DE2612111C2

DE2612111C2 - Spursuchlaufsteuerung für Magnetplattenspeicher

Info

Publication number: DE2612111C2
Application number: DE2612111A
Authority: DE
Inventors: Robert Duncan Chandlers Ford Eastleigh Hampshire Commander; John Richard Bishopstoke Eastleigh Hampshire Taylor
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-05-15
Filing date: 1976-03-22
Publication date: 1985-08-29
Also published as: AU502216B2; FR2311374B1; CA1078512A; DE2612111A1; CH609797A5; ES447960A1; US4068269A; SE411806B; ATA209176A; BR7603098A; IT1064185B; NL7604314A; SE7604390L; JPS524209A; AU1401676A; ZA76615B; BE840207A; NL175558B; NL175558C; FR2311374A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Spursuchlaufsteuerung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zum Stand der Technik sei zunächst die DE-AS 12 22 538 genannt Dort ist eine Anordnung zur Einstellung der Magnetköpfe einer Datenspeicheranlage auf die zu lesende Informationsspur offenbart, bei der entweder auf einer Seite einer Informationsspur zwei Servospuren in dem Sinne unterschiedliche Steuersignale enthalten, daß diese dann zusammen ein Dauersignal erzeugen, wenn der abtastende Magnetkopf sich genau über der Datenspur befindet. Weicht der Servomagnetkopf aus seiner Soll-Lage nach der einen bzw. der anderen Seite ab, dann erhält man einmal eine Folge von Punktsignalen bzw. eine Folge von Strichsignalen. Dies ist ein relativ aufwendiges, allein für die Zentrierung geeignetes Verfahren.

Aus der US-PS 34 58 785 der Anmelderin ist ein Fein- und Grob-Motorsteuerung für die Einstellung eines Magnetkopfes auf einen Plattenspeicher bekannt, bei welcher auf jeder Seite der konzentrisch angeordneten Datenspuren ebenfalls konzentrisch verlaufende Servospuren angeordnet sind, deren Servosignale um 180° gegeneinander phasenverschoben sind. Damit wird ein amplitudenmoduliertes Zwei-Seitenbandsignal mit unterdrücktem Träger erzeugt. Zu diesem Signal wird elektrisch ein zweites Signal mit gleicher Frequenz erzeugt, so das gegenüber dem erstgenannten Signal um 90° in der Phase verschoben ist. Das sich durch Addition aus den beiden Signalen ergebende Signal enthält Positions- und Geschwindigkeitsinformation für die Grob- und Feineinstellung des Magnetkopfes. Durch diese Anordnung wird die Kapazität der Magnetplatten für Daten sehr stark eingeschränkt. Eine ähnliche Anordnung ist aus der DE-OS 24 04 309 bekannt.

In dem IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 16, Nr. 12, Mai 1974, ist eine Vorrichtung zur Einstellung eines Magnetkopfes auf die Spuren einer Magnetspeicherplatte beschrieben. Diese Vorrichtung verwendet einen Vergleicher, der die Geschwindigkeit des Magnetkopfes mit der gewünschten Geschwindigkeit aus einem Geschwindigkeitsprofilgenerator vergleicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter optimaler Ausnutzung der Plattenoberfläche der die Daten enthaltenden Magnetplatten bei Verwendung einer gesonderten, von Datenspuren freien Plattenoberfläche mit darauf aufgezeichneten Servospuren sowie durch eine besondere Anordnung der Servospuren auf dieser Plattenoberflächc in Verbindung mit einer Servosteuerung zu erreichen, daß beim Spursuchlauf zur Einstellung des Servomagnetkopfes und der damit gekoppelten Datenmagnetköpfe die Linearität des Fehlersigrials erheblich erweitert wird. Dies wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale erreicht. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
In den Zeichnungen zeigt

F i g. I schematisch eine Datenspeichervorrichtung, bei der die Erfindung benutzt wird;

F i g. 2 die Servospuren, die die erforderliche Positionsinformation liefern;

Fig. 3a —3g die verschiedenen Impulsformen, die an einem Servokopf abgenommen werden können, wenn er

die sieben in F i g. 2 dargestellten Positionen einnimmt;

F i g. 4 die Fehlerspannung, aufgetragen über den Spuren, wenn sich der Servokopf während einer Zugriffsoperation zu den Datenspuren über die Servospuren bewegt;

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Teils der Servosteuerung in Fig. 1;

F i g. 6 ein Blockschaltbild einer Detektorschaltung für die Servoposition in F i g. 5; F i g. 7 eine Steuerschaltung für die Grundlinie der in F i g. 6 gezeigten Schaltung;

F i g. 8 die Positionsfehlersignale, wie sie durch die Schaltung in F i g. 5 abgeleitet werden;

F i g. 9 Einzelheiten einer Demodulatorstufe, wie sie in der Positionsdetektorschaltung nach F i g. 6 benutzt wird;

F i g. 10 Einzelheiten einer Taktdetektorschaltung, wie sie in F i g. 6 benutzt wird; F i g. 11 Einzelheiten eines phasenstarren Oszillators, wie er in der Schaltung gemäß F i g. 5 eingesetzt ist;

F i g. 12a— 12c Impulsdiagramme der verschiedenen Impulsfolgen, die der Steuerung des phasenstarren Oszillators in F i g. 11 dienen;

F i g. 12d—12h die verschiedenen, durch den phasenstarren Oszillator in F i g. 11 erzeugten Impulsfolgen;

F i g. 13 eine logische Schaltung, wie sie in F i g. 5 zur Ableitung des linearen Teils einer Wellenform benutzt wird;

Fi g. 14a und 14b das normale und das um 90° phasenverschobene Fehlersignal, das der logischen Schaltung von F i g. 13 zugeführt wird;

Fig. 14c— 14k die verschiedenen Impulsfolgen, wie sie durch die logische Schaltung in Fi?. 13 erzeugt werucii; F i g. 15 ein Blockschaltbild eines Geschwindigkeitsdetektors, wie er in F i g. 5 eingesetzt ist;

F i g. 16 ein Blockschaltbild einer arithmetischen und logischen Einheit, wie sie in F i g. 5 verwendet wird;

F i g. 17 Einzelheiten eines Geschwindigkeitsprofilgenerators in F i g. 5;

Fig. 18 eine Torschaltung, wie sie in F i g. 5 benutzt wird, und

F i g. 19 eine Kompensationsstufe, wie sie in F i g. 5 benutzt wird.

Die Datenspeichervorrichtung, bei der die Erfindung verwendbar ist, ist schematisch in F i g. 1 gezeig». Ein Stapel aus der magnetischen Aufzeichnung dienenden Platten 1 ist auf einer drehbaren Spindel 2 befestigt. Positionsinformation wird durch einen Servokopf 3 abgeleitet, der aus zuvor auf einer entsprechenden Plattenoberfläche aufgezeichneten Servospuren die Servoinformation liest Eine Anzahl der Datenaufzeichnung und -wiedergabe dienender Datenköpfe 5, je einer für die übrigen Oberflächen der Platten, ist für eine gleichzeitige und gemeinsame Bewegung mit dem Servokopf 3 verbunden. Die Gesamtanordnung der Köpfe wird durch den Motor 6 einer Betätigungsvorrichtung hin und her bewegt, so daß die Datenköpfe 5 auf die Datenspuren eingestellt werden können, wobei die Position der Datenspuren über den Servokopf 3 und die Servospuren 4 ermittelt wird.

Die vom Servokopf 3 abgeleitete Positionsinformation wird im Vorverstärker 7 verstärkt und den Servoschaltungen 8 zugeleitet. Die Arbeitsweise dieser Schaltungen, die noch im einzelnen beschrieben werden, besteht darin, an den Motor 6 für die Betätigungsvorrichtung den entsprechenden Antriebsstrom zu liefern, wodurch dann die Datenköpfe 5 auf die durch ein äußeres System 9 definierten, durch Adressen gekennzeichneten Spuren eingestellt wird. Da der Servokopf 3, der Vorverstärker 7, die Servoschaltungen 8 und der Motor 6 zusammen ein Servosystem mit geschlossener Regelschleife bilden, wird die Positionsinformation auch dazu benutzt, während der Aufzeichnung und Wiedergabe von Daten die Datenköpfe 5 genau über der entsprechenden Datenspur zu halten. Während dieser Operationen werden Daten zwischen den Datenköpfen 5 und dem System 9 über einen Datenkanal 10 übertragen. In dieser Darstellung sind die einzelnen Einheiten nur durch einfache Linien miteinander verbunden dargestellt, die tatsächliche Anzahl der Leitungen ist — aber in einem Kreis, dir der einzelnen Leitung zugeordnet ist - angegeben.

