JP3360990B2 - ディスク記録再生装置のデータ再生処理装置 - Google Patents
ディスク記録再生装置のデータ再生処理装置Info
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Description
スク装置等のディスク記録再生装置において、ヘッドに
よりディスクから読出したリード信号を再生処理するた
めのデータ再生処理装置に関する。
のディスク記録再生装置は、ヘッドとデータ記録再生系
回路により記録媒体であるディスクにデータを記録し、
またディスクからデータ再生する記録再生動作を実行す
る。
ータ再生処理装置として、近年ではリードチャネルと称
するLSIが開発されている。リードチャネルは、大別
してヘッド系(ヘッドとヘッドアンプ)により読出され
たリード信号の信号処理を行なうリード信号処理部とデ
コーダとからなる。
を有するアンプ(VGA)、ローパスフィルタ(LP
F)、A/Dコンバータ、PLL回路等の構成要素を有
する。デコーダは、リード信号処理部から出力されたデ
ィジタルのリードデータ(ここではホストデータまたは
ユーザデータを意味する)をデコードして元の記録デー
タに再生する。
共に、ヘッド位置決め制御用のサーボデータが記録され
ている。サーボデータは、ヘッドのトラック位置を検出
するためのアドレスコード(シリンダコード)及び目標
トラックの中心にヘッドを位置決めするためのバースト
データ(位置情報)からなる。ここでは、アドレスコー
ドをサーボコードと称する場合がある。
めに、HDDではデータ再生専用ヘッドとしてMR(m
agnetoresistive)ヘッドとPRML
(Partial Response Maximum
Likelihood)方式のリード信号処理系の採
用が検討されている。
化処理を行なうためのPRイコライザ(ディジタルフィ
ルタ)やビタビ(viterbi)デコーダ等の構成要
素を有し、PR等化されたディジタルデータ(リードデ
ータ)からホストデータをビタビデコーダにより再生す
る。
ドは、ピーク検出方式のパルスピーク検出回路によりパ
ルス列に変換されて、サーボデコーダによりコード列に
デコードされる。また、バーストデータは、通常ではL
PFから出力されてアナログ信号のリード信号からサン
プルホールド回路によりピーク値をホールドされて、A
/Dコンバータによりディジタルの位置誤差信号に変換
される。
タとでは、ヘッドからのリード信号から再生処理する場
合に、両者の信号処理方式が異なる。ホストデータとサ
ーボデータとは周波数特性が全く異なる。このため、高
域ノイズを除去するためのLPFとして、通常ではフィ
ルタ特性(カットオフ周波数やブースト量)を切換えら
れるプログラマブル電子フィルタ等が使用されている。
即ち、ホストデータとサーボデータの再生処理時に、L
PFのフィルタパラメータをそれぞれの周波数特性に適
正な値に切換えることがなされている。
に、MRヘッドが高記録密度化を実現する上で、重要な
要素になっている。しかしながら、MRヘッドは再生専
用であるため、データ記録用として使用する誘導型薄膜
ヘッドと組み合わせた再生記録分離型のヘッド構造が採
用される。
うに、MRヘッドの素子1とデータ記録用ヘッドの素子
(ギャップ)2との間に距離が存在するため、トラック
3に対してスキュ角が発生する。このため、サーボデー
タに基づいてヘッド位置決め制御を実行したときに、両
者1,2を同時に同一トラックに位置決め(オントラッ
ク)することはできない。
ックさせると、MRヘッドはトラック中心からずれた位
置となる。データ記録用ヘッドを位置決め制御するとき
は、MRヘッド1によりサーボデータを読出す。即ち、
図9に示すように、実際の目標トラックに対して、MR
ヘッド1はずれたトラック幅TWrの範囲からサーボデ
ータを読出している。このような状態をオフセットと称
する。
図10に示すように、MRヘッド1により読出されたリ
ード信号波形からサーボパルスを生成して、サーボコー
ドをデコードする処理において、検出されるべき位置E
でサーボパルスが発生しないような事態が生ずる。
の信号振幅値が所定のスレッシュレベル±THを越えた
位置でピークを検出し、そのピーク値で発生したパルス
列からなる。このとき、図10に示すように、MRヘッ
ド1にオフセットがあると、磁化反転が切り替わるビッ
トCBで信号振幅が著しく低下して、サーボパルスの検
出が困難になることがある。
