JPH0746046A - 磁気ヘッド信号増幅回路 - Google Patents

磁気ヘッド信号増幅回路

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JPH0746046A
JPH0746046A JP5184831A JP18483193A JPH0746046A JP H0746046 A JPH0746046 A JP H0746046A JP 5184831 A JP5184831 A JP 5184831A JP 18483193 A JP18483193 A JP 18483193A JP H0746046 A JPH0746046 A JP H0746046A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic head
differential
noise
resistance
circuit
Prior art date
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Application number
JP5184831A
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English (en)
Inventor
Kenji Yamauchi
賢治 山内
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Konica Minolta Inc
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Konica Minolta Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高域周波数特性を良好にさせ、入力抵抗による
熱擾乱雑音を減少させる。 【構成】差動増幅回路を構成するオペアンプA1 の入力
段にインスツルメンテーション構成のアンプA2 、A3
を備えた。また負帰還抵抗R12の抵抗値を磁気ヘッド1
の巻線の直流抵抗値HR より小さい回路定数とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば透明磁性層付き
写真用フィルムへ記録された磁気信号を検出する磁気ヘ
ッド信号増幅回路に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、例えばフィルム等の基材上に磁性
層を薄く形成して透明にした透明磁性層に、例えば撮影
情報、焼増し情報等を記録するようにした写真用のフィ
ルム、ペーパー等が開発されてきている。かかる透明磁
性層を形成する為には、通常のオーディオ用、ビデオ用
の磁気テープに比べて単位面積当たりの磁性粉の量を1/
100 以下にする必要があるが、記録信号を磁気ヘッドで
再生した時の出力電圧も通常の1/100 程度の数10μV程
度しか得られない。
【0003】またこの透明磁性層を有する磁気テープに
記録されたデータを再生した時の周波数は、データを記
録する記録密度を 800BPI(Bit/inch)、磁気テープの
走行スピードを10cm/secとして、3.1 kHz となる。ま
た例えば図7に示すように、信号がローレベル「L」か
らハイレベル「H」に立ち上がるタイミングが1波形の
1/3の時を「0」、2/3の時を「0」とする記録方
式である3パート法で記録されたデータをデコードする
場合、その波形再現性も考慮すると、磁気ヘッド信号増
幅回路には前記基本波の約3倍程度まで、即ち、3.1 ×
3=9.3 kHzまでの周波数帯域が必要となるが、さら
に1波形を1/4に分割する記録方式の場合には、さら
に高い周波数特性が要求されてくる。
【0004】このように、磁気テープに記録されたデー
タを読み取る磁気ヘッド信号増幅回路としては、従来よ
り図6に示すような、1つのオペアンプA1 を用いて差
動増幅回路を構成した回路が用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、再生に使用
するヘッドは機械的寸法、コア材質、巻線によって制限
され、直流抵抗HR =数100 Ω(実測値として500
Ω)、HL =数100 mH(実測値としては0.21H)程度
となる。また図6に示すような従来の磁気ヘッド信号増
幅回路において、入力抵抗R1の抵抗値を、入力側での
入力抵抗R1 による損失を抑える為に、 10・HR <2・R1(=2.5
k)............... 程度となるように設定することが多いが、この抵抗値で
は、磁気ヘッド1のインダクタンスHL とによるカット
オフ周波数fC が、 fC =2R1 /2πHL =2×2.5 ×103 /2×π×0.21≒3.79(kHz ) となり、3パート法で要求される周波数特性である9.3
kHz に対して高域の周波数特性が伸びず、良好とはい
えない。
【0006】一方、図6の回路構成のアンプに於けるヘ
ッド及び使用抵抗器による熱擾乱雑音は、磁気ヘッド1
の直流抵抗をHR として、概略(HR +2R1 )によっ
て影響を受け、式の関係から抵抗R1 の抵抗値によっ
て略決定される。抵抗器の熱擾乱雑音の値en は理論的
に en =(4kTRB)1/2 k:ボルツマン定数(1.38×10-23 J/°K) T:絶対温度(°K) B:雑音帯域幅(Hz ) R:抵抗値(Ω) en :熱擾乱雑音(Vrms) で求まり、図6の回路構成のアンプの実使用状態におけ
