Brevet FR2622728A1 — publié le 19890505

La présente invention concerne un appareil de commande asservie de poursuite de piste pour système de commande de disque, ou unité de disque, et, plus particulièrement, un appareil de commande de poursuite de piste pour système de commande de disque dans lequel un signal d'asservissement de poursuite de piste est prévu sur le disque et une commande asservie fine de poursuite de piste (c'est- à-dire de centrage de la tête sur la piste) est réalisée en relation avec le signal d'asservissement de poursuite de piste reproduit. Récemment, la densité d'enregistrement, tout spécialement la densité de pistes, mesurée en unités de TPI (nombre de pistes par "pouce" (2,54 cm) de longueur), est devenue un très important facteur dans le domaine des systèmes de mémoire à disque. Pour obtenir des densités de pistes plus élevées, il est nécessaire de disposer de systèmes de poursuite de piste plus précis. Une solution à ce pro- blème de poursuite de piste a consisté à utiliser un signal d'asser- vissement de poursuite de piste qui est préenregistré sur le disque. Pendant le fonctionnement, en fonction du signal d'asservissement reproduit, un circuit d'asservissement de poursuite de pisteenbou- cle fermée commande la position de la tête. Cette technique d'asser- vissement de poursuite de piste est appelée "commande asservie fine de poursuite de piste", tandis qu'un asservissement de poursuite de piste grossier ne réalise qu'un positionnement grossier de la tête à la précision mécanique de l'organe d'actionnement final. La com- mande asservie grossière de poursuite de piste utilise un circuit d'asservissement enboucle ouverte. De façon générale. on a utilisé la combinaison de la commande asservie fine et de la commande asser- vie grossière de poursuite de piste pour réaliser la commande de poursuite de piste de la tête dans des systèmes de mémoire à disque s'il était besoin d'une commande précise de poursuite de piste. Toutefois, la commande de poursuite de piste ci-dessus mentionnée présente plusieurs problèmes, en particulier lorsqu'on utilise des disquettes comme support de disque. Puisque les disquettes sont interchangeables sur une unité de disque, il n'est pas possible d'éviter une certaine excentricité des pistes. La valeur de l'excen- tricité varie en fonction des conditions du serrage du disque sur l'unité de disque. Une dilatation, une contraction et une déforma- tion du disque dues aux variations de la température ou de l'humi- dité sont également des caractéristiques inhérentes de la disquette. Par conséquent, les positions des pistes réelles sur le disque diffèrent de celles de pistes idéales. Il est donc très dif- ficile de faire suivre à la tête les pistes réelles en utilisant des données d'erreur de poursuite de piste lors de la reproduction du signal de poursuite de piste préenregistré sur le disque, puisque l'amplitude, dans un sens ou dans l'autre, de l'écart de piste par rapport aux pistes idéales est très importante. Un but de l'invention est de fournir un appareil d'asser- vissement de poursuite de piste précis pour système de commande de disque, qui surmonte les problèmes ci-dessus décrits des systèmes de commande de disque selon la technique antérieure. Un autre but de l'invention est de fournir un appareil d'asservissement de poursuite de piste précis pour système de com- mande de disquette, qui utilise un signal d'asservissement préenre- gistré sur des secteurs d'asservissement d'une disquette indépendamment de ses dilatations, contractions ou déformations dues à des variations de la température ou de l'humidité et indépendamment de l'excentri- cité des pistes de la disquette qui est due aux conditions variables de serrage de la disquette sur l'unité de disquette. Selon un aspect de l'invention, il est proposé une unité de disque qui comporte au moins une tête, au moins un support de disque sur lequel est enregistré un signal d'asservissement, un détecteur de position de tête servant à détecter la position de la tête, un détecteur d'erreur de poursuite de piste servant à détecter l'erreur de poursuite, ou de centrage, de la tête par rapport à la position d'une piste voulue, un additionneur servant à additionner les signaux de sortie du détecteur de position de tête et du détec- teur d'erreur de