JP3308123B2 - Magnetoresistive sensor - Google Patents

Magnetoresistive sensor

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JP3308123B2
JP3308123B2 JP01353695A JP1353695A JP3308123B2 JP 3308123 B2 JP3308123 B2 JP 3308123B2 JP 01353695 A JP01353695 A JP 01353695A JP 1353695 A JP1353695 A JP 1353695A JP 3308123 B2 JP3308123 B2 JP 3308123B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、位置や回転数等を検出
する磁気式のリニアエンコーダやロータリーエンコーダ
等の検出機器の検出部に使用される磁気抵抗効果(以
下、MRと略称する)センサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetoresistive effect (hereinafter abbreviated as "MR") sensor used in a detecting section of a detecting device such as a magnetic linear encoder or a rotary encoder for detecting a position, a rotation speed or the like. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種のMRセンサは、所定パターンで
着磁された磁気記録媒体との相対位置に応じた信号を出
力するもので、磁気記録媒体との相対速度にかかわりな
く、磁気記録媒体の磁界の強さに応じてMRセンサを構
成するMR素子の電気抵抗が変化し、その変化が駆動電
流による両端電圧の変化となり検出信号として取り出さ
れる。このため磁界以外の原因による両端電圧の変動、
いわゆるオフセットはそのまま誤動作ないしは動作余裕
度の低下を引き起こす。オフセット電圧の変動は温度変
動によるものである。
2. Description of the Related Art An MR sensor of this type outputs a signal corresponding to a relative position with respect to a magnetic recording medium which is magnetized in a predetermined pattern, and is independent of the relative speed with respect to the magnetic recording medium. The electric resistance of the MR element constituting the MR sensor changes according to the strength of the magnetic field, and the change becomes a change in the voltage between both ends due to the drive current and is taken out as a detection signal. For this reason, fluctuations in the voltage between both ends due to causes other than the magnetic field,
The so-called offset directly causes a malfunction or a reduction in operation margin. The fluctuation of the offset voltage is due to the temperature fluctuation.

【0003】従来よりMRセンサを3端子回路構成やブ
リッジ回路構成とすることでオフセットの問題を解決し
ようとし、そのため回路上でファンクショントリミング
等を行ないオフセット電圧が0Vになるよう工夫してい
る。しかしMRセンサが動作中に各MR素子エレメント
に流れる動作電流により発生する温度の分布によりオフ
セット電圧が発生してしまう。これと同じ理由により電
源投入時のオフセット電圧の整定時間が必要となる問題
を生じていた。
Conventionally, the MR sensor has a three-terminal circuit configuration or a bridge circuit configuration to solve the problem of offset. For this reason, function trimming or the like is performed on the circuit so that the offset voltage becomes 0V. However, an offset voltage is generated due to a temperature distribution generated by an operation current flowing through each MR element during operation of the MR sensor. For the same reason, there has been a problem that the settling time of the offset voltage at power-on is required.

【0004】これを解決するために最終段で得ようとす
るA相とB相(A相と90度ずれている)用のそれぞれ
のMR素子エレメントをすべて交互に入り組ませること
により動作電流による温度分布の相違を少なくすること
が出来る。しかしこのような回路構成では、基板にMR
センサの回路パターンを形成してなるMRチップの片側
にすべての接続端子を出すことは難しく、立体的なパタ
ーン構成が必要となり、製造が大変困難であった。特に
MRチップの出力端子と差動アンプを接続する時に一般
的なハンダフレキやワイヤボンディング等の接続法にお
いてMRチップの片側に接続端子が集中していないと接
続が大変困難である。
In order to solve this problem, all the MR elements for the A-phase and the B-phase (displaced by 90 degrees from the A-phase) to be obtained in the final stage are all interleaved with each other so that the operating current is reduced. Differences in temperature distribution can be reduced. However, in such a circuit configuration, the MR
It is difficult to provide all the connection terminals on one side of the MR chip on which the sensor circuit pattern is formed, and a three-dimensional pattern configuration is required, which makes it very difficult to manufacture. In particular, when connecting the output terminal of the MR chip to the differential amplifier, it is very difficult to connect the connection terminals to one side of the MR chip in a general connection method such as soldering or wire bonding unless the connection terminals are concentrated on one side.

【0005】従来では、MRチップの片側にすべての接
続端子を出す構成として図3のようなMRセンサがあっ
た。このMRセンサは、被検出体として一方向に沿って
N極とS極が所定ピッチλで交互に着磁された磁気メモ
リと呼ばれる磁気記録媒体に対する相対位置を検出する
ためのものであり、磁気メモリに対する相対移動方向を
も検出するため互いに位相が90度ずれたA相とB相の
検出信号を得られるものである。
Conventionally, there has been an MR sensor as shown in FIG. 3 in which all connection terminals are provided on one side of an MR chip. This MR sensor is for detecting a relative position with respect to a magnetic recording medium called a magnetic memory in which N poles and S poles are alternately magnetized at a predetermined pitch λ along one direction as an object to be detected. In order to also detect the direction of relative movement with respect to the memory, it is possible to obtain detection signals of the A phase and the B phase whose phases are shifted from each other by 90 degrees.

