專(zhuān)利名稱(chēng)：具有電荷反饋驅(qū)動(dòng)微激勵(lì)器的盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明有關(guān)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，特別是關(guān)于在盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器磁頭定位裝置中微激勵(lì)器(microactuator)的使用。
盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)使用剛性盤(pán)片，盤(pán)片上涂復(fù)有可磁化的介質(zhì)，用于在多個(gè)同心圓軌道上存儲(chǔ)數(shù)字信息。盤(pán)片安裝在一個(gè)主軸電機(jī)上，電機(jī)使盤(pán)片旋轉(zhuǎn)并使盤(pán)片的表面在各個(gè)盤(pán)片磁頭滑動(dòng)下通過(guò)?；瑝K和傳感器一起常被稱(chēng)為“磁頭”。每個(gè)滑塊由磁道訪(fǎng)問(wèn)臂和支承件(suspension)支撐。磁道訪(fǎng)問(wèn)臂在電子伺服控制電路的控制下跨越盤(pán)片表面把滑塊從一個(gè)磁道移動(dòng)到另一磁道一進(jìn)行磁道跟隨操作。
支承件把磁道訪(fǎng)問(wèn)臂與滑塊相連。支承件通過(guò)相對(duì)剛性的負(fù)載臂提供負(fù)載力迫使滑塊針對(duì)盤(pán)片表面。另外，支承件在滑塊的俯仰方向上是柔性的并能旋轉(zhuǎn)方向以使滑塊跟隨盤(pán)片形態(tài)。這種俯仰和旋轉(zhuǎn)的柔軟性是通過(guò)一種萬(wàn)向接頭結(jié)構(gòu)獲得的，它可與負(fù)載臂形成一體或作為一單獨(dú)構(gòu)件焊接到負(fù)載臂上。
已提出將微激勵(lì)器用于提供盤(pán)片驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)中滑塊和傳感器的“精細(xì)”定位控制。這些微激勵(lì)器已被沿著支承件或在支承件和磁頭間的各個(gè)位置上安放。裝有微激勵(lì)器的支承件常使用壓電器件，它能隨所加電壓的改變而改變長(zhǎng)度。這一長(zhǎng)度改變用于使滑塊和傳感器相對(duì)于盤(pán)片表面移動(dòng)。然而，眾所周知壓電器件受電壓控制驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)時(shí)具有滯遲特性。滯遲特性在盤(pán)片驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)中特別麻煩，因它限制了磁頭能被定位在所需磁道內(nèi)的精確性。
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的這類(lèi)或其它問(wèn)題。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)方面是關(guān)于盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器磁頭定位裝置，該裝置包括一個(gè)磁頭，支撐磁頭的支承件，一個(gè)工作上與支承件耦連的壓電微激勵(lì)器，以及一個(gè)工作上與壓電微激勵(lì)器耦合的電荷反饋驅(qū)動(dòng)器。
在一個(gè)實(shí)施例中，電荷反饋驅(qū)動(dòng)器包括用于接收位置命令信號(hào)的位置命令輸入，位置控制輸出，電荷驅(qū)動(dòng)器電路和電荷反饋電路。位置控制輸出跨接到壓電微激勵(lì)器兩端。電荷驅(qū)動(dòng)電路耦合在位置命令輸入和位置控制輸出之間。電荷反饋電路具有耦連到位置控制輸出的電荷反饋輸入和耦連到電荷驅(qū)動(dòng)電路的電荷反饋輸出。電荷反饋電路適用于感測(cè)通過(guò)位置控制輸出傳遞給微激勵(lì)器的電荷。
電荷反饋電路可包括測(cè)流電阻器(current sensing resistor)(與位置控制輸出串聯(lián)并形成電荷反饋的輸入)以及電壓測(cè)量電路(耦連在測(cè)流電阻器兩端并具有耦連到電荷反饋輸出的電壓反饋輸出)。
驅(qū)動(dòng)器電路可包括運(yùn)算放大器，上拉晶體管(pull-up transistor)的下拉晶體管(pull-down transistor)。運(yùn)算放大器具有分別與位置命令輸入和電荷反饋輸出相連的第一放大器輸入和第二放大器輸入，以及放大器輸出。上拉晶體管連到位置控制輸出的第一端子并具有連接到放大器輸出的一個(gè)控制端。下拉晶體管連接到位置控制輸出的第一端子并具有耦連到放大器輸出的一個(gè)控制端。
盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器磁頭定位裝置還可以包括電荷復(fù)位電路(具有一電荷復(fù)位命令輸入)以及第一第二開(kāi)關(guān)。復(fù)位命令輸入接收復(fù)位信號(hào)，它具有有效和無(wú)效兩種狀態(tài)。第一開(kāi)關(guān)耦連在位置控制輸入和電荷驅(qū)動(dòng)器電路之間并且當(dāng)復(fù)位信號(hào)處于無(wú)效狀態(tài)時(shí)開(kāi)關(guān)具有閉合狀態(tài)而當(dāng)復(fù)位信號(hào)處于有效狀態(tài)時(shí)開(kāi)關(guān)具有打開(kāi)狀態(tài)。第二開(kāi)關(guān)跨接在微激勵(lì)器兩端，當(dāng)復(fù)位信號(hào)處于無(wú)效狀態(tài)時(shí)開(kāi)關(guān)具有打開(kāi)狀態(tài)而當(dāng)復(fù)位信號(hào)處于有效狀態(tài)時(shí)則具有閉合狀態(tài)。
盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器磁頭定位裝置還包括連接在電荷反饋輸出和位置命令輸入間的誤差反饋電路。誤差反饋電路包括積分器、糾錯(cuò)電路和求和元件。積分器在選定的時(shí)間周期內(nèi)對(duì)電荷反饋輸出積分并產(chǎn)生表示傳遞給壓電微激勵(lì)器的電荷的積分器輸出。糾錯(cuò)電路連接到積分器的輸出和位置控制器的輸入并且適用于產(chǎn)生一校正信號(hào)，該校正信號(hào)代表了在與位置命令信號(hào)對(duì)壓電微激勵(lì)器的命令的位移和與積分器輸出相對(duì)應(yīng)的實(shí)際位移間的比較。求和元件對(duì)位置命令信號(hào)和校正信號(hào)求和并產(chǎn)生校正的位置命令信號(hào)加到驅(qū)動(dòng)器電路。糾錯(cuò)電路還可以包括偏差(offset)控制輸入，通過(guò)偏差控制輸入可對(duì)校正信號(hào)調(diào)節(jié)。
在另一實(shí)施例中，電荷反饋電路包括一基準(zhǔn)電容和一電壓反饋放大器。基準(zhǔn)電容在第一和第二位置控制輸入間與壓電微激勵(lì)器串聯(lián)，并在其間形成一基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)。電壓反饋放大器具有耦連到位置命令輸入的非反相輸入，耦連到基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)的反相輸入以及耦連到驅(qū)動(dòng)器電路的輸出。