poursuite de piste, un circuit retardateur servant à retarder le signal de sortie de l'additionneur sur au moins une période de rotation de disque, un comparateur servant à comparer le signal de sortie du détecteur de position de tête avec le signal de sortie du circuit retardateur, et un circuit de commande servant à commander la position de la tête en fonction du signal de sortie du comparateur. Dans l'appareil ci-dessus présenté, la commande asser- vie de poursuite de piste courante repose sur les données d'erreur de poursuite de piste précédentes créées Lors d'un cycle précedent de la rotation du disque, et une commande asservie de poursuite de piste précise pour L'unité de disque est possible indépendamment de la valeur relativement importante de l'excentri- cité des pistes ou de la dilatation ou contraction du disque. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins anne- xés, parmi lesquels: la figure 1 est un schéma de principe d'un mode de réali- sation d'un appareil de commande de poursuite de piste pour unité de disque selon l'invention; la figure 2 est un dessin montrant une vue en plan d'une partie du disque, ainsi que les formes d'onde de signaux créées lors- que la tête balaye ces parties, ce dessin permettant d'expliquer l'opération de détection d'un signal d'asservissement enregistré sur un disque; la figure 3 est un dessin permettant d'expliquer le prin- cipe de base de la commande de poursuite de piste pour une unité de disque; la figure 4(A) montre la relation existant entre la posi- tion d'une piste et la position de la tête selon la commande de pour- suite de piste de la technique antérieure; la figure 4(B) montre une forme d'onde d'erreur de pour- suite de piste selon la commande de poursuite de piste de la technique antérieure; la figure 5(A) montre la relation existant entre la posi- tion d'une piste et la position de la tête selon l'invention; la figure 5(B) montre une forme d'onde d'erreur de pour- suite de piste selon l'invention; la figure 6 est un dessin permettant d'expliquer une opé- ration de commande de poursuite de piste pendant un saut de piste; et la figure 7 est une vue en plan d'un exemple du format d'enregistrement utilisé dans un disque magnétique. On se reporte d'abord à La figure 1. Elle montre un schéma de principe d'un appareil de commande de poursuite de piste selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, l'invention est appliquée à un système de commande de disquette utilisant un format d'enregis- trement tel que par exemple représenté par la figure 7. Des secteurs d'asservissement S et des secteurs de données D sont disposés par intermittences sur des pistes concentriques de la disquette. Dans les secteurs d'asservissement S. des signaux d'asser- vissement 2 sont préenregistrés et, dans les secteurs de données D, des signauxde données 3 sont enregistrés ou reproduits. Chaque signal d'asservissement 2 est préenregistré de façon que la ligne médiane du signal d'asservissement 2 soit décalée d'un demi-pas de piste par rapport à la ligne médiane d'un signal de données 3. Au début de cha- que secteur d'asservissement S, un signal d'identification d'asser- vissement 2ID est préenregistré de manière à permettre l'identification d'un secteur d'asservissement 2. A la suite du signal d'identification d'asservissement 21D, deux espèces de signal de giclée d'asservisse- ment S sont préenregistrées. La figure 2 est une représentation agrandie du format d'enregistrement. Alors que les pistes du disque sont en réalité con- centriques, la figure 2 montre, dans un but d'explication, ces pistes comme si elles étaient rectilignes. Comme on peut le voir sur la figure 2, des signaux d'identification d'asservissement 2ID et des signaux de giclée d'asservissement 2S sont formés dans le secteur d'asservissement S, tandis qu'une piste 3 de signaux de données et un signal 4 d'identification de secteur de données sont formés dans le secteur de données D sur le disque. Ces configurations sont for- mées de manière répétée sur le disque, comme on peut le voir sur la figure 7. Lorsque la tête balaye la piste de données D, elle peut aussi balayer, en même temps, une partie d'une paire de signaux d'asservissement 2S. L'information de position de poursuite de piste est rendue disponible par comparaison des niveaux