【0006】図3において、1はMR素子であり、この
図の場合、簡略化のため強磁性薄膜抵抗体の一直線状パ
ターンからなるMR素子エレメント1本からなるものと
して示している。MR素子1は一方向に沿って8つ1列
に配置されている。各素子をA相,B相の出力に関わる
役割によって区別するために、A相用の素子にA1〜A
4、B相用の素子にB1〜B4の符号を付してあり、そ
の配置は左から順にA1〜A4,B1〜B4となってい
る。
In FIG. 3, reference numeral 1 denotes an MR element. In this case, for simplification, it is shown as being composed of one MR element element formed of a linear pattern of ferromagnetic thin film resistors. The MR elements 1 are arranged in eight rows along one direction. In order to distinguish each element by the role related to the output of the A phase and the B phase, the A phase
The B and B phase elements are denoted by reference numerals B1 to B4, and their arrangement is A1 to A4 and B1 to B4 in order from the left.

【0007】8つのMR素子1の配列の端から順に隣り
合う2つづつの素子どうしは直列に接続され、その直列
接続の両端が電源端子Vccとグランド端子Gに接続さ
れ、素子間の中点が出力端子2に接続されて4つの3端
子回路が形成されている。4つの出力端子2に導かれる
それぞれの出力をA相,B相に関して区別するために、
それぞれに符号A+,A−,B+,B−を付してある。
Two elements adjacent to each other in order from the end of the arrangement of the eight MR elements 1 are connected in series, both ends of the series connection are connected to the power supply terminal Vcc and the ground terminal G, and the midpoint between the elements is connected. Four three-terminal circuits are formed connected to the output terminal 2. In order to distinguish each output led to the four output terminals 2 with respect to the A phase and the B phase,
Symbols A +, A-, B +, B- are given to them.

【0008】出力A+,A−は差動アンプ3に入力さ
れ、その差動出力がA相の検出信号Aとして出力され
る。また出力B+,B−は差動アンプ4に入力され、そ
の差動出力がB相の検出信号Bとして出力される。
The outputs A + and A- are input to a differential amplifier 3, and the differential output is output as an A-phase detection signal A. The outputs B + and B- are input to the differential amplifier 4, and the differential output is output as a B-phase detection signal B.

【0009】また、図3においてMR素子A1とA2、
A3とA4、B1とB2、B3とB4は、前述の磁気メ
モリの着磁ピッチ(隣り合うN極とS極間の距離)を
λ、nを0または正の整数として、〔(2n+1)λ/
2〕離れた位置に配置されており、λを検出波形の1波
長としてこれを位相の360度に対応させると、互いに
180度位相がずれた位置に配置されている。また、M
R素子A2とA3、B2とB3は位相が180度ずれた
位置に配置されている。MR素子A4とB1は〔(n+
1/4)λ〕離れた位置で位相が90度ずれた位置に配
置されている。
In FIG. 3, MR elements A1 and A2,
A (2n + 1) λ where A3 and A4, B1 and B2, and B3 and B4 are the magnetization pitch (distance between adjacent N pole and S pole) of the above-described magnetic memory, and n is 0 or a positive integer. /
2] They are arranged at positions separated from each other, and when λ is set as one wavelength of the detection waveform and this is made to correspond to 360 degrees of the phase, they are arranged at positions 180 degrees out of phase with each other. Also, M
The R elements A2 and A3, and B2 and B3 are arranged at positions shifted in phase by 180 degrees. The MR elements A4 and B1 are [(n +
[1/4] λ] and at a position where the phase is shifted by 90 degrees.

【0010】そして、図4のように、MR素子A1〜A
4,B1〜B4で2つのブリッジ回路(差動回路)が構
成されるためMR素子A1とA4、A2とA3、B1と
B4、B2とB3の抵抗変化が等しく変動すればオフセ
ット電圧は発生しない。
Then, as shown in FIG. 4, the MR elements A1 to A
4, B1 to B4 form two bridge circuits (differential circuits), so that if the resistance changes of the MR elements A1 and A4, A2 and A3, B1 and B4, and B2 and B3 change equally, no offset voltage is generated. .

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところが図3のような
配置の場合、2つのブリッジ回路において対応するMR
素子A1とA4、A2とA3、B1とB4、B2とB3
どうしは互いにMRセンサの全回路パターンの幾何学的
中心線(MR素子の配列方向に直交する中心線)に対し
て線対称に配置されていない。
However, in the case of the arrangement shown in FIG. 3, the corresponding MR in the two bridge circuits is used.
Elements A1 and A4, A2 and A3, B1 and B4, B2 and B3
They are not arranged symmetrically with respect to the geometric center line (center line orthogonal to the arrangement direction of the MR elements) of the entire circuit pattern of the MR sensor.