在另一實(shí)施例中，電荷反饋電路包括電壓反饋放大器和電流鏡(currentmirror)。電壓反饋放大器具有反相輸入，連到位置命令輸入的非反相輸入和連到驅(qū)動(dòng)電路的輸出。電流鏡具有第一引腳(leg)和第二引腳，第一引腳跨過(guò)位置控制輸出與基準(zhǔn)電容串聯(lián)，第二引腳跨過(guò)位置控制輸出與微激勵(lì)器串聯(lián)，反相輸入連接到基準(zhǔn)電容與第一引腳之間。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是關(guān)于在盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器中控制磁頭相對(duì)于存儲(chǔ)媒體的徑向位置的方法。該方法包括相對(duì)于存儲(chǔ)媒體支持磁頭以及接收指示磁頭的命令徑向位置的位置命令信號(hào)。根據(jù)位置命令信號(hào)，產(chǎn)生微激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)信號(hào)并通過(guò)壓電微激勵(lì)器把它用于改變磁頭實(shí)際徑向位置。測(cè)量由驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳遞給壓電微激勵(lì)器所表示的電荷，微激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)信號(hào)根據(jù)測(cè)得的電荷表示而改變。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是關(guān)于盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器磁頭定位裝置，該裝置包括磁頭和微激勵(lì)器。微激勵(lì)器根據(jù)位置命令和傳遞給壓電微激勵(lì)器元件的電荷，通過(guò)微激勵(lì)器而控制磁頭相對(duì)于存儲(chǔ)媒體的徑向位置。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是可采用本發(fā)明磁頭定位裝置的盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器透視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器框圖，用于說(shuō)明伺服控制電路。
圖3頂視圖示出了盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器中具有一對(duì)側(cè)向間隔的壓電條狀材料的微激勵(lì)器支承件。
圖4所示為典型的壓電材料位移相對(duì)輸入電壓的曲線(xiàn)圖。
圖5是壓電晶體的透視圖。
圖6是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的磁頭位置控制回路框圖。
圖7是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的微激勵(lì)器原理圖，它采用了電荷反饋控制。
圖8是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于圖7所示微激勵(lì)器控制器中的差分驅(qū)動(dòng)電路的原理圖。
圖9是按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的電荷反饋驅(qū)動(dòng)器原理圖，該反饋驅(qū)動(dòng)器從基準(zhǔn)電容處產(chǎn)生鏡像電荷加入壓電晶體。
圖10是按照本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的電荷反饋驅(qū)動(dòng)器的原理圖。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述圖1是盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器100的透視圖，圖中表示可使用本發(fā)明的電荷反饋驅(qū)動(dòng)器。盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器100包括一個(gè)具有基座102和頂盒(未示出)的外殼。盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器還包括通過(guò)盤(pán)片卡具108安裝在主軸電機(jī)(未示出)上的一組盤(pán)片106。盤(pán)片組106包括安裝在繞中心軸109共同旋轉(zhuǎn)的多個(gè)單獨(dú)盤(pán)片。每個(gè)盤(pán)片表面有一個(gè)相關(guān)的磁頭，該磁頭安裝在盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器100上用于與盤(pán)片表面通信。在圖1所示示例中，磁頭(head)100由支承件112支持，支承件依次又附著在激勵(lì)器116的磁道訪(fǎng)問(wèn)臂114。圖1所示的激勵(lì)器具有所謂旋轉(zhuǎn)移動(dòng)線(xiàn)圈激勵(lì)器類(lèi)型并包括一個(gè)音圈馬達(dá)(VCM)，一般如118所示。音圈電機(jī)118繞樞軸120旋轉(zhuǎn)帶有它所附裝磁頭110的激勵(lì)器116以將磁頭110沿盤(pán)片內(nèi)徑124和盤(pán)片外徑間的路徑122定位在一條所需磁道上。音圈電機(jī)在內(nèi)部電路128的控制下工作。也可使用其它類(lèi)型的激勵(lì)器1例如線(xiàn)性激勵(lì)器。
激勵(lì)器116提供了磁頭110相對(duì)于所需數(shù)據(jù)磁道的“路線(xiàn)”定位過(guò)程。盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器100還包括一個(gè)沿支承件112的壓電微激勵(lì)器(“μA”)，如130略圖所示，它為磁頭110提供關(guān)于所需數(shù)據(jù)磁道的“精細(xì)”定位。對(duì)微激勵(lì)器130所施加電壓的改變導(dǎo)致各磁頭110相對(duì)于盤(pán)片表面在徑向位置的改變。在另一個(gè)實(shí)施例中，微激勵(lì)器130可適用于提供“Z高度”控制，據(jù)此對(duì)微激勵(lì)器130所加電壓的改變?cè)斐捎芍С屑?12所加的預(yù)負(fù)載力的改變。
圖2的盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器110框圖詳細(xì)說(shuō)明了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于激勵(lì)器116和微激勵(lì)器130的伺服控制電路。盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器110包括驅(qū)動(dòng)器控制器140，伺服控制處理器142，功率放大器114，激勵(lì)器116，微激勵(lì)器控制器146，微激勵(lì)器130，盤(pán)片組106，預(yù)放大器148，數(shù)據(jù)時(shí)鐘恢復(fù)電路150，以及檢錯(cuò)電路152和主軸電機(jī)154。驅(qū)動(dòng)器控制器140典型地是一個(gè)微處理器或數(shù)字計(jì)算機(jī)，并且連到主機(jī)系統(tǒng)或控制多個(gè)驅(qū)動(dòng)器的另一個(gè)驅(qū)動(dòng)器控制器。
盤(pán)片組106包括主軸160，它支撐著多個(gè)同軸安裝的盤(pán)片(為簡(jiǎn)化，只示出4個(gè)盤(pán)片)。主軸電機(jī)154繞軸109旋轉(zhuǎn)盤(pán)片162。每個(gè)盤(pán)片162具有第一和第二表面，其上具有同心的數(shù)據(jù)磁道用于在磁道上按編碼的磁通翻轉(zhuǎn)形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
