DE3687386T2 - Verfahren und geraet zum ablesen aufgezeichneter daten mit einem magnetoresistiven kopf. - Google Patents
Verfahren und geraet zum ablesen aufgezeichneter daten mit einem magnetoresistiven kopf.Info
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft das Abrufen vorher aufgespeicherter Daten, einschließlich Daten, die auf einem Magnetmedium und in Magnetblasenspeichern abgespeichert wurden, mit einem magnetoresistiven (MR) Lesekopf oder -sensor.
- Ein MR-Kopf ist ein aktiver oder parametrischer Meßwertwandler, der eines elektrischen Stroms durch seinen Widerstandssensorstreifen bedarf, um aktiv zu werden. Der Strom wirkt als Abtaststrom, um die vom Magnetfeld Hy, das vom Medium ausgeht, erzeugten Streifenwiderstandsänderungen in Spannungsänderungen im Streifen umzuwandeln.
- Je höher der in den Kopf eingespeiste Strom, desto höher ist die angezeigte Spannung. Die Größenordnung des Stroms muß jedoch begrenzt werden, um ein Überhitzen des Sensorstreifens und die elektrisch bedingte Auswanderung des Streifenmaterials zu vermeiden. Der Strom muß von einer rauscharmen Quelle geliefert werden, damit Störüberlagerungen in die Ablesekanalelektronik möglichst ausgeschlossen sind.
- Die meisten derzeitigen MR-Kopf-Vorverstärker legen einen konstanten Vormagnetisierungsstrom Ib auf den Sensorstreifen des Kopfs und erfassen die Signalspannung Vs, die an den Kopfanschlüssen steht. Somit gilt
- Vs = IbΔRh, (A)
- dabei ist ΔRh die absolute Veränderung des Kopfwiderstands Rh infolge des magnetischen Eingangssignals Hy vom gelesenen
- Die Streifenhöhe, d.i. die Abmessung des Fühlerstreifens senkrecht zum Medium, ist je nach Vorrichtung unterschiedlich infolge Veränderungen im Läppprozeß. Die Streifenhöhe kann sich bei nichtberührungsfreien Aufnahmeanwendungen auch im Verlauf der Lebensdauer eines MR-Kopfes bis zu 50% verändern. Da sowohl Rh, und noch bedeutsamer, ΔRh proportional zur Streifenhöhe sind, nehmen Vorverstärker auf dem Stand der Technik, die Vs aus der Gleichung (A) erfassen, unterschiedliche Empfindlichkeiten an, wenn in einer Mehrkopf- Speichervorrichtung von einem Kopf zu einem anderen gewechselt wird bzw. wenn sich bei nichtberührungsfreien Aufnahmegeräten der Streifen in der Höhe abnutzt. Auf ähnliche Weise würde man unterschiedliche Empfindlichkeiten feststellen, wenn man in einem Magnetblasenspeichersystem von einem Sensor zu einem anderen umschaltet.
- Ferner zeigt Rn einen typischen Temperaturkoeffizienten von etwa 0,3 bis 0,5% per Grad C. Somit ändert sich Rh mit der Temperatur gemäß seinem besonderen Temperaturkoeffizienten. Die entsprechende Veränderung in ΔRh verursacht eine niederfrequente Störmodulation des Ausgangssignals Vs.
- US-A-3,814,863 beschreibt eine Konfiguration auf dem Stand der Technik, die vorschlägt, einen MR-Kopf vorzuspannen unter Verwendung von Widerständen mit hohen Werten gegenüber dem Wert von Rh, und einen AC-gekoppelten Spannungsdifferenzverstärker einzusetzen. In einer anderen Lösung, die in US-A-4,040,113 beschrieben wird, werden eine Stromquelle zum Vorspannen eines in der Mitte abgegriffenen MR-Elements und ein AC-gekoppelter Spannungsdifferenzverstärker zum Erfassen des vom Kopf erzeugten Ausgangssignals vorgeschlagen. Schließlich beschreibt US-A-4,191,977 ein Verfahren zum Vorspannen eines in der Mitte abgegriffenen MR-Kopfes mit zwei Induktionsspulen in Reihe mit dem Kopf und einer Spannungsquelle mit einem DC-gekoppelten Spannungsdifferenzverstärker.