【0012】このため、各MR素子に動作電流を流した
場合、動作電流による温度上昇による温度分布が上記の
対応するMR素子どうしで異なり、対応するMR素子ど
うしの抵抗のバランスが乱れてしまうので、オフセット
電圧が不安定となる。また、この回路の場合、オフセッ
トとは関係ないが、後述のように磁気メモリの着磁ピッ
チとMR素子パターンのピッチずれが発生した時、A,
B相の位相ずれが発生してしまう。
For this reason, when an operating current is applied to each MR element, the temperature distribution due to the temperature rise due to the operating current differs between the corresponding MR elements, and the resistance balance between the corresponding MR elements is disturbed. And the offset voltage becomes unstable. In the case of this circuit, although not related to the offset, when a deviation between the magnetization pitch of the magnetic memory and the pitch of the MR element pattern occurs as described later, A,
A phase shift of the B phase occurs.

【0013】一方、図5に他の従来例を示す。この従来
例の場合、8つのMR素子1自体の配置は図3の従来例
と同じであるが、4つの3端子回路の出力のそれぞれを
出力A+,A−,B+,B−のいずれにするかについて
の配置が異なり、左から順にA+,B+,A−,B−の
順の配置とされている。すなわち、各MR素子1をA
相,B相に関わる役割により区別すると、その配置は左
から順にA1,A2,B1,B2,A3,A4,B3,
B4とされている。
FIG. 5 shows another conventional example. In the case of this conventional example, the arrangement of the eight MR elements 1 itself is the same as that of the conventional example of FIG. 3, but each of the outputs of the four three-terminal circuits is any one of the outputs A +, A-, B + and B-. The arrangement is different, and the arrangement is A +, B +, A-, B- in order from the left. That is, each MR element 1 is
When distinguished by the roles related to the phase and the phase B, the arrangement is A1, A2, B1, B2, A3, A4, B3 in order from the left.
B4.

【0014】この配置の場合、図3の従来例に比較する
と前述の中心線に対する対称性は線対称に近付くが、ま
だ完全でないために温度分布によるオフセットはまだ発
生してしまう。また磁気メモリとMR素子パターンのピ
ッチのミスマッチによるA,B相の位相差のずれも図3
の例に比べ小さくなるが、まだ完全ではない。
In this arrangement, the symmetry with respect to the above-mentioned center line approaches the line symmetry as compared with the conventional example of FIG. 3, but the offset due to the temperature distribution still occurs because it is not perfect yet. FIG. 3 also shows the phase difference between the A and B phases due to the mismatch between the pitches of the magnetic memory and the MR element pattern.
Although it is smaller than the example, it is not yet complete.

【0015】ここで位相のずれについて説明する。図3
においてc点はA相の電気的中心点、dはB相の電気的
中心点であり、x1はc〜d間の距離を示す。また図5
においてe点はA相の電気的中心点、fはB相の電気的
中心点であり、x2はe〜f間の距離を示す。
Here, the phase shift will be described. FIG.
In the above, point c is the electrical center point of the A phase, d is the electrical center point of the B phase, and x1 indicates the distance between cd and d. FIG.
In the graph, point e is the electrical center point of the A phase, f is the electrical center point of the B phase, and x2 indicates the distance between e and f.

【0016】例えば磁気メモリがPETのようなプラス
チックで出来ており、その片面に磁性粉がコーティング
されている磁気メモリを用い、ある張力で磁気メモリを
張架して使用した場合のずれについて説明する。この時
の磁気メモリの伸び率をαとすると、図3の場合、位相
はx1*(α−1)/λ*360度ずれる。また図5の
場合、位相はx2*(α−1)/λ*360度となり、
x1とx2の長さの違い分だけ図5のほうが有利となる
が、位相のずれは0にはならない。このため最終的には
A相、B相の電気的中心点間距離xの値が0となる事が
望ましい。
For example, a description will be given of a shift when the magnetic memory is made of plastic such as PET, and the magnetic memory is coated with magnetic powder on one side, and the magnetic memory is stretched with a certain tension. . Assuming that the expansion rate of the magnetic memory at this time is α, the phase shifts by x1 * (α−1) / λ * 360 degrees in the case of FIG. In the case of FIG. 5, the phase is x2 * (α-1) / λ * 360 degrees,
Although FIG. 5 is more advantageous by the difference between the lengths of x1 and x2, the phase shift does not become zero. For this reason, it is desirable that the value of the distance x between the electrical center points of the A phase and the B phase eventually becomes 0.