示すように、トラックからデータを読出す場合に、磁束
の変化率に起因したリード信号波形R2を出力する。こ
れに対して、MRヘッド1は、MR素子に対して作用す
る磁束の量に応じたリード信号を出力する。このため、
図11に示すように、磁化反転のある部分と無い部分を
同時にリードすると、出力するリード信号波形R1にい
わゆるDCオフセットが発生する。このようなDCオフ
セットが発生すると、ピークホールド検出方式による振
幅検出処理により、バーストデータを確実に再生するこ
とは困難となる。
の高記録密度化を図るために、データ再生用としてMR
ヘッドを使用し、さらにホストデータの再生処理用とし
てPRML方式の信号処理技術が注目されている。しか
しながら、そのようなMRヘッド等の技術を採用した場
合に、ホストデータとは周波数特性や信号処理方式の異
なるサーボデータの再生処理において、サーボデータの
正確な再生動作が困難になっている。このため、サーボ
コードの再生処理においてリードエラーが発生したり、
バーストデータの振幅検出精度が低下するような問題が
ある。
において、サーボコードのエラー発生率の低下とバース
トデータの振幅検出精度を向上させて、サーボデータを
確実に再生することにある。
ク上に記録されたホストデータ、及びアドレスコード
(シリンダコード)とバーストデータの2種類のサーボ
データのそれぞれを再生処理するデータ再生処理装置
(リードチャネル)において、ホストデータの再生処理
に必要な位相同期クロックを生成するリードPLL回路
及びサーボデータの再生処理に必要な位相同期クロック
を生成するサーボPLL回路のそれぞれ専用のPLL回
路を有する装置である。
ドレスコードの直前およびバーストデータの直前に各位
相同期用プリアンブルパターンを記録したディスクを使
用する。サーボPLL回路は、サーボデータのアドレス
コードを再生するときに、その位相同期用プリアンブル
パターンの期間に位相同期引込み動作を実行し、かつバ
ーストデータを再生するときに、その位相同期用プリア
ンブルパターンの期間に位相同期引込み動作を実行し、
アドレスコードとバーストデータのそれぞれの再生処理
に必要な各位相同期クロックを生成する。
ータを含むヘッドからのリード信号をA/D変換するA
/D変換回路を有する。このA/D変換回路は、ホスト
データの再生処理時には、リードPLL回路から出力さ
れた位相同期クロックに従ったサンプリングパルスに応
じて動作する。また、サーボデータの再生処理時には、
A/D変換回路は、サーボPLL回路から出力された位
相同期クロックに従ったサンプリングパルスに応じて動
作する。
の形態を説明する。 (本実施形態のリードチャネルの要部)本実施形態のリ
ードチャネルは、セクタサーボ方式のHDDに適用され
るデータ再生処理装置を想定している。
ッド1からのリード信号を増幅するヘッドアンプ2と、
自動利得調整機能(AGC)付のアンプ3,4と、ロー
パスフィルタ(LPF)5と、A/Dコンバータ6と、
ディジタルフィルタ7とを有する。
用の誘導型薄膜ヘッドとからなる再生記録分離型ヘッド
である。MRヘッドは、ホストデータとサーボデータの
両者を共に読出す。本実施形態では、データ記録動作に
は関係しないため、ヘッド1はMRヘッドとして説明す
る。
とホストデータ用AGCアンプ4とからなる。LPF5
は、フィルタ特性の可変機能を有する例えばプログラマ
ブル電子フィルタであり、フィルタパラメータFPであ
るカットオフ周波数(低域遮断周波数)とブースト量を
外部から設定できるフィルタである。
LL回路11またはサーボPLL回路12により生成さ
れたサンプリングパルスSPに同期して、LPF5によ
りフィルタリングされたアナログのリード信号をディジ
タルデータに変換する。ディジタルフィルタ7は、A/
Dコンバータ6のディジタルデータに対する等化処理を
実行する。ホストデータの場合には、ディジタルフィル
タ7によりPR等化処理がなされる。
検出回路8、サーボデコーダ9、リードデコーダ10に
より、サーボデータまたはホストデータがデコードされ
る。即ち、位置信号検出回路8は、サーボデータのバー
ストデータから位置誤差信号(ヘッドのトラック中心に
対する位置誤差量)を検出する。
レスコード(サーボコード)をデコードする。アドレス
コードは、シリンダコード(トラック番号)とセクタ番
号を意味する。リードデコーダ10は例えばビタビデコ
ーダからなり、ホストデータをデコードする。
ローラ(HDC)に出力されて、ホストコンピュータに
