DE2646335C3 - Blasendomänen-Detektoranordnung - Google Patents

Description

als Teil einer Widerstandsbrücke untereinander verbunden sind.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Blasendomänen-Detektoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung. Sie zeigt ganz allgemein eine Blasendomänen-Fortbewegungsbahn 10, die in bekannter Weise auf einem Träger aufgebracht ist. Die Fortbewegungsbahn 10 ist eine übliche Führungsstruktur für die Biasendomänen und kann z. B. aus Permalloy-Chevron, X-Balken, T-Balken oder dergl. bestehen. Die Fortbewegungsbahn 10 ist Teil irgendeines Blasendomänensystems z. B. einer Speicheranordnung. Es ist in F i g. 1 angenommen, daß sich die Blasendomänen in einer durch den Pfeil 20 gekennzeichneten Richtung bewegen.

Bei dem Betrieb der Blasendomänensysteme ist es notwendig, die An- oder Abwesenheit einer Blasendomäne an bestimmten Stellen einer Fortbewegungsbahn mittels eines Detektors elektrisch anzuzeigen.

Eine derart detektierende Schaltung zeigt die F i g. 1 in Bezug auf die durchlaufende Foribewegungsbahn 10. In diese durchlaufende Fortbewegungsbahn H) sind zwei Verdoppler 11,12, vorzugsweise passive Verdoppler, die ohne ein externes Steuersignal die Verdopplungsfunktion ausüben, eingeschaltet Sie haben die Eigenschaft, daß sie Blasendomänen, die sich entlang der Fortbewegungsbahn 10 bewegen, verdoppeln. Beispielsweise bewirkt der Verdoppler 12, daß sich die Blasendomänen längs der Bahn 10 weiterhin fortbewegen, aber gleichzeitig Blasendomänen an die abzweigende Fortbewegungsbahn 19 abgegeben werden. In gleicher Weise bewirkt der Verdoppler 11, daß sich die Blasendomänen entlang der Bahn 10 fortbewegen, aber gleichzeitig Blasendomänen an die abzweigende Fortbewegungsbahn 18 abgegeben werden. An die abzweigende Fortbewegungsbahn 19, die Anschlußbahn, ist eine Blasendomänen-Detektoreinheit 14 angeschlossen, die das von einer Blasendomäne am Ort der Detektoreinheit erzeugte Magnetstreufeld in ein elektrisches Signal umsetzt. Diese Detektoreinheit ist an sich bekannt und besteht in der Regel aus einem magnetoresistiven Detektorstreifen, dem ein Btasendomänenstrecker zugeordnet ist, der die Blasendomäne zu einer langen Streifendomäne auseinanderzieht, wodurch das Streufeld der zu detektierenden Blasendomäne wesentlich ausgedehnt wird (Bobeck u. a. in IEEE Transactions on Magnetics, Vol. Mag.-9, Nr. 3, September 1973, Seiten 474 bis 480 und US-PS 37 13 120).

In gleicher Weise ist an die abzweigende Fortbewegungsbahn 18, die Anschlußbahn, eine Detektoreinheit 13 angeordnet.

Die Anschlußbahnen 18 und 19 sind relativ stilisiert dargestellt. Es ist jedoch verständlich, daß sie irgendeine Führungs-Struktur aufweisen können.

Die einander gegenüberliegenden Enden der Detektorstreifen der beiden Einheiten 13, 14 sind über eine Leitung 17, die aus einem ähnlichen Material wie das der Detektorstreifen besteht, miteinander verbunden. Die anderen Enden der Detektorstreifen sind mit Verbindungsbahnen 15 bzw. 16 verbunden, mittels deren die Detektorstreifen an eine die Widerstandsänderungen der Detektorstreifen erfassende Auswerleschaltung (Widerstandsbrücke) anschließbar sind.

Die Detektorstrcifcn der DpipWtnreinheiteti sind somit in Reihe geschaltet, wodurch sich ihre Signale additiv überlagern und ein höheres Lesesignnl erzeugen. Dazu ist es jedoch ni/'."endig, daß die einzelnen Signalanteilc der Detektoreinheiten einen Bezug zur gleichen Blasendomäne haben. Daher ist die Länge der durchlaufenden Fortbewegungsbahn 10 zwischen den Verdopplern 11,12 und die Länge der Anschlußbahnen