激勵(lì)器116包括支撐多個(gè)磁道訪(fǎng)問(wèn)臂114的基座170。每個(gè)磁道訪(fǎng)問(wèn)臂114至少與一個(gè)支承件112相連，支承件支持磁頭110接近相應(yīng)的盤(pán)片表面用于訪(fǎng)問(wèn)盤(pán)片表面磁道內(nèi)的數(shù)據(jù)。每個(gè)支承件至少與一個(gè)微激勵(lì)器130相連用于把磁頭110精細(xì)定位在盤(pán)片表面的所需磁道中。微激勵(lì)器130的控制功能可在驅(qū)動(dòng)控制器140，伺服控制處理器142或單獨(dú)的微激勵(lì)器控制器146中被實(shí)現(xiàn)，如圖2所示。微激勵(lì)器控制器146可以與電子電路128(如圖1所示)一起安裝在盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器殼體內(nèi)，安裝在激勵(lì)器116上或與每個(gè)微激勵(lì)器一起原地安裝。
在工作期間，驅(qū)動(dòng)器控制電路140通過(guò)總線(xiàn)155以主機(jī)系統(tǒng)接收命令信號(hào)，指示一個(gè)或多個(gè)盤(pán)片162的某個(gè)部分要被訪(fǎng)問(wèn)。對(duì)此命令信號(hào)響應(yīng)，驅(qū)動(dòng)器控制器140向伺服控制處理器142提供位置信號(hào)，指示激勵(lì)器116要把支承件112及其相關(guān)的磁頭定位在特定的柱面上。伺服控制處理器142將位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)被功率放大器144放大并提供給激勵(lì)器116。激勵(lì)器116對(duì)此模擬位置信號(hào)響應(yīng)1把支承件112及其相關(guān)的磁頭定位在所需的柱面上。
驅(qū)動(dòng)器控制器140還將預(yù)放大器148置于讀模式并指示數(shù)據(jù)將從哪從或哪些磁頭讀取。選中的磁頭產(chǎn)生包含了盤(pán)片表面上編碼數(shù)據(jù)的讀信號(hào)。預(yù)放大器148放大讀信號(hào)并將讀信號(hào)提供給數(shù)據(jù)和時(shí)鐘恢復(fù)電路150。數(shù)據(jù)和時(shí)鐘恢復(fù)電路150從讀信號(hào)中恢復(fù)出數(shù)據(jù)并把該數(shù)據(jù)提供給檢錯(cuò)電路152。電路152檢測(cè)從盤(pán)片讀回的數(shù)據(jù)中是否存在任何差錯(cuò)。由檢錯(cuò)電路152校正可校正的差錯(cuò)并以已知的方式經(jīng)總線(xiàn)156提供給盤(pán)片控制器140。另一方面，可校正的差錯(cuò)也可由驅(qū)動(dòng)器控制器140校正或由驅(qū)動(dòng)器控制器140及檢錯(cuò)電路152兩者的組合糾正。
在扇區(qū)伺服定位驅(qū)動(dòng)器中，每個(gè)扇區(qū)的一部分具有例如位置信息，由讀頭讀取并提供給伺服控制處理器142。該位置信息向伺服控制處理器提供調(diào)諧反饋，用于校正提供給功率放大器的模擬位置信號(hào)。調(diào)諧反饋也可用于更新或校正由驅(qū)動(dòng)器控制器140或伺服控制處理器142提供給微激勵(lì)器控制器146的位置命令信號(hào)。這個(gè)位置命令信號(hào)能進(jìn)一步反映出盤(pán)片表面上各個(gè)徑向位置的磁頭偏差。微激勵(lì)器控制器146接收該位置命令信號(hào)并驅(qū)動(dòng)各個(gè)微激勵(lì)器130微調(diào)相關(guān)的磁頭110到盤(pán)片表面上所選的磁道中。
微激勵(lì)器130可沿支承件112放置在各個(gè)位置上。圖3頂視圖詳細(xì)示出了按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的支承件112，圖中每個(gè)微致器器130具有一對(duì)側(cè)向間隔開(kāi)的壓電材料條194和196。支承件112包括具有剛性區(qū)176的負(fù)載臂174，近端178和遠(yuǎn)端180，彈性區(qū)182，安裝基座184和萬(wàn)向接頭185。彈性區(qū)182位于安裝基座184和剛性區(qū)176間。臂186,188和190在安裝基座184和彈性區(qū)182間延伸。臂186和188被彎曲向上垂直于支承件平面。從臂186和188的延長(zhǎng)線(xiàn)在視在的微激勵(lì)器樞軸192處相交。
微激勵(lì)器130包括壓電元件194和196，它們?cè)诨?84和負(fù)載臂近端之間延伸，位于相對(duì)于剛性區(qū)176的彈性區(qū)182之后。當(dāng)加上所施加的電壓使得負(fù)載臂的遠(yuǎn)端180繞樞軸192轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)這些壓電元件以相反的方向形變。壓電元件194和196移動(dòng)負(fù)載臂174，依次又移動(dòng)萬(wàn)向接頭185和讀/寫(xiě)頭(未示出)。
在其它實(shí)施例中，壓電元件可以不同的結(jié)構(gòu)沿支承件的其它區(qū)域放置。例如，多個(gè)壓電元件可放置在彈性區(qū)182內(nèi)，放在遠(yuǎn)端180處，放在萬(wàn)向接頭185上或在萬(wàn)向接頭185和讀/寫(xiě)頭之間。另外，壓電元件可以與不同的支承件結(jié)構(gòu)一起使用。
盤(pán)片伺服系統(tǒng)中壓電微激勵(lì)器所經(jīng)歷的困難在于在這些微激勵(lì)器中使用的壓電材料具有滯遲特性。圖4中圖163說(shuō)明了典型的壓電材料沿軸164的位移對(duì)于沿軸165的輸入電壓之關(guān)系。每個(gè)橢圓166相應(yīng)于位移對(duì)于每個(gè)固定峰-峰幅度符號(hào)波形輸入電壓之關(guān)系。圖4所示滯遲特性限制了使用壓電晶體的典型微激勵(lì)器所能定位磁頭的精度。
為了限制微激勵(lì)器130中的滯遲特性，微激勵(lì)器控制器146(圖2所示)使用了電荷反饋器用來(lái)控制傳遞給微激勵(lì)器130內(nèi)的壓電材料的電荷，而不是簡(jiǎn)單地控制加到微激勵(lì)器上的電壓。圖5是壓電晶體198的透視圖。晶體198具有三個(gè)正交軸，標(biāo)為“1”、“2”和“3”。壓電晶體198可用下述模型表示Δλ=d31VPZT(等式1)其中Δλ代表壓電晶體198長(zhǎng)度方向(沿1-1軸)的變化，VPZT代表施壓在壓電晶體198兩端167和168(沿3-3軸)的電壓，而d31是比例常數(shù)，通常以10-9米/伏表示響應(yīng)于沿3-3軸施加的電場(chǎng)而在1-1軸方向產(chǎn)生的位移。也可使用其它類(lèi)型的壓電材料，例具有d33比例常數(shù)的壓電材料。眾所周知這一關(guān)系并不準(zhǔn)確因?yàn)樗⒉活A(yù)計(jì)滯遲特性。更準(zhǔn)確的模型應(yīng)為Δλ=k31QPZT(等式2)這里K31(或“Kp”)是比例常數(shù)，單位為米/庫(kù)侖，表示響應(yīng)于沿3-3軸方向的電荷而在沿軸1-1方向產(chǎn)生的位移。通常這一電荷模型表現(xiàn)出更準(zhǔn)確而且能夠預(yù)計(jì)壓電晶體中的滯遲特性。電荷模型更為準(zhǔn)確的解釋是基于這一觀(guān)察，即壓電晶體的電容并非常數(shù)，而是隨所施加電壓和晶體的絕對(duì)長(zhǎng)度兩者而變化。
在微激勵(lì)器支承件中，Δλ表示磁頭位置(Hp)自從隨壓電晶體長(zhǎng)度改變以來(lái)的磁頭位置改變值。因此，磁頭位置Hp正比于壓電晶體上的電荷QPZT。電荷QPZT等于壓電晶體的電容(CPZT)乘以施加在壓電晶體兩端的電壓(VPZT)，并等于流過(guò)壓電晶體的電流(IPZT)的時(shí)間積分。這些關(guān)系可由下列等式表示HP/KP=QPZT=∫IPZTCPZT=∫IPZTdt(等式3)利用關(guān)系Hp/KP=∫IPZTdt，可以形成一個(gè)微激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)電路，用來(lái)把磁頭位置HP作為傳遞流過(guò)壓電晶體的電流的函數(shù)進(jìn)行控制磁頭位置。
