專利名稱：盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的寫通驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中寫入數(shù)據(jù)的技術(shù)，更特別地，本發(fā)明涉 及向盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的寫元件提供寫電流的寫驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，特別是硬盤驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)裝置已經(jīng)成為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的
基本部件。在圖1中顯示了公知硬盤驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)裝置100的示例。硬盤驅(qū)動(dòng)器 100包括外殼101，其包含一個(gè)或多個(gè)磁介質(zhì)圓盤或盤102、讀元件104、寫 元件105、致動(dòng)器臂懸架(actuator arm suspension ) 106、傳輸線互連108、讀 /寫集成電路(IC) 110、柔性互連線纜112和盤外殼連接器114。
》茲介質(zhì)盤102在它們的表面上存儲(chǔ)信息。將讀元件104和寫元件105安 裝在致動(dòng)器臂懸架106上，并且將其定位在盤102的表面附近。致動(dòng)器臂懸 架106將讀/寫元件移動(dòng)到包含要被讀取的信息或具有要記錄新信息的開放區(qū) 域(叩en area)的盤102的所選擇的部分附近。寫元件105響應(yīng)于輸入電信 號寫入信息，而讀元件104讀取所記錄的信息并輸出表示該信息的電信號。
通過傳輸線互連108在讀/寫元件和讀/寫集成電^各110之間通信電信號。 讀/寫集成電路110調(diào)節(jié)(condition)電信號，使得它們可以在寫入期間驅(qū)動(dòng) 寫元件105,并且在讀取期間放大來自讀元件104的電信號。通過柔性線纜 112在讀/寫集成電路110和盤外殼連接器114之間通信信號。盤外殼連接器 114使用盤外殼101外部的電路來引導(dǎo)信號。
在圖2中顯示了具有兩個(gè)盤102A和102B的硬盤驅(qū)動(dòng)器100的結(jié)構(gòu)的輪 廓圖。盤驅(qū)動(dòng)器100具有四個(gè)讀元件104A-D和四個(gè)寫元件105A-D。在讀 /寫集成電路110選擇讀或?qū)懺缓?，從所選擇的元件讀取或向其寫入數(shù) 據(jù)。
讀/寫IC 110典型地包括將電流驅(qū)動(dòng)到寫元件之一的寫驅(qū)動(dòng)器。典型的寫
驅(qū)動(dòng)器電路設(shè)計(jì)消耗大量功率。這些高功率設(shè)計(jì)引起通過致動(dòng)器臂的不希望 的大量熱擴(kuò)散。
在典型的硬盤驅(qū)動(dòng)器存儲(chǔ)系統(tǒng)中，讀/寫集成電路110位于離讀和寫元件
相對遠(yuǎn)的位置(大約5cm)。由于在電路110和讀/寫元件之間傳輸線互連的 長度，所以當(dāng)向盤寫入信息時(shí)很難獲得理想的性能。來自寫驅(qū)動(dòng)器的寫電流 反相所需的時(shí)間通常在較高數(shù)據(jù)率的次納秒范圍內(nèi)，這對典型寫驅(qū)動(dòng)器電路 設(shè)計(jì)的輸出電阻產(chǎn)生了設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。
典型地，寫驅(qū)動(dòng)器的輸出電阻值配置被設(shè)置為等于或大于傳輸線互連的 特征電阻。利用該值配置，對于在輸出電阻大于傳輸線互連電阻時(shí)的情況， 寫信號工作良好，或可能具有一些超調(diào)(overshoot )。如果寫元件的電阻與傳 輸線互連的特征電阻不匹配，則可能發(fā)生來自寫元件的信號反射(signal reflection)。然后被反射的信號在寫驅(qū)動(dòng)器的輸出端的輸出端口終止。被反射 的信號可以影響所傳送的信號，引起失真和破壞的信號完整性。
因此，最好提供消耗更少功率的寫驅(qū)動(dòng)器電路，獲得更高的性能，并且 最小化在傳輸線互連上的信號反射。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供在盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的寫通(write through )驅(qū)動(dòng)器的電路和方法。 寫通驅(qū)動(dòng)器是包括寫驅(qū)動(dòng)器電路和接收器電路的收發(fā)器。寫驅(qū)動(dòng)器電路通過 第一導(dǎo)電互連將電流信號驅(qū)動(dòng)到寫元件。寫元件響應(yīng)于來自寫驅(qū)動(dòng)器電路的 電流信號將數(shù)據(jù)圖案(data pattern )寫入磁硬盤。電流信號通過第一導(dǎo)電互連 返回到寫通驅(qū)動(dòng)器的接收器電路。返回信號可以用于診斷寫安全狀態(tài)。
