JPS6259269B2 - - Google Patents

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JPS6259269B2
JPS6259269B2 JP54042791A JP4279179A JPS6259269B2 JP S6259269 B2 JPS6259269 B2 JP S6259269B2 JP 54042791 A JP54042791 A JP 54042791A JP 4279179 A JP4279179 A JP 4279179A JP S6259269 B2 JPS6259269 B2 JP S6259269B2
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JP
Japan
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magnetic field
magnetoresistive elements
amplitude
signal
magnetoresistive
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JP54042791A
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JPS55134368A (en
Inventor
Kaoru Toki
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS55134368A publication Critical patent/JPS55134368A/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、信号磁界の強弱を磁気抵抗効果を利
用して検出する磁気センサーに関するものであ
る。従来、この種の磁気センサーでは、信号磁界
に対する感度を高め、線型性を改善するために、
磁気抵抗効果素子に直流バイアス磁界を印加して
いる。信号磁界に対する磁気抵抗効果素子の抵抗
変化量は、せいぜい数パーセントであるので、こ
のままでは、信号成分は大きな直流電圧の上に重
畳された形で発生する。従つてこの磁気センサー
で、交流磁界だけでなく、直流磁界をも検出する
ために、通常は前記磁気抵抗効果素子のほかに、
補償用の抵抗もしくは、第2の磁気抵抗効果素子
を設け、この両者の差動出力を広帯域の直流増幅
器で増幅したものを信号出力として取り出してい
た。この様な磁気センサーにおいては、磁気抵抗
効果素子と補償用抵抗もしくは磁気抵抗素子間の
抵抗値のバラツキによつて生じる直流オフセツト
電圧及び直流増幅器の直流オフセツト電圧のため
に、信号出力だけを有効に取り出すことは大変困
難であつた。
本発明の目的は、上記欠点を解決した高性能な
磁気センサーを提供することにある。本発明の特
徴は、信号磁界の強弱を磁気抵抗効果を利用して
検出する磁気センサーにおいて、所定の間隔を保
つて互いに平行に並置された2つの磁気抵抗効果
素子と、従来の直流バイアス磁界のかわりに、前
記2つの磁気抵抗効果素子に、同位相の微小振幅
交流バイアス磁界印加手段を設けて、信号磁界の
強弱を、前記交流バイアス磁界を搬送波として振
幅変調された形で交流的に差動検出し、さらに復
調する新たな方法により、従来の直流的な信号磁
界検出方式で、最大の問題となつていた直流オフ
セツト電圧に起因する欠点を克服でき、その結
果、高性能な磁気センサーを実現できることにあ
る。
すなわち、本発明の構成は、一定のビツト長L
を有する磁化の繰り返しの形で形成された磁気記
憶媒体から生じる周期的信号磁界を検出する磁気
センサーにおいて、ほぼ同一振幅で逆位相の信号
磁界が作用する間隔(2n−1)Lを保つて互い
に平行に並置された2つの磁気抵抗効果素子と、
これら2つの磁気抵抗効果素子に一定電流を供給
する駆動回路と、前記2つの磁気抵抗効果素子に
絶縁層を介して積層配置される導電層と、この導
電層に交流電流を流し、前記2つの磁気抵抗効果
素子に同位相の微小振幅交流バイアス磁界を印加
するための交流発振器と、前記2つの磁気抵抗効
果素子と接続し、これらの差動出力を増幅する差
動増幅器と、この差動増幅器出力波形を整流して
積分する振幅復調回路とから成ることを特徴とす
る磁気センサーである。
磁気抵抗効果素子へ交流バイアス磁界を印加し
て再生する方式は、IEEE Transaction an
Audio.Vol Au−13、No.2、Mavch 1965、P41〜
P43に示されている。これは、信号磁界に比べ
て、大きな振巾を有する交流バイアス磁界を印加
して信号磁界を検知し、このバイアス磁界の向き
が逆の時の出力振巾エンベロープの差を信号とし