- Der bisher beschriebene Stand der Technik lehrt das Vorspannen des MR-Kopfes mit einem konstanten Ruhestrom und Erfassen des im Kopf erzeugten Signals mit einem Spannungsdifferenzverstärker. Das so erfaßte Signal, das proportional zu ΔRh ist, ist daher empfindlich gegenüber Fertigungstoleranzen, Abnutzung aus nichtberührungsfreier Speicherung und Temperaturveränderungen.
- GB 2 023 326 beschreibt eine Schaltung zur Erfassung magnetischer Felder mit codierter Information zur Erzeugung elektrischer Signale, die die codierte Information wiedergeben. Die Schaltung umfaßt ein magnetoresistives Element und Detektionsmittel. Das Detektionsmittel erfaßt das Verhältnis des Momentanwerts der Widerstandsänderung im magnetoresistiven Element zum absoluten Widerstand des magnetoresistiven Elements.
- Erfindungsgemäß ist jetzt vorgesehen eine Schaltung zum Erfassen magnetischer Felder mit codierter Information, um elektrische Signale zu erzeugen, welche die codierte Information repräsentieren, wobei die Schaltung folgendes aufweist: Ein magnetoresistives Element; und ein Detektionsmittel zum Erfassen des Verhältnisses des Momentanwerts der Widerstandsänderung des magnetoresistiven Elements zu dem absoluten Widerstand des magnetoresistiven Elements, dadurch gekennzeichnet, daß das Detektionsmittel aufweist eine erste und eine zweite Stromquelle, die mit dem magnetoresistiven Element in Reihe geschaltet sind, um in dem magnetoresistiven Element einen Vormagnetisierungsstrom zu erzeugen, einen Kondensator, der an das magnetoresistive Element angeschaltet ist, eine Stromsonde zum Erfassen einer Stromabweichung des Vormagnetisierungsstroms, wobei die Abweichung proportional zu der relativen Widerstandsänderung des magnetoresistiven Elements ist, die durch Exponieren des magnetoresistiven Elements mit dem magnetischen Feld erzeugt wird, wobei die Stromsonde eine Signalspannung erzeugt, die proportional zu der Abweichung ist.
- Wenn man die vorliegende Erfindung unter einem zweiten Aspekt betrachtet, ist vorgesehen eine Schaltung zum Erfassen magnetischer Felder mit codierter Information, um elektrische Signale zu erzeugen, welche die codierte Information repräsentieren, wobei die Schaltung aufweist: Ein magnetoresistives Element und ein Detektionsmittel zum Erfassen des Verhältnisses des Momentanwerts der Widerstandsänderung des magnetoresistiven Elements zu dem absoluten Widerstand des magnetoresistiven Elements, dadurch gekennzeichnet, daß das Detektionsmittel aufweist: Eine Konstantspannungsquelle, die mit einem ersten und einem zweiten angepaßten Widerstand in Reihe mit dem magnetoresistiven Element geschaltet ist, um einen Vormagnetisierungsstrom durch das magnetoresistive Element zu erzeugen und ein Ferrit-Toroid mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung, wobei die Primärwicklung mit dem magnetoresistiven Element in Reihe geschaltet ist, um in der Primärwicklung Stromabweichungen zu erzeugen, die Abweichungen proportional zu der erzeugten relativen Widerstandsänderung des magnetoresistiven Elements sind, die Abweichungen an der Sekundärwicklung eine Signalspannung über der Sekundärwicklung erzeugen und die Signalspannung proportional zu den Abweichungen ist.