【0017】本発明は以上のような事情に鑑みてなされ
たものであり、この種のMRセンサにおいて、MR素子
に流れる動作電流により発生する温度によるオフセット
電圧の変化の発生を防止するとともに、磁気メモリの着
磁ピッチとMR素子パターンのピッチのずれによるA
相,B相出力の位相誤差の発生を防止することができる
構成を提供することを課題としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in this type of MR sensor, it is possible to prevent a change in offset voltage due to a temperature generated by an operating current flowing through the MR element, and to provide a magnetic sensor. A due to the difference between the magnetization pitch of the memory and the pitch of the MR element pattern
It is an object of the present invention to provide a configuration capable of preventing occurrence of a phase error between phase and B-phase outputs.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明によれば、一方向に沿ってN極とS極が所定
ピッチλで交互に着磁された磁気記録媒体に対する相対
位置を検出するためのMRセンサであって、nを0また
は正の整数として、一方向に沿って順に同じ側の一端ど
うしの間隔が(2n+1)λ/2、(n+1/4)λ、
(2n+1)λ/2、(2n+1)λ/2、(2n+
1)λ/2、(n+3/4)λ、(2n+1)λ/2
いう間隔で一列に配置された8つのMR素子を有し、該
8つのMR素子の配列の端から順に隣り合う2つづつの
素子の直列接続により、両端が電源とグランドに接続さ
れ素子間の中点から出力が取り出される4つの3端子回
路が形成され、該4つの3端子回路の出力のそれぞれを
該回路の配置順で片側から順にA+,B+,B−,A−
として、A+とA−の差動出力と、B+とB−の差動出
力のそれぞれにより互いに90度位相のずれた2相の検
出信号が得られるように構成した。
According to the present invention, there is provided, according to the present invention, a relative position with respect to a magnetic recording medium in which N poles and S poles are alternately magnetized at a predetermined pitch λ in one direction. An MR sensor for detecting the one end on the same side sequentially in one direction, where n is 0 or a positive integer.
The interval between the cattle is (2n + 1) λ / 2, (n + /) λ,
(2n + 1) λ / 2, (2n + 1) λ / 2, (2n +
1) λ / 2, (n + 3/4) λ, and (2n + 1) λ / 2
And eight MR elements arranged in a line at an interval referred to as above. By serially connecting two adjacent elements in order from the end of the arrangement of the eight MR elements, both ends are connected to a power supply and a ground, and the middle between the elements. Four three-terminal circuits whose outputs are taken out from the points are formed, and the outputs of the four three-terminal circuits are sequentially arranged from one side in the order of arrangement of the circuits into A +, B +, B−, A−.
The differential output of A + and A− and the differential output of B + and B− are each configured to obtain two-phase detection signals that are 90 ° out of phase with each other.

【0019】[0019]

【作用】このような構成によれば、MRセンサの出力A
+とA−を得るための2つの3端子回路どうしで対応す
るMR素子どうし、出力B+とB−を得るための2つの
3端子回路どうしで対応するMR素子どうしにおいて、
それぞれに流れる動作電流によって発生する温度の分布
が同様になり、温度によるオフセット電圧の発生を防止
できる。
SUMMARY OF] According to such a configuration, output of the MR sensor force A
In the MR elements corresponding to two three-terminal circuits for obtaining + and A−, and the MR elements corresponding to two three-terminal circuits for obtaining outputs B + and B− ,
Distribution of temperature generated by operating current flowing in each
There will be the same like, it is possible to prevent the occurrence of the offset voltage due to the temperature.

【0020】また、磁気記録媒体の着磁ピッチとMR素
子パターンのピッチずれが発生した場合でも2つの相の
位相差の誤差が生じない。
Further, the error of the phase difference between the two phases does not occur even when the pitch deviation of the magnetization pitch and the MR element pattern of magnetic recording medium has occurred.

【0021】[0021]

【実施例】以下、図1,図2を参照して本発明の実施例
を説明する。なお、図1,図2中において従来例の図3
〜図5中と共通ないし相当する部分には共通の符号が付
してあり、共通部分の説明は省略する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2 of the conventional example shown in FIG.
5 that are common or equivalent to those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and a description of the common parts will be omitted.

【0022】まず、本実施例のMRセンサを説明する前
に同センサの検出対象となる磁気メモリについて説明し
ておく。磁気メモリとして、例えばPETベースの基材
に、Baフェライトの磁性粉を塩、酢ビニールの共重合
体のバインダーに混合した磁性塗料を厚さ10μmでコ
ーティングしたものを用いる。これ以外にFe−Cr−
Co等の金属磁牲体を用いても良い。そして、例えばプ
リンタ用のリニアエンコーダの場合、磁気メモリは36
0DPIの記録密度対応としてN極,S極が交互に7
0.6μmピッチで着磁される。この値が前述した着磁
ピッチ(N−S極間距離)λとなる。
First, before describing the MR sensor of this embodiment, a magnetic memory to be detected by the MR sensor will be described. As the magnetic memory, for example, a magnetic material obtained by mixing a magnetic powder of Ba ferrite with a binder of a copolymer of vinyl acetate and vinyl acetate with a thickness of 10 μm on a PET base material is used. In addition, Fe-Cr-
A metal magnetic body such as Co may be used. For example, in the case of a linear encoder for a printer, the magnetic memory is 36
N-pole and S-pole alternately correspond to the recording density of 0 DPI.
It is magnetized at a pitch of 0.6 μm. This value is the above-described magnetization pitch (the distance between the NS poles) λ.

