JP2005004881A - 磁気記録再生装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】磁気記録再生装置1は、バイアス電圧(Vb−)を入力するトランジスタ12と、Vb−よりも高いバイアス電圧(Vb+)を入力するトランジスタ13と、トランジスタ12、13に両端が接続される磁気抵抗効果型ヘッド11と、トランジスタ12と磁気抵抗効果型ヘッド11との接続部に接続される定電流回路5と、トランジスタ13と磁気抵抗効果型ヘッド11との接続部に接続される可変電流回路7と、トランジスタ12、13の電流を変換して出力される差動電圧(V1、V2)に応じて、可変電流回路7の電流を制御するフィードバック回路6と、を備える。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果型ヘッドを搭載した磁気記録再生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の磁気記録再生装置は、磁気抵抗効果型ヘッドの抵抗値が磁気ディスク等の磁気媒体から受ける磁界に応じて変化し、これを電圧変換し、その電圧を増幅して出力する。すなわち、磁気抵抗効果型ヘッドは、磁気媒体に記録されたデータを抵抗値の変化として読み出すので、その抵抗値の変化率(MR比)が大きいことが望ましい。近年、磁気媒体の高密度化に伴い、そのMR比が大きい、すなわち、高感度の磁気抵抗効果型ヘッド(再生ヘッド)として、GMR(Giant Magnetoresistive)ヘッドが開発され、続いてTMR(Tunneling Magnetoresistive)ヘッドが開発されている。現在のところ、GMRヘッドのMR比として10%が達成でき、TMRヘッドではそれ以上が達成できている。さらに、TMRヘッドは、GMRヘッドが30乃至80Ω程度であるのに比し、200乃至400Ω程度とヘッド自体の抵抗が高いので、より大きな出力を得ることが可能である。
【0003】
この種の磁気記録再生装置の従来例を図10に示す。このものは、GMRヘッドまたはTMRヘッドを用いた磁気記録再生装置として広く知られているものである。
【0004】
この磁気記録再生装置101は、差動電圧(V1、V2)を出力する磁気抵抗センス回路104と、磁気抵抗センス回路104に流れる電流(I0)の電流源となる可変電流回路107と、磁気抵抗センス回路104の出力を増幅して後続の回路を駆動するする駆動用増幅器110と、差動電圧(V1、V2)に応じて、可変電流回路107に流れる電流を制御するフィードバック回路106と、から構成される。
【0005】
磁気抵抗センス回路104は、磁気抵抗効果型ヘッド111と、それぞれのエミッタが接続部a、bにおいて磁気抵抗効果型ヘッド111の両端に接続され、ベースに差動のバイアス電圧(Vb−、Vb+)が印加されるトランジスタ112、113と、トランジスタ112、113のそれぞれのコレクタに接続され、他端は正側の電源電圧(PS+)に接続される負荷抵抗120、121と、から構成される。この負荷抵抗120、121に生じる電圧が、磁気抵抗センス回路104の出力電圧、すなわち、差動電圧(V1、V2)となる。
【0006】
可変電流回路107は、トランジスタ115と、トランジスタ115のエミッタに接続され、他端は負側の電源電圧(PS−)に接続される抵抗119と、から構成される。トランジスタ115のコレクタは、磁気抵抗センス回路4の接続部aに接続される。
【0007】
フィードバック回路106は、磁気抵抗センス回路104が出力する差動電圧(V1、V2)を入力して、それに応じた電流を出力する増幅器(gmアンプ)122と、gmアンプ122が出力する電流の電荷を蓄積し、可変電流回路107のトランジスタ115のベースに接続されるコンデンサ123と、から構成される。
【0008】
このものは、以下のように動作する。まず、磁気記録媒体からの磁界が変化しない定常状態では、負荷抵抗121と負荷抵抗120による降下電圧は等しく、gmアンプ122はコンデンサ123の蓄積電荷を吸い込んだり、あるいは供給したりすることはない。また、この時、駆動用増幅器110からは一定電圧が出力される。
【0009】
次に、磁気記録媒体からの磁界が変化し、磁気抵抗効果型ヘッド111の抵抗値(RMR)が下がった場合、過渡的に、トランジスタ113を流れる電流(I2)は増加し、トランジスタ112を流れる電流(I1)は減少する。その結果、負荷抵抗121による降下電圧が負荷抵抗120によるる降下電圧よりも大きくなるので、gmアンプ122はコンデンサ123の蓄積電荷を供給する向きの電流出力となる。また、この時、駆動用増幅器110からは負の差動電圧が出力される。
【0010】
