專利名稱：讀通道和伺服通道集成的同步數(shù)字解調(diào)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明背景本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置內(nèi)的伺服系統(tǒng)，并尤其涉及伺服系統(tǒng)內(nèi)位置誤差信號(hào)(PES)的解調(diào)。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，例如磁盤驅(qū)動(dòng)器，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在記錄介質(zhì)上。記錄介質(zhì)通常被分為多個(gè)平行的數(shù)據(jù)磁道。磁盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)，數(shù)據(jù)磁道相互同心地排列，垂直于磁盤半徑。通過驅(qū)動(dòng)器臂由轉(zhuǎn)換器或“磁頭”對位于所需數(shù)據(jù)磁道的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和檢索。
在閉環(huán)伺服系統(tǒng)的控制下，該閉環(huán)伺服系統(tǒng)建立在存儲(chǔ)于磁盤表面的專用伺服區(qū)的伺服數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，驅(qū)動(dòng)器臂在半徑方向上跨過磁道移動(dòng)磁頭。該伺服區(qū)與磁盤表面或?qū)Ｓ糜诖鎯?chǔ)伺服信息的獨(dú)立磁盤表面的數(shù)據(jù)扇區(qū)相交錯(cuò)。當(dāng)磁頭滑過伺服區(qū)時(shí)，它產(chǎn)生一回讀伺服信號(hào)，該信號(hào)識(shí)別磁頭相對所需磁道中線的位置。在該位置的基礎(chǔ)上，伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器臂，調(diào)整磁頭的位置，這樣磁頭向所需位置移動(dòng)。
伺服區(qū)的模式有若干類，例如“零式”伺服模式，“分裂脈沖串幅度”伺服模式，以及“相位式”伺服模式。零式伺服模式包括至少兩個(gè)區(qū)，這兩區(qū)以互相已知的相位關(guān)系被寫入。第一區(qū)為“相位”區(qū)或“同步”區(qū)，該區(qū)用于將讀通道的相位和頻率鎖為讀信號(hào)的相位和頻率。第二區(qū)為位置誤差區(qū)，該區(qū)用于識(shí)別磁頭相對磁道中線的位置。
當(dāng)磁頭滑過位置誤差區(qū)時(shí)，讀信號(hào)的幅度和相位指示為磁頭偏置相對磁道中線的幅值和方向。位置誤差區(qū)具有零式磁化模式，這樣當(dāng)磁頭直接跨立磁道中線時(shí)，回讀信號(hào)的幅度為理想的0。當(dāng)磁頭移開所需磁道中線時(shí)，讀信號(hào)的幅度提高。當(dāng)磁頭位于所需磁道中線和相鄰磁道中線之間的一半位置時(shí)，讀信號(hào)具有最大幅度。中線一側(cè)的磁化模式與中線另一側(cè)的磁化模式位相相差180°。由此，讀信號(hào)的相位指示磁頭位置誤差的方向。
為了控制伺服系統(tǒng)，每滑過一位置誤差區(qū)就發(fā)出一位置誤差值。通常，位置誤差值的幅值表示磁頭距離磁道中線的位置，位置誤差值的正負(fù)號(hào)表示磁頭移位的方向。一般通過對與位置誤差區(qū)有關(guān)的讀信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，來形成位置誤差值。在同步過程中，因?yàn)橄辔粎^(qū)以與位置誤差區(qū)有已知和固定的相位關(guān)系被寫在已知存儲(chǔ)介質(zhì)上，來自位置誤差區(qū)的讀信號(hào)的確切相位可以通過相位區(qū)的讀信號(hào)得到。鎖相環(huán)(PLL)常用于獲得相位區(qū)的相位，該相位信息用作對位置誤差區(qū)進(jìn)行解調(diào)。
通過發(fā)出一解調(diào)信號(hào)，例如方波，具有與讀信號(hào)基波分量相同的相位和頻率，然后用模擬技術(shù)，將讀信號(hào)與解調(diào)信號(hào)相乘，對讀信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。該乘積在對應(yīng)位置誤差區(qū)中間圈的時(shí)窗內(nèi)求積分。該結(jié)果為伺服模式內(nèi)磁頭相對存儲(chǔ)介質(zhì)上的所需位置的位置誤差。該過程本質(zhì)上指示了特定頻率點(diǎn)處讀信號(hào)的幅度和相位。位置誤差值的正負(fù)號(hào)表示磁頭相對所需位置所處的方向。
雖然采用模擬技術(shù)進(jìn)行讀信號(hào)的解調(diào)可以得到非常準(zhǔn)確的位置誤差值，但是這種解調(diào)的類型很難與集成電路相結(jié)合作為占優(yōu)勢的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通道。這提高了伺服系統(tǒng)的整個(gè)成本和復(fù)雜程度。
本發(fā)明針對這些及其他問題，提供優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明綜述本發(fā)明涉及解決上述問題的同步數(shù)字解調(diào)器和方法。
本發(fā)明一方面提供了一種方法，在讀磁頭滑過存儲(chǔ)裝置的介質(zhì)上的用戶數(shù)據(jù)區(qū)和伺服區(qū)時(shí)，對讀磁頭分別形成的用戶數(shù)據(jù)波形和伺服波形構(gòu)成的讀信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。該方法包括將用戶數(shù)據(jù)波形按照用戶數(shù)據(jù)采樣速率轉(zhuǎn)換為一系列數(shù)字用戶數(shù)據(jù)值，然后將這一系列數(shù)字用戶數(shù)據(jù)值加到用戶數(shù)據(jù)檢波器電路。該伺服波形按照伺服采樣速率(它與用戶數(shù)據(jù)采樣速率無關(guān))轉(zhuǎn)換為一系列數(shù)字伺服值。然后對該一系列數(shù)字伺服值用伺服波形進(jìn)行同步解調(diào)，從而產(chǎn)生表征讀磁頭相對介質(zhì)上某一位置的位置誤差的位置誤差值。
本發(fā)明的另一個(gè)方面提供一磁盤驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)裝置，用于存取存儲(chǔ)介質(zhì)上的數(shù)據(jù)。該磁盤驅(qū)動(dòng)器包括一讀磁頭，一讀通道，一伺服通道和一伺服系統(tǒng)。當(dāng)讀磁頭分別滑過存儲(chǔ)介質(zhì)上的用戶數(shù)據(jù)區(qū)和伺服區(qū)時(shí)，該讀磁頭產(chǎn)生一用戶數(shù)據(jù)波形和一伺服波形。讀通道包括一第一模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器，和一用戶數(shù)據(jù)檢波器電路。第一A/D轉(zhuǎn)換器與讀磁頭耦合，并具有一用戶數(shù)據(jù)采樣速率。用戶數(shù)據(jù)檢波器電路與第一A/D轉(zhuǎn)換器耦合。伺服通道包括一第二A/D轉(zhuǎn)換器和一數(shù)字伺服解調(diào)器。第二A/D轉(zhuǎn)換器與讀磁頭耦合，并具有一與用戶數(shù)據(jù)采樣速率無關(guān)的伺服采樣速率。數(shù)字伺服解調(diào)器與第二A/D轉(zhuǎn)換器耦合，并具有一位置誤差輸出，該輸出表示讀磁頭偏離存儲(chǔ)介質(zhì)上位置的距離和方向。伺服系統(tǒng)與伺服通道耦合，以基于部分位置誤差的輸出確定存儲(chǔ)介質(zhì)上方讀磁頭的位置。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供一磁盤驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)裝置，用于存取介質(zhì)上的數(shù)據(jù)。該磁盤驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)裝置包括一伺服結(jié)構(gòu)和集成的讀和伺服通道。該伺服結(jié)構(gòu)根據(jù)磁頭相對介質(zhì)的位置誤差對介質(zhì)上方的磁頭進(jìn)行定位。集成的讀通道和伺服通道接收來自磁頭的用戶數(shù)據(jù)信號(hào)和伺服信號(hào)，并產(chǎn)生與伺服信號(hào)同步的位置誤差。