考慮下面的詳細(xì)描述和附圖，本發(fā)明的其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更 加明顯。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)硬盤驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng)的方框圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)硬盤驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng)的另 一方框圖。
圖3圖解根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的寫通驅(qū)動(dòng)器。
圖4是圖解由圖3的寫通驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的寫電流的示例的圖示。
具體實(shí)施例方式
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的寫通驅(qū)動(dòng)器電路的圖示。圖3圖解讀/寫集成 電路(IC) 301、導(dǎo)電傳輸線互連304和305以及寫元件310。讀/寫IC 301 通過導(dǎo)電傳輸線互連304和305耦合到寫元件310。
讀/寫IC301包括寫驅(qū)動(dòng)器302、電阻器303、寫感測電^各311和端子丁l 和T2。端子T1和T2分別耦合到傳輸線互連304和305。電阻器303耦合在 端子T2和地之間。電阻器303可以是諸如無源電阻器或有源元件(如晶體管) 之類的任意類型的電阻電路。
讀/寫IC301形成在單一的芯片(die)上。寫元件310通常是與包含讀/ 寫IC 301的芯片分離的芯片的一部分。寫元件310包括電阻器306、電容器 308和電感器307。寫元件310僅僅是可以用于本發(fā)明的寫通驅(qū)動(dòng)器的寫元件
在寫元件310中，電阻器306與電感器307串聯(lián)。電容器308與電阻器 306和電感器307并聯(lián)。電感器307和電容器308通過傳輸線互連305耦合 到讀/寫IC301中的電阻器303。
寫驅(qū)動(dòng)器302的輸入端被耦合來接收差分輸入電壓Vjn。寫驅(qū)動(dòng)器302 的單端輸出通過傳輸線互連(TLI) 304耦合到寫元件310。寫驅(qū)動(dòng)器302響 應(yīng)于輸入電壓信號VjN從其單端輸出端向?qū)懺?10傳輸單端寫電流信號Iw。 輸入電壓信號VjN是沿柔性互連線纜112從信道IC ( channel IC )傳送的高速 讀/寫數(shù)據(jù)信號。寫電流信號Iw驅(qū)動(dòng)寫元件310來在磁硬盤上寫入磁數(shù)據(jù)圖案。
讀/寫IC301具有包括寫驅(qū)動(dòng)器302和電阻器303的收發(fā)器。該收發(fā)器在 輸出端Tl傳送輸出電流信號Iw，并且在輸入端T2接收返回信號。在寫電流 Iw通過寫元件310從寫驅(qū)動(dòng)器302傳送到電阻器303這方面看來，收發(fā)器是 寫通驅(qū)動(dòng)器。寫驅(qū)動(dòng)器302在收發(fā)器中用作傳送器電路，這是因?yàn)槠鋵戨?流信號Iw傳送到寫元件310。電阻器303在收發(fā)器中用作接收器電路，這是 因?yàn)槠鋸膶懺?10接收寫電流信號。
圖3的寫通驅(qū)動(dòng)器通過將單端電流信號通過寫元件310從寫驅(qū)動(dòng)器302 傳送到電阻器303，實(shí)質(zhì)上將寫元件電感器307當(dāng)作短路。沿從寫驅(qū)動(dòng)器302 到地的路徑，寫元件310被當(dāng)作兩個(gè)傳輸線304和305之間的連接。
當(dāng)前的寫元件的電阻與寫驅(qū)動(dòng)器的輸出電阻和傳輸線互連的特征電阻相 比相對較小。在過去，寫元件的電感已經(jīng)在20 - 50納亨(nH)的范圍內(nèi)。 已經(jīng)顯著降低了當(dāng)前寫元件的電感。例如，在目前制造的硬盤驅(qū)動(dòng)器中的寫 元件可以是例如大約3nH。
寫元件310中的電阻器306的電阻非常小，例如大約3ohm。在IC 301 和寫元件310之間的傳輸線互連304和305的每一個(gè)的總電阻可以是例如大 約O.lohms，并且電容器308的電容可以是例如大約0.5皮法(pF)。這里提 供的電流、電阻、電感和電容值是示例，并且不意欲限制本發(fā)明的范圍?？?以使用具有其它電流、電阻、電感和電容值的電路元件來利用本發(fā)明。
許多現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)使用寫元件來終止寫電流信號。由于許多寫元件具有 固有的低電感和低電阻的元件，因此它們不與傳輸線互連Zo的特征電阻嚴(yán)密 地匹配。
另一方面，圖3的寫通驅(qū)動(dòng)器可以利用具有低電感值的寫元件工作。在 圖3的配置中，寫元件310中的低電感值不降低盤驅(qū)動(dòng)器的寫性能或增加傳 輸線互連上的信號反射，這是因?yàn)殡娮杵?03終止寫電流信號。電容器303 提供比低電阻寫元件更精確的接收器終止?？梢赃x擇電阻器303來匹配傳輸 線互連304 - 305的特征電阻Zo來降低或消除信號反射。
