JPH03187002A - 磁気抵抗エレメントが発生する信号の増幅回路 - Google Patents
磁気抵抗エレメントが発生する信号の増幅回路Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
を増幅する回路に関するものであり、特に、選ばれたM
Rエレメント信号の振幅を補償する技術の選択が可能な
回路に関するものである。
取ることができる、磁気抵抗(MR)センサまたはヘッ
ドと呼ばれる磁気トランスジューサが開示されている。
抗変化により、磁場信号を検出する。この抵抗変化は、
エレメントによって検出される磁束の大きさと方向の関
数である。
トが発生する信号をバイアスし増幅する増幅器が記載さ
れている。この増幅器は、dRh/Rh(RhはMRエ
レメントの抵抗、d Rhは磁気信号によって誘導され
るMRエレメントの抵抗変化)を表す、MRエレメント
からの電流信号を検出する。米国特許第4788993
号明細書にも、MRエレメントが発生する信号をバイア
スし増幅する増幅器が記載されている。この増幅器は、
dRh/Rh(RhはMRエレメントの抵抗、dRhは
磁気信号によって誘導されるMRエレメントの抵抗変化
)を表す、MRエレメントからの電圧信号を検出する。
エレメントが発生する信号をバイアスし増幅する増幅器
が記載されている。この増幅器は、dR(RはMRエレ
メントの抵抗、dRhはh 磁気信号によって誘導されるMRエレメントの抵抗変化
)を表す、MRエレメントからの電流信号を増幅する。
クタRhdRh1dRh1dRh/Rh1dR/Rh2
のうち1つまたは複数の線形組合り せを実現する回路については開示していない。
大きさの電気出力信号を発生する回路は、入力段の入力
端子間に結合された、定常状態の抵抗を有するMRエレ
メントを含む。MRエレメントが発生する信号を表す信
号が、入力段の出力端子で発生し、MRエレメントの抵
抗を表す第1の制御信号が入力段内で発生する。入力段
の出力端子は出力段の入力端子に結合され、第1の制御
信号がフィードフォワード回路の入力端子に供給される
。フィードフォワード回路は、その入力に供給された信
号の選ばれた振幅補償特性を表す、第2の制御信号を発
生する。この第2の制御信号が出力段のバイアス端子に
供給されて、MRエレメントが発生した信号の選ばれた
機能が出力段の出力端子で発生する。
圧でバイアスする前置増幅器でも、MRエレメントを一
定電流でバイアスする前置増幅器でもよい。第1の制御
信号がMRエレメントの抵抗に比例する特定の実施例で
は、MRエレメントの抵抗に反比例する第3の制御信号
もフィードフォワード回路に供給することができる。フ
ィードフォワード回路は、電流ミラー回路およびスイッ
チング・ネットワークを含み、スイッチング・ネットワ
ークは、必要があれば、外部信号によって制御すること
ができる。
機能の選択を可能にするMRエレメント増幅/検出回路
の基本概念について、第1図を参照して説明する。G1
は、MRエレメントの定電流または定電圧バイアス、お
よび電圧検出を行なうMR前置増幅器である。電流検出
前置増幅器を使用することも可能である。G2は、前置
増幅器G1を、トランジスタQiとQi′からなる出力
段に結合するバッファ段である。信号vsig(または
I s i g)が、MRエレメント10によって発生
し、G1、G2によって増幅されて、信号Vinを生成
し、それが導体12.14を介して出力段に供給される
。電流工1は、MRニレメン)10の抵抗Rhに比例し
、電流工2は、MRエレメント10の抵抗Rhに反比例
する。これらの電流ILI2は、前置増幅器Gl内で生
成され、導体1B、18を介してフィードフォワード回
路20に供給される。代替方法として、I2を、工1か
ら後で説明する第5図に示すような別の回路で得ること
もできる。
ド回路20の一部であるブロックM1によって反射され
、比例電流工1と反比例電流I2のそれぞれの正および
負の、4種類の電流を生成する。これらの電流は、固定
電流工、■“とともにスイッチング・ネットワーク22
に供給される。スイッチング・ネットワーク22は、こ
れらの電流の任意の組合せを、導体24.26上で出力
増幅トランジスタQ iN Q 1“に対するエミッタ
・バイアス電流として働かせる。バイアス電流■、が変
化すると、回路全体のゲインも1.に比1
1例して変化し、この変化がトラ
ンジスタQ I XQi′のコレクタの両端間で取られ
る出力信号Voutに反映される。
てバイアスされるMR前置増幅器の従来の実施例を示す
。MRエレメント10は、MRニレメン)10の信号電
圧を増幅する入力トランジスタQ17とQ18のベース
の両端間に接続される。G2のゲインが固定されている
ので、上述の第1図に示すように、電流11、I2がフ
ィードフォワードされる場合、電流バイアス式MRエレ
メントの振幅補正のすべての組合せがこの回路で実現で
きる。
によってバイアスされるMR前置増幅器の特定の実施例
