同的傳感器磁頭從介質(zhì)上讀取數(shù)據(jù)時(shí)便可以瞬時(shí)訪問(wèn)上述偏流值。周期性地，作為一個(gè)操作時(shí)預(yù)先確定的加電持續(xù)時(shí)間的函數(shù)，磁頭/磁盤/放大器元件組被板上誤差測(cè)量電路重新測(cè)試，以對(duì)每一個(gè)元件組的最佳偏流值重新校正，并更新所存的偏流值。這樣，該設(shè)備在整個(gè)產(chǎn)品使用期中都在做自我穩(wěn)定，大大減少了發(fā)生意外故障的可能。


圖1是一個(gè)典型硬磁盤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的主要機(jī)械部分的局部剖視側(cè)視示意圖。圖2是展示對(duì)磁盤驅(qū)動(dòng)器的多個(gè)磁阻磁頭進(jìn)行單獨(dú)偏流控制的電路圖。圖3是用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的控制結(jié)構(gòu)的方框示意圖。圖4是展示用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)通用誤差測(cè)量電路的方框圖。
圖1是一個(gè)硬磁盤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的示意圖。轉(zhuǎn)軸組件5和致動(dòng)器組件6被裝在支架7上。轉(zhuǎn)軸組件包括一個(gè)轉(zhuǎn)軸20，磁盤21被固定在20上做整體轉(zhuǎn)動(dòng)?？尚D(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸組件5形成了一個(gè)無(wú)刷直流轉(zhuǎn)軸電機(jī)的轉(zhuǎn)子，該電機(jī)通常把定子部分同心地置于轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)子中，并由支架7來(lái)支撐。致動(dòng)器(actuator)組件6包含磁阻傳感器磁頭10a和10d，它們分別由彈性彎曲懸柄23及臂24來(lái)支承。臂24被固定成一組以便一同繞軸A旋轉(zhuǎn)，使傳感器磁頭從一個(gè)磁道位置向另一個(gè)磁道位置移動(dòng)。磁頭/懸柄組件的轉(zhuǎn)動(dòng)由一個(gè)音圈電機(jī)(VCM)26推動(dòng)，該電機(jī)中的音圈28由上臂24的延伸27支承，并伸進(jìn)一個(gè)有一磁場(chǎng)通過(guò)的工作區(qū)間中，借此音圈中的直流電流使磁頭/臂組件向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，而反方向的直流電流使磁頭/臂組件向相反方向旋轉(zhuǎn)。
偏流問(wèn)題是由一個(gè)對(duì)存貯設(shè)備中每一組磁頭/磁盤/放大器元件的偏流進(jìn)行優(yōu)化，并允許在由壽命改變導(dǎo)致可能造成性能下降時(shí)對(duì)其進(jìn)行重新優(yōu)化的系統(tǒng)來(lái)解決的。該方案具有對(duì)幾個(gè)前所未用的操作的改進(jìn)。需要一種方法來(lái)確定怎樣設(shè)置偏流值。還需要把每一個(gè)磁頭的偏流值存儲(chǔ)在磁盤上。該設(shè)備的傳感器磁頭使電流通過(guò)前置放大器流過(guò)磁頭，并提供措施以檢測(cè)磁頭電路中的諸如開路或短路之類的問(wèn)題。電壓讀數(shù)被存在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，有一個(gè)程序來(lái)決定是需要增加還是要減少電流。
