KR101422093B1 - Ｔｍｒ 소자를 이용한 ａｄ 컨버터 - Google Patents

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Abstract

AD 컨버터가 제공된다. 본 AD 컨버터는, 아날로그 입력신호에 따라 전류가 흐르는 적어도 하나의 전극들에 의해 발생되는 자기장에 따라 저항이 변하는 적어도 하나의 TMR 소자들의 저항값에 따라 디지털 출력값을 결정한다. 이에 따라, 보다 낮은 전력을 소모하면서 고 분해능과 고 스피드를 구현할 수 있는 AD 컨버터를 제공할 수 있게 된다.
TMR, 자기장, AD 컨버터, 저항

Description

ＴＭＲ 소자를 이용한 ＡＤ 컨버터{An analog-to-digital converter which uses Tunneling Magneto Resistive devices}
본 발명은 AD 컨버터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 MEMS(Micro Electro-Mechanical Systems) 기술에 의해 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 병렬 타입의 AD 컨버터에 관한 것이다.
자연계의 여러 가지 신호는 대부분 시간에 따라 아날로그적(연속적)으로 변화한다. 자연계의 현상을 이해하기 위해서는, 이러한 아날로그 신호들의 크기를 시간에 따라 측정해야 할 필요가 있다. 또한 그 값들을 컴퓨터를 통해 처리하고 분석하기도 한다. 아날로그 신호를 컴퓨터에서 처리 및 분석하기 위해서는, 아날로그 신호를 컴퓨터에서 처리할 수 있는 디지털 값으로 변환해 주는 장치가 필요하다. 그러한 장치가 AD(Analog to Digital) 컨버터이다.
AD 컨버터는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기술에 의해 제조될 수도 있다. MEMS란 마이크로 시스템, 마이크로 머신, 마이크로 메카트로닉스 등의 동의어로서 혼용되고 있으며 번역하면 초소형 시스템이나 초소형 기계를 의미한다. 즉, 초소형 정밀기계 기술을 통해 기계소자를 개발하는 것을 말한다. MEMS 기술을 이용하면 AD 컨버터를 소형화할 수 있게 된다.
AD 컨버터에는 병렬 비교기형, 단경사형, 쌍경사형, 축차근사형 등의 종류가 있다. 이 중에서 병렬 비교기형 AD컨버터는 OP엠프를 비교기로 사용하고, 비교기의 출력 신호를 인코딩하여 2진수 코드의 디지털 출력값으로 출력하는 방식이다. 비교기는 기준 전압보다 입력전압이 높으면 논리값 1에 해당되는 전압을 출력한다.
이와 같은 병렬 비교기형 AD 컨버터는 기준전압을 세팅하기 위한 복수개의 저항, 각 기준전압마다 전압비교를 위한 복수개의 비교기 및 디지털 신호 출력을 위한 인코더로 구성된다.
하지만, 복수개의 저항과 복수개의 비교기를 이용하여 AD 컨버터를 구성하는 경우, 저항 및 비교기에서 많은 전력이 소모된다. 또한, 고 분해능(high resolution) 및 고 스피드(high speed)를 구현하기 위해서는 더욱 많은 저항 및 비교기를 필요로 하기 때문에, 더욱 많은 전력이 소모된다. 특히, n비트의 AD 컨버터를 구현하기 위해서는 2n개의 저항 및 2n-1개의 비교기가 필요하게 되어, 높은 비트수의 AD 컨버터를 구현할수록 전력소모는 기하급수적으로 증가하게 된다.
AD 컨버터는 낮은 전력을 소모하는 것이 바람직하다. 따라서, 보다 낮은 전력을 소모하면서 고 분해능과 고 스피드를 구현할 수 있는 AD 컨버터를 제공하기 위한 방안이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 보다 낮은 전력을 소모하면서 고 분해능과 고 스피드를 구현할 수 있는 AD 컨버터를 제공하기 위한 방안으로, TMR(Tunneling Magneto Resistive) 소자의 저항에 따라 디지털 출력값을 결정하는 AD 컨버터(Analog to Digital Converter)를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, AD(Analog to Digital) 컨버터는, 아날로그 입력신호에 따라 전류가 흐르는 적어도 하나의 전극들; 상기 전극들 각각의 일면에 배치되고 상기 전류에 따라 저항이 변하는 적어도 하나의 TMR(Tunneling Magneto Resistive) 소자들; 및 상기 TMR 소자들의 저항 값에 따라 디지털 출력값을 결정하는 디지털 신호 생성부;를 포함한다.