を示す。この場合も、上述の第1図に示すように、電流
II、I2がフィードフォワードされる場合、電圧バイ
アス式MRエレメントの振幅補正のすべての組合せがこ
の回路で実現できる。
の実施例を示す。第1図の電流ミラーM1は、破線のボ
ックス28で示しである。この特定の実施例では、電流
ミラー28は、それぞれ電流■1、I2に対する電流ゲ
インP1、P2、P3、P4を有する別々の4つのミラ
ー回路28a128bs 28c128dを含む。スイ
ッチング・ネットワーク22も、破線のボックスで示し
であるが、この実施例では実際のコンタクト・スイッチ
が示しである。しかし、トランジスタ・スイッチを使用
してもよく、これらのスイッチは、局所でまたはデータ
・プロセッサによって制御することができる。スイッチ
のプロセッサ制御を拡張して、入力電流に関連する比例
定数を変更するることもできる。この種の制御は、MR
エレメントの抵抗の関数としての適応振幅等化に有用で
ある。
図の特定の実施例のスイッチの位置の関数として発生し
得る振幅等化の種類を下表に示す。
メント(dRhを検出) ■=電圧検出増幅器G1を伴う電圧バイアス式MRエレ
メント(dRh/Rhを検出)糞 SI S2 S3 S4 S5 MR 0000I 00011 0010I 00111 0100I 振幅補償 注釈 不可能 Ml dR 唯RdR Ml dR+M2 RdR M3 dR/R (M1=Ib I Rc / Vt) (M2=P2 Re Ib / Vt)001011M
1dR◆)I3 dR/R00110I M2RdR
+M3dR/R00111I M1dR+)t2Rd
R+M3dR/R01000I 不可能 0 1 0 0 1 I M1dR+)14RdR
(M4=−PIRcIb/Vt)o 10 1 0
I M2RdR+M4RdR01011I Ml
dR+(M2+M4) RdRo 1 1 0 0
r 143dR/R+M4RdR01101I
)11 dR+H3dR/R+)14 RdR
o 1 1 1 0 I (M2+M4) Rd
R+M3dR/R011111Ml dR+()12+
)I4) RdR+)43 dR/R10000I
不可能 1 0 0 0 1 I M1dR+
M5dR/R()45=:P3RcIb/Vt)100
10I 心RdR◆M5 dR/R10011I
M1dR+M2RdR+M5dR/R10100I
(M3◆M5) dR/R10101I Ml
dR+(M3十M5) dR/R10110I M
2RdR+(M3十M5) dR/R10111I
Ml dR+H2RdR+()[3◆M5) dR/R
11000I 不可能 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1工 0工 1■ I I 1 1■ v v v v v V v v v v v v V Ml dR◆M4 RdR+M5 dR/R(02+M
4) RdR+M5 dR/RMl dR+(M2+M
4) RdR+M5 dR/R()134M5) dR
/R+M4 RdRMl dR+(M3+M5) dR
/R十M4 RdR()12+M4) RdR+(M3
+MS) dR/RMl dR+(M2十M4)
RdR◆(143+)15) dR/R不可能 M6 dR/R(M6=CRe I / Vt)M7
dR(M7=CP2 Re / Vt)M6 dR/R
十酊dR M8 dR/R()48=CP4 Rc / Vt)M
6 dR/R十[8dR/R2 M7 dR+)18 dR/R2 M6 dR/R+M7 dR+)I8 dR/R2不可
能 )46 dR/R+M9 dR(M9=−CPI Re
/ Vt)(87+M9) dR M6 dR/R+()17+M9) dRM8 dR/
R+M9 dR 0110 0111 0111 1000 1000 1001 1001 1010 1010 1011 1011 1100 1100 1101 1101 1110 1110 1111 1111 注:(1) 1 V 146 dR/R+M8 dR/R2+M
9 dROV (M7+M9) dR+M8 dR/
R21V )48 dR/R+(M7+M9) dR
+M8 dR/R20v 不可能 I V Me dR/R+M10 dR/R2(M
10=(P3 Re / Vt)OV )17dR+
M10dR/R21V Me dR/R+M7
dR+M10 dR/R20V (M8十MIO
) dR/R21V Me dR/R+(M8◆M1
0) dR/R20V )f7 dR+(M8十MI
O) dR/R21V Me dR/R十M7 dR
+(M8十MIO) dR/R20v 不可能 I V )46 dR/R+M9 dR+M10
dR/R20V (M7+M9) dR+MIOdR
/R21V Me dR/R+()17+M9) d
R+MIOdR/R20V ()18+MIO) d
R/R2+M9 dRI V Me dR/R+(
)18十MIO) dR/R2+)19 dROV
(M7+M9) dR+(M8+M10) dR/R2