- Wenn man die vorliegende Erfindung unter einem dritten Aspekt betrachtet, ist vorgesehen eine Schaltung zum Erfassen magnetischer Felder mit codierter Information, um elektrische Signale zu erzeugen, welche die codierte Information repräsentieren, wobei die Schaltung aufweist:
- Ein magnetoresistives Element; ein Detektionsmittel zum Erfassen des Verhältnisses des Momentanwerts der Widerstandsänderung des magnetoresistiven Elements zu dem absoluten Widerstand des magnetoresistiven Elements, dadurch gekennzeichnet, daß das Detektionsmittel folgendes aufweist: Eine Stromquelle, die mit dem magnetoresistiven Element mit einem Widerstand Rh in Reihe geschaltet ist, um in dem magnetoresistiven Element einen Vormagnetisierungsstrom (Ib) zu erzeugen und einen Detektor zum Erfassen von Stromabweichungen von dem Vormagnetisierungsstrom, wobei die Abweichungen proportional zu der relativen Widerstandsänderung ΔRh des magnetoresistiven Elements sind, die durch Exponieren des Elements mit den magnetischen Feldern erzeugt wird, wobei der Detektor einen Differentialverstärker aufweist, um den momentanen Stromabweichungswert Is der Stromabweichungen im wesentlichen gemäß der folgenden Beziehung zu verstärken:
- Is = IbΔRh/Rh
- wobei Ib den Vormagnetisierungsstrom, Rh den absoluten Widerstand des magnetoresistiven Elements und ΔRh den Momentanwert der Widerstandsänderung des magnetoresistiven Elements beim Vorhandensein des magnetischen Feldes bezeichnen und der Differentialverstärker einen Eingang, der an eine Referenzspannung geschaltet ist, und einen anderen Eingang aufweist, der in Reihe mit dem magnetoresistiven Element geschaltet ist, um eine Ausgangssignalspannung zu erzeugen, die proportional zu den Abweichungen ist und ferner einen Kondensator aufweist, der an einem Anschluß mit dem magnetoresistiven Element und mit dem anderen Eingang des Verstärkers verbunden ist und mit dem anderen Anschluß an die Referenzspannung geschaltet sind.
- Wenn wir die vorliegende Erfindung unter einem vierten Aspekt betrachten, ist vorgesehen eine Schaltung zum Erfassen magnetischer Felder mit codierter Information, um elektrische Signale zu erzeugen, welche die codierte Information repräsentieren, wobei die Schaltung aufweist:
- ein magnetoresistives Element, ein Detektionsmittel zum Erfassen des Verhältnisses des Momentanwerts der Widerstandsänderung des magnetoresistiven Elements zu dem absoluten Widerstand Rh des magnetoresistiven Elements, dadurch gekennzeichnet, daß das Detektionsmittel folgendes aufweist: eine gesteuerte Konstantstromquelle, die mit dem magnetoresistiven Element verbunden ist, um durch dieses einen Strom Ib zu erzeugen, einen Detektor zum Erfassen von Abweichungen der Spannung am magnetoresistiven Element von der konstanten Spannung Vb, die von einer Konstantspannungsquelle geliefert wird, wobei die Abweichungen proportional zu der relativen Widerstandsänderung des magnetoresistiven Elements sind, die durch Exponieren des Elements mit den magnetischen Feldern erzeugt wird, der Detektor einen Spannungsverstärker aufweist, um den Momentanwert Vs der Abweichungen zu verstärken im wesentlichen gemäß dem Verhältnis
- Vs = VbΔRh/Rh
- wobei Vb die von der Konstantstromquelle gelieferte Spannung, Rh den absoluten Widerstand des magnetoresistiven Elements und ΔRh den Momentanwert der Widerstandsänderung des magnetoresistiven Elements beim Vorhandensein des magnetischen Felds bezeichnet, und ferner eine Rückkopplungsschleife für eine Vorspannung aufweist, um die stationäre Spannung an den Eingängen des Spannungsverstärkers zu minimieren.
- Die Vorspannung und Erfassung des von einem MR-Kopf erzeugten Signals, mit Mittelabgriff oder nicht, gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung, kann entweder durch eine konstante Stromquelle oder eine konstante Spannungsquelle erfolgen.
- Für eine Konfiguration mit konstantem Strom wird der MR-Streifenwiderstand Rh mit einem DC Strom Ib vorgespannt. Stromänderungen, die dem Augenblickswert der relativen Änderung ΔRh/Rh proportional sind, wenn der Kopf Veränderungen in der Magnetisierung des Aufzeichnungsmediums erfaßt, die die Daten repräsentieren, können dann dem Eingang eins stromfühlenden Differenz-Vorverstärker zugeführt werden.