圖2為

圖1所示的磁盤驅(qū)動(dòng)器內(nèi)讀通道和伺服通道的框圖。
圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例和現(xiàn)有技術(shù)中采用的零式伺服磁化模式的主要部分的示意圖。
圖4表示按照圖3所示模式的磁頭滑過位置誤差區(qū)，并直接跨立磁道中線時(shí)產(chǎn)生的部分讀信號(hào)的波形示意圖。
圖5表示磁頭定位于所需磁道中線一側(cè)所產(chǎn)生的部分讀信號(hào)波形示意圖。
圖6表示磁頭定位于所需磁道中線另一側(cè)所產(chǎn)生的部分讀信號(hào)波形示意圖。
圖7為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，更詳細(xì)說明圖2中伺服通道的框圖。
圖8為表示圖7所示的在時(shí)間上解調(diào)器電路中的各種波形示意圖。
圖9根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例，用于歸一化位置誤差幅值的歸一化電路的框圖。
圖10表示如圖7所示的伺服通道內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器采用的位置誤差幅值的均方根(RMS)誤差作為量化比特?cái)?shù)的函數(shù)的圖形。
圖11表示各種解調(diào)信號(hào)的位置誤差幅值的信噪比(SNR)作為伺服突發(fā)脈沖頻率的圖形，該伺服突發(fā)脈沖頻率根據(jù)脈沖—脈沖間隔確定。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明圖1為磁盤驅(qū)動(dòng)器100的簡化框圖，該驅(qū)動(dòng)器包括驅(qū)動(dòng)器控制器102，伺服控制處理器104，功率放大器106，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)裝置108，磁盤組110，一個(gè)或多個(gè)前置放大器112，讀通道114，伺服通道116，寫通道118。磁盤組110包括支撐一個(gè)或多個(gè)軸向排列磁盤122的主軸120。雖然圖1給出了四個(gè)磁盤122，磁盤組110還可以包括任意個(gè)數(shù)的磁盤。每個(gè)磁盤122有帶同心數(shù)據(jù)磁道的第一和第二記錄面，用于在磁道內(nèi)以編碼為磁通量翻轉(zhuǎn)的形式，存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)裝置108包括一支撐一個(gè)或多個(gè)磁道存取臂130的基座128。各個(gè)磁道存取臂130與至少一個(gè)懸臂132耦合，該懸臂支撐一記錄磁頭，例如一讀和寫磁頭，用來存取相應(yīng)磁盤表面的數(shù)據(jù)。
驅(qū)動(dòng)器控制器120通常為一微處理器或數(shù)字計(jì)算機(jī)，并與控制多個(gè)驅(qū)動(dòng)器的主機(jī)系統(tǒng)或另一個(gè)驅(qū)動(dòng)器控制器耦合。在寫操作過程中，驅(qū)動(dòng)器控制器102接收主機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的表示數(shù)據(jù)即將寫在一個(gè)或多個(gè)磁盤122上的指令信號(hào)。為響應(yīng)指令信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器控制器102將位置請求信號(hào)提供給伺服控制處理器104，該位置請求信號(hào)表示特定的磁道或柱面，且驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)裝置108要將懸臂132和其相關(guān)的寫磁頭定位在該特定磁道或柱面上。伺服控制處理器104將位置請求信號(hào)轉(zhuǎn)換為諸如電流之類的模擬信號(hào)，該電流被功放器106放大，然后提供給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)裝置108。為響應(yīng)模擬位置信號(hào)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)裝置108沿徑向?qū)冶?32和其相關(guān)的寫磁頭的位置定位于所需磁道。
驅(qū)動(dòng)器控制器102提供待存儲(chǔ)的用戶數(shù)據(jù)給寫通道118。寫通道118按照所選解碼方案，通過控制電流流過適當(dāng)?shù)囊粋€(gè)或多個(gè)寫磁頭的方向，對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，然后將編碼數(shù)據(jù)寫入所需磁道。
在讀操作中，驅(qū)動(dòng)器控制器102接收主機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)，該信號(hào)表示一個(gè)或多個(gè)磁盤122的某個(gè)部分待存取。為響應(yīng)指令信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器控制器102將位置請求信號(hào)提供給伺服控制處理器104，該請求信號(hào)表示待存取的磁道。伺服控制處理器104響應(yīng)位置請求信號(hào)，再次通過放大器106控制懸臂132和其有關(guān)讀磁頭的位置。
當(dāng)讀磁頭滑過所需磁道內(nèi)的磁盤表面時(shí)，磁道內(nèi)的磁化模式在讀磁頭內(nèi)產(chǎn)生一讀信號(hào)，該信號(hào)含有已寫在磁盤表面上的編碼數(shù)據(jù)。該讀信號(hào)提供給前置放大器112，該放大器將讀信號(hào)進(jìn)行放大，并將它提供給讀通道114和伺服通道116。在內(nèi)嵌式的伺服方案中，磁盤122表面上的伺服扇區(qū)與用戶數(shù)據(jù)扇區(qū)相互交錯(cuò)。當(dāng)讀磁頭滑過數(shù)據(jù)扇區(qū)時(shí)，讀通道114對來自讀信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，以恢復(fù)原始用戶數(shù)據(jù)，然后將已恢復(fù)的用戶數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)輸出140傳遞給驅(qū)動(dòng)器控制器102。