圖2顯示了一串傳感器磁頭10a到10d，它們各自通過(guò)一個(gè)晶體管12a到12d接到導(dǎo)線16上，導(dǎo)線16接入一個(gè)前置放大器17。前置放大器的輸出接到設(shè)備數(shù)據(jù)通道。被尋址的磁頭通過(guò)相應(yīng)的開關(guān)15a到15d連到導(dǎo)線16，并通過(guò)相應(yīng)的開關(guān)14a到14d連到導(dǎo)線18上的偏流源。雖然開關(guān)14a到14d及15a到15d都被示意性地說(shuō)明，但應(yīng)該明白這些功能都是由使用半導(dǎo)體器件的開關(guān)電路完成的。反饋控制電路19被用來(lái)提供偏流，同時(shí)，電容器22和用來(lái)測(cè)量電容器兩端的電壓Vcap的與之并聯(lián)的端子決定了磁阻磁頭的電阻Vcap＝Ib·Rmr＋VbeRmr＝(Vcap-Vbe)/Ib磁阻磁頭的偏流設(shè)定為該磁阻磁頭的電阻的函數(shù)。
但是，前置放大器模塊之間公差的差別沒有考慮在內(nèi)，因此最大電流必須限制在適用于在整個(gè)容差范圍內(nèi)的所有前置放大器模塊。如果對(duì)前置放大器電路也做補(bǔ)償，就能獲得更佳的優(yōu)化值。
為了對(duì)正常操作中的系統(tǒng)做等價(jià)信噪比測(cè)試，可以使用一個(gè)通用誤差測(cè)量(Generalized Error Measurement-GEM)，它由美國(guó)專利申請(qǐng)第922591號(hào)示出、1992年7月30日提交，題目是“ErrorMeasurement Circuit”(誤差測(cè)量電路)，并轉(zhuǎn)讓給了同一受讓人。該GEM系統(tǒng)設(shè)計(jì)成為磁盤驅(qū)動(dòng)器提供執(zhí)行板上測(cè)試的能力，這一測(cè)試過(guò)去是通過(guò)把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和恢復(fù)系統(tǒng)連接到諸如數(shù)字示波器和邏輯分析儀之類的測(cè)試設(shè)備上完成的。GEM電路的標(biāo)準(zhǔn)功能之一是確定樣本偏離其最佳值的均方差。這基本上提供了一個(gè)信噪比的測(cè)度，因?yàn)榇藭r(shí)數(shù)據(jù)的振幅已經(jīng)被正規(guī)化到一個(gè)給定的基準(zhǔn)電平上。GEM電路這里被用來(lái)確定最適用于每一個(gè)磁頭/磁盤組合的均衡器。用同樣的方法，可以用它來(lái)找出最佳的偏流。
圖3顯示了一個(gè)使用GEM電路的包含于本發(fā)明的磁盤驅(qū)動(dòng)器的部分方框圖，圖4是GEM電路33的方框圖?？刂朴稍O(shè)備微處理器30和從GEM33的誤差測(cè)量電路接受輸入的磁頭/磁盤組件控制器31來(lái)完成。響應(yīng)由GEM電路處理的誤差值，由傳送到臂電子線路的前置放大電路17的一個(gè)三位信號(hào)來(lái)設(shè)定偏流。
典型的響應(yīng)于磁阻磁頭電阻值的電流值Ib如下Rmr(歐姆)Ib(毫安)讀取的偏置位＞40 6.5 0 0 035-40 8.0 0 0 130-35 9.5 0 1 025-30 11.0 0 1 120-25 12.5 1 0 0DRP14.0 1 0 1DRP15.5 1 1 0DRP17.0 1 1 1偏流值Ib的三個(gè)最高值僅用于數(shù)據(jù)恢復(fù)過(guò)程(DRP)中，此時(shí)短暫的高電流值不會(huì)危及磁阻磁頭的壽命。高些或低些的電流值可以用于恢復(fù)。典型地，使用一個(gè)不超過(guò)最佳值的預(yù)先確定的增加百分比的較高的值。表中標(biāo)以DRP的三個(gè)較高值僅用于恢復(fù)過(guò)程，但在一個(gè)磁頭的最佳偏流較低的情況下，DRP可以被限制超過(guò)或者低于這一最佳偏流值電平而少量增長(zhǎng)。
圖4是一個(gè)說(shuō)明執(zhí)行誤差測(cè)量的GEM電路33的方框圖。方框40表示從數(shù)據(jù)樣本中生成誤差值樣本。誤差值樣本是通過(guò)計(jì)算數(shù)據(jù)樣本的預(yù)期值與所收到的數(shù)據(jù)樣本值之間的差而得到的。
