JPH06195613A - 磁気抵抗ヘッド装置 - Google Patents

磁気抵抗ヘッド装置

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JPH06195613A
JPH06195613A JP5227202A JP22720293A JPH06195613A JP H06195613 A JPH06195613 A JP H06195613A JP 5227202 A JP5227202 A JP 5227202A JP 22720293 A JP22720293 A JP 22720293A JP H06195613 A JPH06195613 A JP H06195613A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 独立した２つのバイアス段を使用して非セ
ンター・タップ式磁気抵抗ヘッド１６を定電圧にバイア
スし、ヘッドの２つの端子のそれぞれにおける電圧を個
別に制御する。 【構成】 本発明は、２つの独立したバイアス段を使用
する。バイアス段はヘッドに直列に構成され、それぞれ
２つの端子のいずれかの電圧を検出し、制御して、端子
を所定電圧に維持し、ヘッド間に所定のＤＣ電位を維持
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗ヘッドに関
し、特に非サンター・タップ式磁気抵抗ヘッドを定電圧
でバイアスする方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドは、例えば、磁
気抵抗の読取りに用いられるように、一般には、抵抗値
がヘッドに加わる外部磁束の大きさ及び方向（磁気抵抗
上のデータによって生成されるものなど）と共に変化す
る物質の薄膜から成る。ＭＲヘッドによって読取られた
信号は、他のセンサと同様、増幅しなければならない。
しかし、外部磁束の大きさと、それによるヘッドの抵抗
値との非線形関係により、ヘッドをバイアスして、回路
動作をヘッドと増幅器の特性曲線の線形部分内に収めな
ければならない。
【０００３】古いＭＲヘッドには３つの端子がある。増
幅する信号を与える２つの外部信号端子と、対称型バイ
アスを与え、２つの外部信号のインピーダンスを一致さ
せるために地電位に接続される中央端子である。最近で
は、テープ上に格納できるデータの量を増やすために、
各トラックのビット密度を高め、トラック幅を縮小し
て、テープ上のトラック数を増やす試みがあり、そのた
め、中央端子がなくなってしまうほどにテープ・ヘッド
を小型化しなければならなくなっている。
【０００４】バイアスは、定電流をヘッドに流して、ヘ
ッドの２つの信号端子間に定電圧を生成することによっ
て得られる。テープからの可変電圧により、ヘッド間の
一定のバイアス電圧の上側に可変高周波電圧が生成され
る。また定電圧は、ヘッド内に定電流を生成するヘッド
間で得られる。テープからの可変磁束により、ヘッド内
の一定のバイアス電流の上側に可変高周波電流が生成さ
れる。いずれの方法でも、ヘッド間またはヘッド内の可
変高周波電圧または電流は、それぞれ増幅器によって検
出され、増幅器がテープ上の情報を表わす有用な信号を
出力する。信号対雑音比（ＳＮＲ）、同相抑圧比（ＣＭ
ＲＲ）、及び電力抑圧比（ＰＳＲＲ）が大きいＭＲテー
プ・ヘッド部が正常に動作するには、ヘッドの信号端子
のインピーダンスが、動作周波数範囲にわたって高く、
ヘッドからの高速に変化する（高周波）情報信号による
干渉なく、端子がバイアス信号を通過させる必要があ
る。また、信号端子の入力インピーダンスは、端子と相
互接続できる回路素子が異なる場合でもほぼ同じにする
必要がある。