그리고, 상기 디지털 신호 생성부는, 상기 TMR 소자의 저항을 비교하는 적어도 하나의 저항 비교기들; 및 상기 저항 비교기들에서 출력되는 써모미터 코드(thermometer code)를 2진수 코드로 변환하는 인코더;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 기준 저항을 제공하는 기준저항부;를 더 포함하고, 상기 저항 비교기들은, 상기 TMR 소자의 저항을 상기 기준저항과 비교하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 저항 비교기들은, 상기 TMR 소자의 저항이 상기 기준저항보다 큰 경우 써모미터 코드가 1에 해당되는 신호를 출력하고, 상기 TMR 소자의 저항이 상기 기준저항보다 작은 경우 써모미터 코드가 0에 해당하는 신호를 출력하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전극들은, 두께가 서로 상이하고, 상기 TMR 소자의 저항값은, 상기 전극들의 두께에 따라 결정되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 전극들은, 하위비트에 해당될수록 두께가 점점 얇아지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 TMR 소자들은, 외부 전류에 의해 자화의 방향이 변화하는 서로 다른 두께의 자유층들;을 포함하고, 상기 TMR 소자의 저항값은, 상기 자유층들의 두께에 따라 결정되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 자유층들은, 하위비트에 해당되는 TMR 소자일수록 두께가 점점 얇아지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전극들은, 상기 AD 컨버터가 N-비트 컨버터인 경우, 2N-1개인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 TMR 소자들은, 상기 AD 컨버터가 N-비트 컨버터인 경우, 2N-1개인 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, TMR 소자의 저항에 따라 디지털 출력값을 결정하는 AD 컨버터(Analog to Digital Converter)를 제공할 수 있게 되어, 보다 낮은 전력을 소모하면서 고 분해능과 고 스피드를 구현할 수 있는 AD 컨버터를 제공할 수 있게 된다.
특히, 기준저항 및 비교기를 사용하지 않고, MEMS 구조의 TMR 소자를 이용하여 N비트 컨버터를 구현할 수 있게 되므로, 보다 낮은 전력을 소모하면서 고 분해능인 AD 컨버터를 구현할 수 있게 된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, TMR(Tunneling Magneto Resistive) 소자의 구조를 도시한 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, TMR 소자는 고정층(pinned layer)(110), 절연층(120) 및 자유층(free layer)(130)으로 구성된다. 절연층(120)은 고정층(110)과 자유층(130) 사이에 배치된다.
고정층(110)은 강자성체로 구성된다. 강자성체는 외부에서 강한 자기장을 걸어주었을 때 그 자기장의 방향으로 강하게 자화된 뒤 외부 자기장이 사라져도 자화가 남아 있는 물질을 말한다. 고정층(110)은 자화방향과 반대 방향의 외부 자기장이 가해지더라도, 자화방향이 쉽게 변하지 않는 강자성체로 구성된다.
절연층(120)은 유전체로 구성된다. 그리고, 절연층(120)은 자연상태에서 자화를 가지지 않는다.
자유층(130)은 강자성체로 구성된다. 하지만, 자유층(130)은 자화방향을 제어할 수 있어야 한다. 따라서, 자유층(130)은 자화방향과 반대 방향의 외부 자기장이 가해지면, 자화 방향이 바뀌는 강자성체로 구성된다.
따라서, TMR 소자는 두가지 상태가 존재하게 된다. 이는 고정층(110)과 자유층(130)의 자화가 동일한 방향인 상태(이하, 평행(parallel) 상태)와 고정층(110) 과 자유층(130)의 자화가 상이한 방향인 상태(이하, 반평행(anti-parallel) 상태)이다. 즉, 평행상태와 반평행상태를 이용하여 0과 1을 구분할 수 있게 된다.
