DE2333749C3

DE2333749C3 - Anordnung zur Abfühlung datendarstellender magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen

Info

Publication number: DE2333749C3
Application number: DE2333749A
Authority: DE
Inventors: George Edward Montrose Keefe
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-12-29
Filing date: 1973-07-03
Publication date: 1982-02-18
Also published as: DE2333749A1; DE2333749B2; JPS4999241A; FR2212609B1; US3858189A; DD107999A5; CA960363A; JPS517026B2; GB1381420A; FR2212609A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Abfühlung datendarstellender magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen, die sich unter Einfluß von Weiterleitungsmitteln auf der sie enthaltenden magnetischen Schicht weiterbewegen lassen, wobei jeder Daten-Bitstelle im Weiterleitungspfad ein Domänenumlaufkreis zum Zirkulieren der magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen zugeordnet ist.

Naturgemäß geht das Streben bei Bereitstellung von Systemen zur Datenverarbeitung unter Anwendung von magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen dahin, die erforderlichen Baugruppen mehr und mehr zu vereinfachen. In diesem Zusammenhang ist es bereits vorgeschlagen worden. Speicherfunktionen und logische oder arithmetische Funktionen auf ein und derselben magnetischen Schicht unter geeigneter Raumausnutzung und Anordnung der benötigten Weiterleitungsmittel unterzubringen. Ein solches Konzept läßt dabei zwangsläufig sowohl das Problem des Abfühlens und Erfassens von Informationen, wie sie durch die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen dargestellt sind, im Speicherbereich als auch das der Übertragung in schneller und zuverlässiger Weise zum Verarbeitungsbereich entstehen.

Hierzu sind bereits in US-PS 36 23 034 Magnetdomänenreihen-Puffer als Schieberegister vorgeschlagen worden, die aus aus aneinandergereihten Domänenlaufkreisen gebildeten Weiterleitur.gspfaden bestehen, in denen magnetische zylindrische Einzelwanddomänen zirkulieren, wenn ein Magnetdomänenreihen-Puffe? in jedem Domänenumlaufkreis mit einer magnetischen zylindrischen Einzelwanddomäne geladen ist Die Zirkulation geschieht unter Einwirkung des sich in der Schichtebene drehenden magnetischen Weiterleitungsfeldes H_A. Wenn eine ein Informationsbit darstellende magnetische zylindrische Einzelwanddomäne zu ihrer Abfühlung an einem Ende des Magnetdomänenreihen-Puffers eingeführt worden ist, dann bewirken magnetische Wechselwirkungskräfte innerhalb eines Magnetdomänenreihen-Puffers, daß jede magnetische zylindrische EinzelwanddomSne von einem Domänenumlaufkreis auf den jeweils anderen Domänenumlaufkreis übertragen wird, wobei die im letzten Domänenumlaufkreis des Magnetdomänenreihen-Puffers enthaltene magnetische zylindrische Einzelwanddomäne aus dem Magnetdomänenreihen-Puffer herausgeschoben wird, um hierbei erfaßt bzw. abgefühlt zu werden. Hierzu können übliche Detektoranordnungen Anwendung finden.

Ein Nachteil einer solchen Abfühlung Information darstellender, magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen am Ende eines Magnetdomänenreihen-Puffers, wie oben beschrieben, besteht darin, daß, wenn aus irgendeinem Grunde eine oder mehrere in Domänenumlaufkreisen zirkulierende magnetische zylindrische Einzelwanddomänen nicht zum jeweils nächsten Domänenumlaufkreis weiterbewegt werden, wie es an sich sein sollte, zwangsläufig ein oder mehrere der entsprechenden Informationsbits verloren gehen. Dies stellt insofern ein schwerwiegendes Problem dar, als hierdurch eine unannehmbar hohe Fehlerwahrscheinlichkeit bedingt sein kann; vor allem wenn berücksichtigt wird, daß ein Magnetdomänenreihen-Puffer aus 50 oder mehr in Serie geschalteten Domänenumlaufkreisen bestehen kann.

