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专利名称：测量磁阻读磁头的电阻的比例方法
技术领域：
一般说来，本发明涉及计算机存储设备，确切地说，涉及计算机存储设备中的读磁头。更确切地说，本发明涉及一种改进的方法，用于确定计算机存储设备中磁阻读磁头的电阻。
硬盘驱动器的一个部件是一种磁传感器，称为磁头，它是一种电磁设备，紧靠磁盘放置以读写数据。今日很常见的大容量硬盘驱动器，具有多个盘片和多个磁头读写数据。高性能记录磁头的一种类型，是磁阻(MR)磁头。为了优化磁阻磁头的工作点以达到最优性能，重要的是首先了解磁阻磁头的电阻。
磁阻磁头也用于其它常见的存储设备，比如磁带驱动器。对于磁阻读磁头的任何应用，包括磁带驱动器、硬盘驱动器及其它设备，磁阻读磁头的电阻都是重要的。
为了保证不超过磁头的最大功耗，测量读磁头的电阻也是重要的。得知读磁头的电阻之后，在不超过磁头容许的最大功耗的情况下，可以允许流经磁头的偏置电流更大。偏置电流更大意味着磁头输出更大，非常有助于克服写入过程产生的噪音引起的许多系统问题。
测量磁头电阻的另一个优点，是在其安装后的寿命中，收集磁头磨损有关的信息。这是可能的，因为磁头电阻的变化与磨损有关。最后，还能够确定静电放电(ESD)失效，因为失效的磁头具有很高的电阻。
采用基于统计数据获得电阻值是一种办法，但是，制造过程中的变化以及系统对电阻变化的高度敏感性，使这种办法可能发生问题。因此，有必要采用一种系统，比如控制硬盘驱动器中磁阻读磁头的偏置电流，测量磁盘驱动器中每个磁头的电阻，为每个磁头/盘片/通道的部件组合提供最优偏置电流。
在制造时，对每个磁头都确定了最优偏置电流，并存储在磁盘表面。在以后的每次启动操作中，将存储的数值传送到随机存取存储器中，每次执行磁头转换命令时，都要访问随机存取存储器，按照最优数值对活动的磁阻磁头施加偏置电流。
这种方法的一个问题是，测量磁阻磁头的电阻必须在组件级别进行，即在装入硬盘外壳之前。例如，测量电阻必须在磁阻磁头的晶片级别、浮动块组装级别进行，或者在磁头组总成(HSA)级别(在动臂机构组装好，即将放入硬盘外壳时)采用不方便的探针检测方法。在磁阻磁头之后，动臂机构和类似组件也一起放入硬盘外壳中。此后，不把整个部件从外壳中取出，就无法连接到磁阻磁头的端点进行测量。把这些端点延长到外壳之外是不切实际的，因为这会严重降低硬盘设备的文件存取性能。另外，采用这种方法测量磁阻磁头的电阻，消耗时间长，而且需要特殊的探针和夹具达到磁阻磁头的电阻节点。
在制造过程中，有必要采用短路机制比如一个焊珠，保护磁阻记录头不受静电放电(ESD)的损害。为了最大程度地防止静电放电，直到最后时刻——磁头装入外壳时，才去除焊珠。然而，采用常规技术，只有去除短路之后才能测量磁阻磁头的电阻，而硬盘驱动器一旦装入外壳之后，就不易测量电阻了。
磁阻磁头最好设置为从磁带上读取数据。
磁阻磁头最好设置为从磁盘上读取数据。
参考电压最好存储在计算机的存储器中。
在改变可调电流的步骤之后，第一方面涉及的方法最好还包括一个步骤，存储可调电流的数值。
从第二方面而言，本发明提供了一种系统，用于测量磁阻磁头的电阻，包括产生可调偏置电流的电路；为选择性接收偏置电流而连接的磁阻磁头，该偏置电流产生磁阻磁头上的磁头电压；为选择性接收偏置电流而连接的参考负载，该偏置电流产生参考负载上的参考电压；以及测量参考电压与磁头电压的电路，其中参考电压用于，根据偏置电流和磁头电压，确定磁阻磁头的电阻。
产生可调偏置电流的电路，最好包括一个数模转换器。
第二方面涉及的系统，最好还包括一个开关，连接磁阻磁头和产生可调偏置电流的电路。
第二方面涉及的系统，最好还包括存储参考电压的电路。
