使用反射信号增加总传递电流的高速数字信令装置和方法制造方法及图纸

描述了使用所反射的信号来增加传递到接收机的总电流的信令装置和方法。采用动态源侧传输线端接控制来生成构造地与非反射信号相加以便在接收机处增强信号的反射信号。切换控制选择性地连接以及断开传输线源侧端接电阻器，以便提供信号端接或者将其移除。描述了用在例如包括具有基于感应线圈的写磁头的磁存储设备之类的信令系统中的、使用电压或电流源的驱动器设计。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用所发送的信号的预加重(pre-emphasis )的高速信令 (signaling)系统。
技术介绍
存在期望增强在传输线上发送到换能器(transducer)或接收机的信号的 转换速度的很多应用。在耗费最少量的能量或完全没有额外能量的同时来提 供这种增强也是重要的。以下，磁数据存储设备的写线圈传递的电流的特定 示例将用作说明性示例，其也包括在降低系统中的能耗的同时来维持线圈中 的写电流级别的额外挑战。然而，本专利技术具有如本领域技术人员所理解的更 广泛的应用。磁数据存储设备包括前端电路IO(见图1)，其将数据读并且写到诸如在 硬盘驱动器(HDD)存储设备中使用的存储介质，典型地包括用于在磁介质 中读并且写磁转换的一对或多对磁换能器23、 24。滑块(slider) 13包括读 和写换能器元件。读换能器元件23和写换能器元件24也被分别称为读磁头 和写磁头。滑块13被安装在致动器臂(未示出)上，该致动器臂将换能器以 机械方式定位在旋转盘(未示出)上的磁介质上的所选轨道上。去往以及来 自读和写换能器元件的电信号由通过导电路径25A、 25B、 26A、 26B连接的 读放大器21和写驱动器22中的适当的电子电路进行处理。读/写通道20从 读放大器21读取数据，并且将数据信号提供给写驱动器22。写换能器24通过创建与写信号对应的》兹通量反转(magnetic flux reversal )来将关于旋转盘介质的数字信息写在盘上。术语写磁头、写换能器、 写元件和写线圏在此可互换地使用。通过写驱动器22为写线圈提供电流。确 定所生成磁场的极性的线圈中的电流的方向典型地受控于写驱动器电路中的 H电桥，，布置中的四个晶体管开关(未示出)，。由于在写驱动器中生成的写电压(或电流)信号的方波性质的影响，写 信号的频谱内容往往比读信号具有更高频的分量。为了实现高数据速率，在写驱动器与写元件之间使用低损耗高带宽传输线。此外，与期望的数据速率 相比，写换能器的磁切换速度可以相对较低，这在写信号反转期间需要升压 或过冲。为了避免返回到写元件的不期望的信号反射，现有技术的写驱动器通过具有静态(非开关)源端接(termination)的传输线而将电流传递到线圈。 写驱动器通常可以是电压型或电流型的。具有标准静态端接线(terminated line)的电压型写驱动器需要以2Z。L量级的电压提供级别下进行工作，其中， Z。是将写驱动器连接到线圈的传输线的特征阻抗，Iw是线圏所需的电流。电 流型写驱动器使用分路型(shunt-type)线端接，因此，需要在启动时能够提 供2Iw量级的电流级別来实现线圈中的Iw。低功率的设计典型地需要降低工作电压。由于磁头和介质设计中的物理约束固定了待传送至磁记录系统中的写线圈的用于适当磁记录的电流量，因 此降低工作电压涉及降低写驱动器和写线圈之间的轨迹(trace)互连的特征 阻抗。这需要特定设计来允许低阻抗传输线的低插入损耗、大带宽和足够的 物理宽度。现有技术设计的技术将写驱动器的输出阻抗值匹配为等于或比传输线的 特征阻抗大很小的百分比。如果写驱动器的阻抗与传输线的特征阻抗显著地 不匹配，则在现有技术的设计中可能出现不期望的信号反射。反射信号可能 干扰所发送的信号，这导致失真并且使得信号完整性恶化。因此，在现有技 术中，不期望的反射信号在写驱动器的输出处端接，这也称为源侧端接 (termination )。图2是现有技术的具有电流源34、 35的电流源型写驱动器22a和建模为 简单的LRC元件的接收机24A的概念性说明。例如，写驱动器^a可以用在 盘驱动器中，且接收机24A可以是与盘驱动器中的感应写线圈相似的组件。 到接收机24A的连接或引线26C、 26D具有均为总Z。的一半的特征传输线阻 抗Z,和Z2。晶体管开关31a-d (在H电桥布置中)控制流过4妄收才几24A 的电流的方向(极性)。晶体管开关被以符号形式示出来表示开路(高阻抗) 或闭合(导通/低阻抗)状态。在H电桥电路中，电桥的一个引脚(leg)或 另一引脚将电流提供到接收机24A中。在盘驱动器的情况下，从一种极性到 另一极性的转换将信息记录在磁介质中。如所示的那样，开关31b和31c在 31a和31d闭合的同时开路，以便以一个方向施加电流通过接收器24A。开关 的状态被反转以便以相反方向施加电流通过接收器24A。在这种配置中，电阻器29a、 29d提供端接。在全差分工作中，图2中节点C用作虚拟地。Zasio的美国专利4,414,480描述了设计为利用非端接线的信号反射的输 出电路，其中，接收电路对于传输线显现为开路。