d'enveloppe de la paire de signaux d'asservissement reproduite. Comme représenté sur la figure 1, les signaux reproduits par une tête magnétique 11 sont amplifiés etfiltrés par un amplificateur d'enregistrement-reproduction 12, puis sont fournis à un circuit 13 de détection d'enveloppe et à un circuit 14 de détection d'identification d'asservissement. Le signaL de sortie échantillon du circuit 13 de détection d'enveloppe est représenté sur la figure 2 à la Ligne EN. Ce signal exprime la forme d'onde d'enveloppe EN et est produit lorsque la tête magnétique 11 passe sur le secteur d'asservissement S. Un signal d'impulsions PSID (figure 2, ligne SID) est produit sur la sortiedu circuit 14 de détection d'identification d'asservissement lorsque le circuit de détection 14 détecte un signal d'identification d'asservissement2ID, puis le signal d'impulsions PSID est fourni à un circuit 16 de com- mande de cadencement. A partir du cadencement du signal d'impulsions PSID représenté sur la figure 2, le circuit de commande de cadence- ment 16 fournit ensuite des impulsions d'échantillonnage PS1 et PS2 (figure 2, ligne SP) à un circuit de conversion analogique-numérique (A/N) 15 et à un circuit de verrouillage 17. En réponse aux impul- sions d'échantillonnage PS1 et PS2, les niveaux de la forme d'onde d'enveloppe EN correspondant au signal de giclée d'asservissement 2S sont verrouillés par le circuit de verrouillage 17. Comme on peut le voir sur la figure 2, L1 et L2 représentent Les niveaux d'enveloppe des signaux de giclée d'asservissement 2S décalés de manière opposée par rapport à la ligne médiane de la piste de signaux de données 3, et-les niveaux verrouillés L1 et L2 sont fournis à un soustracteur 18 et sont soustraits l'un de l'autre. Ensuite, une donnée d'erreur de poursuite de piste L1 - L2 est calculée et est fournie à un mul- tiplicateur 19 qui déLivre son résultat à un additionneur 21. Dans le multiplicateur 19, la donnée d'erreur de poursuite de piste L1-L2 est multipliée par un nombre a choisi entre 0 et 1. Le signal de sor- tie Hpd d'un circuit 20 de détection de position de tête est également fourni à l'additionneur 21. Alors, le signal de sortie a(L1-L2)+Hpd de l'additionneur 21 est retardé par un circuit retardateur 22, dont le retard est égal à la période de rotation du disque. Puisque des secteurs d'asservissement S peuvent être prévus pour chaque secteur de donnée D et que le signal de sortie de l'additionneur 21 est remis à jour après la lecture de chaque secteurs on peut utiliser un regis- tre à décalage possédant un nombre d'étages tel que Le nombre d'opé- rations de décalage nécessairespour faire passer des données dans le registre à décaLage soit égal au nombre des secteurs pendant cha- que rotation du disque, Pour une partie du circuit retardateur 22, on peut utiliser une mémoire FIFO (c'est-à-dire du type premier entré, premier sorti). A cet instant, un comparateur 20 compare le signal de sortie Hpd du circuit de détection de position de tête 20 avec le signal de sortie retardé de l'additionneur 21. Le signal de sortie du comparateur 23 est fourni à un circuit 24 de commande de phase qui applique une correction de phase au signal fourni. Ensuite, le signal de sortie du circuit de commande de phase est fourni à un circuit 25 de commande fine de poursuite de piste. Le circuit 25 de commande fine de poursuite de piste commande un organe d'action- nement final 26, qui peut être un moteur pas à pas, un moteur linéaire etc., de façon que la tête magnétique 11 soit placée en alignement avec la ligne médiane de la piste 3 de signaux de données. On va présenter ci-après d'autres détails concernant le fonctionnement de l'appareil ci-dessus décrit. Le principe de base du fonctionnement de l'appareil est que la donnée courante d'erreur de poursuite de piste est utilisée pour commander la position de la tête après au moins une rotation du disque. En d'autres termes, la commande de position de la tête peut être effectuée à l'aide de la donnée antérieure d'erreur de poursuite de piste, qui a été calculée à au moins une rotation antérieure du disque. La figure 3 montre l'impulsion d'index IXP qui est pro- duite une fois par rotation du disque, ainsi que la variation de la position de piste qui est provoquée par l'excentricité ou la défor- mation