第二方面涉及的系统，最好还包括一个比较器，连接为接收参考电压和磁头电压。
第二方面涉及的系统，最好还包括至少一个附加的磁阻读磁头。
第二方面涉及的系统，最好还包括一个多路转接器电路，连接为接收磁头电压和参考电压。
第二方面涉及的系统，最好还包括一个分压器电路，用于复制参考电压。
从第三方面而言，本发明提供了一种磁性存储/读取系统，包括采用磁性方法存储信号的一种记录介质；连接为读写该记录介质的一个磁阻元件；以及确定该磁阻元件电阻的电路，该电路具有产生可调偏置电流的电路，该电流选择性地流经该磁阻元件，以产生磁阻元件上的磁头电压；一个参考负载，连接为选择性地接收偏置电流，该偏置电流产生参考负载上的参考电压；以及测量参考电压与磁头电压的电路，其中参考电压用于，根据偏置电流和磁头电压，确定磁阻元件的电阻。
第三方面涉及的系统中，产生可调偏置电流的电路最好包括一个数模转换器。
第三方面涉及的系统，最好还包括一个开关，连接磁阻磁头和产生可调偏置电流的电路。
第三方面涉及的系统，最好还包括存储参考电压的电路。
第三方面涉及的系统，最好还包括一个比较器，连接为接收参考电压和磁头电压。
第三方面涉及的系统，最好还包括至少一个附加的磁阻读磁头。
第三方面涉及的系统，最好还包括一个多路转接器电路，连接为接收磁头电压和参考电压。
第三方面涉及的系统，最好还包括一个分压器电路，用于复制再现参考电压。
从第四方面而言，本发明提供了一种硬盘驱动器单元，包括一个控制器单元；一个与控制器单元连接的主轴驱动控制器；多个叠合的磁盘，安装在与主轴电机连接的主轴上，可旋转，该主轴电机以电子方式连接到主轴驱动控制器；至少一个磁阻(MR)磁头，以电子方式连接到控制器单元；一个动臂机构驱动控制器，连接到控制器单元；一个动臂机构的轴，连接到动臂机构电机上，可旋转，该动臂机构电机连接到动臂机构驱动控制器；一个动臂机构，安装在动臂机构的轴上，包括一个梳状单元，具有多个动臂和套在动臂机构轴上的一个轴孔，以及多个磁头悬挂装置，每个磁头悬挂装置连接在上述多个动臂的其中一个上，包含一个磁阻磁头和一个紧靠上述动臂机构的动臂电子单元，该单元包括一个提供测量启用信号的控制单元；以及位于上述动臂电子单元中的测量电路，包括一个产生可调偏置电流的电路，该电流选择性地流经磁阻元件，以产生磁阻磁头上的磁头电压；一个参考负载，连接为选择性地接收偏置电流，该电流产生参考负载上的参考电压；以及测量参考电压与磁头电压的电路，其中参考电压用于，根据偏置电流和磁头电压，确定磁阻磁头的电阻。
附图简要说明下面作为示例，介绍本发明的一个优选实施例，请参考下列附图

图1表示依据本发明的一个优选实施例的磁阻读磁头测量的电路；图2是依据本发明的一个优选实施例的某个磁阻读磁头的电路；图3展示某个数据处理系统的框图，在其中可实现本发明的一个优选实施例；图4表示依据本发明的一个优选实施例的某个示范性硬盘存储设备；
通过一个4到1的模拟多路转接器150，比较器170的输入之一通过针脚140/142/144连接到磁阻读磁头之一或通过针脚146连接到标定电阻。平行比较器170用于比较参考电压与磁阻读磁头偏置针脚140/142/144上或ICAL标定电阻针脚146上产生的电压。
在本实施例中，对于由芯片产生的输入参考电压，用一个分压器160产生15种不同的参考电压。
在正常操作中，磁阻读磁头连接到针脚140/142/144上。根据系统的需要，可以改变连接磁头的数目。如图2所示，对于读磁头，正常的电路设置是，电阻器210/212/214串联在模块针脚/240/242/244(对应于针脚140/142/144)与磁阻读磁头220/222/224之间，后者又串联另一个电阻器230/232/234后接地。在本优选实施例中，电容器260/262/264也连接在磁阻读磁头偏置针脚240/242/244与地之间。电阻器250也连接在ICAL针脚246与地之间。
