DE10150881C2 - Electronic circuit arrangement comprising at least one flip-flop - Google Patents

Electronic circuit arrangement comprising at least one flip-flop

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Schaltungs­ anordnung mit wenigstens einem Flip-Flop. Solche Schaltungs­ anordnungen sind prinzipiell bekannt (vgl. z. B. Buch von R. Köster/A. Möschwitzer: Elektronische Schaltungen", Han­ ser-Verlag München, 1993, Seiten 357 bis 359).The invention relates to an electronic circuit arrangement with at least one flip-flop. Such circuit In principle, arrangements are known (cf. e.g. book by R. Köster / A. Möschwitzer: Electronic Circuits ", Han ser Verlag Munich, 1993, pages 357 to 359).

Ein Flip-Flop ist eine rückgekoppelte Schaltung, die zwei un­ terschiedliche, definierte Zustände einnehmen kann. Unter ei­ nem Flip-Flop versteht man im Allgemeinen eine bi-stabile Kippstufe, die entweder aus zwei Verstärkerbauelementen und Steuereingängen oder zwei NOR-Gattern aufgebaut sein kann, die so rückgekoppelt sind, dass am Ausgang zwei stabile Zu­ stände (gewöhnlich mit "0" oder "1" oder "L" und "H" bezeich­ net) auftreten können (vgl. z. B. Buch von U. Tietze/­ Ch. Schenk: "Halbleiter-Schaltungstechnik", Springer-Verlag Berlin, 8. Aufl., 1986, Seiten 230 bis 238). Ein solcher Auf­ bau ist jedoch relativ aufwändig.A flip-flop is a feedback circuit that two un can assume different, defined states. Under egg A flip-flop is generally understood to be a bi-stable one Flip-flop either consisting of two amplifier components and Control inputs or two NOR gates can be constructed, which are fed back in such a way that at the output two stable closes stands (usually labeled "0" or "1" or "L" and "H" net) can occur (see e.g. book by U. Tietze / Ch. Schenk: "Semiconductor circuit technology", Springer-Verlag Berlin, 8th ed., 1986, pages 230 to 238). Such an up However, construction is relatively complex.

Ferner ist es bekannt, Schaltungsteile der programmierbaren Logik mit magneto-resistiven Schichtsystemen aufzubauen (vgl. "J. Appl. Phys.", Vol. 87, No. 1, 1 May 2000, Seiten 6674 bis 6679). Diese Schichtsysteme sollen dabei einen sogenannten GMR- oder TMR-Effekt zeigen (vgl. z. B. VDI-Technologiezentrum Physikalische Technologien: "XMR-Technologien", Düsseldorf, 1997, Seiten 2 bis 27).Furthermore, it is known to circuit parts of the programmable Build logic with magneto-resistive layer systems (cf. "J. Appl. Phys.", Vol. 87, No. 1, 1 May 2000, pages 6674 bis 6679). These layer systems are said to be a so-called Show GMR or TMR effect (see e.g. VDI technology center Physical technologies: "XMR-Technologies", Düsseldorf, 1997, pages 2 to 27).

Aus der DE 196 48 879 C2 ist ein Magnetfeldsensor zu entneh­ men, der mehrere magneto-resistive Schichtstreifen mit soge­ nanntem AMR-Effekt (vgl. die vorgenannte Literaturstelle des VDI-Technologiezentrums) aufweist. Diesen Schichtstreifen sind hochleitfähige Dünnschichtstreifen zugeordnet, um in ih­ nen eine Ummagnetisierung bewirken zu können.A magnetic field sensor can be found in DE 196 48 879 C2 men, the several magneto-resistive layer strips with so-called called AMR effect (cf. the aforementioned reference of the VDI technology center). This stripe are highly conductive thin-film strips assigned to them in ih to be able to cause magnetic reversal.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Möglichkeit ei­ nes alternativen Aufbaus eines Flip-Flops anzugeben.The invention is based on the problem, the possibility egg nes alternative construction of a flip-flop to specify.

Zur Lösung dieses Problems ist eine elektronische Schaltungs­ anordnung umfassend wenigstens einen Flip-Flop dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Flip-Flop wenigstens ein magneto­ resistives Schichtsystem umfasst, dem wenigstens ein Ein­ gangssignalleiter zugeordnet ist, mittels dem im stromdurch­ flossenen Zustand auf das Schichtsystem einwirkende Magnet­ feld erzeugbar sind, über die die Magnetisierung einer weich­ magnetischen Schicht des Schichtsystems zwischen zwei Stel­ lungen, in denen der Schichtsystemwiderstand maximal bzw. mi­ nimal ist, schaltbar ist, wobei der Schichtsystemwiderstand ein Maß für ein über das Schichtsystem abgreifbares Ausgangs­ signal ist.To solve this problem is an electronic circuit arrangement comprising at least one flip-flop thereby indicates that the flip-flop has at least one magneto resistive layer system, which has at least one is assigned to the signal signal conductor, by means of the current through flowing state of the magnet acting on the layer system Field can be generated, through which the magnetization of a soft magnetic layer of the layer system between two parts lungs in which the layer system resistance is maximal or mi is nimal, is switchable, the layer system resistance a measure of an output that can be tapped via the layer system signal.

