專利名稱：抑制數(shù)據(jù)通道加性干擾的方法和電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測並消除用于在一條數(shù)據(jù)通道中的加性瞬變干擾的方法和電路，更具體地說，涉及到一種用于抑制由于磁阻(MR)敏感器中的溫度變化引起的電氣瞬變的方法和電路，所謂溫度變化是由于上述敏感器與一個旋轉(zhuǎn)磁盤的物理接觸引起的。
在數(shù)據(jù)通道中發(fā)生的干擾可分為加性和乘性兩類。一個不需要的加性干擾信號只與信息(數(shù)據(jù))信號相加，而一個不需要的乘性干擾或數(shù)據(jù)密度的變化則會引起一種對數(shù)據(jù)信號的調(diào)制。
在一個數(shù)據(jù)通道中，當信號敏感傳感器是暴露在一個滑觸頭裝置和一個旋轉(zhuǎn)磁盤的空氣支撐表面中的空氣的磁阻(MR)敏感器時，便會產(chǎn)生因敏感器與磁盤的運動記錄表面的物理摩擦接觸而引起的加性干擾。這種干擾歸因于觸點的因摩擦產(chǎn)生的溫升(可達120℃)。同時，這種摩擦還起使MR敏感器產(chǎn)生一小的溫度突升;例如，在50至100毫微秒內(nèi)使整個敏感器的溫度平均升高1度。由于MR敏感器磁阻的非零溫度系數(shù)(對坡莫合金大約為0.003/℃)，敏感器磁阻將隨著這種溫度的突升而增加。由熱點傳導到MR敏感器的熱量將慢慢地發(fā)散到敏感器的周圍，從而使其磁阻增加而敏感器的溫度則漸漸地減弱到原來的值。在典型的情況下，在1.5至5μs內(nèi)由熱引入的磁阻會降低30%。上述敏感器被用來通過磁阻效應來檢測磁信號。由一恒定直流電流(DC)偏置該敏感器以將由于磁阻變化引起的磁信息轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)電壓信號，然后再予以放大。因此，這種熱引入的磁阻的變化會導致一個疊加在數(shù)據(jù)信號之上的加性干擾。這種MR敏感器的非線性隨著磁信號逐漸漂離偏置點而增加。因此，這些磁漂移應保持足夠小，使敏感器的磁阻最多相對變化±0.3%。熱干擾信號可達到四倍于基一峰數(shù)據(jù)幅度，甚至可能更大。
這樣一種信號和干擾的組合會給數(shù)據(jù)通道中的信號檢測帶來許多問題。通道中的自動增益控制(AGC)電路在瞬變期間會很快減弱，而又慢慢恢復。即使AGC電路可適應干擾信號，然而熱瞬變?nèi)詫⒃斐梢环逯灯疲词钦f，使數(shù)據(jù)信號因峰值檢波而有差異;其結(jié)果使熱瞬變也將有差異。這導致了附加的零交叉和在熱瞬變之后的零交叉電平的漂移。
因此，需要有一種方法和裝置來抑制這種在數(shù)據(jù)通道中由于在MR敏感器中的溫度變化(此后稱之為熱起伏)(thermalasperity)引起的加性瞬變干擾。這種溫度的變化上述已講過是由于與磁盤的運動記錄表面的摩擦接觸造成的。就本申請人所知，現(xiàn)有的技術(shù)方法還不能完成這樣一種抑制，這是因為用于硬盤產(chǎn)品中的MR敏感器並未提供一中心接點(它可以用來平衡掉熱瞬變)，所以熱瞬變干擾的頻譜成份由于太接近于數(shù)據(jù)信號的頻譜而不能被濾掉，與高頻交流偏置相關(guān)的問題對所有實用目的來說還是未曾解決的。