18 und 19 so getroffen, daß die Entfernung X zwischen ί dem als Quelle wirkenden Verdoppler 12 und der Detektoreinheit 13 ebenso groß ist wie die Entfernung K zwischen dem Verdoppler 12 und der Detektoreinheit 14. Die für die Detektoreinheit 13 maßgebende Fortbewegungsbahn setzt sich daher aus der Anschluß-

lu bahn 18 und dem Teilstück der Bahn 10 zwischen den Verdopplern 11,12 zusammen, wogegen die Anschlußbahn 19 gleichzeitig die zugehörige Fortbewegungsbahn für die Detektoreinheit 14 ist. Mit diesen gleich langen Fortbewegungsbahnen für die Detektoreinheiten ist sichergestellt, daß Blasendomänen die Detektoreinheiten 13 und 14 zur gleichen Zeit erreichen. Betrachtet man im speziellen eine Blasendomäne, die sich von ganz rechts entlang der Fortbewegungsbahn 10 bewegt, so v/ird diese bei 12 in die abzweigende Anschlußbahn 19 verdoppelt, wobei sv.'i während der Bewegung der verdoppelten Blase entlang dieser Bahn

19 die Originalblase entlang der Bahn 10 und der abzweigenden Anschlußbahn 18 bewegt. Da die Entfernungen X und Y gleich groß sind, ist die Fortbewe.qungszeit jeweils die gleiche. Wenn daher eine Blasendomäne, die mittels des Verdopplers 12 aus der Bahn 10 heraus in die abzweigende Anschlußbahn 19 verdoppelt wurde, an der Detektoreinheit 14 erfaßt wird, hat sich die Ausgangsblase zwischenzeitlich entlang der Bahn 10 fortbewegt, wurde vom Verdoppler 11 verdoppelt, hat sich entlang der Bahn 18 fortbewegt und wird gleichzeitig an der Detektoreinheit 13 erfaßt Da jede Detektoreinheit von derselben Ursprungsblasendomäne abgeleitete Blasendomänen gleichzeitig erfaßt, kann das Signal, das von den Einheiten erfaßt wird, additiv kombiniert werden, d.h. bei gleich ausgebildeten Einheiten wird das von einer Detektoreinheit erzeugte Ausgangssignal effektiv vcrdopjielt Wenn daher die Domänenstrecker der Detektoreinheiten 13 und 14 die maximal wirksame Größe haben, auf die eirie Blasendomäne während eines einzigen Zyklus des rotierenden Feldes expandieren kann, (z. B. 100 Chevrons) kann ein Ausgangssignal der zweifachen Stärke an den Verbindungsbahnen 15 und 16 erhalten werden. In ähnlicher Weise kann es verdreifacht oder beliebig vervielfacht werden, indem eine entsprechende Zahl von Detektoreinheiten vorgesehen wird.

Die F i g. 2 zeigt den inneren Aufbau der Detektoreinheit 13 nach Fig. 1. Der Aufbau der Detektoreinheit 14 ist entsprechend. Dieser neuartige Aufbau stellt eine bevorzugte Ausführungsform eines magnetoresistiven Detektors dar, der eine präzise magnetoresistive Abstimmung der Streifenwiderstände für die Auswertung der Signale der Detektorstreifen ermöglicht Die Detektoreinheit weist einen Hauptpfad LM z\lL in dein ein aus magnetoresistiven Material bestehender wirksamer Detektorstreifen 39 im Abschnitt GH liegt. Dieser Abschnitt enthält auch beidseitig zum wirksamen Detektorstreifen 39 liegende, nicht näher bezeichnete

M> Domänen-Strecker, die eine Blasendomäne, die im Block 37 (Ende der abzweigenden Anschlußbahn 18) des Abschnitts CD ankommt, auf die Länge des wirksamen Detektorstreifens 39 streckt.

Der Hilfspfad JK weist in den Abschnitten AB bzw.

h'> EF zwei Vergleichsdeitektorstreifen 30, 3Γ auf, wobei der Streifen 31' in Fig. 2 nur die linke Hälfte des Streifens 31 in Fig.3 darstellt. Die Abschnitte der Hilfspfade und des Haupfpfades werden durch irgend-

welche Führungsstrukturen gebildet. Im dargestellten Fall handelt es sich um eine Zick-ZackSmiktur. el. h. es ist eine Vielzahl von Chevron-Elementen vorgesehen, wobei deren entgegengesetzte Enden abwechselnd verbunden sind.