圖6示出了一例磁頭位置控制回路框圖，其中在輸入的VPC代表位置命令信號(hào)電壓，指示了所需的磁頭位置，KG是電壓增益元件173,K1是電壓一電流增益常數(shù)175,IPZT是通過(guò)壓電晶體傳遞的電流，1/S是拉氏積分運(yùn)算符177,179處的1/CPZT是壓電晶體電容的倒數(shù)而VPZT是壓電晶體兩端間的電壓。
圖7是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的微激勵(lì)器控制器146的原理圖，它使用了電荷反饋控制磁頭位置。微激勵(lì)器控制器146包括位置命令輸入200、電荷反饋驅(qū)動(dòng)器202、電荷復(fù)位電路204、誤差反饋電路206和位置控制輸出節(jié)點(diǎn)208和210。
微激勵(lì)器130跨接在位置控制輸出節(jié)點(diǎn)208和節(jié)點(diǎn)210間。微驅(qū)動(dòng)器130具有一壓電元件，帶有電容CPZT和并聯(lián)漏電阻RPZT。流過(guò)電容CPZT的電流用IPZT標(biāo)記。
微激勵(lì)器控制器146接收輸入200上的位置信號(hào)VPC，它是一個(gè)電壓，所具有的幅度和極性表示了所需的磁頭位置。求和元件212接收求和輸入214上的位置命令電壓VPC，并對(duì)位置命令電壓VPC與在求和輸入216上接收的校正電壓VCORR-起求和以在求和輸出218產(chǎn)生一經(jīng)校正的位置命令電壓VCRC。校正后的位置命令電壓經(jīng)復(fù)位開(kāi)關(guān)S1(正常情況下關(guān)閉的)傳送到電荷反饋驅(qū)動(dòng)器202。
電荷反饋驅(qū)動(dòng)器202包括電荷驅(qū)動(dòng)器電路202和電荷反饋電路222。電荷驅(qū)動(dòng)器電路220包括運(yùn)算放大器224，差分驅(qū)動(dòng)器電路226，上拉電路228和下拉電路230。運(yùn)算放大器224具有非反相輸入(連接到復(fù)位開(kāi)關(guān)S1)和連接到電荷反饋電路222的反相輸入用以接收電荷反饋電壓VCFB。運(yùn)算放大器224將VCFB與VCPC比較并在輸出232產(chǎn)生一誤差電壓。該誤差電壓加到差分驅(qū)動(dòng)器的輸入234，產(chǎn)生上拉和下拉控制信號(hào)236和238分別加到上拉電路228和下拉電路230。上拉電路228連接在電源正電壓端+VDD和節(jié)點(diǎn)240間以通過(guò)節(jié)點(diǎn)用作電流源IPZT。下拉電路230連接在節(jié)點(diǎn)240和電源負(fù)電壓端-VSS用以吸收來(lái)自節(jié)點(diǎn)240的電流IPZT。節(jié)點(diǎn)240通過(guò)傳感電阻(sensing resistor)RS連接到位置控制輸出節(jié)點(diǎn)208。電流IPZT的幅度和極性確定了存儲(chǔ)在壓電微激勵(lì)器130電容CPZT上的電荷并因而確定了由微激勵(lì)器130調(diào)節(jié)的磁頭(未示出)的位置。
電荷反饋電路222包括由傳感電阻RS形成的輸入241，精確運(yùn)算放大器U1和U2，電阻R1-R4，以及輸出242。在本實(shí)施例中，電荷反饋電路222形成差分電壓測(cè)量電路。測(cè)流電阻器RS與由節(jié)點(diǎn)208和210定義的位置控制輸出串聯(lián)，并產(chǎn)生正比于傳遞進(jìn)或傳遞出微激勵(lì)器130的電流的電壓降(VPZT-VD)。放大器U1的非反相輸入連接到節(jié)點(diǎn)240，而放大器U1的反相輸入通過(guò)電阻R1連接到接地端GND。電阻R2連接在放大器U1的輸出和放大器U1的反相端之間。放大器U1的輸出經(jīng)電阻R3連接到放大器U2的反相輸入。電阻R4連接在放大器U2的反相輸入和放大器U2的輸出之間。放大器U2的非反相端連接到位置控制輸出節(jié)點(diǎn)208。運(yùn)算放大器U1和U2具有高輸入阻抗以最小在化漏電流。為了進(jìn)一步減少漏電流可用保護(hù)導(dǎo)體244沿著從節(jié)點(diǎn)240和208引出的導(dǎo)體布置。放大器U2的輸出產(chǎn)生的電荷反饋電壓VCFD是傳感電阻RS兩端電壓降VPZT-VD的函數(shù)，按如下關(guān)系VCFB=Av[VPZT-VD] (等式4)其中Av是電壓測(cè)量電路的增益。該增益給出如下Av=[1+R1/R2] (等式5)其中R1=R4,R2=R3，而R1、R2、R3和R4分別是電阻R1、R2、R3和R4的阻抗。電荷反饋電壓VCFB代表了傳遞到微激勵(lì)器130壓電元件的電流IPZT，其關(guān)系如下VCFB=IPZTRS(等式6)運(yùn)算放大器224放大輸出232上的輸出電壓以迫使反饋電壓VCFB等于經(jīng)校正的位置命令電壓并因而控制著微激勵(lì)器130的壓電元件上的電荷。
在一個(gè)實(shí)施例中，例如，選擇IPZ1具有最大幅度為±0.1安培，RS=10.0Ω,R1=R4=82.5KΩ,R2=R3=7.5KΩ,Av=12.0和VCFB=±12V。在另外實(shí)施例中可使用其它電路值和驅(qū)動(dòng)電流。電荷反饋電路222僅只是可用于本發(fā)明的反饋電路的一個(gè)例子。其它反饋電路也可以用于產(chǎn)生反饋信號(hào)表示向微激勵(lì)器130遞進(jìn)遞出的電荷。
電荷復(fù)位電路204包括電荷復(fù)位輸入254，復(fù)位控制電路250，復(fù)位開(kāi)關(guān)S1，電阻R5和下拉電路252。復(fù)位電路204通過(guò)在電荷復(fù)位輸入254上接收的復(fù)位命令QRESET使存儲(chǔ)在電容CPZT上的電荷有選擇地復(fù)位為0。復(fù)位控制電路250向復(fù)位開(kāi)關(guān)S1提供開(kāi)關(guān)控制信號(hào)255使得當(dāng)QRESET為無(wú)效時(shí)開(kāi)關(guān)S1閉合而當(dāng)QRESET為有效時(shí)開(kāi)關(guān)S1打開(kāi)。復(fù)位控制電路250還向下拉電路252提供復(fù)位控制信號(hào)256和258。下拉控制電路252包括晶體管Q1-Q4，它們用作開(kāi)關(guān)以選擇性地把電壓VPZT短路到接地端GND(即短路節(jié)點(diǎn)208和210)。復(fù)位控制信號(hào)256連接到晶體管Q1的基板而復(fù)位控制信號(hào)258連接到晶體管Q4的基板。晶體管Q1的集電極連到電壓源正端+VDD而晶體管Q1的發(fā)射極連到晶體管Q2的基極。晶體管Q2的發(fā)射極連到接地端GND，而晶體管Q2的集電極連到位置控制輸出節(jié)點(diǎn)208。類(lèi)似地，晶體管Q4的集電極連到電源電壓的負(fù)端-VSS，晶體管Q4的發(fā)射極連到晶體管Q3的基極。晶體管Q3的集電極連到位置控制輸出節(jié)點(diǎn)208，晶體管Q3的發(fā)射極連到接地端GND?？深A(yù)期節(jié)點(diǎn)208上的電壓VPZT是雙極性電壓，它來(lái)源于上拉和下拉電路228和230并使用正電極(+VDD)或負(fù)電壓(-VSS)。
當(dāng)ORESET有效時(shí)，復(fù)位控制電路250打開(kāi)開(kāi)關(guān)S1并使晶體管Q1-Q4導(dǎo)通。復(fù)位開(kāi)關(guān)S1打開(kāi)時(shí)，在節(jié)點(diǎn)257處的差分放大器224的非反相端通過(guò)電阻R5被拉向接地端GND(即0電位)。運(yùn)算放大器224通過(guò)電荷反饋電路222迫使VCFB和VD處于與節(jié)點(diǎn)257相同的0電位。當(dāng)晶體管Q1-Q4導(dǎo)通時(shí)，節(jié)點(diǎn)208被位到接地端GND使得VPZT也等于0。這有效地使壓電微激勵(lì)器130的兩個(gè)輸入一起短路接地，從而讓電路CPZT放電。任何在壓電元件上預(yù)存的偏置或偏差因而被移去，使壓電元件回到其空狀態(tài)位置。