【０００５】２端子ヘッドを用いることで、３端子ヘッ
ドに特有のバイアスとインピーダンスの対称性がなくな
っている。更にヘッドは、その耐用期間に温度など、変
化する動作条件の影響を受け、移動するテープとヘッド
の接触によって表面がかなり磨耗する。例えば、新しい
ＭＲヘッドの抵抗値は約３０オームにもなる。しかし磨
耗により、ヘッドの耐用期間に抵抗値がゆっくり上昇し
て約１２０オームにもなる。この上昇率は大きく、テー
プ部の性能に悪影響を与え得る。またヘッドの一括生産
時のプロセス変動により、公称仕様が同じで異なるヘッ
ドの初期抵抗値に、大きくはないが無視できない変動が
生じる。こうした変動によって、変化し得る異なるバイ
アス条件が必要になるが、１つの固定バイアス回路設計
ではこれに対応できない。その結果、保守のためのダウ
ンタイムと、初期のヘッド交換により、テープ部全体の
効率が低下することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＭＲヘッド
の各端子において適切なＳＭＲ、ＣＭＲＲ、及びＰＳＲ
Ｒによってインピーダンスを高めるものである。本発明
はまた、異なるバイアス仕様をもつ異なるヘッドに対応
し、異なる動作条件、ヘッドの磨耗、及びヘッド製造プ
ロセスの変動を自動的に補正する１つの回路設計を提供
するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に従って、２つの
端子をもつ磁気抵抗ヘッドをバイアスする方法及び装置
が提供される。特に本発明は、２つの独立したバイアス
段を使用する。バイアス段はヘッドに直列に構成され、
それぞれ２つの端子のいずれかの電圧を検出／制御し
て、端子を所定の電圧に維持し、ヘッド間に所定のＤＣ
電位を維持する。
【０００８】本発明の装置は、電流出力が磁気抵抗ヘッ
ドの第１の端子と接続された可変電流源、ヘッドの第１
の端子の電圧を検出し、電流源の電流出力を調整して、
ヘッドの第１の端子の電圧を事実上、第１の所定の電圧
に維持する第１の制御手段、電流入力がヘッドの第２の
端子に接続された可変電流シンク、及びヘッドの第２の
端子の電圧を検出し、電流シンクの入力を調整して、ヘ
ッドの第２の端子の電圧を事実上、第２の所定の電圧に
保つ第２の制御手段から成る。各制御手段は、適切なフ
ィードバックをもつ演算増幅器から構成でき、ヘッド端
子の１つの電圧と所定の電圧との差を判定して、その差
に応じた誤差信号を生成する。電流源はトランジスタな
どの増幅器で構成でき、第１の制御手段からの誤差信号
に応答して、ＭＲヘッドの第１の端子の電圧を制御す
る。同様に、電流シンクもトランジスタなどの増幅器か
ら構成でき、第２の制御手段からの誤差信号に応答し
て、ＭＲヘッドの第２の端子における電圧を制御する。
【０００９】本発明の方法は、第１の動作電圧を、磁気
抵抗ヘッドの第１の端子において第１の基準電圧と比較
するステップ、ヘッドの第１の端子と接続された電流源
の出力を、第１の動作電圧が事実上、第１の基準電圧と
等しくなるまで調整するステップ、第２の動作電圧をヘ
ッドの第２の端子において第２の基準電圧と比較するス
テップ、及びヘッドの第２の端子と接続された電流シン
クの入力を第２の動作電圧が第２の基準電圧と事実上、
等しくなるまで調整するステップとを含む。比較ステッ
プはそれぞれ、動作電圧の１つと基準電圧の差を表わす
誤差信号を生成するステップから構成でき、調整ステッ
プはそれぞれ、電流源または電流シンクの出力電流また
は入力電流を、誤差信号の大きさに比例する量毎に調整
するステップから構成することができる。この方法はま
た、第１及び第２の基準電圧を所定レベルに設定して、
第１及び第２の基準電圧の差と事実上等しいヘッド間の
