DE69935948T2 - Automatisches Widerstandsmessgerät - Google Patents

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Description

  • Diese Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen des Werts eines Widerstands, dafür bestimmt, von einem so genannten Polarisationsstrom durchflossen zu werden und an seinen Klemmen eine so genannte Polarisationsspannung zu erzeugen.
  • Die meist verwendeten Messmethoden gründen auf der Anwendung des Ohmschen Gesetzes, nach dem der Wert eines Widerstands gleich dem Quotienten des Werts der Spannung an seinen Klemmen durch den des Stroms ist, der durch ihn fließt. Es genügt folglich, den Strom und die Spannung der Polarisation zu messen, um davon unverzüglich den Wert des Widerstands abzuleiten. Solch eine Methode ist zwar relativ einfach anzuwenden, um den Widerstand eines diskreten Bauteils zu messen, anders ist es jedoch, wenn man den Widerstand eines in eine Einheit integrierten Bauteils messen möchte, das vom äußeren der besagten Einheit folglich kaum oder gar nicht zugänglich ist. Dies ist beispielsweise für die Messung des Ruhewiderstands eines in einen magnetischen Informationslesekopf integrierten magnetoresistiven Stabs der Fall, während man bei dieser Messung natürlich kein Voltmeter parallel zum magnetoresistive Stab und ein Amperemeter in Serie zum dem Stab anschließen kann. Um auswertbar zu sein muss das Ergebnis der Messung, d.h. der Wert des Widerstands, außerdem die Form eines elektrischen Signals haben, dem in vielen Fällen eine digitale Form gegeben wird.
  • Die Erfindung bezweckt, diesen Anforderungen zu genügen, indem ein Gerät zum Messen des Werts eines Widerstands vorgeschlagen wird, in dem die Messung ohne äußeres Zutun von dem Gerät automatisch ausgeführt und das Ergebnis der Messung direkt in digitaler Form ausgegeben wird.
  • Tatsächlich ist ein Messgerät, das dem einleitenden Absatz entspricht, der Erfindung gemäß dadurch gekennzeichnet, dass es enthält: einen Spannungsvergleicher, versehen mit einem ersten und einem zweiten Eingang, jeweils bestimmt für den Erhalt der Polarisationsspannung und einer Referenzspannung, und einem Ausgang,
    • – Mittel zur Addition/Subtraktion, versehen mit einer Eingangsfreigabe, verbunden mit dem Ausgang des Vergleichers, und einem digitalen Ausgang, der den Ausgang des Geräts bildet, und
    • – eine Stromquelle, dafür bestimmt, den Polarisationsstrom abzugeben, dessen Wert repräsentativ ist für einen digitalen Wert, erhalten von der besagten Stromquelle an einem Steuereingang, wobei der besagte Steuereingang verbunden ist mit dem digitalen Ausgang der Mittel zur Addition/Subtraktion.
  • Die Funktionsweise dieses Messgeräts gründet auf der Tatsache, dass sein Ausgangssignal den Wert des Polarisationsstroms des Widerstands bestimmt. Dieser Strom variiert folglich mehr und mehr, bis die Polarisationsspannung, erzeugt vom Widerstand unter der Wirkung des Polarisationsstroms, gleich dem Wert der Referenzspannung ist. Die Mittel zur Addition/Subtraktion werden dann deaktiviert, und ihr Ausgang gibt einen digitalen Wert aus, repräsentativ für den Wert des Widerstands.
  • Eine Variante der Erfindung besteht aus einem Gerät zum Messen des Werts eines Widerstands, dafür bestimmt, einer so genannten Polarisationsspannung ausgesetzt zu werden und einen so genannten Polarisationsstrom zu erzeugen, dadurch gekennzeichnetes Gerät, dass es enthält:
    • – einen Vergleicher, versehen mit einem ersten und einem zweiten Eingang, respektive bestimmt für den Erhalt eines für den Polarisationsstrom repräsentativen Stroms und eines Referenzsignals, und einem Ausgang,
    • – Mittel zur Addition/Subtraktion, versehen mit einer Eingangsfreigabe, verbunden mit dem Ausgang des Vergleichers, und einem digitalen Ausgang, der den Ausgang des Geräts bildet, und
    • – eine Spannungsquelle, dafür bestimmt, die Polarisationsspannung abzugeben, deren Wert repräsentativ ist für einen digitalen Wert, erhalten von der Spannungsquelle an einem Steuereingang, wobei der besagte Steuereingang verbunden ist mit dem digitalen Ausgang der Mittel zur Addition/Subtraktion.