て再生するもので、これと、全く同一原理に基づ
く例として、特開昭53−57810号、又、この方式
を発展させた例として米国特許第3979775等が報
告されている。しかし、この方式では原理上、交
流バイアス磁界の強度を信号磁界に比べて大きく
する必要があるので、交流バイアス磁界印加手段
の構成が複雑になつたり、信号磁界発生源への干
渉を生じ易い等の欠点を有する。
本発明によれば以上の様な欠点をも容易に改善
できる。
次に本発明の実施例について図面を参照して説
明する。第1図は本発明の一実施例を示したもの
であり、これによれば2つの磁気抵抗効果素子
1,2が、絶縁層3を介して共通の導電体層4を
有し、かつ、所定の距離W1だけ離れて、互いに
平行となる様に、基板5上に形成されている。導
電体層4は交流発振器6に結線されており、これ
で、前記磁気抵抗効果素子1と2へ同一振巾、同
位相の交流バイアス磁界を印加する手段を成して
いる。又、磁気抵抗効果素子1,2は、定電流源
回路7で駆動されており、それらの出力端子8,
9は再生回路10に結線されている。この再生回
路10は、前記2つの磁気抵抗効果素子1,2の
交流出力を差動増幅する差動増幅器11と、この
差動増幅器出力波形の直流オフセツト分をカツト
するコンデンサ35と、コンデンサ35からの出
力波形を整流するダイオード等から成る整流回路
13とその整流された出力を積分する積分回路1
4を含む振幅復調回路12とから成る。
この様にして構成された磁気センサーは、前記
2つの磁気抵抗効果素子1及び2に、振幅が同一
で、位相が逆の磁界を発生する様な磁場発生源の
信号磁界検知に適している。
この実施例の動作を第2図および第3図を用い
て説明する。第2図は本発明の信号磁界検知の原
理を示す図、第3図は本実施例の応用例を具体的
に示す図である。第2図を参照すると、強磁性磁
気抵抗効果素子のストライプ幅方向印加磁界Hと
その磁気抵抗効果素子の抵抗変化量△Rとの関係
は、周知の如く18に示す様に、印加磁界Hの大
きさが飽和磁界Hoを越えない範囲(|H|<
Ho)では、近似的に △RαH2 ………(1) と表わされる。
従つて、 |α・△R/αH|α|H| ………(2) が成り立つ。これは、磁気抵抗効果素子に、ある
信号磁界Hを中心にして微小振幅の交流磁界を印
加した時の△Rの変化量が信号磁界Hの大きさに
比例することを示す。
今、磁気抵抗効果素子1のストライプ幅方向
(x方向)に信号磁界Hsが加わり、磁気抵抗効果
素子2には、Hsと同一振幅で逆位相の信号磁界
−Hsが加わるとする。この信号磁界を、前記磁
気抵抗効果素子1及び2に同一振幅、同位相の微
小振幅交流バイアス磁界19を印加しながら再生
すると、磁気抵抗効果素子1からは、信号磁界
Hsの大きさにほぼ比例した大きさの交流的な△
Rの変化20を生じ、一方磁気抵抗効果素子2か
らは、20と逆位相で同一振幅の△Rの変化21
を生じる。これら△Rの交流的変化を、磁気抵抗
効果素子1,2に流す電流を介して電圧の変化に
直し、さらに、これらの差動出力を取ることによ
り、信号磁界Hsの大きさに比例し、同相ノイズ
が除去され、交流振幅が倍になつた良好なる交流
出力が得られる。
第3図は、この磁気センサーを、一定間隔Lの
ビツト長を有する磁化22の形で記録されている
磁気信号の検出に応用した例を示す。同図では、
磁気抵抗効果素子1,2と磁気記憶媒体22との
位置関係のみを示すために、他の要素は省略して
ある。2つの磁気抵抗効果素子1及び2は、その
間隔W1が(2n−1)L(nは正の整数)の大き
さになる様平行に形成されており、これが磁気記
憶媒体22から生じる信号磁界24の水平成分を
検知できる様に、前記磁気記憶媒体22に対し、
距離Dを隔てて並置されている。
この動作を第4図を用いて説明する。aに示す
磁気記憶媒体22のx方向の移動に伴い前記磁気
抵抗効果素子1及び2には、両者の間隔W1のた
めに、振幅はほぼ同じであるが、位相が180゜異
なるbに示すような水平方向信号磁界25が印加
される。この信号磁界を2つの磁気抵抗効果素子
1,2に信号磁界の最大周波数より高い周波数の
微小振幅交流バイアス磁界を加えながら再生する
と、差動増幅器出力15としてcに示す様に交流
バイアス磁界を搬送波として、信号磁界25で振
幅変調された波形に類似した出力26を得る。こ
れを、整流回路13と、積分回路14とから成る
振幅復調回路12に通すことによりeに示す様
に、信号磁界25の振幅に比例した大きさの振幅
を有する復調出力34を得る。
第5図は本発明の他の実施例を示したもので、
第1図の実施例と比べると、2つの磁気抵抗効果
素子27と28がそれぞれ絶縁層29,30を介
して導電体層31,32を有し、磁気記憶媒体2
2から生じる信号磁界24の垂直成分を検知でき
る様に、前記磁気記憶媒体22に対し垂直に配置
