8. Физические основы магнитной записи.

Запись и считывание информации происходит в процессе взаимодействия магнитного покрытия (НИ) и магнитной головки (МГ), которая представляет собой электромагнит, располагающийся у поверхности движущегося НИ. МГ состоит из сердечника из магнитомягкого материала с малой коэрцетивной силой и большим значением индукции насыщения. На сердечнике располагаются токовые обмотки. Слой НИ, в котором происходит регистрация информации выполняется из магнитотвердого материала со сравнительно большими значениями коэрцетивной силы. Остаточная индукция значительна – большая помехоустойчивость. Материал магнитного покрытия НИ можно представить множеством хаотически расположенных магнитных доменов, организация которых изменяется под действием внешнего магнитного поля. Изображение магнитного домена - стрелка, острие которой соответствует северному полюсу. На Рис. 8.2 показаны различные, возможные состояния материала НИ

А) - размагниченное состояние, когда ориентация доменов хаотична;

Б) и В) - соответствуют намагниченности с горизонтальной ориентацией, в одном из двух состояний насыщения;

Г) и Д) - вертикальная ориентация доменов, перпендикулярная плоскости НИ.

Современные ВЗУ используют для хранения информации два противоположных состояния намагниченности. Размагниченное состояние соответствует хаотической ориентации доменов и не используется, так как возникают трудности с переводом материала в это состояние, а также возрастает влияние помех и ухудшаются показатели плотности записи. Домены материала НИ ориентируются вдоль силовых линий внешнего магнитного поля и, благодаря высокому значению коэрцетивности силы материала, сохраняют полученную ориентацию в течение длительного времени после окончания действия внешнего поля, которое создается с помощью МГ при записи, то есть при подаче в ее обмотку тока записи. Если поле МГ приводит к ориентации доменов в памяти НИ, то магнитная запись называется горизонтальной; если под действием поля головки домены приобретают ориентацию перпендикулярную поверхности НИ (Рис.8.2 Б, В), то такая запись называется вертикальной. Из этих двух способов наиболее распространенным является горизонтальный, хотя вертикальная запись потенциально позволяет получить более высокие показатели плотности. Так как каждый из методов может использовать только два состояния покрытия, то для регистрации информации особое значение приобретают переходы от состояния к состоянию. Переход является "отпечатком", который может быть обнаружен с помощью МГ чтения.

9. Горизонтальная магнитная запись, физические основы.

МГ запись представляет собой магнитопровод с зазором. При протекании тока Iw (Рис.8.3.А) по обмотке, в ее магнитопроводе создается магнитный поток, который замыкается через зазор g. Поскольку магнитное сопротивление воздушного зазора велико, поток частично замыкается через магнитный слой НИ толщиной s. Слой отстоит от головки на расстояние d. В результате происходит изменение ориентации в направлении доменов на тех участках, которые оказались в зоне действия МГ.

Вывод: основной элемент памяти – отпечаток; в магнитный носитель запись была бы невозможна, если бы сердечник не был разряжен.

Предельное значение физической плотности записи зависит от метода записи, способов кодирования, величины зазора МГ, конструкции МГ, расстояния между МГ, покрытия носителя, от характеристик магнитного материала НИ и др.

Магнитная головка чтения позволяет определить моменты времени, когда при движении носителя около нее оказываются границы (между участками) с участками, противоположной намагниченности. Магнитный поток, создаваемый доменами, частично замыкается через магнитопровод МГ-чтения. При прохождении МГ чтение отпечатка потокосцеплнния обмотки изменяется и в ней наводится ЭДС согласно закону Фарадея. ЭДС считывания пропорционально скорости движения потока: . Если отпечатки расположены далеко друг от друга, и их взаимно влиянием можно пренебречь, то форма, наводимая в обмотке головки чтения ЭДС, аппроксимируется гауссовым импульсом (Рис.8.4), а длительность воспроизведения импульса по уровню 0.5 определяется формулой: . Формула показывает, что сокращение длительности импульса воспроизведения может быть достигнуто путем уменьшения зазора головки g, толщины магнитного покрытия s, длины перехода a. Длина перехода определяется взаимодействием соседних участков НИ (Рис.8.5), и для заданного материала при горизонтальной записи ограничена снизу. Уменьшение толщины покрытия снижает амплитуду сигнала считывания. Средняя толщина покрытия материалов на основе окислов железа составляет 5мкм, на основе никель-кобальта 0.5мкм. Зазор в магнитопроводе составляет 0,2-0,5 мкм.

Важным параметром является расстояние от головки до поверхности НИ, оно может быть равно нулю и тогда реализуется контактная запись, характерная для МЛ и ГМД. Когда основной носитель на основе полиэфирной или ацетатной пленки - трение между НИ и МГ вызывает износ и ограничивает допустимую скорость движения НИ. При использовании жестких дисков реализуется бесконтактная запись: МГ на расстоянии 0,2  - 0,5мкм.