そして、コンデンサ123の蓄積電荷が増加し、その電圧が上がると、抵抗119にかかる電圧も上がる。よって、抵抗119およびトランジスタ115に流れる電流(I0)は増加し、トランジスタ112を流れる電流(I1)も増加する。その結果、磁気抵抗効果型ヘッド111に流れる電流、すなわちトランジスタ113を流れる電流(I2)とトランジスタ112を流れる電流(I1)は等しくなり、磁気記録再生装置101は安定し、定常状態になる。
【0011】
また、磁気記録媒体からの磁界が変化し、磁気抵抗効果型ヘッド111の抵抗値(RMR)が上がった場合、上記と逆の動作を行い、過渡的に、駆動用増幅器110からは正の差動電圧が出力される。
【0012】
今、トランジスタ112、113の各々のベースに、バイアス電圧(Vb−、Vb+)として、Vb−(ΔVb)/2、Vb+(ΔVb)/2が印加されているとする。定常状態では、トランジスタ113を流れる電流(I2)とトランジスタ112を流れる電流(I1)を等しくするように、エミッタ・ベース間電圧は等しくなる。従って、磁気抵抗効果型ヘッド111の両端にはΔVbの電圧がかかる。
【0013】
磁気抵抗効果型ヘッド111には、トランジスタ113を流れる電流(I2)が流れるので、以下の式が成立する。
I1=I2=(ΔVb)/RMR ・・・(1)
【0014】
【特許文献1】特開昭60−40504号公報
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
磁気抵抗効果型ヘッドがTMRヘッドの場合、そのヘッド自体の抵抗値(RMR)は上記したように200乃至400Ω程度であり、GMRヘッドが30乃至80Ω程度であるのに比べて高い。これにより、TMRヘッドは大きな出力が可能になるのであるが、反面、破壊され易いため、高い電圧をかけることはできない。
【0016】
そこで、TMRヘッドを用いる場合、上記バイアス電圧の差分(ΔVb)の電圧の上限を0.3V程度に設定する必要があった。また、ΔVbの電圧の下限は、適切な読み取り特性を得るために、0.05Vは必要となる。
【0017】
なお、TMRヘッド自体の抵抗値(RMR)は200乃至400Ω程度、GMRヘッドでは30乃至80Ω程度と、そのバラツキは大きいが、これは製法上の問題に帰因すると考えられている。
【0018】
これらの値を上記(1)式に当てはめると、I1、I2の最大値は、ΔVbが0.3V、RMRが200Ωの場合で、1.5mAとなる。I1、I2の最小値は、ΔVbが0.05V、RMRが400Ωの場合で、125μAとなる。従って、最大値と最小値の差は12倍となる。
【0019】
一方、磁気記録再生装置には、高速で動作可能な周波数特性、トランジスタ等が発生するノイズの低減化、低消費電力化などが求められる。一般的に、トランジスタに流れる電流を多くすれば高速化を実現できるが、低消費電力の要求には反する。また、ノイズの低減は、トランジスタに流れる電流を大きく、または小さくすれば実現できるものではなく、シミュレーションにより最適値が決められる。
【0020】
従って、上記のように、磁気抵抗センス回路の電流値変動、すなわち、I1、I2の最大値と最小値の差は12倍となるため、この広い範囲で、上記した要求を実現する回路構成の磁気記録再生装置を実現するのは困難であった。
【0021】
本発明の目的とするところは、磁気抵抗センス回路の電流値変動を小さくできる回路構成の磁気記録再生装置を提供することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項1に係わる磁気記録再生装置は、第1のバイアス電圧を入力する第1のトランジスタと、第1のトランジスタに対し並列的に接続され第1のバイアス電圧よりも高い第2のバイアス電圧を入力する第2のトランジスタと、第1、第2のトランジスタに両端が接続される磁気抵抗効果型ヘッドと、を有し、磁気抵抗効果型ヘッドの抵抗値の変化に応じて変化する第1、第2のトランジスタの電流を変換して差動電圧として出力する磁気抵抗センス回路と、前記第1のトランジスタと前記磁気抵抗効果型ヘッドとの接続部に接続される定電流回路と、前記第2のトランジスタと前記磁気抵抗効果型ヘッドとの接続部に接続される可変電流回路と、前記磁気抵抗センス回路より出力される差動電圧に応じて、前記可変電流回路の電流を制御するフィードバック回路と、を備えることを特徴とする。
【0023】
請求項2に係わる磁気記録再生装置は、第1のバイアス電圧を入力する第1のトランジスタと、第1のトランジスタに対し並列的に接続され第1のバイアス電圧よりも高い第2のバイアス電圧を入力する第2のトランジスタと、第1、第2のトランジスタに両端が接続される磁気抵抗効果型ヘッドと、を有し、磁気抵抗効果型ヘッドの抵抗値の変化に応じて変化する第1、第2のトランジスタの電流を変換して差動電圧として出力する磁気抵抗センス回路と、前記第1、第2のトランジスタと前記磁気抵抗効果型ヘッドとの接続部に接続される第1、第2の定電流回路と、前記磁気抵抗センス回路より出力される差動電圧に応じて、前記第1または第2のトランジスタの電流を制御するフィードバック回路と、を備えることを特徴とする。