當(dāng)讀磁頭滑過伺服扇區(qū)時(shí)，伺服扇區(qū)內(nèi)的磁化模式產(chǎn)生讀信號(hào)內(nèi)的許多伺服脈沖串，該讀信號(hào)提供一讀磁頭在磁盤表面的所需磁道內(nèi)的位置的指示。伺服通道116對伺服脈沖串進(jìn)行解調(diào)，確定磁頭的當(dāng)前位置，并在PES輸出端142發(fā)出一位置誤差信號(hào)(PES)估計(jì)值，該估計(jì)值表示位置誤差的幅值和方向。伺服控制處理器104監(jiān)控PES，并在磁頭當(dāng)前位置和驅(qū)動(dòng)器控制器102接收到的所需位置的基礎(chǔ)上，伺服控制處理器調(diào)整加到驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)裝置108上的電流。
如圖2所詳細(xì)的表示，伺服通道116具有一同步數(shù)字解調(diào)器和一可編程模數(shù)(A/D)采樣速率。采樣速率可由伺服控制處理器104通過采樣速率輸入端144進(jìn)行編程。伺服控制處理器104將可變的采樣速率加載在伺服通道116上，該采樣速率表示所需的采樣速率。該可變的采樣速率可以在啟動(dòng)時(shí)一次性地加載，或按照所需周期性地更新。在一實(shí)施例中，伺服控制處理器104運(yùn)行最優(yōu)化例程，該例程通過首先改變可變的采樣速率，然后對PES輸出端142產(chǎn)生的PES估計(jì)值進(jìn)行監(jiān)控，從而選取一優(yōu)化的采樣速率。
圖2為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，詳細(xì)表示讀通道114和伺服通道116的框圖。讀通道114和伺服通道116最好集成在同一集成電路150上。集成電路150有一與前置放大器112(圖1所示)耦合的讀信號(hào)輸入端152。前置放大器112發(fā)出的讀信號(hào)穿過低通濾波器102，分別至讀信號(hào)輸入端154和讀通道114的156，以及伺服通道116。
讀通道114包括模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器204，鎖相環(huán)(PLL)，和采樣時(shí)鐘電路206，有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器208和用戶數(shù)據(jù)檢波電路210。讀通道A/D轉(zhuǎn)換器204采樣經(jīng)濾波的讀信號(hào)，并將該采樣轉(zhuǎn)換為一系列表示各個(gè)連續(xù)采樣時(shí)間處讀信號(hào)幅值的數(shù)字值。因?yàn)榇疟P122的轉(zhuǎn)速隨時(shí)間變化，并隨讀磁頭的徑向位置而變化，電路206內(nèi)的PLL用以鎖定在讀信號(hào)內(nèi)的相位和數(shù)據(jù)的跳變頻率。電路206內(nèi)的PLL發(fā)出一采樣時(shí)鐘信號(hào)220，其所選頻率可以準(zhǔn)確并可靠地從經(jīng)濾波的讀信號(hào)中恢復(fù)數(shù)據(jù)。采樣時(shí)鐘信號(hào)220加到一A/D轉(zhuǎn)換器204的采樣時(shí)鐘輸入端。A/D轉(zhuǎn)換器204發(fā)出的數(shù)字值序列由FIR濾波器208進(jìn)行濾波，并加到用戶數(shù)據(jù)檢波電路210的輸入端。
用戶數(shù)據(jù)檢波電路210用檢波方法，該方法與寫通道118(如圖1所示)數(shù)據(jù)編碼所采用的編碼方案相匹配，從一系列數(shù)字值中恢復(fù)編碼用戶數(shù)據(jù)。例如，檢波器210可以采用許多電路或方法中的一種，例如Viterbi檢波器，判斷反饋均衡(DFE)，采用判斷反饋的固定時(shí)延樹搜索(FDTS/DF)，縮減態(tài)序列檢測(RSSE)或部分響應(yīng)，最大似然(PRML)。電路208檢測并解碼用戶數(shù)據(jù)后，將已恢復(fù)的用戶數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)輸出端140。
伺服通道116包括伺服A/D轉(zhuǎn)換器250，數(shù)字伺服解調(diào)器252，PLL254，可編程頻率合成器256和可變采樣速率寄存器258。伺服A/D轉(zhuǎn)換器250接收已過濾的讀信號(hào)讀輸入端156，并在讀磁頭滑過磁盤表面上的伺服扇區(qū)時(shí)，按照等于或高于奈奎斯特的速率進(jìn)行采樣，并將采樣轉(zhuǎn)換為A/D輸出端270上的一系列數(shù)字伺服采樣值。伺服PLL254鎖定磁盤表面上的伺服扇區(qū)部分形成的讀信號(hào)的相位和頻率，并提供一時(shí)鐘輸出272給可編程頻率合成器256。合成器256通過將從PLL254接收到的時(shí)鐘信號(hào)的頻率與存儲(chǔ)在寄存器258的可編程可變采樣速率進(jìn)行乘或除，產(chǎn)生一伺服采樣時(shí)鐘信號(hào)260。寄存器258有一與采樣速率輸入端144耦合的輸入端276，用以接收來自伺服控制處理器104的可變采樣速率。伺服采樣時(shí)鐘信號(hào)260加到A/D轉(zhuǎn)換器250上，用來控制轉(zhuǎn)換器的采樣速率。數(shù)字伺服解調(diào)器252對A/D轉(zhuǎn)換器250提供的一系列數(shù)字伺服采樣值進(jìn)行同步解調(diào)，在PES輸出端142形成位置誤差估計(jì)值，這將參考以下的圖7做出說明。
在圖2所示的實(shí)施例中，讀通道114和伺服通道116具有各自的A/D轉(zhuǎn)換器。這使量化比特?cái)?shù)和各個(gè)待選轉(zhuǎn)換器的采樣速率互不相關(guān)。讀通道內(nèi)較佳的量化比特?cái)?shù)通常根據(jù)讀和寫通道內(nèi)所采用的數(shù)據(jù)編碼的類型和解碼方案。但是，對伺服通道116，A/D轉(zhuǎn)換器250內(nèi)量化比特?cái)?shù)越大，位置誤差內(nèi)的均方根誤差(RMS)越小。讀通道114和伺服通道116的較佳采樣速率也可能互不相同。典型伺服扇區(qū)形成的脈沖串頻率通常小于典型數(shù)據(jù)扇區(qū)形成的脈沖串頻率。采用獨(dú)立的A/D轉(zhuǎn)換器允許獨(dú)立采樣速率和量化比特?cái)?shù)。
圖2所示的實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，因解碼器252為數(shù)字解碼器，如果必要，伺服通道116可以在相同的集成電路上集合為讀通道114。并不需要一單獨(dú)的模擬解碼器電路。從而降低了成本，提高了各個(gè)通道設(shè)計(jì)靈活性。雖然模擬解調(diào)是數(shù)字解調(diào)根據(jù)PES精確度可以實(shí)現(xiàn)的極限情況，倘若因合理降低電路復(fù)雜性導(dǎo)致較少喪失精確度，那么用數(shù)字解調(diào)替換模擬解調(diào)也是可接收的。
圖3為其中一個(gè)磁盤122上伺服扇區(qū)300內(nèi)的零式伺服磁化模式的基本部分示意圖。該伺服模式用在本發(fā)明一實(shí)施例和現(xiàn)有技術(shù)中。給出的磁盤122的徑向尺寸表示為垂直方向，磁盤122的角度大小表示為水平方向。箭頭302表示下行磁道的方向，或磁盤122的角度大小。箭頭304表示跨磁道方向，或磁盤122的徑向尺寸。圖3給出4個(gè)磁道的中心310，311，312，和313，分別標(biāo)示為“1”，“2”，“3”，“4”。讀磁頭316與磁道中心“2”沿跨磁道方向304對準(zhǔn)。