测量磁阻读磁头电阻值的优选方法描述如下。本方法使用的是一个比值——在连接到AFE(模拟前端)模块的ICAL针脚的已知电阻上给出固定电压所需的电流，与在磁阻读磁头及其两个偏置电阻器上产生同样电压所需的电流之比。
利用分压器160，在“平行”比较器170的负输入端施加一个参考电压值。通过4到1的模拟多路转接器150，比较器170的正输入端连接到AFE模块的ICAL针脚146上。利用接通开关块136，接通偏置电流发生器120也连接到ICAL针脚146上。现在，7位IDAC 110用于控制流经外接标定电阻器250的“接通偏置”电流的大小。每次电流改变之后，控制测量过程的代码都必须延迟一段时间，在本优选实施例中最小值为1毫秒，使ICAL针脚与地之间产生的电压达到稳定状态，然后检查连接到比较器170输出端的只读寄存器位是1还是0。如果该位是1，意味着连接到ICAL针脚146之电阻器上产生的电压，大于连接到比较器170负输入端的参考电压。如果该位是0，意味着该电阻器上产生的电压小于参考电压。根据这种方法，这些比较用于确定，使ICAL电阻器电压尽可能接近参考电压时，所需的电流大小。该IDAC值(下文称为IICAL)被存储起来供以后。
通过4到1的模拟多路转接器150，比较器170的正输入端现在连接到AFE模块的HB1+、HB2+或HB3+针脚140/142/144上。利用接通开关130/132/134，“接通偏置”电流也接到同样的针脚上。现在，7位IDAC110用于控制流经外接偏置电阻器210/212/214、230/232/234和磁阻读磁头220/222/224的“接通偏置”电流的大小，这些电阻器和磁头连接在AFE模块的HB1+、HB2+或HB3+针脚240/242/244上。每次电流改变之后，控制测量过程的代码都必须延迟一段时间，在本优选实施例中最小值为1毫秒，使外接偏置电阻器和磁阻读磁头上产生的电压达到稳定状态，然后检查连接到比较器输出端的只读寄存器位是1还是0。如果该位是1，意味着外接偏置电阻器和磁阻读磁头上产生的电压，大于连接到比较器负输入端的参考电压。如果该位是0，意味着产生的电压小于参考电压。目的是确定，使偏置电阻器210/212/214、230/232/234和磁阻读磁头220/222/224上产生电压尽可能接近参考电压时，所需的电流大小。正好使比较器的输出由0变为1的电流值被保存，并被称为IMRHEAD。
如果ICAL电阻器的电阻值定义为RICAL，偏置电阻器与磁阻读磁头的电阻值定义为RBIASMR，那么RICAL*IICALRBIASMR*IMRHEAD=VREFVREF]]>或者RICAL*IICALRBIASMR*IMRHEAD=1]]>以上关系是存在的，因为在每种情况下，选定的电流都产生同样的电压值。除了表示偏置电阻器与磁阻读磁头电阻值之和的RBIASMR以外，上式中所有的值都是已知的，因此可以从方程中解出RBIASMRRBIASMR=RICAL*IICALIMRHEAD]]>应当注意，以上方程为在两种条件下产生的“接通偏置”电流的比值。这意味着产生电流时的系统误差会在计算中抵消。
现在可以计算磁阻读磁头的电阻了，因为与磁头串联的两个电阻器的电阻值是已知的。如果RMRHEAD为磁阻读磁头的电阻，RBIAS为偏置电阻器的电阻值，那么下式给出RMRHEAD的值RMRHEAD＝RBIASMR-2*RBIAS或者RMRHEAD=RICAL*IICALIMRHEAD-2*RBIAS]]>一旦得到计算结果，磁阻读磁头的电阻就可以用来确定允许流经磁头的最大偏置电流。在磁头的使用寿命中，磁头的电阻会逐渐增大，得知磁头的电阻之后，也就可以使电流密度保持不变。另外，磁头的电阻也可以用来确定磁头的寿命，以及优化存储设备的操作。与以前的技艺不同，本优选实施例采用一种直流方法来解决问题，在芯片上无须增加很多电路。