【0024】
請求項3に係わる磁気記録再生装置は、第1のバイアス電圧を入力する第1のトランジスタと、第1のトランジスタに対し並列的に接続され第1のバイアス電圧よりも高い第2のバイアス電圧を入力する第2のトランジスタと、第1、第2のトランジスタに両端が接続される磁気抵抗効果型ヘッドと、を有し、磁気抵抗効果型ヘッドの抵抗値の変化に応じて変化する第1、第2のトランジスタの電流を変換して差動電圧として出力する磁気抵抗センス回路と、前記第1、第2のトランジスタと前記磁気抵抗効果型ヘッドとの接続部に接続される可変電流回路と、前記磁気抵抗センス回路より出力される差動電圧を基準電圧と比較して、前記可変電流回路の電流を制御するフィードバック回路と、を備えることを特徴とする。
【0025】
請求項1乃至3に記載の磁気記録再生装置では、磁気抵抗効果型ヘッドにつながる第1、第2のトランジスタに流れる電流値の変動範囲を小さくすることにより、高速で動作可能な周波数特性、トランジスタ等が発生するノイズの低減化、低消費電力化を実現化することができる。
【0026】
請求項4に係わる磁気記録再生装置は、請求項1乃至3に記載の磁気記録再生装置において、前記差動電圧は前記第1、第2のトランジスタの寄生容量の影響をなくすための第3、第4のトランジスタを介して変換出力されることを特徴とする。
【0027】
請求項4に記載の磁気記録再生装置では、第1、第2のトランジスタと出力とを分離することにより、さらに高速化を図ることができる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施形態に係わる磁気記録再生装置の回路図である。
【0029】
この磁気記録再生装置1は、磁気抵抗効果型ヘッド11の抵抗値の変化を検出するものであって、以下の回路を主要回路としている。すなわち、磁気記録再生装置1は、磁気抵抗センス回路4と、磁気抵抗センス回路4から引き込む電流(Ib、I0)の電流源となる定電流回路5および可変電流回路7と、磁気抵抗センス回路4の出力である差動電圧(V1、V2)を増幅して、後続の回路を駆動するする駆動用増幅器10と、差動電圧(V1、V2)に応じて、可変電流回路7に流れる電流を制御するフィードバック回路6と、を有して構成される。
【0030】
磁気抵抗センス回路4は、第1のバイアス電圧(Vb−)を入力するNPN型の第1のトランジスタ12と、第1のトランジスタ12に対し並列的に接続され、第1のバイアス電圧よりも高い第2のバイアス電圧(Vb+)を入力するNPN型の第2のトランジスタ13と、両トランジスタ12、13のエミッタ間に、すなわち、接続部a、bにおいて両端が接続される磁気抵抗効果型ヘッド11と、これらトランジスタ12、13のコレクタにエミッタが接続され、ベースには共通のバイアス電圧(Vb2)が印加されるNPN型の第3、第4のトランジスタ16、17と、これらトランジスタ16、17のそれぞれのコレクタに接続され、他端は正側の電源電圧(PS+)に接続される負荷抵抗20、21と、を有して構成される。この磁気抵抗センス回路4は、磁気抵抗効果型ヘッド11の抵抗値の変化に応じて変化する第1、第2のトランジスタの電流を、負荷抵抗20、21において電圧に変換することにより、この電圧を差動電圧(V1、V2)として出力する。
【0031】
定電流回路5は、ベースにバイアス電圧(Vb3)が印加されるNPN型のトランジスタ14と、トランジスタ14のエミッタに接続され、他端は負側の電源電圧(PS−)に接続される抵抗18と、から構成される。トランジスタ14のコレクタは、磁気抵抗センス回路4の接続部a、すなわち、第1のトランジスタ12のエミッタと磁気抵抗効果型ヘッド11との接続部に接続される。
【0032】
可変電流回路7は、NPN型のトランジスタ15と、トランジスタ15のエミッタに接続され、他端は負側の電源電圧(PS−)に接続される抵抗19と、から構成される。トランジスタ15のコレクタは、磁気抵抗センス回路4の接続部b、すなわち、第2のトランジスタ13のエミッタと磁気抵抗効果型ヘッド11との接続部に接続される。
【0033】
フィードバック回路6は、磁気抵抗センス回路4が出力する差動電圧のV1を反転入力端子に入力し、差動電圧のV2を非反転入力端子に入力するgmアンプ22と、gmアンプ22が出力する電流の電荷を蓄積し、可変電流回路7のトランジスタ15のベースに接続されるコンデンサ23と、から構成される。このフィードバック回路6は、磁気抵抗センス回路4より出力される差動電圧(V1、V2)に応じて、可変電流回路7の電流を制御する。