【0023】次に図1,図2により本実施例のMRセン
サを説明する。図1は従来例の図3,図5と同様にMR
素子のパターンを簡略化してMRセンサの回路構成を示
している。図2はMRチップの基板上に形成されたMR
センサの実際の回路パターンを示している。
Next, the MR sensor of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an MR like FIG. 3 and FIG.
The circuit configuration of the MR sensor is shown by simplifying the element pattern. FIG. 2 shows an MR chip formed on a substrate of an MR chip.
4 shows an actual circuit pattern of the sensor.

【0024】図1に示すように、本実施例のMRセンサ
では、従来例と同様に8つのMR素子1が一列に配置さ
れており、配列の端から順に隣り合う2つづつの素子の
直列接続により、両端が電源端子Vccとグランド端子
Gに接続され素子間の中点が出力端子2のそれぞれに接
続された4つの3端子回路が形成され、図4の2つのブ
リッジ回路が形成されるが、3端子回路の出力のそれぞ
れを出力A+,A−,B+,B−のいずれにするかにつ
いての配置が異なっている。すなわち、3端子回路のそ
れぞれの出力は、左から順にA+,B+,B−,A−の
順の配置とされており、各MR素子1をA相,B相に関
わる役割により区別すると、その配置は左から順にA
1,A2,B1,B2,B3,B4,A3,A4とされ
ている。
As shown in FIG. 1, in the MR sensor of this embodiment, eight MR elements 1 are arranged in a line as in the conventional example, and two adjacent elements are connected in series from the end of the array. As a result, four three-terminal circuits are formed, both ends of which are connected to the power supply terminal Vcc and the ground terminal G, and the midpoint between the elements is connected to each of the output terminals 2, thereby forming the two bridge circuits of FIG. And the arrangement of each of the outputs of the three-terminal circuit as one of the outputs A +, A-, B +, and B- is different. That is, the outputs of the three-terminal circuit are arranged in the order of A +, B +, B-, and A- from left to right. Arrangement is A from the left
1, A2, B1, B2, B3, B4, A3, and A4.

【0025】また、MR素子の配置間隔が従来例と異な
り、nを0または正の整数として、図2に示すように、
左端のMR素子A1から右方向に順に(2n+1)λ/
2、(n+1/4)λ、(2n+1)λ/2、(2n+
1)λ/2、(2n+1)λ/2、(n+3/4)λ、
(2n+1)λ/2の間隔で配置されている。
In addition, the arrangement interval of the MR elements is different from the conventional example, and n is 0 or a positive integer, as shown in FIG.
(2n + 1) λ / in the rightward order from the leftmost MR element A1
2, (n + /) λ, (2n + 1) λ / 2, (2n +
1) λ / 2, (2n + 1) λ / 2, (n + 3/4) λ,
They are arranged at an interval of (2n + 1) λ / 2.

【0026】そして図1に示すように、出力A+,A−
が差動アンプ3の+と−の入力端子に入力され、その差
動出力がA相の検出信号Aとして出力される。また出力
B+,B−が差動アンプ4に入力され、その差動出力が
A相と位相が90度ずれたB相の検出信号Bとして出力
される。
Then, as shown in FIG. 1, the outputs A +, A-
Is input to the + and-input terminals of the differential amplifier 3, and the differential output is output as the A-phase detection signal A. The outputs B + and B- are input to the differential amplifier 4, and the differential output is output as a B-phase detection signal B whose phase is shifted from the A-phase by 90 degrees.

【0027】なお図1において差動アンプ3,4におけ
るオフセット調整は可変抵抗器5,6により行なうよう
になっている。
In FIG. 1, offset adjustment in the differential amplifiers 3 and 4 is performed by variable resistors 5 and 6.

【0028】次に、図2に示した実際のMRセンサのパ
ターンの詳細について説明する。
Next, the details of the pattern of the actual MR sensor shown in FIG. 2 will be described.

【0029】図2に示すMRチップの基板7は、ガラス
やセラミックスや熱酸化Siウェハーで形成される。こ
の基板7上にパーマロイを500オングストローム程度
の厚さで蒸着しフォトリソグラフィーにより図示される
8つのMR素子1からなり全ての接続端子(出力端子
2,電源端子Vcc,グランド端子G)がチップの片側
に出されたMRセンサの回路パターンを形成する。ここ
で図示された各MR素子の配置間隔を示す式に含まれる
nは前述のように0または正の整数であるが、nの値が
出来るだけ小さいほうがMRチップ全体の大きさが小さ
くなる。nの値は、このMRチップの大きさと上記フォ
トリソグラフィーの精度等を鑑みて最適値を選択するこ
とが望ましい。
The substrate 7 of the MR chip shown in FIG. 2 is formed of glass, ceramics, or a thermally oxidized Si wafer. Permalloy is vapor-deposited on the substrate 7 to a thickness of about 500 angstroms, and is composed of eight MR elements 1 shown by photolithography. All connection terminals (output terminal 2, power supply terminal Vcc, ground terminal G) are on one side of the chip. To form a circuit pattern of the MR sensor. Here, n included in the equation indicating the arrangement interval of each MR element is 0 or a positive integer as described above, but the smaller the value of n, the smaller the size of the entire MR chip. It is desirable to select an optimal value of n in consideration of the size of the MR chip, the accuracy of the photolithography, and the like.