除上述先有技術(shù)的方法外，美國專利3，566，281可謂是最相關(guān)的先有技術(shù)了。該專利公開了一種正負峰值檢波器，該檢波器被從一個延遲的輸入信號中平均和被提取出來的一個常值電壓所偏置。每個檢波器的輸出被交叉連接起來，用來將每個檢波器在脈沖處理之后置零。該專利只描述了限幅電平電路，其中，當正峰值檢波器檢出一個正峰值之后，負峰值檢波器被置于零，反之亦然。該專利和其它相關(guān)性較差的專利(例如美國專利3，473，131和4，356，389)尚未解決本發(fā)明要解決的問題。這些專利均未能提供一種裝置來保證兩種檢波器快速響應于一個加性干擾的突然出現(xiàn)，或者提供一種裝置可以減少殘留的成份，並產(chǎn)生一個與相加干擾無關(guān)的輸出信號。
本發(fā)明公開了一種用來抑制在數(shù)據(jù)通道中的加性瞬變干擾的方法和裝置。這些干擾可是由于因一個接觸運動的存貯器表面的MR傳感器產(chǎn)生的熱突變瞬態(tài)過程引起的。更具體地說，一個正包絡檢波器和一個負包絡檢波器兩者都將其輸入端與該通道相連，並給出各自的輸出信號，這些輸出信號被相加，相加后的信號包含一個包絡成份和一個殘留成份。一個緩沖器將檢波器互連起來，使兩個檢波器跟隨數(shù)據(jù)通道信號的快正漂移。一個非線性的信號自適應濾波器與相加后的輸出信號相連以減少殘留分量。一個延遲裝置最好與通道相連接，而其輸出信號與來自濾波器的輸出信號相加。這兩個輸出信號的相對幅度要設定得使合成的相加的輸出信號不含加性干擾。


圖1描繪了一個輸入的數(shù)據(jù)信號和在一個數(shù)據(jù)通道中的一個迭加在該數(shù)據(jù)信號上的加性瞬變干擾;
圖2為實施用來抑制在數(shù)據(jù)通道中的迭加在數(shù)據(jù)信號上的加性瞬變干擾的本發(fā)明的電路示意圖;
圖3描繪了負和正包絡信號和一個由它們的和除以二得到估算的干擾信號;
圖4描繪了應用了排線性信號自適應濾波后的一個估算的干擾信號;
圖5描繪了已去掉了估算的干擾信號的輸出信號(即非線性信號自適應濾波器的輸出信號);
圖2為圖2的電路圖的更詳細的電路示意圖。
圖1描繪了有和沒有迭加性瞬變干擾的數(shù)據(jù)信號I。按照本發(fā)明，示于圖2中的電路可用來抑制這種加性瞬變干擾，從而給出一個不含加性干擾的輸出信號。此電路可以保證只有加性分量(例如由于熱瞬變引起的)被檢出而乘性分量(由于比特密度變化引起的密度調(diào)制)不能被檢出。
現(xiàn)在參閱圖2，先假設輸入信號1包含數(shù)據(jù)和一個迭加在其上的、例如由于熱突變引起的加性干擾。信號I經(jīng)線10被饋入到正包絡檢波器11和負包絡檢波器12。信號I的正包絡11′和負包絡12′(見圖3)在方框13被相加，由此得到和信號13′(見圖3)。包絡信號11′和12′不僅包含包絡成份並且也包含一個取決于圖形的和與信號I中的輸入數(shù)據(jù)相關(guān)的殘留成份。這些相關(guān)的殘留成份是由于包絡檢波器11、12的小時常數(shù)造成的。檢波器11、12被連接成“蠕動方式”(“Peristatic”fashin);即，當突然出現(xiàn)熱瞬變干擾時，正包絡信號同時拉起負包絡信號，從而使得負包絡檢波器12跟上隨之發(fā)生的快速的正信號漂移。這種蠕動式連接相對于正包絡信號11′的輪廓改變了負包絡信號12′的輪廓。
緩沖器14最好接在檢波器11、12的輸出端之間，並與求和方框13相並聯(lián)，從而組成了所謂的蠕動連接。信號11′、12′在求和方框中被相加。為了減少在圖中以13′表示的第一次估算的加性干擾中的殘留成份，最好使用一個非線性信號自適應濾波器。濾波器15是一個具有單極點的低通網(wǎng)絡，而該極點則是濾波器輸出信號15′和輸入信號13′的電壓差的函數(shù)(濾波器的直流增益為1)。