  • Bei dieser Variante der Erfindung wird der Widerstand mittels der Polarisationsspannung polarisiert, und er erzeugt, unter der Wirkung der besagten Spannung, den Polarisationsstrom, der einem Vergleich mit einem Referenzsignal unterzogen wird. Das Ausgangssignal des Geräts bestimmt den Wert der Polarisationsspannung. Diese Spannung variiert folglich mehr und mehr, bis der Wert des Polarisationsstroms gleich dem Wert des Referenzsignals ist. Die Mittel zur Addition/Subtraktion werden dann deaktiviert, und ihr Ausgang gibt einen digitalen Wert aus, repräsentativ für den Wert des Widerstands.
  • Eine andere Variante der Erfindung besteht aus einem Gerät zum Messen des Werts eines Widerstands, dafür bestimmt, von einem so genannten Polarisationsstrom durchflossen zu werden und an seinen Klemmen eine so genannte Polarisationsspannung zu erhalten, wobei die Werte des Polarisationsstroms und der Polarisationsspannung dafür bestimmt sind, mittels eines Regelmoduls der vom Widerstand dissipierten Leistung gleichzeitig angepasst zu werden, dadurch gekennzeichnetes Gerät, dass es enthält:
    • – einen Strommultiplikator, bestimmt für den Erhalt eines ersten Stroms, eines zweiten Stroms, repräsentativ für den Polarisationsstrom, und eines dritten Stroms, repräsentativ für die Polarisationsspannung, wobei der Multiplikator dafür bestimmt ist, einen vierten Strom zu erzeugen, dessen Wert proportional zum Quotienten der Werte des dritten Stroms durch den zweiten Strom ist, multipliziert mit dem Wert des ersten Stroms,
    • – einen Vergleicher, versehen mit einem ersten und einem zweiten Eingang, jeweils bestimmt für den Erhalt des vierten Stroms und eines Referenzsignals, und einem Ausgang,
    • – Mittel zur Addition/Subtraktion, versehen mit einer Eingangsfreigabe, verbunden mit dem Ausgang des Vergleichers, und einem digitalen Ausgang, der den Ausgang des Geräts bildet, und
    • – eine Stromquelle, dafür bestimmt, den ersten Strom abzugeben, dessen Wert repräsentativ ist für einen digitalen Wert, erhalten von der besagten Stromquelle an einem Steuereingang, wobei der besagte Steuereingang verbunden ist mit dem digitalen Ausgang der Mittel zur Addition/Subtraktion.
  • Bei dieser anderen Variante der Erfindung werden die Werte der Polarisationsspannung und des Polarisationsstroms von dem Regelmodul bestimmt und können nicht individuell von dem Messgerät beeinflusst werden. Nur das Verhältnis zwischen diesen zwei Werten ist verwendbar, denn es bleibt dauerhaft konstant. Die Aufgabe des Strommultiplikators ist es folglich, ein Signal zu generieren, materialisiert vom vierten Strom, repräsentativ für dieses Verhältnis und abhängig vom ersten Strom, dessen Wert am Ausgang des Geräts bestimmt wird. Der erste Strom und der vierte Strom variieren nach und nach, bis der Wert des besagten vierten Stroms gleich dem Wert des Referenzsignals ist. Die Mittel zur Addition/Subtraktion werden dann deaktiviert, und ihr Ausgang gibt einen digitalen Wert aus, repräsentativ für den Wert des Widerstands.
  • Die hiervor beschriebenen Messgeräte können vorteilhaft in den magnetischen Informationslesegeräten eingesetzt werden, versehen mit mindestens einem Lesekopf mit mindestens einem magnetoresistive Stab, bestimmt für die Erzeugung der Datenimpulse, repräsentativ für die vom Kopf gelesenen Informationen.
  • Solche Lesegeräte werden häufig zum Lesen von Informationen verwendet, die auf Festplatten für Rechner gespeichert sind. Diese Platten haben allgemein eine magnetisch beeinflussbare Seite, dafür bestimmt, von einem Lesekopf überflogen zu werden. Die Platte unterliegt einer Drehbewegung, während der Lesekopf an einen Arm gekoppelt ist, der einer radialen Bewegung unterliegt. Die Fläche der Platte ist in eine Vielzahl von Unterflächen unterteilt, die der Sitz eines lokalen Magnetfelds sind, dessen Vorzeichen für eine binäre Information steht.
  • Die Funktionsweise der üblichen Lesegeräte gründet auf der Tatsache, dass wenn der magnetoresistive Stab einem Magnetfeld ausgesetzt wird, seine Resistivität variiert.