Anstelle der bisher eingesetzten Elemente zur Konfiguration eines Flip-Flops schlägt die Erfindung in ihrer einfachsten Ausgestaltung die Verwendung wenigstens eines magneto-resis­ tiven Schichtsystems als Grundelement des Flip-Flops vor. Als ein solches Schichtsystem kann ein GMR- (giant magneto resis­ tive), TMR- (tunnel magneto resistive) oder AMR- (anisotropy magneto resistive), CMR (collossal magneto-resistive) -System verwendet werden. Dieses kann hinsichtlich seines Schichtsystemwiderstands durch ein externes Magnetfeld einge­ stellt werden, indem die Magnetisierung einer weichmagneti­ schen Schicht feldabhängig gedreht und in zwei definierte Stellungen eingestellt werden kann. Über die jeweilige Stel­ lung dieser weichmagnetischen Schichtmagnetisierung bezüglich der feststehenden Magnetisierung einer hartmagnetischen Schicht kann der Schichtsystemwiderstand eingestellt werden. Dieser Widerstand definiert wiederum ein abgreifbares Aus­ gangssignal, das die Zustände des Flip-Flops definiert. Die Stärke der weichmagnetischen Schicht ist dabei so gewählt bzw. die Eingangssignale, die über die Eingangssignalleiter geführte Strompulse definiert werden, sind derart bemessen, dass die Magnetisierung der weichmagnetischen Schicht nur bei einem bestimmten, sich aus beiden Einzelmagnetfeldern ergebe­ nen Gesamtmagnetfeld schaltet. Hierdurch ist es möglich, die bekannte Funktionstabelle eines Flip-Flops hinsichtlich der Eingangssignalfolge und dem daraus resultierenden Ausgangs­ signal zu erfüllen.Instead of the previously used elements for configuration a flip-flop proposes the simplest invention Embodiment the use of at least one magnetoresist tive layer system as the basic element of the flip-flop. As such a layer system can be a GMR (giant magnetoresist tive), TMR (tunnel magneto resistive) or AMR (anisotropy  magneto resistive), CMR (collossal magneto-resistive) System are used. This can be because of its Layer system resistance switched on by an external magnetic field be made by magnetizing a soft magnet layer rotated depending on the field and in two defined Positions can be set. About the respective position development of this soft magnetic layer magnetization the fixed magnetization of a hard magnetic Layer, the layer system resistance can be set. This resistance in turn defines a tapped out output signal that defines the states of the flip-flop. The The thickness of the soft magnetic layer is chosen in this way or the input signals via the input signal conductors guided current pulses are defined are such that the magnetization of the soft magnetic layer only at a certain result from both individual magnetic fields total magnetic field switches. This makes it possible to known function table of a flip-flop with regard to Input signal sequence and the resulting output signal to meet.

Es kann lediglich ein Eingangssignalleiter vorgesehen sein, dem zwei Stromquellen, die mit unterschiedlicher Polarität an ihm anliegen, zugeordnet sind. Alternativ können auch zwei separat bestrombare Eingangssignalleiter vorgesehen sein. Es sind auch mehr als zwei Eingangssignalleiter denkbar.Only one input signal conductor can be provided which two power sources with different polarity concern him, are assigned. Alternatively, two separately energizable input signal conductors can be provided. It more than two input signal conductors are also conceivable.

Nach einer Erfindungsausgestaltung können dabei dem Schicht­ system zwei Elektrodenleiter zugeordnet sein, die über das Schichtsystem miteinander elektrisch gekoppelt sind, und über die das vom Schichtsystemwiderstand abhängige Ausgangssignal abgreifbar ist. Bei dieser Erfindungsausgestaltung kommt nur ein magneto-resistives Schichtsystem mit einem oder mehreren zugeordneten Eingangssignalleitern und den beiden Elektroden­ leitern zum Einsatz. Das Ausgangssignal, also die logischen Ausgänge "0" und "1" oder "L" oder "H" werden hier über den minimalen und den maximalen Schichtsystemwidersand bzw. die korrespondierenden Spannungen, die an den beiden Elektroden­ leitern abgreifbar sind, definiert.According to an embodiment of the invention, the layer system two electrode conductors can be assigned, which over the Layer system are electrically coupled to each other, and over which is the output signal dependent on the layer system resistance is tapped. With this design of the invention only comes a magneto-resistive layer system with one or more assigned input signal conductors and the two electrodes ladders for use. The output signal, i.e. the logical ones Outputs "0" and "1" or "L" or "H" are here via the minimum and maximum layer system contradiction respectively  corresponding voltages on the two electrodes conductors are tapped, defined.