所定のＤＣ電位を設定するステップから構成することが
できる。
【００１０】
【実施例】図を参照する。本発明の装置１０は、磁気抵
抗ヘッド１６の上側端子１４と接続された上側バイアス
段１２と、ヘッド１６の下側端子２０と接続され、対称
型バイアス段１８から成る。上側バイアス段１２は、上
側端子１４と上側電圧源ＶU との間に接続された可変電
流源２２と、上側制御素子２４を含み、電流源２２の電
流を制御する。下側バイアス段１８は、下側端子２０と
下側電圧源ＶL との間に接続された可変電流シンク２６
と、下側制御素子２８を含み、電流シンク２６の電流を
制御する。電流源２２は、ＶU と接続された電圧端子３
０、ヘッド１６の上側端子１４と接続された電流端子３
２、及び電流源２２から供給される電流を調整する制御
端子３４を含む。同様に電流シンク２６は、ＶL と接続
された電圧端子３６、ヘッド１６の下側端子２０と接続
された電流端子、及び電流シンク２６によって終端する
電流を調整する制御端子４０を含む。
【００１１】上側制御素子２４は、好適には出力４４が
電流源２２の制御端子３４と接続された演算増幅器（オ
ペアンプ）４２、基準電圧源Ｖ1 と接続された非反転入
力４６、及びヘッド１６の上側端子１４と接続された反
転入力４８を含む。同様に下側制御素子２８は、好適に
は出力５２が電流シンク２６の制御端子４０と接続され
たオペアンプ５０、別の基準電圧源Ｖ2 と接続された非
反転入力５４、及びヘッド１６の下側端子２０と接続さ
れた反転入力５６を含む。
【００１２】更にまた、上側、下側の制御素子２４、２
８は、好適には、図に示す通り積分器として構成され
る。上側制御素子２４については、オペアンプ４２の反
転入力４８とヘッド１６の上側端子１４との間に抵抗６
０が接続され、オペアンプ４２の反転入力４８と出力４
４との間にキャパシタンスが接続される。フィードバッ
ク・ループが充分に安定するのは、補正抵抗６２をキャ
パシタンス６０と直列に接続した時であることが分かっ
ている。同様に、下側制御素子２８については、オペア
ンプ５０の反転入力５６とヘッド１６の下側端子２０と
の間に抵抗６４が接続され、オペアンプ５０の反転入力
５６と出力５２との間にキャパシタンス６６が接続され
る。補正抵抗６８は、フィードバック・ループが充分に
安定するようにキャパシタンス６６と直列に接続され
る。また適切なフィードバックを得るには、オペアンプ
４２の出力４４と電流源２２の制御端子との間にインバ
ータを接続し、オペアンプ５０の出力５２と電流シンク
２６の制御端子４０との間にインバータ６９を接続する
必要がある。
【００１３】実用的な電流源や電流シンクは、多くのト
ランジスタや他の回路素子を複数の構成で使用できる
が、ここに述べた電流源２２とシンク２６は、あくまで
説明の便宜上、１つのトランジスタで表わしている。つ
まり電流源２２は、図ではトランジスタ７０のエミッタ
と電圧端子３０との間に抵抗７２が接続されたｐ型トラ
ンジスタ７０として示している。トランジスタ７０のベ
ースは、電流源２２の制御端子３４と接続される。同様
に電流シンク２６は、図ではトランジスタ７４のエミッ
タと電圧端子３６との間に抵抗７６が接続されたｎ型ト
ランジスタとして示している。トランジスタ７４のベー
スは電流シンク２６の制御入力４０と接続される。
【００１４】ここで本発明の動作について、上側バイア
ス段１２を参照して解説する。この説明は、下側バイア
ス段１８にもあてはまる。オペアンプ４２は、上側端子
１４の電圧と電圧Ｖ1 を検出し、上側端子１４の電圧を
調整して非反転入力４６の電圧Ｖ1 と等しくしようと
し、フィードバック・ループを通して出力４４の電圧を
調整する。出力４４（及び電流源２２の制御端子３４）