當加到濾波器15的信號幅度較小時，極點頻率較低，前述殘留成份被濾除掉，而當該信號幅度較高時，則當發(fā)生熱突變時，極點頻率隨之移動以跟蹤在熱瞬變干擾突然來到時出現(xiàn)的快速上升瞬時。在瞬變干擾的衰減期間，此信號差別再次變小，使極點頻率回到正常的低值上。該濾波后的信號然后由衰減器16衰減兩倍后到達一個合適的電平並用作為估測的干擾信號16′(見圖4)。最好將一個具有延遲時間等于前述干擾估測電路的延遲時間的延遲裝置16插接在輸入線10的支線與一個求和方框18之間。根據(jù)增益方框20、29和16是否具有反向或非反向類型，方框18從延遲后的輸入信號I中加上或減去估測的干擾信號16′以在線19中產(chǎn)生一個輸出信號，使得該輸出信號不含有加性干擾(見圖5)。請注意，圖5中示出了不用延遲裝置17獲得的估測的干擾;然而，利用延遲裝置，可合乎需要地消除在X處的假訊號，現(xiàn)在假設輸入信號I只包括數(shù)據(jù)和噪聲;即無加性干擾。在此假定的條件下，上述信號仍輸入到包絡檢波器11、12。由于沒有加性噪聲，從方框13中輸出的信號只形成殘留成份。于是經(jīng)非線性濾波器15濾除了殘留成份之后的被估測的干擾信號16′，將在方框18中與來自延遲元件17來的經(jīng)延遲的輸入信號17′相加。
圖6為圖2所表示的電路的更詳細的電路圖，其中在相應部份使用了相同的參考數(shù)字。
在線10中的輸入信號I由增益方框20進行放大。電流源21、22分別用來偏置在包絡檢波器11、12中的二極管23、24。正包絡檢波器11包括二極管24和電容器25，負包絡檢波器12包括二極管23和電容器26。電容器26正常情況下可以如電容25那樣與地相連;然而，因為熱突變瞬態(tài)的發(fā)生有一個很快上升時間，所以二極管23通常要被暫時關(guān)閉，以便能使負包絡跟隨信號。因為一個熱突變引入件產(chǎn)生一個只在一個極性上的信號漂移，所以，實行了前述的“蠕動”連接，即將電容器26沖器14與電容器25相連。這種連接可使包絡檢波器可能跟隨快的正信號漂移。然而，由于實行了這樣的蠕動式連接，電容器25、26兩者的充放電現(xiàn)在是相耦合的。為了避免充電通路的耦合，同時也為了使前述的殘留成分幅度減至最小，如圖所示，將緩沖器14插入在電容器25、26之間。
求和方框13包括電阻器27、28。合成的和信號經(jīng)增益方框29放大后送至非線性濾波器15。濾波器15包括電阻器30、31、32、33，二極管34、35及電容器36。利用電阻30、32產(chǎn)生的偏壓電流源將二極管34、35偏置到一個最佳工作點上。由電容36與二極管34、35的相連的微分電阻一起建立了非線性濾波器15的時常數(shù)，電阻器33的阻值要比上述差分電阻大得多。因此，二極管34、35的阻抗確定了濾波器15的總的極點位置趨因而可以自適應于在該濾波器的輸入和輸出之間的電壓。如果該電壓差較大，則有一個高的濾波器向上轉(zhuǎn)移頻率(roll-offfrequency)，而在低電壓差時，則有一個低的向上轉(zhuǎn)移頻率。最好提供一個電阻器31用來限制最小的濾波器向上轉(zhuǎn)移頻率(即最大的時常數(shù))。
衰減器16包括一個提供一負向輸出干擾信號估測的增益方框。求和方框18包括電阻器40、41。被估測的干擾信號16′與來自延遲裝置17的輸入信號相加，合成后的信號被增益方框42放大后在線19上產(chǎn)生不含加性干擾的數(shù)據(jù)輸出信號O。
