JPH0785404A - 磁気抵抗効果再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 再生ヘッドをなす磁気抵抗効果素子の抵抗変
化を検出する検出電流を断続させ、サンプリングによる
ノイズ増加を抑えつつ低消費電力化を図り、小型軽量で
高性能な磁気抵抗効果再生装置を提供する。 【構成】 磁気抵抗効果素子２は磁気テープ１の磁化に
対応して抵抗値が変化する。検出電流制御部３は磁気抵
抗効果素子２の抵抗値変化を検出する検出電流が規定の
時間だけ動作し、かつ動作する規定の時間の前半と後半
で電流値が変化するよう制御する。保持回路６は検出電
流制御部３に同期して磁気抵抗効果素子２の出力信号を
保持し、ローパスフィルタ７を通して出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録再生に磁気抵
抗効果素子を用いた磁気抵抗効果再生装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンパクトカセットテープレコー
ダやビデオテープレコーダに代表される磁気記録再生装
置は、コイル型磁気ヘッドを用いた装置が全盛である。
一方、最近の薄膜形成技術と、磁界の変化を抵抗の変化
に変換する磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドが提案
されている。このヘッドは大量生産が可能なため将来低
価格化による普及が期待されている。以下に、図５に示
す、このヘッドを用いて磁気テープの信号を再生する従
来例について説明する。

【０００３】図５において、２は磁気抵抗効果素子、３
１は磁気抵抗効果素子２に動作バイアスを与えるバイア
ス導体、３２は磁気抵抗効果素子２の抵抗変化を電圧変
化に変換するための検出電流を決める検出抵抗、３３は
バイアス導体３１に流すバイアス電流を決めるバイアス
抵抗、３４は磁気抵抗効果素子２の出力を増幅する増幅
器、９は出力端子である。

【０００４】以上のように構成された従来例について、
以下その動作を説明する。まず、磁気抵抗効果素子２の
動作を図６を用いて説明する。磁気抵抗効果素子２は磁
気テープ（図示せず）の信号から受ける磁界４０によっ
て図６の抵抗値変化４１に示す抵抗値の変化を生じる。
磁界の変化を最も大きな抵抗値の変化に変換するため
に、動作点を図６のＢ点にとる。このとき、例えば磁気
テープの信号から受ける磁界を波形（ａ）とすると、磁
気抵抗効果素子２の抵抗値は波形（ｂ）に示す変化とな
る。動作点を図６のＢ点におくためにＢ点の磁界強度に
相当する磁気バイアスを印加する。

【０００５】図５におけるバイアス抵抗３３とバイアス
導体３１は電源電圧を、バイアス抵抗３３の抵抗値とバ
イアス導体３１の抵抗値との和で割った値のバイアス電
流が流れる。このバイアス電流によってバイアス導体３
１の周囲に発生する磁界が、磁気抵抗効果素子２の磁気
バイアスとなり、動作点を最も大きな抵抗変化の得られ
るＢ点におく作用をする。一方、検出抵抗３２と磁気抵
抗効果素子２は電源電圧を、検出抵抗３２と磁気抵抗効
果素子２の抵抗値との和で割った値の検出電流が流れ
る。このとき、磁気抵抗効果素子２に磁気テープの信号
から磁界を受け抵抗値が変化すると、検出電流によって
磁気抵抗効果素子２の両端の電圧が変化する。この電圧
変化を増幅器３４によって増幅し、出力端子９に磁気テ
ープの信号を出力する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、動作時、常に検出電流が流れているた
め、消費電力が大きく（通常、検出電流はステレオの２
チャンネルで約２０ｍＡであり、電源電圧を５Ｖとする
と約１００ｍＷの消費電力となる。）、ポータブル機器
への応用には大きくて重たい電池を必要とし小型化でき
ないという問題点を有していた。

【０００７】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、検出電流による消費電力を小さくすることによっ
て、低価格化が期待できる磁気抵抗効果素子を用いかつ
小型軽量の磁気抵抗効果再生装置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】この目的を達成するため
に本発明の磁気抵抗効果再生装置は、 （１）磁気記録された媒体の磁化に対応して抵抗値が変
化する磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子の抵
抗値の変化を検出する検出電流を規定の時間幅だけ動作
するよう制御し、かつ動作する前記規定の時間幅の前半
と後半とで検出電流の値が変化するよう制御する検出電
流制御部と、前記検出電流制御部に同期して前記磁気抵
抗効果素子の出力を保持する保持回路と、前記保持回路
の出力を受け再生信号を得るローパスフィルタと、前記
磁気抵抗効果素子に接続され特定の周波数領域のインピ
ーダンスが小さい特性を持つインピーダンス素子とを備
える。