【0034】
このものは、以下のように動作する。まず、磁気記録媒体からの磁界が変化しない安定状態では、負荷抵抗21と負荷抵抗20による電圧降下は等しく、gmアンプ22はコンデンサ23の蓄積電荷を吸い込んだり、あるいは供給したりすることはない。また、この時、駆動用増幅器10からは一定電圧が出力される。
【0035】
次に、磁気記録媒体からの磁界が変化し、磁気抵抗効果型ヘッド11の抵抗値(RMR)が下がった場合、過渡的に、第2のトランジスタ13を流れる電流(I2)は増加し、第1のトランジスタ12を流れる電流(I1)は減少する。その結果、負荷抵抗21による降下電圧が負荷抵抗20による降下電圧よりも大きくなるので、gmアンプ22はコンデンサ23の蓄積電荷を引き抜く向きの電流出力となる。また、この時、駆動用増幅器10からは負の差動電圧が出力される。
【0036】
そして、コンデンサ23の蓄積電荷が減少し、その電圧が下がると、抵抗19にかかる電圧も下がる。よって、抵抗19およびトランジスタ15に流れる電流(I0)は減少し、第2のトランジスタ13を流れる電流(I2)も減少する。その結果、第2のトランジスタ13を流れる電流(I2)と第1のトランジスタ12を流れる電流(I1)は等しくなり、磁気記録再生装置1は定常状態となる。
【0037】
また、磁気記録媒体からの磁界が変化し、磁気抵抗効果型ヘッド11の抵抗値(RMR)が上がった場合、上記と逆の動作を行い、過渡的に、駆動用増幅器10からは正の差動電圧が出力される。
【0038】
以上、この磁気記録再生装置1の動作について説明したが、このものは、磁気抵抗効果型ヘッド11の両側で電流を引き抜いているため、磁気抵抗センス回路4の電流値変動を小さくできる。以下、具体的な計算について説明する。
【0039】
今、第1、第2のトランジスタ12、13の各々のベースに、バイアス電圧(Vb−、Vb+)として、Vb1−(ΔVb1)/2、Vb1+(ΔVb1)/2が印加されているとする。定常状態では、第2のトランジスタ13を流れる電流(I2)と第1のトランジスタ12を流れる電流(I1)を等しくするように、これらのエミッタ・ベース間電圧は等しくなる。従って、磁気抵抗効果型ヘッド11の両端にはΔVb1の電圧がかかる。
【0040】
定常状態では、以下の式が成立する。
I1=IB−(ΔVb1)/RMR ・・・(2)
I2=I0+(ΔVb1)/RMR ・・・(3)
I1=I2 ・・・(4)
【0041】
よって、I0=IB−2×(ΔVb1)/RMR ・・・(5)
であるので、IBは以下の条件で設定する必要がある。すなわち、
IB≧2×(ΔVb1)/RMR ・・・(6)
【0042】
上記のΔVb1が0.3V、RMRが200Ωの場合では、(6)式からIBは3mA以上でなければならない。仮に、IBを5mAに設定すると、(2)式と(4)式より、I1 、I2は3.5mAとなり、これがI1、I2の最小値となる。ΔVb1が0.05V、RMRが400Ωの場合では、(2)式と(4)式より、I1 、I2は4.875mAとなり、これがI1、I2の最大値となる。
【0043】
従って、磁気抵抗センス回路の電流値変動、すなわち、上記のI1、I2の最大値と最小値の差は、1.4倍という小さい値になるのである。このように、磁気抵抗センス回路の電流値変動を小さくできることにより、高速で動作可能な周波数特性、トランジスタ等が発生するノイズの低減化、低消費電力化などの要求に対応した好適な磁気記録再生装置を構成することができるようになる。
【0044】
また、第3、第4のトランジスタ16、17は、負荷抵抗20、21による出力電圧を第1、第2のトランジスタ12、13から分離して、その大きな寄生容量等の影響をなくすためのものである。つまり、第1、第2のトランジスタ12、13はノイズの低減化のために、サイズの大きなものにする必要があるからである。第3、第4のトランジスタ16、17が有ると、磁気記録再生装置の高速化に効果があるが、他の対策(例えば、電流の増加など)で高速化を図るのならば、省略することも可能である。
【0045】
次に、本発明の第2の実施形態である磁気記録再生装置を図2を用いて説明する。この磁気記録再生装置30は、磁気抵抗センス回路4と、定電流回路(第1の定電流回路)5と、定電流回路5と等しい定電流(IB)を流すもう1つの定電流回路(第2の定電流回路)33と、駆動用増幅器10と、磁気抵抗センス回路4の接続部bに流れる電流を制御するフィードバック回路32と、を有して構成される。磁気抵抗センス回路4、第1の定電流回路5、駆動用増幅器10は上記の第1の実施形態におけるものと同じである。
【0046】