における小さい電圧変化は、電流源２２を通して大きい
電流変化に変換される。また、電流源２２のインピーダ
ンスにより、この電流変化が、電力端子３２の（及びヘ
ッド１６の上側端子１４の）電圧を変化させる。
【００１５】つまりＶ1とＶ2を適切に選択することによ
って、ヘッド１６の上側と下側の端子１４、２０に所望
の電圧が、またヘッド１６間に所望のＤＣ電位Ｖ1−Ｖ2
が設定され、自動的に維持される。例えば用途によって
は、上側端子１４を地電位未満のレベル（約−０．７Ｖ
など）にして、テープとヘッドの接触による異種金属接
触腐食を少なくする必要があり、ヘッド１６間のＤＣ電
位は約１．０Ｖにして適切なバイアス電流を設定する必
要がある。その場合、Ｖ1 は−０．７Ｖにセットされ、
Ｖ2 は−１．７Ｖにセットされる。磨耗、エイジング、
及び温度変化によってＭＲヘッドの抵抗値が長期的、短
期的に変化しても、選択されたバイアスがフィードバッ
クによって自動的に維持される。また、製造プロセスの
許容差によるＭＲヘッドの抵抗値の変化も自動的に補正
される。更に、単一回路設計１０は、Ｖ1、Ｖ2を適切に
選択或いは調整することによって、バイアス条件の異な
るＭＲヘッドに対応する。
【００１６】ｐ型トランジスタをベースにした電流源の
出力インピーダンスは、元来、部分的には利得差によ
り、ｎ型トランジスタをベースにした電流シンクとは異
なる。接地した中央端子がない場合に、ヘッド端子１
４、２０のインピーダンスを事実上、一致させるために
本発明の電流源２２とシンク２６は、各々、トランジス
タ７０、７４のエミッタと電圧端子３０、３６との間に
接続された抵抗７２、７６を含む。抵抗７２、７６はま
た、ヘッド１６の端子１４、１６におけるインピーダン
スを動作周波数範囲内で大きくする。ＭＲヘッド２０の
上側端子１４における入力インピーダンスＺ1 （ｓ）は
次式で表わされる。
【数１】
【００１７】ここでＡ1 （ｓ）は、積分器として構成さ
れた上側制御素子２４の伝達関数を、δ（ｓ）は、電流
源２２の相互コンダクタンスを、Ｒo1（ｓ）は、電流源
２２の出力インピーダンスを表わす。負のフィードバッ
クにより、入力インピーダンスＺ1 （ｓ）は低周波では
小さく、高周波ではＲo1（ｓ）に近づくので、帯域通過
特性を有する。その結果、上側端子１４は、電流源２２
の出力端子３２における変化によって生じた緩やかに変
化する信号に追従し、その際、ＭＲヘッド１６からの素
早く変化するデータ信号による影響は受けない。これと
同様の分析は下側バイアス段１８にもあてはまる。
【００１８】上側バイアス段１２、ＭＲヘッド１６、及
び下側バイアス段１８を直列に構成すれば、本発明のま
た別の利点が得られる。制御素子２４、２８はそれぞ
れ、ごくわずかな電流を導入するだけであり、電流源２
２とシンク２６から供給される実質上すべての電流はヘ
ッドのバイアスに用いられる。逆に、従来の並列バイア
ス回路で生成される電流は、実際にバイアスに用いられ
るのは約１／２にすぎず、残りの電流はフィードバック
経路を流れる。つまり、本発明では、消費電力とこれに
関係する所要放射熱が減少する。これは特に、ＭＲヘッ
ド１６とバイアス段１２、１８が多数の（例えば２０個
の）ＭＲヘッドのバンクに組込まれた場合に有益であ
る。
【００１９】
【発明の効果】本発明は、ＭＲヘッドの各端子において
適切なＳＭＲ、ＣＭＲＲ、及びＰＳＲＲによってインピ
ーダンスを高めるものである。本発明はまた、異なるバ
イアス仕様をもつ異なるヘッドに対応し、異なる動作条
件、ヘッドの磨耗、及びヘッド製造プロセスの変動を自
動的に補正する１つの回路設計を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバイアス装置の図である。