F i g. 2 zeigt die Anordnung der Servospuren 4, die dann die Positionsinformation liefern. Das Muster gemäß der vorliegenden Erfindung ist ähnlich dem 3-Bit^4uster der obengenannten älteren Anmeldung der Anmelderin und das neue Muster wird leichter verständlich, wenn man auf die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen dem neuen Servospurmusier und dem früheren Servospurmuster eingeht.

Die Servospuren gemäß der älteren Anmeldung DE-OS 24 04 309 sind konzentrisch und jede Servospur besteht aus relativ langen Abschnitten der Spur, die in einer Richtung magnetisiert sind, die sich mit relativ kurzen Abschnitten auf der Spur abwechseln, die in der entgegengesetzten Richtung magnetisiert sind. Die Übergänge oder Flußwechsel zwischen den beiden Magnetisierungsrichtungen sind von einer Spur zur nächsten miteinander ausgerichtet. Da die Spuren über die Plattenoberfläche ohne Zwisc^tienräume geschrieben v/erden, erstrecken sich kontinuierliche Übergänge oder Flußwechsel gleicher Polarität radial über die Plattencberftäche mit regelmäßigen Abständen.

Die Ähnlichkeiten des beim Erfindungsgegenstand aufgebauten Servomusters und des soeben beschriebenen Servomusters sind sofort aus einer Betrachtung der F i g. 2 erkennbar. Man erkennt dabei, daß jede Spur aus langen Abschnitten besteht, die in einer Richtung magnetisiert sind, die sich mit kurzen Abschnitten abwechseln, die in der entgegengesetzten Richtung magnetisiert sind. Die MagnstisierungsrSchtungen sind durch Pfeile dargestellt. Die Flußwechsel oder -Übergänge in einer der beiden möglichen Flußrichtungen sind von eir-.er Spur zur nächsten miteinander ausgerichtet, so daß sich kontinuierliche Flußübergänge oder Flußwechsel 11 radial über die Platte erstrecken. Wie zuvor sind dazwischenliegende Flußübergänge entgegengesetzter Polarität von einer Spur zur nächsten gegeneinander versetzt.

Der Unterschied zwischen den beiden Magnetisierung »mustern ist ebenfalls aus der Zeichnung erkennbar. Während im vorigen Beispiel das Servomuster aus einer Anzahl kontinuierlicher konzentrischer Servospuren bestand, sind beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Servospuren in einer normalen Servozelle N auf einer Seite eines kontinuierlich verlaufenden Flußwechsels 11 in radialer Richtung um 1/2 Spurbreite gegen

die Servospuren und die Servozellc Q auf der anderen Seite des Flußwechsels 11 verschoben, die damit um 90" phasenverschoben sind. Ein Magnetkopf, der in seiner Lage ganz genau auf die Mitte zwischen zwei beüachbarten Spuren in einer normalen Zelle N ausgerichtet ist, ist völlig außerhalb dieser Spuren in der versct/.i angeordneten, d. h. um 90" phasenverschobenen Zeile Q.

F i g. 3a bis 3e zeigen die vom Servokopf gelieferten Impulse, wenn dieser sich in seiner Sollage in bezug auf normale Servozellen N in der Spur befindet und anschließend in verschiedenen Positionen mit immer größeren Abweichungen von der Spur bis schließlich in Fig.3e diejenigen Impulse gezeigt sind, die sich ergeben, wenn der Servokopf in bezug auf normale Zellen völlig außerhalb seiner Spur und in bezug auf die um 90° phasenverschobenen Zellen genau auf der Spur liegt.

ίο Die für eine Position des Servokopfes durch diesen in seiner Normalposition genau über der Spur in bezug auf normale Servozellen N erzeugten Impulse sind in F i g. 3a gezeigt. In dieser Position erzeugt der Servokopf bei seinem ersten Einlaufen in die normale Zelle N einen negativen Taktimpuls 13. Wenn die beiden gegeneinander versetzten Flußübergänge in benachbarten Spuren unter dem Spalt des Servokopfes vorbeilaufcn. werden zwei normale positive Impulse 14 und 15 erzeugt. Die Beiträge dieser beiden Flußübergänge sind gleich groß und die sich ergebenden normalen Impulse 14 und 15 haben daher gleiche Amplitude, die gleich der halben Amplitude des negativen Taktimpulses ist. Beim nächsten kontinuierlichen Flußwechsel 11 erzeugt der diesen Flußwechsel überfahrende Servokopf einen weiteren Taktimpuls 13.

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bezug auf die normalen Zellen genau in der Spur liegt, liegt er in bezug auf die um 90" phasenvcrschobene Zelle völlig außerhalb der Spur und da er genau in der Mitte liegt, kann er die Flußübergänge, die auf Spuren und auf jeder Seite der um 90° phasenverschobenen Zelle stattfinden, nicht feststellen. Der erste Impuls, der dann bei 16 auftreten könnte, hat die Amplitude 0. Im Gegensatz dazu wird der gesamte Flußwechsel, der in der phasenverschobenen Spur auftritt, über der dor Servokopf nunmehr zentriert ist, abgefühlt, so daß sich ein zweiter Posi'ionsimpuls 17 mit einer Maximalamplitude ergibt, die gleich der Amplitude des negativen Taktimpulses 13 ist. Beim nächsten kontinuierlichen Flußwechsel 11 wird ein weiterer Taktimpuls 13 erzeugt, gefolgt von zwei Impulsen 14 und 15 in normaler Position von gleicher Amplitude usw.

Die Summe der beiden Positionsimpulse in einer Servozelle ist gi.Vich der Amplitude eines Taktimpulses. Die Differenz EN der Impulsamplituden der normalen Positionsimpulse zeigt den normalen Positionsfehler des Servokopfes gegenüber einer Normalposition über der Bahn in einer normalen Zelle an. In gleicher Weise zeigt der Amplitudenunterschied EQ der Positionsimpulse in der phasenverschobenen Zelle den Fositionsfehler des Servokopfes in der um 90° phasenverschobenen Zelle gegenüber einer Sollposition über einer Bahn in dieser Zelle an. In dem in F i g. 3a dargestellten Fall ist £WNull und EQt'm Maximum.

Die in Fig. 3b gezeigte Impulsform wird durch den Servokopf 3 in dem Fall erzeugt, daß der Servokopf in bezug auf eine normale Zelle um ungefähr 1/4 einer Spurbreite seitlich versetzt ist. Der Taktimpuls 13 wird wiederum jedesmal dann erzeugt, wenn ein kontinuierlicher Flußwechsel 11 unter dem Servokopf vorbeiläuft. In diesem FeI! sind die durch die gestaffelten FluSwechse! in der normeien Zeüe gelieferten Beiträge nicht gleich groß, da der Spalt des Wandlers mehr über der einen Spur liegt als über der anderen. Aus F i g. 3 sieht man, daß die normalen Positionsimpulse 14 in ihrer Amplitude abnehmen und die normalen Positionsimpulse 15 um einen entsprechenden Betrag in ihrer Amplitude zunehmen und damit ein kleines normales Fehlersignal ΕΛ/liefern.

Da sich der Servokopf nunmehr um 1/4 einer Spurbreite näher an der Spurposition der um 90° verschobenen Zellen Q befindet, wird in der Zelle Q, ein erster kleiner Positionsimpuls 16 geringer Amplitude erzeugt, während die Amplitude des zweiten Positionsimpulses 17 um den gleichen Betrag verringert ist. Wiederum ist die Amplitudendifferenz EQatr beiden Impulse ein Maß für den Positionsfehler des Servokopfes von der richtigen Sollposition in der um 90° phasenverschobenen Zelle Q.

Fig.3c zeigt diejenigen Impulse, die erzeugt werden, wenn der Spalt des Servokopfes, wie bei 19 in Fig. 2 gezeigt, ungefähr 1/2 Spurbreite gegenüber der normalen Sollposition über der Spur verschoben ist. Wiederum nimmt das Fehlersignal EN der Normalposition zu, während das Fehlersignal EQ aus der um 90° phasenverschobenen Position abnimmt Da sich der Servokopf nunmehr in der Mitte zwischen den Spuren des normalen Abschnittes und des um 90° phasenverschobenen Abschnittes Q befindet, sind die Amplitudendifferenzen EN und EQ gleich groß.