【0030】また、図2において各MR素子1は、強磁
性薄膜抵抗体からなる一直線状のMR素子エレメント8
の7本を間隔λで平行に配置し、つづら折り状に直列に
接続して構成されている。エレメント8の本数は7本に
限らず、エレメントの幅、長さLで決定される電気抵抗
値をどれくらいにするかによって決定される。電気抵抗
値を上げることにより動作電流による発熱をおさえると
ともに消費電流値が下がるため高い事が望ましい。しか
し、このためにはエレメントの本数が増え、パターン形
状が大きくなるという問題がある。このため最適値を選
択する必要がある。エレメントの幅、長さはエンコーダ
としての特性にも影響を及ぼすため簡単に電気抵抗値が
上昇する方向に変更することはできず、自ずから最適値
がある。またエレメント8どうしの間隔はλに限らずm
を任意の正の整数としてmλとすれば良い。
In FIG. 2, each MR element 1 has a linear MR element element 8 made of a ferromagnetic thin film resistor.
Are arranged in parallel at an interval λ, and are connected in series in a zigzag manner. The number of the elements 8 is not limited to seven, and is determined by how much the electric resistance value is determined by the width and the length L of the element. It is desirable that the electric resistance is increased so that the heat generation due to the operating current is suppressed and the consumption current value is decreased by increasing the electric resistance value. However, this has a problem that the number of elements increases and the pattern shape becomes large. Therefore, it is necessary to select an optimal value. Since the width and length of the element affect the characteristics as an encoder, it cannot be easily changed in a direction in which the electric resistance value increases, and there is an optimum value naturally. The interval between the elements 8 is not limited to λ,
May be set to mλ as an arbitrary positive integer.

【0031】[0031]

【0032】以上のような本実施例のMRセンサによれ
ば、図4のブリッジ回路のそれぞれを構成する2つの3
端子回路どうしの対応するMR素子A1とA4,A2と
A3,B1とB4,B2とB3どうしでそれぞれに流れ
る動作電流により発生する温度分布が同様になるため、
図4のブリッジ回路におけるオフセット電圧はたとえ0
でなくても変化せず、安定したものとなる。
According to the MR sensor of this embodiment as described above,
For example, two 3's constituting each of the bridge circuits of FIG.
The corresponding MR elements A1, A4, A2 of the terminal circuits
A3, B1 and B4, B2 and the temperature distribution becomes similar generated by the operating current flowing through the respectively to what B3,
The offset voltage in the bridge circuit of FIG.
Even if it is not, it does not change and becomes stable.

【0033】また、磁気メモリの着磁ピッチλとMR素
子パターンのピッチずれが発生した場合でもA、B相の
位相差の誤差が生じない。
Further, A, is an error of the phase difference between the B phase does not occur even when the pitch deviation of the magnetization pitch λ and the MR element pattern of magnetic memory occurs.

【0034】次に、図6,図7により本実施例のオフセ
ット電圧に関わる作用効果の詳細を説明する。図6,図
7は、それぞれ図3の従来例と本実施例のMRセンサの
それぞれについて異なる温度環境下における電源電圧V
ccと差動アンプ3,4に入る前のオフセット電圧の関
係を示したグラフである。
Next, referring to FIGS. 6 and 7, the effect of the present embodiment relating to the offset voltage will be described in detail. FIGS. 6 and 7 show the power supply voltage V under different temperature environments for the MR sensor of the conventional example and the MR sensor of this embodiment, respectively.
9 is a graph showing a relationship between cc and an offset voltage before entering the differential amplifiers 3 and 4.

【0035】本来、電源電圧の変化のみであれば差動ア
ンプに入る前のオフセット電圧はそれが0でない場合で
も電源電圧に対して比例関係を示す。これが比例関係で
ないときは各種温度バランスが異なる事によるオフセッ
ト電圧が生じたためである。比例していれば図1中の所
定の電源電圧Vccの値における可変抵抗器5,6の調
整により、どのような電源電圧Vccに対しても差動ア
ンプ3,4による最終出力のオフセット電圧を0にする
事が可能である。
Originally, if only the power supply voltage changes, the offset voltage before entering the differential amplifier shows a proportional relationship with the power supply voltage even if it is not zero. When this is not a proportional relationship, it is because an offset voltage is generated due to the difference in various temperature balances. If it is proportional, the offset voltage of the final output by the differential amplifiers 3 and 4 is adjusted for any power supply voltage Vcc by adjusting the variable resistors 5 and 6 at the predetermined power supply voltage Vcc value in FIG. It can be set to 0.

