(57)【要約】【課題】  インピーダンス整合及び電力増幅効果を与えることによりハードディスクドライブシステムにおける書込ヘッドを改善する。【解決手段】  相互接続体即ち柔軟性のある伝送線により書込ヘッドへ接続されている書込ヘッドを介して書込電流を駆動する書込ドライバが提供される。本書込ドライバは、相互接続体の奇数特性インピーダンスに対して書込ドライバの出力インピーダンスを整合させる回路を包含しており、且つ書込ヘッドへの電流出力を発生する電流源を包含している。本書込ドライバは、出力電流が書込コイルを介して駆動される書込電流の半分であるので電流増幅効果を与える。インピーダンス整合回路は、相互接続体の奇数特性インピーダンスに等しい抵抗値を有する出力抵抗を包含している。本書込ドライバは、相互接続体の伝送遅延の２倍の初期的期間の間出力抵抗上にゼロの電圧降下を維持すべく動作する電圧供給源を包含している。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
書込ヘッドを介して書込電流を駆動する書込ドライバにおいて、前記書込ドライバは奇数特性インピーダンスを有する相互接続体により前記書込ヘッドへ接続されており、前記書込ヘッドが、
前記書込ドライバの出力インピーダンスを前記相互接続体の奇数特性インピーダンスへ整合させる手段、
前記書込ヘッドへのソース電流出力を発生する手段、
を有しており、前記書込電流は前記書込ドライバのソース電流の約２倍であり、前記書込ドライバの電力消費が前記相互接続体の伝送遅延の２倍の時間期間中の前記相互接続体の奇数特性インピーダンスと前記ソース電流出力との積の４分の１であることを特徴とする書込ドライバ。
【請求項２】
請求項１において、前記インピーダンス整合手段が、前記相互接続体の奇数特性インピーダンスと実質的に等しい抵抗値を有している出力抵抗を有していることを特徴とする書込ドライバ。
【請求項３】
請求項２において、前記ソース電流発生手段が、前記相互接続体の伝送遅延の２倍の期間に対し前記書込ドライバ出力抵抗上の電圧降下を約ゼロに維持する手段を有していることを特徴とする書込ドライバ。
【請求項４】
請求項１において、前記ソース電流発生手段が、パルス型電流を発生するトランジスタを有しており、前記パルス型電流は前記トランジスタへ接続されているカレントミラーにより及び前記カレントミラーを駆動する基準電流発生器により設定される振幅を有していることを特徴とする書込ドライバ。
【請求項５】
請求項１において、更に、前記インピーダンス整合手段の入力へ接続している単位利得を有するバッファを有している電圧供給源を有していることを特徴とする書込ドライバ。
【請求項６】
請求項５において、前記電圧供給源が、更に、トランジスタと前記バッファの入力へ接続している抵抗とを有しており、前記抵抗が前記相互接続体の奇数特性インピーダンスより大きな抵抗値を有していることを特徴とする書込ドライバ。
【請求項７】
ディスク上にデータを格納するハードディスクドライブ用の書込組立体において、
コイルを介して通過する書込電流に応答して前記ディスクの表面へデータを書込むコイルを具備している書込ヘッド、
前記書込ヘッドコイルへ接続されており、奇数特性インピーダンスを有している伝送線を有している電気的相互接続体、
前記相互接続体へ接続されており、前記コイルを介して前記書込電流を駆動するための出力電流を発生する書込ドライバ、
を有しており、前記書込電流が前記出力電流の約２倍であり且つ前記書込ドライバが前記書込ドライバの出力抵抗値をほぼ前記相互接続体の奇数特性インピーダンスへ設定するインピーダンス整合回路を有していることを特徴とする書込組立体。
【請求項８】
請求項７において、前記書込ドライバが前記書込ドライバの出力抵抗値を定義すべく選択されている抵抗値を具備する出力抵抗を有しており、且つ前記書込ドライバが前記出力抵抗の入力へ接続している電圧供給源を有していることを特徴とする書込組立体。
【請求項９】
請求項８において、前記電圧供給源が前記出力抵抗の入力へ接続されているバッファを有しており且つ前記バッファの入力へ接続している抵抗及びトランジスタを有しており、前記抵抗が前記相互接続体の奇数特性インピーダンスより大きなスケーリング係数の抵抗値を有していることを特徴とする書込組立体。
【請求項１０】
請求項９において、前記書込ドライバがパルス型電流としての出力電流を発生するトランジスタを有しており、前記出力電流トランジスタが第一面積を有しており、且つ前記電圧供給源トランジスタが前記第一面積を前記スケーリング係数により割算することにより定義される第二面積を有していることを特徴とする書込組立体。
【請求項１１】
第一及び第二の反対の方向に書込ヘッドを介して書込電流を選択的に供給する書込ドライバにおいて、前記書込ドライバは奇数特性インピーダンスを具備する相互接続体により前記書込ヘッドへ接続されており、前記書込ドライバは、
第一ソース電流ステップを与える前記相互接続体の第一入力へ接続している第一電流供給源、
前記相互接続体の第二入力へ接続しており、第二ソース電流ステップを与える第二電流源、前記第一及び第二電流ステップの各々は前記書込電流の約半分の大きさを有しており、
前記相互接続体の第一入力へ接続しており、前記相互接続体の奇数特性インピーダンスに実質的に等しい抵抗値を有している第一抵抗、
前記相互接続体の第二入力へ接続しており、前記相互接続体の奇数特性インピーダンスに実質的に等しい抵抗値を有している第二抵抗、
を有していることを特徴とする書込ドライバ。
【請求項１２】
請求項１１において、更に、差動電圧供給源を有しており、前記差動電圧供給源が、
前記第一電流供給源の入力へ及び前記第一抵抗の入力へ接続している第一バッファ、
前記第二電流源の入力へ及び前記第二抵抗の入力へ接続している第二バッファ、
前記第一バッファの入力へ接続している第一トランジスタ、
前記第二バッファの入力へ接続している第二トランジスタ、