圖3內(nèi)陰影區(qū)對應(yīng)與非陰影區(qū)相反的磁場極性部分。例如，在縱向記錄系統(tǒng)內(nèi)，如果非陰影區(qū)內(nèi)的縱向磁化形狀為從右到左，該陰影區(qū)內(nèi)縱向磁化將為從左至右。在這些部分，磁化介質(zhì)在兩個(gè)縱向被飽和，如數(shù)字磁記錄內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)方式。
伺服扇區(qū)300包括前導(dǎo)區(qū)320，“同步”或“相位”區(qū)322，中間區(qū)324，位置誤差區(qū)326和后尾區(qū)328。前導(dǎo)區(qū)320，中間區(qū)324，和后尾區(qū)328都可以“空置”為圖3所示，或還包括附加伺服數(shù)據(jù)。例如，前導(dǎo)區(qū)320包括一寫恢復(fù)區(qū)，中間區(qū)324可以包括一磁道號(hào)和一扇區(qū)號(hào)。相位區(qū)322包含徑向相干的磁性轉(zhuǎn)變。當(dāng)磁頭316滑過相位區(qū)322時(shí)，相位區(qū)322內(nèi)的磁化模式在磁頭316輸出端感應(yīng)出一振蕩信號(hào)。位置誤差區(qū)326含一零式磁模式。位置誤差區(qū)326內(nèi)的零式磁模式以預(yù)定的相位關(guān)系寫入到相位區(qū)322內(nèi)的磁模式內(nèi)。位置誤差區(qū)326也包括一組相對初始的，正常零脈沖串模式偏差一半磁道寬度形成的正交零模式(未畫出)。
一PLL，例如圖2中的PLL254，通常用于鎖定相位區(qū)322感應(yīng)產(chǎn)生的振蕩信號(hào)的相位和頻率，并形成一相位同步于振蕩信號(hào)相位的解調(diào)或混合信號(hào)。該解調(diào)信號(hào)用于對來自位置誤差區(qū)326的位置誤差信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。在現(xiàn)有技術(shù)中，對讀信號(hào)的解調(diào)涉及到將解調(diào)信號(hào)乘以模擬讀信號(hào)，并對該結(jié)果進(jìn)行積分，從而形成位置誤差值。因?yàn)榱闶剿欧Ｊ绞且耘c相位區(qū)相同的頻率并以固定的相位關(guān)系寫入相位區(qū)，兩信號(hào)相乘或者產(chǎn)生一正整流信號(hào)，或者產(chǎn)生一負(fù)整流信號(hào)。在磁道中央，該整流信號(hào)的幅值為0，因?yàn)樵诖诺乐醒氲奈恢谜`差信號(hào)為0。如果磁頭316偏離到磁道中央的一側(cè)，該整流信號(hào)為正，如果磁頭316偏離到磁道中央的另一側(cè)，該整流信號(hào)為負(fù)。
為了將回讀信號(hào)的幅值保持在與磁頭316徑向位置無關(guān)的同一尺度范圍內(nèi)，相位區(qū)322也常用于自動(dòng)增益控制(AGC)。自動(dòng)增益控制用于歸一化已解調(diào)的位置誤差，以保持跨磁道方向304內(nèi)相同的斜度(增益)。
圖4表示當(dāng)磁頭316滑過位置誤差區(qū)326并跨立磁道2的中線311時(shí)，部分讀信號(hào)的波形示意圖。磁頭316發(fā)出的該讀信號(hào)基本上為0。圖5表示當(dāng)磁頭316分別處于磁道1和2中線310和311的中途時(shí)，部分讀信號(hào)的波形示意圖。圖6表示當(dāng)磁頭316分別處于磁道2和3中線311和312的中途時(shí)，部分讀信號(hào)的波形示意圖。圖6中的讀信號(hào)與圖5中讀信號(hào)相位相差180°。就是該相位差根據(jù)磁頭316偏離磁道中心哪個(gè)方向，導(dǎo)致整流信號(hào)為正或負(fù)。
圖7根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，詳細(xì)給出帶有解調(diào)器252的伺服通道116框圖。伺服解調(diào)器252包括解調(diào)信號(hào)發(fā)生器400，定時(shí)電路402，符號(hào)電路404，乘法器406，累積器408，和PES輸出端142。該經(jīng)濾波的讀信號(hào)加到讀輸入端156，該輸入端與伺服A/D轉(zhuǎn)換器250和PLL254和定時(shí)電路402耦合。如上所述，A/D轉(zhuǎn)換器250按照等于或高于奈奎斯特速率采樣經(jīng)濾波的讀信號(hào)，并在A/D輸出端270將該采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換為許多數(shù)字伺服值。A/D輸出端270的多個(gè)數(shù)字伺服值加到乘法器406的輸入端412上。
解調(diào)信號(hào)發(fā)生器400具有一輸入端414，用于接收來自PLL414的輸出端272的時(shí)鐘信號(hào)，并相應(yīng)在輸出端414產(chǎn)生一方波解調(diào)信號(hào)，該信號(hào)與已濾波的讀信號(hào)的相位和頻率同步。
符號(hào)電路404耦合在解調(diào)信號(hào)發(fā)生器400的輸出端416和乘法器406的輸入端410中間。符號(hào)電路400采樣解調(diào)信號(hào)的符號(hào)，在符號(hào)輸出端420產(chǎn)生一系列數(shù)字符號(hào)值(如“0”和“1”的序列)，該數(shù)字符號(hào)值序列被乘法器406乘以多個(gè)數(shù)字伺服采樣。符號(hào)輸出端420在“0”和“1”(例如“正”和“負(fù)”)之間以每半個(gè)解調(diào)信號(hào)的周期進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在另一個(gè)實(shí)施例中，解調(diào)信號(hào)發(fā)生器400產(chǎn)生一系列帶符號(hào)的數(shù)字字，由乘法器406將該數(shù)字字序列與對應(yīng)伺服采樣值相乘。
方波解調(diào)信號(hào)發(fā)生器和符號(hào)電路都可以相當(dāng)簡單地實(shí)現(xiàn)并提供一高質(zhì)量的位置誤差信號(hào)，如上所述。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以采樣另一個(gè)解調(diào)信號(hào)，例如正弦波(正弦和余弦)或匹配濾波器信號(hào)。用這些不同的解調(diào)信號(hào)，可以將數(shù)字伺服采樣值與對應(yīng)的解調(diào)信號(hào)采樣值相乘。
解調(diào)信號(hào)符號(hào)為負(fù)時(shí)，每隔半個(gè)時(shí)鐘周期，乘法器406實(shí)質(zhì)上將數(shù)字伺服采樣值的符號(hào)“翻轉(zhuǎn)”或“反相”，可能還包括增益。當(dāng)解調(diào)信號(hào)的符號(hào)為正時(shí)，數(shù)字伺服采樣值的符號(hào)并不反相。乘法器輸出端430給出了加到累積器408輸入端的多個(gè)帶符號(hào)的解調(diào)伺服采樣值。