Eine Alternative sieht dem gegenüber vor, dass zwei magneto­ resistive Schichtsysteme vorgesehen sind, denen der oder die beiden Eingangssignalleiter gemeinsam zugeordnet sind, sodass beide Schichtsysteme mit dem gleichen Strom- oder Schaltpuls beaufschlagt werden können, und denen jeweils zwei Elektro­ denleiter, die über je ein Schichtsystem miteinander elekt­ risch gekoppelt sind, zugeordnet sind, wobei das Ausgangssig­ nal zwischen einem dem einen Schichtsystem zugeordneten E­ lektrodenleiter und einem dem anderen Schichtsystem zugeord­ neten Elektrodenleiter abgreifbar ist. Bei dieser Ausgestal­ tung definiert sich das Ausgangssignal als Spannungsdifferenz zwischen den beiden Elektrodenleitern, wo das Ausgangssignal abgegriffen wird.An alternative to this is that two magneto resistive layer systems are provided, which the or are assigned to both input signal conductors so that both layer systems with the same current or switching pulse can be applied, and each two electric the conductor, which is elect risch coupled, are assigned, the output signal nal between an E assigned to a layer system electrode conductor and one assigned to the other layer system Neten electrode conductor can be tapped. With this configuration The output signal is defined as the voltage difference between the two electrode conductors where the output signal is tapped.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die beiden Magnetisierungen der hartmagnetischen Schichten der beiden Schichtsysteme in die gleiche Richtung weisen. Die Eingangssignalleiter sind hierbei zweckmäßigerweise schleifenförmig bezüglich der ne­ beneinander liegenden Schichtsysteme geführt. Die hartmagne­ tischen Schichtmagnetisierungen können aber auch in entgegen­ gesetzte Richtung weisen, wobei dann eine entsprechende Füh­ rung der Eingangssignalleiter nötig ist. Der oder die Ein­ gangssignalleiter sind immer so zu führen, dass immer ein Schichtsystem im hochohmigen Zustand und das andere im nie­ derohmigen Zustand ist.Furthermore, it is expedient if the two magnetizations the hard magnetic layers of the two layer systems in point in the same direction. The input signal conductors are expediently loop-shaped with respect to the ne layer systems lying next to each other. The hard mag Table magnetizations can also counteract set direction, then a corresponding guide tion of the input signal conductor is necessary. The one The signal signal conductors must always be routed in such a way that they always Layer system in high resistance and the other in never the state of resistance.

Zweckmäßig ist es ferner, wenn den beiden Elektrodenleitern, zwischen denen das Ausgangssignal abgreifbar ist, ein Ver­ stärker, insbesondere ein Komparator nachgeschaltet ist, der die abgreifbare Ausgangsspannung verstärkt. In diesem Fall ergibt sich der Ausgangswert aus der Polarität des Stroms, den der Verstärker, insbesondere Komparator liefert, der das Ausgangssignal verstärkt. Ohne Verstärker, insbesondere Kom­ parator ergibt sich der logische Ausgangswert aus der Polarität der Ausgangsspannung oder aus dem Wert der Ausgangsspan­ nung.It is also expedient if the two electrode conductors, between which the output signal can be tapped, a Ver stronger, in particular a comparator is connected downstream of the the tapped output voltage is amplified. In this case the output value results from the polarity of the current, which the amplifier, in particular comparator, delivers Output signal amplified. Without amplifier, especially com parator, the logical output value results from the polarity  the output voltage or from the value of the output span voltage.

Schließlich kann es zweckmäßig sein, wenn den beiden Elektro­ denleitern ein zweiter Komparator mit im Vergleich zum ersten Komparator invertierter Eingangspolarität nachgeschaltet ist, der einen zweiten Ausgang bildet.Finally, it can be useful if the two electric a second comparator compared to the first Comparator of inverted input polarity is connected, which forms a second exit.

Ferner kann wenigstens eine bestrombare Leiterbahn zur Erzeu­ gung eines im Wesentlichen senkrecht zur Magnetisierung der weichmagnetischen Schicht liegendes Biasfelds, das ein Drehen der Magnetisierung erleichtert, vorgesehen sein.Furthermore, at least one current-carrying conductor track can be used to generate a substantially perpendicular to the magnetization of the soft magnetic layer lying bias field that a turning the magnetization easier, be provided.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er­ geben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbei­ spielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:Further advantages, features and details of the invention he result from the implementation described below play as well as based on the drawing. Show:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bzw. ein Flip-Flop einer ersten Ausführungsform mit einem magneto-resistiven Schichtsystem, Fig. 1 shows a circuit arrangement of the invention or a flip-flop of a first embodiment having a magnetoresistive layer system,

Fig. 2 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Flip- Flops einer zweiten Ausführungsform mit zwei Schichtsystemen, und Fig. 2 is a schematic diagram of a flip-flop according to the invention of a second embodiment with two layer systems, and

Fig. 3 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Flip- Flops mit zwei Schichtsystemen und zwei Komparato­ ren. Fig. 3 is a schematic diagram of a flip-flop according to the invention with two layer systems and two Komparato ren.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bzw. ein erfindungsgemäßes Flip-Flop 1 bestehend aus einem magne­ to-resistiven Schichtsystem 2, das beispielsweise als TMR- System ausgebildet ist. Es weist eine hartmagnetische Schicht 3, eine Tunnelbarriere 4 und eine weichmagnetische Schicht 5 auf. Fig. 1 shows a circuit arrangement of the invention or an inventive flip-flop 1 is comprised of a magne to-resistive layer system 2, which is for example designed as a TMR system. It has a hard magnetic layer 3 , a tunnel barrier 4 and a soft magnetic layer 5 .