- In einer konstanten DC-Spannungskonfiguration kann der Augenblickswert der Spannungsveränderungen, die vom MR-Kopf erzeugt werden, sobald dieser die auf einem Magnetmedium aufgenommenen Daten erfaßt, dem Eingang eines spannungsfühlenden Differenz-Vorverstärkers zugeführt werden. Sowohl in der Konstantstrom- als auch in der Konstantspannungs- Vorspannungskonfiguration wird ausschließlich der Augenblickswert des AC-Signals, d. h. die vom MR-Kopf erzeugte Änderung erfaßt und vom Differenz-Vorverstärker aufbereitet.
- Wie man sieht, ist der vom MR-Kopf in diesen Konfigurationen erzeugte Augenblicks-Signalwert proportional zu ΔRh/Rh. Da sowohl Rh als auch ΔRh gleicherweise proportional zur Streifenhöhe und zur Temperaturänderung sind, ist ΔRh/Rh unabhängig von Streifenhöhe und Temperaturschwankungen. Durch Normalisieren des vom MR-Kopf erzeugten Signals auf diese Weise werden Veränderungen des Rh-Werts, zu denen es bei solchen Köpfen aufgrund von Fertigungstoleranzen und Temperaturempfindlichkeit kommt, somit eigensicher korrigiert. Ferner wurde gefunden, daß das Erfassen von ΔRh/Rh nicht nur Veränderungen in der Streifenlänge, sondern auch im wesentlichen Veränderungen in der Streifendicke voll korrigiert. Somit ist in einer Mehrfachkopf-Speichervorrichtung z. B. beim Umschalten des Signalaufbereitungsschaltkreises von einem Kopf auf den anderen die Anpassung der Signalaufbereitungselektronik auf unterschiedliche Verstärkungshöhen um die unterschiedlichen Empfindlichkeiten der betroffenen Köpfe auszugleichen, nicht mehr erforderlich.
- Nachstehend werden eine Anzahl erfindungsgemäßer Ausführungsformen sowie auch eine Anordnung auf dem Stand der Technik anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben, in diesen sind
- Fig. 1 ein Blockschaltbild einer typischen MR-Kopf-Vorspann- und Ausgabesignalerfassung auf dem Stand der Technik;
- Fig. 2A ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Anwendung der Konstantstromvorspannung;
- Fig. 2B ist ein Blockschaltbild einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform unter Anwendung einer Konstantstromvorspannung;
- Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer unsymmetrischen Konfiguration;
- Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform unter Anwendung einer pseudosymmetrischen Konfiguration; und
- Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ausführungsform unter Anwendung einer Konstantspannungs-Vorspannung.
- Nehmen wir zunächst Bezug auf Fig. 1; ein konstanter Vormagnetisierungsstrom Ib wird an den MR-Kopf Rh gelegt, der z. B. im Schreib/Lesekanal zum Ablesen von auf einem Magnetmedium abgespeicherten Daten eingesetzt ist. Die Impedanzen Z sind Innenimpedanzen der Vorspannstromquelle. Dabei nimmt der Spannungsverstärker 10 die Kopfspannung Vs auf, die durch die Gleichung (A) ausgedrückt wird, wobei ΔRh die absolute Veränderung des Kopfwiderstands Rh ist. Der Verstärkerausgang Vs ist daher proportional zu ΔRh. Somit werden auch alle anderen Faktoren, die Veränderungen bei Rh verursachen, mit erfaßt. Diese anderen Faktoren stören die alleinige Erfassung dieser Veränderungen in Rh, die von den auf dem Magnetmedium aufgenommenen Datenbits verursacht werden. Die hohe DC-Spannungskomponente, die von dem durch Rh fließenden Konstantstrom hervorgerufen wird, kann durch AC-Kopplungskondensatoren am Eingang des Verstärkers 10 abgefangen werden.
- Da die Größenordnung von ΔRh, die von einer bestimmten magnetischen Erregung verursacht wird, direkt proportional dem MR-Kopf-Widerstand Rh ist, verändert sich das Ausgangssignal des Verstärkers 10, wenn sich Rh mit der Temperatur ändert. Der Temperaturkoeffizient eines typischen MR-Kopf- Widerstands enthaltend einen Permalloy-Streifen, liegt im Bereich von 0,3 bis 0,5% je Grad C. Somit werden bis zu 10% Änderung in der Ausgangsspannung des Verstärkers 10 je 20ºC Umgebungs-Temperaturänderung verursacht. Da die Vorspannung und die Empfindlichkeit des MR-Kopfes auch von den Fertigungstoleranzen in Rh abhängen, wäre eine Anpassung des Vorspannstroms für individuelle Köpfe erforderlich, um die gleiche, vorgeschriebene Lesemodus-Empfindlichkeit des Kanals zu erhalten.