誤差值樣本被輸入到第一處理路徑，第二處理路徑，和第三處理路徑。輸入到第一處理路徑的誤差值樣本由平方器41來(lái)平方。平方器41產(chǎn)生包含每個(gè)誤差值樣本的平方的信號(hào)輸出。誤差值樣本由比較器43與對(duì)比電平42做比較。比較器43在輸入誤差值樣本大于或等于對(duì)比電平42時(shí)產(chǎn)生包含一個(gè)邏輯一的輸出，當(dāng)輸入誤差值樣本小于對(duì)比電平42時(shí)便產(chǎn)生一個(gè)邏輯零。
第三處理路徑包含一個(gè)乘法器44和一個(gè)反相器45。輸入到第三處理路徑的誤差值樣本可以由乘法器44和反相器45都處理，也可以都不處理。另外，輸入到第三處理路徑的誤差值樣本不能由乘法器44和反相器45之中的一個(gè)來(lái)處理。由微處理器30根據(jù)要執(zhí)行的測(cè)試來(lái)做出選擇。
乘法器44把每一個(gè)誤差值樣本與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與恢復(fù)系統(tǒng)中的信號(hào)的斜率相乘。所存儲(chǔ)的與一個(gè)數(shù)據(jù)樣本相關(guān)的信號(hào)的斜率與由該數(shù)據(jù)樣本生成的誤差值相乘。如果反相器45是該處理的一部分，就把相乘的結(jié)果輸入進(jìn)反相器45。
如果乘法器44包含在該處理中，反相器45就把乘過(guò)的誤差值樣本做為自己的輸入，如果乘法器不包含在這一處理中，則以誤差值樣本為輸入。響應(yīng)與零的一個(gè)數(shù)據(jù)類型相關(guān)的一個(gè)連續(xù)數(shù)量的誤差值樣本或者乘過(guò)的誤差值樣本的輸入，反相器45將通過(guò)改變?cè)撨B續(xù)數(shù)量的誤差值樣本或者乘過(guò)的誤差值樣本中的最后一個(gè)的符號(hào)來(lái)將輸入反相。
選擇器46從第一處理路徑，第二處理路徑，第三處理路徑，或者一個(gè)邏輯數(shù)據(jù)電平的電平樣本源47接受信號(hào)作為輸入。在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，樣本源47提供一個(gè)邏輯一作為選擇器46的輸入。微處理器30使用選擇器46來(lái)把三條處理路徑之一，或者電平樣本源47的輸出信號(hào)送至門49。
一旦選擇器46選擇了三條處理路徑之一或者樣本源47產(chǎn)生的信號(hào)作為輸入，選擇器46就把被選的信號(hào)輸出到門49。一旦與一個(gè)信號(hào)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)類型與由源50提供的期望的數(shù)據(jù)類型相一致，門49就傳遞被選擇的信號(hào)。
然后門49的輸出在累加器51中被累加?，F(xiàn)在累加器51中的結(jié)果可以被數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與恢復(fù)系統(tǒng)中的微處理器30所訪問(wèn)了。然后，可利用該結(jié)果來(lái)識(shí)別數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與恢復(fù)系統(tǒng)中的問(wèn)題。
在最簡(jiǎn)單的情況下，可以假定磁阻磁頭具有良好的線性輸出信號(hào)而沒有失常或畸變，不對(duì)稱或不穩(wěn)定。假如對(duì)所有的偏流都是如此，那么有一個(gè)很高的電流就很好，因?yàn)樾旁氡葧?huì)隨著偏流的增大而不斷增大。但是，這就有必要考慮前置放大器了。前置放大器在第一級(jí)中有兩個(gè)主要部位能夠產(chǎn)生飽和，并且這是所提供的電壓以及鏈中包含電阻器在內(nèi)的某些內(nèi)部部件的特定的容差的函數(shù)，這些也都取決于溫度。模塊中的電阻器有一個(gè)正的溫度系數(shù)，并隨溫度而升高。晶體管的結(jié)電壓也隨溫度而變化。由于這些變化，對(duì)于不同的溫度和電源電壓，前置放大器的飽和在不同的振幅開始。一般說(shuō)來(lái)，最低的電源電壓與最高的溫度是最壞的情況，或者說(shuō)飽和在較小的信號(hào)振幅上發(fā)生。