在所選時(shí)窗期間，累積器408將輸出端430處的帶符號(hào)的解調(diào)伺服采樣值進(jìn)行累積，在輸出端432得到一換算的PES估計(jì)值。輸出端432與PES輸出值進(jìn)行累積，在輸出端432得到一換算的PES估計(jì)值。輸出端432與PES輸出端142耦合。累積器408具有一使能輸入434，該輸入端與定時(shí)電路402的PES使能求和輸出端440耦合。定時(shí)電路402在緊接檢測到的同步或伺服尋址標(biāo)志(“SAM”)的預(yù)定時(shí)間耦合，例如，在中間區(qū)324(圖3所示)啟動(dòng)FES使能求和輸出440。定時(shí)電路402與通過PLL254的輸出端272的經(jīng)濾波的讀信號(hào)的相位和頻率同步。在較佳實(shí)施例中，在位置誤差區(qū)326的中間圈期間，PES使能求和輸出端440啟動(dòng)累積器408，將多個(gè)伺服采樣值的位置誤差部分進(jìn)行累積，并由此在累積器輸出端432產(chǎn)生一位置誤差估計(jì)值。
累積器輸出端432的位置誤差估計(jì)值的符號(hào)表示磁頭316在與磁道中線相關(guān)的哪個(gè)方向。位置誤差估計(jì)值的幅值代表磁頭316偏離磁道中線有多遠(yuǎn)。伺服控制處理器104(圖1所示)采用該帶符號(hào)的位置誤差估計(jì)值來控制磁頭316相對磁盤122編碼上所需磁道中線的徑向位置。
數(shù)學(xué)上，磁盤表面上某個(gè)徑向位置處的位置誤差信號(hào)(PES)可以表示為PES=Σn=0N-1r(nTs)·δ(t-nTs)·mx(fSB,φSB,nTs)---(1)]]> 其中r()為來自記錄磁頭316的讀信號(hào)，n為樣本數(shù)，Ts為采樣周期，δ()為狄喇克δ函數(shù)(沖擊函數(shù))，sgn[]為符號(hào)函數(shù)，fsB為伺服脈沖串頻率，rIDEAL為理想讀信號(hào)，φSB為將解調(diào)或混合信號(hào)的基頻與解調(diào)信號(hào)基頻分量對準(zhǔn)所需的伺服脈沖串相位偏置。方程式2定義的信號(hào)mx表示多個(gè)可能的解調(diào)信號(hào)，包括一方波，恒頻正弦，和匹配濾波器信號(hào)(等效于理想讀信號(hào))。由于已知解調(diào)信號(hào)和來自位置誤差區(qū)326的讀信號(hào)的相位同步，按照奈奎斯特速率采樣對讀信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)解調(diào)。在奈奎斯特速率下，因?yàn)榱憬徊娌蓸訛?，數(shù)字伺服解調(diào)器252實(shí)質(zhì)上在峰值進(jìn)行采樣。
圖8表示時(shí)間軸500上伺服通道116內(nèi)的各種波形的示意圖。502線表示在讀輸入端156接收到的讀信號(hào)。讀信號(hào)包括一由讀磁頭在滑過磁盤表面上用戶數(shù)據(jù)區(qū)時(shí)產(chǎn)生的用戶數(shù)據(jù)波形503。讀信號(hào)還包括讀磁頭滑過磁盤表面上伺服區(qū)，例如圖3中的伺服扇區(qū)300，產(chǎn)生的一組伺服波形504和505。伺服處產(chǎn)生的多個(gè)數(shù)字伺服值表示在506。每個(gè)點(diǎn)代表相應(yīng)樣本的伺服波形505的幅度和符號(hào)。波形508代表解調(diào)信號(hào)發(fā)生器400發(fā)出的解調(diào)方波。波形509代表定時(shí)電路402的使能輸出端440產(chǎn)生的PES使能求和信號(hào)。在時(shí)間為T1處激活PES使能求和波形，在時(shí)間為T2處失能，由此確定一位置誤差區(qū)累積時(shí)窗510，在該時(shí)窗中，為產(chǎn)生一位置誤差區(qū)傅立葉系數(shù)，使能累積器408。
在某個(gè)實(shí)施例中，在用以控制伺服系統(tǒng)之前，對累積器輸出端432產(chǎn)生的帶符號(hào)的位置誤差估計(jì)值進(jìn)行歸一化。一歸一化電路600被圖9所示的這些實(shí)施例所采用。歸一化電路600包括相位區(qū)存儲(chǔ)器602，采樣和保持電路604和除法電路606。乘法器406(圖7所示)的輸出端430處產(chǎn)生的數(shù)字伺服采樣值加到相位區(qū)存儲(chǔ)器602的數(shù)據(jù)輸入端。
相位區(qū)累積器602具有一與定時(shí)電路402的附加輸出端612耦合的使能輸入端610。在相位區(qū)322的中間圈(圖3所示)，定時(shí)電路402激活一相位區(qū)使能求和信號(hào)。在相位區(qū)使能求和信號(hào)激活以在累積器輸出端614發(fā)出一參考幅值時(shí)，相位區(qū)累積器602累積該數(shù)字伺服采樣值。參考幅值存儲(chǔ)在采樣和保持電路604中，同時(shí)，在PES存儲(chǔ)器408內(nèi)對未折合的位置誤差值進(jìn)行估計(jì)(如圖7所示)。因?yàn)橄辔粎^(qū)322和PES區(qū)326發(fā)生在讀信號(hào)的不同時(shí)間，需要用到采樣和保持電路604。當(dāng)未折合的位置誤差值出現(xiàn)在PES存儲(chǔ)器408的輸出端432時(shí)，它被除法電路608內(nèi)采樣和保持電路604存儲(chǔ)的參考幅值相除。除法電路608的輸出端為一歸一化的位置差估計(jì)值，該除法電路的輸出端與PES輸出端142耦合。相位區(qū)和PES區(qū)的長度并不需要一致，只要兩個(gè)區(qū)之間的圈數(shù)比率已知，且在歸一化過程中被計(jì)及。在另一個(gè)實(shí)施例中，采用一高精度的自動(dòng)增益控制電路，來對PES估計(jì)值進(jìn)行歸一化。
參考圖7，伺服A/D轉(zhuǎn)換器250在伺服波形基頻的整數(shù)倍數(shù)下采樣PLL254檢測到的經(jīng)濾波的讀信號(hào)，或按照通過讀信號(hào)的先期采樣次數(shù)的非整數(shù)倍數(shù)采樣速率，采樣經(jīng)濾波的讀信號(hào)。在一較佳實(shí)施例中，伺服A/D轉(zhuǎn)換器250具有一比讀信號(hào)每周期五個(gè)采樣值更高的先期采樣速率，該采樣率使PES估計(jì)值與噪聲的比率最大化。
圖2和圖7所示的同步解調(diào)器被模擬以判定伺服A/D轉(zhuǎn)換器250內(nèi)量化比特?cái)?shù)和伺服A/D轉(zhuǎn)換器250采樣速率的影響。本發(fā)明同步解調(diào)器產(chǎn)生的帶符號(hào)的位置誤差估計(jì)值品質(zhì)的一測量值為其拒絕噪聲量。電子噪聲是最簡單的一種情況，常常被認(rèn)為是加性高斯白噪聲(AWGN)。在模擬過程中，AWGN被加到未加處理的讀信號(hào)上，該讀信號(hào)經(jīng)低通濾波，以有助于消除加性噪聲的某些影響，最后進(jìn)行解調(diào)。
圖10表示軸700上的位置誤差幅值的均方根(RMS)誤差為軸702上伺服A/D轉(zhuǎn)換器250用于采樣讀信號(hào)時(shí)量化比特?cái)?shù)的函數(shù)的曲線圖。RMS誤差越高，PES估計(jì)值的品質(zhì)越低。假定模擬時(shí)，未處理的信噪比(SNR)為20dB。在此SNR定義為解調(diào)器帶寬上孤立的讀脈沖零點(diǎn)—峰值電壓的平方與噪聲功率之比。
從速率和成本觀點(diǎn)看，希望伺服A/D轉(zhuǎn)換器250內(nèi)有較少的比特。704線表示同步模擬解調(diào)方法中RMS誤差為量化比特?cái)?shù)的函數(shù)。因?yàn)橐荒M同步解調(diào)方法并不用到采樣，這是針對測量本發(fā)明的同步數(shù)字解調(diào)器的較好基準(zhǔn)。對同步模擬方法來說，704線表示的RMS誤差約-46dB。706線表示RMS誤差作為同步數(shù)字解調(diào)器的量化比特?cái)?shù)的函數(shù)，其中伺服A/D轉(zhuǎn)換器250按照讀信號(hào)頻率的整數(shù)倍數(shù)采樣讀信號(hào)(例如每周期4個(gè)采樣數(shù))。708線表示RMS誤差作為同步數(shù)字解調(diào)器的量化比特?cái)?shù)的函數(shù)，其中伺服A/D轉(zhuǎn)換器250按照非整數(shù)倍數(shù)采樣讀信號(hào)，每周期至少5個(gè)樣本的先期的采樣速率。對較小數(shù)目的量化比特來說，先期采樣方法勝過非先期采樣方法。例如采用5個(gè)量化比特的先期采樣方法超過非先期的采樣方法9dB。這種性能增益的原因是先期采樣類似一種伺服A/D轉(zhuǎn)換器250的抖動(dòng)輸入，有助于減輕量化誤差。