再生データとして転送される。また、サーボデータは、
HDDの制御装置であるマイクロコントローラに出力さ
れて、ヘッドの位置決め制御処理に使用される。
り、ホストデータとサーボデータを再生処理するときに
必要な位相同期クロックを生成するPLL回路として、
リードPLL回路11とサーボPLL回路12とをそれ
ぞれ備えている。
再生処理に必要な位相同期クロックを生成する。また、
サーボPLL回路12は、アドレスコードとバーストデ
ータのサーボデータの再生処理に必要な位相同期クロッ
クを生成する。
サーボデータの再生処理モードに従って、リードPLL
回路11とサーボPLL回路12の出力を切換えて、位
相同期クロックをサンプリングパルスSPとしてA/D
コンバータ6に出力する。 (サーボPLL回路)サーボPLL回路12は、図2に
示すように、リードPLL回路11と基本的構成は同様
であり、大別して位相比較器20と、ループフィルタ2
1と、電圧制御発振器(VCO)22とからなる。入力
は、A/Dコンバータ6からのディジタルデータであ
り、アドレスコードまたはバーストデータに相当するデ
ータである。出力は、前記のようにA/Dコンバータ6
のサンプリングパルスSPとなる。
うに、リード信号(ディジタルデータ)の入出力がS1
とS2、またはS3とS4の場合には、位相誤差は
「0」となる。また、位相遅れの場合には、「D1−D
2=−1.2+0.8=−0.4」または「D3−D4
=1.2−0.8=0.4」となり、位相誤差は「0,
4」となる。 (サーボPLL回路の位相引き込み動作)本実施形態で
は、図4に示すように、ディスク上のサーボエリアにお
いて、サーボコード(アドレスコード)の直前エリア及
びバーストデータA〜Dの各直前エリアには、サーボP
LL回路12の位相引き込み動作に必要なプリアンブル
パターンP1〜P5が予め記録されている。
ゲートSGが出力されると、サーボ用AGCアンプ3や
サーボ用FPがセットされたLPF5がオンとなり、サ
ーボデータの再生処理がスタートする。即ち、ヘッド1
は、トラックのサーボエリアからサーボデータを読出
し、そのリード信号をリードチャネルに出力する。
に、ヘッド1によりプリアンブルパターンP1が読出さ
れている期間に、位相引込み動作を実行する。A/Dコ
ンバータ6は、サーボPLL回路12により生成された
サンプリングパルスSPに同期して、アドレスコードに
対応するリード信号をディジタルデータに変換する。こ
のとき、クロック切換回路13は、サーボゲートSGに
よりサーボPLL回路12からの位相同期クロックをサ
ンプリングパルスSPとしてA/Dコンバータ6に出力
する。
とディジタルフィルタ7を介して入力されるデータから
サーボコードSCをデコードする(図4のSCコー
ド)。次に、サーボPLL回路12は、図4に示すよう
に、ヘッド1によりプリアンブルパターンP2〜P5が
読出されている期間に、バーストデータA〜Dの再生処
理に必要な位相引込み動作を実行する。
〜Dのサンプリング期間AS〜DSに、サーボPLL回
路12により生成されたサンプリングパルスSPに同期
して、バーストデータA〜Dのそれぞれをディジタルデ
ータに変換する。位置信号検出回路8は、サンプリング
パルスAS〜DSのオン期間に、位置誤差演算回路を起
動して位置誤差信号を算出する。 (サーボデコーダと位置信号検出回路の周辺回路)図5
は、本実施形態のサーボデコーダ9と位置信号検出回路
8の周辺回路を示すブロック図である。以下、図7と図
8のタイミングチャートを参照して説明する。
ード信号Yn)からダイビットエリアであるサーボ判別
用エリアを検出すると、カウンタ(1)51のスタート
信号を出力する。サーボ判別用エリアは、図7に示すよ
うに、サーボコード(アドレスコード)の直前(実際に
はサーボコードSYNCの前)に記録されているサーボ
検出用エリアである。
路50のスタート信号により起動し、サーボPLL回路
12から出力されるサーボクロックをカウントし、サー
ボコードSYNC判別回路52とサーボPLL回路12
の位相比較器20のオン/オフタイミングを制御する
(図7のカウンタ1)。位相比較器20には、オン信号
ON1を出力する。
ーボコード(アドレスコード)の直前に記録されている
サーボコードSYNCエリアをサーチする(図7のサー
ボサーチ)。
C判別回路52によりデコードのスタートタイミング信
号を与えられて、予め設定されたシーケンスに従ってア