飽和容易發(fā)生的最敏感的兩點(diǎn)是在包含磁阻磁頭的部分，或者包含負(fù)載電阻器的第一級(jí)的輸出部分。這樣，即使磁頭的電阻很低，前置放大器也會(huì)在第一級(jí)的輸出晶體管和負(fù)載電阻器上在某些偏流上飽和。這決定了能夠用于任何電阻磁頭的最大電流。如果磁頭的電阻比臨界值高，那么在電流比能使輸出級(jí)飽和的值小時(shí)，前置放大器就從通過(guò)磁阻磁頭的電壓發(fā)生飽和。例如，如果磁頭電阻是臨界電阻的1.5倍，那么其最大電流將是由第一級(jí)的負(fù)載電阻器和晶體管決定的最大電流值的2/3。
前置放大器中的晶體管被偏置得非常接近于良好操作的限度，以便使用低的電源電壓而保持期望的性能?？紤]到飽和，系統(tǒng)最初工作在相當(dāng)接近于飽和的電壓。因此可以考慮的改變相對(duì)較小，在很多情況下是十分之幾伏。正是這個(gè)原因使飽和特性相對(duì)平緩。這意味著隨著信號(hào)振幅的增大，前置放大器的畸變?cè)黾拥孟喈?dāng)平滑。
在“簡(jiǎn)單”情況下，最佳電流是通過(guò)分析兩種作用得來(lái)信噪比(S/N)隨偏流的增加而增加，畸變隨偏流的增加而增加，這導(dǎo)致一個(gè)最佳值的產(chǎn)生。信噪比的增加是相對(duì)線性的?；兊脑黾觾A向于平方的，這最終造成了其性能下降比線性增加的信噪比要快?；兞颗c進(jìn)入磁阻磁頭的磁通量有關(guān)。于是錯(cuò)誤率性能與偏流形成一條環(huán)形的曲線，最佳的錯(cuò)誤率在折衷的電流處得到。
最佳偏流不是一個(gè)固定的值，因?yàn)殡娫措妷簳?huì)改變或者溫度會(huì)改變。在溫度與電源電壓的變化范圍內(nèi)，最好保持最佳的總體錯(cuò)誤率。最佳點(diǎn)出現(xiàn)在最低的電源電壓和最高的溫度使錯(cuò)誤率比最佳值略差的那一點(diǎn)，因?yàn)檫@一操作點(diǎn)不會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)。在測(cè)試中溫度不太可能控制在最高可能溫度。這樣就有必要提供附加的應(yīng)激(stress)以補(bǔ)償測(cè)試沒有在最高溫度進(jìn)行。為了確定最佳點(diǎn)，有必要針對(duì)輸出晶體管限制偏流，以及磁阻磁頭限制偏流兩種情況，獲得對(duì)性能隨著電壓、溫度、和電流下降速度的測(cè)量值。
隨著實(shí)際情況調(diào)節(jié)的第一要素是加上磁阻磁頭的非線性的作用。有一些信號(hào)峰值的飽和是來(lái)源于它被偏置在鐘形的電阻與輸入通量曲線的“S”形的一側(cè)。一般地。輸入通量足夠低，使得如果偏置被最佳地居中，曲線就非常線性。如果偏置偏移了，正峰值或負(fù)峰值的振幅會(huì)被減小。這可以表達(dá)為振幅不對(duì)稱。不對(duì)稱造成性能的降低，所以大的不對(duì)稱是“不好”的。
磁頭的偏置是這樣得到的首先是在條(stripe)的兩端的硬偏置(永久磁鐵)，它提供了沿著通過(guò)條的電流方向的磁場(chǎng)。磁阻部分本身的一個(gè)軟鄰接層提供一個(gè)“環(huán)形”的磁偏置，向上穿過(guò)軟鄰接層，向下穿過(guò)磁阻條(stripe)。磁阻的這一場(chǎng)向下指向介質(zhì)表面。這兩者結(jié)合起合，再加上其它影響，使這兩個(gè)域中的偏置角大致位于兩個(gè)偏置場(chǎng)中間。雖然該軟鄰接層假定為飽和的，但偏置場(chǎng)隨著偏流仍有一些變化。因此，偏流對(duì)于偏置角有一些影響，因而對(duì)不對(duì)稱性也有影響。