在正常的盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器操作期間ORESET可在任何所需的時(shí)間有選擇地被啟用。例如，當(dāng)激勵(lì)器116(如圖1～2所示)將磁頭110從一個(gè)數(shù)據(jù)磁道移到中一數(shù)據(jù)磁道時(shí)，壓電元件可以在搜尋操作期間被復(fù)位。壓電元件也可以在盤(pán)片驅(qū)動(dòng)時(shí)啟動(dòng)初始化期間和其它所需時(shí)間被復(fù)位。
當(dāng)ORESET回到無(wú)效狀態(tài)時(shí)，復(fù)位控制電路250關(guān)閉晶體管Q1～Q4，從而消除了VPZT對(duì)地的短路，并且閉合復(fù)位開(kāi)關(guān)S1以允許電荷反饋驅(qū)動(dòng)器202按照經(jīng)校正的位置命令信號(hào)VCPC和實(shí)際傳遞給微激勵(lì)器的電荷的函數(shù)驅(qū)動(dòng)微激勵(lì)器130。在這時(shí)，校正電壓VCORR為0且誤差反饋電路206開(kāi)始計(jì)算適當(dāng)?shù)腣CORR值。
誤差反饋電路206包括積分器206和糾錯(cuò)/比較器電路262。電荷反饋電壓VCFB與來(lái)自復(fù)位輸入245的電荷復(fù)位命令ORESET一起加到積分器260。當(dāng)ORESET變成無(wú)效時(shí)，積分器260開(kāi)始對(duì)電荷反饋電壓VCFB隨時(shí)間的積分直到壓電元件被完全充電。所選的積分時(shí)間是基于壓電元件的時(shí)間常數(shù)。實(shí)際的磁頭位置HP(即微激勵(lì)器130的位移)于是，可以按照電荷反饋電壓VCFB的時(shí)間積分的函數(shù)來(lái)計(jì)算并且隨即與由位置命令電壓VPC表示的所需磁頭位置相比較。由于 實(shí)際的磁頭位置HP可以從下述關(guān)系計(jì)算 一旦積分器260完成對(duì)VCFB的積分，積分器260將VCFB的時(shí)間分饋送給糾錯(cuò)/比較器電路262并且不再進(jìn)一步更新測(cè)量直到下一次復(fù)位。糾錯(cuò)/比較器電路262根據(jù)上述等式計(jì)算實(shí)際磁頭位置HP。電路262還從輸入200接收位置命令電壓VPC。由于位置命令電壓VPC代表了壓電元件的預(yù)定位移，電路262把電壓VPC乘以預(yù)定的因子而把PPC轉(zhuǎn)換成所命令的位移長(zhǎng)度。電路262隨后將所命令的位置長(zhǎng)度與由HP表示的實(shí)際位置長(zhǎng)度比較并根據(jù)該差值產(chǎn)生糾錯(cuò)電壓VCORR。該糾錯(cuò)電壓被加到求和輸入216并加到位置命令電壓VPC上以產(chǎn)生校正位置命令電壓VCPC。
對(duì)于若干命令位置幅度可確定出糾錯(cuò)電壓?？稍诜奖愕臅r(shí)刻和溫度上制作這些糾錯(cuò)電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，糾錯(cuò)/比較器電路262還包括加到該糾錯(cuò)信號(hào)上的一個(gè)偏差輸入266。偏差輸入266能表示會(huì)隨磁頭徑向位置或盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器溫度而改變的所需偏差。各種偏差值可以存儲(chǔ)在寄存器組中或與驅(qū)動(dòng)器控制器140，伺服控制處理器142或微激勵(lì)器控制器146相關(guān)的其它存儲(chǔ)器中。
由積分器260和糾錯(cuò)電路262所作的計(jì)算可以用模擬電路，數(shù)字電路或兩者的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，為了產(chǎn)生合適的糾錯(cuò)信號(hào)，任何實(shí)際磁頭位置的表示可用于與相應(yīng)的所命令的磁頭位置表示相比較。上述實(shí)施例僅作為一例給出。
圖8的原理圖詳細(xì)示出了按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的差分驅(qū)動(dòng)器電路226、上拉電路228和下拉電路230。輸入234連接到運(yùn)算放大器U4和U5的非反相輸入。運(yùn)算放大器U4和U5的反相輸入連接到電阻R6和R7之間的節(jié)點(diǎn)。電阻R6連接到接地端GND。電阻R7連接到輸出節(jié)點(diǎn)240。運(yùn)算放大器U4和U5的輸出連分別接到晶體管Q5和Q6的基極。晶體管Q5和Q6的集電極分別連到電源正電壓端+VDD和負(fù)電壓端-VSS。晶體管Q5和Q6的發(fā)射極分別通過(guò)電阻R8和R9連接到輸出240。在工作期間，根據(jù)施加到輸入234的電壓晶體管Q5從電壓供給端+VDD供給電流或者晶體管Q6把電流吸收到電源的負(fù)端-VSS。
在一個(gè)實(shí)施例中，R6=1020Ω,R7=340Ω,R8=1.0Ω,R9=1.0Ω。為了向晶體管Q5和Q6提供高驅(qū)動(dòng)電壓，在+27V到-27V之間驅(qū)動(dòng)放大器U4和U5。放大器U4和U5的增益為1+R4/R5=1.33。運(yùn)算放大器U4和U5高度線(xiàn)性并且有最小交叉失真。例如，運(yùn)算放大器U4和U5可包括Burr-Brown公司的OPA445放大器。其它類(lèi)型的運(yùn)算放大器，晶體管和元件值可用于其它實(shí)施例，并且其它驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)也可按照控制電壓或電流的函數(shù)向壓電微激勵(lì)器130供給電流。
在如圖7-8所示實(shí)施例中，電荷反饋控制是通過(guò)控制傳遞給微激勵(lì)器130中壓電元件的電流而實(shí)現(xiàn)的。在另一實(shí)施例中，電荷反饋控制是通過(guò)控制基準(zhǔn)電容上的電荷并隨后將該電荷“鏡像(mirror)”到壓電元件上而實(shí)現(xiàn)的，“鏡像”通常通過(guò)壓電元件傳送相同的充電電流而實(shí)現(xiàn)的。
圖9是利用從基準(zhǔn)電容鏡像電荷這一技術(shù)的電荷反饋驅(qū)動(dòng)器300的原理圖。圖9中所用的標(biāo)號(hào)與圖7-8中相同或類(lèi)似的元件所用的標(biāo)號(hào)相同。驅(qū)動(dòng)器300包括運(yùn)算放大器224，電荷驅(qū)動(dòng)電路220，壓電微激勵(lì)器130，基準(zhǔn)電容CREF(在標(biāo)號(hào)301處)及電壓標(biāo)度電路302。壓電微激勵(lì)器130在位置控制輸出節(jié)點(diǎn)208和210(即接地端GND)之間與基準(zhǔn)電容CREF串聯(lián)。只要由箭頭309所示的放大器224的輸入漏電流ILEAK可忽略不計(jì)，由箭頭307所示的通過(guò)壓電微激勵(lì)器130驅(qū)動(dòng)的充電電流IPZT實(shí)質(zhì)上是等于由箭頭308所示的通過(guò)基準(zhǔn)電容CREF的基準(zhǔn)電流IREF。
由下式給出傳遞給基準(zhǔn)電容CREF的電荷QREF=CREFVCPC=∫IREFdt(等式9)由下式給出傳遞給壓電微激勵(lì)器130的電荷QPZT=∫IPZTdt (等式10)=∫(IREF+ILEK)dt (等式11)=∫IREFdt+∫ILEAKdt (等式12)=QREF+QLEAK(等式13)于是，只要輸入漏電流ILEAK可忽略不計(jì)，傳遞給基準(zhǔn)電容CREF的電荷實(shí)質(zhì)上是等于傳遞給壓電微激勵(lì)器130的電荷。因此可以通過(guò)控制基準(zhǔn)電容CREF上的電荷使得壓電微激勵(lì)器130上的電荷能得到控制。這一電荷可以通過(guò)將CREF兩端產(chǎn)生的電壓經(jīng)電壓定標(biāo)電路302反饋到運(yùn)算放大器224反相輸入而得到控制。