F i g. 3d zeigt die Impulsfolge, die dann erzeugt wird, wenn der Spalt des Servokopfes bei 20 in F i g. 2 um etwa 3/4 einer Spurbreite gegenüber der normalen Spurposition verschoben ist Der normale Positionsfehler EN hat in seiner Amplitude weiter zugenommen, während die Amplitude des Positionsfehlersignals EQ aus dem um 90° phasenverschobenen Bereich (?um einen entsprechenden Betrag abgenommen hat

Fig. 3e zeigt die Impulsfolge, die dann erzeugt wird, wenn der Spalt des Servokopfes bei 21 in F i g. 2 liegt, und zwar völlig abseits der Servospur in bezug auf die Normalzellen N und genau auf der Spur in bezug auf die um 90° phasenverschobenen Zellen Q. Unter diesen Umständen ist der erste normale Positionsimpuls 14 verschwunden, und der zweite normale Positionsimpuls 15 hat eine Maximalamplitude und zeigt damit ein maximales Fehlersignal EN an. Die Positionsimpulse 16 und 17 in den um 90° phasenverschcbenen Bereich sind dabei von gleicher Amplitude.

F i g. 3f zeigt eine Impulsfolge, die dann erzeugt wird, wenn sich der Servokopf nach der Position 12' bewegt hat und damit wieder in bezug auf die Normalzellen N genau über der Spur liegt Die Positionsimpulse Hund 15 für die Normalzelle sind von gleicher Amplitude, so daß der normale Positinsfehler EN gleich Null ist, während der Positionsfehler EQ für den um 90° phasenverschobenen Bereich seine Maximalamplitude aufweist, jedoch

h5 das entgegengesetzte Vorzeichen besitzt wie in F i g. 3ε.

I·' i g. 3g zeigt die dann erzeugte Impulsfolge, wenn sich der Servokopf weiter in der gleichen Richtung in die Position 2Γ bewegt hat und damit in bezug auf die 90° phasenverschobenen Zellen Q. mit der Spur ausgerichtet ist Die Positionsimpulse 16 und 17 haben damit die gleiche Amplitude, so daß der Fehler EQ zu Null wird.

während der Posilionsfehler EN ein Maximum ist. Man sieht, daß der aus der Normalposition abgeleitete Fehler das entgcgcngcsct/tc Vorzeichen aufweist im Vergleich mit dem in Fi g. 3e dargestellten Fall. Fine fortgesetzte Bewegung des Scrvokopfcs, bis dieser das niichsle Mal über einer Servospur in bezug auf dir Nurmalzellcn /V steht.liefert den gleichen impulszug, wie er in F i g. 3a dargestellt ist. und damit ist der Zyklus vollständig. Dieser Zyklus wiederholt sich, während der Scrvokopf seine Zugriffsbewegung in gleicher Richtung iber die Servospu- ·> ren fortsetzt.

Die wird weiterhin aus Fi g. 4 erkennbar, in der die Fehlerspannung Eüberden während einer Zugriffsoperation zu den Datenspuren überfahrenen Spuren / aufgetragen ist. Zwei Impulszüge sind in F i g. 4 dargestellt. Der Impulszug N ist das normale aus den normalen Zellen Nder Servospuren abgeleitete Fehlersignal, während die Wellenform Q das aus den um 90° phase.iverschobenen Zellen Q abgeleitete Felilersignal ist. Der hier dargestellte Fall zeigt eine Daten- oder Spurzugriffsoperation, bei der sich die Datenköpfe über der Spur Null genau in der Spur befinden. Unter diesen Umständen ist das normale Fehlersignal EN Null und das um 90° phasenverschobene Fehlersignal EQ\si ein Maximum. Die Wellenformen zeigen klar, wie die Fehlersignale beim Überfahren der Spuren ihre Polarität wechseln. Bei diesem Beispiel befinden sich die Datenköpfe immer dann genau über einer Spur, wenn das normale Fehlersignal EN Null ist. Man sieht, daß mit einem normalen und einem um 90° phasenverschobenen Fehlersignal die Aufzeichnungsdichte der Speichervorrichtung verdoppelt werden kann und daß die Datenspuren durch den Servokopf in der Weise definiert sind, daß jeweils die gegeneinander

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In der vorerwähnten früheren Patentanmeldung sind die so erzeugten Fehiersignale nur für 1/4 der Spurbreite auf jeder Seite der genauen Spurposition linear. Man sieht aus F i g. 4, daß der lineare Abschnitt 22 der normalen Wellenform N endigt, wenn der lineare Abschnitt 23 der um 90° phasenverschobenen Wellenform Q beginnt und umgekehrt. Daher läßt sich eine sehr genaue Anzeige der Geschwindigkeit der Köpfe während einer Zugriffsoperation von der Änderungsgeschwindigkeit der linearen Abschnitte der normalen und der um 90" phasenverschobenen Fehlersignale ableiten.

Obgleich das zur Beschreibung der Erfindung in der gesamten Anmeldung benutzte Servcmuster ein sögenanntes Dreibitmuster ist, leuchtet es dem Fachmann doch ohne weiteres ein, daß die Erfindung gleichermaßen auf Vorrichtungen anwendbar ist, die andere Muster, wie z. B. 2-Bit-Muster, verwenden. Der Schutzbereich soll daher nicht auf 3-Bit-Servomuster beschränkt sein.

Die Arbeitsweise einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird nun anhand der übrigen Figuren im cinz.lnen beschrieben. Zunächst sollen die Servoschaltungen 8 (Fig. 1) in bezug auf das Blockschaltbild in F i g. 5 beschrieben werden.

Nach Vorverstärkung im Vorverstärker 7 wird das Fehlersignal über die Leitung 24 nach dem Positicnsfehlerdetektor 25 geleitet. Dieser stellt die negativen Taktimpulse 13 (F i g. 3) fest und gibt sie über Leitung 26 an den phasenstarren Oszillator 27 ab. Dieser steuert über Steuerieitung 28 mit Torimpuisen den Positionsfehierdetektor 25 an, der zunächst ein normales Fehlersignal N (Fig.4) auf der Ausgangsleitung 29 und ein um 90° phasenverschobenes Fehlersignal O (Fig.4) auf der Ausgangsleitung 30 abgibt. Diese Fehlersignale werden J

über die Leitungen 29 und 30 nach einer Selektorlogik 31 zur Auswahl eines linearen Bereiches abgegeben, welche ausgangsseitig Durchschaltsignale für den linearen Bereich über die Leitungen 32 und 33 abgibt, die mit .■

LINN und LlNQ bezeichnet sind. Diese Signale werden einem Geschwindigkeitsdetektor 34 zugeführt, der die ^j

linearen Abschnitte der eingangsseitig über die Leitungen 29 und 30 zugeführten normalen und um 90° phasen- 40 i ·

verschobenen Fehlersignale kombiniert und differenziert. Diese Detektorschaltung gibt ausgangsseitig über die ^?i

Leitung 35 eine Spannung ab, die den Augenblickswert der Geschwindigkeit Va der Köpfe bei einem Einstell- vj

Vorgang angibt. vj

Zur Steuerung der Köpfe bei einer Zugriffsoperation wird das die tatsächliche Geschwindigkeit angebende >·.

Signal Va mit dem die gewünschte Geschwindigkeit angebenden Signal Vd in der Vergleichsstufe 36 verglichen. 45 g

Das die gewünschte Geschwindigkeit anzeigende Signal Vd wird von einem Geschwindigkeitsprofilgenerator 48 ||

über die Leitung 37 zugeführt. Die Vergleichsstufe ist von üblicher Bauart und das an ihrer Ausgangsleitung 38 |i

abgegebene Ausgangssignal zeigt durch seine Polarität an, ob sich die Köpfe in bezug auf das gewünschte fjjj

Geschwindigkeitsprofil zu schnell oder zu langsam bewegen. Während einer Suchlaufoperation wird ein Signal jjjj

»zu schnell« über eine Torschaltung 39, eine Leitung 40 an eine Treiberstufe 41 abgegeben, die von üblicher 50 i