第2の定電流回路33は、第1の定電流回路5と同じく、トランジスタと抵抗(NPN型のトランジスタ38、抵抗39)とから構成され、トランジスタ38のベース電圧(Vb3)は第1の定電流回路5のトランジスタ14と共通にする。トランジスタ38のコレクタは、磁気抵抗センス回路4の接続部b、すなわち、第2のトランジスタ13のエミッタと磁気抵抗効果型ヘッド11との接続部に接続される。
【0047】
フィードバック回路32は、磁気抵抗センス回路4が出力する差動電圧のV1を反転入力端子に入力し、V2を非反転入力端子に入力するgmアンプ35と、gmアンプ35の出力に接続されるコンデンサ37とPMOSトランジスタ36と、から構成される。PMOSトランジスタ36のドレインは、磁気抵抗センス回路4の接続部bに接続される。このフィードバック回路32は、磁気抵抗センス回路より出力される差動電圧(V1、V2)に応じて、コンデンサ37の蓄積電荷を調整することにより、PMOSトランジスタ36に流れる電流(IFB)を制御し、これにより、第2のトランジスタ13の電流(I2)を制御している。
【0048】
なお、磁気記録再生装置は磁気記録媒体からの磁界の変化時に信号を発生するため、その周波数特性においては低域カットオフ周波数が存在する。本実施形態のフィードバック回路32においては、低域カットオフ周波数をできるだけ低い値にするために、gmアンプ35の電圧電流変換比率を下げるとともに、gmアンプ35の出力の受け側として、ベース電流分だけ有利になるMOS型のトランジスタ36を使用している。後述の他の実施形態においても、同じ理由から、フィードバック回路の出力段にはMOS型のトランジスタを使用している。
【0049】
今、バイアス電圧(Vb−、Vb+)として、上記の通り、Vb1−(ΔVb1)/2、Vb1+(ΔVb1)/2が印加されているとすると、磁気抵抗効果型ヘッド11の両端にΔVb1の電圧がかかる。
【0050】
定常状態では、以下の式が成立する。
IB=I1+(ΔVb1)/RMR ・・・(7)
IB=I2−(ΔVb1)/RMR+IFB ・・・(8)
I1=I2 ・・・(9)
【0051】
よって、
IFB=2×(ΔVb1)/RMR ・・・(10)
I1=I2=IB−(ΔVb1)/RMR ・・・(11)
であるので、IBは以下の条件で設定する必要がある。すなわち、
IB≧(ΔVb1)/RMR ・・・(12)
【0052】
上記のΔVb1が0.3V、RMRが200Ωの場合では、(7)式からIBは1.5mA以上でなければならない。IBを5mAに設定すると、(11)式より、I1 、I2は3.5mAである。ΔVb1が0.05V、RMRが400Ωの場合では、(11)式より、I1 、I2は4.875mAである。従って、最大値と最小値の差は1.4倍となり、第1の実施形態である磁気記録再生装置と同様の効果を得ることができる。
【0053】
次に、本発明の第3の実施形態である磁気記録再生装置を図3を用いて説明する。この磁気記録再生装置31は、第2の実施形態である磁気記録再生装置30のフィードバック回路32の出力を、磁気抵抗センス回路4の第2のトランジスタ13と第4のトランジスタ17の接続部(接続部d)に接続したことのみが異なる。
【0054】
上記のバイアス電圧(Vb−、Vb+)条件とすると、定常状態では、以下の式が成立する。
IB=I1+(ΔVb1)/RMR ・・・(13)
IB=I2−(ΔVb1)/RMR ・・・(14)
I1=I2−IFB ・・・(15)
【0055】
よって、
IFB=2×(ΔVb1)/RMR ・・・(16)
である。(1)式より、IBは以下の条件で設定する必要がある。すなわち、
IB≧(ΔVb1)/RMR ・・・(17)
【0056】
上記のΔVb1が0.3V、RMRが200Ωの場合では、(17)式からIBは1.5mA以上でなければならない。IBを5mAに設定すると、(13)式より、I1 は3.5mAとなり、(14)式より、I2は6.5mAとなる。ΔVb1が0.05V、RMRが400Ωの場合では、(13)式より、I1は4.875mAとなり、(14)式より、I2は5.125mAとなる。従って、I1の最大値と最小値の差は1.4倍となり、I2の最大値と最小値の差は約1.3倍となるので、第1、第2の実施形態である磁気記録再生装置と同様の効果を得ることができる。
【0057】
また、第2、第3の実施形態である磁気記録再生装置におけるフィードバック回路32を図6に示すフィードバック回路に置き換えることもできる。
【0058】
図6のフィードバック回路は、磁気抵抗センス回路4が出力する差動電圧のV1を非反転入力端子に入力し、V2を反転入力端子に入力するgmアンプ41と、gmアンプ41の出力に接続されるコンデンサ43およびトランジスタ42と、から構成される。トランジスタ42のエミッタは、磁気抵抗センス回路4における上記の接続部bまたはdに接続される。このものは、低域カットオフ周波数をできるだけ低くしたい場合には、多少不利であるが、回路が全てバイポーラ型で構成できるため、バイポーラ・MOS混在プロセスを使わない半導体集積回路で実現することができる。