前記第一バッファの入力へ接続している第三抵抗、
前記第二バッファの入力へ接続している第四抵抗、
を有していることを特徴とする書込ドライバ。
【請求項１３】
請求項１２において、前記第三及び第四抵抗が実質的に等しい抵抗値を有しており、且つ前記第三及び第四抵抗の抵抗値の各々が前記相互接続体の奇数特性インピーダンスに１より大きなスケーリング係数を乗算したものにほぼ等しいことを特徴とする書込ドライバ。
【請求項１４】
請求項１３において、前記第一及び第二電流供給源の各々がトランジスタを有しており、且つ前記差動電圧供給源の第一及び第二トランジスタの各々が、前記電流供給源のトランジスタのうちの一つの面積を前記スケーリング係数により割算することにより定義される面積を有していることを特徴とする書込ドライバ。
【請求項１５】
請求項１１において、前記書込ドライバが前記書込電流の二乗と前記相互接続体の伝送遅延の２倍に等しい時間期間に対し４で割算した前記相互接続体の奇数特性インピーダンスとの積により定義される電力消費を有するべく形態とされていることを特徴とする書込ドライバ。
【請求項１６】
書込ヘッドからの反射波の伝播に関して改良した制御を有しており且つ電力消費を減少させている書込ヘッドにおける誘導コイルを介しての書込電流を駆動するハードディスクドライブにおいて使用する方法において、
前記書込ヘッドコイルを介して第一方向に書込電流を第一駆動し、前記第一駆動が前記書込ドライバを書込ヘッドへ接続する相互接続体へ第一ソース電流を供給するために書込ドライバを動作させることを有しており、前記ソース電流が前記第一方向における書込電流の大きさの約半分の大きさを有しており、且つ前記書込ドライバが前記相互接続体の奇数特性インピーダンスに実質的に等しい第一出力抵抗値を有しており、且つ
前記書込ヘッドコイルを介して第二方向に書込電流を第二駆動し、前記第二駆動は、前記相互接続体へ第二ソース電流を供給するために前記書込ドライバを動作させることを有しており、前記ソース電流は前記第二方向における前記書込電流の大きさの約半分の大きさを有しており、且つ前記書込ドライバが前記相互接続体の奇数特性インピーダンスに実質的に等しい第二出力抵抗値を有している、
ことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６において、前記第一駆動が、前記第一出力抵抗値に対して電圧降下を適用するために第一電圧供給源を動作させることを有しており、且つ前記第二駆動は前記第二出力抵抗値に対して電圧降下を適用するために第二電圧供給源を動作させることを有しており、且つ、更に、前記第一及び第二駆動のうちのいずれかからの遷移の後の時間期間に対して、前記第一及び第二電圧供給源が前記第一及び第二出力抵抗値上に電圧降下を適用することはなく、前記時間期間が前記相互接続体の伝送遅延の約２倍に等しいことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大略、ハードディスクドライブ及び磁気抵抗データ格納装置及びシステムに関するものであって、更に詳細には、書込ドライバへ伝送線を介して接続されている低インピーダンスヘッド内へ電流をスイッチさせるために書込ドライバ回路を使用する書込ドライバ及び関連する方法に関するものである。該書込ドライバ回路は、高度に最適化した電力消費及び改善したインピーダンス整合を与える形態とされている。
【背景技術】
【０００２】
改善したデータ格納技術及びシステムに対する要求は継続して迅速に増大している。一つ又はそれ以上の回転磁気プラッター即ちディスク上にデータを書込み且つ読取るための磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドを使用するハードディスクドライブは、データ格納業界においてより重要で且つ広く使用されている装置のうちの１つである。ハードディスクドライブは、エンタプライズコンピュータシステム、パソコン、セットトップボックス、オーディオ、ビデオ、又はテレビアプリケーション、及び多くのその他の大型及び小型のコンピュータ装置等の多くの適用例において使用することが可能である。多くの適用例が未だに開発中であり、且つハードディスクドライブに対する使用が増加するものと予測されている。
【０００３】
ハードディスクドライブは、二進エンコード情報を磁気表面コーティングを有する媒体上に磁束の領域として格納する。これらの磁気領域が実際上できるだけ緻密にディスク上にエンコードされることが望ましく、最大量の情報を格納することが可能であることが望ましい。ディスク及びテープドライブ供給者は、競争力のある価格で格納するための増加する要求を満足させるために、継続して記録密度、即ち平方インチ当たりのデータビットの数を増加させている。然しながら、記録密度を増加させることはディスク上により小さな記録パターンを発生する書込メカニズムを必要とする。書込ヘッドデザイン及び書込ドライバーデザインはこれらの容量増加を達成するのに必要な重要な技術である。
【０００４】
磁気領域は、磁気書込ヘッドのコイルを介して電流を通過させることにより形成される。二進データは、書込ヘッドにおけるコイルを介しての電流の極性をスイッチさせることによりエンコードさせることが可能である。書込ヘッドコイルにおける電流は、可撓性の伝送相互接続体を介してコイルへ接続させる書込ドライバにおける回路により供給される。データレート（即ち、媒体上にビットを書込むことが可能な割合）は、主に、書込ヘッドドライバ回路において電流をスイッチさせることが可能なレートにより決定される。小さな磁気領域で高いディスク回転速度をサポートするために所望の極性及び大きさへ迅速に電力をスイッチさせる書込ドライバ回路を有することが望ましい。又、該ドライバ回路は、書込コイルにより発生される磁束が磁気媒体を飽和させるのに適切なものであることを確保するのに十分なレベルへ電流振幅を上昇させると共に、書込まれた磁気領域が該媒体の隣接する領域内への「ブルーミング」を発生するレベルより低く電流を制限せねばならない。