- Fig. 2A zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform. In dieser wird der MR-Kopf mit einem konstanten DC-Strom Ib vorgespannt. Zs ist die innere Quellenimpedanz der Stromquellen Ib, wobei Zs > > Rh. AC-Stromschwankungen wie Rauschen, Leitungsbrumm usw. verursacht durch die Stromquelle Ib oder die Speisespannung V+ und V-, werden durch den Kondensator C&sub1; überbrückt. C&sub1; ist groß genug, so daß
- 1/2 Rh C&sub1; « F&sub0;,
- wobei F&sub0; die kleinste noch interessierende Frequenz im Signalerfassungskanal ist.
- Dynamische Veränderungen des Kopf-Widerstands von Rh zu Rh+ΔRh erzeugen einen Signalstrom Is, der im RhIs-Stromkreis fließt. Jeder beliebige Stromfühler, wie z. B. ein Toroidförmiger Stromsonden-Wandler, kann eingesetzt werden, um zu erfassen. Somit, aus
- Is + Vb/Rh+ΔRh = Vb/Rh =Ib,
- folgt, daß
- Is = Ib ΔRh/Rh+ΔRh.
- Wenn ΔRh klein ist gegenüber Rh, dann
- Is IbΔRh/Rh,
- und das Ausgangssignal ist gegeben durch
- Vs KIbΔRh/Rh,
- wobei K gleich der Empfindlichkeit des Stromfühlers ist.
- Somit erfaßt die in Fig. 2A gezeigte Konfiguration einen Strom, der proportional zur relativen Widerstandsänderung ΔRh/Rh ist. Da der Temperaturkoeffizient durch diese Technik ausgeschaltet wird, ist Vs im wesentlichen unempfindlich gegenüber Temperaturschwankungen, denen der MR-Kopf ausgesetzt ist. Die Erfassung einer Spannung, die proportional zur relativen Widerstandsänderung ist, ist auch unempfindlich gegenüber Fertigungstoleranzen, die den Wert von Rh beeinflussen. Daher braucht Ib nicht auf gleichbleibende Empfindlichkeit von einem Kopf zum anderen eingestellt zu werden, und die Lese-Modus-Empfindlichkeit ist unabhängig von Widerstandsänderungen, die beim Fertigungsprozeß oder durch Verschleiß während der Lebensdauer des Kopfs bei nichtkontaktfreien Aufnahmeanwendungen auftreten. Wie bereits früher in der vorliegenden Beschreibung gezeigt, wird C&sub1; so gewählt, daß er Rauschströme, die durch das Vorspannetz erzeugt werden, ableitet, jedoch keineswegs die Bandbreite der Datensignale, die vom MR-Kopf erzeugt werden, begrenzt. Andere Störquellen an der Kopf-Medium-Schnittstelle, die einen Störstrom in oder aus den zwei Kopfanschlüssen bewirken, werden durch das Differenzstromfühlen gemäß Fig. 2A ausgeschaltet. Somit bietet diese Anordnung eine hohe Zurückweisung von Gleichtakt-Störspannungseinflüssen.
- In Fig. 2B wird Ib abgeleitet von der Bezugsspannung Vr, über gepaarte Widerstände Rs. Wenn Rs sehr viel größer ist als Rh, ist der Vorspannstrom gegeben durch
- Ib = Vr/2Rs.
- Der Toroid T ist ein Ferrit-Toroid mit einer geeigneten Anzahl Aufnahmewicklungen und einer Primärwicklung, die von den durch den Toroid geführten Kopfanschlußdrähten gebildet wird, so daß sich der Kopfsignalstrom aufaddiert und die Gleichtaktströme löschen. So gilt für diese Konfiguration gemäß Gleichung (1), wenn
- K = 10 mv/mA, Ib = 10 mA, ΔRh/Rh = 0,5%, dann ist Vs = 500 uv.