Dem magneto-resistiven Schichtsystem 2 sind zwei Eingangssig­ nalleiter 6, 7 zugeordnet, die in Fig. 1 aus Gründen der Ü­ bersichtlichkeit nur gestrichelt bzw. strichpunktiert darge­ stellt sind. Beide Eingangssignalleiter sind voneinander iso­ liert und vorzugsweise an einer gemeinsamen Seite, also z. B. oberhalb oder unterhalb des magneto-resistiven Schichtsystems 2, das in Fig. 1 im Querschnitt dargestellt ist, angeordnet. Diese Eingangssignalleiterbahnen dienen als logische Eingän­ ge, über sie wird ein Eingangssignal in Form eines Strompul­ ses gegeben, wobei den gegebenen Strömen unterschiedliche lo­ gische Definitionen, also "0" und "1" bzw. "L" und "H" zuge­ ordnet sind. Innerhalb der jeweiligen Zustände unterscheiden sich die Ströme in ihrer Polarität bei gleichem Betrag, das heißt bei "0" und "1" liegen Ströme mit entgegengesetzter Po­ larität und gleichem Betrag vor.The magneto-resistive layer system 2 are assigned two input signal conductors 6 , 7 , which are shown in FIG. 1 for reasons of clarity only dashed or dash-dotted lines Darge. Both input signal conductors are isolated from each other and preferably on a common side, that is, for. B. above or below the magnetoresistive layer system 2 , which is shown in Fig. 1 in cross section. These input signal conductor tracks serve as logic inputs, via them an input signal in the form of a current pulse is given, the given currents being assigned different logical definitions, that is to say "0" and "1" or "L" and "H". Within the respective states, the currents differ in their polarity with the same amount, that is to say with “0” and “1”, currents with opposite polarity and the same amount are present.

Ferner sind dem magneto-resistiven Schichtsystem zwei Elekt­ rodenleiter 8, 9 zugeordnet, von denen der eine oberhalb und der andere unterhalb des magneto-resistiven Schichtsystems 2 verläuft und die über das Schichtsystem 2 elektrisch mitein­ ander gekoppelt sind. Über die Elektrodenleiter wird ein Strom I0 geführt. Am magneto-resistiven Schichtsystem 2 tritt ein beispielsweise im Fall einer TMR-Zelle ein Tunnelstrom auf. Im vorliegenden Beispiel wird der über das Element flie­ ßende Strom I0 konstant gehalten, unabhängig vom Schaltzu­ stand. Ein Ausgangssignal in Form einer Spannung, die vom Schichtsystemwiderstand abhängig ist, wird zwischen den bei­ den Elektrodenleitern 8, 9 abgegriffen, wie durch das Span­ nungssymbol 10 dargestellt ist. Es ist auch möglich, die Spannung konstant zu halten und als Ausgang die Differenz der fließenden Ströme zu verwenden.Furthermore, the magneto-resistive layer system two elect rode conductors 8 , 9 are assigned, one of which runs above and the other below the magneto-resistive layer system 2 and which are electrically coupled to one another via the layer system 2 . A current I 0 is conducted over the electrode conductors. A tunnel current occurs in the magneto-resistive layer system 2 , for example in the case of a TMR cell. In the present example, the current flowing through the element I 0 is kept constant, regardless of the switching state. An output signal in the form of a voltage, which is dependent on the layer system resistance, is tapped between those in the electrode conductors 8 , 9 , as shown by the voltage symbol 10 . It is also possible to keep the voltage constant and use the difference between the flowing currents as an output.

Die Funktion des Flip-Flops 1 ist folgendermaßen:
Die Darstellung der Schichtsysteme in allen Figuren ist um 90° aus Übersichtlichkeitsgründen gedreht. Der Verlauf aller gezeigten Leitungen bezüglich des Schichtsystems ist rein prinzipiell und gibt nicht die tatsächlichen Kontaktierungs­ verhältnisse wieder.The function of flip-flop 1 is as follows:
The representation of the layer systems in all figures has been rotated through 90 ° for reasons of clarity. The course of all the lines shown with respect to the layer system is purely in principle and does not reflect the actual contact conditions.