du disque lui-même. Plus spécialement, la variation de la position de piste telle que représentée sur la figure 3 signifie la variation de la position radiale de la ligne médiane des pistes réelles par rapport à la ligne médiane des pistes idéales, pendant la rotation du disque. On suppose également que cette variation de la position de piste n'est reliée qu'à la position angulaire du dis- que en rotation. Par conséquent, on suppose également que les carac- ème téristiques de la variation sont stables pour la nme rotation et pour la (n+1)ème rotation. D'autre part, la différence entre la position de La tête magnétique 11 et la piste réelle, à savoir l'erreur de poursuite de piste, est détectée à chaque secteur. La donnée d'erreur de poursuite de piste du ième secteur lors de la éme n rotation est représentée par trp(i)-Hpd(i, n), o trp(i) dési- gne la position de piste réelle et Hpd(i, n) désigne la position de la tête magnétique 11 dans Le ième secteur lors de la nème rotation par rapport à la ligne médiane des.pistes idéales. On ajuste la posi- éme tion Hpd(i, n + 1) de la tête magnétique dans le i me secteur pendant la (n + 1)ème rotation en utilisant la donnée d'erreur de poursuite de piste obtenue dans Le ième secteur de la nème rotation. La rela- tion entre Hpd(i, n + 1) et Hpd(i, n) est la suivante. [1] Hpd(i, n + 1) = Hpd(i, n) + aEtrp(i)-Hpd(i, n)] o o tête voulue à laquelle la tête magnétique 11 doit être placée, celle- ci peut être considérée comme la position réelle de la tête magné- tique 11 si les caractéristiques fonctionnelles du circuit 25 de commande asservie fine de poursuite de piste et l'organe d'action- nement final 26 sont sensiblement rapides et linéaires. Si a vaut 1, Hpd(i, n+1) ne comporte plus d'erreur de pour- suite de piste. Toutefois, en réalité, un certain nombre de rotations du disque peut être nécessaire pour amener un positionnement précis final de la tête magnétique 11. Le circuit selon l'invention estconçu pour n'effectuer qu'une correction partielle a pendant chaque rota- tion, de manière à éviter un dépassement ou un effet d'hystérésis. On peut réécrire l'équation [1] comme suit de manière à incorporer l'action du multiplicateur 19. [2] Hpd(i, n+l) = (1-a) Hpd(i, n) + a. trp(i) = (1 - a) Hpd(i, n-l) + a1 + (1- a))trp(i) = (l-a)3 Hpd(i,n-2) + al + ( l-a)+ (1- a)2] trp(i) = (I-a)n Hpd(i,o) +atl+(1-a)+(1-a)2+.,. +(a-1)n] trp(i) CE3] Si n z) [ Hpd(i, o) = a _ (I-a) trp(i) puisque o commande asservie fine de poursuite de piste de la tête magné- tique 11 selon l'équation [1l règle finalement la position Hpd de la tête magnétique en alignement avec la position de piste trp. Dans l'équation [1, Le premier terme du membre droit représenter la posi- tion de la tête magnétique datant d'une période de rotation et le deuxième terme représente l'erreur de poursuite de piste datant d'une période de rotation. La position Hpd(i,n) de la tête magné- tique dans le i me secteur pendant la nème rotation est également produite à partir de l'équation suivante. [4] Hpd(i,n) = Hpd(i,n- 1) + a[trp(i) - Hpd(i, n-l)] Ce qui suit explique le fonctionnement du système lorsque ème ème la tête magnétique 11 passe sur le i secteur pendant la nème rota- tion. la donnée d'erreur de poursuite de piste a(L1-L2) venant du multiplicateur 19 de la figure 1 correspond à l'expression a Etrp(i) Hpd(i, n)] ci-dessus mentionnée. Puisque le circuit 20 de détection de position de la tête magnétique fournit à l'addition- neur 21 la donnée de position courante Hpd(i,n) de la tête magnétique 11, l'additionneur 21 produit Hpd(i,n) +a[trp(i) - Hpd(i,n)], ce qui représente la position de la donnée Hpd(i, n+1), à laquelle la tête magnétique 11 sera déplacée dans le ième secteur pendant la (n+1)ème rotation. Dans le même temps, la sortie du circuit retar- dateur 22 fournit comme donnée de position Hpd(i+1, n) l'expression Hpd(i+ 1, n-1) + a Etrp(i + 1) - Hpd(i+ 1, n-1)], cette position étant celle o la tête magnétique 11 se sera déplacéedans le(i +1)eme secteur pendant la nème rotation du disque. Par conséquent, lorsque la tête 11 atteint le (i+1)ème secteur, la donnée Hpd(i+1, n) - Hpd(i,n),. qui correspond à la différence entre la position courante Hpd(i,n) de la tête magnétique 11 et la position suivante Hpd(i+ 1,n), est fournie par le comparateur 23 au circuit