[发明专利]单个磁阻传感器磁头/磁盘/通道自适应偏流系统

说明书

本发明涉及使用磁阻(MR)传感器磁头元件的磁存储设备，更具体地涉及为提高这种传感器元件的性能而控制偏流。

磁阻磁头的尺寸在不断缩小，但公差却不象尺寸缩小得那么快。在一个典型的最近的设备的设计中，磁阻条的高度的公差显示±33％的改变，或者以最高与最低的比例来算，为2∶1的比例。再者，磁阻条的宽度(在电流方向上的长度)的公差为±20％。厚度的公差为±10％。如果这些被看作独立的误差，那么元件的总体的电阻误差约为±40％，或者说最高与最低的比例为2.33∶1。

这样大尺度的偏差造成的一个问题是用普通的偏压方法，在同一设备中的不同磁头之间会造成能量耗散的很大差异。另外，由于电流的截面(条高乘以条厚)也有大幅度的变化，电流密度产生显著的变化。电迁移被认为是基本的故障机制。产品寿命与电流密度的立方成反比，并与温度成指数关系(过热不好)。因为普通的偏压方法使用一个对于所有的磁头都固定的直流电流(DC current)，所以条的高度低和层厚度薄会造成较高的电阻和较高的电流密度。这样造成的能量耗散会使温度的升高比起高而厚的条显著增大。这样温度与电流密度共同作用，并导致了条度度低而且薄的磁阻元件比起较高且较厚的元件其预期寿命短得多。

另一项考虑是使电阻较高的因素同样也使信号电平较高。这样最高的信噪比出现在磁头电阻最高时。于是低的条高度，较薄的层及较宽的条导致好的信噪比，而高、厚、窄的条造成较差的信噪比。因此一个固定的偏流必须是信号好与寿命短的折衷。

另一个问题是好的电子信噪比依赖于前置放大器的设计。由于可得到的电压的降低以及能量目标(power goal)的降低，前置放大器的设计受到了严重限制。现有的设计通常具有单一的+5伏电源(±5％)。由于有通过磁头及导线的电压降，磁头电阻的变化也限制了能够使用的偏流的量。这受到多个电阻和有源元件的限制，它们必须分裂前置放大器可利用的电压。如果在一个高电阻的磁头上流过过大的电流，前置放大器级就会饱和并使信号畸变，从而导致性能的下降。

还有一个问题是有关于磁阻(MR)磁头中的导线的电阻渐增现象(GRIP)。最后的数据显示，在设备的使用期中电阻会比以前估计的要增加几个欧姆。因此，一个过于接近生产时的限制的设计会在产品的使用后期随着电阻的增大而使前置放大器饱和，并严重损害其性能。

由元件的易变性，放大器电路的易变性，以及设备生命期中出现的电阻增大现象造成的包含磁阻传感器磁头的数据存储设备的电流偏置问题由一个对每个磁头/磁盘/放大器元件组的偏流进行优化的系统来解决。不仅如此，已经没有必要在生产时对设备的总体性能做折衷，因为在产品的整个使用期中定期地对偏流值做重新设置。

偏流值与其它控制信息一起存储在磁盘表面上。当驱动器加电时，偏流值被传送到随机访问存储器中，每次使用一个不同的传感器磁头从介质上读取数据时便可以瞬时访问上述偏流值。周期性地，作为一个操作时预先确定的加电持续时间的函数，磁头/磁盘/放大器元件组被板上误差测量电路重新测试，以对每一个元件组的最佳偏流值重新校正，并更新所存的偏流值。这样，该设备在整个产品使用期中都在做自我稳定，大大减少了发生意外故障的可能。

图1是一个典型硬磁盘数据存储设备的主要机械部分的局部剖视侧视示意图。图2是展示对磁盘驱动器的多个磁阻磁头进行单独偏流控制的电路图。图3是用来实现本发明的控制结构的方框示意图。图4是展示用来实现本发明的一个通用误差测量电路的方框图。

图1是一个硬磁盘数据存储设备的示意图。转轴组件5和致动器组件6被装在支架7上。转轴组件包括一个转轴20，磁盘21被固定在20上做整体转动。可旋转的转轴组件5形成了一个无刷直流转轴电机的转子，该电机通常把定子部分同心地置于转轴转子中，并由支架7来支撑。致动器(actuator)组件6包含磁阻传感器磁头10a和10d，它们分别由弹性弯曲悬柄23及臂24来支承。臂24被固定成一组以便一同绕轴A旋转，使传感器磁头从一个磁道位置向另一个磁道位置移动。磁头/悬柄组件的转动由一个音圈电机(VCM)26推动，该电机中的音圈28由上臂24的延伸27支承，并伸进一个有一磁场通过的工作区间中，借此音圈中的直流电流使磁头/臂组件向一个方向旋转，而反方向的直流电流使磁头/臂组件向相反方向旋转。