  • Bei den meisten bestehenden magnetischen Informationslesegeräten wird der magnetoresistive Stab entweder mittels eines Polarisationsgleichstroms vorbestimmten Werts polarisiert, der durch den besagten Stab fließt, in welchem Falle die Resistivitätsvariation einen Spannungsimpuls generiert, oder mittels einer Polarisationsgleichspannung vorbestimmten Werts, die an den Klemmen des besagten Stabs angelegt wird, in welchem Falle die Variation der Resistivität einen Stromimpuls generiert.
  • In den zwei vorgenannten Fällen ist die Amplitude der erzeugten Impulse mit der Bezeichnung Datenimpulse umso höher, desto größer der vorbestimmte Wert ist. Es kann folglich vorteilhaft erscheinen, den vorbestimmten Wert mit dem Ziel möglichst hoch zu wählen, ein möglichst signifikantes Signal/Rausch-Verhältnis zu erhalten. Allerdings beeinflusst der vorbestimmte Wert auch die Leistung, die der magnetoresistive Stab dissipieren wird. Somit kann ein zu großer vorbestimmter Wert aufgrund des Joule-Effekts, also einer zu großen permanenten Dissipation, zu einem verfrühten Verschleiß des magnetoresistiven Stabs führen. Außerdem kann die signifikante Amplitude der Datenimpulse aufgrund einer solchen Wahl das Auftreten von zu großen Leistungsimpulsen verursachen, um von dem Stab ohne Schaden dissipiert zu werden, und zu dessen Zerstörung führen. Folglich wird ersichtlich, dass die Wahl des vorbestimmten Werts einen Kompromiss zwischen einerseits einem optimalen Signal/Rausch-Verhältnis für die Datenimpulse und andererseits einem minimalen Verschleiß und Durchschlagrisiko des magnetoresistiven Stabs, d.h. einer von dem besagten Stab minimal dissipierten Leistung, erfordert.
  • Nach dem derzeitigen Stand der Technik werden diverse Methoden zur Auswahl des vorbestimmten Werts verwendet, die sich alle auf den Wert berufen, den der Widerstand des magnetoresistiven Stabs annimmt, wenn dieser über keinerlei magnetische Information verfügt. Dieser Wert, bezeichnet Ruhewiderstand, ist allerdings entscheidend für die Berechnung der Amplitude, die einerseits die Datenimpulse und andererseits die im Stab dissipierte Leistung haben werden. Der Wert des Ruhewiderstands wird folglich für die Bestimmung des besten Kompromisses gemäß dem weiter oben beschriebenen Prinzip als unverzichtbar vorausgesetzt.
  • Der Wert des Ruhewiderstands bildet allerdings eine Information, die anderen Zwecken als nur der Polarisation des magnetoresistiven Stabs dient. Der Ruhewiderstand ist beispielsweise repräsentativ für den Grad der Abnutzung des magnetoresistiven Stabs. Somit bedeutet eine deutliche Minderung des Werts des Ruhewiderstands des magnetoresistiven Stabs, beobachtet beim Vergleichen der Ergebnissen der aufeinander folgenden Messungen, regelmäßig über die gesamte Lebensdauer des Lesegeräts ausgeführt, eine Abnutzung des besagten Stabs. Diese Information kann als Warnung benutzt werden: die auf der Fläche gespeicherten Informationen, dafür bestimmt, vom Lesekopf mit dem magnetoresistiven Stab abgetastet zu werden, könnten als Sicherheitsmaßnahme in einen anderen Bereich der Platte verlegt werden, wobei die Originalfläche dann gesperrt wird.
  • Die Erfindung betrifft folglich ebenfalls ein magnetisches Informationslesegerät, versehen mit mindestens einem Lesekopf mit mindestens einem magnetoresistiven Stab, bestimmt für die Erzeugung der Datenimpulse, repräsentativ für die vom Kopf gelesenen Informationen, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem ein Gerät zum Messen des digitalen Werts des Widerstand des magnetoresistiven Stabs wie weiter oben beschrieben enthält.
  • Die Erfindung wird besser mithilfe der folgenden Beschreibung verstanden, die als nicht erschöpfendes Beispiel und hinsichtlich der beigefügten Zeichnungen gegeben wird, in denen:
  • 1 ein Teilfunktionsschema ist, das ein Messgerät entsprechend der Erfindung beschreibt,
  • 2 ein Teilfunktionsschema ist, das ein Messgerät entspricht einer Variante der Erfindung beschreibt,
  • 3 ein Teilfunktionsschema ist, das ein Messgerät entsprechen einer anderen Variante der Erfindung zeigt,
  • 4 ein elektrisches Schema ist, das einen in diesem Messgerät enthaltenen Strommultiplikator beschreibt.