【０００５】
従来の書込ドライバ回路は、４個のスイッチを使用するＨブリッジ形態を有している。Ｈブリッジ回路において、該ブリッジの一つの脚部は、常に、電流を誘導性負荷内へ駆動しようとしている。換言すると、Ｈブリッジは、常に、ブリッジスイッチを適切に活性化させることにより、電源電圧をインダクターノードのうちの１つへ結合させ且つ接地を他方のインダクターノードへ結合させる。性能を向上させるために従来の書込ドライバ回路に対して多くの改良がなされているが、改善した性能に対する要求が存在している。例えば、多くのスイッチング書込ドライバ回路は、未だに、伝送相互接続体に対するインピーダンスマッチング（整合）を達成することが不可能なものであり、且つインピーダンス整合の欠如はパターン依存性歪みを発生し、そのことは書込回路の性能を制限する。書込ヘッドを書込ドライバで動作即ち駆動させるのに必要なパワーについても継続する問題が存在しており、より少ないパワーで書込ヘッドコイルへより高い電流を供給することの要求が増加している。
【０００６】
図１及び２は低インピーダンス書込ヘッドへ電流を駆動する２つの異なる技術を例示している。書込回路１１０，２１０は、簡単化のために短絡回路として示してある書込ヘッド１１６，２３０内へ電流又は電流ステップΔＩOUTを駆動するために使用される。各回路１１０，２１０は書込ドライバ１１２，２１２とヘッド１１６，２３０との間の奇数特性インピーダンスＺODD及び伝送遅延ＴDにより特性付けられる伝送相互接続体即ち電気的接続１１４，２２０を介してヘッド１１６，２３０へ接続されているヘッド１１６，２３０を駆動するための書込ドライバ１１２，２１２を包含している。図１及び２は典型的に伝送遅延の２倍、即ち２ＴDである書込ヘッド１１６，２３０において発生される反射信号が回路１１０，２１０の書込ドライバ１１２，２１２の側に表われる前の書込駆動インピーダンス条件を示すべく図示されている。図１及び２の簡単化した回路１１０，２１０は、出力電流ΔＩOUT、書込ドライバ出力電圧ΔＶIN及び遷移後の最初の２ＴD秒に対する書込ドライバ１１２，２１２により供給されるパワーを、伝送線を介しての信号の伝播を支配する公知の式、例えば以下に与える式１を使用して計算することを可能とさせる。又、回路１１０，２１０は、回路１１０，２１０の比較を容易とするために、同一の出力電流ステップΔＩOUTを有するために寸法を決定することが可能な書込ドライバ発生器を包含している。
【０００７】
回路１１０において、書込ドライバ１１２の出力インピーダンスは、遷移期間中、相互接続体１１４のインピーダンスＺODDよりも著しく高く、例えば簡単化のために無限であると考えられる。回路１１０は、書込ヘッド１１６を介して電流源１１３で電流を駆動する技術を提供しており、それは、出力電流ステップΔＩOUTが供給電流ステップΔＩIN／２の２倍であるので、負荷即ちヘッド側上で電流増幅効果を発生する利点を有している。この増幅効果は図２の回路２１０に関して最初の２ＴD秒に対し供給源により２の冪即ち２００％の利得に基づくものであり、電力消費は次式で決定される。
【０００８】
【表１】
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【０００９】
然しながら、回路１１０は書込ドライバ回路に関する懸念の全てに対処するものではない。回路１１０は、書込ドライバ１１２が伝送線１１４の特性インピーダンスよりも著しく高い出力インピーダンスを有するという意味において回路１１０が整合されていないので問題である。回路１１０の供給源側におけるこの非整合条件のために、遷移の結果として書込ヘッド１１６により発生される反射は供給源側において終端されるものではない。その代わりに、該反射は伝送遅延の２倍、即ち２ＴDの後においても継続して伝播し、そのことは入力ステップに対し振動する出力応答の不所望な結果を発生させる。
【００１０】
回路２１０において、書込ドライバ２１２の出力インピーダンスは、遷移期間中、伝送相互接続体のインピーダンスＺODDに等しく設定される。回路２１０は、書込ドライバ２１２が抵抗２１４を介して相互接続体２２０に対してインピーダンス整合されているという点において、図１の回路１１０を上回る利点を与える。このように、反射波の伝播は、電流供給源２１６が書込ヘッド２３０を駆動するために使用する場合に回避される。回路２１０は、電流供給源２１６からの入力ステップΔＩINに応答してクリーンな出力ステップΔＩOUTを与える。然しながら、回路２１０は図１の回路１１０において与えられるような電流増幅効果を与えるものではない。何故ならば、出力電流ステップΔＩOUTは供給電流ステップΔＩINに等しいからである。その結果、遷移の後伝送遅延の２倍２ＴDの期間中、入力供給源２１６により発生される電流の半分は書込ドライバ２１２の出力インピーダンス２１４により形成される並列経路を介して流れ去り且つ該電流の半分のみが実効的にライン即ち相互接続体２２０内へ供給され、電力消費は次式により決定される。
【００１１】
【表２】
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【００１２】