在本發(fā)明的最佳實施例中，通過將線10連接到懸臂選擇放大器(armselectamplifier)和將線19連接到自動增益電路，可以將上述電路插置于上述懸臂選擇放大器(未示出)和自動增益電路(未示出)之間。最好提供一個開關(guān)50，以便當在所示的位置時，它可以在線19上提供不含加性噪聲的數(shù)據(jù)輸出。然而，開關(guān)50最好在通常情況下經(jīng)線51與地相連，並且僅當在復試期間檢測到不可糾正的誤差時才由適當?shù)难b置(未示出)將其動作到所示的位置上;正如通常的情況下，由于加性干擾引起的數(shù)據(jù)誤差會頻繁的出現(xiàn)，此種配置是特別需要的。
上面介紹的設借還可以加上一個可供選配的電路用來警告出現(xiàn)了“碰頭”(“head crash”)，所謂“碰頭”是指MR頭或敏感器與旋轉(zhuǎn)盤的接近連續(xù)的接觸。這種可供選配的電路包括一個緩沖器16，該緩沖器的輸入與衰減器的輸入是共用的，其輸出則在61與基準電壓Vref相比較，一旦敏感到一個熱引入的加性干擾，便向計數(shù)器62提供一個輸出信號。計數(shù)器62將在線63上產(chǎn)生一個告警信號以啟動一個所需的控制操作。例如，一旦計數(shù)到超過預定數(shù)目的干擾時(或者，最好當在預定的期間內(nèi)超過預定數(shù)目的干擾時)，即關(guān)停磁盤存貯器以免進一步損壞。
這種選配的電路也可用于在制造期間做磁盤表面的不平度測繪或做MR敏感器下滑高度測試。
現(xiàn)在我們可以明白了本發(fā)明已提供了一種用來消除在一個數(shù)據(jù)通道中的加性干擾的簡單而行之有效的方法和裝置，這種干擾例如可以是由于磁頭或敏感器頭與旋轉(zhuǎn)磁盤的表面接觸所致的熱起伏造成的。此外，本發(fā)明的方法和裝置也可以用來對這些干擾數(shù)目或干擾頻度進行計數(shù)並觸發(fā)一個所需的控制操作。
如果需要的話，延遲裝置17也可以不用。然而，這樣一來，在被估測的干擾信號16′相對于包含未處理的，起伏度的在線10中的輸入數(shù)據(jù)信號I的定時上會存在差別。這種差別會引起在輸出信號O中的一個其幅度正比于上述定時差別的幅度干擾。
本發(fā)明已根據(jù)一個最佳實施例及其可供選用的修正例進行了描述，但我們須同時認識到，人們?nèi)钥蓪ι鲜龇椒ê碗娐纷鞲鞣N改變，因而，所給出的實施例只能認為是示例性的，而本發(fā)明的保護范圍則只受本發(fā)明的權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1.用于抑制在輸入數(shù)據(jù)信號中的加性瞬變干擾的電路，其特征在于一個正包絡檢波器和一個負包絡檢波器，兩者有數(shù)據(jù)信號作為它們的輸入，並給出各自的包含包絡成分和殘留成分的輸出信號；用于互連上述檢波器的裝置，用來保證兩包絡檢波器快速響應于加性干擾的出現(xiàn)；用于對包絡分量進行求和的裝置；非線性信號自適應濾波器裝置，它與求和后的輸出信號相連，用來減少殘留成分；和用于將輸入數(shù)據(jù)信號與來自上述濾波裝置的輸出信號進行相加或相減的裝置，用來產(chǎn)生一個不含加性干擾的輸出信號。
2.權(quán)利要求1的電路，其特征在于至少一個用來產(chǎn)生輸入數(shù)據(jù)信號的磁阻(MR)傳感器，和其中所述干擾是由于因MR傳感器接觸到一個相對于上述傳感器運動的存貯器表面所致的熱起伏瞬變引起的。
3.權(quán)利要求1的電路，其特征在于包括用于衰減上述濾波器裝置的輸出信號的裝置;和用于延遲送至上述求和裝置的輸入信號的延遲裝置。