  • 1 zeit ein Gerät zum Messen des Werts eines Widerstands MR, dafür bestimmt, von einem so genannten Polarisationsstrom Imr durchflossen zu werden und an seinen Klemmen einen so genannten Polarisationsspannung Vmr zu erzeugen. Dieses Gerät enthält:
    • – einen Spannungsvergleicher CMP, versehen mit einem ersten und einem zweiten Eingang, jeweils bestimmt für den Erhalt der Polarisationsspannung Vmr und einer Referenzspannung Vref vorbestimmten Werts, und einem Ausgang,
    • – Mittel zur Addition/Subtraktion UPCNT, versehen mit einer Eingangsfreigabe EN, verbunden mit dem Ausgang des Vergleichers CMP, und einem digitalen Ausgang, codiert über N Bits, der den Ausgang des Geräts bildet, und
    • – eine Stromquelle, dafür bestimmt, den Polarisationsstrom Imr abzugeben, dessen Wert repräsentativ ist für einen digitalen Wert OUT(0:N-1), erhalten von der besagten Stromquelle an einem Steuereingang, wobei der besagte Steuereingang verbunden ist mit dem digitalen Ausgang der Mittel zur Addition/Subtraktion UPCNT.
  • Bei dem in 1 beschriebenen Beispiel werden die Mittel zur Addition/Subtraktion UPCNT von einem Addierer gebildet. Sie könnten genauso gut von einem Subtrahierer gebildet werden, dafür bestimmt, ausgehend von einem vorgestimmten Ladewert zu subtrahieren, wobei die Eingänge des Vergleichers dann umgekehrt sein würden. Die Ausführungsformen der Stromquelle für die Abgabe des Polarisationsstroms Imr sind zahlreich und dem Fachmann gut bekannt. Außerdem kann der Widerstand MR vom magnetoresistiven Stab eines magnetischen Informationslesekopfs gebildet werden, dessen Ruhewiderstand man wissen möchte. Die Funktionsweise dieses Geräts ist folgende: beim Anlegen der Spannung gibt die Stromquelle einen Polarisationsstrom Imr ab, dessen Wert relativ schwach ist, wobei das Ausgangssignal OUT(0:N-1) des Zählers UPCNT bei Null initialisiert wird. Der Wert der Polarisationsspannung, erzeugt vom Widerstand MR, liegt dann unter dem Wert der Referenzspannung Vref. Der Ausgang des Vergleichers CMP ist dann in einem niederen Zustand, entsprechend einem Niveau „logische 0", und erlaubt somit dem Addierer UPCNT zu addieren. Der digitale Wert des Ausgangssignals OUT(0:N-1) des Addierers UPCNT, der das Ausgangssignal des Geräts bildet, steigt dann nach und nach. Der Polarisationsstrom Imr, der ausgedrückt werden kann in der Form Imr = I0.VAL, wobei VAL = (OUT0 + 2·OUT1 + 4·OUT2 + ... 2|·OUT| + ... 2N-1·OUTN-1) und I0 ein bekannter konstanter Strom ist, steigt ebenfalls an, bis der Wert der Polarisationsspannung Vmr gleich dem der Referenzspannung Vref ist. Der Ausgang des Vergleichers CMP geht dann in hohen Zustand über und deaktiviert somit den Addierer UPCNT, der den letzten Wert des Ausgangssignals OUT(0:N-1) speichert. Dann kann man schreiben: Rmr·Imr = Vref, wobei Rmr der Wert des zu messenden Widerstands ist, oder auch Rmr = Vref/(I0·VAL). Das Ausgangssignal des Geräts liefert somit automatisch ein digitales Signal OUT(0:N-1), dessen Wert VAL den des zu messenden Widerstands Rmr darstellt.
  • 2 zeit ein Gerät zum Messen des Werts eines Widerstands MR, dafür bestimmt, einer Polarisationsspannung Vmr ausgesetzt zu werden und einen Polarisationsstrom Imr zu erzeugen. Dieses Gerät enthält:
    • – einen Vergleicher (Mk, R0, CMP), versehen mit einem ersten und einem zweiten Eingang, respektive bestimmt für den Erhalt des Polarisationsstroms Imr und eines Referenzsignals, und einem Ausgang,
    • – Mittel zur Addition/Subtraktion UPCNT, versehen mit einer Eingangsfreigabe EN, verbunden mit dem Ausgang des Vergleichers (Mk, R0, CMP), und einem digitalen Ausgang, codiert über N Bits, der den Ausgang des Geräts bildet, und
    • – eine Spannungsquelle, dafür bestimmt, die Polarisationsspannung Vmr abzugeben, deren Wert repräsentativ ist für einen digitalen Wert OUT(0:N-l), erhalten von der Spannungsquelle an einem Steuereingang, wobei der besagte Steuereingang verbunden ist mit dem digitalen Ausgang der Mittel zur Addition/Subtraktion UPCNT.