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、書込ドライバ回路のインピーダンスを該書込ヘッドとの相互接続体のインピーダンスと整合させることの必要性に対処し且つそれに関連する利点を与え且つ該書込ドライバにより電源を改善するか又は最適化するように書込ドライバ回路での所望の電流増幅効果を提供するハードディスクドライブ（ＨＤＤ）システムにおける書込ヘッドを駆動するための回路に対する必要性が存在している。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、電力消費を減少させ且つ書込ヘッドからの反射波の伝播が殆ど又は全くないハードディスクドライブ組立体の書込ヘッドを介して書込電流を選択的に駆動する方法及び関連する回路又はコンポーネントを提供することにより上述した問題を解消している。一般的に、書込ドライバは伝送相互接続体を介して書込ヘッドへ接続されている。書込ドライバは該相互接続体とのインピーダンス整合と向上されたパワー即ち電力の利用の両方を提供する形態とされている。書込ドライバは、出力抵抗の選択による等して相互接続体の奇数特性インピーダンスに等しく設定された出力インピーダンスを有している。出力抵抗の内部終端は、該出力抵抗を横断しての電圧降下が該相互接続体の伝送遅延の２倍に等しい遷移の開始の後の初期期間中にゼロに等しいように等価な電圧供給源により駆動される。書込電流の約半分の供給電流ステップを発生する電流源が設けられており、その結果、書込ヘッドは書込ヘッド側即ち負荷側上で電流増幅効果を発生すべく機能する。何故ならば、伝送において、該回路は図１の回路１１０と完全に等価だからである。動作期間中、出力抵抗上の電圧降下はゼロと等しくされ、且つ遷移の後の初期的期間の間、即ち相互接続体伝送遅延の２倍の間、電圧供給源によりパワーが供給されることはない。従って、本発明の書込ドライバは、書込ヘッドへステップ入力に対しクリーンな出力ステップ応答を形成するために反射波の伝播を開始しながら２の冪において利得を与えることが可能である。何故ならば、受信において、本発明回路は、ＺODDに等しい出力インピーダンスを示す相互接続体と整合されることとなるからである。
【００１５】
より詳細に説明すると、書込ヘッドのコイルを介して書込電流を駆動するための書込ドライバが設けられる。該書込ドライバは、奇数特性インピーダンスを有する相互接続体即ち伝送線（ライン）により書込ヘッドへ接続されている。該書込ドライバは、書込ドライバの出力インピーダンスを相互接続体の奇数特性インピーダンスと整合させるための回路を包含しており、且つ書込ヘッドへの供給電流出力を発生するステップ電流供給源を包含している。出力供給電流が書込コイルを介して駆動される書込電流の約半分の状態で書込ドライバにより電流増幅効果が達成される。該インピーダンス整合回路は、該相互接続体の奇数特性インピーダンスと実質的に等しく選択されている抵抗値を具備している出力抵抗を包含している。
【００１６】
幾つかの実施例において、書込ドライバは出力抵抗の入力へ接続している単位利得を有するバッファを具備する電圧供給源を包含している。該電圧供給源は、更に、トランジスタと抵抗とを包含することが可能であり、それらは両方共該バッファの入力へ接続しており、該抵抗は出力抵抗値のファクタによりスケールされた抵抗値、即ち奇数特性インピーダンスを有している。該電圧供給源は該相互接続体の伝送遅延の２倍の初期的期間中に出力抵抗上にゼロの電圧降下を維持すべく動作する。該電流供給源は、幾つかの実施例においては、パルス型電流を発生するトランジスタを包含しており、該パルス型電流は、該トランジスタへ接続されているカレントミラーにより且つ該カレントミラーを駆動する基準電流発生器により設定される振幅を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
概略的に、本発明は、電力消費及びインピーダンス整合が改善又は最適化されたハードディスクドライブ（ＨＤＤ）システムにおける書込ヘッド内へ電流をスイッチするための方法、及び関連する回路及び装置に関するものである。該インピーダンス整合は、書込ドライバにおける回路と、該書込ドライバを書込ヘッドへ接続する相互接続体即ち伝送線（ライン）との間に与えられる。インピーダンス整合を与えることにより、本発明の方法及び回路は、書込ヘッドからの反射波の伝播を回避することが可能である。書込ドライバ用の電流源は、負荷即ち書込ヘッド側上に所望の電流増幅効果を与える形態とされており、そのことは、各遷移後のある期間、即ち伝送線即ち相互接続体における遅延の２倍の間パワー即ち電力を供給することがないように書込ドライバを構成することを可能としている。このように、本発明の方法及び回路は、書込ドライバ供給源により供給されるパワーにおいて２の利得を与える。
【００１８】
図３はハードディスクドライブシステム３００を簡単化した形態で例示しており、そこにおいて、本発明を実現することが可能であるが、本発明のパワー即ち電力最適化及びインピーダンス整合の特徴は相互接続体３４０を介して書込ドライバ３３０へ連結されているインピーダンスヘッド３２８を使用する殆どのハードディスクドライブ組立体において使用することが可能なものであり例示したシステムにおいて使用することに制限されるものでないことを理解すべきである。図示した如く、ディスクドライブシステム３００は、駆動システム３００がディスク駆動組立体３２０が関与する特定の動作を実施することを指示するホストコンピュータ３０１からの要求及びコマンドを処理するシステムプロセッサ３１３を包含している。例としては、ディスクドライブ組立体３２０に対するデータの読取及び書込、欠陥テーブル、エラーステータス等の状態情報の提供を包含している。ディスク制御器ユニット３０３はデータ処理能力を包含すると共に、メモリ制御３０９により制御されるように受取ったコマンド及び要求に対する応答を発生するＲＯＭ３１２及びバッファメモリ３０４の形態におけるメモリを包含している。発生された応答は、データ、状態情報及び／又はエラーコードを実施した特定の動作に依存してリターンする。
【００１９】
ディスクドライブシステム３００は、典型的に、複数個の磁気ディスク及び該ディスクとの間でデータを転送するための読取／書込ヘッドエレクトロニクス上で物理的な大量記録装置を実現する。図示したように、ディスクドライブシステム３００は磁気媒体から読取ったデータを予備処理し且つ増幅するための読取チャンネルハードウエア及び該ディスクを回転するためのスピンモータ、及び読取／書込ヘッドエレクトロニクスをディスク表面に関して特定の位置に位置決めするためのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を包含している。サーボ制御３０８はＶＣＭ３２２及び／又はスピンドルモータ３２４を制御する駆動信号を発生する。これらの駆動信号は直接的にモータを駆動する精密高パワー信号の形態である。