Je nachdem welcher Strom an die beiden Eingangssignalleiter 6, 7 angelegt wird, werden über jedem bestromten Eingangssig­ nalleiter 6, 7 Magnetfelder erzeugt, die auf das magneto­ resistive Schichtsystem 2 einwirken. Sie liegen parallel zur leichten Achse der weichmagnetischen Schicht bzw. der Magne­ tisierung der hartmagnetischen Schicht. Das resultierende magnetische Gesamtfeld ergibt sich quasi additiv aus den bei­ den Einzelfeldern. Sind die beiden Einzelfelder einander gleichgerichtet, so addieren sie sich zu einem Gesamtfeld, das größer als die Koerzitivfeldstärke der weichmagnetischen Schicht 5 ist, sodass diese - abhängig von ihrer momentanen Stellung in Bezug auf die Richtung des Gesamtfelds - gegebe­ nenfalls gedreht werden kann. Sind die beiden einzelnen Fel­ der einander entgegengesetzt, so ist die Differenz der Felder kleiner als die Koerzitivfeldstärke der weichmagnetischen Schicht, d. h. der gegebene Zustand bleibt auf jeden Fall beibehalten. Je nachdem wie die Magnetisierung der weichmag­ netischen Schicht (die Magnetisierung ist durch die beiden einander entgegengesetzt gerichteten gestrichelten Pfeile dargestellt, die wiederum die beiden Schaltstellungen der Magnetisierung zeigen) bezüglich der feststehenden Magneti­ sierung der hartmagnetischen Schicht (die durch den durchge­ zogenen Pfeil angedeutet ist) steht, ergibt sich entweder ein minimaler Schichtsystemwiderstand (wenn die Magnetisierung der weichmagnetischen und der hartmagnetischen Schicht einan­ der gleichgerichtet sind) bzw. ein maximaler Schichtsystemwi­ derstand (wenn die beiden Magnetisierungen in unterschiedli­ che Richtungen weisen). Abhängig von dem Schichtsystemwider­ stand ist wiederum das an den Elektrodenleitern 8, 9 abgreif­ bare Ausgangssignal.Whichever current to the two input signal conductors 6, 7 is applied are generated by each energized Eingangssig nalleiter 6, 7, magnetic fields that act on the magneto-resistive layer system. 2 They lie parallel to the easy axis of the soft magnetic layer or the magnetization of the hard magnetic layer. The resulting total magnetic field is quasi additively obtained from the individual fields. If the two individual fields are aligned with one another, then they add up to form an overall field that is greater than the coercive field strength of the soft magnetic layer 5 , so that this can be rotated, depending on its current position with respect to the direction of the overall field. If the two individual fields are opposite to each other, the difference between the fields is smaller than the coercive field strength of the soft magnetic layer, ie the given state is retained in any case. Depending on how the magnetization of the soft magnetic layer (the magnetization is represented by the two opposing dashed arrows, which in turn show the two switching positions of the magnetization) with respect to the fixed magnetization of the hard magnetic layer (which is indicated by the solid arrow) there is either a minimum layer system resistance (if the magnetization of the soft magnetic and hard magnetic layers are aligned) or a maximum layer system resistance (if the two magnetizations point in different directions). Depending on the layer system resistance was again the tapped on the electrode conductors 8 , 9 output signal.

Mit dieser Konfiguration ist es nun durch entsprechende Gabe der den logischen Zuständen zugeordneten Strompulse möglich, die nachfolgend wiedergegebene, bekannte Funktionstabelle des Flip-Flops zu erfüllen:
With this configuration, it is now possible, by correspondingly giving the current pulses assigned to the logic states, to fulfill the known function table of the flip-flop reproduced below:

Hierbei ist lediglich darauf zu achten, dass die an die Ein­ gangsignalleiter 6, 7 angelegten Ströme jeweils in unter­ schiedliche Richtungen fließen, damit obige Funktionstabelle realisiert werden kann. Das heißt die Stromleiterbahnen bzw. die Polarität der Stromquellen sind derart angeordnet, dass bei gleichen logischen Eingängen (0, 0 oder 1, 1) zwei Ströme entgegengesetzter Richtung über die Elektrodenleiter 6, 7 fließen. Das heißt, wenn an die beiden Elektrodenleiter 6, 7 jeweils eine logische "1" angelegt wird, so fließen die bei­ den Signalströme in unterschiedliche Richtungen, d. h. die beiden erzeugten Magnetfelder weisen in entgegengesetzter Richtung, die Differenz der Felder ist kleiner als die Koer­ zitivfeldstärke der weichmagnetischen Schicht. Am abgreifba­ ren Ausgangssignal ändert sich nichts. Gleiches gilt, wenn an beide Elektrodenleiter 6, 7 eine logische "0" gelegt wird.It is only important to ensure that the currents applied to the input signal conductors 6 , 7 each flow in different directions so that the above function table can be implemented. This means that the current conductor tracks or the polarity of the current sources are arranged in such a way that, with the same logic inputs (0, 0 or 1, 1), two currents in opposite directions flow over the electrode conductors 6 , 7 . That is, if a logical "1" is applied to each of the two electrode conductors 6 , 7 , then the signal currents flow in different directions, ie the two magnetic fields generated point in opposite directions, the difference between the fields is smaller than the Koer quotative field strength the soft magnetic layer. Nothing changes in the tapped output signal. The same applies if a logic "0" is applied to both electrode conductors 6 , 7 .