Bei der Entwicklung von Systemen zur Ausnutzung magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen ist außerdem besonderer Wert auf die Entwicklung geeigneter Abfühlelemente gelegt worden. Von allen zu

■»5 diesem Zweck vorgeschlagenen Anordnungen hat sich bisher am besten das ebenfalls an anderer Stelle vorgeschlagene magnetoresistive Abfühlelement durchgesetzt, das im wesentlichen aus einem kleinen magnetoresistiven Abfühlstreifen aus weichmagnetischem Material besteht, der eng benachbart in geeigneter Lage zum betreffenden Weiterleitungspfad der magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen angeordnet ist. Tritt eine magnetische zylindrische Einzelwanddomäne in Flußkopplungsnähe eines solchen magnetoresistiven Abfühlstreifens auf, dann dreht sich der Magnetisierungsvektor hierin um angenähert 90°, so daß eine scharfe und leicht feststellbare Widerstandsänderung damit verbunden ist, die sich beim Anlegen einer Konstantstromquelle in einer entsprechenden Spannungsänderung äußert

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, bei Anwendung von Magnetdomänenreihen-Puffern die bekannten magnetoresistiven Abfühlelemente so anzuordnen, daß ohne Bitverlust ein betriebssicheres Arbeiten der magnetoresistiven Abfühlung mit ausreichender Amplitude bei hoher Zuverlässigkeit gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst,

daß jeweils zwischen zwei Domänenumlaufkreisen ein magnetoresistives Abfühlelement angeordnet ist, wobei alle magnetoresistiven Abfühlelemente elektrisch hintereinander geschaltet sind, derart, daß jeweils nur beim unmittelbaren Vorübergang einer magnetischen zylindrischen Einzelwanddomäne und nichi beim Aufenthalt in einem Domänenumlaufkreis die jeweils benachbarten magnetoresistiven Abfühlememente zum Ansprechen gebracht werden.

Wird unter dieser Voraussetzung eine magnetische zylindrische Einzelwanddomäne zum Abfühlen dem Eingang eines Magnetdomänenreihen-Puffers zugeführt, so daß jede magnetische zylindrische Einzelwanddomäne in einem Domänenumlaufkreis unter Wirkung des sich drehenden magnetischen Weiterleitungsfeldes auf den jeweils nächsten Domänenumlaufkreis übertragen wird, dann wird dabei gleichzeitig beim jeweiligen Vorübtrgang an einem der magnetoresistiven Abfühlelemente ein Abfühlsignal erzeugt, das sich infolge der Hintereinanderschaltung aller magnetoresistiven Abfühlelemente unter entsprechender Wirkung der magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen zu entsprechender Amplitude aufaddiert. Diese Amplitude des Gesamtabfühlsignals ergibt sich also aus dem Einzelabfühlsignal, multipliziert mit der Anzahl der Stufen im jeweiligen Magnetdomänenreihen-Puffer. Falls aus irgendwelchen Gründen eine in einem der Domänenumlaufkreise zirkulierende magnetische zylindrische Einzelwanddomäne nicht wie vorgesehen anspricht, dann entsteht doch noch ein hinreichend starkes Gesamtabfühlsigr.al, so daß diesbezüglich ein ausreichender Fehlerschutz gewährleistet ist.

Mit der Erfindung ist der weitere Vorteil verbunden, daß sich die magnetoresistiven Abfühlelemente leicht in die vorgesehenen Weiterleitungspfade integrieren lassen. Stellt das Rauschen im Abfühlkreis ein besonderes Problem dar, dann lassen sich die magnetoresistiven Abfühlelemente gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken zu einer Brückenschaltung zusammenfassen, die außerdem noch Ausgleichswiderstände enthält, um so eine wirksame Rauschunterdrückung herbeizuführen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der unten aufgeführten Zeichnungen und aus den Patentansprüchen. Es zeigt

F i g. 1 eine ausschnittsweise Draufsicht auf einen Magnetdomänenreihen-Puffer mit magnetoresistiven Abfühlelementen,

F i g. 2 in vereinfachter Form einen Ausschnitt mit einer Vorrichtung zur Abfühlung magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen, zusammen mit einem Umlaufschieberegister,

F i g. 3 die Schaltung einer Abfühlanordnung in Form einer Brückenschaltung zur Rauschunterdrückung.