【００２０】
ホスト３０１は、典型的に、パソコン、サーバー、ワークステーション等のデータ処理装置を有しており、それはディスクドライブ組立体３２０のバルクデータ記憶能力に対するアクセスを必要とする。ホスト３０１は、ディスク３２６上へデータを書込むために制御器３０３を介して書込コマンド及びデータを送り、且つディスクドライブ組立体３２０内のディスクから以前に書込まれたデータを検索するための読取コマンドを送る。読取及び書込コマンドは読取／書込チャンネル３０５を介して供給される。読取及び書込動作の両方に関して、ホスト３０１を介してディスク制御器３０３へ伝送されるデータは、アクセスすべきデータを包含するディスクドライブ組立体３２０上の１つの特定の位置又は１組の位置の表示を包含している。
【００２１】
ディスク制御器３０３を介して交換されるデータは、典型的に、バッファメモリ３０４内においてバッファされ、該バッファメモリ３０４はメモリ制御器３０９を介してアクセス可能であり且つその後にディスク組立体３２０又はホスト３０１へ伝送される。バッファメモリ３０４はホスト３０１が動作する速度とディスク組立体３２０が動作する速度との間の差異を解消するために使用される。バッファメモリ３０４の代わりに又はそれに加えて、メモリ制御器３０９に対して適宜の変更（例えば、タグ管理、ヒット／ミス検知等）によりキャッシュメモリを実現することが可能である。サーボ制御３０８はシステムプロセッサ３１３からのコマンドに応答してスピンドルモータ３２４の回転速度を規制する。ヘッド位置制御ユニットがしばしば設けられるが、システムプロセッサ３１３からボイスコイルモータ３２２へのコマンドに応答して制御された電圧信号を送るために、例えば、電圧モードドライバ（不図示）を介して、動作すべくサーボ制御３０８が示されている。これらの電圧信号は、ボイスコイルモータユニット３２２をして読取／書込ヘッド３２８をディスク３２６の表面に関して精密なアライメント状態に移動させる。
【００２２】
読取／書込チャンネル回路３０５はデータ及び制御情報をディスク３２６の表面と通信を行う。サーボ制御データ、フェーズロックオシレータ同期パターン、及びサーボバースト等制御情報はディスク３２６の一部にエンコードされる。この情報は読取／書込チャンネル回路３０５を介してシステムプロセッサ３１３へ供給される。システムプロセッサ３１３はこの情報を使用してサーボ制御３０８に対するコマンドを計算する。
【００２３】
読取／書込ヘッド３２８は、ディスク３２６へユーザデータを記録し且つディスク３２６からユーザデータを読取るための両方に使用されるＭＲヘッドを有している。データの記録、即ちヘッド３２８による書込は、部分的に、ヘッド内のコイルを介して電流を駆動すべく機能する書込ドライバ３３０により制御される。この点に関して、システム３００の書込ドライバ３３０は、本発明に基づいて、柔軟性のある伝送線即ち相互接続体３４０を介してヘッド３２８へ送信される電流を発生する電流源３３８を包含する形態とされている。図４−１１を参照して詳細に説明するように、電流源３３８及び書込ドライバ３３０のその他の回路は、好適には、ヘッド３２８において電流増幅効果を与えるべく適合されており、それは、遷移後のある期間の間電力消費がないということと結合されると、書込ドライバ３３０の出力電力において顕著な利得、例えば２の利得を発生する。
【００２４】
ヘッド３２８からの反射波の伝播を制御するために、書込ドライバ３３０は、又、インピーダンス整合回路３３４を包含すべく示されており、書込ドライバ３３０のインピーダンスを相互接続体３４０のインピーダンスへ整合させることの概念をより良く例示している。実際上、回路３３４は電圧供給源回路（又は電力供給源はインピーダンス整合回路の一部と考えることが可能である）内に包含させることが可能であり、重要な側面は、書込ドライバ３３０の出力インピーダンスを相互接続体３４０の奇数特性インピーダンスに設定する（ＺODD＝ＺO／２）のように、書込ドライバ３３０が抵抗等の１個又はそれ以上のコンポーネントを包含することである。換言すると、ドライバ３３０の抵抗値即ちＲOUTはＺODDと等しいように選択され、且つ書込ドライバ３３０に対する電力消費は（ΔＩOUT2・ＺODD）／４の式で決定することが可能であり、尚ΔＩOUTはヘッド３２８を介して駆動される電流である。
【００２５】
書込ドライバ３３０においてインピーダンス整合と電流増幅効果の両方を与えるために本発明を実施すべく多数の形態を使用することが可能である。然しながら、インピーダンス整合３３４及び電流増幅効果電流源３３８を有する書込ドライバ３３０をどのようにして実現するかについての特定の例を説明する前に、本発明により与えられる向上をより良く示すために、図１及び２の従来の実現例と同様に例示された簡単化した書込組立体について例示することが有用であると思われる。
【００２６】
図４を参照すると、例えば図３のシステム３００等のＨＤＤシステムにおいて使用するための書込組立体４００が例示されており、それは図１及び２の回路１１０，２１０と比較して顕著な利点を与えるものである。書込組立体４００は、書込ヘッド４３０を駆動する出力電流ΔＩOUTを与えるべく機能する書込ドライバ４１０を有している。書込ドライバ４１０はインピーダンスＺODD及び信号伝送遅延ＴDにより特性付けられる例えば柔軟性のある伝送線等の相互接続体４２０でヘッド４３０へ連結されている。本発明の１つの特徴によれば、出力インピーダンスが、インピーダンス整合回路４１２内において、相互接続体４２０におけるインピーダンスＺODDと等しく設定される。このようなインピーダンスを設定するためにその他のコンポーネントを使用することが可能であるが、例示した回路４１２は書込ドライバ４１０の出力インピーダンスを設定するために抵抗４１６を使用している。