る数値を当てはめて、T=27℃(室温)、B=10kHz
、R=5500Ωとするとen =0.95μVとなる。この場
合、磁気ヘッド1の出力電圧が10μVの時は、雑音が熱
擾乱雑音のみであるとしてそのS/N比を計算すると、
10/0.95≒10.5倍(=20dB)程度しか得られないことに
なる。また実際に使用する場合にはオペアンプA1 のノ
イズが加算され、S/N比はさらに低下する。
【0007】磁気テープに記録されたデータを良好にデ
コードする為には、S/N比が30倍(=30dB)以上必要
となることが経験的に確かめられているが、オペアンプ
1段の差動入力方式の回路では、周波数帯域、S/N比
とも、必要な性能を得ることが出来ない。本発明はこの
ような従来の課題に鑑みてなされたもので、高域周波数
特性が良好であり、熱擾乱雑音が少ない磁気ヘッド信号
増幅回路を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、透明
磁性層付きフィルムへ磁気記録された信号を、巻線が巻
回された磁気ヘッドで検出し、該検出信号を差動増幅す
る差動増幅器を備えた磁気ヘッド信号増幅回路におい
て、前記磁気ヘッドの巻線の各端を夫々2つの差動増幅
器の非反転入力端子に入力し、該2つの差動増幅器の出
力を前記2つの差動増幅器とは別の差動増幅器で差動増
幅する構成とした。
【0009】また前記2つの差動増幅器の夫々の反転入
力端子間に抵抗器を接続し、該抵抗器の抵抗値を前記磁
気ヘッドの巻線の直流抵抗値より小さくしてもよい。
【0010】
【作用】上記の構成によれば、オペアンプの入力インピ
ーダンスが非常に大きいので、磁気ヘッドのインダクタ
ンスとによる高域周波数の低下がなくなり、周波数特性
が良好になり、また入力抵抗による熱擾乱雑音を低減さ
せることが可能となる。また前記2つのオペアンプの夫
々の反転入力端子間に接続した抵抗器の抵抗値を磁気ヘ
ッドの巻線の直流抵抗値より小さくすることにより、さ
らに熱擾乱雑音を低減させることが可能となる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1〜5に基づいて
説明する。尚、図6及び7と同一要素のものについては
同一符号を付して説明は省略する。本実施例を示す図1
において、磁気ヘッド信号増幅回路はインスツルメンテ
ーションアンプで構成されている。即ち、図1におい
て、磁気ヘッド1の両端は、夫々オペアンプA2 、A3
の夫々の非反転入力端子に接続している。抵抗R11、R
13は夫々オペアンプA2 、A3 の負帰還抵抗であり、ま
たオペアンプA2 、A 3 の反転入力端子は夫々抵抗R12
を介して接続している。そしてオペアンプA2、A3
出力が、従来と同様のオペアンプA1 と抵抗R1 〜R4
で構成された差動増幅回路によって差動増幅される構成
となっている。
【0012】次に動作を説明する。この回路において、
オペアンプA1 の出力電圧eout 、ゲインAv は、オペ
アンプA2 、A3 の入力電圧を夫々e1 、e2 とすると
次式によって表される。 eout =R2 /R1 ・(1+(R11+R13)/R12)・(e2 −e1 ) (但し、e1 、e2 :磁気ヘッド1の巻線の両端の出力
電圧また、R1 =R3 、R2 =R4 、R11=R13とす
る。) Av =1+2R11/R12 尚、この回路において、抵抗R12の抵抗値は磁気ヘッド
1の直流抵抗HR よりも小さい回路定数となるように設
定される。
【0013】この回路構成では、CMRR(コモンモー
ドリジェクションレシオ:同相電圧除去比)が良好であ
り、外部ノイズ(静電、電磁誘導ノイズ)の影響も小さ
くなる。また初段のオペアンプA2 、A3 のゲインが大
きいほど総合的なS/N比も良くなることは実験的にも
確かめられており、初段のゲインを100 倍(=40dB)程
度となるように設定しても、汎用のオペアンプであれ
ば、カットオフ周波数f c =10kHz 程度の周波数特性
は簡単に実現される。
【0014】さらに回路の入力インピーダンスは、初段
のオペアンプA2 、A3 の入力インピーダンスと略等し
くなり、磁気ヘッド1の巻線の直流抵抗HR に対して極
めて大きくなり、入力段で入力インピーダンスによるロ
ス及び入力抵抗による高域の周波数特性の限界もないの
で、カットオフ周波数fc =10kHz 以上が容易に達成
される。したがって3パート法による記録方式でデータ
が記録され、透明磁性層を有する磁気テープから、記録
データを読み取る場合に要求される9.3 kHz以上の周
波数特性は満足される。
【0015】次に熱擾乱雑音について説明すると、この
インスツルメンテーションアンプの磁気ヘッド1及び使
用抵抗器による熱擾乱雑音etotal は、概略 etotal =(4kT(HR +R12)・B)1/2 .......(1) で表され、このうち磁気ヘッド1の直流抵抗HR に入る
熱擾乱雑音eH は、 eH =(4kTHR B)1/2 ...............(2) で表され、この比etotal /eH は、 (4kT(HR +R12)・B)1/2 /(4kTHR B)1/2 =((HR +R12)/HR 1/2 .........(3) で表される。
【0016】また抵抗R12の影響による熱擾乱雑音の増