Der Abschnitt 37, das Ende der Anschlußbahn 18 in Fig. I. ist. obwohl er den Hilfspfad kreuzt. Teil des Haupfpfades, d.h. er führt die zu delektierenden Blasendomänen dem Domänenstrecker des wirksamen Detektorstreifens 39 im Hauptpfad zu. In den Vergleichsdetektorstreifen 30, 3i' der Hilfspfadabschnitte AB, EFwWd beim Transport einer Blasendomäne der Struktur 37 jedoch praktisch kein Ausgangssignal erzeugt, da die Struktur 37 nur aus drei Chevron-Reihen besteht. Sie sind daher selbst nicht aktiv und dienen nur. wie die Erläuterung der F i g. 3 noch zeigen wird, als angepaßte Vergleichswiderstände in einer Brückenschaltung, stellen daher sozusagen Blindstreifen bzw. torsireifen 39,40 im Hatiptpfad sind über die Leitung 4) miteinander verbunden, wobei diese Leitung in Verbin dung mit der gedachten inneren Verbindung Jer beiden Hälften 3Γ, 31" innerhalb des Blockes als »Leitung« 17 in F i g. I aufzufassen ist. Die Leitungsteiie 35, 36 konner wie die Leitungsteile als durchverbundene Leitungen (durch den Abschnitt 38 hindurch) aufgefaßt werden.

Die einzelnen Detektorstreifen (mit den zugehörigen Domänenstreckern) überlappen sich teilweise entlang den Längsseiten wie aus Fig. 2/3 zu entnehmen ist Dadurch liegen die Teile der Detektoreinheiten dichter aneinander, was die noch zu erläuternde magnetorcsisti· ve Anpassung der Teile fördert.

Für die Erfassung der Widerstandsänderung dei wirksamen Detektorstreifen 39, 40 im Hauptpfad, die allein eine Signaländerung bewirken, sind an siel· verschiedene Methoden denkbar. In Fig. 3 ist eine Auswertung mittels einer Brückenschaltung dargestellt

Ata Dnlka

weiterhin als Voraussetzung dieses Vergleichs so ausgebildet, daß die Gesamtlänge beider Verglcichsstreifen 30, 31', gleich der Länge des Detektovstreifens 39 im Hauptpfad bzw. die Länge der Detektorleitungen des Hilfspfades gleich der Länge aller Detektorleitungen des Hauptpfades ist.

Unter Bezugnahme auf F i g. 2 bedeutet dies im speziellen.daß die Gesamtlänge der Blindabschnittc AB und £Fg!eich der Länge des Hauptabschnittes GH ist. Gesamtlänge ist die Länge der Detektorleitungsteile IA + BE + FK in dem Hilfspfad so gestaltet, daß ihre Gesamtlänge im wesentlichen gleich der Gesamtlänge der Detektorleitungsteile LC (46) und HM (AV) im Hauptpfad ist. Die Leitungsteile 33 (BC). 34 (DE)können dabei als durchverbundene (durch den Abschnitt CD (37) hindurch) Leitungsteile angesehen werden.

Der den Hilfspfad kreuzende Bahnabschnitt CD (37) kann dabei in den Leitungsabschnitt ED (34) bzw. BC (33) einige minimale Veränderungen hervorrufen: Experimente haben jedoch gezeigt, daß dieser Effekt klein ist.

In Fig. 3 ist eine Schaltungsanordnung gezeigt, bei der zwei Detektoreinheiten nach Fig. 2 entsprechend der Ausführungsform gemäß F i g. 1 verbunden sind, und die zur elektrischen Auswertung der Widerstandsänderung der Detektorstreifen dient. Im linken mittleren Teil der Fi g. 3 befinden sich die Elemente der Detektoreinheit 13, d. h. die Positionen, die bereits in Bezug auf die F i g. 2 erläutert wurden. Dies sind die wirksamen Detektorstreifen 39 im Hauptpfad, die Vergleichsstreifen 30, 3Γ (linke Hälfte von 31) im Hauptpfad, die Leitungen 33, 34, 45, 46, 4Γ und das Bahnende 37 der abzweigenden Anschlußbahn 18.