Bauart ist. Die Treiberstufe 41 erzeugt einen Strom entsprecnender Stärke und Polarität auf Leitung 42 und

betätigt damit den Motor 6 in solcher Weise, daß die Differenz zwischen dem tatsächlichen und dem gewünsch- §

ten Geschwindigkeitssignal verringert wird. §

Die Anzahl der bei einer Zugriffsoperation zu überfahrenden Spuren wird in einer arithmetischen und E

logischen Einheit 44 (ALU) berechnet, der die entsprechenden Adreßbefehle von einem äußeren System 9 über 55 f

eine Adreßleitung 45 zugeleitet werden. Die arithmetische und logische Einheit 44 nimmt die beim Überfahren von Spuren erzeugten Impulse aus der logischen Schaltung 31 über Leitung 46 auf und erhält damit eine Information, aus der sich die absolute Adresse der Köpfe berechnen läßt Die Differenz zwischen der gewünschten Adresse und der absoluten Adresse, d. h. die Anzahl der bei einer Zugriffsoperation zu überfahrenden Spuren wird durch die arithmetische und logische Einheit 44 über die Sammelleitung 47 nach dem GeschwindigkeitsproFilgenerator 48 abgegeben. Das von der ALU 44 über Sammelleitung 47 abgegebene Ausgangssignal wird während einer Zugriffsoperation so lange durch die beim Überfahren der Spuren erzeugten Impulse verkleinert, bis es den Wert Null erreicht, der anzeigt, daß die Zugriffsoperation beendet ist Die ALU 44 zeigt außerdem auf der Leitung 51 an, wenn eine Suchlauf- oder Zugriffsoperation eingeleitet und beendet ist und liefert ferner über die Leitung 56 ein Signal, das durch seine Polarität anzeigt ob die Bestimmungsspur eine ungeradzahlige oder eine geradzahlige Spur ist

Spurnachlaufoperation

Für die Steuerung einer Spurnachlaufoperation wird nur das normale Fchlersignal benutzt, da dies dann Null ist, wenn die Köpfe genau mit der Spur ausgerichtet sind. Das normale Fehlersignal N wird von der Positionsfehlerdetektorstu^fe 25 über leitung 53 nach einer normalen Kompensationsschaltung 54 geführt. Das kompensierte normale Fehlersignal liegt auf der Leitung 55 und wird während einer normalen Spurnachlaufoperation durch die Torschai.ung 39 nach der Treiberstufe 41 durchgelassen, die auf der nach dem Motor 6 führenden Leitung 42 den entsprechenden Treiberstrom abgibt, womit die Servoschleife geschlossen ist. Wie man aus der zuvor genannten älteren Anmeldung erkennen kann, ist es wichtig, zu wissen, ob die aufzusuchende Spur eine ungcradzahlige oder eine geradzahlige Spur ist, da sonst die vom Servokopf abgeleitete Fehlerinformation zweideutig ist. Der Grund dafür ist kurz gesagt der, daß eine Verschiebung von einer ungeradzahligen Spur in einer Richtung ein Fehlersignal der gleichen Polarität liefert wie eine Verschiebung von einer geradzahligen Spur in der entgegegesetzten Richtung. Das von der ALU 44 über Leitung 56 abgegebene »Ungerade/Geradew-Signal wird der Kompensationsschaltung 54 zugeführt und bewirkt eine Invertierung des Fehlersignals, wenn die aufzusuchende Spur ungerade ist und läßt dieses Signal unverändert durch, wenn die aufzusuchende Spur gerade

Die Positionsfehler-Detektorstufe 25 ist in F i g. 6 gezeigt, die vom Servokopf 3 abgeleiteten und im Vorver- «tärlcpr 7 vprstiirktpn, da«; $prvomii<;tpr rtarstpllpnHpn vorvprstärktp.n Kiunalp wprdpp an Hnn 7wpi Fincncsleiltingcn 57 und 57' in der Weise angelegt, daß das auf Leitung 57 auftretende Signal dabei dem im Zusammenhang mit F i g. 3 beschriebenen Signal entspricht. Der inverse Wert dieses Signals tritt gleichzeitig auf der Leitung 57' auf. Diese Signale werden weiterhin im Verstärker 58 mit variabler Verstärkung verstärkt und über die Leitungen 59 und 60 nach einem Filter 61 geleitet. Dieses Filter siebt außerhalb einer Bandbreite von etwa 6 MHz liegende Störungen oder Störsignale aus und läßt die so gefilterten Signale nach den Leitungen 62 und 63 durch. Der Gleichstrompegel der Ausgangssignale auf den Leitungen 62 und 63 wird durch eine Steuerschaltung 64 auf — 1,0 V eingestellt, die ein Fehlersignal liefert, das auf der Ausgangsleitung 65 auftritt. I η diesem Zusammenhang ist es zunächst wichtig, die Arbeitsweise der Steuerschaltung 64 zu beschreiben, die den Gleichstrompegel auf —1,0 V einstellt, bevor mit der Beschreibung des Positionsfehlerdetektors 25 fortgefahren wird.

Die Steuerschaltung 64 ist in F i g. 7 gezeigt, die auf den Leitungen 62 und 63 liegenden gefilterten Signale werden den Basiselektroden der Transistoren 71 und 72 zugeführt, die zusammen mit ihren Widerständen 66, 67,68,69 und 70 und dem Kondensator 71, die, wie gezeigt, zusammengeschaltet sind, eine weitere Stufe für eine Verstärkung der Signale darstellen. Das am Kollektor des Transistors 71 auftretende Ausgangssignal wird der Basis eines dritten Transistors 73 zugeleitet, der als Pufferstufe für eine Ansteuerung mit niedriger Impedanz dient. Eine Spannung von — 1 Volt auf der Ausgangsleitung 65 wird insbesondere durch einen Operationsverstärker 72 geliefert, dessen einer Eingang über einen Widerstand 73 an einer Spannungsquelle von — 1 Volt liegt.

Der Operationsverstärker 72, Kondensator 74 und Widerstand 75 integrieren die Differenz zwischen dem Eingangssignal und dem Bezugssignal von — 1 Volt. Dieses integrierte Signal wird vom Operationsverstärker 72 über Widerstand 76 nach dem Kollektor des Transistors 72 und über die Widerstände 76 und 67 nach dem Kollektor des Transistors 71 zurückgekoppelt, wodurch der Fehler der Bezugsspannung korrigierbar ist.

Ein typisches, von der Steuerstufe kommendes Positionsfehlersignal ist in F i g. 8 gezeigt. Dieses Signal wird in F i g. 6 an vier Demodulatoren oder Detektorstufen 77, 78, 79 und 80 abgegeben und die Positionsimnulse des Impulszuges werden, gesteuert durch vom phasenstarren Oszillator 27 (F i g. 5) über die Leitungen 81,82,83 und 84 ankommende Auftastimpulse, durchgeschaltet. Das auf Leitung 81 auftretende Signal fällt damit mit dem ersten Positionsimpuls 85 in jeder normalen Servozelle N, das auf Leitung 82 auftretende Signal mit dem zweiten Positionsimpuls 86 in jeder normalen Servozelle N zusammen. Die auf Leitungen 83 und 84 auftretenden Signale fallen mit dem ersten Positionsimpuls 87 bzw. mit dem zweiten Positionsimpuls 88 in jeder um 90° phasenverschobenen Servozelle Q zusammen. Die Detektorstufen sind alle gleichartig aufgebaut.

Die Detektorstufe 77 ist in F i g. 9 gezeigt und besteht im wesentlichen aus den Transistoren 74, 75 und 76, einem Kondensator 118 und Widerständen 119,120 und 121. Die auf Leitung 65 auftretenden Positionsimpulse werden dem Emitter des Transistors 74 zugeleitet, der, da seine Basis mit dem Kollektor fest verbunden ist, als

so Diode arbeitet Die von dem phasenstarren Oszillator kommenden Auftastsignale kommen über die Leitung 81 an und bewirken bei niedrigem Potential, daß der Transistor 76 leitend wird und die zu diesem Zeitpunkt auf der Leitung 65 auftretenden, positiv gerichteten Impulse über den Transistor 74 nach der Basis eines gleichartigen Transistors 75 durchgelassen werden. Dabei versucht die am Emitter des Transistors 74 liegende Spannung der Spannung an der Basis des Transistors 75 zu folgen, so daß der Kondensator 118 durch den nach diesem Detektor durchgelassenen positiven Positionsimpuls aufgeladen wird Die RC-Werte der Detektorstufe sind so gewählt, daß der Transistor 75 so lange gesperrt bleibt, bis der nächste mit Hilfe des Transistors 76 durchgelassene positive Positionsimpuls ankommt Die Ausgangssignale der vier Detektorstufen 77,78,79 und 80 sind in F i g. 8 bei 89,90,91 und 92 gezeigt
Die von den Detektorstufen 77 und 78 kommenden normalen Positionsimpulse werden in einem aus den Widerständen 93,94,95 und 96 und einem Kondensator 97 bestehenden Siebglied gesiebt, so daß die bei der Speicherung der positiven Spitzenamplitude eines Positionssignals in den Kondensatoren der Detektorstufen auftretenden kleinen Spannungssprünge ausgesiebt werden. Die Werte des Siebgliedes sind so gewählt, daß alle Frequenzen oberhalb 16 kHz ausgesiebt werden. Diese so gesiebten Signale werden dann über Pufferstufen 103 und 104 geleitet, die eine Ansteuerung mit niedriger Irrpedanz für das normale Fehlersignal liefern, das als

b5 diffentielles Signal auf den Leitungen 107 und 108 auftritt Das heißt daß das auf Leitung 108 auftretende Fehlersignal der invertierte Wert des auf der Leitung 107 auftretenden Fehlersignals ist Diese beiden Signale werden durch einen Differentialverstärker 144 zu einem Ausgangssignal auf der Leitung 143 zusammengefaßt. Das auf dieser Leitung auftretende Signal ist das normale Fehlersignal N in F i g. 4. Die normalen, auf Leitungen

107 und 108 auftretenden Fehlersignale werden außerdem einer Kompensationsschaltung 54 zugeleitet, um dort eine Spurn^chlaufoperation zu steuern.