Anders der Fall, wenn an die beiden Eingangssignalleiter 6, 7 unterschiedliche Eingangssignale gelegt werden. In diesem Fall weisen die beiden Einzelmagnetfelder in die gleiche Richtung, d. h. das sich additiv ergebene Gesamtfeld ist hinreichend groß und größer als die Koerzitivfeldstärke der weichmagnetischen Schicht 5, sodass diese gedreht werden kann. Ob eine Drehung einsetzt, hängt allein davon ab, wie die Magnetisierung der weichmagnetischen Schicht zum anlie­ genden Gesamtfeld steht. Weisen beide in die gleiche Rich­ tung, so wird die Magnetisierung nicht gedreht. Weist die Magnetisierung in eine andere Richtung als das Gesamtfeld, so dreht sich die Magnetisierung. Infolgedessen stellen sich die unterschiedlichen maximalen und minimalen Schichtsystemwider­ stände ein, die ihrerseits wie beschrieben wieder Auswirkung auf das abgreifbare Ausgangssignal haben.The situation is different if different input signals are applied to the two input signal conductors 6 , 7 . In this case, the two individual magnetic fields point in the same direction, that is to say the total field obtained additively is sufficiently large and larger than the coercive field strength of the soft magnetic layer 5 so that it can be rotated. Whether a rotation starts depends solely on how the magnetization of the soft magnetic layer relates to the overall field. If both point in the same direction, the magnetization is not rotated. If the magnetization points in a different direction than the total field, the magnetization rotates. As a result, the different maximum and minimum layer system resistances arise, which in turn, as described, have an effect on the tapped output signal.

Fig. 2 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Flip-Flop 11. Dieses besteht aus zwei Schichtsystemen 12, 13, die jeweils entsprechend dem bezüglich Fig. 1 beschriebenen Schichtsystem 2 aufgebaut sind. Den beiden Schichtsystemen 12, 13 sind zwei gemeinsame Eingangssignalleiter 14, 15 zugeordnet, die schleifenförmig geführt sind, sodass jeder Eingangssignallei­ ter 14, 15 über die beiden Schichtsysteme 12, 13 in jeweils entgegengesetzten Richtungen verlaufen. Bei einer Bestromung eines der Eingangssignalleiter 14, 15 werden an beiden Schichtsystemen 12, 13 einzelne Magnetfelder erzeugt, jedoch liegen diese stets einander entgegengesetzt gerichtet. Fig. 2 shows a further inventive flip-flop. 11 This consists of two layer systems 12 , 13 , which are each constructed in accordance with the layer system 2 described with reference to FIG. 1. The two layer systems 12 , 13 are assigned two common input signal conductors 14 , 15 , which are guided in a loop, so that each input signal line 14 , 15 extends over the two layer systems 12 , 13 in opposite directions. When one of the input signal conductors 14 , 15 is energized, individual magnetic fields are generated on both layer systems 12 , 13 , but these are always opposite to one another.

Auch hier sind jedem Schichtsystem zwei Elektrodenleiter 16, 17 zugeordnet, wobei die beiden Elektrodenleiter 16, gemein­ sam an Masse 25 liegen. An den beiden Elektrodenleitern 17 wird bei dieser Ausführungsform das Ausgangssignal abgegrif­ fen, was auch hier durch das mit dem Bezugszeichen 18 gekenn­ zeichnete Symbol dargestellt ist. Selbstverständlich sind auch hier die beiden Elektrodenleiter 16, 17 jeweils über ein magneto-resistives Schichtsystem 12, 13 elektrisch gekoppelt.Here, too, two layer conductors 16 , 17 are assigned to each layer system, the two electrode conductors 16 being common to ground 25 . In this embodiment, the output signal is tapped off on the two electrode conductors 17 , which is also shown here by the symbol marked with the reference symbol 18 . Of course, here too the two electrode conductors 16 , 17 are each electrically coupled via a magnetoresistive layer system 12 , 13 .

Der logische Eingang wird hier über die beiden Eingangssig­ nalleiter 14, 15 führbaren Ströme definiert, wobei auch hier "0" und "1" Ströme mit entgegengesetzter Polarität und glei­ chem Betrag zugewiesen sind. Die Eingangssignalleiter 14, 15 sind derart angeordnet und ebenso die Polarität der Strom­ quellen, dass auch hier bei gleichen logischen Eingängen 0, 0 oder 1, 1 zwei Ströme entgegengesetzter Richtung über den Tun­ nelelementen verlaufen. Das Magnetfeld am Ort der weichmagne­ tischen Schaltschicht ist für den Fall gleicher logischer Eingänge 0, das sich die jeweiligen beiden Einzelfelder an den Schichtsystemen aufheben. Die magneto-resistiven Schicht­ systeme verändern ihren Widerstandswert nicht, auch das logi­ sche Ausgangssignal bleibt gleich. Dieses definiert sich als die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Elektrodenleitern 17. Der logische Ausgangswert ergibt sich aus der Polarität der Ausgangsspannung.The logical input is defined here via the two input signal conductors 14 , 15 feasible currents, with "0" and "1" currents being assigned with opposite polarity and the same amount. The input signal conductors 14 , 15 are arranged in such a way and also the polarity of the current sources that here, too, with the same logic inputs 0, 0 or 1, 1, two currents in opposite directions run over the channel elements. The magnetic field at the location of the soft magnetic switching layer is 0 in the case of identical logical inputs, which the respective two individual fields cancel each other out on the layer systems. The magneto-resistive layer systems do not change their resistance value, and the logic output signal remains the same. This is defined as the voltage difference between the two electrode conductors 17 . The logical output value results from the polarity of the output voltage.