圖10給出采樣速率和量化比特之間的折衷，因?yàn)閷ο绕诓蓸臃椒▉碚f，比非先期的采樣方法需要在每個(gè)周期進(jìn)行更多的采樣。圖10還表示量化比特?cái)?shù)的選擇對于得到一品質(zhì)較好的PES估計(jì)值至關(guān)重要。一典型的部分響應(yīng)最大似然讀通道具有6個(gè)量化比特。如果用戶數(shù)據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端用以除用戶數(shù)據(jù)外還對伺服數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化，這個(gè)量化比特?cái)?shù)將形成具有一相對較大RMS誤差的PES估計(jì)值。采用獨(dú)立的A/D轉(zhuǎn)換器來對用戶數(shù)據(jù)和伺服數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化，由此允許使每個(gè)通道的量化比特?cái)?shù)達(dá)到最優(yōu)化。
如上所述，對伺服通道來說，A/D采樣速率最好與讀通道的A/D采樣速率無關(guān)。來自伺服扇區(qū)的伺服脈沖串的理想頻率通常低于來自數(shù)據(jù)扇區(qū)的數(shù)據(jù)脈沖串的理想頻率。圖11表示800軸上位置誤差幅值的SNR作為802軸上伺服間距(SSP)的函數(shù)的曲線圖。伺服間距表示為SSP=(TSB/2)pw50---(3)]]>其中pw50為記錄磁頭的孤立的過渡階躍響應(yīng)的最大幅值處的脈寬。804線表示SNR作為對于匹配濾波器解調(diào)信號(hào)的伺服間距的函數(shù)。806線代表SNR作為對于方波解調(diào)信號(hào)的伺服間距的函數(shù)。圖11給出SNR與1.5和2.0的SSP值之間每一個(gè)這些解調(diào)信號(hào)峰值的SSP的關(guān)系。例如，如果從SNR和其他考慮來說，2.0是SSP的最佳選擇，伺服脈沖串頻率，fSB＝1/TSB，對于10納秒的pw50是25MHz。該伺服脈沖串頻率相當(dāng)?shù)氐陀谟脩魯?shù)據(jù)讀通道內(nèi)端正常頻率。采用獨(dú)立采樣速率使用戶數(shù)據(jù)通道和伺服通道相互無關(guān)，且最優(yōu)化。
不需要獨(dú)立的讀通道和伺服通道A/D轉(zhuǎn)換器。在一實(shí)施例中，讀通道和伺服通道共享同一A/D轉(zhuǎn)換器，但采用不同的選通采樣時(shí)鐘信號(hào)來使A/D轉(zhuǎn)換器工作。當(dāng)磁頭滑過數(shù)據(jù)扇區(qū)時(shí)，第一數(shù)據(jù)采樣時(shí)鐘信號(hào)加到A/D轉(zhuǎn)換器上。當(dāng)磁頭滑過伺服扇區(qū)時(shí)，第二伺服采樣時(shí)鐘信號(hào)加到A/D轉(zhuǎn)換器上。但是，可能需要獨(dú)立的A/D轉(zhuǎn)換器，這樣比特?cái)?shù)和各個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器可以分別優(yōu)化。也可能用另一種配置。例如，數(shù)據(jù)和伺服PLL和頻率合成器可以通過數(shù)據(jù)和伺服扇區(qū)之間的寄存器258進(jìn)行組合和再次編程。
總之，本發(fā)明的一方面涉及一種對用戶數(shù)據(jù)波形503和伺服波形504，505構(gòu)成的讀信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的方法，這些波形是讀磁頭316分別滑過存儲(chǔ)裝置100內(nèi)的介質(zhì)122上的用戶數(shù)據(jù)區(qū)和伺服區(qū)時(shí)，由讀磁頭316產(chǎn)生。該方法包括以下步驟(a)將用戶數(shù)據(jù)波形503在用戶數(shù)據(jù)采樣速率下轉(zhuǎn)換為一系列數(shù)字用戶數(shù)據(jù)值；(b)將該數(shù)字用戶數(shù)據(jù)值加到用戶數(shù)據(jù)檢波器電路210上；(c)將伺服波形506按照伺服采樣速率轉(zhuǎn)換為一系列數(shù)字伺服值506，該采樣速率與用戶數(shù)據(jù)采樣速率無關(guān)；(d)用伺服波形504，505對該一系列數(shù)字伺服值506進(jìn)行同步解調(diào)，產(chǎn)生一表示讀磁頭316的相對介質(zhì)122上位置的位置誤差值。
在一實(shí)施例中，伺服采樣速率為伺服波形504，505基頻的整數(shù)倍數(shù)。另一個(gè)實(shí)施例中，伺服采樣速率為伺服波形504，505基頻的非整數(shù)倍數(shù)；例如對伺服波形504，505每個(gè)周期大于5個(gè)樣本。
第一鎖相環(huán)206發(fā)出一用戶數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)，作為用戶數(shù)據(jù)波形503的函數(shù)，根據(jù)用戶數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)，產(chǎn)生第一采樣時(shí)鐘信號(hào)220。第一采樣時(shí)鐘信號(hào)220加到第一A/D轉(zhuǎn)換器204，使第一A/D轉(zhuǎn)換器204在用戶數(shù)據(jù)采樣速率下工作。第二鎖相環(huán)254發(fā)出一伺服時(shí)鐘信號(hào)272，作為伺服波形504的函數(shù)，根據(jù)伺服時(shí)鐘信號(hào)272，產(chǎn)生第二采樣時(shí)鐘信號(hào)260。第二采樣時(shí)鐘信號(hào)260加到第二A/D轉(zhuǎn)換器250上，使第二A/D轉(zhuǎn)換器250在伺服采樣速率下工作。在一實(shí)施例中，一可變采樣速率存儲(chǔ)于可編程寄存器258中，存儲(chǔ)在可編程寄存器258內(nèi)的可變采樣速率對伺服時(shí)鐘信號(hào)272進(jìn)行修正，以產(chǎn)生伺服采樣時(shí)鐘信號(hào)260。
通過產(chǎn)生一來自伺服時(shí)鐘信號(hào)272的解調(diào)信號(hào)508，對伺服波形505進(jìn)行解調(diào)，其中解調(diào)信號(hào)508與伺服波形504的基波相位和頻率同步。一系列數(shù)字伺服值506的與解調(diào)信號(hào)508相乘，以形成多個(gè)解調(diào)伺服值。該多個(gè)解調(diào)伺服值累積產(chǎn)生位置誤差值142。