In der Anordnung nach F i g. 1 trägt eine magnetische Schicht 10 aus Orthoferrit oder Granat Anordnungen zur Weiterleitung magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen. Diese Schicht steht unter dem Einfluß eines senkrecht zu dieser Schicht gerichteten Vormagnetisierungsfeldes. Der Weiterleitungspfad besteht aus den abwechselnd angeordneten T-förmigen, 12, 14, 16, 18 und den I-förmigen weichmagnetischen Streifen, 20, 22, 24, 26, 28 und 30. Die weichmagnetischen Streifen sind dabei so zueinander angeordnet, daß sich im vorliegenden Fall drei Domänenumlaufkreise, 32,34,36 für magnetische zylindrische Einzelwanddomänen ergeben. Weiterhin sind vier magnetoresistive Abfühlelemente 38, 40, 42, 44 vorgesehen, die jeweils dem Längsbalken eines T-förmigen Streifens 12, 14, 16, 18 gegenüberliegen. Sie sind elektrisch über einen Streifenleiter 46 hintereinander geschaltet und zu den Anschlußklemmen 48 und 50 geführt Sowohl die Abfühlelemente als auch der Streifenleiter 46 können dabei im wesentlichen aus Ni und Fe bestehen. Der besseren Übersicht halber sind nur vier T-förmige Streifenelemente und Abfühleiemente dargestellt. Bei praktischer Anwendung ist es ohne weiteres möglich, eine sehr viel größere Anzahl von Abfühlelementen und damit Domänenumlaufkreisen für magnetische zylindrische Einzelwanddomänen vorzusehen.

Sind die in der magnetischen Schicht 10 vorhandenen magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen 52,54, 56 wie vorgesehen auf die Domänenumlaufkreise 32,34, 36 geleitet, dann rotieren sie normalerweise in Uhrzeigerrichtung zwischen den jeweiligen Streifenpositionen 1,2,3,4, wie es an sich in Verbindung mit einem sich in Schichtebene drehenden Weiterleitungsfeld Η_Λ bekannt ist. Wenn sich die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen in diesen Domänenumlaufkreisen bewegen, sind sie außerdem hinreichend von den magnetoresistiven Abfühlelementen entfernt, so daß sie keine Wirkung hierauf ausüben können.

Wird eine abzufühlende magnetische zylindrische Einzelwanddomäne, wie z. B. 58, dem Eingang des Magnetdomänenreihen-Puffers zugeführt, dann wird diese magnetische zylindrische Einzelwanddomäne ebensogut wie die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen 52,54,56 in den Domänenumlaufkreisen unter Einfluß magnetischer Wechselwirkung während des nächsten Rotationszyklusses des Weiterleitungsfeldes H_A zum nächsten Domänenumlaufkreis nach rechts weitergeleitet, wie es allgemein durch die gestrichelt gezeichneten Kreise und die Pfeile angedeutet ist. Sowie die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen nahe an den magnetoresistiven Abfühlelementen vorbeiziehen, wird ihr jeweiliger Magnetisierungsvektor angenähert um 90° gedreht, so daß eine scharfe Änderung des jeweiligen Widerstandswertes zu verzeichnen ist. Diese Widerstandswertänderungen lassen sich in geeigneter Weise leicht feststellen, indem beispielsweise eine Konstantstromquelle und ein Voltmeter an den Anschlußklemmen 48 und 50 angeschlossen werden.

Da die hierbei festgestellte Widerstandswertänderung der Summe der Änderungen in allen magnetoresistiven Abfühlelementen entspricht, wird ein Gesamiabfühlsignal ausgesprochen hoher Amplitude erzeugt.

Wird aus irgendwelchen Gründen eine magnetische zylindrische Einzelwanddomäne 54 nicht zum nächsten Domänenumlaufkreis, wie vorhergesehen, weitergeleitet, dann entsteht trotzdem noch infolge der zusammengefaßten Ausgänge der Abfühlelemente 38 und 40 ein beachtliches Ausgangssignal.

Die zugeführten magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen 58 brauchen nicht unbedingt datendarstellende Einzelwanddomänen aus einer Speichervorrichtung zu sein, sondern können auch durch Abspalten von einer anderen magnetischen zylindrischen Einzelwanddomäne oder im Ansprechen auf ihr Auftreten entstanden sein. Die Mittel zur Erzeugung magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen 58 und die Mittel zur Auflösung magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen 56, so wie sie aus dem Magnetdomänenreihen-Puffer austreten, können von bekannter Bauart sein, und brauchen weder näher dargestellt, noch im einzelnen erläutert zu sein.

Es versteht sich außerdem, daß beim Nichtauftreten einer magnetischen zylindrischen Einzelwanddomäne zu einer vorgegebenen Taktzeit, also wenn keine magnetische zylindrische Einzelwanddomäne 58 dem Magnetdomänenreihen-Puffer zugeführt wird, eine binäre Null als vorhanden angesehen wird. In einem solchen Falle würden die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen 52, 54, 56 einfach fortfahren, in ihren jeweiligen Domänenumlaufkreisen 32, 34, 36 zu kreisen.