【符号の説明】
１０ 装置 １２ 上側バイアス段 １４ 上側端子 １６ 磁気抵抗ヘッド １８ 下側バイアス段 ２０ 下側端子 ２２ 可変電流源 ２４ 上側制御素子 ２６ 可変電流シンク ２８ 下側制御素子 ３０、３６ 電圧端子 ３２ 電流端子 ３４、４０ 制御端子 ４２、５０ 演算増幅器（オペアンプ） ４６、５４ 非反転入力 ４８、５６ 反転入力 ６０、７２、７６ 抵抗 ６２、６８ 補正抵抗 ６４、６６ キャパシタンス ６９ インバータ ７０、７４ トランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポール・ハーブ・フランソワ アメリカ合衆国85710、アリゾナ州ツーソ ン、イースト・クーパー 6566

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ａ）第１及び第２の端子を持つ磁気抵抗ヘ
    ッドと、 ｂ）非反転入力が第１の電圧源、反転入力、及び出力と
    接続された第１のオペアンプと、 ｃ）制御端子が上記第１のオペアンプの出力と接続さ
    れ、電流端子が上記ヘッドの上記第１の端子と接続さ
    れ、電圧端子が第２の電圧源と接続された可変電流源
    と、 ｄ）上記第１のオペアンプの上記出力と上記第１のオペ
    アンプの上記反転入力とに並列に接続された第１のキャ
    パシタンスと、 ｅ）上記第１のオペアンプの上記反転入力と上記ヘッド
    の上記第１の端子との間に接続された第１の抵抗と、 ｆ）非反転入力が第３の電圧源、反転入力、及び出力と
    接続された第２のオペアンプと、 ｇ）制御端子が上記第２のオペアンプの上記出力と接続
    され、電流端子が上記ヘッドの上記第２の端子と接続さ
    れ、電圧端子が第４の電圧源と接続された可変電流シン
    クと、 ｈ）上記第２のオペアンプの上記出力と上記第２のオペ
    アンプの上記反転入力とに並列に接続された第２のキャ
    パシタンスと、 ｉ）上記第２のオペアンプの上記反転入力と上記ヘッド
    の上記第２の端子との間に接続された第２の抵抗とを含
    み、 上記ヘッドの上記第１の端子が実質上、第１の所定の電
    圧に維持され、上記ヘッドの上記第２の端子が実質上、
    第２の所定の電圧に維持される、 磁気抵抗ヘッド装置。
  2. 【請求項２】ａ）上記第１のキャパシタンスと直列に接
    続された第３の抵抗と、 ｂ）上記第２のキャパシタンスと直列に接続された第４
    の抵抗と、 を含む請求項１記載の磁気抵抗ヘッド装置。
  3. 【請求項３】ａ）上記第１のオペアンプの上記出力と上
    記可変電流源の上記制御端子との間に接続された第１の
    インバータと、 ｂ）上記第２のオペアンプの上記出力と上記可変電流シ
    ンクの上記制御端子との間に接続された第２のインバー
    タと、 を含む請求項１記載の磁気抵抗ヘッド装置。
  4. 【請求項４】ａ）上記可変電流源が、 ｉ）上記可変電流源の上記電流端子に接続されたコレク
    タ、上記可変電流源の上記制御端子に接続されたベー
    ス、及びエミッタを有するｐ型トランジスタと、 ｉｉ）上記ｐ型トランジスタの上記エミッタと上記可変
    電流源の上記電圧端子との間に接続された第５の抵抗と
    を含み、 ｂ）上記可変電流シンクが、 ｉ）上記可変電流シンクの上記電流端子に接続されたコ
    レクタ、上記可変電流シンクの上記制御端子に接続され
    たベース、及びエミッタを有するｎ型トランジスタと、 ｉｉ）上記ｎ型トランジスタの上記エミッタと上記可変
    電流シンクの上記電圧端子との間に接続された第６の抵
    抗と、 を含む請求項１記載の磁気抵抗ヘッド装置。