이하에서는, 도 2a 및 도 2b를 참고하여, 자유층(130)의 자화 방향을 변화하는 방법에 대해 설명한다. 도 2a 및 도 2b는 본발명의 일 실시예에 따른, 전극의 전류방향에 따른 TMR 소자의 자화 방향을 도시한 도면이다.
자유층(130)은 외부 자기장에 따라 자화의 방향이 변화된다. 또한, 도선에 전류가 흐르면, 주위에는 자기장이 발생한다. 따라서, 전극(200)에 전류를 흘려줌으로써 자유층(130)에 외부자기장을 가할 수 있게 된다.
도 2a와 같이, 전극(200)에서 전류가 안쪽으로 흘러 들어가는 경우, 플레밍의 오른손 법칙에 의해 자유층(130)에는 오른쪽 방향의 자기장이 가해진다. 따라서, 자유층(130)의 자화는 오른쪽 방향으로 유지된다.
반면, 도 2b와 같이, 전극(200)에서 전류가 바깥쪽으로 흘러 나오는 경우, 자유층에는 왼쪽 방향으로 자기장이 가해진다. 따라서, 보자력 이상의 자기장이 가해진 경우, 자유층(130)의 자화는 왼쪽으로 바뀌게 된다. 여기에서 보자력은 강자성체의 자화 방향을 바꾸기 위해 필요한 외부 자기장의 세기를 말한다.
도 2b에서와 같이, 자유층(130)의 자화 방향과 반대 방향인 외부자기장을 걸어줌으로써, 자유층(130)의 자화 방향을 바꿀 수 있게 된다.
이하에서는 도 3을 바탕으로 TMR 소자의 저항 특성을 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, TMR 소자의 저항변화를 나타낸 그래프이다.
도 3에서, x축은 외부 자기장의 세기를 나타내고, y축은 저항값을 나타낸다. 그래프에서 볼 수 있듯이, 외부자기장이 약할 때는 TMR 소자는 평형상태이고 저항값은 낮다. 하지만, 외부자기장이 강할 때는, 자유층(130)의 자화방향이 반전되었기 때문에 TMR 소자는 반평형 상태이고 저항값은 높은 것을 확인할 수 있다.
여기에서, Hp는 보자력을 의미한다. 즉, 보자력 이상의 자기장이 가해진 경우, 자유층(130)의 자화 방향이 반전된다. 그리고, TMR 소자의 저항은 보자력을 중심으로 변화가 매우 큰 것을 확인할 수 있다.
이와 같은 TMR 소자의 저항 특성을 이용하여 0과 1을 구분할 수 있게 된다.
이하에서는 도 4를 참고하여, 전극의 전류에 의한 자기장을 이용하여 자유층(130)의 자화 방향을 조절하는 방법에 대해 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전극 주위의 자기장에 따른 TMR 소자의 자화 방향 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 자유층(130)의 중심과 전극(200)의 중심은 서로 d 만큼 떨어져 있다. 그리고, 전극(200)의 자기장 선은 전극(200)의 중심으로부터 h만큼 떨어져 있다. 또한, 전극(200)에서는 바깥쪽으로 나오는 방향으로 전류가 흐르기 때문에, 전기장의 방향은 반시계 방향이 된다. 따라서, 전극(200)에 의한 자기장의 방향은 자유층(130)의 자화방향과 반대방향이 된다.
자기장은 전극(200)에서 가까울수록 세다. 따라서, 자기장 선의 기준은 자기장의 세기가 보자력과 같아지는 지점이 된다. 따라서, 전극(200)에서 h보다 가까운 영역은 보자력 이상의 자기장이 가해진다. 그리고, 전극(200)에서 h보다 먼 영역은 보자력 이하의 자기장이 가해진다. 즉, 자유층(130)과 전극(200)사이의 거리가 h보 다 큰 경우(d>h), 자유층(130)의 자화 방향은 유지된다. 반면, 자유층(130)과 전극(200) 사이의 거리가 h보다 작은 경우(d<h), 자유층(130)의 자화 방향은 반전된다.