驅(qū)動(dòng)器300可進(jìn)一步包括連接在基準(zhǔn)電容)CREF兩端的開(kāi)關(guān)304。開(kāi)關(guān)304有一控制端306，當(dāng)QRESET有效時(shí)，控制端306受復(fù)位控制電路250(如圖7所示)操作用來(lái)復(fù)位基準(zhǔn)電容CREF上的電荷。
圖10是按照本發(fā)明另一實(shí)施例的電荷反饋驅(qū)動(dòng)器310的原理圖。再次，圖10所用的標(biāo)號(hào)與圖7-8中相同或類(lèi)似元件所用的標(biāo)號(hào)相同。在該實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器310包括了具有第一引腳312和第二引腳314的電流鏡311。基準(zhǔn)電容CREF通過(guò)第一引腳312充電，而壓電微激勵(lì)器130通過(guò)第二引腳314充電。由下式給出傳遞給壓電微激勵(lì)器130的電流(IPZT):
IPZT=KM(IREF+ILEAK) (等式14)其中kM是電流鏡從引腳312到引腳314的增益。由下式給出基準(zhǔn)電容CREF上的電荷QREF=∫IREFdt (等式15)由下式給出壓電微激勵(lì)器130上的電荷為QPZT=∫IPZTdt (等式16)=∫kM(IREF+ILEAK)dt (等式17)=kM∫IREFdt+kM∫ILEAKdt (等式18)
=kMQREF+kMQLAK(等式19)只要在節(jié)點(diǎn)315處的漏電流很小(并且壓電晶體的漏電流也很小亦受到很好控制)，基準(zhǔn)電容CREF上的電荷將精確地代表了壓電晶體上的電荷。
總之，本發(fā)明的一個(gè)方面是關(guān)于盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器磁頭定位裝置100，它包括磁頭100，支撐磁頭110的支承件112，操作上與支承件112相連的壓電微激勵(lì)器112，以及操作上與壓電微激勵(lì)器130相連的電荷反饋驅(qū)動(dòng)器202。
在一個(gè)實(shí)施例中，電荷反饋驅(qū)動(dòng)器202包括用于接收位置命令信號(hào)VPC的位置命令輸入200，位置控制輸出208、210，電荷驅(qū)動(dòng)器電路220以及電荷反饋電路222。位置控制輸出208、210跨接在壓電微激勵(lì)器130兩端。電荷驅(qū)動(dòng)電路220耦連在位置命令輸入200和位置控制輸出208、210之間。電荷反饋輸出222具有耦連到位置控制輸出208,210的電荷反饋輸入211以及耦連到電荷驅(qū)動(dòng)電路220的電荷反饋輸出242。電荷反饋電路222適用于感測(cè)通過(guò)位置控制輸出208、210傳遞到微激勵(lì)器130的電荷QPZT。
電荷反饋電路222可包括測(cè)流電阻器RS，它與位置控制輸出208、210串聯(lián)，并形成電荷反饋輸入241，以及差分電壓測(cè)量電路，它垮接在測(cè)流電阻器RS兩端并具有一個(gè)連接到電荷反饋輸出242的電壓反饋輸出VCFB。
驅(qū)動(dòng)器電路220包括一個(gè)運(yùn)算放大器224,U4、U5，一個(gè)上拉晶體管Q5的一個(gè)下拉晶體管Q6。運(yùn)算放大器具有分別連接到位置命令輸入200和電荷反饋輸入242的第一和第二放大器輸入，以及一個(gè)放大器輸出236、238。上拉晶體管Q5連接到位置控制輸出的第一端子208并且有一個(gè)連接到放大器輸出236的控制端。下拉晶體管Q6連接到位置控制輸出208的第一端子并具有一個(gè)連接到放大器輸出238的控制端。下拉晶體管Q6耦連到位置控制輸出208的第一端子并具有耦連到放大器輸出238的控制端。
盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器磁頭定位裝置100還可包括電荷復(fù)位電路204，它具有一電荷復(fù)位命令輸入245，以及第一和第二開(kāi)關(guān)S1,Q1～Q4。復(fù)位命令輸入254接收具有有效和無(wú)效兩種狀態(tài)的復(fù)位信號(hào)QRESET。第一開(kāi)關(guān)S1連接在位置控制輸入200和電荷驅(qū)動(dòng)器電路220之間，且當(dāng)復(fù)位信號(hào)QRESET處在無(wú)效狀態(tài)時(shí)它具有閉合狀態(tài)而當(dāng)復(fù)位信號(hào)QRESET處于有效狀態(tài)時(shí)它具有打開(kāi)狀態(tài)。第二開(kāi)關(guān)Q1-Q4跨接在微激勵(lì)器130兩端且當(dāng)復(fù)位信號(hào)QRESET處于無(wú)效狀態(tài)時(shí)它具有打開(kāi)狀態(tài)而當(dāng)復(fù)位信號(hào)處于有效狀態(tài)時(shí)它處于閉合狀態(tài)。
盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器磁頭定位裝置100還可包括耦連在電荷反饋輸出242和位置命令輸入200之間的誤差反饋電路206。誤差反饋電路206包括積分器260，糾錯(cuò)電路262以及求和元件212。積分器260在選定的時(shí)間周期內(nèi)對(duì)電荷反饋輸出242積分并產(chǎn)生積分器輸出，它代表了傳遞到壓電微激勵(lì)器130的電荷。糾錯(cuò)電路262連到積分器的輸出和位置控制輸入200，并且適合于產(chǎn)生一校正信號(hào)VCORR，該校正信號(hào)代表了壓電微激勵(lì)器130的相應(yīng)于位置命令信號(hào)所命令的位移與壓電微激勵(lì)器的相應(yīng)于積分器輸出的實(shí)際位移之間的比較結(jié)果。求和元件212對(duì)位置命令信號(hào)VPC和校正信號(hào)VCORR求和以產(chǎn)生施加到驅(qū)動(dòng)器電路220的經(jīng)校正的位置命令信號(hào)VCPC。糾錯(cuò)電路262可進(jìn)一步包括偏矩控制輸入266，其中校正信號(hào)VCORR可通過(guò)偏差控制輸入266被調(diào)整。
在另一實(shí)施例中，電荷反饋電路300包括基準(zhǔn)電容CREF(301)，以及電壓反饋放大器224?；鶞?zhǔn)電容CREF在位置控制輸出的第一和第二端子208和210間與壓電微激勵(lì)器130串聯(lián)，并在它們之間形成一基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)303。電壓反饋放大器224具有連接到位置命令輸入200的非反相輸入，連接到基準(zhǔn)點(diǎn)的反相輸入以及連接到驅(qū)動(dòng)電路220的輸出。
在另一實(shí)施例中，電荷反饋電路310包括電壓反饋放大器224和電流鏡311。電壓反饋放大器224具有一反相輸入，一耦連到位置命令輸入200的非反相輸入，以及耦連到驅(qū)動(dòng)器電路220的輸出。電流鏡311具有第一和第二引腳312、314，其中第一引腳312與基準(zhǔn)電容CREF串聯(lián)后跨接在位置控制輸出208、210上，第二引腳314與微激勵(lì)器130串聯(lián)后跨接在位置控制輸出208、210上，而將反相輸入耦連到基準(zhǔn)電容CREF和第一引腳312之間的基準(zhǔn)接點(diǎn)315。