可以考慮到如果偏流對(duì)于不同的條有變化，不對(duì)稱性將更為嚴(yán)重。這是不對(duì)的。實(shí)際上不對(duì)稱性會(huì)得到改善。在一例中，一個(gè)條的高度是另一個(gè)條的兩倍，可以比較其結(jié)果。兩種情況下硬偏置磁鐵是相同的。但是，如果高的條與低的條使用同樣的電流，磁通勢(shì)的同樣數(shù)目的安匝將驅(qū)動(dòng)環(huán)繞軟鄰接層和磁阻層的“回路”的通量。如果較高的條要得到與較低的條相同的偏置場(chǎng)，就需要兩倍的安匝數(shù)，因?yàn)榛芈返拿恳欢味际莾杀堕L(zhǎng)度。層與層之間的距離與條高度相比是很小的。因此若要保持相同的偏置角，高的條通過(guò)的電流約為低的條的兩倍。用這種方法可以看出，使用于不同的條高度的固定電流應(yīng)該對(duì)使不對(duì)稱性偏離最佳值負(fù)責(zé)。設(shè)置電流更接近于產(chǎn)生相等的安匝的值，會(huì)造成不對(duì)稱性更小的變化，在此基礎(chǔ)上造成的性能損失更小。
即使有了可調(diào)的偏流帶來(lái)的改進(jìn)，對(duì)于不同的磁頭仍有一些不對(duì)稱的誤差。在這種情況下由不對(duì)稱帶來(lái)的波形的畸變和由放大器飽和帶來(lái)的波形的畸變將會(huì)相加。一般說(shuō)，這些畸變不是非相關(guān)的。不對(duì)稱性基本上使峰值的一個(gè)極性畸變。而且，一般地放大器中只有峰值的一個(gè)極性會(huì)畸變，因?yàn)橐话愕貎蓚€(gè)極性在電路中不會(huì)有相同的應(yīng)激(stress)。如果電路和不對(duì)稱性落在同一個(gè)極性峰值上，結(jié)果會(huì)是更快的性能下降。如果它們落在相對(duì)的峰值上，實(shí)際上在性能下降前會(huì)有些改善。如果兩個(gè)峰值都有相當(dāng)數(shù)量的削弱，仍會(huì)有一些性能下降，但不會(huì)產(chǎn)生比高階畸變更嚴(yán)重的偏移。
當(dāng)GEM電路提取了信號(hào)的有效的信噪比時(shí)，它將自動(dòng)地對(duì)比信號(hào)的總畸變，并將指出這些條件下對(duì)于最佳電流選擇。
從磁盤輸出的通量將會(huì)影響信號(hào)中看到的不對(duì)稱的量，因?yàn)檩^高的通量輸出會(huì)使磁頭的傳輸函數(shù)進(jìn)入更深的非線性性。因?yàn)閷?duì)偏流的調(diào)節(jié)減少不對(duì)稱性的范圍，這樣由磁盤輸出的通量的數(shù)量會(huì)增加。這可以在不造成比現(xiàn)在看到的更多的不對(duì)稱性的前提下對(duì)所有的磁頭允許更大的信號(hào)振幅。
對(duì)于具有一些不對(duì)稱性的磁頭，具有較低的輸出從而具有較低的信號(hào)的磁盤會(huì)比較高輸出通量的磁盤有更小的不對(duì)稱性。低通量輸出的磁盤的最佳偏流一般比高輸出磁盤的高。這意味著系統(tǒng)將為了在磁頭與放大器的變化之外又復(fù)蓋磁盤的變化，在信號(hào)與不對(duì)稱性之間做出更優(yōu)的折衷。
如果存在一個(gè)“穩(wěn)定的”不穩(wěn)定性，該GEM電路會(huì)為偏流選擇最佳的位置。由于信號(hào)通量與偏置通量結(jié)合會(huì)引發(fā)不穩(wěn)定性，所以在某些情況下，不穩(wěn)定性會(huì)給波形造成持續(xù)的畸變，并使性能嚴(yán)重下降。但是，如果以各種方法改變偏置場(chǎng)，使得該場(chǎng)的強(qiáng)度不足以使不穩(wěn)定性在趨穩(wěn)點(diǎn)(sti king point)上循環(huán)，那么波形就會(huì)穩(wěn)定，而且性能也會(huì)很好。這就是在數(shù)據(jù)恢復(fù)過(guò)程中使用偏流改變的意圖。其結(jié)果是通過(guò)GEM對(duì)有效信噪比的測(cè)量，最佳偏置在最優(yōu)操作情況下被確定，并且自動(dòng)避開諸如高不對(duì)稱性或不穩(wěn)定等問(wèn)題。