In gleicher Weise werden die Ausgangssignale der Detektorstufen 79 und 80 durch ein aus Widerständen 98, 99,100 und 101 sowie einem Kondensator 102 zufgebautem Siebgüed differentiell gesiebt und den Pufferstufen 105 und 106 zugeleitet. Das differentielle, um 90° phasenverschobene Fehlersignal tritt dann auf den Leitungen 109 und 110 auf. Diese beiden Signale werden durch einen Differentialverstärker 146 zur Erzeugung eines um 90° phasenverschobenen Fehlersignals Q verarbeitet und auf die Ausgangsleitung 145 gegeben. Dieses Fehlersignal Q ist in F i g. 4 gezeigt.

Das Ausgangssignal des Servokopfes und die Toleranzen der Verstärker machen es notwendig, daß der Positionsfehlerdetektor 25 zur Feststellung des Positionsfehlers stabilisiert wird. Der Regelverstärker 58 erhält seine Regelspannung von einem Regelspannungsverstärker mit Filter 112 über eine Leitung 111. Dabei wird diesem Regelverstärker eine Bezugsspannung zugeführt, die aus den Ausgangssignalen der Pufferstufen 103, 104, 105 und 106 abgeleitet und über die Widerstände 113, 114, 115 und 116 als Mittelwert dieser Signale definiert ist. Das von der Steuerstufe 64 kommende Positionsfehlersignal wird außerdem einer Detektorstufe 122 für die Taktfrequenz zugeleitet, welche so aufgebaut ist, daß sie negative Signalimpulse von mehr als —1,86 Volt feststellt.

Diese Detektorstufe 122 ist in Fig. 10 dargestellt und besteht aus den Transistoren TT, 7*8 und T9 und den Vorspannungswiderständen 1?3_; 124 und 12.5. Die F.milter des Transistoren TT und 7"8 sind miteinander verbunden. Ein 3ezugssignal von —1,86 Volt wird der Basis des Transistors TS zugeleitet und das über Leitung 65 ankommr :ide Positionsfehlersignal liegt an der Basis des Transistors TT. De- Transistor 79 ist mit seiner Basis am Kollektor des Transistors TS angeschlossen. Wenn die Spannung des auf Leitung 65 liegenden Positionsfehlersignals unter —1,86 Volt abfällt, dann schaltet der Transistor 7"8 ein, während der Transistor T9 gesperrt wird. Das Ausgangssignal wird am Kollektor des Transistors Γ9 über die Leitung 118 abgenommen und besteht aus einer Anzahl positiv gerichteter Taktimpulse, die mit dem negativen Taktimpuls 127 des 3-Bit-Positionsfehlersignals in F i g. 8 zusammenfallen. Die durch die Detektorstufe 122 erzeugten Servotaktimpulse sind in Fig. 12 bei a dargestellt. Dabei sind die Impulse in Fig. 12 unter dem Positionsfehlersignal der F i g. 8 im gleichen Zeitmaßstab gezeichnet.

Der phasenstarre Oszillator ist in F i g. 11 gezeigt. Dieser phasenstarre Oszillator liefert die Schreibimpulse für den Datenkanal der Speichervorrichtung und die Auftastsignale für die bereits beschriebenen Detektorstufen. Grundsätzlich besteht der phasenstarre Oszillator aus einem spannungsgesteuerten Oszillator 127a, der mit einer Frequenz von etwa 16 MHz läuft und auf seiner Ausgangsleitung 128 ein Schreibtaktsignal mit der Frequenz 2 Fliefert. Dieses Signal wird in einer bistabilen Kippschaltung 129 durch zwei und wiederum in einem aus fünf Stufen 1 bis 5 bestehenden Zähler durch 32 geteilt. Die Ausgangssignale der einzelnen Zählerstufen Z1 bis Z 5 sind in Fig. 12 durch die Impulszüge (d)(e)(f)(g)und (h)dargestellt, jedoch werden nur die Ausgangssignale der Zählerstufen Z3, Z4 und Z5 woanders benutzt. Das Ausgangssignal der Zählerstufe Z4, bei (g) in Fig. 12 gezeigt, hat die gleiche Frequenz wie das Servotaktsignal in Zeile (a)\n Fig. 12, das als Phasen-Referenz-Eingangssignal dem phasenstarren Oszillator über Leitung 118 zugeführt wird. Die über Leitung 118 ankommenden Taktimpulse gelangen an eine monostabile Kippschaltung 131, die 600 Nanosekunden lange Impulse erzeugt, die einer Taktverriegeiungsschaltung 132 zugeleitet werden. Das Ausgangssignal der monostabilen Kippschaltung ist in Fig. 12 in Zeile (b) und das Ausgangssignal der Taktverriegelungsschaltung 132 in Zeile Fig.(c) gezeigt. Die Hinterkante des Ausgangssignals der monostabüen Kippschaltung wird mit der Vorderkante des logischen Zustandes der Zählerstufen Z3 und Z4 in der Phasenvergleichsstufe 133 verglichen. Dieser Vergleich wird mit üblichen logischen Schaltkreisen durchgeführt und liefert auf der Leitung 134 dn Signal, falls der Oszillator 127 zu schnell laufen sollte in bezug auf die Servo-Taktsignale und ein Signal auf Leitung 135, falls der Oszillator zu langsam schwingen sollte.

Die Wirkung des Auftretens dieser beiden Impube ist in F i g. 11 durch einfache Schalter dargestellt. Somit ist also Schalter 136 geschlossen, wenn der vom Oszillator 127 kommende Ausgangsimpuls in bezug auf den Taktimpuls zu früh erscheint und der Schalter 137 ist geschlossen, wenn der Ausgangsimpuls des Oszillators in bezug auf den Taktimpuls zu spät erscheint. Durch das Schließen dieser Schalter wird ein entsprechender Stromfluß erzeugt in Richtung der Pfeile, wodurch die Spannung auf dem Kondensator 138 verringert oder erhöht wird. Kondensator 138 ist Teil eines Filtergliedes, das außerdem noch einen Kondensator 139 und einen j-,- Widerstand 140 enthält Die auf der Ausgangsleitung 141 auftretende Spannung wird in üblicher Weise als

s'i Steuerspannung für den spannungsgesteuerten Oszillator 127a verwendet

J, Die den Detektorbtufen (Fig.6) über die Leitungen 81, 82, 83 und 84 zugeführten Auftastsignale werden

'U durch logische Kombination der Ausgangssignale der Zählerstufen des phasenstarren Oszillators abgeleitet

h Logische Kombinationen der Ausgangssignale der Zählerstufen Z4 und Z 5, die in F i g. 12 auf Zeilen g und h

;'; dargestellt sind, ergeben vier Betriebszustände, die für die Auftastung der vier Detektorstufen erforderlich sind.

