Seagate ST-506 User manual

SEAGATE ThCHNOLOGY
ST-506 MICROWINCHESfER
SERVICE MANUAL
MAY 1, 1982
360 El Pueblo Road Scotts Valley, CA 95066 Phone[phone]

TABLE CF <XNIENTS
SEO]CN
1.0
I~~Irn .................................................. •• 1
1.1
1.2
General Description ••••••••••••••••••••••• ~ •••••••••••••• 1
Specification Sunnary •••••••••••••••••••••••••••••••••••• 2
1.2 •1Phy sic al •• "" """ eee '" .. '" '" .. '" '" '" 2
1.2.2 Reliability ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 2
1.2 •3 Per formance ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 3
1.2.4 Functional •••••••••••••••••••••••••••••••••.••••••• 3
2.0
~y G' CPERA.TICN'S •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 4
2.1 General •...•..••.•.•.••••...•.•......••...•...•.••.••.•.• 4
2.1.1 Recording Format •••••••••••••••••••••••••••••••••• 4
2
.1.2 Tr ack Format ••••••••••••••••••••••••••••••• " •••••• 4
2.1.3 Winchester Heads •••••••••••••••••••••••••••••••••• 6
2.1.4 Discs 6
2.1.5
Air Filtration Systern ••••••••••••••••••••••••••••• 6
2.2 Mechanical Theory •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 7
2.1.1 Track ~ Sensor •••••••••••••••••••••••••••••••••••.• 7
2.2.2
2.2.3
2.2.4
Index Sensor •••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 7
Ground
Spr ing ••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 7
Spindle Brake .......•....•.......................• 8
2.3
Electrical Theory/Flowchart •••••••••••••••••••••••••••••• 9
2.3.1 Motor Speed Control ••••••••••••••••••••••••••••••• 9
2.3.2 Auto Recalibration ••••••••••••••••••••••••••••••• 11
2.3.3 Drive Selection •••••••.•••••••••••••••••••••••••• 13

SEO]CN
TABLE CE a:NIENTS
2.3.4
2.3.5
Step (peration ••••••••••••••••••••••••••••••••••• 14
Read
Cperation ••••••••••••••••••••••••••••••••••• 17
2.3.6 Write Cperation •••••••••••••••••••••••••••••••••• 19
2.4 Test Point Description ••••••••••••••••••• , •••••••••••••• 22
2 • 5 Schana tic s••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••28
3. 0 ~I~<:E/REI>AIR ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 34
3.1
3.2
Introduction •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 34
Rexnovals And Adjusttnents •••••••••••••••••••••••••••••••• 35
3.2.1 Main Control P.C.B ••••••••••••••••••••••••••••••• 35
3.2.2 Motor Control P.C.B •••••••••••••••••••••••••••••• 35
3.2.3 Spindle Brake •••••••••••••••••••••••••••••••••••• 36
3.2.4 Index Sensor ••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 36
3.2.5 Ground Spring •••••••••••••••••••••••••••••••••••• 37
3.2.6 Track ~ Sensor ••••••••••••••••••••••••••••••••••• 37
3 .2 •7 FrontCover •••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 38
3.2.8
3.2.9
Front Cover LED •••••••••••••••••••••••••••••••••• 38
Side Franles •••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 38
4.0
ILLUSTRATED PARTS CATALOG •••••••••••••••••••••••••••••••••••• 40
4.1
4.2
Physical Locations •••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 40
4.1.1 Drive Exploded View •••••••••••••••••••••••••••••• 41
4.1.2 Connectors Exploded View ••••••••••••••••••••••••• 42
Carr~onent Locations ••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 43
ii

SEO]CN
TABLE OF c:INIFNrS
4.2.1 Main COntrol p.e.B. PfiN 20019 ••••••••••••••••••• 44
4.2.2 Main COntrol P.C.B. PIN 20040 ••••••••••••••••••• 45
4.2.3 Motor Control P.C.B. P/;N 20003 •••••••••••••••••• 46
4.3.1
Main
Control
P .C.B.
PjN 20019
••••••••••••••••••• 48
4.3.2
Main Control
P .C.B.
PIN
20040 ••••••••••••••••••• 50
4.3.3
Motor
Control
P .C.B.
PIN 20003
•••••••••••••••••• 52
4.3.4
Spare Parts
List ••••••••••••••.•••••••••.•••••••• 53
iii