  5. 【請求項５】ａ）磁気抵抗ヘッドの第１の端子と接続さ
    れた可変電流源と、 ｂ）上記ヘッドの上記第１の端子における電圧を検出
    し、上記可変電流源によって供給される電流を調整する
    ことによって、上記ヘッドの上記第１の端子における電
    圧が実質上、第１の所定の電圧に維持される、第１の制
    御手段と、 ｃ）上記ヘッドの第２の端子に接続された可変電流シン
    クと、 ｄ）上記ヘッドの上記第２の端子における電圧を検出
    し、上記電流シンクによって供給される電流を調整する
    ことによって、上記ヘッドの上記第２の端子が実質上、
    第２の所定の電圧に維持される、第２の制御手段と、 を含む磁気抵抗ヘッドをバイアスする装置。
  6. 【請求項６】上記第２の制御手段が、上記ヘッドの上記
    第１の端子における電圧と上記第１の所定の電圧との差
    を表わす信号を生成する第１のオペアンプを含む、請求
    項５記載の装置。
  7. 【請求項７】上記第２の制御手段が、上記ヘッドの上記
    第２の端子における電圧と上記第２の所定の電圧との差
    を表わす信号を生成する第２のオペアンプを含む、請求
    項５記載の装置。
  8. 【請求項８】ａ）第１及び第２の端子を持つ磁気抵抗ヘ
    ッドと、 ｂ）上記磁気抵抗ヘッドと直列に接続されて、上記ヘッ
    ドの上記第１の端子を実質上、第１の所定の電圧に維持
    する第１のバイアス部と、 ｃ）上記磁気抵抗ヘッドと上記第１のバイアス部とに直
    列に接続されて、上記ヘッドの上記第２の端子を実質
    上、第２の所定の電圧に維持する、第２のバイアス部と
    を含み、 動作時に上記磁気抵抗ヘッドが、上記第１及び第２の所
    定の電圧の差にほぼ等しい電圧にバイアスされる、 磁気抵抗ヘッド装置。
  9. 【請求項９】上記第１のバイアス部が、 ａ）上記磁気抵抗ヘッドの上記第１の端子と接続された
    可変電流源と、 ｂ）上記ヘッドの上記第１の端子における電圧を検出
    し、上記可変電流源によって供給される電流を調整し
    て、上記ヘッドの上記第１の端子における電圧を実質
    上、上記第１の所定の電圧に維持する第１の制御手段
    と、 を含む請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】上記第２のバイアス部が、 ａ）上記磁気抵抗ヘッドの上記第２の端子と接続された
    可変電流シンクと、 ｂ）上記ヘッドの上記第２の端子における電圧を検出
    し、上記可変電流シンクによって供給される電流を調整
    して、上記ヘッドの上記第２の端子における電圧を実質
    上、上記第２の所定の電圧に維持する第２の制御手段
    と、 を含む請求項８記載の装置。
  11. 【請求項１１】ａ）第１の動作電圧を磁気抵抗ヘッドの
    第１の端子において第１の基準電圧と比較するステップ
    と、 ｂ）上記第１の動作電圧が実質上、上記第１の基準電圧
    に等しくなるまで、上記ヘッドの第１の端子に接続され
    た可変電流源によって供給される電流を調整するステッ
    プと、 ｃ）第２の動作電圧を磁気抵抗ヘッドの第２の端子にお
    いて第２の基準電圧と比較するステップと、 ｄ）上記第２の動作電圧が実質上、上記第２の基準電圧
    に等しくなるまで、上記ヘッドの第２の端子に接続され
    た可変電流シンクによって供給される電流を調整するス
    テップと、 を含む磁気抵抗ヘッド間に所定のＤＣ電位を維持する方
    法。
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