- Nehmen wir jetzt Bezug auf Fig. 3; hier wird eine unsymmetrische Konfiguration der vorliegenden Erfindung gezeigt. In dieser Schaltung wird eine Seite von Rh an einem Eingang des Differenzverstärkers 30 über C&sub1; an Erde gelegt. Die Kombination aus Verstärker 30 und Rf ist der Stromfühler-Verstärker 32. Der Kopplungskondensator C&sub2; nimmt den DC-Anteil aus dem Ausgangssignal Vs. Damit
- Vs = IbRf(ΔRh/Rh).
- Für die Konfiguration der Fig. 3, wenn Rh gleich 50 Ω und ΔRh/Rh = 0,5%, Rf = 500 Ω, C&sub1; = 0,5 uF, C&sub2; = 0,1 uF und der Verstärker 30 ein Breitbandverstärker ist, dann ist Vs = 25 mV bei F&sub0; = 6 kHz.
- Die pseudo-symmetrische Konfiguration in Fig. 4 ist nützlich bei unerwünschten Erdstreuströmen, die über die Schleifer/Streifen-Kapazität in den Fühlerstreifen des MR-Kopfes eingeführt werden könnten. Eine Hälfte des eingeführten Erdstroms Ig fließt durch den an Erde liegenden Widerstand Rg. Die andere Hälfte von Ig fließt durch den Rückkopplungswiderstand Rf. Wenn Rg und Rf aufeinander abgestimmt sind oder sonst im wesentlichen gleich sind, kompensieren sich die Spannungen, die sich aus dem Fluß der jeweils einen Hälfte von Ig durch die beiden Widerstände entwickeln, am Verstärkerausgang, weil sie entgegengesetzte Phase haben. Somit kann der Erdstreustrom Ig Vs nicht kontaminieren.
- Für die Konfiguration der Fig. 4, wenn sich Rh um einen Betrag ΔRh ändert, wird der sich ergebende Signalstrom gegeben durch
- Is = -Ib(ΔRh/Rh).
- Strom Is wird vom Rückkopplungswiderstand Rf geliefert und fließt-durch Rg zur Erde. Somit
- Vs = -2IbRf(ΔRh/Rh).
- Für die Konfiguration der Fig. 4, mit Ib = 10 mA, ΔRh/Rh = 0,5%, Is = 50 uA und Vs = -50 mV, wenn C&sub1; = 0,5 uF, C&sub2; = 0,1 uF, Rf = 500 Ω und der Verstärker ist ein Breitbandverstärker, wie z. B. MC1733, Hersteller Motorola.
- Nehmen wir jetzt Bezug auf Fig. 5, in der eine erfindungsgemäße Ausführungsform für eine Konstantspannungs-Vorspannung eines MR-Kopfes gezeigt wird; Muster-Bezugszahl 50 umfaßt eine Feststromquelle Ir, einen Widerstand Rr und einen Kondensator C. Spannung Vb, gegeben durch das Produkt Ir·Rr, liefert die Bezugsspannung für die Vorspannung am MR-Kopf-Widerstand Rh. Da der Kondensator C einen Kurzschluß für alle Datenfrequenzen bildet, ist der Eingang des Spannungsverstärkers 70 effektiv an den MR-Kopf-Widerstand Rh gekoppelt. Der Kondensator C schließt ferner das Rauschen kurz, das vom Widerstand Rr erzeugt wird. Damit erfaßt und verstärkt der Signalverstärker 70 den Augenblickswert der Spannung Vs, der vom MR-Kopf erzeugt wird gemäß dem Verhältnis
- Vs = Vb ΔRh/Rh.
- Die Vorspannungs-Rückkopplungsschleife 60 verschiebt Vb durch Treiben des Potentials der Rh-Leitung 61 auf das Potential der Rr-Leitung 62. Der Betriebsfrequenzbereich der Vorspann- Rückkopplungsschleife 60 wird bestimmt durch den Tiefpaßfilter 63, der so ausgelegt ist, daß er nur Gleichstrom und sehr niedrige Frequenzen passieren läßt.
