JPS59210320A - 磁気抵抗素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は、回転・位置検出機器等で使用される磁気抵抗
素子に関するものである。

〈従来技術〉 磁気式ロータリーエンコーダ等による回転・位置検出に
おいて、小型、高密度化が行なわれており、磁気媒体の
記録周期（５−Ｎ−５又はＮ−３−Ｎ距離：λ）は小さ
くなっている。

磁気記録が高密度化された場合、エレメント幅が大きい
と、０磁界及びピーク磁界での磁界検出か、点検出では
なく面検出となるため、エレメント幅が無視できないよ
うになり、その結果、分解能が低下し、エレメントの抵
抗変化が小さくなるために、得られる信号振幅が小さく
なる。

」二記影響を小さくするために、エレメント幅を極力小
さくする必要があるが、エレメント幅を小さくした場合
、流すことのできる電流値Ｉ５が問題になる。すなわち
、エレメントに流す電流密度■ 、、−３（ｗ　　エレメント幅、ｔ゛ニレメンｔ ｌ・厚み）は、エレメントの発熱及び溶断の関係から制
限される。

また、高感度化という点からみると、素子特性において
、ＩＪ上へのエレメント幅Ｗ及びニレメント厚みＬの影
響は下記式より決まる。ｘｑ、　−、−Ｈ５（Ｈ８：飽
和磁界）で、飽和磁界は Ｈｓ＃　Ｉ−Ｔｋ千４ＸＭＢ　− （Ｈｋ　膜の異方性磁界１Ｍ５．飽和磁化）で表わされ
る。電流密度を大きくするために、［を犬きくすると、
飽和磁界Ｈ５か大きくなり感度が下がるため、しは最適
価５００〜＋ｏｏｏＸ程度に決まる。

以上より、印加電圧を大きくして信号振幅を大きくする
ためには、エレメント長を長くする必要かある。従来は
、エレメント幅を大きくするが、または同一位置で２折
、３折と短冊状にしている素子例がある。いずれにぜよ
これらは、実質的にエレメント幅が大きくなり、上記理
由により高密度化が困難であった。

ちなみに従来の代表的な例は第１図、第２図に示すとお
りで、Ｔλの間隔をあけて配置したＡ相検出のためのニ
レメン）　Ａ、］　、Ａ２　ト、Ａ相ノ“エレメントと
は宮λの位相差を有し同じく７λの間隔をあけて配置し
たＢ相検出のためのエレメントＢ１．Ｂ２とから磁気抵
抗素子を構成し、ブリッジ回路のＡ１．Ａ２接続点から
Ａ相信号、Ｂ１’Ｂ２接続点からＢ相信号を取り出して
いる。第３図は抵抗値を大きくするために、第１図の同
一位置で２折にした例で、接続関係は、第２図のブリッ
ジ回路と全く同様となる。

〈発明の目的〉 本発明は、ブリッジ回路を形成する１辺のエレメントに
相当して、これを−λの関係をもってずらして配置した
複数本のエレメント組から構成することによって、漏洩
磁界を検出する各エレメントの幅を小さくすることがで
き、かつエレメント長さを幅を変えずに２倍、３倍とす
ることができるため、有効に高密度記録の検出が行なえ
る磁気抵抗素子を提供するものである。

〈実施例〉 第４図は磁気抵抗素子を回転制御に用いた場合の構成図
で、磁気ドラム１が回転することにより、磁気媒体２に
記録されている、５−Ｎ−５−・曲の磁気パターンが磁
気抵抗素子３の位置に交互に接近し、その漏洩磁界によ
り、各エレメントの抵抗が変化することにより、電気信
号に変換される。

ここで磁気抵抗素子３は、第５図に示されるように、１
相信号を作るのに各８本のエレメント（Ａｌ〜八８へＢ
１〜Ｂ８）を有している。ニレメン）Ａ４・Ａ３．Ａ２
・Ａ１．Ａ３４６．Ａ７４８はそれぞ１ れ）−λの間隔をもち、またこれらの各列は７λの間隔
をもって配置される。ニレメン）Ｂ４・Ｂ３゜Ｂ２・Ｂ
　１　、　Ｂ　５・Ｂ６．Ｂ７・Ｂ８　も全く同様であ
るが、エレメントＡ１〜Ａ８とは相対的にてλの位置関
係のずれをもって配置される。

磁気抵抗変化モードは、 一λの位置関係　　　同位相 一λの位置関係　　　逆位相（反転位相）一λの位置関
係　　　９０度位相 である。

磁気抵抗素子３のパターン図を第６図に、配線図を第７
図に示す。

第８図はＡ相信号検出回路、第９図はＢ″相信号検出回
路である。ブリッジ回路の１辺はＡ１・Ａ２（Ｂｌ・Ｂ
２）、Ａ３　Ａ４（Ｂ３　Ｂ４）、Ａ５・Ａ６（Ｂ５・
Ｂ６）、Ａ７・Ａｓ（Ｂ７−Ｂｓ）のように、土λの位
置関係にあり同位相である。信号を取り出すための接続
点に関して対象な辺、図示でいえば、ＡＩＡ２（ＢＩ　
Ｂ２）とＡ３・Ａ４　（Ｂ３・Ｂ４）、Ａ５・Ａ　６（
Ｂ　５・Ｂｃ、）とＡ７　Ａ８（Ｂ７・Ｂｓ）は、それ
ぞれ−λの位置関係にあり逆位相（反転位相）となるよ
うに接続される。