本發(fā)明的另一方面涉及到在盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器100中控制磁頭110相對(duì)于存儲(chǔ)媒體162徑向位置的方法。該方法包括相對(duì)于存儲(chǔ)媒體162支撐磁頭110，以及接收指示用于磁頭的所命令的徑向位置的位置命令信號(hào)VPC。根據(jù)位置命令信號(hào)VPC，產(chǎn)生微激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)信號(hào)IPZT并把它用于通過(guò)壓電微激勵(lì)器130來(lái)改變磁頭110的實(shí)際徑向位置。測(cè)量被驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳遞到壓電微激勵(lì)器130的電荷QPZT的表示，微激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)信號(hào)IPZT將根據(jù)測(cè)得的電荷QPAZT的表示而改變。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是關(guān)于盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器磁頭定位裝置100，它包括磁頭100和微激勵(lì)器130。微激勵(lì)器130根據(jù)位置命令信號(hào)VPC和傳遞給壓電微激勵(lì)器元件的電荷QPZT通過(guò)壓電微激勵(lì)器元件控制磁頭100相對(duì)于存儲(chǔ)媒體162的徑向位置。
應(yīng)理解即使在上述描述中提出了本發(fā)明的各種實(shí)施例的大量特性和優(yōu)點(diǎn)以及本發(fā)明各種實(shí)施例的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和功能，這里的揭示僅是解釋性的，可以在本發(fā)明的原理范圍內(nèi)作出各種具體的改變，特別是關(guān)于部件的結(jié)構(gòu)和布置方面的變化程度已由所附權(quán)利要求書(shū)中各條款的一般廣義涵義所指示的最寬范圍所表達(dá)。例如，可使用各種其它電荷反饋驅(qū)動(dòng)器電路而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。另外，本說(shuō)明書(shū)所用的和權(quán)利要求書(shū)中所用的術(shù)語(yǔ)“耦合”可以包括直接連接或通過(guò)一個(gè)或多個(gè)中間元件的連接。在各實(shí)施例所示的晶體管可以包括任一合適的晶體管類(lèi)型，例如雙極結(jié)型晶體管(BJT)或場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)等。
權(quán)利要求
1．一種盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器磁頭定位裝置，其特征在于，包括磁頭，支撐所述磁頭的支承件；工作上耦連到所述支承件的壓電微激勵(lì)器；以及工作上耦連到所述壓電微激勵(lì)器的電荷反饋驅(qū)動(dòng)器。
2．如權(quán)利要求1所述的盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器磁頭定位裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括耦連到所述壓電微激勵(lì)器的電荷復(fù)位電路。
3．如權(quán)利要求1所述的盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器磁頭定位裝置，其特征在于，所述電荷反饋驅(qū)動(dòng)器包括用于接收位置命令信號(hào)的位置信號(hào)輸入；耦連到所述壓電微激勵(lì)器兩端的位置控制輸出；在所述位置命令輸出和所述位置命令輸出之間耦合的電荷驅(qū)動(dòng)器電路；以及具有耦連到所述位置控制輸出的電荷反饋輸入和耦連到所述電荷驅(qū)動(dòng)器電路的電荷反饋輸出的電荷反饋電路，所述電路適合于感測(cè)通過(guò)所述位置控制輸出傳遞到所述微激勵(lì)器的電荷。
4．如權(quán)利要求3所述的盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器磁頭定位裝置，其特征在于，所述電荷反饋電路包括測(cè)流電阻器，與所述位置控制輸出串聯(lián)耦合并形成為所述電荷反饋輸入；以及電壓測(cè)量電路，跨接耦連到所述測(cè)流電阻器兩端并具有耦連到電荷反饋輸出的電壓反饋輸出。
5．如權(quán)利要求3所述的盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器磁頭定位裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)器電路包括包含第一和第二放大器輸入和一個(gè)放大器輸出的運(yùn)算放大器，其中所述第一和第二放大器輸入分別耦連到所述位置命令輸入和所述電荷反饋輸出；上拉晶體管，耦連到所述位置控制輸出的第一端子并具有一耦連到所述放大器輸出的控制端；以及下拉晶體管，耦連到所述位置控制輸出的所述第一端子并具有一耦連到所述放大器輸出的控制端。
6．如權(quán)利要求3所述的盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器磁頭定位裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括電荷復(fù)位電路，該電路包括用于接收復(fù)位信號(hào)的電荷復(fù)位命令輸入、耦合在所述位置控制輸入和所述電荷驅(qū)動(dòng)器電路之間的第一開(kāi)關(guān)以及跨接耦合在所述微激勵(lì)器兩端的第二開(kāi)關(guān)，其中，所述復(fù)位信號(hào)具有有效狀態(tài)和無(wú)效狀態(tài)，所述第一開(kāi)關(guān)在所述復(fù)位信號(hào)處于無(wú)效狀態(tài)時(shí)具有閉合狀態(tài)而當(dāng)所述復(fù)位信號(hào)處于有效狀態(tài)時(shí)具有打開(kāi)狀態(tài)，所述第二開(kāi)關(guān)在所述復(fù)位信號(hào)處于無(wú)效狀態(tài)時(shí)具有打開(kāi)狀態(tài)而當(dāng)所述復(fù)位信號(hào)處于無(wú)效狀態(tài)時(shí)具有閉合狀態(tài)。
7．如權(quán)利要求3所述的盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器磁頭定位裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括耦合在所述電荷反饋輸出和所述位置命令輸入間的誤差反饋電路。
8．如權(quán)利要求7所述的盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器磁頭定位裝置，其特征在于，所述誤差反饋電路包括積分器，在所選的時(shí)間周期內(nèi)對(duì)所述電荷反饋輸出積分并產(chǎn)生表示傳遞給所述壓電微激勵(lì)器的電荷的積分器輸出；糾錯(cuò)電路，耦連到所述積分器輸出和所述位置控制輸入并且合適于產(chǎn)生校正信號(hào)，該校正信號(hào)代表了與所述位置命令信號(hào)對(duì)應(yīng)的所述壓電微激勵(lì)器的命令位移和與所述積分器輸出對(duì)應(yīng)的所述壓電微激勵(lì)器的實(shí)際位移之間的比較結(jié)果；和求和元件，它對(duì)所述位置命令信號(hào)和所述校正信號(hào)求和以產(chǎn)生施加到所述驅(qū)動(dòng)器電路的經(jīng)校正的位置命令信號(hào)。
9．如權(quán)利要求8所述的盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器磁頭定位裝置，其特征在于，所述糾錯(cuò)電路具有偏差控制輸入并且所述校正信號(hào)可通過(guò)所述偏差控制輸入而被調(diào)整。