【０００９】（２）磁気記録された媒体の磁化に対応し
て抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗
効果素子の抵抗値の変化を検出する検出電流を規定の時
間幅だけ動作するよう制御する検出電流制御部と、前記
検出電流制御部に同期して前記磁気抵抗効果素子の出力
を保持する保持回路と、前記保持回路の出力を受け再生
信号を得るローパスフィルタと、前記磁気抵抗効果素子
に接続され特定の周波数領域のインピーダンスが小さい
特性を持つインピーダンス素子と、前記インピーダンス
素子に電荷を供給する抵抗器と、前記検出電流制御部に
同期して前記磁気抵抗効果素子と前記インピーダンス素
子とを切り替えるスイッチとを備える。

【００１０】

【作用】本発明は上記した構成により、電流制御回路が
規定の時間幅だけ検出電流を動作させることにより、検
出電流の平均値が小さくなって消費電力を小さくする。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。

【００１２】図１は本発明の第１の実施例における磁気
テープを用いた磁気抵抗効果再生装置の構成を示すもの
である。図１において、１は磁気記録媒体である磁気テ
ープ、２は磁気抵抗効果素子、３は検出電流制御部、４
は電流制御回路、５は電流制御素子、６は保持回路、７
はローパスフィルタ、８はコンデンサ、９は出力端子、
１０は電源端子、１１は接地端子である。コンデンサ８
と保持回路６は磁気抵抗効果素子２の同一の端に接続さ
れ、磁気抵抗効果素子２端に発生する信号を入力とす
る。電流制御回路４は電流制御素子５が磁気抵抗効果素
子２に供給する検出電流ＩＳの電流値と供給する時間
を、電流値零がＴ０秒間、電流値ＩＳ１がＴ１秒間、電
流値ＩＳ２がＴ２秒間の３段階に切り換えるとともに保
持回路６の動作を制御する。保持回路６の出力はローパ
スフィルタ７を経て出力端子９に出力される。

【００１３】以上のように構成された本実施例の磁気抵
抗効果再生装置について、以下その動作について図２を
参照して説明する。磁気テープ１には音声信号が磁化の
強さの変化として記録されている。（ａ）は縦軸を時間
として磁気テープ１の磁化の強さの変化を示している。
磁気テープ１の近傍にある磁気抵抗効果素子２の抵抗値
が磁気テープ１の磁化の変化を受けて変化する。（ｂ）
はこの抵抗値の変化を示している。磁気抵抗効果素子２
の抵抗値が変化すると検出電流との積で発生する電圧の
変化が電流制御素子５と磁気抵抗効果素子２との接続点
に現れる。

【００１４】このとき、電流制御回路４は電流制御素子
５が磁気抵抗効果素子２に供給する検出電流が仮に
（ｃ）に示す電流値になるよう電流制御素子５を制御す
るものとする。なお、時間制御は水晶等を用いた通常の
クロック発振器とカウンター回路を用いて行うことがで
きる。

【００１５】音声信号の周波数帯域は約２０ｋＨｚとい
われているので、（ｃ）に示す検出電流の周波数１／τ
０は音声信号の２倍である４０ｋＨｚ以上あれば良いの
はサンプリング定理から明らかである。ここでは１／τ
０を４０ｋＨｚとし、デューティ１０％とするのでτ０
＝２５μＳ、τ１＝２．５μＳする。

【００１６】仮にコンデンサ８がなく、Ａ点での周波数
帯域が∞とすれば磁気テープの音声信号が（ａ）に示す
波形とすれば、Ａ点での波形は（ｄ）に示す波形とな
る。

【００１７】しかしながら、サンプリングによるエリア
シングノイズを防ぐため、Ａ点での音声信号の周波数帯
域を２０ｋＨｚ以下に制限する必要がある。したがっ
て、磁気抵抗効果素子２の抵抗値Ｒとコンデンサ８の容
量Ｃによる遮断周波数が２０ｋＨｚになるようにＣの値
を決める。図１の構成では遮断周波数ｆｃ＝１／２πＲ
Ｃであるので、Ｒ＝１００ΩとすればＣ＝０．０８μＦ
となる。

【００１８】電流制御素子５が供給する検出電流ＩＳの
値をＩＳ＝ＩＳ２（＝１０ｍＡ）とし、コンデンサ８が
ある場合の点Ａの波形を（ｅ）に示す。このときの点Ａ
の電位をｖ１とすると、

【００１９】

【数１】

【００２０】となる。（ｅ）の波形の立下がりを改善す
るには、（数１）のＩＳ２を大きくすればよい。（ｃ）
に示す波形は周期が４０ｋＨｚでデューティは１０％な
ので点Ａの電位ｖが（数１）よりも２０倍の早さで立ち
下がるような検出電流値ＩＳ１を求めると、