圖3的寫通驅(qū)動(dòng)器還提供其它優(yōu)點(diǎn)，包括降低的寫驅(qū)動(dòng)電壓和降低的功
耗。由寫驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓VouT確定寫電流(Iw)。方程(l)顯示寫電流的
表達(dá)式。典型地，電阻器306的頭電阻(headresistance) RH遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于終止電 阻和互連特征電阻Zo。
從方程(1 )可以看出寫驅(qū)動(dòng)器302的輸出電壓V0UT大約等于RWD x Iw/2， 其中Rwo/2是終止電阻器303的電阻。寫電流Iw的示例值是60mA。輸出電 壓的示例值是1 - 3volts。電阻器303的電阻的示例值是30 - 50ohm。這里提 供的示例電流、電阻和電壓值不意圖限制本發(fā)明的范圍?？梢杂镁哂衅渌?流、電阻和電壓值的電路元件來利用本發(fā)明。
一些現(xiàn)有技術(shù)寫驅(qū)動(dòng)器通過兩個(gè)電阻器(每一個(gè)具有Rwo/2的電阻)將 差分輸出信號驅(qū)動(dòng)到寫元件。這些差分寫驅(qū)動(dòng)器用大約等于Rwr)Xlw的驅(qū)動(dòng) 電壓驅(qū)動(dòng)寫元件。圖3的單端寫通驅(qū)動(dòng)器需要一半的輸出電壓(RWDxIw/2) 來使用相同的寫電流驅(qū)動(dòng)等效寫元件。由于圖3的寫通驅(qū)動(dòng)器需要較少的輸 出電壓來產(chǎn)生相同量的輸出電流，因此圖3的寫通驅(qū)動(dòng)器還消耗比標(biāo)準(zhǔn)差分 寫驅(qū)動(dòng)器更少的功率。
圖3的寫通驅(qū)動(dòng)器的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于其可以提供用于使用寫感測電路
311監(jiān)視流過寫元件的寫電流的^L制。可以基于在端子T2的電壓和電阻器303 的電阻使用歐姆定律來計(jì)算流過電阻器303的電流。寫感測電路311使用電 壓感測電路和定時(shí)電路感測跨越電阻器303的變化電壓。如圖3所示，寫感 測電路311可以是讀/寫IC301的一部分，或者在讀/寫IC301之外。
通過電阻器303的電流等于流過寫元件310的電流Iw。通過能夠感測流
定。通過電阻器303的電流波形還指示正在盤上寫入什么數(shù)據(jù)。評估通過電 阻器303的電流提供關(guān)于硬盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和精確性的額外檢查。
此外，寫感測電路311可以用于感測通過電阻器303的返回信號，以進(jìn) 行寫安全狀態(tài)的診斷。寫安全狀態(tài)包括寫元件的高歐姆狀態(tài)、寫元件的低歐 姆狀態(tài)和正常寫操作狀態(tài)。寫感測電路311可以，例如，包括與用于檢測三 種操作模式以及通過寫元件310的電流信號Iw中任何不正常的躍遷率的定時(shí) 電路結(jié)合操'作的比較器或峰值檢測電路。
圖3的寫通驅(qū)動(dòng)器可以用于驅(qū)動(dòng)使用縱向或垂直記錄技術(shù)寫入數(shù)據(jù)的寫 元件。圖3的寫通驅(qū)動(dòng)器可以驅(qū)動(dòng)螺旋線圈、標(biāo)準(zhǔn)型寫元件和其它類型的寫 元件。根據(jù)本發(fā)明的替代實(shí)施例，讀/寫IC301中的電路元件和寫元件310在 同一芯片(即，同一集成電路)上。
圖4是圖解圖3的寫通驅(qū)動(dòng)器中的寫電流的示例的圖示。在圖4中將寫 電流Iw圖解為隨時(shí)間變化的規(guī)范化的寫電流波形。圖4所示的波形僅僅是圖 3的寫通驅(qū)動(dòng)器的寫電流波形的一個(gè)示例。圖4所示的示例波形不意欲限制 本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的寫通驅(qū)動(dòng)器的寫電流波形根據(jù)寫數(shù)據(jù)信號而改變。
針對說明和描述的目的已經(jīng)提供了本發(fā)明的示例性實(shí)施例的以上描述。 不意欲窮舉或?qū)⒈景l(fā)明限制到公開的精確形式?？梢詫Ρ景l(fā)明進(jìn)行各種修改、 改變和替換。在一些示例中，可以采用本發(fā)明的特征，而不對應(yīng)地使用所闡 述的其它特征。通過上述教導(dǎo)可以進(jìn)行多種修改和變型，而不背離本發(fā)明的 范圍。本發(fā)明的范圍不限于詳細(xì)的描述，而是由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括收發(fā)器電路，包括寫驅(qū)動(dòng)器傳送器電路和接收器電路；寫元件，用于響應(yīng)于由寫驅(qū)動(dòng)器傳送器電路產(chǎn)生的寫信號在盤存儲(chǔ)介質(zhì)上寫入數(shù)據(jù)圖案；第一導(dǎo)電互連，用于將寫驅(qū)動(dòng)器傳送器電路連接到寫元件；和第二導(dǎo)電互連，用于將寫元件連接到接收器電路，其中寫信號經(jīng)過第一導(dǎo)電互連、寫元件和第二導(dǎo)電互連，到接收器電路。
2. 如權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中接收器電路包括至少一個(gè)無源 電阻器。