Claims (8)
1. Schaltung zum Erfassen magnetischer Felder mit codierter
Information, um elektrische Signale zu erzeugen, welche die
codierte Information repräsentieren, wobei die Schaltung
folgendes aufweist:
ein magnetoresistives Element und
ein Detektionsmittel zum Erfassen des Verhältnisses des
Momentanwertes der Widerstandsänderung des magnetoresistiven
Elements zu dem absoluten Widerstand des magnetoresistiven
Elements,
dadurch gekennzeichnet, daß das Detektionsmittel folgendes
aufweist:
eine erste und eine zweite Stromquelle, die mit dem
magnetoresistiven Element in Reihe geschaltet sind, um in dem
magnetoresistiven Element (Rh) einen Vormagnetisierungsstrom
(Ib) zu erzeugen,
einen Kondensator (C&sub1;); der an das magnetoresistive Element
(Rh) angeschaltet ist,
eine Stromsonde zum Erfassen einer Stromabweichung des
Vormagnetisierungsstromes, wobei die Abweichung proportional zu
der relativen Widerstandsänderung des magnetoresistiven
Elements ist, die durch Exponieren des magnetoresistiven
Elementes mit dem magnetischen Feld erzeugt wird, wobei die
Stromsonde eine Signalspannung (Vs) erzeugt, die proportional
zu der Abweichung ist (Fig. 2A).
2. Schaltung zum Erfassen magnetischer Felder mit codierter
Information, um elektrische Signale zu erzeugen, welche die
codierte Information repräsentieren, wobei die Schaltung
folgendes aufweist:
ein magnetoresistives Element (Rh) und
ein Detektionsmittel zum Erfassen des Verhältnisses des
Momentanwertes der Widerstandsänderung des magnetoresistiven
Elements zu dem absoluten Widerstand des magnetoresistiven
Elements,
dadurch gekennzeichnet, daß das Detektionsmittel folgendes
aufweist:
eine Konstantspannungsquelle Vr, die mit einem ersten und
einem zweiten angepaßten Widerstand (Rs) in Reihe mit dem
magnetoresistiven Element (Rh) geschaltet ist, um einen
Vormagnetisierungsstrom durch das magnetoresistive Element (Rh)
zu erzeugen und
ein Ferrit-Toroid (T) mit einer Primär- und einer
Sekundärwicklung, wobei die Primärwicklung mit dem magnetoresistiven
Element in Reihe geschaltet ist, um in der Primärwicklung
Stromabweichungen zu erzeugen, die Abweichungen proportional
zu der erzeugten relativen Widerstandsänderung des
magnetoresistiven Elements sind, die Abweichungen an der
Sekundärwicklung eine Signalspannung (Vs) erzeugen und die
Signalspannung proportional zu den Abweichungen ist (Fig. 2B).
3. Schaltung nach Anspruch 2, die ferner einen Kondensator
(C&sub1;) aufweist, der an das magnetoresistive Element geschaltet
ist, um Störänderungen in dem Signalstrom bei Frequenzen zu
begrenzen, die höher sind, als die Grenzfrequenz, die durch
die Kapazität und den Gesamtwiderstand des magnetoresistiven
Elements definiert ist.
4. Schaltung zum Erfassen magnetischer Felder mit codierter
Information, um elektrische Signale zu erzeugen, welche die
codierte Information repräsentieren, wobei die Schaltung
folgendes aufweist:
ein magnetoresistives Element,
ein Detektionsmittel zum Erfassen des Verhältnisses des
Momentanwertes der Widerstandsänderung des magnetoresistiven
Elements zu dem absoluten Widerstand des magnetoresistiven
Elements,
dadurch gekennzeichnet, daß das Detektionsmittel folgendes
aufweist:
eine Stromquelle, die mit dem magnetoresistiven Element mit
einem Widerstand Rh in Reihe geschaltet ist, um in dem
magnetoresistiven Element einen Vormagnetisierungsstrom Ib zu
erzeugen und
einen Detektor zum Erfassen von Stromabweichungen von dem
Vormagnetisierungsstrom, wobei die Abweichungen proportional zu
der relativen Widerstandsänderung ΔRh des magnetoresistiven
Elements sind, die durch Exponieren des Elements mit den
magnetischen Feldern erzeugt wird, wobei der Detektor einen
Differentialverstärker (30) aufweist, um den momentanen
Stromabweichungswert Is der Stromabweichungen im wesentlichen gemäß
der folgenden Beziehung zu verstärken:
Is = IbΔRh/Rh
wobei Ib den Vormagentisierungsstrom, Rh den absoluten
Widerstand des magnetoresistiven Elements und ΔRh den
Momentanwert der Widerstandsänderung des magnetoresistiven
Elements beim Vorhandensein des magnetischen Feldes bezeichnen
und der Differentialverstärker einen Eingang, der an eine
Referenzspannung geschaltet ist, und einen anderen Eingang
aufweist, der in Reihe mit einem magnetoresistiven Element
geschaltet ist, um eine Ausgangssignalspannung zu erzeugen,
die proportional zu den Abweichungen ist und ferner einen
Kondensator aufweist, der an einem Anschluß mit dem
magnetoresistiven Element und mit dem anderen Eingang des
Verstärkers verbunden ist und mit dem anderen Anschluß an die
Referenzspannung geschaltet sind (Fig. 3 und 4).