【００２１】

【数２】

【００２２】よりｔ＝２πＲＣとすれば、ＩＳ１≒１３
・ＩＳ２となる。本発明では（ｅ）の波形の立ち下がり
を改善するために、電流制御回路４により検出電流ＩＳ
を（ｆ）に示すよう制御する。Ｔ１の区間では検出電流
はＩＳ１とし立ち下がりを改善する。Ｔ２の区間ではア
ンダーシュートを防ぐために検出電流値をＩＳ２とし、
Ｔ０の区間では検出電流は零とする。Ｔ１とＴ２の時間
は、出力波形を観察し、最も歪の少ない値に設定してお
く。この結果、コンデンサ８と磁気抵抗効果素子２との
接続点の出力は（ｇ）に示す波形となる。この出力は増
幅回路（不図示）で増幅され、保持回路６に入力する。
保持回路５は時間信号（ｆ）を用いて検出電流が流れて
いる時の値を保持し、（ｈ）に示す波形に変換する。更
に、この波形をローパスフィルタ７により検出電流の断
続による高周波成分を除去して音声信号を再生する。音
声信号の周波数帯域は約２０ｋＨｚといわれているので
時間信号の周波数はその２倍である４０ｋＨｚ以上あれ
ば良いのはサンプリング定理から明かである。

【００２３】（ｇ）においてＴ１の区間の電流値は、

【００２４】

【数３】

【００２５】（ただし、ＩＳ１＝１３・ＩＳ２）であ
り、Ｔ２の区間の電流値は、

【００２６】

【数４】

【００２７】であるので、ｔ＝０からπＲＣまで積分す
ると約０．７・π・Ｒ・Ｃ・ＩＳ２となる。検出電流を断続
させずにＩＳ２で一定の場合の積分値はπ・Ｒ・Ｃ・ＩＳ
２なので電流値の平均は約０．７倍となり、電力を約
０．７倍とすることができる。

【００２８】以上のように構成された本実施例によれ
ば、検出電流制御部と保持回路とコンデンサを設けるこ
とにより、消費電力を約０．７倍に低減することができ
るので、ポータブル機器に応用した場合、電池を小さく
して小型化を実現する。また、磁気抵抗効果素子が消費
する電力を小さくするので、磁気抵抗効果素子の熱雑音
や素子の温度上昇が変動して発生する雑音を低減するこ
とができる。

【００２９】図３は本発明の第２の実施例における磁気
テープを用いた音声信号再生装置の構成を示すものであ
る。図３において、図１と異なる構成要素について述べ
る。１４はコンデンサ８に電荷を供給する抵抗器、１２
は保持回路６と磁気抵抗効果素子２との同一の端と抵抗
器１４とを切り替えるスイッチで、コンデンサ８に接続
される。１３は電流制御素子５が磁気抵抗効果素子２に
供給する検出電流値と供給する時間を、電流値零がＴ０
秒間、電流値ＩＳ３がＴ３秒間の２段階に切り換えると
ともに保持回路６の動作を制御し、かつ、Ｔ０の間はス
イッチ１２を抵抗器１４に接続し、Ｔ３の間はスイッチ
１２を保持回路６と磁気抵抗効果素子２との同一の端に
接続するよう制御する電流制御回路である。

【００３０】上記した以外の構成要素は前記第１の実施
例において図３と同じ符号を付与した構成要素と同じも
のである。

【００３１】以上のように構成された第２実施例の磁気
テープを用いた音声信号再生装置について、以下その動
作について図４を参照して説明する。磁気テープ１には
音声信号が磁化の強さの変化として記録されている。
（ａ）は縦軸を時間として磁化の強さの変化を示してい
る。磁気テープ１の近傍にある磁気抵抗効果素子２の抵
抗値が磁気テープ１の磁化の変化を受けて変化する。
（ｂ）はこの抵抗値の変化を示している。磁気抵抗効果
素子２の抵抗値が変化すると検出電流との積で発生する
電圧の変化が電流制御素子５と磁気抵抗効果素子２との
接続点に現れる。

【００３２】このとき、電流制御回路１３は電流制御素
子５が磁気抵抗効果素子２に供給する検出電流が（ｉ）
に示す電流値になるよう電流制御素子５を制御する。な
お、時間制御は水晶等を用いた通常のクロック発振器と
カウンター回路を用いて行うことができる。

【００３３】音声信号の周波数帯域は約２０ｋＨｚとい
われているので、（ｉ）に示す検出電流の周波数１／τ
０は音声信号の２倍である４０ｋＨｚ以上あれば良いの
はサンプリング定理から明らかである。ここでは１／τ
０を４０ｋＨｚとし、デューティ１０％とするのでτ０
＝２５μＳ、Ｔ３＝２．５μＳとする。

【００３４】Ｔ０の区間ではスイッチ１２は抵抗器１４
に接続されている。抵抗器１４の抵抗値は磁気抵抗効果
素子２の抵抗値より十分小さく約１０Ω程度にする。従
って、コンデンサ８への充電はＴ０に比べて十分短く行
われる。Ｔ３の区間ではスイッチ１２は磁気抵抗効果素
子２端に接続される。