3. 如權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中接收器電路包括至少一個(gè)晶體管。
4. 如權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中寫驅(qū)動(dòng)器傳送器電路具有單端 輸出端。
5. 如權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，還包括寫感測電路，其耦合到接收器電路，用于感測通過接收器電路的電流。
6. 如權(quán)利要求5所述的盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中寫感測電路感測寫安全狀態(tài)。
7. 如權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中收發(fā)器電路和寫元件位于分離 的芯片。
8. 如權(quán)利要求1所述的盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中寫元件包括電感器。
9. 一種盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括讀/寫集成電路(IC),包括第一和第二端子、具有與第一端子耦合的單端輸出端的寫驅(qū)動(dòng)器電路和與第二端子耦合的電阻接收器電路；和用于在盤存儲(chǔ)介質(zhì)上寫入lt據(jù)圖案的寫元件，寫元件耦合到讀/寫IC的 第一和第二端子。
10. 如權(quán)利要求9所述的盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中電阻接收器電路包括至少一 個(gè)無源電阻器。
11. 如權(quán)利要求9所述的盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中電阻接收器電路包括至少一個(gè)晶體管。
12. 如權(quán)利要求9所述的盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中寫元件包括電感器。
13. 如權(quán)利要求9所述的盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中電阻接收器電路耦合在讀/ 寫IC的第二端子和地之間。
14. 如權(quán)利要求9所述的盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中寫元件通過第一傳輸線互連 耦合到讀/寫IC的第一端子，并且寫元件通過第二傳輸線互連耦合到讀/寫IC 的第二端子。
15. 如權(quán)利要求9所述的盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中讀/寫IC還包括與電阻接收 器電路耦合的寫感測電路。
16. 如權(quán)利要求15所述的盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中寫感測電路感測寫安全狀態(tài)。
17. —種用于在盤存儲(chǔ)介質(zhì)上寫入數(shù)據(jù)圖案的方法，該方法包括 從收發(fā)器中的寫驅(qū)動(dòng)器傳送器電路中產(chǎn)生寫信號，其中收發(fā)器還包括接收器電路；響應(yīng)于流過寫元件的寫信號將數(shù)據(jù)圖案寫在盤存儲(chǔ)介質(zhì)上；和 從寫元件將寫信號傳送到收發(fā)器中的接收器電路。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中寫驅(qū)動(dòng)器傳送器電路產(chǎn)生寫信號作 為單端的寫信號。
19. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中接收器電路包括電阻電路。
20. 如權(quán)利要求17所述的方法，還包括 使用寫感測電路感測通過接收器電路的電流。
21. 如權(quán)利要求17所述的方法，還包括通過第一傳輸線將寫信號從寫驅(qū)動(dòng)器傳送器電路傳送到寫元件， 其中將寫信號從寫元件傳送到接收器電路還包括通過第二傳輸線將寫信號從寫元件傳送到接收器電路。
全文摘要
提供用于盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的寫通驅(qū)動(dòng)器的電路和方法。寫通驅(qū)動(dòng)器是包括寫驅(qū)動(dòng)器電路和接收器電路的收發(fā)器。寫驅(qū)動(dòng)器通過第一導(dǎo)電互連將電流信號驅(qū)動(dòng)到寫元件。寫元件響應(yīng)于來自寫驅(qū)動(dòng)器電路的電流信號將數(shù)據(jù)圖案寫入磁硬盤。電流信號通過第二導(dǎo)電互連返回到接收器電路。返回信號可以用于診斷寫安全狀態(tài)。
文檔編號G11B5/012GK101183529SQ20071016989
公開日2008年5月21日 申請日期2007年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月14日
發(fā)明者克拉斯·B·克拉森, 約翰·T·康特雷拉斯 申請人:日立環(huán)球儲(chǔ)存科技荷蘭有限公司