4.權(quán)利要求1的電路，其特征在于包括延遲裝置，其延遲時間響應于在通過前述電路處理數(shù)據(jù)信號過程中積累的延遲時間，以便對應延遲送至上述求和裝置的上述輸入數(shù)據(jù)信號。
5.權(quán)利要求1的電路，其特征在于包括一種裝置，它按照預定的加性干擾的數(shù)目啟動一個所需的控制操作。
6.權(quán)利要求1的電路，其特征在于包括一種裝置，它按照每一預定單位時間內(nèi)的預定的加性干擾的數(shù)目去啟動一個所需的控制操作。
7.權(quán)利要求1的電路，其特征在于包括用于檢測和計數(shù)加性干擾數(shù)目的裝置。
8.權(quán)利要求1的電路，其特征在于上述互連裝置包括一個緩沖器，用以保證基本上同時地響應于加性干擾的出現(xiàn)。
9.用于抑制在輸入數(shù)據(jù)信號中的加性瞬變干擾的電路，其特征在于包括用于提供一個用來處理上述數(shù)據(jù)信號以便估測上述干擾的幅度和形狀的信號通道的裝置，上述裝置包括一個正包絡檢波器和一個負包絡檢波器，兩者都有數(shù)據(jù)信號作為它們的輸入信號，並給出各自的包含一個包絡成分和一個殘留成分的輸出信號;互連上述檢波器的裝置，用來保證兩個包絡檢波器同時響應于加性干擾的出現(xiàn);用于對包絡成分求和的裝置;非線性信號自適應濾波器，它與求和后的輸出信號相連，用來減少殘留成分;為上述數(shù)據(jù)信號提供另一個信號通路的裝置;延遲裝置，其延遲時間響應于由經(jīng)過上述信號通道所產(chǎn)生的積累的延遲，以便對應地延遲上述數(shù)據(jù)信號;及一種裝置，它用來把在上述另一通路中的上述延遲數(shù)據(jù)信號與通過經(jīng)上述另一通路進行處理的估測的干擾信號相加或相減的裝置。
10.用來抑制在輸入數(shù)據(jù)信號中抑制加性干擾的方法，其特征在于包括如下步驟從輸入信號中取出正和負包絡信號，每一個包絡信號有一相應的與輸入信號相關(guān)的圖形相關(guān)殘留成分;當干擾引起的事件一出現(xiàn)強制負包絡信號跟隨快速的正信號漂移;對包絡信號進行求和;及利用一非線性信號自適應濾波器濾去求和后的信號以減少其殘留分量。
11.權(quán)利要求10的方法，其特征在于包括如下步驟衰減濾波后的信號，以便估測干擾信號的幅度和形狀;及向輸入信號加入干擾信號或從輸入信號中減去干擾信號。
12.權(quán)利要求10的方法，其特征在于包括步驟為一預定目的檢測加性干擾的數(shù)目。
13.權(quán)利要求10的方法，其特征在于包括步驟計數(shù)加性干擾的數(shù)目;和一旦上述數(shù)目超過一預定的值，即啟動一個所需的控制操作。
全文摘要
一個用于抑制數(shù)據(jù)通道中加性瞬變干擾的方法和電路，這種干擾系因MR傳感器接觸運動的存貯器表面所產(chǎn)生的熱瞬變引起的。用正、負包絡檢波器與輸入信號相連，并給出各自的輸出信號，該輸出信號被相加后包含一個包絡成分量和一殘留成分。一個緩沖器互連上述檢波器以便跟隨快速的數(shù)據(jù)信號的正漂移，一個自適應濾波器與求和后的輸出信號以進一步減少殘留成分。
文檔編號G06F11/00GK1041663SQ8910548
公開日1990年4月25日 申請日期1989年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月1日
發(fā)明者斯蒂芬·愛倫·赳夫, 克萊斯·珀瑞克·克拉森, 賈克伯斯·克瑞里斯·里納達斯范·派本 申請人:國際商業(yè)機器公司