现在参看图3，在某个数据处理系统的框图中，可实现本发明的一个优选实施例。数据处理系统300可能是，比如说，位于纽约州Armonk的国际商用机器公司出品的计算机之一。数据处理系统300包括处理器301和302，在本示范实施例中分别连接到二级(L2)高速缓存303和304，后者再连接到一条系统总线306。
连接到系统总线306上的还有系统存储器308和一级主桥(PHB)322。PHB322将I/O总线312连接到系统总线306，在两条总线之间进行数据事务的中继和变换。在本示范实施例中，数据处理系统300包括连接到I/O总线312上的图形适配器318，为显示器320接收用户界面信息。外围设备，比如非易失存储器314——包括某个使用一个或多个磁阻读磁头的硬盘驱动器或磁带驱动器，以及键盘/定点设备316——可能包括一个常规鼠标、一个跟踪球或者类似设备，通过工业标准结构(ISA)桥321连接到I/O总线312。PHB 322也通过I/O总线312连接到PCI插槽324。
图3所示的本示范实施例仅仅为了说明本发明，本领域的技术人员将会理解，可以有许多变化，无论在形式上还是在功能上。例如，数据处理系统300可能也包括一个光盘只读存储器(CD-ROM)或者数字视盘(DVD)设备、一块声卡和音频扬声器以及许多其它可选的部件。可以相信，所有此类变化都在本发明的精神与范畴之中。数据处理系统300和以下的示范图仅仅是以说明为目的的实例，并非试图暗示体系结构上的限制。事实上，这种方法和系统可以很容易地适用于使用磁阻读磁头的存储设备的任何可编程的计算机系统或系统网络。
现在参看图4，根据本发明的一个优选实施例，一台磁盘驱动器直接存取存储设备(DASD)400包括多个盘片401，带有磁记录表面402；一个轴孔或主轴403；一个底盘404；一个偏置信号源控制电路405；一根轴406；多个磁头悬挂装置407；多个磁阻读磁头408；一个盖子409；以及一块电路板412。偏置信号源控制电路405是，按照磁阻读磁头408的电阻，能够改变和设置磁阻读磁头偏置量的任何电路或装置。无论偏置信号源控制电路405位于何处，它都能按照每个磁阻读磁头408各自的电阻，确定其磁阻读磁头偏置。每个磁阻读磁头408的电阻，是根据上述优选方法确定的。
提供给磁阻读磁头408的偏置信号量，是由偏置信号源控制电路405确定的。当电阻比值低于某个所需的理想比值时，就增大磁阻读磁头的偏置电流，以增加磁阻磁头408的灵敏度，从而提高信噪比，改善DASD400的性能。
权利要求
1.确定磁阻磁头电阻的一种方法，包括以下步骤使一个参考电流流经一个参考负载，产生一个参考电压；存储该参考电压；使一个可调电流流经一个磁阻磁头，产生一个磁头电压；改变可调电流，直到磁头电压实际上等于参考电压；以及根据可调电流和磁头电压，确定磁阻磁头的电阻。
2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，磁阻磁头被配置为从磁带上读取数据。
3.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，磁阻磁头被配置为从磁盘上读取数据。
4.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于，参考电压存储在计算机的存储器中。
5.根据权利要求1中所述的方法，进一步包括，在改变可调电流的步骤之后，存储可调电流的数值。