de commande de phase 24, puis est fournie au circuit de commande asservie fine de pour- suite de piste 25, de sorte que la tête magnétique 11 est positionnée ème sur la piste voulue dans le (i+1)me secteur. La position courante de la tête magnétique 11 est produite par cumulation de la distance de déplacement de La tête avec le sens du déplacement. Lorsque la commande de poursuite de piste commence et qu'aucune donnée d'erreur de poursuite de piste n'a encore été emma- gasinée, on peut appliquer Les techniques habituelles de poursuite de piste et, par exemple, on peut effectuer une commande fine de poursuite de piste en fonction des données d'erreur de poursuite de piste s'appuyant sur le signal d'asservissement reproduit à par- tir du disque, sans emmagasiner ni retarder les données d'erreur de poursuite de piste. Dès que la donnée d'erreur de poursuite de piste entre dans un intervalle prédéterminé, on emmagasine ou on retarde la donnée d'erreur de poursuite de piste et on l'utilise pour posi- tionner la tête pendant la rotation suivante du disque. Dans ce cas, la commande de poursuite de piste selon ce mode de réalisation com- mence après une rotation du disque, cette commande de poursuite de piste étant effectuée en fonction de l'erreur de poursuite de piste sans que l'on attende un temps de retard correspondant à une rotation. On va montrer un avantage de l'invention en relation avec les figures 4(A) , 4(B), 5(A) et 5(B). Sur la figure 4(A), qui se rapporte à un appareil de la technique antérieure, on peut voir la relation entre la position de la piste et la position de la tête magnétique. Sur la figure 4(B), est représentée la valeur de l'erreur de poursuite de piste obtenue avec l'appareil de la technique anté- rieure. D'autre part, les figures 5(A) et 5(B) présentent res- pectivement les mêmes données, obtenues suivant la commande de pour- suite de piste de L'invention. Sur la figure 4(A) et la-figure 5(A), la ligne en trait interrompu montre la variation de la position réelle de la piste par rapport à une position de piste idéale qui ne possède aucune excentricité, et ta ligne en trait continu repré- sente la position de la tête magnétique qui est commandée par asser- vissement de poursuite de piste. La comparaison des figures 4(A), 4(B) et 5(A), 5(B) montre que la capacité de poursuite de piste de la tête magnétique des figures 4(A) et 4(B) commence avec une position imparfaite, et que la valeur de l'erreur de poursuite de piste n'est jamais améliorée au fur et à mesure des rotations du disque; au contraire, la capa- cité de poursuite de piste de la tête magnétique des figures 5(A) et 5(B) s'améliore nettement après la deuxième rotation de sorte que l'erreur de poursuite de piste diminue également de façon notable. Dans ce qui précède, on a supposé, pour faciliter les explications, que la tête magnétique balayait continûment la même piste, mais, toutefois, la caractéristique de l'écart de toute piste réelle par rapport à la piste idéale correspondante pour diverses positions radiales reste parfaitement identique si les positions angulaires sont les mêmes. Par conséquent, lorsqu'un changement de la piste choisie se produit, c'est-à- dire lorsqu'un saut de piste se produit, on peut utiliser les données d'erreur de poursuite de piste des différentes pistes. Dans ce cas, comme représenté sur la figure 6, la différence d entre les positions de la tête dans le ime secteur avant et après le saut de piste correspond à l'erreur de positionnement provoquée par l'appareil de poursuite de piste à réglage grossier pendant le saut de piste, et il est possible d'abré- ger le temps d'établissement de la commande d'asservissement de pour- suite de piste pendant le saut de piste en ajoutant la différence d au titre d'erreur systématique pour d'autres secteurs suivants. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation ci-dessus présenté, mais peut aussi être appliquée à un système de commande de disque magnétique dur, à un système de commande de disque optique ou à un système de commande de disque magnéto-optique, aussi bien qu'à une unité de disquette. De nombreuses variantes utilisées dans l'invention sont également possibles. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir de l'appareil dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses varian- tes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil de commande asservie de poursuite de piste pour mémoire à disque, caractérisé en ce qu'il comprend: au moins un support de disque sur lequel plusieurs pistes concentriques de données sont prévues pour enregistrer et,ou bien, reproduire des signaux de données et sur lequel des secteurs d'asservissement sont prévus pour préenregistrer des signaux d'asser- vissement; un moyen transducteur (11) servant à enregistrer et, ou bien,reproduire lesdits signaux de données et à reproduire les- dits signaux d'asservissement; un moyen d'actionnement servant à déplacer ledit moyen transducteur suivant la direction radiale dudit support de disque; un premier moyen de détection (13 à 18) servant à détecter une erreur de poursuite de piste en fonction desdits signaux d'asservissement reproduits par ledit moyen transducteur, ladite erreur de poursuite de piste étant représentative de la différence qui existe entre la position dudit moyen transducteur et la position d'une piste de données voulue sur laquelle Ledit moyen transducteur doit être placé; un deuxième moyen de détection (20) servant à détec- ter la position courante dudit moyen transducteur; un moyen d'addition (21) servant à ajouter ladite erreur de poursuite de piste venant dudit premier moyen de détection et ladite position courante dudit moyen transducteur venant dudit deuxième moyen de détection; un moyen retardateur (22) qui reçoit la donnée d'addi- tion venant dudit moyen d'addition et qui sert à retarder ladite don- née d'addition pendant une durée correspondant à au moins une rotation dudit support de disque; un moyen de comparaison (23) servant à comparer ladite position courante dudit moyen transducteur venant dudit deuxième moyen de détection avec le signal retardé venant dudit moyen retar- dateur; et un moyen de commande asservie de poursuite de piste (24, 25) servant à commander ledit moyen d'actionnement en fonction du signal de sortie dudit moyen de comparaisons de sorte que ledit moyen transducteur soit placé sur ladite piste voulue. 2. Appareil de commande asservie de poursuite de piste pour mémoire à disque selon la revendication 1, caracté- risé en ce que lesdits signaux d'asservissement comprennent un pre- mier et un deuxième signal d'asservissement placés surdes pistes d'asservissement desdits secteurs d'asservissement, lesquelles pistes d'asservissement sont décalées par rapport auxdites pistes de données suivant la direction radiale dudit support de disque, le décalage étant égal à la moitié du pas de piste séparant lesdites pistes de données. 3. Appareil de commande asservie de poursuite de piste pour mémoire à disque selon la revendication 2, caracté- risé en ce que ledit premier moyen de détection comprend: un moyen de détection d'enveloppe (13) servant à détecter les niveaux d'enveloppe desdits premier et deuxième signaux d'asservissement reproduits par ledit moyen transducteur; un deuxième moyen de comparaison (18) servant à com- parer lesdits niveaux d'enveloppe desdits premier et deuxième signaux d'asservissement. 4. Appareil de commande asservie de poursuite de piste pour mémoire à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un moyen de multiplication (19) qui reçoit ladite erreur de poursuite de piste en provenance dudit premier moyen de détection et qui sert à multiplier ladite erreur de poursuite de piste par un coefficient a et à fournir le résultat de la multipli- cation audit moyen d'addition de façon que ledit moyen d'addition additionne ledit résultat de la multiplication et ladite position courante dudit moyen transducteur venant dudit deuxième moyen de détection, ledit coefficient a étant choisi entre 0 et 1.. 5. Appareil de commande asservie de poursuite de piste pour mémoire à disque selon la revendication 1E caractérisé en ce que ledit moyen retardateur retarde ladite donnée d'addition venant dudit moyen d'addition pendant une durée correspondant à plusieurs rotations dudit support de disque. 6. Appareil de commande asservie de poursuite de piste pour mémoire à disque seLon La revendication 1, caracté- risé en ce que Ledit moyen retardateur retarde Ladite donnée-d'addi- tion venant dudit moyen d'addition pendant une durée correspondant à une rotation dudit support de disque.