【００２７】
更に、回路４１２内において、出力抵抗４１６の内部終端は、抵抗４１６を横断しての電圧降下が遷移の開始の後伝送遅延の２倍即ち２ＴD秒の期間中約ゼロに等しいように等価な電圧供給源４１４により駆動される。電流源４１８も書込ドライバ４１０内に設けられており、それは、書込ドライバ４１０が負荷側即ち書込ヘッド４３０において「電流増幅効果」を効果的に発生するように選択されている。この電流増幅効果は、出力電流ステップΔＩOUTが電流源４１８により形成される供給電流ステップΔＩIN／２の２倍であるものとして見ることが可能である。書込ドライバ４１０出力抵抗値即ち抵抗４１６上の電圧降下はゼロと等しくされ、且つその結果、並列経路を介して電流が流れることはない。従って、遷移の最初の２ＴDの期間の間電圧供給源によりパワー即ち電力が供給されることはない。この技術は、該増幅効果と共に、図２の「整合された」回路２１０と比較した場合に、最初の２ＴDの期間の間、書込ドライバ供給源４１４により供給されるパワーにおいての２の利得を与えている。上述したように、書込ドライバ４１０は、常に、相互接続体４２０と整合したインピーダンスを有しており、それにより、例えば遷移の開始から２ＴDの後にヘッド４３０からの反射波の伝播を回避し、且つ入力ステップΔＩIN／２に対しクリーンな出力ステップ応答ΔＩOUTを示している。
【００２８】
図５は、本発明に基づく書込ドライバ５１０のより詳細な回路実現例を提供する書込組立体５００の別の実施例を例示している。書込組立体５００は、相互接続体５５０で書込ドライバ５１０と連結された書込ヘッド５６０を包含している。相互接続体５５０はノード５２２において書込ヘッド５６０へ接続しており、その点において、書込ヘッド５１０は出力電圧ＨＷＸを与え、且つ相互接続体５５０は奇数特性インピーダンスＺODDを有する伝送線５５２を包含しており、それは伝送遅延ＴDだけ伝播される信号を遅延させる。
【００２９】
書込ドライバ５１０において、トランジスタＱ１  ５１２がノード５１１においてカレントミラー５１６へ接続しており、且つトランジスタＱ１  ５１２は、例えば図４の供給源４１８と同様な電流発生器として機能し電流ステップΔＩIN／２を発生する。トランジスタＱ１  ５１２により発生されるパルス型電流の電流ステップ（即ち、ΔＩIN／２）の振幅は、基準電流発生器ＩREF1５１４により及び夫々５３４及び５１８に示されているトランジスタＱ９，Ｑ１３を包含するカレントミラー５１６の比により設定される。抵抗５２０が回路出力インピーダンスを設定するために書込ヘッド５１０内に包含されており且つ相互接続体５５０の伝送線５５２との整合したインピーダンスを与えるべく選択されている。この点に関し、抵抗５２０は、その抵抗値Ｒ１が伝送線Ｔ１  ５５２の奇数特性インピーダンスと等しいように選択されており、即ちＲ１＝ＺODD、尚ＺODD＝ＺO／２である。
【００３０】
所望の入力電圧（即ち、図４においてはΔＶIN）を与えるための電圧供給源は、書込ドライバ５１０においては、バッファ５３０、即ちバッファＸ、トランジスタＱ９  ５３４、及び抵抗５３６で実現されている。バッファ５３０は、好適には、単位利得及び相互接続体５５０の奇数特性インピーダンスＺODDと比較して低い出力インピーダンス及び高い入力インピーダンスを有するように構成されている。バッファ５３０の高い入力インピーダンスに起因して、抵抗５３６の抵抗値Ｒ３は、例えばＺODDよりもＫ倍大きいように、伝送線５５２のインピーダンスと相対的にスケールさせることが可能である。このことは、又、トランジスタＱ９  ５３４の面積を、トランジスタＱ１  ５１２よりも著しく小さく、例えばＫ倍小さくすることを可能としている。
【００３１】
単位利得バッファ５３０の入力及び出力において発生される電圧ステップは以下の如くに決定することが可能である。
【００３２】
【表３】
2005302286.tif 000005
【００３３】
その結果、電圧ステップΔＶINはノード５２２上の相互接続体５５０へのドライバ４１０出力電圧ＨＷＸと等しい。更に、バッファ５３０のバイアスを無視すると、この遷移期間中の電力消費は次式により与えられる。
【００３４】
【表４】
2005302286.tif 000006
【００３５】
後者の括弧付きの項は、図２の書込ドライバ２１２と比較して書込ドライバ５１０の回路を使用することにより節約される電力消費を表わしている。この電力消費の式は、１／２＋スケーリングファクタＫを増加することにより任意的に小さなものとすることが可能な項の電力節約、即ち約５０％の電力節約が図５の書込ドライバ５１０で容易に達成されることを示している。バッファ５３０の出力インピーダンスは過渡的期間中の全てに対し相互接続線５５２の奇数特性インピーダンスＺODDと比較して低く維持されるので、書込ドライバ５１０の回路の出力インピーダンスはＺODDと等しく、従って、相互接続線５５２とインピーダンス整合されている。
【００３６】
図６は、図３の３００のようなＨＤＤシステムにおいて使用される書込組立体６００をより詳細に例示している。図示したように、書込組立体６００は、図４及び５に示したシングルエンド型実施例の完全に差動型の回路実現例である。書込組立体６００は書込ドライバ６１０を包含しており、それはノード６８２，６８４において、出力電圧ＨＷＸ及びＨＷＹを伝送線６８６へ印加するために相互接続体６８０へ接続されている。相互接続体６８０は、それを介して出力即ち書込電流ＩWが書込ドライバ６１０の動作により駆動されるコイル６９４で書込ドライバ６１０と書込ヘッド６９０との間の電気的に接続を与えている。
【００３７】