LIST CF ILllSTRATICNS
FIGlRE
2.1
Tt ack Format •••••••••••••••••••••••••••• ~ ••••••••••••••••••••• 5
2.2
Test
Point
1Tim.ing ••••••••••••••••• "- •••.••• eo •••••• ~ ~ •••••••• •• 24
2.3
Test
Point 2
Tilning •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 24
2.4
Test
Point
4Tim.ing
•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 24
2.5
Test
Point
5
Tilning •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 24
2.6
Test Point
7
and
8Tim.ing
•••••••••••••••••••••••••••• ' ••••• ••• 25
2.7 Test Point 11 and 13 Tilning •••••••••••••••••••••••••••••••••• 25
2.8 Tes t Point Layout
p.e.B. P~ 20019 •••••••••••••••••••••••• 26
2.9 Tes t Point Layout - P .C.B.
PIN 20040 •••••••••••••••••••••••• 27
LIST CF TABLES
TABLE ~
2.1 Step Pulse Encoding/Phase Sequencing ••••••••••••••••••••••••• 16
iv

Introduction
1.0 INTRODUcnON
1.1 General Description
ST-506 Service Manual
The ST-506 disc drive is a random access storage device with two
non-fcmovable 5 i/4 inch discs as storage media. Each disc surface
emplQYs one moveable head to service 153 data tracks. The total
formatted capacity of the four he ads and surf ac es is 5 meg abyt es (32
sectors per track, 256 bytes per sector, 612 tracks). Up to four drives
may be daisy chain connected in one system.
Low cost and unit reliability are achieved through the use of a band
actuator and open loop stepper head positioning mechanism. The inherent
simplicity of m.echanical construction and electronic controls allows
maintenance free operation throughout the life of the drive. Both
electronic PCB's are mounted outside the HDA for field serviceability.
Mechanical and contamination protection for the heads, actuator and discs
are provided by an impact resistant aluminum enclosure. A self contained
recirculating system supplies clean air through a 0.3 micron filter. A
second port in the filter assembly allows pressure equalization with
ambient air without chance of contamination. A patented spindle pump
aSSUf es adequate air flow and uniform temperature distribution throughout
the head and disc area. Therm.al isolation of the stepper and spindle
motor assemblies from the disc enclosure yields a very low temperature
rise within the enclosure, providing significantly greater off-tr ack margin
and the ability to immediately perform read and write operations after
power up with.nothermal stabilization delay.
The ST-506 electrical interface is similar to the Shugart Associates
SA1000 family of 8 inch fixed disc drives. The ST-506 size and mounting
ar e id en tic al to the industry standard minifloppy disc drives and uses the
same DC voltage and connector. No AC power is required.
Seagate Technology
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Introduction
1.2 Specification Summary
1.2.1 Physical Specifications
Environmental Lnnits
Sf-506 Service Manual
Ambient Temperature:
Ci>erating =
Non-operating =
Temperature Gradient:
Operating =
Non-operating =
ReI at ive HlIl1idi ty =
Maximun el evat ion:
Operating =
Non-operating =
Shock:
<»erating =
r-~on-opelati.ng :::
400 to 1220F (4
0
to 50
0
C)
-40
0
to 1400F (-40
0
to 60
0
C)
'180F / Hour (100 C)
Below condensation
8 to 80% Non-condensing
10,000 Feet
-1000 to 30,000 Feet
,lOG's (On side frames)
D.C. Power Requiranents:
+12V ±5%, 1.8A Typical,4.5A At power on
+5V ±5%" .7A Typical, 1.0A Maximum
Maximun Ripple = 50mv peak to peak (12V, 5V)
Mechanical Dimens ions:
Height =
Width =
Depth =
'¥eight =
Shipping Vleight =
Heat Dissipation:
Typical =
Maxinulm =
3.25 Inches
5.75 Inches
8.00 Inches
4.6 Pounds (2.1Kg)
7.0 Pounds (3.2Kg)
25 Watts
29 Watts
1.2.2 Reliability Specifications
NITBF = 11,000 PCH, Typical usage
MI1R = 30 Minutes
P,M: =Not required
Component design life =5 Years'
Seagate Technology
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Introduction Sf-506 Service Manual
Error Rates:
Soft Read Errors =
Hard Read Errors* =
Seek Error s=
1 per 10 10 bits read
1 per 1012 bits read
1 per 106 seeks
*Not recoverable within 16 retries
1.2.3 Perfonnance Specifications