使用本發(fā)明減少了不對(duì)稱的誤差，因而能允許磁盤比標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)有更大的輸出通量。本發(fā)明還對(duì)作為磁盤輸出函數(shù)的不對(duì)稱性做自我補(bǔ)償，以對(duì)所有的元件保持最佳的信噪比。本發(fā)明也適用于其它偏置方案，因?yàn)樗且粋€(gè)總體優(yōu)化系統(tǒng)。
如果在生產(chǎn)時(shí)選定的偏流用于產(chǎn)品的整個(gè)使用期，那么該偏流必須設(shè)定為一個(gè)折衷的值，該值經(jīng)過(guò)計(jì)算以適應(yīng)于將來(lái)磁頭/磁盤/通道結(jié)合的參數(shù)的變化。這會(huì)使本發(fā)明的好處化為烏有，因?yàn)檫@削弱了磁阻讀出傳感器系統(tǒng)當(dāng)前的性能。可以通過(guò)如下方法在產(chǎn)品使用期中保持最佳性能。周期性地，比如說(shuō)在每一個(gè)小時(shí)的加電操作以后，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)器電路的一部分的一個(gè)誤差測(cè)量電路進(jìn)行一串測(cè)試，以測(cè)量對(duì)于每一個(gè)磁頭/磁盤/通道元件組合的誤差值。該串測(cè)試重新優(yōu)化偏流值，并在需要時(shí)以新值代替當(dāng)前值。一般地，偏流值可以在一個(gè)表中選取，就象前面討論圖3時(shí)所示的那種。這樣一個(gè)表可以包含任何數(shù)目的刻度值。這樣偏流值總是可以在當(dāng)前情況下加以選擇以達(dá)到最佳性能。該優(yōu)化過(guò)程理論上可以將信噪比提高到兩倍。這些長(zhǎng)處可以犧牲一些以換取更大的可靠性。
自適應(yīng)磁阻磁頭偏流控制是這樣實(shí)現(xiàn)的在生產(chǎn)時(shí)訪問(wèn)每一個(gè)磁頭并針對(duì)每一個(gè)磁頭/磁盤/通道元件組合確定最佳的偏流；并把這些值存儲(chǔ)在磁盤表面用來(lái)存儲(chǔ)設(shè)備控制信息的部分中。作為磁盤驅(qū)動(dòng)器加電序列的一部分，最初使用低偏流值來(lái)試著讀取所存的最佳偏流值。如果需要，初始值被增至一個(gè)額定值，但不要高得可能損壞一個(gè)低條高度的磁頭。在讀取了所存的偏流值后，這些值被傳送到驅(qū)動(dòng)器中的隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器。在操作中，每當(dāng)出現(xiàn)一次磁頭轉(zhuǎn)換命令，就訪問(wèn)那些偏流值，變成活動(dòng)的磁頭用所給出的電流值被偏置。
盡管本發(fā)明已被特定地示出并且參考較佳的實(shí)施例加以描述，然而熟悉本行業(yè)的人應(yīng)當(dāng)懂得，可以對(duì)其形式及細(xì)節(jié)做多種改動(dòng)而不背離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.在一個(gè)把數(shù)據(jù)記錄在一個(gè)介質(zhì)表面上的磁道內(nèi)的、包含至少一個(gè)磁阻(MR)傳感器讀磁頭的磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備中，自適應(yīng)地控制讀磁頭的偏流的方法，其特征在于包括對(duì)每一個(gè)磁阻磁頭確定一個(gè)最佳的偏流值；存儲(chǔ)所述最佳的偏流值；根據(jù)所存儲(chǔ)的值為活躍的磁頭提供一個(gè)偏流值；周期性地對(duì)每個(gè)磁阻磁頭重新確定所述最佳的偏流值；修正存儲(chǔ)的偏流值，使之與重新確定的最佳的偏流值一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的自適應(yīng)控制方法，其特征在于所述存儲(chǔ)偏流值的步驟包含