Für die logischen Eingangspaare (0, 1) und (1, 0) ergibt sich am Ort der Schichtsysteme ein magnetisches Gesamtfeld, das zum Schalten der weichmagnetischen Schicht genügt, wobei als Folge der schleifenförmigen Anordnung der Leiterbahnen und dem Umstand, dass die Magnetisierungen der hartmagnetischen Schichten der beiden Schichtsysteme 12, 13 in die gleiche Richtung weisen immer ein Schichtsystem sich im minimalen Wi­ derstandszustand und das andere sich im maximalen Wider­ standszustand befindet. Das Ausgangssignal ist nur abhängig von der Widerstandsdifferenz und kann folglich positiv oder negativ sein.For the logical input pairs (0, 1) and (1, 0) there is a total magnetic field at the location of the layer systems, which is sufficient to switch the soft magnetic layer, due to the loop-shaped arrangement of the conductor tracks and the fact that the magnetization of the hard magnetic Layers of the two layer systems 12 , 13 in the same direction always have one layer system in the minimum resistance state and the other in the maximum resistance state. The output signal is only dependent on the resistance difference and can therefore be positive or negative.

Es ist offensichtlich, dass auch hier die bereits oben ange­ führte Funktionstabelle eines Flip-Flops durch entsprechende Gabe der Eingangssignale über die Eingangssignalleiter 14, 15 gegeben werden kann, sodass die entsprechenden Zustände in Form des Ausgangssignals bei einem über die Elektrodenleiter 17 anliegenden Strom I0 erfüllt werden kann.It is obvious that the function table of a flip-flop already mentioned above can also be given here by correspondingly giving the input signals via the input signal conductors 14 , 15 , so that the corresponding states in the form of the output signal when a current I 0 is present via the electrode conductors 17 can be fulfilled.

Ein Vorteil dieser Schaltungsanordnung ist, dass ein Schicht­ system als Referenzsystem dienen kann, um Probleme eines sich über einen Wafer ergebenden Widerstandsgradienten (offset) zu vermeiden.An advantage of this circuit arrangement is that one layer system can serve as a reference system to deal with problems of one's own  resistance gradient (offset) resulting via a wafer avoid.

Fig. 3 zeigt schließlich eine weitere erfindungsgemäße Aus­ führungsform eines Flip-Flops 19, das in seinem Aufbau dem Flip-Flop 11 aus Fig. 2 entspricht, d. h. es sind auch hier zwei magneto-resistive Schichtsysteme mit schleifenförmigen Elektrodenleitern und zugeordneten Eingangssignalleitern vor­ gesehen. Den beiden Elektrodenleitern 20 sind hier jedoch zwei Komparatoren 21, 22 nachgeschaltet, die das jeweils zwi­ schen den Elektrodenleitern 20 abgegriffene Ausgangssignal verstärken. Der Komparator 22 weist eine invertierte Ein­ gangspolarität im Vergleich zum Komparator 21 auf. Bei der Verwendung der Komparatoren ergibt sich der logische Aus­ gangswert aus der Polarität des Stromes, den der Komparator liefert. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass der Komparator 22 nicht unbedingt vorgesehen werden muss, sondern nur, wenn auch der zweite Ausgang gemäß der nachfolgenden Funktionsta­ belle benötigt wird. Die Funktionstabelle des Flip-Flops 19 mit den beiden Eingangssignalleitern 23, 24 ergibt sich wie folgt:
 Fig. 3 finally shows another embodiment of the invention from a flip-flop 19 , which corresponds to the structure of the flip-flop 11 of FIG. 2, that is, two magneto-resistive layer systems with loop-shaped electrode conductors and associated input signal conductors are also seen here. However, the two electrode conductors 20 are followed by two comparators 21 , 22 which amplify the output signal tapped between the electrode conductors 20 . The comparator 22 has an inverted input polarity compared to the comparator 21 . When using the comparators, the logical output value results from the polarity of the current that the comparator supplies. It should be noted that the comparator 22 does not necessarily have to be provided, but only if the second output according to the following function table is required. The function table of the flip-flop 19 with the two input signal conductors 23 , 24 results as follows:

Claims (8)