!f; Die Ausgangssignale der Stufen Z4 und Z5 des Zählers 130 werden einer logischen Schaltung 142 zugeführt, die

£i auf den vier nach den Detektorstufen führenden Ausgangsleitungen 81, 82, 83 und 84 vier mögliche logische

V; Kombinationen abgeben. Der auf Leitung 81 an die Detektorstufe 77 zur Auftastung für den ersten normalen

^!3; Positionsimpuls jeder normalen Zelle abgegebene Auftastimpuls wird aus der logischen Kombination Z4 · ZU

β abgeleitet Der auf Leitung 82 durch Durchschaltung des zweiten normalen Positionsimpuls auftretende Auftast-

^s impuls wird aus der logischen Kombination Z4 · Z5 abgeleitet während der auf Leitung 83 auftretende

t; Auftastimpuls für die Durchschaltung des ersten Positionsimpulses für die um 90° phasenverschobene Zelle aus

Kg der Kombination Z"4 · Z"5 und der auf auf Leitung 84 auftretende Auftastimpuls für die Durchschaltung des

|| zweiten, um 90° phasenverschobenen Positionsimpuls aus den Ausgangssignalen der Zählerstufen Z4 · Z5

gj abgeleitet wird. I

iä In Fig. 13istein Blockschaltbild einer logischen Schaltung 31 für die Ableitung des linearen Bereichs aus dem |

Fehlersignal gezeigt, wobei das normale Fehlersignal N(F i g. 4) als Eingangssignal über die Leitung 143 und da um 90° phasenverschobene Fehlersigna] Q als Eingangssignal Ober eine Leitung 145 zugeführt wird. Zu besseren Darstellung sind diese beiden Fehlersignale N' und Q' in Fig. 14 getrennt als Signale a bzw. ι dargestellt, zusammen mit den logischen Verknüpfungen an den verschiedenen Punkten innerhalb der logische:

Schaltung als Iupulsfolgen c bis k. Die gegenseitige Beziehung zwischen dem normalen und dem um 90' phasenverschobenen Fehlersignal hängt von der Richtung beim Zugriff über die Plattenoberfläche ab. Eini Bewegung in Richtung auf die Spindel ist in der Fig. 14 durch einen Pfeil mit den Buchstaben EIN bezeichne! Dies ist die Richtung abnehmender Spurennummer, da bei der hier beschriebenen Vorrichtung d:i Spur 0 de Spindel am nächsten liegt Aus dieser Figur kann man sehen, daß das normale Signal N'gegenüber dem um 90' phasenverschobenen Fehlersignal Q' um .τ/2 in der Phase voreilt. Durch die noch zu beschreibende arithmeti sehe logische Einheit (ALU) 44 wird ein die Bewegungsrichtung nach innen oder außen anzeigendes logische Signal 174 abgeleitet

Das normale Fehlersignal N wird im Verstärker 146 mit Erdpotential verglichen und liefert ein logische: Ausgangssignal + A, das der Bedingung N > 0 entspricht Dies ist in dem Impulsdiagramm in Zeile c von F i g. 1' dargestellt Das um 90° phasenverschobene Ff.hlersignal wird im Verstärker 147 mit Erdpotential verglichen um liefert ein "ogisches Ausgangssignal + B, das cie Bedingung Q > Q darstellt Dies ist in Zeile din F i g. 14 gezeigi Das normale Fehlersignal Λ/und das um 90° phasenverschobene Fehlersignal Q werden in einem Verstärker 141 miteinander verglichen und ergeben ein logisches Ausgangssignal +C, das den Zustand N> Q anzeigt Dies is auf Zeile e in Fig. 14 dargestellt Die Summe der beiden Fehlersignale wird in einem Verstärker 149 mi Erdpotential verglichen, der ein logisches Ausgangssignal + D liefert das die Bedingung (N+ Q) > 0 darsteü! die aucii als N> Q geschrieben werden kann. Dies ist auf Zeile /in F i g. 14 dargestellt

Den Linearbercich des normalen Fehlersigi-Jls N erhält man als logisches Ausgangssignal + E aus den Exklusiv-ODER-Glied 150, dem die Eingangssignale von den Verstärkern 148 und 149 zugeleitet werden. Da: logische Ausgangssignal + E auf der Ausgangsleitung 152, das die Bedingung CYD darstellt ist auf Zeile g Fig. 14, zu sehen. Der Linearbereich des um 90° phasenverschobenen Fehlersignals Q wird durch lnvertierei des Ausgangssignals des Exklusiv-ODER-Gliedes 150 in einer Invsrterstufe 151 abgeleitet Das auf der Aus gangsleitung 153 auftretende logische Ausgangssignal + Fder Inverterstufe 151 stellt die Bedingung £auf Zeili ■Ί. Fig. 14, dar. Durch eine monostabile Kippschaltung 155, die durch die Vorder- und Hinterkanten de¹ logischen Ausgangssignals f B des Verstärkers 147 betätigt wird, werden Impulse beim Überfahren der Spurei abgeleitet Die auf die Vorderkante von +B zurückzuführenden Impulse treten auf der Leitung 154i>auf unddii auf dessen Hinterkante zurückzuführenden Impulse auf der Leitung 154c Die ein Überfahren der Spurei anzeigenden Impulse liegen zeitlich in der Mitte zwischen dtn Sollpositionen des Datenkopfes über der jeweili gen Datenspur.

Die Leitungen 154Z? und 154c sind mit UND-Gliedern 155a bzw. 1556 verbunden. Die zuvor erwähnte!

>, logischen Signale A. B und D werden in Inverterstufen 146a, 148a bzw. 149a invertiert. Die Ausgangssignali dieser Inverterstufen werden ebenfalls den UND-Gliedern 155a bzw. 155Z» zugeleitet. Diese zwei UND-Gliedei haben die Aufgabe, jeden zweiten Spurüberquerungsimpuls auszublenden, so daß die Impulse auf den Leiiunger 154 und 154a nur alle zwei Spuren auftreten. Dabei wird das Ausblenden dieser Impulse in der Weise vorgenom men, daß die Impulse nur auf der Leitung 154 auftreten, wenn sich der Tragarm von der Spindel wegbewegt unc

-to nur auf der Leitung 154a, wenn sich der Arm in Richtung auf die Spindel bewegt. Diese Anordnung stellt sicher daß das Adreßregister 170 für die Absolutadresse den genauen Zählerstand der Tragarmposition selbst be Anwesenheit unrichtiger logischer Befehle gespeichert hält.

Drei andere Impulszüge, die ebenfalls Positionsinformation vermitteln, werden ebenfalls in dieser logischer Schaltung 31 zur Auswahl des Linearbereichs erzeugt. Als erstes wird das logische Ausgangssignal +J durcl Invertieren des Ausgangssignals des Verstärkers 147 in der Inverterstufe 157 zur Darstellung der Bedingung ί erzeugt. Dieses Signal ändert sich einmal für jede Spur, wird als das »I«-SPUR-Signal bezeichnet und tritt au der Ausgangsleitung 179-1 auf. Das zweite logische Ausgangssignal +G, das die Bedingung (A Y ß^AUi darstellt, tritt auf der Ausgangsleitung 156 auf und wird dadurch erzeugt, daß das »1«-SPUR-Signal zusammer mit dem vom Verstärker 146 kommenden Signal dem Exklusiv-ODER-Glied 158 zugeleitet und das AUS-Signa 174 und das Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Gliedes 158 einem zweiten Exklusiv-ODER-Glied 158a züge leitet werden. Dieses logische Signal ändert seinen Zustand für jede Halbspur in bezug auf das Normalsignal Λ und wird als Halbspursignal (1 /2 SPU R) bezeichnet.

Das dritte logische Signal ist das logische Ausgangssignal +H. das die Bedingung ((A V B) Y AUS) YfCV D^darstellt und auf der Ausgangsleitung 159 auftritt. Dieses Signal ist in Fig. 14 al·

impulszug k dargestellt und ändert seinen Zustand für jedes Viertel einer Spur. Es wird daher als Viertelspursi gnal(l/4 SPUR) bezeichnet und wird dadurch abgeleitet, daß das am Ausgang des Exklusiv-ODER-Gliedes 158; auftretende Halbspursignal zusammen mit dem Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Gliedes 150 eingangsseitij einem Exklusiv-ODER-Glied 160 zugeführt wird, wobei das Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Gliedes 15C den linearen Bereich des Signals N kennzeichnet. Die Funktion der Viertelspur-, Halbspur- und EinspursignaU

bO wird noch beschrieben.

Die Schaltung zur Ableitung der Geschwindigkeit, d.h. der Geschwindigkeitsdetektor 34 ist in Fig. Ii dargestellt. Das normale, auf Leitung 143 auftretende Fehlersignal N. das vom Positionsfehlerdetektor 21 kommt, wird in der Stufe 161 differenziert und gleichgerichtet. Diese Schaltung kann beispielsweise so aufgcbau sein, wie dies im IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 16, Nr. 5, vom Oktober 1973, auf Seite 1669, dargestell ist, wobei dann ein Eingang geerdet stm würde. Der lineare Abschnitt des differenzierten und gleichgerichteter normalen Fehlersignals wird über das UND-Glied 163, gesteuert durch das von der logischen Schaltung 31 übei die Leitung 152 ankommende, den linearen Bereich des Signals N anzeigende Signal nach der Ausgangsleitunj 165 durchgeschaltet.