【0036】これに関して従来例では図6に示されるよ
うに、異なる温度環境1,2下で電源電圧Vccと差動
アンプ前のオフセット電圧の関係は直線性が失われ、所
定の電源電圧Vccの値でオフセット電圧(最終出力)
を0としても他の電源電圧Vccで0でなくなる。それ
に比較して本実施例では図7に示すように、差動アンプ
前のオフセット電圧は電源電圧Vccに対して直線的変
化を示し、電源電圧Vccに比例していることが判る。
これにより本実施例では最終出力のオフセット電圧の電
源電圧依存性を小さくする事ができ、最終出力のオフセ
ット電圧を0にすることができる。
In this regard, in the conventional example, as shown in FIG. 6, the relationship between the power supply voltage Vcc and the offset voltage before the differential amplifier loses linearity under different temperature environments 1 and 2, and the predetermined power supply voltage Vcc Offset voltage by value (final output)
Becomes zero at other power supply voltages Vcc. In contrast, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the offset voltage before the differential amplifier shows a linear change with respect to the power supply voltage Vcc, and is found to be proportional to the power supply voltage Vcc.
As a result, in this embodiment, the power supply voltage dependency of the offset voltage of the final output can be reduced, and the offset voltage of the final output can be set to zero.

【0037】さらに、本実施例のMRセンサによれば、
全ての接続端子をMRチップの片側に出すことができ、
差動アンプとの接続が容易に行なえ、またMRチップを
小さくすることができる。
Further, according to the MR sensor of this embodiment,
All connection terminals can be put out on one side of the MR chip,
Connection to a differential amplifier can be easily performed, and the size of the MR chip can be reduced.

【0038】なお、図1,図2に示したMR素子の配置
の左右を逆にし、それぞれの配置間隔を両図中右端から
左側へ順に(2n+1)λ/2、(n+1/4)λ、
(2n+1)λ/2、(2n+1)λ/2、(2n+
1)λ/2、(n+3/4)λ、(2n+1)λ/2と
し、各3端子回路の出力の配置も右側から順にA+,B
+,B−,A−としてもよい。
Note that the arrangement of the MR elements shown in FIGS. 1 and 2 is reversed, and the arrangement intervals are (2n + 1) λ / 2, (n + /) λ,
(2n + 1) λ / 2, (2n + 1) λ / 2, (2n +
1) λ / 2, (n + 3/4) λ, (2n + 1) λ / 2, and the output arrangement of each three-terminal circuit is A +, B in order from the right.
+, B- and A- may be used.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、一方向に沿ってN極とS極が所定ピッチλで
交互に着磁された磁気記録媒体に対する相対位置を検出
するためのMRセンサであって、nを0または正の整数
として、一方向に沿って順に同じ側の一端どうしの間隔
(2n+1)λ/2、(n+1/4)λ、(2n+
1)λ/2、(2n+1)λ/2、(2n+1)λ/
2、(n+3/4)λ、(2n+1)λ/2という間隔
で一列に配置された8つのMR素子を有し、該8つのM
R素子の配列の端から順に隣り合う2つづつの素子の直
列接続により、両端が電源とグランドに接続され素子間
の中点から出力が取り出される4つの3端子回路が形成
され、該4つの3端子回路の出力のそれぞれを該回路の
配置順で片側から順にA+,B+,B−,A−として、
A+とA−の差動出力と、B+とB−の差動出力のそれ
ぞれにより互いに90度位相のずれた2相の検出信号が
得られるように構成したので、MR素子に流れる動作電
流によって発生する温度によるオフセット電圧の発生を
防止できるとともに、磁気記録媒体の着磁ピッチとMR
素子パターンのピッチずれが発生した場合でも2つの相
の位相差の誤差が生じないという優れた効果が得られ
る。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the relative position with respect to the magnetic recording medium in which the N pole and the S pole are alternately magnetized at a predetermined pitch λ in one direction is detected. The distance between one end on the same side in order along one direction, where n is 0 or a positive integer
There (2n + 1) λ / 2 , (n + 1/4) λ, (2n +
1) λ / 2, (2n + 1) λ / 2, (2n + 1) λ /
2, (n + 3/4 ) λ, (2n + 1) λ / 2 has eight MR elements arranged in a line at intervals of, said eight M
By connecting two adjacent elements in series from the end of the array of R elements in series, four three-terminal circuits are formed in which both ends are connected to a power supply and a ground and an output is taken out from a middle point between the elements. A +, B +, B−, and A− are respectively assigned to the outputs of the terminal circuits in this order from one side in the arrangement order of the circuits.
The differential output of A + and A- and the differential output of B + and B- are configured to obtain two-phase detection signals having a phase shift of 90 degrees from each other. In addition to preventing the occurrence of an offset voltage due to the changing temperature, the magnetization pitch of the magnetic recording medium and the MR
An excellent effect that an error in the phase difference between the two phases does not occur even when a pitch shift of the element pattern occurs.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるMRセンサの実施例の回路構成を
示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit configuration of an embodiment of an MR sensor according to the present invention.