Symmetrisch dazu nach rechts liegen die entsprechenden Elemente der Detektoreinheit 14. Es sind dies der wirksame Detektorstreifen 40 im Hauptpfad, die Vergleichsstreifen 32 und 31" (rechte Hälfte von 31), die Leitungen 35, 36, 47, 48, 41" und das Bahnende 38 der abzweigenden Anschlußbahn 19. Die wirksamen Detekder wirksamen Detektorstreifen 39, 40 (obere Brücken hälfte) mit einem Widerstand R₂ (untere Brückenhälfte und der andere Brückenzweig durch die Reihcnschal Hing aller Vergleichsstreifen 30, 31, 32 (obere Brücken hälfte) mit einem Widerstand R, gebildet. Beide Brückenzweige sind an den Punkten 44, 49 paralle geschaltet, wobei an diesen Punkten die Versorgungs Spannungsquelle angeschlossen ist. An den Punkten 42 43. in R 'ickenmitte, ist ein Differenzverstärker 5( angeschlossen, der am Ausgang 51 ein Signal, da; Lesesignal, abgibt, wenn die Brücke verstimmt ist. Diese Verstimmung tritt ein. wenn die wirksamen Detektor streifen 39, 40 eine Blasendomän- erfassen und ihrer Widerstand ändern.

Da im Ruhezustand die Summe der Widerstände dei wirksamen Detektorstreifen 39, 40 im Hauptpfad gleich der Summe der Widerstände der Vergleichs-Detektor streifen 30,31,32 im Hilfspfad ist. und letztere nicht vor der Blasendomäne beeinflußt werden, wird durch die Brückenschaltung nach Fig. 3 die Widcrstandsände rung im Hauptpfad in Bezug auf die Summe dei Widerstände der Vergleichsstreifen im Hilfspfad be stimmt. Da diese dicht neben den wirksamen Detektor streiten aiii demselben I rager aulgebracht sind und au: demselben Material wie die wirksamen Detektorstrei fen bestehen, werden sie durch diese Anpassung ir gleicher Weise von äußeren Bedingungen, z. B. dei Temperatur, beeinflußt und haben die gleichen Arbeits Charakteristiken, so daß sich äußere Beeinflussunger gegenseitig aufheben und eine unverfälschte Wider Standsänderung erfaßbar ist.

Mittels der erfindungsgemäßen Detektoranord':inf ist daher ein verhältnismäßig großes, unverfälschte: Lesesignal erhältlich, wobei die Anpassung der wirksa men Detektorstreifen im Hauptpfad mit den Vergleichs streifen im Hilfspfad dafür sorgt, daß insbesondere dei Zustand »keine Blasendomäne« besser von dei Brückenschaltung erfaßbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Blasendomänen-Detektoranordnung, die über eine die Blasendomänen transportierende Fortbewegungsbahnanordnung mit einer Quelle von Blasendomänen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoranordnung aus mehreren, in Reihe miteinander geschalteten Blasendomänen-Detektoreinheiten (13, 14) besteht, an die jeweils eine Fortbewegungsbahn angeschlossen ist, und daß die Fortbewegungsbahnen zwischen der Quelle und jeder Detektoreinheit (13,14) die gleiche Länge (X = Y) aufweisen.

2. Blasendomänen-Detektoranordnung nach Anspruch 1, die über eine Blasendomänen transportierende Fortbewegungsbahnanordnung, die eine durchlaufende Fortbewegungsbahn enthält, mit einer Quelle von Blasendomänen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Detektoreinheit (13, 14) ein Verdoppler (11, 12) zugeordnet ist, der jeweils in die durchlaufende Fortbewegungsbahn (10) an unterschiedlichen Stellen eingeschaltet ist, und an den in der abzweigenden Fortbewegungsbahn (Anschlußbahn 18 bzw. 19) jeweils die zugeordnete Detektoreinheit (13 bzw. 14) angeschlossen ist, und daß die Länge der Anschlußbahn (18) jedes Verdopplers (11), der auf den, in Fortbewegungsrichtung der Blasendomänen gesehen, zuerst angeordneten, als Quelle wirkenden Verdoppler (12) folgt, um den Abstand des jeweiligen Y<?rüopplers (11) zum zuerst angeordneten Verdoppler (12) kleiner als die Länge der Anschlußbahn (19) des ersten Verdopplers (12) ist

3. Blasendomänen-Detektoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, mit Detektorcinheiten, die einen wirksamen Detektorstreifen und einen zugehörigen Domänenstrecker aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksamen Detektorstreifen (Detektorstreifen 39,40 in einem Hauptpfad) der Detektoreinheiten hintereinandergeschaltet sind und ihnen jeweils auf demselben Träger Vergleichsstreifen (30, 31,32) zugeordnet sind, die auf die zu detektierenden Blasen nicht ansprechen und deren Gesamtlängen jeweils gleich der Länge der zugehörigen wirksamen Detektorstreifen sind.

