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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

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JPH03187002A
JPH03187002A JP2302822A JP30282290A JPH03187002A JP H03187002 A JPH03187002 A JP H03187002A JP 2302822 A JP2302822 A JP 2302822A JP 30282290 A JP30282290 A JP 30282290A JP H03187002 A JPH03187002 A JP H03187002A
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magnetoresistive element
resistance
signal
control signal
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    • GPHYSICS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 A、産業上の利用分野 本発明は、磁気抵抗(MR)エレメントが発生する信号
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。
B、従来の技術 従来技術では、高い線密度で磁性表面からデータを読み
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。
MR全センサ、磁気抵抗材料製の読取りエレメントの抵
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。
米国特許第4706138号明細書には、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、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。
米国特許出願第07/250784号明細書には、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、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。
C0発明が解決しようとする課題 上記の文献も、他の既知の従来の技術も、ゲイン・ファ
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。
06課題を解決するための手段 本発明によれば、MRエレメントが発生する信号を表す
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。
特定の実施例では、入力段は、MRエレメントを一定電
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。
E、実施例 磁気抵抗(MR)エレメントの発生する信号の、選んだ
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。
フィードフォワード[流ILI2は、フィードフォワー
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。
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。
第3図の回路は、第1図のG1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
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。
第4図は、第1図のフィードフォワード回路20の特定
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。
電流11、I2を上に定義したとおりと仮定して、第4
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。
表に使用する記号は次のとおりである。
O=スイッチ開 1=スイツチ閉 ■=電圧検出増幅器G1を伴う電流バイアス式MRエレ
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。
(2)簡単のため、G2は1個と仮定する(第2図で、
Vo=Vi n)。
MRエレメント10の抵抗Rhに反比例する電流I2が
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。
したがって、下記の関係が成り立つ。
(K=ニゲイン数、q=相互コンダクタンス・ゲイン) 反比例電流I2は、線18上に生成する。
F0発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、磁気抵抗(MR)
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。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の原理に従って形成した回路の基本概
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)

    【特許請求の範囲】
  1. (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. (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. (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. (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. (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. (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. (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. (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. (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. (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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