Die Erfassung der magnetischen Widerstandswerte von magnetoresistiven Abfühlelementen braucht nicht in kontinuierlicher Weise zu erfolgen, sondern es genügt vielmehr ein Auslesen während jedes Zyklus in dem Augenblick auszuführen, wenn sich jeweils die verschobenen magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen an den 1'-Stellen der T-förmigen Streifenelemente befinden. Diese periodische oder getaktete Betriebsweise läßt sich so durchführen, weil die magnetoresistiven Abfühlelemente mehr auf das Auftreten als nur auf die dynamische Bewegung von magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen innerhalb eines Abfühlbereiches ansprechen.

In der ausschnittsweisen Darstellung nach F i g. 2 ist ein vereinfachtes Diagramm einer magnetoresistiven Abfühleinrichtung der oben beschriebenen Art zusammen mit einem Umlaufschieberegister 60 gezeigt. Das linke Ende des Schieberegisters ist dabei der Einfachheit halber fortgelassen. Die Umlaufrichtung in diesem Umlaufschieberegister ist entgegen dem Uhrzeigersinn, wie durch den Pfeil 62 gezeigt, und entspricht dabei der Rotationsrichtung des sich in der Magnetschichtebene drehenden Weiterleitungsfeldes Ha-

Sobald eine magnetische zylindrische Einzelwanddomäne in der Position 64 des Umlaufschieberegisters auftritt und gleichzeitig eine magnetische zylindrische Einzelwanddomäne in der Position 66 des Magnetdomänenreihen-Puffers vorhanden ist, dann wird sich während der nächsten 90°-Drehung des sich in der Magnetschichtebene drehenden Weiterleitungsfeldes Hα die magnetische zylindrische Einzelwanddomäne zur Position 68 bewegen und damit die Domäne in Position 66 zwingen, sich zum T-förmigen Verbindungspunkt 72 anstatt zum unteren Ende des I-förmigen Streifens 70 zu bewegen. Dadurch hinwiederum werden auch die übrigen magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen in den Domänenumlaufkreisen gezwungen, eine entsprechende Bewegung durchzuführen, so daß demzufolge das angestrebte Ausgangssignal über den gemeinsamen Anschlußklemmen 74 und 76 der magnetoresistiven Abfühlelemente 78,80,82,84 erzeugt wird. Der Domänengenerator 86 und Domänenvernichter 88 sind jeweils in Blockform dargestellt, ohne noch die erforderlichen Steuerleitungen hierzu darzustellen.

1st der Rauschpegel zu hoch, dann läßt sich eine Brückenschaltung, wie in F i g. 3 gezeigt, anwenden, um seine Auswirkung zu unterdrücken. Die am Abfühlvorgang selbst beteiligten magnetoresistiven Abfühlelemente sind im Block 90 eingezeichnet, wohingegen die Ausgleichswiderstände als unbeteiligte bzw. blinde: Bauelemente innerhalb des Blockes 92 untergebracht sind. Ein Abfühlverstärker läßt sich dann in bekannter Weise am Brückenausgang über Klemmen 94, 96 anschließen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Abfühlung datendarstellender magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen, die sich unter Einfluß von Weiterleitungsmitteln auf der sie enthaltenden magnetischen Schicht weiter bewegen lassen, wobei jeder Daten-Bitstelle im Weiterleitungspfad ein Domänenumlaufkreis zum Zirkulieren der magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen zwei Domänenumlauikreisen (32, 34) ein magnetoresistives Abfühlelement (40) angeordnet ist, wobei alle magnetoresistiven Abfühlelemente (38, 40, 42, 44) elektrisch hintereinander geschaltet sind, derart, daß jeweils nur beim unmittelbaren Vorübergar>g einer magnetischen zylindrischen Einzelwanddomäne (52, 54, 56 oder 58) und nicht beim Aufenthalt in einem Domänenumlaufkreis (z. B. 32) die jeweils benachbarten magnetoresistiven Abfühlelemente (38, 40) zum Ansprechen gebracht werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiterleitungsmittel aus weichmagnetischen Streifenelementen (12, 14, 16, 18, 22, 26,30) bestehen.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühlelemente (38, 40,42, 44) in den Weiterleitungspfad integriert sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß zur Unterdrückung des Rauschens eine Brückenschaltung (F i g. 3) Anwendung findet, wovon zwei Brückenäste (90) durch magnetoresistive Abfühlelemente und die beiden anderen (92) durch Ausgleichswiderstände gebildet werden.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Anzeigeklemmen (94, 96) der Brücke je ein Verbindungspunkt zwischen magnetoresistiven Abfühlelementen und Ausgleichswiderständen liegt.