  • Bei dem in 2 beschriebenen Beispiel werden die Mittel zur Addition/Subtraktion UPCNT von einem Addierer gebildet. Sie hätten auch von einem Subtrahierer gebildet werden können, dafür bestimmt, von einem vorbestimmten Ladewert subtrahiert zu werden, wobei die Eingänge des Vergleichers (Mk, R0, CMP) dann umgekehrt werden würden. Außerdem kann der Widerstand MR vom magnetoresistiven Stab eines magnetischen Informationslesekopfs gebildet werden, dessen Ruhewiderstand man wissen möchte. Der Vergleicher (Mk, R0, CMP) enthält einen Stromspiegel Mk Multiplikator von Verhältnis k, bestimmt für die Reproduktion des Polarisationsstroms Imr vor dessen Abgabe an einen Spannungsvergleicher CMP. Dieser erhält an einem Eingang eine Referenzspannung Vref und an seinem anderen Eingang eine Spannung, die das Produkt des Spiegels des Polarisationsstroms k·Imr mit einem Widerstand vorbestimmten und bekannten Werts R0 ist. Somit lässt dieser Vergleicher eine Umschaltschwelle zu, deren Wert Imrth = Vref/(k·R0) ist. Die Ausführungsformen der Spannungsquelle für die Abgabe der Polarisationsspannung Vmr sind zahlreich und dem Fachmann gut bekannt. Die Funktionsweise dieses Geräts ist folgende: beim Anlegen der Spannung gibt die Spannungsquelle eine Polarisationsspannung Vmr ab, deren Wert relativ schwach ist, wobei das Ausgangssignal OUT(0:N-1) des Addierers UPCNT bei Null initialisiert wird. Der Wert des Polarisationsstroms Imr, vom Widerstand MR erzeugt, liegt dann unter dem der Umschaltschwelle Imrth. Der Ausgang des Vergleichers CMP ist dann in einem niederen Zustand, entsprechend einem Niveau „logische 0", und erlaubt somit dem Addierer UPCNT zu addieren. Der digitale Wert des Ausgangssignals OUT(0:N-1) des Addierers UPCNT, der das Ausgangssignal des Geräts bildet, steigt dann nach und nach. Die Polarisationsspannung Vmr kann auch ausgedrückt werden in der Form Vmr = V0·VAL, wobei VAL = (OUT0 + 2·OUT1 + 4·OUT2 + ... 2|·OUT1 + 2N-1OUTN-1) und V0 eine bekannte konstante Spannung ist, die ebenfalls zunimmt, bis der Wert des Polarisationsstroms Imr gleich dem der Umschaltschwelle Imrth des Vergleichers (Mk, R0, CMP) ist. Der Ausgang des Vergleichers (Mk, R0, CMP) geht dann in hohen Zustand über und deaktiviert somit den Addierer UPCNT, der den letzten Wert des Ausgangssignals OUT(0:N-1) speichert. Dann kann man schreiben: Imr = Vmr/Rmr = Vref/(k·R0), wobei Rmr der Wert des zu messenden Widerstands ist, oder auch Rmr = VAL·(k·R0·V0)/Vref. Das Ausgangssignal des Geräts liefert somit automatisch ein digitales Signal OUT(0:N-1), dessen Wert VAL den des zu messenden Widerstands Rmr darstellt.