Capaci ty
Unformat ted:
Per Drive =
Per Sur f ace =
Per Track =
Formatted:
Per Drive =
Per Surface =
Per Track =
Per Sector =
Sectors per Track =
AccessTime:
Track to Track =
Avera.ge* =
lv1ax imum **=
Set tl ing Time =
6.38 Megabytes
1 • 59 Meg aby t es
10416 Bytes
5 .0 Meg aby tes
1.25 Megabytes
8192 Bytes
256 Bytes
32
3 milliseconds
170 mill i seconds
500 milliseconds
15 milliseconds typical
*Reducible to 85 IDS using fast seek algorithm
*Reducible to 205 IDS using fast seek algorithm
Transfer Rate:.
Average Latency:
1.2.4 Functional Specifications:
5.0 Megabits per second
8.33 milliseconds
Rotational Speed =
Recording Density =
Flux Densi ty =
Track Density =
Cyl iode! s=
Tracks =
ReadfWrite Heads =
Di scs =
3600 RPM ±1%
7690 BPI Maximum
7690
FeI 1vlax imum
255 TIl
153
612
4
2
Seagate Technology
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Theory of Oper ations
2.0 THEORY OF OPERATIONS
2.1 General
2.1.1 Recording Format
ST-506 Servic e Manual
The ST-506 uses modified frequency modulation (MFM) as the encoding
method implemented to record data on the drive. This double-density
encoding scheme increases disc data capacity by replacing clock bits with
data bits. Clock bits are written only when data bits are not pr es ent in
both the preceding and the current bit cell. Clock bits are written at
the beginning of the bit cell, while data bi~s are written in the middle.
Due to predictable bit-shift- phenomena, write data may require
precompensatiori. This function must be provided by the controller to
insure data integrity at the specified error rate. The Sf-506 requires
precompensation of write data on cylinders 128 through 152. The data
pattern determines which bits must be precompensated. The recommended
amount of this precompensation is 12ns for both early and late written
bits. All other data patterns are written on time.
2.1.2 Track Format
The track format used on the Seagate ST-506 disc drive is a slightly
modified version of the IBM System 34 double density format. This
format is common to many industry standard floppy disc drives. All
ST-506 drives are formatted at the factory before shipping. Data fields
contain the bit pattern UJL Refer to Figure-2.1 (Track Format).
The Seagate soft-sector format divides each track into 32 sectors with
each containing 256 bytes of data. Total track capacity is 10416 bytes,
of which 8192 bytes are data." Each sector is identified by an
identification field that is different than any other on the drive. The ID
field contains cylinder, head, and sector information as well as address
m ark and error checking polynomials.
It should be noted that the format used by Seagate is recommended and
not required. Use of any other format requires careful evaluation, as the
format is an integral part of the drives' performance and operation. The
Seagate format uses Cyclic Redundancy Checking (eRC) for error
evaluation. The format also allows for a plus or minus speed variation of
3%. The ST-506 specification for spindle speed variation is 1% over the
specified environmental and power limits.
Seag ate Technology
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, __ rL __
FIGURIE 20
TRACK FORMAl· AS SHIPPED
INDEX ----fl ~
I
I
IRepeated
32 ,times (314 Bytes)
I
~
I Gap 1 ID Field -- -Gap 2- ---- Data Fie~d
SYNC eSC C
16X 4E 13XOO A 11 FE IrI ~ I ~ I ~ I ~ 3xOO 113xoo A 11 F81 256 Data
~ '--r
J
lOAM Data AM
GaIP
3
I
~I~
C C 3XOO f15X4E
Gap4
352X
4E
Nominal
-0
l>
C)
m
c.n
WRITE
UPDATE
NOTES: 1. Nominal Track Capacity = 10416 Bytes .
2. Total Data
Bytes/Track = 256 x 3~~ = 8,192
lL--' _
3. Sector interleave factor is 4. SequE!ntiallD Fields are sector numbered 0, B,
16,24, 1,9,17,25,2, 10, 18, 26, ... etc.
4. Data Fields contain
the bit pattern 0000 as shipped
5.
CRC Fire Code =X16+X12+X5+1
6. Bit 7 of Head Byte ID Field equals 1in adefective sector (Cylinder 0is orror free)
7.
Bit 5 of Head Byte reserved for nl.lmberingcylinders greate," than 256
8. Bit 6 of Head Byte reserved for nl.lmbering cylinders greater than 512