把所述的值存在磁盤介質(zhì)表面，以及所述方法還包含在設(shè)備的加電序列中把所述偏流值從磁盤存儲(chǔ)器傳送到隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中的自適應(yīng)控制方法，其特征在于所述為活躍的磁阻磁頭提供一個(gè)偏流值的步驟包含在每一次磁頭轉(zhuǎn)換命令的時(shí)候訪問(wèn)在所述隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器中的偏流值，以及根據(jù)所存儲(chǔ)的值提供一個(gè)偏流值。
4.在一個(gè)把數(shù)據(jù)記錄在一個(gè)介質(zhì)表面的磁道內(nèi)的、并包含至少一個(gè)磁阻(MR)傳感器磁頭的磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備中，其中針對(duì)每一個(gè)磁阻磁頭/磁盤元件組合都存儲(chǔ)了一個(gè)最佳的偏流值，自適應(yīng)地控制讀磁頭偏流的方法，其特征在于包含根據(jù)各自所存的偏流值對(duì)活躍的磁阻磁頭提供一個(gè)偏流值；周期性地為多個(gè)磁阻磁頭中的每一個(gè)重新確定最佳的偏流值；以及修正所述存儲(chǔ)的偏流值，使之與重新確定的最佳的偏流值一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中的自適應(yīng)控制方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備把所述最佳偏流值存儲(chǔ)在一個(gè)磁盤介質(zhì)表面，還包含在加電操作中把偏流值從磁盤表面?zhèn)魉偷剿龃鎯?chǔ)設(shè)備內(nèi)的活躍存儲(chǔ)器中的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的自適應(yīng)控制方法，其特征在于重新確定最佳偏流值的步驟是在確定了自緊接在上一次重優(yōu)化步驟發(fā)生以來(lái)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了一個(gè)預(yù)先確定的所述設(shè)備加電操作的時(shí)間段之后才進(jìn)行的。
7.一種磁盤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，其特征在于包括至少一個(gè)磁盤存儲(chǔ)介質(zhì)；至少一個(gè)磁阻(MR)傳感器讀磁頭，用來(lái)讀取所述至少一個(gè)磁盤介質(zhì)表面上的磁道中所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)；為所述至少一個(gè)磁阻讀磁頭中的每一個(gè)，確定最佳偏流值的裝置；存儲(chǔ)所述偏流的最優(yōu)化值的裝置；根據(jù)所存的活躍磁頭的一個(gè)偏流值把該偏流值作用于該磁阻磁頭的裝置；以及在發(fā)生一個(gè)事件時(shí)啟動(dòng)所述確定偏流的最優(yōu)化值的裝置的裝置，從而在每一次發(fā)生所述事件時(shí)用當(dāng)前的最佳偏流值來(lái)更新所存的最佳偏流值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的磁盤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，其特征在于所述事件包括在緊接前面的優(yōu)化序列之后的一個(gè)預(yù)先確定的所述存儲(chǔ)設(shè)備的加電操作的持續(xù)時(shí)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的磁盤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，其特征在于所述存儲(chǔ)最佳偏流值的裝置包含把所述