  • 3 zeigt ein Gerät zum Messen des Werts eines Widerstands MR, dafür bestimmt, von einem Polarisationsstrom Imr durchflossen zu werden und an seinen Klemmen eine Polarisationsspannung Vmr zu erhalten, wobei die Werte des Polarisationsstroms und der Polarisationsspannung Imr und Vmr dafür bestimmt sind, mittels eines Regelmoduls REG der vom Widerstand MR dissipierten Leistung gleichzeitig angepasst zu werden. Dieses Gerät enthält:
    • – einen Strommultiplikator MULT, bestimmt für den Erhalt eines ersten Stroms I1, eines zweiten Stroms I2, repräsentativ für den Polarisationsstrom Imr, und eines dritten Stroms I3, repräsentativ für die Polarisationsspannung Vmr, wobei der Multiplikator MULT dafür bestimmt ist, einen vierten Strom I4 zu erzeugen, dessen Wert proportional zum Quotienten der Werte des dritten Stroms durch den zweiten Strom I3 und I2 ist, multipliziert mit dem Wert des ersten Stroms I1,
    • – einen Vergleicher (R0, CMP1), versehen mit einem ersten und einem zweiten Eingang, jeweils bestimmt für den Erhalt des vierten Stroms I4 und eines Referenzsignals, und einem Ausgang,
    • – Mittel zur Addition/Subtraktion UPCNT, versehen mit einer Eingangsfreigabe EN, verbunden mit dem Ausgang des Vergleichers (R0, CMP1), und einem digitalen Ausgang, der den Ausgang des Geräts bildet, und
    • – eine Stromquelle, dafür bestimmt, den ersten Strom I1 abzugeben, dessen Wert repräsentativ ist für einen digitalen Wert OUT(0:N-1), erhalten von der besagten Stromquelle an einem Steuereingang, wobei der besagte Steuereingang verbunden ist mit dem digitalen Ausgang der Mittel zur Addition/Subtraktion UPCNT.
  • Bei dem in 3 beschriebenen Beispiel werden die Mittel zur Addition/Subtraktion UPCNT von einem Addierer gebildet. Sie könnten genauso gut von einem Subtrahierer gebildet werden, dafür bestimmt, ausgehend von einem vorgestimmten Ladewert zu subtrahieren, wobei die Eingänge des Vergleichers (R0, CMP1) dann umgekehrt sein würden. Außerdem kann der Widerstand MR vom magnetoresistiven Stab eines magnetischen Informationslesekopfs gebildet werden, dessen Ruhewiderstand man wissen möchte. Der Vergleicher (R0, CMP1) enthält einen ersten Spannungsvergleicher CMP1. Dieser erhält an einem Eingang eine Referenzspannung Vref und an seinem anderen Eingang eine Spannung, die das Produkt des vierten Stroms I4 mit einem Widerstand vorbestimmten und bekannten Werts R0 ist. Somit lässt dieser Stromvergleicher eine Umschaltschwelle zu, deren Wert I4th = Vref/R0 ist. Die Ausführungsformen der Stromquelle für die Abgabe des ersten Stroms I1 sind zahlreich und dem Fachmann gut bekannt.
  • Bei der Variante der Erfindung, in 3 beschrieben, werden die Werte der Polarisationsspannung und des Polarisationsstroms Vmr und Imr vom Wert eines Vorgabesignals Preg bestimmt, das die Leistung definiert, die der Widerstand MR dissipieren muss, und von außerhalb des Regelmoduls REG kommt. Die Werte der Spannung und des Polarisationsstroms Vmr und Imr können folglich nicht individuell von dem Messgerät beeinflusst werden. Nur das Verhältnis Vmr/Imr zwischen diesen zwei Werten ist verwendbar, denn es bleibt dauerhaft konstant. Die Aufgabe des Strommultiplikators MULT ist es folglich, ein Signal zu generieren, materialisiert vom vierten Strom I4, repräsentativ für dieses Verhältnis und abhängig vom ersten Strom I1, dessen Wert am Ausgang des Geräts bestimmt wird. Der zweite Strom I2 ist die Reproduktion, über einen Stromspiegel Mk Multiplikator von Koeffizient k, des Polarisationsstroms Imr: I2 = k·Imr. Der dritte Strom I3 ist proportional zur Polarisationsspannung Vmr: I3 = k'·Vmr/R0, wobei der konstante Wert k' von der Leistung eines zweiten Spannungsvergleichers CMP2 und eines Transistor T0 abhängt, verwendet für die Erzeugung des dritten Stroms I3 nach einer dem Fachmann gut gekannten Technik. Der Wert des vierten Stroms I4 ist proportional zum Quotienten der Werte des dritten Stroms durch den zweiten Strom I3 und I2, multipliziert mit dem Wert des ersten Stroms I1, was sich schreibt I4 = k''·I1·I3/I2. Wenn man bei diesem letzten Ausdruck den zweiten und dritten Strom I2 und I3 durch ihre Werte ersetzt, erhält man I4 = k'·k''·(I1·Vmr)/(k·R0·Imr)·Rmr = Vmr/Imr gemäß dem Ohmschen Gesetz, was es ermöglicht, I4 = k'·k''·(I1·Rmr)/(k·R0) zu schreiben, wobei wiederum I4 = K·I1·Rmr/R0, wobei K eine multiplikative Konstante ist, welche die Konstanten k, k' und k" integriert.