【0059】
次に、本発明の第4の実施形態である磁気記録再生装置を図4を用いて説明する。この磁気記録再生装置50は、第2、第3の実施形態である磁気記録再生装置30、31のフィードバック回路32がフィードバック回路52に代わり、その出力は、磁気抵抗センス回路4における上記の接続部aに接続される。
【0060】
フィードバック回路52は、磁気抵抗センス回路4が出力する差動電圧のV1を非反転入力部に、V2を反転入力部に入力するgmアンプ53と、gmアンプ53の出力にともに接続されるコンデンサ54およびNMOSトランジスタ55と、から構成される。NMOSトランジスタ55のドレインは磁気抵抗センス回路4の接続部aに接続され、NMOSトランジスタ55に帰還電流(IFB)を流し、これにより第1のトランジスタ12の電流(I1)を制御している。
【0061】
上記のバイアス電圧(Vb−、Vb+)条件とすると、定常状態では、以下の式が成立する。
IB=I1+(ΔVb1)/RMR−IFB ・・・(18)
IB=I2−(ΔVb1)/RMR ・・・(19)
I1=I2 ・・・(20)
【0062】
よって、
IFB=2×(ΔVb1)/RMR ・・・(21)
I1=I2=IB+(ΔVb1)/RMR ・・・(22)
である。
【0063】
IBを5mAに設定すると、ΔVb1が0.3V、RMRが200Ωの場合では、(22)式より、I1 、I2は6.5mAとなる。ΔVb1が0.05V、RMRが400Ωの場合では、I1 、I2は5.125mAとなる。従って、I1、I2の最大値と最小値の差は約1.3倍となるので、第1、第2、第3の実施形態である磁気記録再生装置と同様の効果を得ることができる。
【0064】
次に、本発明の第5の実施形態である磁気記録再生装置を図5を用いて説明する。この磁気記録再生装置51は、第4の実施形態である磁気記録再生装置50のフィードバック回路52の出力を、磁気抵抗センス回路4のトランジスタ12と16の接続部(接続部c)に接続したことのみが異なる。
【0065】
上記のバイアス電圧(Vb−、Vb+)条件とすると、定常状態では、以下の式が成立する。
IB=I1+(ΔVb1)/RMR ・・・(23)
IB=I2−(ΔVb1)/RMR ・・・(24)
I1+IFB=I2 ・・・(25)
【0066】
よって、
IFB=2×(ΔVb1)/RMR ・・・(26)
である。
【0067】
IBを5mAに設定すると、ΔVb1が0.3V、RMRが200Ωの場合では、(23)式より、I1 は3.5mAとなり、(24)式より、I2は6.5mAとなる。ΔVb1が0.05V、RMRが400Ωの場合では、(23)式より、I1 は4.875mAとなり、(24)式より、I2は5.125mAとなる。従って、I1の最大値と最小値の差は1.4倍となり、I2の最大値と最小値の差は約1.3倍となるので、上記第1、第2、第3、第4の実施形態である磁気記録再生装置と同様の効果を得ることができる。
【0068】
また、第4、第5の実施形態である磁気記録再生装置におけるフィードバック回路32を図7に示すフィードバック回路に置き換えることもできる。
【0069】
図7のフィードバック回路は、磁気抵抗センス回路4が出力する差動電圧のV1を非反転入力端子に入力し、V2を反転入力端子に入力するgmアンプ57と、gmアンプ47の出力に接続されるコンデンサ58およびトランジスタ59と、から構成される。トランジスタ59のエミッタは、磁気抵抗センス回路4における上記の接続部aまたはcに接続される。
【0070】
次に、本発明の第6の実施形態である磁気記録再生装置を図8を用いて説明する。この磁気記録再生装置60は、磁気抵抗センス回路4と、可変電流回路63と、駆動用増幅器10と、可変電流回路63に流れる電流を制御するフィードバック回路62と、を有して構成される。磁気抵抗センス回路4と駆動用増幅器10は、上記の第1乃至第5の実施形態におけるものと同じである。
【0071】
可変電流回路63は、磁気抵抗センス回路4の接続部aにエミッタが接続され、引き込み電流(I3)を流すPNP型のトランジスタ70と、トランジスタ70のベースにエミッタが接続されるPNP型のトランジスタ71と、トランジスタ71のベースに接続されるコンデンサ72と、磁気抵抗センス回路4の接続部bにエミッタが接続され、引き込み電流(I4)を流すPNP型のトランジスタ73と、トランジスタ73のベースにエミッタが接続されるPNP型のトランジスタ74と、トランジスタ74のベースに接続されるコンデンサ75と、から構成される。トランジスタ70、71とトランジスタ73、74はそれぞれダーリントン接続であり、ベース電流を少なくして低域カットオフ周波数をできるだけ低い値にしている。本実施形態では、ダーリントン接続にしているが、所望の特性によっては、ダーリントン接続にしなくても良い場合がある。
