基于补偿的时钟磁道闭环写入与伺服校验研究

发布时间：2020-07-13 16:15

【摘要】： 在硬盘生产过程中,一个不可或缺的环节就是伺服信息刻写。在这一环节,通过伺服刻写机,把伺服信息逐道写入盘片。为了保证刻写每一磁道伺服信息时的准确性,必须能够精确地控制伺服信息刻写磁头的运动以及定位。而且随着硬盘道密度的不断提高,对伺服信息刻写的精度要求进一步提高,增加了伺服信息刻写的困难程度。因此,必须为伺服刻写系统提供一个具有良好闭合性的时钟基准,闭合性主要体现在时钟基准脉冲在一圈磁道内均匀分布,而且个数等于预先定义的数量。在分析了现有硬盘伺服刻写系统架构及时钟磁道闭环写入方法的基础上,设计了一种改进的时钟磁道闭环写入方法,以适合现有高密度硬盘伺服信息写入时所需的高精确性。通过改进传统时钟磁道闭环写入方法,得到了基于补偿的时钟磁道闭环写入方法。首先推导了时钟磁道闭环补偿方法,并建立了相关系统模型,且对仿真结果进行了分析。刻写完成的硬盘伺服信息,所需的校验时间已成为影响硬盘生产效率的瓶颈。针对以上情况,设计了一种新的硬盘伺服信息校验方法-无人工介入硬盘伺服信息在线校验方法(Unmanned Harddisk Servo Info On-line Verifying method, UHSIOV),设计了校验系统的模型,并对相关功能模块及算法实现进行了详细阐述。实验表明,此校验方法在保证伺服校验完整性的同时,减少了伺服刻写机这一关键设备的使用时间,缩短了校验所需时长。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TP333
【图文】：

盘片,伺服信息,硬盘驱动器,写过程

目前存在的伺服刻写机写入方式几乎已经被硬盘研发厂商或机构实验过了；但是，几乎都没有改进吞吐时间和定位精度[14]。一些方法需要在伺服刻写机写过程（process）之后花很多时间来重写（overwrite）伺服信号。一些方法由于采用硬盘驱动器来写伺服信息，所以不能改善定位精度。为了在伺服刻写机写过程中避免硬盘驱动器的振动，并且缩短吞吐时间，STW应该在盘片装载上驱动器之前，将伺服信息写入盘片。盘片级伺服磁道刻写（MLSTW）写过程是在盘片装载上驱动器之前，将伺服信息写入盘片（如图2.2）。盘片级伺服磁道刻写设备由空气轴承（air-bearing）主轴马达和带有磁头的推动器[5]。盘片都固定在主轴马达上。设备的伺服控制器将推动器定位到盘片上正确的位置，然后写入伺服信息。盘片级伺服磁道刻写设备上所有盘片的伺服信号被刻写完成后，每个盘片将会被分别装入驱动器。安装盘片的时候，主要需要降低伺服信号的偏心。这样硬盘驱动器将可以使用这些伺服信息，这些伺服信息不会被擦除，即使用户使用这些硬盘的时候。

磁道,时钟

= ∑（3-3）图3.1 时钟磁道的图示在写时钟标记的进程中，主轴马达转速的变化基本上低于 0.01%[27]。因此，方程式（3-2）中所有的角度差 di都非常接近于 2π/Ts/fc。但是，闭环的 dN，也许比普通的时钟标记 ti和 ti－1之间的 di长或者短很多。这取决于实际应用中的情况，N*（2π/Ts/fc）不可能完全等于 2π。用来作为 PLL 参考时钟信号的时钟时序标记如图 3.1 所示。如果闭环出错，当Δd2 /( )N s cΔ d = d πT f（3-4）是正的（对 Δd 为负的情况，也可以用类似于本文所采用的方法处理），图 3.3 中参考时钟 Φr的相位在图 3.2 中给出。每一圈都有一个 Δd 的相位阶跃（phase step）产生

相位时间,参考时钟,鉴相器,磁道

图 3.2 有 Δd 闭环错误的参考时钟的相位磁道闭环补偿用来得到正确时钟闭环的最普通方法是一遍一遍重复写时钟磁道TN满足需要（典型情况下，闭环周期必须是 (1/ ) 0.1%N cT = f± ，的频率）。3.3 所示典型的控制环路（就是没有这个加入的信号 uc节点），不会有鉴相器输入处的相位阶跃改变带来的瞬时错误[29]。为了补偿鉴相器和环路滤波之间插入了补偿信号。这是由于试图在输入端的相位是十分困难的，所以我们选择去改变鉴相器的输出 u。既然），Φr的相位阶越将会直接导致 u 的电压阶跃。时间（Ts, 一圈）

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