【００３５】この結果、コンデンサ８と磁気抵抗効果素
子２との接続点の出力は（ｊ）に示す波形となる。この
出力は増幅回路（不図示）で増幅され、保持回路６に入
力する。保持回路６は時間信号（ｉ）を用いて検出電流
が流れている時の値を保持し（ｋ）に示す波形に変換す
る。更に、この波形をローパスフィルタ７により検出電
流の断続による高周波成分を除去して音声信号を再生す
る。

【００３６】（ｊ）において電流値をｔ＝０からπＲＣ
まで積分すると、約０．１・π・Ｒ・Ｃ・ＩＳ３となる。検
出電流を断続させずにＩＳ３で一定の場合の積分値はπ
・Ｒ・Ｃ・ＩＳ２なので電流の平均値は約０．１倍とな
り、電力を約０．１倍とすることができる。

【００３７】第１の実施例では検出電流の動作する時
間、Ｔ１とＴ２を調整する必要があり、検出電流の値が
０であるＴ０の間もコンデンサ８を充電するための電流
が流れ電力のロスがあったが、以上のように構成された
本実施例によれば、検出電流制御部と保持回路とコンデ
ンサと抵抗器とスイッチを設けることにより消費電力を
より低減することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように本発明は、 （１）磁気抵抗効果素子の検出電流を検出電流制御部に
より断続させ、保持回路により磁気抵抗効果素子の出力
を保持する構成としたため、消費電力を約０．７倍に低
減することができるので、電池の小さい小型の磁気抵抗
効果再生装置を実現できる。また、磁気抵抗効果素子が
消費する電力を小さくするので、磁気抵抗効果素子の熱
雑音や素子の温度上昇が変動して発生する雑音を低減す
ることができる。

【００３９】（２）磁気抵抗効果素子の検出電流を検出
電流制御部により断続させ、かつ、断のときにスイッチ
によりコンデンサを切り離し、保持回路により磁気抵抗
効果素子の出力を保持する構成としたため、消費電力を
約０．１倍に低減することができるので、電池の小さい
小型の磁気抵抗効果再生装置を簡易に実現できる。ま
た、磁気抵抗効果素子が消費する電力を小さくするの
で、磁気抵抗効果素子の熱雑音や素子の温度上昇が変動
して発生する雑音を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における磁気抵抗効果再
生装置の構成を示すブロック図

【図２】同第１の実施例の動作を説明する波形図

【図３】本発明の第２の実施例における磁気抵抗効果再
生装置の構成を示すブロック図

【図４】同第２の実施例の動作を説明する波形図

【図５】従来の磁気抵抗効果再生装置の構成を示すブロ
ック図

【図６】従来の磁気抵抗効果再生装置の動作を説明する
波形図

【符号の説明】

１ 磁気テープ ２ 磁気抵抗効果素子 ３ 検出電流制御部 ４，１３ 電流制御回路 ５ 電流制御素子 ６ 保持回路 ７ ローパスフィルタ ８ コンデンサ ９ 出力端子 １０ 電源端子 １１ 接地端子 １２ スイッチ １４ 抵抗器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気記録された媒体の磁化に対応して抵
   抗値が変化する磁気抵抗効果素子と、 前記磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化を検出する検出電
   流を規定の時間幅だけ動作するよう制御し、かつ動作す
   る前記規定の時間幅の前半と後半とで検出電流の値が変
   化するよう制御する検出電流制御部と、 前記検出電流制御部に同期して前記磁気抵抗効果素子の
   出力を保持する保持回路と、 前記保持回路の出力を受け再生信号を得るローパスフィ
   ルタと、 前記磁気抵抗効果素子に接続され特定の周波数領域のイ
   ンピーダンスが小さい特性を持つインピーダンス素子と
   を備えた磁気抵抗効果再生装置。
2. 【請求項２】 磁気記録された媒体の磁化に対応して抵
   抗値が変化する磁気抵抗効果素子と、 前記磁気抵抗効果素子の抵抗値の変化を検出する検出電
   流を規定の時間幅だけ動作するよう制御する検出電流制
   御部と、 前記検出電流制御部に同期して前記磁気抵抗効果素子の
   出力を保持する保持回路と、 前記保持回路の出力を受け再生信号を得るローパスフィ
   ルタと、 前記磁気抵抗効果素子に接続され特定の周波数領域のイ
   ンピーダンスが小さい特性を持つインピーダンス素子
   と、 前記インピーダンス素子に電荷を供給する抵抗器と、 前記検出電流制御部に同期して前記磁気抵抗効果素子と
   前記インピーダンス素子とを切り替えるスイッチとを備
   えた磁気抵抗効果再生装置。