또한, 전극(200)에 발생되는 자기장은 전극(200)에 흐르는 전류에 비례한다. 따라서, 전극(200)의 전류가 높을수록 자기장의 세기도 세진다. 또한, 전극(200)의 전류는 입력전압에 비례한다. 결국, 입력전압과 자기장의 세기는 비례하게 된다. 따라서, 아날로그 신호 입력전압의 크기에 따라 자기장의 세기를 조절할 수 있게 된다. 즉, 입력전압의 크기에 따라 h 값이 변화되므로, 자유층(130)과 전극(200) 사이의 거리 d를 각 비트별로 조절하여 써모미터 코드를 얻을 수 있다.
이러한 특성을 이용하여, 아날로그 신호를 TMR 소자를 통해 디지털 신호로 변환할 수 있게 된다.
이하에서는 도 5 내지 도 8을 참고하여, TMR 소자를 이용한 AD 컨버터에 대하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전극의 두께가 얇아지는 3비트 AD 컨버터의 구조를 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 3비트 AD 컨버터는, 7개의 TMR 소자들(511 내지 517), 7개의 전극들(521 내지 527) 및 디지털 신호 생성부(590)로 구성된다. 그리고, 디지털 신호 생성부(590)는 7개의 저항 비교기들(551 내지 557) 및 인코더(580)로 구성된다.
N비트 AD 컨버터의 경우, TMR 소자들(511 내지 517), 전극들(521 내지 527) 및 저항비교기들(551 내지 557)은 각각 2N-1개가 포함된다.
TMR 소자들(511 내지 517)은 각각 고정층, 절연층 및 자유층으로 구성된다. 그리고, TMR 소자들(511 내지 517)은 자유층에 인가된 자기장에 따라 저항이 달라진다. 즉, TMR 소자들(511 내지 517)은 고정층과 자유층의 자화방향이 같은 평행상태일 때 저항이 낮고, 고정층과 자유층의 자화방향이 반대인 반평형상태일 때 저항이 높다.
전극들(521 내지 527)에는 아날로그 신호가 인가된다. 아날로그 신호는 전압의 형태로 인가되며, 이로 인해 전극들(521 내지 527)에는 전류가 흐르게 된다. 여기에서 전류의 크기는 인가되는 아날로그 신호의 세기에 비례한다.
또한, 전극들(521 내지 527)에 흐르는 전류로 인해, 전극들(521 내지 527) 주위에는 자기장이 형성된다. 그리고, 자기장은 TMR 소자들(521 내지 527)의 자유층의 자화방향을 바꾼다.
저항 비교기들(551 내지 557)은 TMR 소자들(511 내지 517)의 저항값을 기준저항과 비교한다. 그리고, 저항 비교기들(551 내지 557)은 TMR 소자들(511 내지 517)의 저항이 기준저항보다 큰 경우 써모미터 코드값이 1에 해당되는 신호를 출력하고, TMR 소자들(511 내지 517)의 저항이 기준저항보다 작은 경우 써모미터 코드 값이 0에 해당되는 신호를 출력한다.
써모미터 코드값(Thermometer code)은 온도계처럼 최하위 비트부터 순차적으로 1이 되면서 값을 표현하는 코드값이다. 즉, 0000001은 10진수 1을 나타내고, 0000011은 10진수 2를 나타낸다. 이와 같이, 하위 비트부터 순차적으로 1로 바뀌면서 값을 표현하게 되므로, M자리수의 써모미터 코드값은 M+1개의 패턴을 가지게 된다. 예를 들면, 도 7의 표를 참고하면, 총 7자리의 써모미터 코드값은 10진수 0부터 7까지 총 8가지를 표현할 수 있음을 확인할 수 있다.
인코더(580)는 저항비교기들(551 내지 557)이 출력한 써모미터 코드를 2진수 코드로 변환한다. 따라서, 본 실시예에 따른 AD 컨버터는 2진수 코드의 3비트 디지털 출력값을 출력한다.