6.确定磁阻磁头电阻的一种系统，包括产生可调偏置电流的电路；连接为选择性接收偏置电流的磁阻磁头，该偏置电流产生磁阻磁头上的磁头电压；连接为选择性接收偏置电流的参考负载，该偏置电流产生参考负载上的参考电压；以及测量参考电压与磁头电压的电路，其特征在于，参考电压用于，根据偏置电流和磁头电压，确定磁阻磁头的电阻。
7.根据权利要求6中所述的系统，其特征在于，产生可调偏置电流的电路包括一个数模转换器。
8.根据权利要求6中所述的系统，进一步包括一个开关，连接磁阻磁头和产生可调偏置电流的电路。
9.根据权利要求6中所述的系统，进一步包括一个存储参考电压的电路。
10.根据权利要求6中所述的系统，进一步包括一个比较器，连接为接收参考电压和磁头电压。
11.根据权利要求6中所述的系统，进一步包括至少一个附加的磁阻读磁头。
12.根据权利要求6中所述的系统，进一步包括一个多路转接器电路，连接为接收磁头电压和参考电压。
13.根据权利要求6中所述的系统，进一步包括一个分压器电路，用于复制参考电压。
14.一种磁性存储/读取系统，包括采用磁性方法存储信号的一种记录介质；连接为读写该记录介质的一个磁阻元件；以及确定该磁阻元件电阻的一个电路，具有产生可调偏置电流的一个电路，该电流选择性地流经该磁阻元件，以产生磁阻元件上的磁头电压；一个参考负载，连接为选择性地接收偏置电流，该偏置电流产生参考负载上的参考电压；以及测量参考电压与磁头电压的电路，其特征在于，参考电压用于，根据偏置电流和磁头电压，确定磁阻元件的电阻。
15.根据权利要求14中所述的系统，其特征在于，产生可调偏置电流的电路，包括一个数模转换器。
16.根据权利要求14中所述的系统，进一步包括一个开关，连接在磁阻磁头和产生可调偏置电流的电路之间。
17.根据权利要求14中所述的系统，进一步包括一个存储参考电压的电路。
18.根据权利要求14中所述的系统，进一步包括一个比较器，连接为接收参考电压和磁头电压。
19.根据权利要求14中所述的系统，进一步包括至少一个附加的磁阻读磁头。
20.根据权利要求14中所述的系统，进一步包括一个多路转接器电路，连接为接收磁头电压和参考电压。
21.根据权利要求14中所述的系统，进一步包括一个分压器电路，用于复制参考电压。
22.一种硬盘驱动器单元，包括一个控制器单元；一个与控制器单元连接的主轴驱动控制器；多个叠合的磁盘，安装在与主轴电机连接的主轴上，可旋转，该主轴电机以电子方式连接到主轴驱动控制器；至少一个磁阻(MR)磁头，以电子方式连接到控制器单元；一个动臂机构驱动控制器，连接到控制器单元；一个动臂机构的轴，连接到动臂机构电机上，可旋转，所述动臂机构电机连接到动臂机构驱动控制器；一个动臂机构，连接在动臂机构的轴上，包括一个梳状单元，具有多个动臂和套在动臂机构轴上的一个轴孔，以及多个磁头悬挂装置，每个悬挂装置连接在所述多个动臂之一上，每个磁头悬挂装置包含一个磁阻磁头，以及一个紧靠所述动臂机构放置的动臂电子单元，包括一个提供测量启动信号的控制单元；以及在所述动臂电子单元中实现的测量电路，包括一个产生可调偏置电流的电路，该电流选择性地流经磁阻元件，以产生磁阻磁头上的磁头电压；一个参考负载，连接为选择性地接收偏置电流，该电流产生参考负载上的参考电压；以及测量参考电压与磁头电压的电路，其特征在于，参考电压用于，根据偏置电流和磁头电压，确定磁阻磁头的电阻。
全文摘要
参考电流(ICAL)与电阻用于确定参考电压。然后对磁阻读磁头施加可变电流,通过调节电流,使电压与参考电压(Vref)相同。再用已知的电流和电压确定磁阻读磁头的电阻。
文档编号G01R27/14GK1373889SQ0081282
公开日2002年10月9日 申请日期2000年9月8日 优先权日1999年9月14日
发明者拉里·L·特雷特, 詹姆斯·E·马尔姆伯格 申请人:国际商业机器公司