最佳值存在存有設(shè)備控制信息的一個(gè)磁盤表面部分中，以及所述設(shè)備還包含在加電過(guò)程中把所述最佳偏流值從磁盤表面存儲(chǔ)器傳送到所述設(shè)備之內(nèi)的隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器中的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的磁盤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，其特征在于確定最佳偏流值的裝置包含一個(gè)通用誤差測(cè)量電路，該電路是在發(fā)生所述事件后的第一個(gè)空閑時(shí)間段中為偏流優(yōu)化而啟動(dòng)的。
11.一個(gè)磁盤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，其特征在于包括至少一個(gè)硬磁盤磁存儲(chǔ)介質(zhì)；至少一個(gè)磁阻(MR)傳感器讀磁頭，用于讀取存儲(chǔ)在所述至少一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)的表面上的磁道中的數(shù)據(jù)；根據(jù)所選擇的參數(shù)為所述至少一個(gè)磁阻讀磁頭中的每一個(gè)確定最佳偏流值的裝置；存儲(chǔ)所述最佳偏流值的裝置；根據(jù)所存的活躍磁頭的偏流值把一個(gè)偏流作用于活躍的磁阻讀磁頭的裝置；以及啟動(dòng)所述用于在一個(gè)事件發(fā)生時(shí)確定最佳偏流值的裝置以及根據(jù)該值改變作用于所述磁頭的偏流值的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的磁盤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，其特征在于所述事件包含一個(gè)讀錯(cuò)誤條件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的磁盤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備，其特征在于所述存儲(chǔ)最佳偏流值的裝置包含把所述最佳偏流值存儲(chǔ)在存有設(shè)備控制信息的一個(gè)磁盤表面的部分中，并且所述設(shè)備還包含在加電過(guò)程中把所述最佳偏流值從磁盤表面存儲(chǔ)器傳送到所述設(shè)備之內(nèi)的隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器的裝置。
全文摘要
公開了一種自適應(yīng)地控制作用于一個(gè)磁盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的磁阻(MR)讀磁頭的偏流以提供對(duì)每一個(gè)磁頭/磁盤/通道元件組合的最佳偏置的方法和設(shè)備。在制造的時(shí)候?qū)γ恳粋€(gè)磁頭確認(rèn)并存儲(chǔ)一個(gè)最佳偏流。在每一個(gè)加電操作中這些值被傳送到隨機(jī)存儲(chǔ)器中，在每一次執(zhí)行磁頭轉(zhuǎn)換命令時(shí)便訪問(wèn)這些值，以便根據(jù)活躍的磁阻磁頭的最佳值作用偏流。通過(guò)通用誤差測(cè)量電路來(lái)實(shí)現(xiàn)周期性地重新優(yōu)化并更新存儲(chǔ)的值。
文檔編號(hào)G11B5/02GK1122037SQ9411886
公開日1996年5月8日 申請(qǐng)日期1994年11月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月16日
發(fā)明者J·A·克里斯特納, E·A·卡寧漢姆, G·J·柯爾溫, J·M·波斯 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司