  • Die Funktionsweise dieses Geräts ist folgende: beim Anlegen der Spannung gibt die Stromquelle einen ersten Strom I1 ab, dessen Wert relativ schwach ist, wobei das Ausgangssignal OUT(0:N-1) des Addierers UPCNT bei Null initialisiert wird. Der Wert des vierten Stroms I4, vom Strommultiplikator MULT erzeugt, liegt dann unter dem der Umschaltschwelle I4th. Der Ausgang des ersten Spannungsvergleichers CMP1 ist dann in einem niederen Zustand, entsprechend einem Niveau „logische 0", und erlaubt somit dem Addierer UPCNT zu addieren. Der digitale Wert des Ausgangssignals OUT(0:N-1) des Addierers UPCNT, der das Ausgangssignal des Geräts bildet, steigt dann nach und nach. Der Wert des ersten Stroms, den man ausdrücken kann in der Form I1 = I0·VAL, wobei VAL = (OUT0 + 2·OUT1 + 4·OUT2 + ...2|·OUT1 + ... 2N-1·OUTN-1) und I0 ein bekannter konstanter Strom ist, der ebenfalls zunimmt, bis der Wert des vierten Stroms I4 gleich dem der Umschaltschwelle I4th des Vergleichers (R0, CMP1) ist. Der Ausgang des ersten Spannungsvergleichers CMP1 geht dann in hohen Zustand über und deaktiviert somit den Addierer UPCNT, der den letzten Wert des Ausgangssignals OUT(0:N-1) speichert. Dann kann man schreiben: I4 = K·I1·Rmr/R0 = Vref/R0, wobei Rmr der Wert des zu messenden Widerstands ist, oder auch Rmr = Vref/(K·I1), oder Rmr = Vref/(K·I0·VAL). Das Ausgangssignal des Geräts liefert somit automatisch ein digitales Signal OUT(0:N-1), dessen Wert VAL den des zu messenden Widerstands Rmr darstellt.
  • 4 ist ein elektrisches Schema, das eine Ausführungsform des Strommultiplikators MULT zeigt. Selbstverständlich gibt es andere Ausführungsformen, die dem Fachmann verständlich sind. In dieser Ausführungsform enthält der Multiplikator MULT:
    • – einen ersten und einen vierten Transistor vom Typ PNP, T1 und T4, deren Kollektoren respektive dafür bestimmt sind, vom ersten und vierten Strom I1 und I4 durchflossen zu werden, wobei die Emitter mit der positiven Versorgungsklemme VCC verbunden sind,
    • – einen zweiten und einen dritten Transistor vom Typ NPN, T2 und T3, deren Basen miteinander verbunden sind, deren Kollektoren mit der positiven Versorgungsklemme VCC verbunden sind und deren Emitter respektive mit den Basen des ersten und vierten Transistors T1 und T4 verbunden sind, wobei die Emitter dafür bestimmt sind, vom zweiten und dritten Ströme I2 und I3 durchflossen zu werden.
  • Die Funktionsweise des Multiplikators MULT gründet auf folgenden Gleichungen:
    einerseits ΣVbei = 0, wobei Vbei die Spannung Basis-Emitter von Transistor Ti und andererseits Vbei = VT·In(hier/Ios), wobei VT gleich dem Produkt der Boltzmann-Konstante mit der absoluten Temperatur, welche die Ladung des Elektrons teilt, Ici der Kollektorstrom von Transistor Ti und los ein konstanter Strom ist, dessen Wert direkt mit der Oberfläche von Transistor Ti zusammenhängt. Die Transistoren für den Bau des Multiplikators MULT sind weitgehend gleicher Größe, wobei der zweite und dritte Strom I2 und I3 respektive gleich k·Imr und k'·Vmr/R0 ist und der vierte Strom I4 vom Fachmann leicht in der Form I4 = K1'·(I1·Vmr)/(R0·Imr) ausgedrückt werden kann, oder auch I4 = K1·I1·Rmr/R0, denn Vmr = Rmr·Imr, wobei K1 die Konstanten k und k' integriert.