【0072】
フィードバック回路62は、基準電流(iREF)を流す定電流源66と、磁気抵抗センス回路4の第3、第4のトランジスタ16、17とベース電圧(Vb2)を共通にするNPN型のトランジスタ65と、トランジスタ65のコレクタに接続され、磁気抵抗センス回路4の負荷抵抗20、21と等しい抵抗値の抵抗67と、磁気抵抗センス回路4が出力する差動電圧(V1、V2)をそれぞれ非反転入力端子に入力し、トランジスタ65と抵抗67の接続部の電圧である基準電圧(VREF)を反転入力端子に入力するgmアンプ68、69と、から構成される。このフィードバック回路62は、そのgmアンプ68、69が磁気抵抗センス回路4より出力される差動電圧を基準電圧と比較し、その出力電流はそれぞれ可変電流回路63のコンデンサ75、72の電圧を制御して可変電流回路63の電流を制御する。
【0073】
このものは、以下のように動作する。まず、磁気記録媒体からの磁界が変化しない定常状態では、V1、V2、VREFは全て等しく、gmアンプ68、69は、可変電流回路63のコンデンサ75、72の蓄積電荷を吸い込まず、あるいは供給せず、それらの電圧を一定に保つ。
【0074】
次に、磁気記録媒体からの磁界が変化した時には、過渡的に、第1のトランジスタ12を流れる電流(I1)と第2のトランジスタ13を流れる電流(I2)とは互いに反対に変化する。その結果、磁気抵抗センス回路4が出力する差動電圧(V1、V2)は基準電圧(VREF)から一旦離れるが、フィードバック回路62、可変電流回路63の作用により、I1とI2とはやがて等しくなる。この過渡期間に駆動用増幅器10から磁界変化に応じた信号を出力する。
【0075】
上記のバイアス電圧(Vb−、Vb+)の条件とすると、定常状態では、以下の式が成立する。
I3=I1+(ΔVb1)/RMR ・・・(27)
I4=I2−(ΔVb1)/RMR ・・・(28)
I1=I2=IREF ・・・(29)
【0076】
よって、
I3=IREF+(ΔVb1)/RMR ・・・(30)
I4=IREF−(ΔVb1)/RMR ・・・(31)
であるので、IBは以下の条件で設定する必要がある。すなわち、
IREF≧(ΔVb1)/RMR ・・・(32)
【0077】
上記のΔVb1が0.3V、RMRが200Ωの場合では、(32)式からIREFは1.5mA以上でなければならないが、任意に設定できる。
【0078】
定常状態では(29)式が成立し、I1 、I2はΔVb1やRMRの影響を全く受けないので、第1乃至第5の実施形態である磁気記録再生装置よりもさらにすぐれた効果を得ることができる。
【0079】
次に、本発明の第7の実施形態である磁気記録再生装置を図9を用いて説明する。この磁気記録再生装置61は、第6の実施形態である磁気記録再生装置60の可変電流回路63を可変電流回路67に代えたものである。
【0080】
可変電流回路67は、磁気抵抗センス回路4の接続部aにコレクタが接続され、引き込み電流(I3)を流すNPN型のトランジスタ80と、トランジスタ80のエミッタに接続される抵抗83と、トランジスタ80のベースにエミッタが接続されるNPN型のトランジスタ81と、その接続部に接続される定電流源84と、トランジスタ81のベースに接続されるコンデンサ82と、磁気抵抗センス回路4の接続部bにコレクタが接続され、引き込み電流(I4)を流すNPN型のトランジスタ85と、トランジスタ85のエミッタに接続される抵抗88と、トランジスタ85のベースにエミッタが接続されるNPN型のトランジスタ86と、その接続部に接続される定電流源89と、トランジスタ86のベースに接続されるコンデンサ87と、から構成される。フィードバック回路62のgmアンプ68、69の出力電流は、それぞれ可変電流回路67のコンデンサ82、87の電圧を制御して可変電流回路67の電流を制御する。
【0081】
上記のバイアス電圧(Vb−、Vb+)の条件とすると、第6の実施形態で説明したものと同じ式が成立する。従って、第6の実施形態である磁気記録再生装置と同様にすぐれた効果を得ることができる。
【0082】
なお、上記の第1乃至第7の実施形態では負側の電源電圧(PS−)が存在する2電源の装置について説明したが、単一電源の装置の場合には負側の電源電圧(PS−)は接地電位となる。
【0083】
また、上記の第1乃至第7の実施形態では、トランジスタは主にバイポーラトランジスタを使用しているが、これらをMOSトランジスタに置き換えてよいことは勿論である。また、フィードバック回路として、gmアンプを用いた回路にしているが、これと同様な別の回路にすることも可能である。