ドレスコード(ディジタルデータ)をデコードする(図
7のサーボコード)。
NC判別回路52によりスタートタイミング信号を与え
られて起動し、サーボPLL回路12から出力されるサ
ーボクロックをカウントする(図7のカウンタ2)。カ
ウンタ(2)53は、サーボPLL回路12の位相比較
器20と位置信号検出回路8の位置誤差演算回路80の
オン/オフタイミングを制御する(図8を参照)。位相
比較器20にはオン信号ON1を出力し、位置誤差演算
回路80にはオン信号PTを出力する。
0は、カウンタ(2)53からのオン信号PTにより演
算処理をスタートし、ヘッドの位置誤差量を算出する。 (位置信号検出方法)ここで、本実施形態では、図6に
示すように、例えばバーストデータAのエリアにはサー
ボPLL回路12の位相引込み動作に必要なプリアンブ
ルパターン(PLL同期用データ)P2が記録されてい
る。同様に、各バーストデータB〜Dには、それぞれプ
リアンブルパターンP3〜P5が記録されている。
と、A/Dコンバータ6は、サーボPLL回路12から
出力されるサンプリングパルスSPに同期して、バース
トデータAの各振幅値A1〜An,B1〜Bnをサンプ
リングしながらディジタルデータに変換する。位置誤差
演算回路80は、バーストデータAの範囲内の振幅値の
平均値を算出する。
ストデータA〜Dの振幅値の平均値を算出して、この平
均値に基づいてヘッドの位置誤差量を算出する。これに
より、MRヘッド1の出力に前述したようなDCオフセ
ットが発生しても、各バーストデータA〜Dの振幅値を
正確に算出することが可能となる。
データとサーボデータの両者を再生処理するリードチャ
ネルにおいて、ホストデータの再生処理に使用するリー
ドPLL回路11とは別に、サーボデータの再生処理に
適正なサーボPLL回路12を設ける。このサーボPL
L回路12により生成される位相同期クロック(サンプ
リングパルスSP)を使用することにより、サーボデー
タを正確に再生することが可能となる。
ボエリアにおいて、アドレスコードとバーストデータの
それぞれの直前に記録されたプリアンブルパターンによ
り、位相引込み動作を実行する。
同期クロックを使用して、アドレスコードとバーストデ
ータのリード信号をA/D変換処理し、ディジタル信号
処理方式によるサーボデータの再生処理を実行する。し
たがって、従来のピーク検出方式と比較して、アドレス
コードを低いエラー発生率で再生することが可能とな
る。また、ディジタル信号処理方式を利用して、バース
トデータの振幅値の平均値を算出することにより、MR
ヘッドのDCオフセットがある場合でも、バーストデー
タの振幅検出精度を高めるが可能となる。
ストデータとサーボデータを再生処理するデータ再生処
理装置において、サーボデータのアドレスコードを低い
エラー発生率で正確に再生し、かつバーストデータの振
幅値の検出精度を高めることが可能となる。したがっ
て、高記録密度化を図るために、データ再生用としてM
Rヘッドを使用し、さらにホストデータの再生処理用と
してPRML方式の信号処理技術を採用した場合でも、
ホストデータと共に、サーボデータを確実に再生するこ
とが可能となり、結果的にMRヘッドやPRML方式の
信号処理技術を有効利用を図ることができる。
ブロック図。
ック図。
を説明するための概念図。
チャート。
号検出回路の周辺回路を示すブロック図。
チャート。
チャート。
チャート。
図。
ミングチャート。
ミングチャート。
Claims (4)
- 【請求項1】 ディスク上に記録されたホストデータ、
及びアドレスコードとバーストデータの2種類のサーボ
データのそれぞれをヘッドにより読出して、前記ヘッド
からの読出し信号から前記ホストデータ、前記アドレス
コード、前記バーストデータを再生処理するディスク記
録再生装置のデータ再生処理装置であって、 前記ホストデータの再生処理に必要な位相同期クロック
を生成するリードPLL回路と、 前記サーボデータの再生処理に必要な位相同期クロック
を生成するサーボPLL回路と、 前記リードPLL回路から出力された位相同期クロック
のタイミングに従って前記読出し信号から前記ホストデ
ータを再生するリード再生手段と、 前記サーボPLL回路から出力された位相同期クロック
のタイミングに従って前記読出し信号から前記サーボデ
ータを再生するサーボ再生手段とを具備したことを特徴
とするデータ再生処理装置。 - 【請求項2】 ディスク上に記録されたホストデータ、
及びアドレスコードとバーストデータの2種類のサーボ