されている点が異なる。導電体層31と32は、
リード端子33を介して、交流発振器6に結線さ
れており、これで、前記磁気抵抗効果素子27及
び28のストライプ幅方向(z方向)へ、同位
相、同一振幅の微小振幅交流バイアス磁界を印加
する手段を形成している。2つの磁気抵抗効果素
子27及び28の間隔は第3図の場合と同様に
(2n−1)L(nは正の整数)の大きさに設定さ
れているので、磁気記憶媒体22のx方向の移動
に伴い、前記磁気抵抗効果素子27及び28に
は、ほぼ同一振幅であるが逆位相の垂直方向信号
磁界が印加される。その結果、第4図に示したの
と同様の動作により、前記信号磁界の垂直成分の
振幅に比例した大きさの振幅を有する復調出力1
7を得る。
磁気抵抗効果素子1,2,27,28と17
は、パーマロイやコバルト等を主成分とする金属
強磁性合金を厚さ数百オングストローム、ストラ
イプ幅数〜数十ミクロン、長さ数十ミクロン〜数
ミリメートルの形状に薄膜作製技術で作製された
ものが適する。基板5としては表面の滑らかなシ
リコン単結晶、ガラス、セラミツク等、導電体層
4,31,32としては、厚さ数千オングストロ
ーム〜数十ミクロンの金、銅、アルミニウム等の
薄膜、又、絶縁体層3,29,30としては、厚
さ数千オングストローム〜数ミクロンのSiO、
SiO2、Al2O2の薄膜が適する。
本発明は、以上説明した様に、信号磁界の強弱
を、磁気抵抗効果素子を利用して検出する磁気セ
ンサーにおいて、所定間隔を保つて互いに平行に
並置された2つの磁気抵抗効果素子と、従来の直
流バイアス磁界のかわりに、前記2つの磁気抵抗
効果素子に同一振幅、同位相の微小振幅交流バイ
アス磁界印加手段及び振幅復調回路を設けて、信
号磁界を交流的に差動検出し復調することによ
り、従来の直流的な信号磁界検出方式で最大の問
題になつていた、直流オフセツト電圧に起因する
種々の欠点を克服できる効果がある。又、本発明
の再生方式は、従来の交流バイアス磁界印加方式
と比べて、交流バイアス磁界強度が微小であるの
で、信号発生源の特性に悪影響を与えないこと及
び交流バイアス磁界印加手段の構成が容易である
こと、さらには差動検出しているので、再生感度
が高い等の利点も兼ねそなえている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す概略斜視図、
第2図は本発明の再生原理を示す図、第3図は第
1図に示す実施例の応用例を示す概略斜視図、第
4図は本発明の検出過程を示す図で、aは磁気記
憶媒体を示す図、bは信号磁界を示す図、cは振
幅変調された出力を示す図、dは復調出力を示す
図である。第5図は本発明の他の実施例を示す概
略斜視図である。 1,2,27,28……磁気抵抗効果素子、
3,29,30……絶縁体層、4,31,32…
…導電体層、5……基板、6……発振器、7……
定電流源回路、8,9……磁気抵抗効果素子の出
力端子、10……再生回路、11……差動増幅
器、12……振幅復調回路、13……整流器、1
4……積分回路、15……差動増幅器出力端子、
16……整流回路出力端子、17……振幅復調回
路出力端子、18……強磁性磁気抵抗効果素子の
静特性曲線、19……微小振幅交流バイアス磁
界、20,21……交流的な△Rの変化、22…
…磁気記憶媒体、23……磁化、24……信号磁
界、25……信号磁界の水平方向成分、26……
差動増幅器出力波形、33……導電体層リード端
子、34……振幅復調回路出力波形、35……コ
ンデンサ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一定のビツト長Lを有する磁化の繰り返しの
    形で形成された磁気記憶媒体から生じる周期的信
    号磁界を検出する磁気センサーにおいて、ほぼ同
    一振幅で逆位相の信号磁界が作用する間隔(2n
    −1)Lを保つて互いに平行に並置された2つの
    磁気抵抗効果素子と、これら2つの磁気抵抗効果
    素子に一定電流を供給する駆動回路と、前記2つ
    の磁気抵抗効果素子に絶縁層を介して積層配置さ
    れる導電層と、この導電層に交流電流を流し、前
    記2つの磁気抵抗効果素子に同位相の微小振幅交
    流バイアス磁界を印加するための交流発振器と、
    前記2つの磁気抵抗効果素子と接続し、これらの
    差動出力を増幅する差動増幅器と、この差動増幅
    器出力波形を整流して積分する振幅復調回路とか
    ら成ることを特徴とする磁気センサー。
JP4279179A 1979-04-09 1979-04-09 Magnetic sensor Granted JPS55134368A (en)

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