한편, 전극들(521 내지 527)은 하위비트에 해당될수록 두께가 점점 얇아진다. 전극의 두께가 얇을수록, 전극과 자유층 사이의 거리(d)가 가까워진다. 따라서, 같은 전압이 인가되더라도, 하위 비트에 해당될수록 자유층에 인가되는 자기장의 세기가 세진다. 결국, 하위비트에 해당되는 TMR 소자들(511 내지 517)붙터 차례로 평행상태에서 반평행상태로 바뀌게 된다. 따라서, 저항비교기들(551 내지 557)은 하위비트부터 차례로 써모미터 코드값이 1인 신호를 출력하게 된다.
그리고, 아날로그 신호의 값이 커질수록 반평형상태로 바뀌는 TMR 소자들이 많아지게 되고, 결국 써모미터 코드값이 1인 신호를 출력하는 저항 비교기들의 개수도 많아지게 된다. 즉, 아날로그 신호의 값이 커질수록 써모미터 코드값이 커지게 되므로, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있게 된다.
이와 같이, 전극들(521 내지 527)의 두께를 조절하여 3비트 AD 컨버터를 구현할 수도 있다.
이하에서는, 도 6을 참고하여 TMR 소자의 자유층의 두께를 조절하여 구현되 는 AD 컨버터에 대해 설명한다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른, TMR 소자의 자유층의 두께가 얇아지는 3비트 AD 컨버터의 구조를 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 3비트 AD 컨버터는, 7개의 TMR 소자들(611 내지 517), 7개의 전극들(621 내지 627) 및 디지털 신호 생성부(690)로 구성된다. 그리고, 디지털 신호 생성부(690)는 7개의 저항 비교기들(651 내지 657) 및 인코더(680)로 구성된다.
도 6의 실시예는 도 5의 실시예와 거의 유사하므로, 동일한 설명은 생략하도록 한다.
한편, TMR 소자들(611 내지 617)의 자유층은 하위비트에 해당될수록 두께가 점점 얇아진다. 자유층의 두께가 얇을수록, 전극과 자유층 사이의 거리(d)가 가까워진다. 따라서, 같은 전압이 인가되더라도, 하위 비트에 해당될수록 자유층에 인가되는 자기장의 세기가 세진다. 결국, 하위비트에 해당되는 TMR 소자들(611 내지 617)부터 차례로 평행상태에서 반평행상태로 바뀌게 된다. 따라서, 저항비교기들(651 내지 657)은 하위비트부터 차례로 써모미터 코드값이 1인 신호를 출력하게 된다.
그리고, 아날로그 신호의 값이 커질수록 반평형상태로 바뀌는 TMR 소자들이 많아지게 되고, 결국 써모미터 코드값이 1인 신호를 출력하는 저항 비교기들의 개수도 많아지게 된다. 즉, 아날로그 신호의 값이 커질수록 써모미터 코드값이 커지게 되므로, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있게 된다.
이와 같이, TMR 소자들(611 내지 617)의 자유층 두께를 조절하여 3비트 AD 컨버터를 구현할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 써모미터 코드값 및 디지털 출력값을 정리한 표이다. 도 5 내지 도 6에 도시된 AD 컨버터는 저항비교기들에서 써모미터 코드가 출력된다. 그리고, 인코더는 써모미터 코드를 디지털 출력값으로 변환한다. 이와 같은 값들은 도 7의 표를 통해 확인할 수 있다.
예를 들어, 도 6의 4번째 TMR 소자(614) 내지 7번째 TMR 소자(617)가 반평형상태로 바뀌었다면, 저항비교기들(651 내지 657)에서 출력되는 써모미터 코드는 0001111가 된다. 그리고, 도 7을 참고하면, 인코더(680)는 써모미터 코드 0001111을 2진수 코드 100으로 변환하게 된다. 따라서, 3비트 디지털 출력값은 100이 된다.
본 실시예에서는 3비트 AD 컨버터만을 설명하였으나, 다른 비트수를 가진 컨버터를 구현할 수도 있음은 물론이다. N비트 AD 컨버터를 구현하기 위해서는 TMR 소자, 전극, 저항 비교기가 각각 2N-1개 필요하다.