書込ドライバ６１０において、要素６１２，６１４として示したトランジスタＱ１，Ｑ４は、パルス型電流発生器のように作用して供給電流ΔＩIN／２を与える。トランジスタ６１２，６１４により発生されるパルス型電流の振幅（即ち、ＩOS）は、ＩREF1及びＩREF2の符号を付けた基準電流発生器６１６，６１８によって及び簡単化のために１に設定することが可能なカレントミラー６２０，６２２の比によって決定される。抵抗６３０，６３２は書込ドライバ６１０の出力インピーダンスを設定し、且つ抵抗６３０，６３２の抵抗値Ｒ１，Ｒ２が相互接続体６８０の伝送線６８６の奇数特性インピーダンスと等しいように選択されており、即ちＲ１＝Ｒ２＝ＺODD＝ＺO／２である。
【００３８】
書込ドライバ６１０の電圧供給源（例えば、図４におけるΔＶIN）はバッファ６４０，６４２（バッファＸ及びバッファＹの符号が付けてある）、トランジスタ６４４，６４６（Ｑ９及びＱ１２の符号が付けてある）、且つ抵抗６４８，６５０（抵抗値Ｒ３及びＲ４を有する）により差動的に実現されている。書込ドライバ６１０における電力消費においての利得は出力装置に関してのトランジスタ６４４，６４６及び抵抗６４８，６５０のＫスケーリングで得られる（図４及び５の組立体４００及び５００におけるように）。
【００３９】
ヘッドコイル６９４内への定常状態電流ＩWBCは、図示した如くノードＶＤＣＰＸ，ＶＤＣＰＹにおいて接続されている差動スイッチ型制御型電圧供給源６５４（即ち、ＶDC＝ＩWDC・ＺODD）により設定される。バッファ６４０，６４２のバイアスを無視すると、遷移の開始後最初の２ＴD秒期間中の電力消費は次式により与えられる。
【００４０】
【表５】
2005302286.tif 000007
【００４１】
この式において、ＺO＝２・ＺODDは相互接続体６８０におけるライン６８６の特性インピーダンスであり、且つ２・ＩOSはヘッド６９０上の定常状態電流を超えるΔＩOUTである。
【００４２】
図７は図６の組立体６００と同様の組立体７００を例示しているが、異なる点としては、ヘッド７９０のヘッドコイル７９４内への定常状態電流ＩWBCは、端子ＶＤＣＰＸ，ＶＤＣＰＹが図示した如く共通モード接地へ接続しており供給源と端子ＶＤＣＮＸ，ＶＤＣＮＹとの間に接続されている４個のノートン（Ｎｏｒｔｏｎ）等価スイッチ側電流発生器により設定される（ＩDC＝ＩWBC／Ｋ）。
【００４３】
更に、図示した如く、書込組立体７００は図４及び５に示したシングルエンド型実施例の完全に差動型の回路実現例である。書込組立体７００は、出力電圧ＨＷＸ及びＨＷＹを伝送線７８６へ印加するためにノード７８２，７８４において相互接続体７８０へ接続されている書込ドライバ７１０を包含している。相互接続体７８０はそれを介して出力即ち書込電流ＩWが書込ドライバ７１０の動作により駆動されるコイル７９４で書込ドライバ７１０と書込ヘッド７９０との間の電気的接続を与える。要素７１２，７１４として示したトランジスタＱ１，Ｑ４はパルス型電流発生器のように作用して供給電流ΔＩIN／２を与える。トランジスタ７１２，７１４により発生されるパルス型電流の振幅（即ち、ＩOS）は、ＩREF1及びＩREF2の符号を付けた基準電流発生器７１６，７１８によって及び、簡単化のために１に設定することが可能なカレントミラー７２０，７２２の比によって決定される。抵抗７３０，７３２が書込ドライバ７１０の出力インピーダンスを設定し、且つ抵抗７３０，７３２の抵抗値Ｒ１，Ｒ２が相互接続体７８０の伝送線７８６の奇数特性インピーダンスに等しいように選択されており、即ちＲ１＝Ｒ２＝ＺODD＝ＺO／２である。書込ドライバ７１０の電流供給源（例えば、図４におけるΔＶIN）は、バッファ７４０，７４２（バッファＸ及びバッファＹの符号が付けてある）、トランジスタ７４４，７４６（Ｑ９及びＱ１２の符号が付けてある）、及び抵抗７４８，７５０（抵抗値Ｒ３及びＲ４を有する）により差動的に実現されている。書込ドライバ７１０における電力消費においての利得は出力装置に関してのトランジスタ７４４，７４６及び抵抗７４８，７５０のＫスケーリングにより得られる（図４及び５の組立体４００及び５００におけるように）。
【００４４】
図８は図６に示した書込組立体６００及び書込ドライバ６１０に対する時間線図８００を与えている。この時間線図は、１つの正及び１つの負のパルスのシーケンスが完全なデータレート（例えば、ＢＩＴＤＵＲ＝１／ＤＡＴＡＲＡＴＥ）で駆動される場合の、制御信号、書込ドライバ差動出力、ヘッド電流を示している。この特定の場合においては、ヘッド電流におけるオーバーシュートの期間ＯＳＤＵＲを設定する基準電流発生器６１６，６１８（ＩREF1，ＩREF2の符号が付けてある）により発生される電流パルスの期間は、２ＴDより長く設定され、尚ＴDは相互接続線６８６の電気長である。遷移の開始後ＴD秒においてヘッド側において発生される主要な反射は、時間２ＴDにおいて整合している書込ドライバ６１２により完全に吸収され、且つ２ＴD秒の後にその他の反射が伝播することはなく、その結果クリーンなヘッド電流ステップ応答が得られる。一般的に、書込ドライバ６１０は任意の時間において相互接続体６８０とインピーダンス整合されているので、ヘッド電流におけるオーバーシュートの期間ＯＳＤＵＲは０秒から開始してＢＩＴＤＵＲ秒まで任意の値に設定することが可能である。
【００４５】
以下の説明は、本発明に基づく書込ドライバを実現するＨＤＤシステムと共に図１及び２の従来のシステムの解析についてである。この解析は信号伝播に基づいており且つ新たな有用な分類技術を与える。図９は簡単化した書込組立回路９００を例示しており、それはノートン等価ステップ発生器に応答して相互接続線を介しての信号伝播の解析を簡単化させる。
【００４６】
ソース即ち供給ステップがｔ＝０において開始すると、以下のものを定義することが可能である。
【００４７】
【表６】
2005302286.tif 000008
【００４８】
以下の式が信号伝播を支配する。
【００４９】
【数１】
2005302286.tif 000009