【図2】同実施例のMRセンサの回路パターンを示す平
面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a circuit pattern of the MR sensor according to the embodiment.

【図3】従来のMRセンサの回路構成を示す回路図であ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a conventional MR sensor.

【図4】MRセンサの8つのMR素子から構成される2
つのブリッジ回路を示す回路図である。
FIG. 4 shows an MR sensor comprising two MR elements.
FIG. 3 is a circuit diagram showing two bridge circuits.

【図5】他の従来のMRセンサの回路構成を示す回路図
である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a circuit configuration of another conventional MR sensor.

【図6】従来例のMRセンサにおける電源電圧とオフセ
ット電圧の関係を示したグラフ図である。
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a power supply voltage and an offset voltage in a conventional MR sensor.

【図7】実施例のMRセンサにおける電源電圧とオフセ
ット電圧の関係を示したグラフ図である。
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a power supply voltage and an offset voltage in the MR sensor of the example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,A1〜A4,B1〜B4 MR素子 2 出力端子 3,4 差動アンプ 5,6 可変抵抗器 7 MRチップの基板 8 MR素子エレメント G グランド端子 Vcc 電源端子 1, A1 to A4, B1 to B4 MR element 2 Output terminal 3, 4 Differential amplifier 5, 6 Variable resistor 7 MR chip substrate 8 MR element element G Ground terminal Vcc power supply terminal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安彦 修三 埼玉県秩父市大字下影森1248番地 キヤ ノン電子株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−105503(JP,A) 特開 平2−272782(JP,A) 特開 昭62−247213(JP,A) 特開 平1−212313(JP,A) 特開 平1−212312(JP,A) 特開 平4−270917(JP,A) 特開 平2−210218(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 43/08 G01D 5/245 G01R 33/09 JICSTファイル(JOIS)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shuzo Yasuhiko 1248 Shimokagemori, Chichibu City, Saitama Prefecture Canon Electronics Co., Ltd. (56) References JP-A-59-105503 (JP, A) JP-A-2-2 272782 (JP, A) JP-A-62-247213 (JP, A) JP-A-1-212313 (JP, A) JP-A 1-212312 (JP, A) JP-A-4-270917 (JP, A) JP-A-2-210218 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 43/08 G01D 5/245 G01R 33/09 JICST file (JOIS)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一方向に沿ってN極とS極が所定ピッチ
λで交互に着磁された磁気記録媒体に対する相対位置を
検出するための磁気抵抗効果センサであって、 nを0または正の整数として、一方向に沿って順に同じ
側の一端どうしの間隔が(2n+1)λ/2、(n+1
/4)λ、(2n+1)λ/2、(2n+1)λ/2、
(2n+1)λ/2、(n+3/4)λ、(2n+1)
λ/2という間隔で一列に配置された8つの磁気抵抗効
果素子を有し、 該8つの磁気抵抗効果素子の配列の端から順に隣り合う
2つづつの素子の直列接続により、両端が電源とグラン
ドに接続され素子間の中点から出力が取り出される4つ
の3端子回路が形成され、 該4つの3端子回路の出力のそれぞれを該回路の配置順
で片側から順にA+,B+,B−,A−として、A+と
A−の差動出力と、B+とB−の差動出力のそれぞれに
より互いに90度位相のずれた2相の検出信号が得られ
るように構成したことを特徴とする磁気抵抗効果セン
サ。
1. A magnetoresistive sensor for detecting a relative position with respect to a magnetic recording medium in which N and S poles are alternately magnetized at a predetermined pitch λ along one direction, wherein n is 0 or positive. As an integer in the same order in one direction
Side ends are (2n + 1) λ / 2, (n + 1)
/ 4) λ, (2n + 1) λ / 2, (2n + 1) λ / 2,
(2n + 1) λ / 2, (n + 3/4) λ, (2n + 1)
It has eight magneto-resistive elements arranged in a line at an interval of λ / 2, and the two elements adjacent to each other are connected in series from the end of the arrangement of the eight magneto-resistive elements. Are connected to each other and the output is taken out from the middle point between the elements. Four-terminal circuits are formed, and the outputs of the four three-terminal circuits are A +, B +, B-, and A + in order from one side in the arrangement order of the circuits. A magneto-resistive device characterized in that the differential output of A + and A- and the differential output of B + and B- provide two-phase detection signals having a phase shift of 90 degrees from each other. Effect sensor.
【請求項2】 前記磁気抵抗効果素子は、強磁性薄膜抵
抗体からなる一直線状の磁気抵抗効果素子エレメントの
複数本をmλ(mは正の整数)の間隔で平行に配置し、
つづら折り状に直列に接続して構成されていることを特
徴とする請求項1に記載の磁気抵抗効果センサ。
2. The magneto-resistance effect element comprises a plurality of linear magneto-resistance effect element elements formed of a ferromagnetic thin film resistor arranged in parallel at an interval of mλ (m is a positive integer),
The magnetoresistive sensor according to claim 1, wherein the magnetoresistance effect sensor is configured to be connected in series in a zigzag manner.
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