このようにブリッジ回路を形成する１辺のエレメントに
相当して、これを±λずつずらして配置した複数本（２
本に限らず、３本、４本と複数本でも可能）のエレメン
ト組から構成することによって、漏洩磁界を検出する各
エレメントの幅を小さくすることができ、かつエレメン
ト長さを実質的に幅を変えずに２倍、３倍とすることか
できるため、有効に高密度記録の検出を行なうことかで
きる。

また、ｌλずれていることにより、漏洩磁界のＳの山と
Ｎの山の位置で同位相となるため、素子特有の特性であ
るヒステリシスがある場合も、その影響を打ち消し合う
ことかできる。素子にヒステリシスがあるときは、磁気
ドラムによる磁気抵抗素子に及ぼす磁界の向きがＳ極の
場合と、Ｎ極が来た場合とで、波形が非対称にひずむ。

上述ではこれも除去できる。

第８図、第９図では、１相当り１つのブリッジ１１．ｉ
ｌ路で検出するようにしたが、例えば、Ａ１−Ａ４とＢ
１〜Ｂ４て１つのブリッジ回路を形成し、ＡｌＡ２とＡ
３・Ａ４の接続点＋Ｂ１’Ｂ２とＢ３・Ｂ４の接続点か
ら、それぞれＡ相信号及びＢ相信号を取り出すことか可
能である。この場合、他のエレメントＡ５〜Ａ８，８５
〜Ｂ８はあえて不要で、１相信号を作るのに４本のエレ
メントとしてもよい。

ただし、１相当り８本のエレメントとし第８図。

４．第９図のような各検出回路で、Ａ相信号及びＢ相信
号を取り出すようにすると、次のような利点がある。

従来例では第１図、第３図に見られるように漏洩磁界の
Ｓ、Ｈの１つの山（Ｉλの記録周期）、あるいは図示し
ていないが５−Ｎ−３の１周期λ内で検出しているにす
ぎない。従って、従来例では磁気媒体２（第１図参照）
の記録において、表面状態等の関係より数ケ所に記録状
態の悪い個所（記録欠陥）が生じた場合、その状態によ
る影響がそのまま出力信号にでるという欠点がある。本
実施例では８本のエレメントによって、２周期以−ヒ、
ここでは３周期の漏洩磁界を利用して平均化されるので
、記録状態の欠陥による影響も平均化され、出力信号へ
の影響を小さくすることができる。なお、第８図、第９
図において、Ａは差動アンプ、Ｃはコンパレータである
。

第１０図は１相信号を作るエレメント数を１６本とした
もので、第１１図のようにブリッジ回路を形成する１辺
はＴλの位置関係にある４本のエレメント組となる。ま
た、この例では７周期の漏洩磁界を利用して出力信号が
平均化されることになる。

ところで、前述した±λの位置関係は一般的にＴ）′°
ｍ 同様に±λの位置関係は ±λ十±λ、ｎ ２ 同様にＩλの位置関係は １ 、．１−４−、Ｊｏｐ たたし、ｍ＋　ｎ＋　ｐは任意の自然数と書けるもので
あって、エレメントはこれら一般式を満足するように配
置すれば同様の作用効果を期待できる。しかし、例えば
第７図、第１０１１の実施例に示されるように配置すれ
ば、入出力端子数を極力少なくした構成になり、磁気抵
抗素子のチップの横方向の大きさは入出力端子数できま
ることから、横方向の大きさを小さくして、がっブリッ
ジ回路１辺の複数本のエレメント組合せより、１本のエ
レメントの長さを小さくすることも可能で、全体として
チップ面積を小さくし、コストダウンを行なえる利点か
ある。

〈発明の効果〉 以上のように本発明は、信号を取り出すためのブリッジ
回路を形成する１辺を、−λの関係をもってずらして配
置した複数本のエレメント組がら構成するようしたもの
であり、漏洩磁界を検出する各エレメント幅を小さくす
るとともに、エレメントの長さを実質的に各エレメント
の数倍にすることができ、高密度記録を精度よくかつ高
出力で検出する有用な磁気抵抗素子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のエレメントと磁気記録周期との関係を示
す図、第２図は信号取り出しのためのブリッジ回路図、
第３図は従来の他のエレメント、＝磁気記録周期との関
係を示す図、第４図は一般的な回転制御用回路例を示す
構成図、第５図は本発明の一実施例におけるエレメント
を磁気記録周期との関係を示す図、第６図は磁気抵抗素
子としてのパターン図、第７図はエレメント配線図、第
８図は７Ｂ、目信号検出回路図、第９図はＢ相信号検出
回路図、第１０図は本発明の他の実施例におけるＡ相側
エレメントと磁気記録周期との関係を示す図、第１１図
は第１Ｏ図におけるブリッジ回路形成例を示す図である
。 １　磁気ドラム、２・・記録媒体、３・・磁気抵抗素子
、Ａ１〜Ａ８　Ｂ１〜Ｂ８・・・エレメント。 代理人　弁理士　福　士　愛　彦（他２名）ａｂｃｄｅ
ｆ ＱｂＣｄｅｊ　　　　　第３ｚ 第４　図 第５　図 第６図 第８図 ｂＣｄ 第１Ｉ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、漏洩磁界の検出に応答して信号を取り出すためのブ
   リッジ回路を形成する１辺に相当して、該各１辺を、漏
   洩磁界の５−Ｎ−５（又はＮ−３−Ｎ）の磁気記録周期
   λに対して、±λ・ｍ（＋ｎ：任意の自然数）ずつずら
   して配置した複数本のエレメント組から構成してなるこ
   とを特徴とする磁気抵抗素子。