1V Me dR/R+(M7十M9) dR
+(M8十MIO) dR/R2上記のファクターP
i1P2、P3、 P4(第5図参照)は、電流工1、■2に対する関連す
る電流ミラーの電流ゲインを表す。
Vo=Vi n)。
前置増幅器G1からまだ得られていない場合、この反比
例電流I2を生成する回路の従来の実施例を第5図に示
す。この回路では、線16上の電流工1は、第1図の線
16上の電流11に等しく、この電流は、MRエレメン
トの抵抗Rhに比例する。
エレメントが発生する信号の選ばれた振幅補償特性が選
択できる回路を形成することができる。
念を示すブロック・ダイヤグラムである。 第2図は、第1図の01として使用できる、電流によっ
てバイアスされるMR前置増幅器の特定の実施例の回路
図である。 第3図は、第1図の61として使用できる、電圧によっ
てバイアスされるMR前置増幅器の特定の実施例の回路
図である。 第4図は、第1図のフィードフォワード回路の特定の実
施例の回路図である。 第5図は、第1図の磁気抵抗エレメントの抵抗に反比例
する信号を発生させるための特定の実施例の回路図であ
る。
Claims (10)
- (1)磁気抵抗エレメントが発生する信号を表す大きさ
の電気出力を発生する回路において、 定常状態の抵抗値を有する磁気抵抗エレメントと、 入力端子および出力端子を有する入力段と、上記の磁気
抵抗エレメントが発生する信号を表す信号が、上記入力
段の出力端子で発生するように、入力端子の両端間に上
記の磁気抵抗エレメントを結合する手段と、 上記の磁気抵抗エレメントの抵抗を表す第1の制御信号
を発生させるための、上記の入力段内の手段と、 上記の入力段の出力端子に結合され、バイアス端子およ
び出力端子を有する、上記の出力端子から受け取った信
号を増幅し伝達するための出力段と、 第1の入力端子および出力端子、ならびに上記の入力端
子と上記の出力端子との間に結合された、上記の入力端
子に供給される信号の選ばれた振幅等化特性を表す第2
の制御信号を発生するための、手段を有するフィードフ
ォワード回路と、 上記の第1の制御信号を、上記のフィードフォワード回
路の入力端子に結合する手段と、 上記の出力段の出力端子の信号が、磁気抵抗エレメント
が発生する信号の選ばれた機能を表すように、上記のフ
ィードフォワード回路の出力端子を、上記の出力段の上
記のバイアス端子に供給する手段と を含む上記回路。 - (2)磁気抵抗エレメントの抵抗をR_h、磁気信号に
よって生じる磁気抵抗エレメントの抵抗の変化をdR_
hとして、上記の選択された振幅補償特性が、R_hd
R_h、dR_h、dR_h/R_h)およびdR_h
/R_h^2の1つまたは複数の線形組合せを含むこと
を特徴とする、請求項1に記載の回路。 - (3)上記の入力段が、磁気抵抗エレメントを一定電圧
でバイアスする前置増幅器を含むことを特徴とする、請
求項1に記載の回路。 - (4)上記のフィードフォワード回路が、電流ミラー回
路とスイッチング・ネットワークを含むことを特徴とす
る、請求項3に記載の回路。 - (5)上記の第1の制御信号が上記の磁気抵抗エレメン
トの抵抗に比例し、 さらに、上記の磁気抵抗エレメントの抵抗に反比例する
第3の制御信号を発生する手段を含み、上記のフィード
フォワード回路が第2の入力端子を有し、 上記の第3の制御信号を上記のフィードフォワード回路
の上記の第2の入力端子に供給する手段を含む ことを特徴とする、請求項4に記載の回路。 - (6)磁気抵抗エレメントの抵抗をR_h、磁気信号に
よって生じる磁気抵抗エレメントの抵抗の変化をdR_
hとして、上記の選択した振幅補償特性が、R_hdR
_h、dR_h、dR_h/R_h、およびdR_h/
R_h^2の1つまたは複数の線形組合せを含むことを
特徴とする、請求項3に記載の回路。 - (7)上記の入力段が、磁気抵抗エレメントを一定電圧
でバイアスする前置増幅器を含むことを特徴とする、請
求項1に記載の回路。 - (8)上記のフィードフォワード回路が、電流ミラー回
路とスイッチング・ネットワークを含むことを特徴とす
る、請求項7に記載の回路。 - (9)上記の第1の制御信号が上記の磁気抵抗エレメン
トの抵抗に比例し、 さらに、上記の磁気抵抗エレメントの抵抗に反比例する
第3の制御信号を発生する手段を含み、上記のフィード
フォワード回路が第2の入力端子を有し、 上記の第3の制御信号を上記のフィードフォワード回路
の上記の第2の入力端子に供給する手段を含む ことを特徴とする、請求項8に記載の回路。 - (10)磁気抵抗エレメントの抵抗をR_h、磁気信号
により生じる磁気抵抗エレメントの抵抗の変化をdR_
hとして、上記の選ばれた振幅補償特性が、R_hdR
_h、dR_h、dR_h/R_h、およびdR_h/
R_h^2の1つまたは複数の線形組合せを含むことを
特徴とする、請求項7に記載の回路。
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