由于当输出信号到达传输 线的输出端时被完全反射，因此在接收电路处的信号的幅值可以是输出电路 所提供的初始信号的两倍。这是由于反射信号与入射信号结合。这将输出电 路的驱动电流需求减少一半。然而，如果由输出电路来反射信号，则这可能 干扰切换转换的检测。为了避免这种情况，设计输出电路以使得其输出阻抗 近似等于传输线的特征阻抗。因此，输出电路为传输线的输入端提供了串联 端接，并且将完全吸收所反射的信号。Klaassen等人的美国专利6,671 ， 113描述了减少通过感应记录》兹头的电流 的反转时间的写驱动器电路。该写驱动器输出级包括具有输出阻抗Zs的源側 端接电路，其中，源侧端接电路输出阻抗Zs基本上等于Z。，并且在预定持续 时间之内，在互连电路的输入处的写驱动器的源强度S。(其表示电流驱动能 力)在写信号的每次极性反转之后被临时放大。Klaassen的源-端接电流型写 驱动器实施例示出了通过将短电流脉沖连接到集成引线悬挂(ILS )的输入端 而获得写驱动器源强度增强，以使得在电流反转期间在ILS输入端两端创建 较高的电压步长。John Price, Jr.的美国专利6,721,115描述了据称用于通过在写电流转换期 间提升上拉电流而在电流型写驱动器中在切换转换期间提供电流提升的技 术。注意，上面的两个美国专利都图示了在转换事件处以增大写驱动器中的 功耗为代价来提高转换速度的技术水平。商用硬盘中的数据速率被期望在接下来的几年中超过3Gbps,且数据速 率的持续增长对设计者来说提出了功率和热方面的挑战。写驱动器典型地需 要提供大约100mA的电流并且使用5V电源，或近似0.5W的瞬时功率。由 于移动HDD应用需要低于2.5W的总功耗(包括电机等)，因此存在以可能 最低的功率级别并以改进的更高的速率提供硬盘驱动器中的写能力。
技术实现思路
在这个当前专利申请中，描述了改善的低功率设计，其使用数字信令系 统(诸如磁记录系统)中的传输线中的信号反射。目的在于利用这些反射来为接收机(诸如用于磁记录的写线圈)提供附加电流。本专利技术允许写驱动器 提供更少的电流，因此使得写驱动器中的功耗减小，而没有速度性能的恶化。 即使将磁记录系统用作本专利技术的示例性实施例，本领域技术人员也应认可， 本专利技术应用于期望或者需要所发送信号的预加重来提供快速数字信号转换并 且补偿传输线互连的低通滤波响应的高速数字信令系统。本专利技术的实施例使用具有被设计为使用信号反射并且加速所写的数据的 转换时间的源側端接和端接控制的发射机。基于待写的数据，该实施例中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种信令系统，包括：　接收机；　传输线，将所述接收机连接到发射机；以及　发射机，其通过所述传输线将信号发送到所述接收机，所述发射机包括源侧端接以及用于控制源侧端接来生成增强所述信号的信号反射的端接控制。

【技术特征摘要】
US 2008-9-9 12/283,2251.一种信令系统，包括接收机；传输线，将所述接收机连接到发射机；以及发射机，其通过所述传输线将信号发送到所述接收机，所述发射机包括源侧端接以及用于控制源侧端接来生成增强所述信号的信号反射的端接控制。2. 如权利要求1所述的信令系统，其中，所迷端接控制包括用于在受控 时间段之后中断信号反射的装置。3. 如权利要求2所述的信令系统，其中，所述用于中断信号反射的装置传输线的装置。4. 如权利要求1所述的信令系统，其中，所述端接控制包括用于控制所 述源侧端接阻抗级别以生成传输线信号反射的装置。5. 如权利要求1所述的信令系统，其中，所述端接控制包括第一状态， 其中，等于所述传输线的特征阻抗的第一阻抗端接所述传输线；以及第二状 态，其中，第二阻抗端接所述传输线，并且在所述接收机处产生增大所述信 号的信号反射。6. 如权利要求5所述的信令系统，还包括用于通过以所述传输线的特 征阻抗在所述发射机端处端接所述传输线而在已经经过所选择的时间段之后 端接所述信号反射的装置。7. 如权利要求1所述的信令系统，其中，所述源侧端接至少包括第一 和第二可选择阻抗，其中，第一可选择阻抗是等于所述传输线的特征阻抗的 阻抗，第二可选择阻抗是比所述特征阻抗更低的阻抗，其端接所述传输线并 且在所述接收机处产生增大所述信号的信号反射。8. 如权利要求1所述的信令系统，其中，所述源侧端接至少包括第一 和第二可选择阻抗，其中，第一可选择阻抗是等于所述传输线的特征阻抗的 阻抗，第二可选择阻抗是比所述特征阻抗更高的阻抗，其端接所述传输线并 且在所述接收机处产生增大所述信号的信号反射。9. 如权利要求1所述的信令系统，其中，用于所述系统返回到过沖之后的信令过沖幅值、过沖持续时间或电流级别是可编程的。10. 如权利要求1所述的信令系统，还包括用于执行优化算法以确定 用于所述系统在过沖之后返回的优化信令过冲幅值、优化信令过冲持续时间 或...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰T康特雷拉斯，路易兹M弗兰卡内托，
申请(专利权)人：日立环球储存科技荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]