【0084】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、磁気抵抗効果型ヘッドの抵抗値の変化を検出する回路において、その抵抗値のバラツキなどに帰因する電流値の変動範囲を小さくする磁気記録再生装置を提供することができ、これにより、高速で動作可能な周波数特性、トランジスタ等が発生するノイズの低減化、低消費電力化などの要求に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係わる磁気記録再生装置の回路図。
【図2】本発明の第2の実施形態に係わる磁気記録再生装置の回路図。
【図3】本発明の第3の実施形態に係わる磁気記録再生装置の回路図。
【図4】本発明の第4の実施形態に係わる磁気記録再生装置の回路図。
【図5】本発明の第5の実施形態に係わる磁気記録再生装置の回路図。
【図6】本発明の第2、第3の実施形態に係わる磁気記録再生装置におけるフィードバック回路の別の回路図。
【図7】本発明の第4、第5の実施形態に係わる磁気記録再生装置におけるフィードバック回路の別の回路図。
【図8】本発明の第6の実施形態に係わる磁気記録再生装置の回路図。
【図9】本発明の第7の実施形態に係わる磁気記録再生装置の回路図。
【図10】従来例の磁気記録再生装置の回路図。
【符号の説明】
1、30、31、50、51、60、61 磁気記録再生装置
4 磁気抵抗センス回路
5、33 定電流回路
6、32、52、62 フィードバック回路
7、63、67 可変電流回路
10 駆動用増幅器
11 磁気抵抗効果型ヘッド
12〜17、38、42、65、80、81、85、86 NPNトランジスタ
18〜21、39、67、83、88 抵抗
22、35、41、53、57、68、69 gmアンプ
23、37、43、54、58、72、75、82、87 コンデンサ
36 PMOSトランジスタ
55 NMOSトランジスタ
59、70、71、73、74 PNPトランジスタ
66、84、89 定電流源
Claims (4)
- 磁気抵抗効果型ヘッドの抵抗値の変化を検出する磁気記録再生装置であって、
第1のバイアス電圧を入力する第1のトランジスタと、第1のトランジスタに対し並列的に接続され第1のバイアス電圧よりも高い第2のバイアス電圧を入力する第2のトランジスタと、第1、第2のトランジスタに両端が接続される磁気抵抗効果型ヘッドと、を有し、磁気抵抗効果型ヘッドの抵抗値の変化に応じて変化する第1、第2のトランジスタの電流を変換して差動電圧として出力する磁気抵抗センス回路と、
前記第1のトランジスタと前記磁気抵抗効果型ヘッドとの接続部に接続される定電流回路と、
前記第2のトランジスタと前記磁気抵抗効果型ヘッドとの接続部に接続される可変電流回路と、
前記磁気抵抗センス回路より出力される差動電圧に応じて、前記可変電流回路の電流を制御するフィードバック回路と、を備える磁気記録再生装置。 - 磁気抵抗効果型ヘッドの抵抗値の変化を検出する磁気記録再生装置であって、
第1のバイアス電圧を入力する第1のトランジスタと、第1のトランジスタに対し並列的に接続され第1のバイアス電圧よりも高い第2のバイアス電圧を入力する第2のトランジスタと、第1、第2のトランジスタに両端が接続される磁気抵抗効果型ヘッドと、を有し、磁気抵抗効果型ヘッドの抵抗値の変化に応じて変化する第1、第2のトランジスタの電流を変換して差動電圧として出力する磁気抵抗センス回路と、
前記第1、第2のトランジスタと前記磁気抵抗効果型ヘッドとの接続部に接続される第1、第2の定電流回路と、
前記磁気抵抗センス回路より出力される差動電圧に応じて、前記第1または第2のトランジスタの電流を制御するフィードバック回路と、を備える磁気記録再生装置。 - 磁気抵抗効果型ヘッドの抵抗値の変化を検出する磁気記録再生装置であって、
第1のバイアス電圧を入力する第1のトランジスタと、第1のトランジスタに対し並列的に接続され第1のバイアス電圧よりも高い第2のバイアス電圧を入力する第2のトランジスタと、第1、第2のトランジスタに両端が接続される磁気抵抗効果型ヘッドと、を有し、磁気抵抗効果型ヘッドの抵抗値の変化に応じて変化する第1、第2のトランジスタの電流を変換して差動電圧として出力する磁気抵抗センス回路と、
前記第1、第2のトランジスタと前記磁気抵抗効果型ヘッドとの接続部に接続される可変電流回路と、
前記磁気抵抗センス回路より出力される差動電圧を基準電圧と比較して、前記可変電流回路の電流を制御するフィードバック回路と、を備える磁気記録再生装置。 - 請求項1乃至3に記載の磁気記録再生装置において、
前記差動電圧は前記第1、第2のトランジスタの寄生容量の影響をなくすための第3、第4のトランジスタを介して変換出力されることを特徴とする磁気記録再生装置。
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