In gleicher Weise wird das auf Leitung 145 ankommende, um 90° phasenverschobene Fehlersignal Q in der Stufe 162 differenziert und gleichgerichtet und der lineare Abschnitt dieses Signals wird über das UND-Glied 164. gesteuert durch das auf Leitung 153 ankommkende, den linearen Bereich des Signals Q anzeigende Signal nach der Ausgangsleitung 165 durchgeschaltet Die beiden Ausgangssignale treten als Spannung auf der Leitung

165 auf, deren Amplitude der tatsächlichen Geschwindigkeit der Köpfe während einer Zugriffsoperation proportional ist

Die arithmetische logische Einheit (ALU) 44 ist in F i g. 16 dargestellt Die gewünschten Spuradressen werden der Speichervorrichtung über die Adreßleitung 45 (F i g. 5) zugeführt, die aus neun Bitleitungen 167-1 bis 167-9 und einer Ladeleitung 168 besteht Ein auf der Leitung 168 auftretender Ladeimpuls entsperrt das UND-Glied

166 zur Speicherung der gewünschten Adresse einer Zugriffsoperation im Adreßregister 169. Dieses Adreßregi- to ster 169 speichert die gewünschte Adresse so lange, bis der gewünschte Zugriff abgeschlossen ist, worauf diese Adresse gelöscht werden kann.

Die absolute Adresse der Köpfe wird in einem Zähler 170 gehalten, der je nachdem, ob der Zugriff in Richtung von der Spindel weg mit zunehmender Nummer der Spur oder auf die Spindel zu erfolgt schrittweise aufwärts oder schrittweise abwärts gezählt wird. Die Zählimpulse werden alle zwei Spuren von der logischen Schaltung 31 über die Leitung 154 zugeführt, wenn die Bewegungsrichtung von der Spindel weggerichtet ist und über Leitung 179-1, wenn die Bewegungsrichtung in Richtung der Spindel verläuft (z. B. EIN).

Das geringstwertige Bit, das eine Spur darstellt wird unmittelbar aus dem EIN-SPUR-Signal abgeleitet

Die auf den Leitungen 178-1 bis 178-9 auftretenden Ausgangssignale des Adreßregisters 169 und die auf den Ausgangsleitungen 179-2 bis 179-9 auftretenden Ausgangssignale des Aufwärts/Abwärtszählers 170 und das auf Leitung 179-1 auftretende Einspursignai werden der Recheneinheit ieö zugeführt in dieser Recheneinheit wird die auf den Leitungen 179 auftretende absolute Adresse von der auf den Leitungen 178 übertragenen gewünschten Adresse zur Bestimmung der Anzahl von Spuren subtrahiert, die während einer Zugriffsoperation überfahren werden müssen. Die Anzahl der Spuren für die Zugriifsoperation wird über die Ausgangsleitungen 181-1 bis 181-7 an eine invertierende Torschaltung 182 abgegeben.

Bei einer Anforderung für einen auswärts gerichteten Suchlauf, d. h. bei einem Zugriffsvorgang von einer Spur mit einer niedrigen Spurnummer nach einer Spur mit einer höheren Spurnummer wird das Ausgangssignal der Recheneinheit 180 die tatsächliche Differenz und die Anzahl der tatsächlich zu überquerenden Spuren angeben. Das heißt auf der Übertragsleitung 183 wird kein Übertragssignal an die bistabile Kippschaltung 173 abgegeben. Der auf Leitung 154 ankommende Ladeimpuls wird nach einer Verzögerung in der Verzögerungsschaltung 184 der Kippschaltung 183 zugeführt, die dann den Betriebszustand der Übertragsleitung 183 abtastet. Wenn auf der Leitung 183 kein Übertragsimpuls liegt, dann nimmt das Ausgangssignal der Kippschaltung 173 seinen hohen Werten und liefert auf der Leitung 174 den AUS-Impuls, der in der logischen Schaltung 131 benutzt wird. Das hohe Potential des auf Leitung 174 auftretenden, an der invertierenden Torschaltung 182 liegenden Ausimpulses beeinflußt diese nicht, und die auf den Eingangsleitungen 181 liegenden Eingangssignale gelangen unverändert an die Ausgängsieitungen 185-S bis 185-7.

Bei einer Anforderung für einen nach innen gerichteten Suchlauf, d. h. einen Zugriff von einer Spur mit einer höheren Spurnummer in Richtung auf eine Spur mit niedrigerer Nummer tritt auf der Ausgangsleitung 181 das Komplement der Anzahl der tatsächlich zu überquerenden Spuren zusammen mit einem Übertragsimpuls auf der Leitung 183 auf. Die Anwesenheit eines Übertragsimpulses auf der Leitung 183 bewirkt bei Abtastung der 40 ' ]

Kippschaltung 173, daß am Ausgang dieser Kippschaltung ein niedriges Potential auftritt. Dieser über die ,\

Leitung 174 nach der invertierenden Torschaltung 182 übertragene AUS-Impuls bewirkt, daß auf den Ausgangs- ■!

leitungen 185 die invertierten Werte der auf den Eingangsleitungen 181 liegenden Signale auftreten. Das heißt, · j

daß das Ausgangssignal der invertierenden Torschaltung 182 immer die tatsächliche Anzahl der bei einer <*j

Zugriffsoperation zu überquerenden Spuren angibt. 45 |:1

Die arithmetische logische Einheit 44 enthält außerdem eine Suchlauf-Verriegelungsschallung 186, die immer »yj

dann auf ihrer Einstclleitung 187 durch einen Impuls eingestellt wird, wenn das Ausgangssignal der Rechcncin- :

heil 180 von Null verschieden ist und durch einen Impuls auf der Rückstellcitung 188 zurückgestellt wird, wenn die Zugriffsoperation beendet ist, d. h., wenn das Ausgangssignal der Recheneinheit 180 auf Null zurückgeht. Im ;.?,

eingestellten Zustand liefert die Verriegelungsschaltung 186 über die Leitung 189 ein Suchlaufsignal, das auch 50 '■■'

weiterhin in der Vorrichtung (F i g. 18) benutzt wird und außerdem über eine Leitung 190 nach dem angeschlos- ψ

senen System geführt wird, um anzuzeigen, wenn ein Suchlauf beendet ist. '

Der Gsschwindigkeitsprofilgenerator 48 ist in F i g. 17 gezeigt Er besteht aus einem Festwertspeicher 191, in K

dem das gewünschte Geschwindigkeitsprofil in digitaler Form eingespeichert ist. Digitale Signale, die die Anzahl !;·]

der in einem Zugriffsvorgang noch verbleibenden Spuren anzeigen, werden von der ALU 44 über Leitungen 185 55 H

zugeleitet. Von der logischen Schaltung 31 werden das Halbspursignal und das Viertelspursignal über die _;.j

Leitungen 156 bzw. 159 an den Festwertspeicher 191 angelegt. Durch diese am Festwertspeicher 191 liegenden Eingangssignale wird dieser für jede Viertelspur schrittweise zurückgestellt. Falls erwünscht, kann daher die i

gewünschte Geschwindigkeit für jede Viertelspur geändert werden, so daß sich für den Zugriffsmechanismus ein sehr gleichmäßig verlaufendes Geschwindigkeitsprofil sicherstellen läßt.

Das vom Festwertspeicher 191 auf den Leitungen 192-1 bis 192-8 abgegebene digitale Ausgangssignal wird in einem Digital-Analogwandler 193 in ein entsprechendes Analogsignal umgewandelt. Dieses auf der Ausgangsleitung 194 auftretende Signal fordert die gewünschte Geschwindigkeit Vd an und wird in einer Vergleichsstufe 36 mit der tatsächlichen Geschwindigkeit Va verglichen. Das Ausgangssignal der Vergleichsstufe 36 auf Leitung 38 (F i g. 5) ist binär und wurde bereits erwähnt als das Signal für »zu schnell«. Ein hohes Potential dieses Signals b5 .■.·..]

zeigt an, daß die tatsächliche Geschwindigkeit Va größer ist als die gewünschte Geschwindigkeit Vd. d. h., daß ,.i

die Köpfe sich zu schnell bewegen und ein niedriges Potential d'?ses Signals zeigt an, daß die tatsächliche ;.]

Geschwindigkeit V,j kleiner ist als die gewünschte Geschwindigkeit. Das Signal für »zu schnell« auf Leitung 38 !

wird einer Torschaltung 39 zugeführt.