加を調べるには、抵抗R12の抵抗値と磁気ヘッド1の直
流抵抗値HR との比(R12/HR )と、前記etotal
Hとの関係を調べればよい。表1、図2は夫々この関
係を計算した値、この関係を表したグラフである。また
表2は、熱擾乱雑音etotal が1〜6dB増える時のR 12
/HR の値を示したものである。尚、熱擾乱雑音e
total のdB値を計算するには、次式による。
【0017】20log ((HR +R12)/HR 1/2
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】この表1、2、図2から分かるように、抵
抗R12の影響による熱擾乱雑音は、R12/HR =1を境
として抵抗R12の影響による熱擾乱雑音が急に増加する
のが分かる。したがって前述のようにこの回路におい
て、抵抗R12の抵抗値を磁気ヘッド1の直流抵抗HR
りも小さい回路定数となるように設定すれば、抵抗R12
の影響による熱擾乱雑音を小さくすることが出来る。
尚、抵抗R12の値は小さければ小さいほど雑音は減少す
る。
【0021】かかる構成によれば、磁気ヘッド信号増幅
回路をインスツルメンテーション構成とすることによ
り、入力インピーダンスが高くなるので、周波数特性を
向上させることが出来、高増幅率、広帯域幅とすること
が出来、3パート法による記録方式で透明磁性層を有す
る磁気テープに記録されたデータを読み取る場合に要求
される周波数特性が得られるようになる。
【0022】また入力抵抗がないのでローノイズとな
り、外部ノイズの影響を受けにくい増幅器とすることが
出来る。さらにオペアンプA2 、A3 の帰還抵抗R12
抵抗値を磁気ヘッド1の直流抵抗HR よりも小さくする
ことにより、帰還抵抗による熱擾乱雑音も低減させるこ
とが出来る。
【0023】尚、増幅器の回路は、前記のような回路に
限られず、例えば図3〜5のような構成の回路も考えら
れる。図3の回路は、磁気ヘッド1の検出信号を入力す
る初段を、オペアンプA2 、A3 からなるボルテージフ
ォロワ回路で構成した回路であって、この回路構成で
は、初段のオペアンプA2 、A3 のゲインは1であり増
幅率は低い。
【0024】図4の回路は、初段を非反転増幅回路で構
成した回路であって、この回路構成では、初段のオペア
ンプA2 、A3 のゲインは1以上であるが精度の高い抵
抗をR1 〜R4 、R14〜R17の8本を必要とする。図5
の回路は、磁気ヘッド1の検出信号を入力するオペアン
プA2 、A3 で構成された初段に、さらにオペアンプA
4 、A5 を夫々接続して2段構成とした回路であって、
この回路構成では、2段目の入力回路に直列に抵抗器が
入らないので回路上のノイズをさらに小さくすることが
出来る。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、磁
気ヘッドの巻線の両端に差動増幅器を直接接続した構成
とすることにより、差動増幅器を構成しているオペアン
プは入力インピーダンスが高いので周波数特性を良好に
することが出来、高増幅率、広帯域幅にすることが出来
る。そして熱擾乱雑温も低減させることが出来、ローノ
イズであり、外部ノイズの影響を受けにくい増幅器とす
ることが出来る。
【0026】また2つのオペアンプを接続した抵抗の抵
抗値を磁気ヘッドの巻線の直流抵抗値よりも小さくする
ことにより、さらに熱擾乱雑音を低減させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す回路図。
【図2】図1の特性を示す図。
【図3】本発明の別の実施例を示す回路図。
【図4】本発明の別の実施例を示す回路図。
【図5】本発明の別の実施例を示す回路図。
【図6】従来の回路図。
【図7】3パート法の説明図。
【符号の説明】
1 磁気ヘッド A1 、A2 、A3 オペアンプ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明磁性層付きフィルムへ磁気記録された
    信号を、巻線が巻回された磁気ヘッドで検出し、該検出
    信号を差動増幅する差動増幅器を備えた磁気ヘッド信号
    増幅回路において、 前記磁気ヘッドの巻線の各端を夫々2つの差動増幅器の
    非反転入力端子に入力し、該2つの差動増幅器の出力を
    前記2つの差動増幅器とは別の差動増幅器で差動増幅す
    る構成としたことを特徴とする磁気ヘッド信号増幅回
    路。
  2. 【請求項2】前記2つの差動増幅器の夫々の反転入力端
    子間に抵抗器を接続し、該抵抗器の抵抗値を前記磁気ヘ
    ッドの巻線の直流抵抗値より小さくしたことを特徴とす
    る請求項1記載の磁気ヘッド信号増幅回路。
JP5184831A 1993-07-27 1993-07-27 磁気ヘッド信号増幅回路 Pending JPH0746046A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012049955A (ja) * 2010-08-30 2012-03-08 Hioki Ee Corp 電流電圧変換回路および電流検出装置
WO2015037532A1 (ja) * 2013-09-13 2015-03-19 アルプス電気株式会社 増幅回路

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