本發(fā)明的另一個(gè)方面提供一磁盤驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)裝置100，用于存取存儲(chǔ)介質(zhì)122上的數(shù)據(jù)。該磁盤驅(qū)動(dòng)器100包括一讀磁頭316，一讀信道114，一伺服通道116和一伺服系統(tǒng)104，106，108。當(dāng)讀磁頭316滑過存儲(chǔ)介質(zhì)上的用戶數(shù)據(jù)區(qū)和伺服區(qū)時(shí)，讀磁頭316分別產(chǎn)生一用戶數(shù)據(jù)波形503和一伺服波形505。讀信道114包括一第一模數(shù)轉(zhuǎn)換器204和用戶數(shù)據(jù)檢測器電路210。第一A/D轉(zhuǎn)換器204與讀磁頭316耦合，并具有一用戶數(shù)據(jù)采樣速率。用戶數(shù)據(jù)檢測器電路210與第一A/D轉(zhuǎn)換器204耦合。伺服信道116包括一第二A/D轉(zhuǎn)換器204。伺服信道116包括一第二A/D轉(zhuǎn)換器250和一數(shù)字伺服解調(diào)器252。第二A/D轉(zhuǎn)換器250與讀磁頭316耦合，并具有一與用戶數(shù)據(jù)采樣速率無關(guān)的伺服采樣速率。數(shù)據(jù)伺服解調(diào)器252與第二A/D轉(zhuǎn)換器250耦合，并具有一代表讀磁頭316偏離存儲(chǔ)介質(zhì)122上位置的位置和方向的位置誤差輸出142。伺服系統(tǒng)104，106，108與伺服信道116耦合，基于部分位置誤差的輸出142，確定存儲(chǔ)介質(zhì)122上讀磁頭316的位置。
本發(fā)明的另一個(gè)方面提供一磁盤驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)裝置100，用于存取存儲(chǔ)介質(zhì)122上的數(shù)據(jù)。該磁盤驅(qū)動(dòng)器100包括一伺服結(jié)構(gòu)104，106，108和讀與伺服集成通道114，116。伺服結(jié)構(gòu)104，106，108根據(jù)磁頭316相對于介質(zhì)122的位置誤差，確定介質(zhì)122上磁頭316的位置。該集成讀通道114和伺服通道116接收來自磁頭316的一用戶數(shù)據(jù)信號(hào)503和一伺服信號(hào)504，505，產(chǎn)生與伺服信號(hào)504，505同步的位置誤差。
應(yīng)該理解的是，雖然在前面的說明中，結(jié)合本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和功能，已經(jīng)給出了本發(fā)明許多特征和優(yōu)點(diǎn)，這種介紹僅為說明性的，可以細(xì)節(jié)上進(jìn)行變化，特別是本發(fā)明原理范圍內(nèi)對各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)和布置變化為附加權(quán)項(xiàng)所給出的更寬泛的，普遍的含義。
權(quán)利要求
1.一種用于對用戶數(shù)據(jù)波形和伺服波形構(gòu)成的讀信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的方法，該波形是讀磁頭滑過存儲(chǔ)裝置內(nèi)介質(zhì)上的用戶數(shù)據(jù)區(qū)和伺服區(qū)時(shí)，分別由讀磁頭產(chǎn)生，其特征是，該方法包括以下步驟(a)將用戶數(shù)據(jù)波形在用戶數(shù)據(jù)采樣速率下，轉(zhuǎn)換為一系列數(shù)字用戶數(shù)據(jù)值；(b)將所述一系列數(shù)字用戶數(shù)據(jù)值加到用戶數(shù)據(jù)檢測器電路；(c)將伺服波形在伺服采樣速率下，轉(zhuǎn)換為一系列數(shù)字伺服值，該采樣速率與用戶數(shù)據(jù)采樣速率無關(guān)；以及(d)與伺服波形同步對所述一系列數(shù)字伺服值進(jìn)行解調(diào)，產(chǎn)生一表示讀磁頭相對于介質(zhì)上某一位置的位置誤差的位置誤差值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，轉(zhuǎn)換步驟(c)中的伺服采樣速率為伺服波形基頻的整數(shù)倍數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，轉(zhuǎn)換步驟(c)中的伺服采樣速率為伺服波形基頻的非整數(shù)倍數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是，轉(zhuǎn)換步驟(c)中的伺服采樣速率高于伺服波形每個(gè)周期5個(gè)樣本。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，轉(zhuǎn)換步驟(a)包括用第一模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器，將用戶數(shù)據(jù)波形轉(zhuǎn)換為一系列數(shù)字用戶數(shù)據(jù)值；以及轉(zhuǎn)換步驟(c)包括用第二模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器，將用戶數(shù)據(jù)波形轉(zhuǎn)換為一系列數(shù)字用戶數(shù)據(jù)值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征是，進(jìn)一步包括(e)采用第一鎖相環(huán)產(chǎn)生一用戶數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)，作為用戶數(shù)據(jù)波形的函數(shù)；(f)根據(jù)用戶數(shù)據(jù)時(shí)鐘信號(hào)，產(chǎn)生一第一采樣時(shí)鐘信號(hào)；(g)將第一采樣時(shí)鐘信號(hào)加到第一A/D轉(zhuǎn)換器上，使第一A/D轉(zhuǎn)換器在用戶數(shù)據(jù)采樣速率下工作；(h)采用第二鎖相環(huán)產(chǎn)生一伺服時(shí)鐘信號(hào)，作為伺服波形伺服波形的函數(shù)；(i)根據(jù)伺服時(shí)鐘信號(hào)，產(chǎn)生一第二采樣時(shí)鐘信號(hào)；以及(j)將第二采樣時(shí)鐘信號(hào)加到第二A/D轉(zhuǎn)換器上，使第二A/D轉(zhuǎn)換器在伺服采樣速率下工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，轉(zhuǎn)換步驟(c)包括(c)(i)采用一具有采樣時(shí)鐘輸入端的模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D，將伺服波形轉(zhuǎn)換為一系列數(shù)字伺服值；(c)(ii)用一鎖相環(huán)產(chǎn)生一伺服時(shí)鐘信號(hào)，作為伺服波形的函數(shù)；(c)(iii)將一可變采樣速率存儲(chǔ)在可編程寄存器內(nèi)；(c)(iv)通過存儲(chǔ)在可編程寄存器內(nèi)的可變采樣速率對伺服時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行修正，生成一伺服采樣時(shí)鐘信號(hào)；以及(c)(v)將伺服采樣時(shí)鐘信號(hào)加到A/D轉(zhuǎn)換器的采樣時(shí)鐘輸入端，使A/D轉(zhuǎn)換器在伺服采樣速率下工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，轉(zhuǎn)換步驟(c)包括(c)(i)采用一具有采樣時(shí)鐘輸入端的模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