【００５０】
ＲL＜＜ＺODDの場合には、
【００５１】
【表７】
2005302286.tif 000010
【００５２】
図１０は簡単化した書込組立体回路１０００を例示しており、それはテンブナン（Ｔｈｅｖｅｎｉｎ）等価ステップ発生器に応答しての相互接続線を介しての信号伝播に解析を容易とさせる。
【００５３】
ソース即ち供給ステップがｔ＝０で開始する場合には、以下のものを定義することが可能である。
【００５４】
【表８】
2005302286.tif 000011
【００５５】
次式が信号伝播を支配する。
【００５６】
【数２】
2005302286.tif 000012
【００５７】
ＲL＜＜ＺODDの場合には、
【００５８】
【表９】
2005302286.tif 000013
【００５９】
図１１は簡単化した書込組立体回路１１００を例示しており、それは、ノートン及びテンブナン等価ステップ発生器の重ね合わせに応答して相互接続線を介しての信号伝播の解析を容易なものとさせる。
【００６０】
ソース即ち供給ステップが両方共ｔ＝０において開始する場合には、以下のものを定義することが可能である。
【００６１】
【表１０】
2005302286.tif 000014
【００６２】
次式が信号伝播を支配する。
【００６３】
【数３】
2005302286.tif 000015
【００６４】
ＲL＜＜ＺODD及びΔＶIN＝ΔＩIN＊ＲOUTの場合には、
【００６５】
【表１１】
2005302286.tif 000016
【００６６】
図９−１１に関しての上の解析は、書込組立体の分類を容易なものとさせ、より詳細には、相互接続体とのインピーダンス整合及び電力消費に基づくクラスへのＨＤＤシステムに対する書込ドライバの分類を容易なものとさせている。以下において、前に導入した９個のクラスが電力消費及びインピーダンス整合条件により再分類される。
【００６７】
【表１２】
2005302286.tif 000017
【００６８】
上の表において、「整合」は、ＲOUTがＺODDに等しいことを意味し、「非整合」は、ＲOUTがＺODDに等しくないことを意味する。クラス１及びクラス６は再分類されていない。何故ならば、それらは駆動するのに有益的な態様を表わすものではなく既知のいずれの従来技術においても使用されていないからである。
【００６９】
この新たな分類方法の場合に、最初の９つから３つの新たなクラスが作成されるに過ぎない。これら３つの中で、ソリューション１及びソリューション２はそれらの構成部品のうちの少なくとも１つにおいて図１及び２の従来公知の回路の等価回路をグループ化する。特に、ソリューション３は図４−７に示したような本発明の等価回路のクラスである。本発明の書込ドライバは最小の電力消費（即ち、最適化させたパワー）とインピーダンス整合条件を同時的に達成する唯一のクラスを与える。
【００７０】
以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに種々の変形が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】ハードディスクドライブにおける書込ヘッドを介して電流を駆動すべく実現された従来の書込回路を示した概略図。
【図２】ハードディスクドライブにおける書込ヘッドを介して電流を駆動すべく実現された従来の書込回路を示した概略図。
【図３】書込ヘッドへの相互接続体とのインピーダンス整合を与え且つ書込ヘッドのパワーをより良く最適化するために電流増幅を与える本発明に基づくインピーダンス整合回路及び電流源を有する書込ドライバを具備するハードディスクドライブＨＤＤシステムを示した概略ブロック図。
【図４】本発明に基づいて構成した書込ドライバを具備する図３のものと同様なＨＤＤシステムの書込組立体の１実施例を図１及び２と同様な態様で示した概略図。
【図５】書込ドライバの回路のより詳細な構成を示した本発明に基づく書込組立体の概略図。
【図６】本発明に基づく書込ドライバのＨブリッジ実施例を示した本発明の書込組立体の回路実現例を示した概略図。
【図７】書込ヘッド内への定常状態電流を設定する別の技術を示した本発明の書込組立体の別の回路実現例を示した概略図。
【図８】図６の書込ドライバの動作を示したタイミング線図。
【図９】ノートン等価ステップ発生器に応答して相互接続線を介しての信号伝播を解析するのに有用な回路を示した概略図。
【図１０】テンブナン等価ステップ発生器に応答して相互接続線を介しての信号伝播を解析するのに有用な回路を示した概略図。
【図１１】ノートン及びテンブナン等価ステップ発生器の重ね合わせに応答して相互接続線を介しての信号伝播を解析するのに有用な回路を示した概略図。
【符号の説明】
【００７２】
３００  ハードディスクドライブシステム
３０１  ホストコンピュータ
３０４  バッファメモリ
３０５  読取／書込チャンネル
３０８  サーボ制御
３０９  メモリ制御
３１２  ＲＯＭ
３１３  システムプロセッサ
３２０  ディスクドライブ組立体
３２２  ＶＣＭ
３２４  スピンドルモータ
３２６  ディスク
３２８  インピーダンスヘッド
３３０  書込ドライバ
３３４  インピーダンス整合回路
３３８  電流源
３４０  相互接続体
【図１】
2005302286.tif 000018
【図２】
2005302286.tif 000019
【図３】
2005302286.tif 000020
【図４】
2005302286.tif 000021
【図５】
2005302286.tif 000022
【図６】
2005302286.tif 000023
【図７】
2005302286.tif 000024
【図８】
2005302286.tif 000025
【図９】
2005302286.tif 000026
【図１０】
2005302286.tif 000027
【図１１】
2005302286.tif 000028