5. Schaltung zum Erfassen magnetischer Felder mit codierter
Information, um elektrische Signale zu erzeugen, welche die
codierte Information repräsentieren, wobei die Schaltung
folgendes aufweist:
ein magnetoresistives Element,
ein Detektionsmittel zum Erfassen des Verhältnisses des
Momentanwertes der Widerstandsänderung des magnetoresistiven
Elements zu dem absoluten Widerstand Rh des magnetoresistiven
Elements,
dadurch gekennzeichnet, daß das Detektionsmittel folgendes
aufweist:
eine gesteuerte Konstantstromquelle, die mit dem
magnetoresistiven Element verbunden ist, um durch dieses einen Strom
Ib, zu erzeugen,
einen Detektor zum Erfassen von Abweichungen der Spannung an
Rh von der konstanten Spannung Vb, die von einer
Konstantspannungsquelle (50) geliefert wird, wobei die Abweichungen
proportional zu der relativen Widerstandsänderung des
magnetoresistiven Elements sind, die durch Exponieren des Elements
mit den magnetischen Feldern erzeugt wird, der Detektor einen
Spannungsverstärker (70) aufweist, um den Momentanwert Vs der
Abweichungen zu verstärken, und ferner eine
Rückkopplungsschleife (60) für eine Vorspannung aufweist, um die stationäre
Spannung an den Eingängen des Spannungsverstärkers im
wesentlichen gemäß der folgenden Beziehung zu minimieren,
Vs = VbΔRh/Rh
wobei Vb, die von der Konstantspannungsquelle (50) gelieferte
Spannung, Rh den absoluten Widerstand des magnetoresistiven
Elements und ΔRh den Momentanwert der Widerstandsänderung des
magnetoresistiven Elements beim Vorhandensein des magnetischen
Feldes bezeichnen (Fig. 5).
6. Schaltung nach Anspruch 5, bei welcher das Detektionsmittel
eine Modellreferenz mit einer Stromquelle aufweist, die in
Reihe mit einem Widerstand (Rr) geschaltet ist, um an dem
magnetoresistiven Element einen Referenzspannungspegel (Vb)
für die Vorspannung zu erzeugen.
7. Schaltung nach Anspruch 6, bei welcher die Modellreferenz
ferner einen Kondensator (C) aufweist, der an den Widerstand
geschaltet ist, um durch den Widerstand (Rr) erzeugte
Störänderungen der Spannung zu verringern.
8. Schaltung nach Anspruch 7, bei welcher der
Spannungsverstärker (70) zwei Eingänge aufweist und das
Detektionsmittel ferner eine Rückkopplungsschleife für eine Vorspannung
aufweist, um die stationäre Spannung an den Eingängen des
Spannungsverstärkers (70) zu minimieren, wobei die
Rückkopplungsschleife (60) für eine Vorspannung folgendes
aufweist:
eine Quelle für einen veränderlichen Strom, die mit dem
magnetoresistiven Element in Reihe geschaltet ist, einen
Komparator, um den Strom aus der Quelle für einen
veränderlichen Strom entsprechend der Änderungen der Spannung an den
Eingängen des Spannungsverstärkers (70) zu ändern, und ein
Tiefpaßfilter (63), das zwischen dem Ausgang des Komparators
und dem Steuereingang der Quelle für einen veränderlichen
Strom geschaltet ist, um die Bandbreite des Frequenzganges der
Rückkopplungsschleife (60) für eine Vorspannung zu begrenzen.
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