D，將伺服波形轉(zhuǎn)換為一系列數(shù)字伺服值；(c)(ii)用一鎖相環(huán)產(chǎn)生一伺服時(shí)鐘信號(hào)，作為伺服波形的函數(shù)；(c)(iii)產(chǎn)生一采樣時(shí)鐘信號(hào)，作為伺服時(shí)鐘信號(hào)的函數(shù)，并將該采樣時(shí)鐘信號(hào)加到A/D轉(zhuǎn)換器上，使第二A/D轉(zhuǎn)換器在伺服采樣速率下工作；以及其中解調(diào)步驟(d)包括(d)(i)從伺服時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生一解調(diào)信號(hào)，其中解調(diào)信號(hào)與伺服波形的基頻和相位同步；(d)(ii)用解調(diào)信號(hào)乘上所述一系列數(shù)字伺服值，產(chǎn)生多個(gè)解調(diào)伺服值；以及(d)(iii)將多個(gè)解調(diào)伺服值累積，產(chǎn)生位置誤差值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征是，產(chǎn)生步驟(d)(i)包括產(chǎn)生一含一系列數(shù)字符號(hào)值的解調(diào)信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，進(jìn)一步包括(e)產(chǎn)生一用戶數(shù)據(jù)采樣時(shí)鐘信號(hào)，作為用戶數(shù)據(jù)波形的函數(shù)；(f)產(chǎn)生一伺服采樣時(shí)鐘信號(hào)，作為伺服波形的函數(shù)；其中轉(zhuǎn)換步驟(a)包括(a)(i)具有采樣時(shí)鐘輸入端的用模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器將用戶數(shù)據(jù)波形轉(zhuǎn)換為一系列數(shù)字用戶數(shù)據(jù)值；(a)(ii)轉(zhuǎn)換步驟(a)過程中，將用戶數(shù)據(jù)采樣時(shí)鐘信號(hào)加到采樣時(shí)鐘輸入端，使A/D轉(zhuǎn)換器在用戶數(shù)據(jù)采樣速率下工作；以及其中轉(zhuǎn)換步驟(c)包括(c)(i)用A/D轉(zhuǎn)換器將伺服波形轉(zhuǎn)換為一系列數(shù)字伺服值；以及(c)(ii)在轉(zhuǎn)換步驟(c)(i)過程中，將伺服采樣時(shí)鐘信號(hào)加到采樣時(shí)鐘輸入端，使A/D轉(zhuǎn)換器在伺服采樣速率下工作。
11.一種磁盤驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)裝置，用于在存儲(chǔ)介質(zhì)上存取數(shù)據(jù)，其特征是，該磁盤驅(qū)動(dòng)器包括一讀磁頭，當(dāng)磁頭滑過存儲(chǔ)介質(zhì)上用戶數(shù)據(jù)區(qū)和伺服區(qū)時(shí)，用于分別產(chǎn)生一用戶數(shù)據(jù)波形和一伺服波形；一讀通道，包括一第一模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器，與讀磁頭耦合并具有一用戶數(shù)據(jù)采樣速率；以及一用戶數(shù)據(jù)檢測器電路，與第一A/D轉(zhuǎn)換器耦合；一伺服通道，包括一第二A/D轉(zhuǎn)換器，與讀磁頭耦合，且具有一與用戶數(shù)據(jù)采樣速率無關(guān)的伺服采樣速率；以及一數(shù)字伺服解調(diào)器，與第二A/D轉(zhuǎn)換器耦合，且具有一表示磁頭偏離存儲(chǔ)介質(zhì)上某一位置的距離和方向的位置誤差輸出；以及一伺服系統(tǒng)，與伺服通道耦合，用于部分地根據(jù)位置誤差輸出，確定讀磁頭在存儲(chǔ)介質(zhì)上的位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征是，伺服采樣速率為伺服波形基頻的整數(shù)倍數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征是，伺服采樣速率為伺服波形基頻的非整數(shù)倍數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征是，伺服采樣速率大于伺服波形每周期5個(gè)樣本。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征是，數(shù)字伺服解調(diào)器包括一乘法器，具有第一輸入端，與第二A/D轉(zhuǎn)換器耦合；一解調(diào)信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生一解調(diào)信號(hào)，該信號(hào)與伺服波形同步，且與乘法器的第二個(gè)輸入端耦合；一累積器，該累積器輸入端與一乘法器的輸出端耦合，累積器輸出端與位置誤差輸出端耦合。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征是，伺服通道進(jìn)一步包括一鎖相環(huán)(PLL)，與讀磁頭耦合，且有一伺服時(shí)鐘輸出端；一寄存器，用于存儲(chǔ)一可變采樣時(shí)鐘；以及一可編程頻率合成器，與伺服時(shí)鐘輸出端和寄存器耦合，用于通過所述可變采樣時(shí)鐘調(diào)整伺服時(shí)鐘輸出，其中采樣時(shí)鐘輸出與一第二A/D轉(zhuǎn)換器的采樣時(shí)鐘輸入端耦合。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征是，讀通道和伺服通道集成在一單個(gè)集成電路上。
18.一種磁盤驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)裝置，用于存取介質(zhì)上的數(shù)據(jù)，其特征是，該磁盤驅(qū)動(dòng)器包括一伺服結(jié)構(gòu)，根據(jù)磁頭相對介質(zhì)的位置誤差，確定磁頭在介質(zhì)上的位置；以及集成一體的讀通道和伺服通道裝置，用于從磁頭接收一用戶數(shù)據(jù)信號(hào)和一伺服信號(hào)，并與伺服通道同步產(chǎn)生位置誤差。
全文摘要
一同步數(shù)字解調(diào)器和方法,當(dāng)讀磁頭316分別滑過存儲(chǔ)裝置100內(nèi)介質(zhì)上的用戶數(shù)據(jù)區(qū)和伺服區(qū)時(shí),分別對讀磁頭316產(chǎn)生的含有用戶數(shù)據(jù)波形503和伺服波形304,505的讀信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。在用戶數(shù)據(jù)采樣速率下,用戶數(shù)據(jù)波形503轉(zhuǎn)換為一系列數(shù)字用戶數(shù)據(jù)值。在與用戶數(shù)據(jù)采樣速率無關(guān)的伺服采樣速率下,該伺服波形505轉(zhuǎn)換為一系列數(shù)字伺服值506。這一系列數(shù)字伺服值506與伺服波形504,505同步解調(diào),形成一代表讀磁頭316相對于介質(zhì)122上位置的位置誤差的位置誤差值142。
文檔編號(hào)G11B20/10GK1307720SQ99807806
公開日2001年8月8日 申請日期1999年6月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月26日
發(fā)明者A·H·薩克斯, T·F·埃利斯 申請人:西加特技術(shù)有限責(zé)任公司