Die Torschaltung 39 ist in F i g. 18 dargestellt und steuert mit Hilfe eines auf der Leitung 189 ankommenden Suchlaufsignals, ob die Betätigungsvorrichtung einen Zugriffsvorgang oder einen Spurnachlauf durchführen soll. Das von der Vergleichsstufe 36 auf Leitung 194 ankommende Signal, das durch seinen Pegel anzeigt, ob die 5 Köpfe sich zu schnell oder zu langsam bewegen, wird als ein Eingangssignal einem Exklusiv-ODER-Glied 196 zugeführt. Das von der ALU 44 über Leitung 174 ankommende Signal, das durch seinen Pegel anzeigt, ob der Suchlauf von außen nach innen oder von innen nach außen durchgeführt werden soll, wird in der Inverterstufe 195 invertiert und als zweites Eingangssignal dem Exklusiv-ODER-Glied 196 zugeführt Das Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Gliedes 196 wird unmittelbar einem invertierenden UND-Glied 197 und nach Inversion in uner ίο Inverterstufe 199 einem invertierenden UND-Glied 198 zugeführt Der auf Leitung 189 von der ALU 44 ankommende Suchlaufimpuls stellt das andere Eingangssignal für die UND-Glieder 197 und 198 dar. Wenn die eingangsseitigen Bedingungen für das UND-Glied 197 erfüllt sind, dann ist das Ausgangssignal auf Leitung 200 auf niedrigem Potential, der Schalter 201 schließt und bewirkt, daß auf der Treiberleitung 203 (die der Leitung 40 H in F i g. 5 entspricht) durch den Widerstand 202 in Richt'uig des Pfeiles EIN ein Strom fließt Durch einen in

i| is dieser Richtung nach der Treiberstufe 41 in Fig.5 fließajden Strom wird die Betätigungsvorrichtung in der

S Weise erregt, daß die Köpfe in Richtung auf die Spindel zu bewegt werden. Wenn in gleicher Weise die

j| Eingangsbedingungen des UND-Gliedes 198 erfüllt sind, dann wird der Schalter 204 geschlossen und es fließt ein

ij| Strom in der entgegengesetzten Richtung durch die Treiberleitung 203 und den Widerstand 205, so dsß die

fe Köpfe von der Spindel weg bewegt werden.

Il 20 Eine Wahf-i^itstabelle für die vier möglichen Eingangsbedingungen ist zur Klarstellung der Arbeitsweise der

fe Torschaltung 39 im folgenden angegeben.

p Richtung des Bedingung XORi/ps 196 o/p Treibcrstrom

S| ₂₅ Suchlaufes auf 203

I

|| Auswärts zu schnell Φ Hoch Ein

Il (174 hoch) (194 hoch)

«^! Auswärts zu langsam = Tief Aus

^ 30 (174 hoch) (194 tief)

% Einwärts zu schnell = Tief Aus

1« (174 tief) (194 hoch)

U Einwärts zu langsam Φ Hoch Ein

t (174 tief) (194 lief)

Φ Während eines Snurnachlaufs liegt auf der zur Torschaltung 39 führenden Suchlaufleitung kein Signal, so daß

fj auf der Leitung 203 kein Treiberstrom erzeugt wird. Unter diesen Umständen wird das normale, von der

·' Detektorstufe 25 kommkende Fehlersignal zur Steuerung der Treiberstufe 41 benutzt, um die Köpfe genau in

\^:. ihrer Spur zu halten.

40 Die Kompensationsschaltung ist in Fig. 19 gezeigt. Das normale, auf den Leitungen 107 und 108 (Fig.6)

), auftretende Fehlersignal wird als Eingangssignal einer umschaltbaren Analog-Inverterstufe 20ü zugeführt Wie

:,"■: bereits erläutert, hängt die Bedeutung des Fehlersignals davon ab, ob der Nachlauf bei einer ungeradzahligen

:'. oder einer geradzahligen Spur erfolgt. Die Information wird aus dem ersten Bit der Adresse der zu folgenden

; Spur abgeleitet, d. h. der vom äußeren System angeforderte Zugriff zu einer Spur wird dem Adreßregister 169

: 45 (Fig. 16) für die gewünschte Adresse über die Eingangsleitung 167-1 zugeführt. Dieses Signal steuert die

' Inverterstufe 206 an und stellt sicher, daß die auf den Leitungen 207 und 208 auftretenden Fehlersignale die für

'Ii den Spurnachlauf erforderliche richtige Polarität haben.

^! Der Rest der Schaltung ist eine übliche Kompensationsschaltung für Vorlauf/Nachlauf mit einem Operations-

: verstärker 209, der das auf den Leitungen 207 und 208 auftretende normale und invertierte Positionsfehlcrsignal

¹ 50 in ein einziges Ausgangssignal auf der Ausgangsleitung 210 umwandelt, das je nach Anforderung für die

Treiberstufe 41 in F i g. 5 positiv oder negativ ist. Am Ausgang der Kompensationsschaltung sind immer Spur-

. nachlaufsignale vorhanden, diese werden jedoch bei einem Suchlaufvorgang durch die wesentlich größeren, auf

der Ausgangsleitung 203 der Torschaltung 39 auftretenden Signale überdeckt.

⁵⁵ Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

IO

Claims

Patentanspruch:

Spursuchlaufsteuerung für den Zugriffsmechanismus in einem Magnetplattenspeicher mit auf den Magnetplatten konzentrisch angeordneten Datenspuren und diesen zugeordneten, ebenfalls konzentrisch ange-

5 ordneten, auf einer von Datenspuren freien Plattenoberfläche aufgezeichneten Servospurer«, sowie mit über den Datenspuren bzw. den Servospuren im Gleichlauf bewegbaren Aufzeichnungs- und Wiedergabeköpfen für Daten bzw. Wiedergabeköpfen für in den Servospuren aufgezeichnete Servosignale, wobei diese konzentrisch zueinander verlaufenden Servospuren in einzelne gleichlange Abschnitte in der Weise unterteil! sind, daß an jedem Ende eines jeden Abschnittes in allen Servospuren in radialer Richtung miteinander ausgerichtete, in der gleichen Richtung verlaufende Flußwechsel aufgezeichnet sind, während innerhalb der einzelnen Abschnitte jeweils ein weiterer Flußwechsel enthalten ist, die jedoch in einander benachbarten Spuren derart gegeneinander versetzt sind, daß v/iederum in miteinander abwechselnden Spuren liegende weitere Flußwechsel in radialer Richtung miteinander ausgerichtet sind, mit einer Servosehaltung, durch die aus den Flußwechseln an den Abschnittsgrenzen Taktsignale urd aus der Differenz der Amplituden zweier zwischen den gleichen Abschnittsgrenzen in benachbarten Spuren abgefühlter Flußwechselsignale in einem Positionsfehlerdetektor ein Positionsfehlersignal und aus diesem unter Ausnützung seines linearen Bereichs durch Differentiation und Gleichrichtung ein der Einstellgeschwindigkeit des Magnetkopftragarmes proportionales Geschwindigkeitssignal abgeleitet wird, über das durch Vergleich mit einem vorgegebenen GeschwindigkeitsproÄ'-der Stellmotor bei einem Suchlauf nachregelbar ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die einzelnen Abschnitte (N₁ Q) der Servospuren an den Abschnittsgrenzen jeweils um eine halbe Spurbreite in radialer Richtung gegeneinander in der Weise versetzt angeordnet sind, daß nicht aufeinanderfolgende Abschnitte (N, Nbzv/. Q, Qfder einzelnen Servospuren wieder miteinander ausgerichtet sind, und
daß aus den daraus abgeleiteten zwei um 90° gegeneinander phasenverschobenen Positionsfehlersignalen (N, Q) in einer Selektionslogik (31, F i g. i3) durch Amplitudenvergleiche N>0,Q>0,N>Q und N > Q die linearen Bereiche (LiNN, LlNQ) als Steuersignale für den Geschwindigkeitsdetektor (34, Fig. 13) abgeleitet werden, und

daß in diesem Geschwindigkeitsdetektor ein die Geschwindigkeit des Magnetkopf-Tragarmes beim Suchlauf aus den differenzierten und gleichgerichteten Fehlersignalen (N, Q) und den die linearen Bereiche dieser Fehlersignale darstellenden Steuersignalen (LIN N, LlN Q) darstellendes Geschwindigkeitssignal abgeleitet wird, und

daß damit aus dem Vergleich (36) dieses Geschwindigkeitssignals mit einem Geschwindigkeitsprofil aus einem Geschwindigkeitspro-: ilgenerator (84) der Stellmotor (6) bei einem Suchlauf nachgeregelt wird.