10．如權(quán)利要求3所述的盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器磁頭定位裝置，其特征在于，所述電荷反饋電路包括與所述壓電微激勵(lì)器串聯(lián)耦合在所述位置控制輸出的第一和第二端子間并在兩端子間形成一基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)的基準(zhǔn)電容；以及電壓反饋放大器，包括耦連到所述位置命令輸入的非反相輸入、耦連到所述基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)的反相輸入以及耦連到所述驅(qū)動(dòng)器電路的輸出。
11．如權(quán)利要求3所述的盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器磁頭定位裝置，其特征在于，所述電荷反饋電路包括電壓反饋放大器，包括一反相輸入、一耦連到所述位置命令輸入的非反相輸入，以及耦連到所述驅(qū)動(dòng)器電路的輸出；具有第一和第二引腳的電流鏡，其中所述第一引腳與基準(zhǔn)電容串聯(lián)耦合后跨接在所述位置控制輸出，所述第二引腳與所述微激勵(lì)器串聯(lián)耦合后跨接在所述位置控制輸出，并且所述反相輸入耦連到在所述基準(zhǔn)電容和第一引腳之間的基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)。
12．一種控制盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器中磁頭相對(duì)于存儲(chǔ)媒體的徑向位置的方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟(a)相對(duì)于所述存儲(chǔ)媒體支撐磁頭；(b)接收指示所述磁頭的命令徑向位置的位置命令信號(hào)；(c)根據(jù)所述位置命令信號(hào)產(chǎn)生微激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)信號(hào)；(d)根據(jù)所述微激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)壓電微激勵(lì)器改變所述磁頭的實(shí)際徑向位置；(e)測(cè)量由所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳遞給所述壓電微激勵(lì)器的電荷的表示；(f)根據(jù)測(cè)量的電荷表示改變所述微激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
13．如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括(g)選擇性地復(fù)位存儲(chǔ)在所述壓電微激勵(lì)器上的電荷。
14．如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述測(cè)量步驟(e)包括測(cè)量通過(guò)傳感電阻向所述微激勵(lì)器傳遞的電流并將所述測(cè)得的電流轉(zhuǎn)換成反饋電壓；以及所述改變步驟(f)包括根據(jù)在所述反饋電壓和表示所述位置命令信號(hào)的電壓之間的差來(lái)放大所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
15．如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括(g)在所選的時(shí)間周期內(nèi)對(duì)所述反饋電壓求積分以產(chǎn)生一積分反饋電壓；(h)根據(jù)在由所述位置命令信號(hào)指示的命令徑向位置和與所述積分反饋電壓相對(duì)應(yīng)的磁頭的實(shí)際徑向位置之間的比較結(jié)果產(chǎn)生校正信號(hào)；(i)對(duì)所述校正信號(hào)與所述位置命令信號(hào)求和以產(chǎn)生一徑糾正的位置命令信號(hào)，其中所述產(chǎn)生步驟(c)包括根據(jù)所述經(jīng)校正的位置命令信號(hào)產(chǎn)生所述微激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
16．如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括(j)根據(jù)溫度調(diào)整所述校正信號(hào)。
17．如權(quán)利要求15所述的方法。其特征在于，進(jìn)一步包括(j)根據(jù)所述命令徑向位置調(diào)整所述校正信號(hào)。
18．如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述改變步驟(d)包括通過(guò)所述壓電微激勵(lì)器和基準(zhǔn)電容的串聯(lián)連接施加所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)；所述測(cè)量步驟(e)包括測(cè)量在所述基準(zhǔn)電容兩端產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓；以及所述改變步驟(f)包括根據(jù)在所述基準(zhǔn)電壓和表示所述位置命令信號(hào)的電壓之間的差來(lái)放大驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
19．如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述改變步驟(d)包括通過(guò)基準(zhǔn)電容施加所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)以及將所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)鏡像到所述壓電微激勵(lì)器；所述測(cè)量步驟(e)包括測(cè)量在所述基準(zhǔn)電容兩端產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓；以及所述改變步驟(f)包括根據(jù)在所述基準(zhǔn)電壓與代表所述位置命令信號(hào)的電壓之間的差來(lái)放大所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
20．一種盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器磁頭定位裝置，其特征在于，包括磁頭，以及微激勵(lì)器裝置，用于根據(jù)位置命令信號(hào)和傳遞給所述壓電微激勵(lì)器元件的電荷的表示，通過(guò)微激勵(lì)器元件來(lái)控制磁頭相對(duì)于存儲(chǔ)媒體的徑向位置。
全文摘要
一種盤(pán)片驅(qū)動(dòng)器磁頭定位裝置(100)包括一磁頭(110),一支撐磁頭(110)的支承件(112),一工作上耦連到支承件(112)的壓電微激勵(lì)器(130),以及一工作上耦連到壓電微激勵(lì)器(130)的電荷反饋驅(qū)動(dòng)器(202)。還提供了一種相對(duì)于存儲(chǔ)媒體(162)定位磁頭(110)的方法。
文檔編號(hào)G11B5/56GK1321298SQ99807393
公開(kāi)日2001年11月7日 申請(qǐng)日期1999年6月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月15日
發(fā)明者D·W·楊茨, J·C·莫里斯, B·G·莫洛伊, D·A·斯盧澤韋斯基, J·S·賴(lài)特 申請(qǐng)人:西加特技術(shù)有限責(zé)任公司