    • VCC
    Stromquelle
    N
    digitaler Wert
    OUT
    Ausgangssignal
    UPCNT
    Addition/Subtraktion
    EN
    Eingangsfreigabe
    Imr
    Polarisationsstrom
    CMP
    Spannungsvergleicher
    Vmr
    Polarisationsspannung
    MR
    Widerstandsmessung
    Vref
    Referenzspannung
    Mk
    Stromspiegel
    k
    Koeffizient
    R
    Widerstand
    I
    Strom
    T
    Transistor
    REG
    Regelmodul
    Preg
    Vorgabesignal
    MULT
    Strommultiplikator

Claims (4)

  1. Gerät zum Messen des Werts eines Widerstands (MR), dafür bestimmt, von einem Polarisationsstrom (Imr) durchflossen zu werden und an seinen Klemmen eine so genannte Polarisationspannung (Vmr) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnetes Gerät, dass es enthält: – einen Spannungsvergleicher (CMP), versehen mit einem ersten und einem zweiten Eingang, jeweils bestimmt für den Erhalt der Polarisationsspannung und einer Referenzspannung (Vref), und einem Ausgang, – Mittel zur Addition/Subtraktion (UPCNT), versehen mit einer Eingangsfreigabe (EN), verbunden mit dem Ausgang des Vergleichers, und einem digitalen Ausgang, der den Ausgang des Geräts bildet, und – eine Stromquelle, (VCC) dafür bestimmt, den Polarisationsstrom (Imr) abzugeben, dessen Wert repräsentativ ist für einen digitalen Wert (N), erhalten von der besagten Stromquelle an einem Steuereingang, wobei der besagte Steuereingang verbunden ist mit dem digitalen Ausgang der Mittel zur Addition/Subtraktion.
  2. Gerät zum Messen des Werts eines Widerstands (MR), dafür bestimmt, einer so genannten Polarisationsspannung (Vmr) ausgesetzt zu werden und einen Polarisationsstrom (Imr) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnetes Gerät, dass es enthält: – einen Vergleicher (Mk, R0, CMP) versehen mit einem ersten und einem zweiten Eingang, respektive bestimmt für den Erhalt eines für den Polarisationsstrom repräsentativen Stroms und eines Referenzsignals (Vref), und einem Ausgang, – Mittel zur Addition/Subtraktion (UPCNT), versehen mit einer Eingangsfreigabe (EN), verbunden mit dem Ausgang des Vergleichers, und einem digitalen Ausgang, der den Ausgang des Geräts bildet, und – eine Spannungsquelle, dafür bestimmt, die Polarisationsspannung (Vmr) abzugeben, deren Wert repräsentativ ist für einen digitalen Wert (N), erhalten von der Spannungsquelle an einem Steuereingang, wobei der besagte Steuereingang verbunden ist mit dem digitalen Ausgang der Mittel zur Addition/Subtraktion.
  3. Gerät zum Messen des Werts eines Widerstands (MR), dafür bestimmt, von einem so genannten Polarisationsstrom (Imr) durchflossen zu werden und an seinen Klemmen eine so genannte Polarisationspannung (Vmr) zu erhalten, wobei die Werte des Polarisationsstroms und der Polarisationsspannung dafür bestimmt sind, mittels eines Regelmoduls (REG) gleichzeitig der vom Widerstand dissipierten Leistung angepasst zu werden, dadurch gekennzeichnetes Gerät, dass es enthält: – einen Strommultiplikator (MULT), bestimmt für den Erhalt eines ersten Stroms (I1), eines zweiten Stroms (I2), repräsentativ für den Polarisationsstrom (Imr), und eines dritten Stroms (I3), repräsentativ für die Polarisationsspannung (Vmr), wobei der Multiplikator dafür bestimmt ist, einen vierten Strom (I4) zu erzeugen, dessen Wert proportional zum Quotienten der Werte des dritten Stroms durch den zweiten Strom ist, multipliziert mit dem Wert des ersten Stroms, – einen Vergleicher (CMP1), versehen mit einem ersten und einem zweiten Eingang, jeweils bestimmt für den Erhalt des vierten Stroms (I4) und eines Referenzsignals (Vref), und einem Ausgang, – Mittel zur Addition/Subtraktion (UPCNT), versehen mit einer Eingangsfreigabe (EN), verbunden mit dem Ausgang des Vergleichers, und einem digitalen Ausgang, der den Ausgang des Geräts bildet, und – eine Stromquelle, dafür bestimmt, den ersten Strom abzugeben, dessen Wert repräsentativ ist für einen digitalen Wert (N), erhalten von der besagten Stromquelle an einem Steuereingang, wobei der besagte Steuereingang verbunden ist mit dem digitalen Ausgang der Mittel zur Addition/Subtraktion.
  4. Magnetisches Informationslesegerät, versehen mit mindestens einem Lesekopf mit mindestens einem magnetoresistiven Stab, dafür bestimmt, für Informationen, die vom Kopf gelesen werden, repräsentative Datenimpulse zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem ein Gerät zum Messen des digitalen Werts des Widerstand (MR) des magnetoresistiven Stabs entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 3 enthält.
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