4. Blasendomänen-Detektoranordnung nach Anspruch 3, mit Chevronslaffeln in den Detektoreinheiten, die über Detektorleitungen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtlänge der den Vergleichsstreifen zugeordneten Detektorleitungen (45,33,34,35,36,47) gleich der Gesamtlänge der den wirksamen Detektorstreifen (39, 40) im Haupfpfad zugeordneten Detektorleitungen (46, 41, 48) ist.

5. Blasendomänen-Detektoranordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Widerstandsbrückenschaltung vorgesehen ist, und die Reihenschaltung der wirksamen Detektorstreifen (39, 40) im Hauptpfad eine Hälfte des einen Brückenzweiges und die Reihenschaltung der Vergleichsstreifen eine Hälfte des anderen Brükkenzweiges bildet, daß in den zweiten Hälften jedes Brückenzweiges jeweils ein Widerstand (R \, R2) angeordnet ist. und daß in der Brückenmitte zwischen die beiden Brückenzweige ein das Detektorsignal liefernder Verstärker (50) geschaltet ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Blasendomänen-Detektoranordnung, die über eine die Blasendomänen transportierende Fortbewegungsbahnanordnung mit einer Quelle von Blasendomänen verbunden ist gemäß ί dem Gattungsbegriff des Anspruchs I.

Derartige bekannte Detektoranordnungen zeigen bei bekannten Blasendomänensystemen die An- oder Abwesenheit einer Blasendomäne an. Aufgrund des technologisch einfachen Aufbaues hat sich allgemein

in der magnetoresistive Domänendetektor durchgesetzt, der die Änderung des Widerstandes ferromagnetischer Materialien im Magnetfeld zum Detektieren der Blase ausnutzt Er besteht aus einem quer zur Fortbewegungsbahn der zu detektierenden Blasendomänen verlaufen- Jen schichtförmigen Detektorstreifen, dem ein Domänenstrecker zugeordnet ist, der die zu detektierende Blasendomäne auf die Länge des Detektorstreifens streckt, d. h. zu einer langen Streifendomäne auseinanderzieht, wodurch das Streufeld der zu detektierenden Blasendomäne wesentlich ausgedehnt, d. h. die Empfindlichkeit gesteigert wird. Der Streckung der Blasendomäne sind jedoch durch die Blasenbeweglichkeit Grenzen gesetzt; üblicherweise kann während eines einzigen Umlaufes des die Blasendomänen fortbewegenden Feldes die Blasendomäne auf eine Länge entsprechend lOOChevronelementen, aus dem die Domänenstrecker meist bestehen, gedehnt werden. Bei einer derartigen Streifenlänge liegt die Empfindlichkeit bei 1 mV/mA. Sie kann auch nicht durch Erhöhung der zugelassenen

jo Felddrehungen erhöht werden, da die Organisation der Domänensysteme auf einen Umlauf abgestellt ist. Infolgedessen sind die Ausgangssignale, die durch diese Detektoren erzeugt werden, auf ungefähr 5 mV bei Zimmertemperatur begrenzt, d. h. sie liegen im Bereich

j5 von 2,5 bis 3 mV bei einem Temperaturbereich von ungefähr —10° bis +70°C. Hierdurch bedingt muß der zugeordnete Detektorverstärker einen Schwellwert unter 2,5 mV besitzen, was die Auswahl hinsichtlich der integrierten Schaltkreise beschränk' und das Signal-/ Rauschverhältnis begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Blasendomänen-Detektoranordnung gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, daß sie ein höheres Ausgangssignal für jede detektierte Blasendo-

4^r> mäne erzeugt. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, indem die Detektoranordnung aus mehreren, in Reihe miteinander geschalteten Blasendomänen-Detektoreinheiten besreht, an die jeweils eine Fortbewegungsbahn angeschlossen ist, und daß die Fortbewegungsbahnen zwischen der Quelle und jeder Detektoreinheit die gleiche Länge (X = V]J aufweisen.

Durch diese Ausbildung der Detektoranordnung ist gewährleistet, daß alle Detektoreinheiten die gleiche Blase detektieren und ein additives, d. h. höheres Signal abgeben. Es läßt sich daher ein erheblich besseres Signal/Rauschverhältnis erzielen.

Weitere ausgestaltende Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der Beschreibung eines

bo in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigt

Fig. I eine schematische Darstellung einer aus mehreren Dctekioreinhciten bestehenden Detektoranordnung gemäß der Erfindung;

<>"' F i g. 2 eine nähere Darstellung einer Detektoreinheit; und

F i g. 3 eine teils schaltungstechnische, teils schematische Darstellung von mehreren Detektoreinheiten, die