データのそれぞれをヘッドにより読出して、前記ヘッド
からの読出し信号から前記ホストデータ、前記アドレス
コード、前記バーストデータを再生処理するディスク記
録再生装置のデータ再生処理装置であって、 前記サーボデータを記録したサーボエリアにおいて、前
記アドレスコードの直前に位相同期用プリアンブルパタ
ーンが記録されたディスクと、 前記ホストデータの再生処理に必要な位相同期クロック
を生成するリードPLL回路と、 前記位相同期用プリアンブルパターンの期間に位相同期
引込み動作を実行し、前記サーボデータの再生処理に必
要な位相同期クロックを生成するサーボPLL回路と、 前記リードPLL回路から出力された位相同期クロック
のタイミングに従って前記読出し信号から前記ホストデ
ータを再生するリード再生手段と、 前記サーボPLL回路から出力された位相同期クロック
のタイミングに従って前記読出し信号から前記サーボデ
ータを再生するサーボ再生手段とを具備したことを特徴
とするデータ再生処理装置。 - 【請求項3】 ディスク上に記録されたホストデータ、
及びアドレスコードとバーストデータの2種類のサーボ
データのそれぞれをヘッドにより読出して、前記ヘッド
からの読出し信号から前記ホストデータ、前記アドレス
コード、前記バーストデータを再生処理するディスク記
録再生装置のデータ再生処理装置であって、 前記サーボデータを記録したサーボエリアにおいて、前
記アドレスコードの直前および前記バーストデータの直
前に各位相同期用プリアンブルパターンが記録されたデ
ィスクと、 前記ホストデータの再生処理に必要な位相同期クロック
を生成するリードPLL回路と、 前記サーボデータのアドレスコードを再生するときに、
前記アドレスコードの直前の前記位相同期用プリアンブ
ルパターンの期間に位相同期引込み動作を実行し、かつ
前記バーストデータを再生するときに、前記バーストデ
ータの直前の前記位相同期用プリアンブルパターンの期
間に位相同期引込み動作を実行し、前記アドレスコード
と前記バーストデータのそれぞれの再生処理に必要な各
位相同期クロックを生成するサーボPLL回路と、 前記リードPLL回路から出力された位相同期クロック
のタイミングに従って前記読出し信号から前記ホストデ
ータを再生するリード再生手段と、 前記サーボPLL回路から出力された位相同期クロック
のタイミングに従って前記読出し信号から前記アドレス
コードと前記バーストデータのそれぞれを再生するサー
ボ再生手段とを具備したことを特徴とするデータ再生処
理装置。 - 【請求項4】 ディスク上に記録されたホストデータ、
及びアドレスコードとバーストデータの2種類のサーボ
データのそれぞれをヘッドにより読出して、前記ヘッド
からの読出し信号から前記ホストデータ、前記アドレス
コード、前記バーストデータを再生処理するディスク記
録再生装置のデータ再生処理装置であって、 前記サーボデータを記録したサーボエリアにおいて、前
記アドレスコードの直前および前記バーストデータの直
前に各位相同期用プリアンブルパターンが記録されたデ
ィスクと前記ディスクから前記ヘッドにより読出された
読出し信号をディジタルデータに変換するためのA/D
変換回路と、 前記ホストデータの再生処理に必要な位相同期クロック
を生成するリードPLL回路と、 前記サーボデータのアドレスコードを再生するときに、
前記アドレスコードの直前の前記位相同期用プリアンブ
ルパターンの期間に位相同期引込み動作を実行し、かつ
前記バーストデータを再生するときに、前記バーストデ
ータの直前の前記位相同期用プリアンブルパターンの期
間に位相同期引込み動作を実行し、前記アドレスコード
と前記バーストデータのそれぞれの再生処理に必要な各
位相同期クロックを生成するサーボPLL回路と、 前記リードPLL回路から出力された位相同期クロック
に従って前記A/D変換回路のサンプリングパルスを生
成し、前記A/D変換回路から出力されたディジタルデ
ータから前記ホストデータを再生するリード再生手段
と、 前記サーボPLL回路から出力された位相同期クロック
に従って前記A/D変換回路のサンプリングパルスを生
成し、前記A/D変換回路から出力されたディジタルデ
ータから前記アドレスコードと前記バーストデータのそ
れぞれを再生するサーボ再生手段とを具備したことを特
徴とするデータ再生処理装置。
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