1. Elektronische Schaltungsanordnung umfassend wenigstens ein Flip-Flop, dadurch gekennzeich­ net, dass das Flip-Flop (1, 11, 19) wenigstens ein magneto-resistives Schichtsystem (2, 12, 13,) umfasst, dem wenigstens ein Eingangssignalleiter (6, 7, 14, 15, 23, 24) zugeordnet ist, mittels dem im stromdurchflossenen Zustand auf das Schichtsystem (2, 12, 13) einwirkende Magnetfelder erzeugbar sind, über die die Magnetisierung einer weichmagne­ tischen Schicht (5) des Schichtsystems (2, 12, 13) zwischen zwei Stellungen, in denen der Schichtsystemwiderstand maximal bzw. minimal ist, schaltbar ist, wobei der Schichtsystemwi­ derstand ein Maß für ein über das Schichtsystem (2, 12, 13) abgreifbares Ausgangssignal ist.1. Electronic circuit arrangement comprising at least one flip-flop, characterized in that the flip-flop ( 1 , 11 , 19 ) comprises at least one magneto-resistive layer system ( 2 , 12 , 13 ,) to which at least one input signal conductor ( 6 , 7 , 14 , 15 , 23 , 24 ) is assigned, by means of which magnetic fields acting on the layer system ( 2 , 12 , 13 ) in the current-carrying state can be generated, via which the magnetization of a soft magnetic layer ( 5 ) of the layer system ( 2 , 12 , 13 ) can be switched between two positions in which the layer system resistance is maximum or minimum, the layer system resistance being a measure of an output signal which can be tapped via the layer system ( 2 , 12 , 13 ). 2. Elektronisches Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingangssignalleiter vorgesehen ist, dem zwei Stromquellen zugeordnet sind, die mit unterschiedlicher Polarität an ihm anliegen, oder dass separat bestrombare zwei Eingangssignal­ leiter vorgesehen sind.2. Electronic circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a Input signal conductor is provided, the two current sources are assigned to it with different polarity apply, or that separately energizable two input signal head are provided. 3. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, dass dem Schichtsystem (2, 12, 13) zwei Elektrodenleiter (8, 9, 16, 17) zugeordnet sind, die über das Schichtsystem (2, 12, 13) miteinander elektrisch gekoppelt sind, und über die das vom Schichtsystemwiderstand abhängiges Ausgangssignal abgreifbar ist.3. Electronic circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the layer system ( 2 , 12 , 13 ) are assigned two electrode conductors ( 8 , 9 , 16 , 17 ) which are connected to one another via the layer system ( 2 , 12 , 13 ) are electrically coupled, and via which the output signal dependent on the layer system resistance can be tapped. 4. Elektronische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei magneto-resistive Schichtsysteme (12, 13) vorgese­ hen sind, denen der oder die beiden Eingangssignalleiter (14, 15) gemeinsam zugeordnet sind, und denen jeweils zwei Elektrodenleiter (16, 17), die über je ein Schichtsystem (12, 13) miteinander elektrisch gekoppelt sind, zugeordnet sind, wobei das Ausgangssignal zwischen einem dem einen Schichtsystem (12) zugeordneten Elektrodenleiter (17) und einem dem anderen Schichtsystem (13) zugeordneten Elektrodenleiter (17) abgreifbar ist.4. Electronic circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that two magnetoresistive layer systems ( 12 , 13 ) are hen, which the one or two input signal conductors ( 14 , 15 ) are assigned together, and which each have two electrode conductors ( 16 , 17), which are each via a layer system (12, 13) are electrically coupled to each other, associated with the output signal between a one layer system (12) associated electrode lead (17) and a one layer system (13) associated electrode lead (17 ) can be tapped. 5. Elektronische Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Magnetisierungen der hartmagnetischen Schichten der beiden Schichtsysteme (12, 13) in die gleiche Richtung oder in entgegengesetzter weisen, wobei der oder die Eingangssig­ nalleiter derart bezüglich der Schichtsysteme geführt sind, dass immer ein Schichtsystem in hochohmigem und das andere in niedrigohmigem Zustand ist.5. Electronic circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the two magnetizations of the hard magnetic layers of the two layer systems ( 12 , 13 ) point in the same direction or in opposite directions, wherein the one or more signal conductors are guided with respect to the layer systems that always one layer system is in a high-resistance state and the other is in a low-resistance state. 6. Elektronische Schaltungsanordnung nach einem der Ansprü­ che 3 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, dass den beiden Elektrodenleitern (17), zwischen denen das Ausgangssignal abgreifbar ist, ein Verstärker, ins­ besondere ein Komparator (21) nachgeschaltet ist.6. Electronic circuit arrangement according to one of claims 3 to 5, characterized in that the two electrode conductors ( 17 ), between which the output signal can be tapped, an amplifier, in particular a comparator ( 21 ), is connected downstream. 7. Elektronische Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass den beiden Elektrodenleitern (17) ein zweiter Verstärker, insbe­ sondere Komparator (22) mit im Vergleich zum ersten Verstär­ ker, insbesondere Komparator (21) invertierter Eingangspola­ rität nachgeschaltet ist.7. Electronic circuit arrangement according to claim 6, characterized in that the two electrode conductors ( 17 ) is followed by a second amplifier, in particular special comparator ( 22 ) having an inverted input polarity compared to the first amplifier, in particular comparator ( 21 ). 8. Elektronische Schaltungsanordnung nach einem der vorhe­ rigen Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass eine weitere bestrombare Leiterbahn und Erzeugung eines senkrecht zur Magnetisierung der weich­ magnetischen Schicht liegendes Bias-Magnetfelds vorgesehen ist.8. Electronic circuit arrangement according to one of the above claims, characterized thereby records that another energizable conductor track and generating a perpendicular to the magnetization of the soft magnetic layer lying bias magnetic field provided is.
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