이하에서는, 2비트 AD 컨버터에 대해 설명한다. 도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 2비트 AD 컨버터의 구조를 도시한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 2비트 AD 컨버터는 3개의 TMR 소자들(811 내지 813), 3개의 전극들(821 내지 823), 3개의 저항 비교기들(851 내지 853) 및 인코더로 구성된다.
그리고, 전극들(821 내지 823)의 두께가 하위비트에 해당할수록 얇아지기 때 문에, 도 5의 경우와 같은 원리로 AD 컨버터를 구현할 수 있게 된다.
또한, 도 6의 경우와 같은 원리로, TMR 소자들(811 내지 813)의 자유층 두께가 하위비트에 해당할수록 얇아지게 하여 2비트 AD 컨버터를 구현할 수도 있음은 물론이다.
본 실시예에서는, 자유층의 두께 또는 전극의 두께를 조절하여, 자유층과 전극 사이의 거리를 조절하는 것으로 설명하였으나, 이외에 다른 방법에 의해 구현할 수도 있음은 물론이다. 예를 들어, 자유층과 전극 사이에 다양한 두께의 매질을 삽입하여 자유층과 전극 사이의 거리를 조절할 수도 있다.
TMR 소자가 평행상태인 경우 써모미터 코드값이 0이고, TMR 소자가 반평행상태인 경우 써모미터 코드값이 1인 것으로 설명하였으나, 반대의 방법에 의해 구현할 수도 있음은 물론이다. 즉, TMR 소자가 평행상태인 경우 써모미터 코드값이 1이고, TMR 소자가 반평행상태인 경우 써모미터 코드값이 0인 것으로 구현할 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, TMR 소자의 구조를 도시한 사시도,
도 2a 및 도 2b는 본발명의 일 실시예에 따른, 전극의 전류방향에 따른 TMR 소자의 자화 방향을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, TMR 소자의 저항변화를 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전극 주위의 자기장에 따른 TMR 소자의 자화 방향 변화를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전극의 두께가 얇아지는 3비트 AD 컨버터의 구조를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른, TMR 소자의 자유층의 두께가 얇아지는 3비트 AD 컨버터의 구조를 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 써모미터 코드값 및 디지털 출력값을 정리한 표,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 2비트 AD 컨버터의 구조를 도시한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 고정층 120 : 절연층
130 : 자유층 200 : 전극
511 내지 527 : TMR 소자들 551 내지 557 : 저항비교기들
580 : 인코더 590 : 디지털 신호 생성부

Claims (10)

  1. 아날로그 입력신호에 따라 전류가 흐르는 적어도 하나의 전극들;
    상기 전극들 각각의 일면에 배치되고 상기 전류에 의해 발생된 자기장에 따라 저항이 변하는 적어도 하나의 TMR(Tunneling Magneto Resistive) 소자들; 및
    상기 TMR 소자들의 저항 값에 따라 디지털 출력값을 결정하는 디지털 신호 생성부;를 포함하고,
    상기 전극들은 두께가 서로 상이하고,
    상기 TMR 소자의 저항값은 상기 전극들의 두께에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 AD 컨버터(Analog to Digital Converter).
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 디지털 신호 생성부는,
    상기 TMR 소자의 저항을 비교하는 적어도 하나의 저항 비교기들; 및
    상기 저항 비교기들에서 출력되는 써모미터 코드(thermometer code)를 2진수 코드로 변환하는 인코더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 AD 컨버터.
  3. 제 2항에 있어서,
    기준 저항을 제공하는 기준저항부;를 더 포함하고,
    상기 저항 비교기들은,
    상기 TMR 소자의 저항을 상기 기준저항과 비교하는 것을 특징으로 하는 AD 컨버터.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 저항 비교기들은,
    상기 TMR 소자의 저항이 상기 기준저항보다 큰 경우 써모미터 코드값이 1에 해당되는 신호를 출력하고, 상기 TMR 소자의 저항이 상기 기준저항보다 작은 경우 써모미터 코드값이 0에 해당하는 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 AD 컨버터.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 전극들은,
    하위비트에 해당될수록 두께가 점점 얇아지는 것을 특징으로 하는 AD 컨버터.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 TMR 소자들은,
    외부 전류에 의해 자화의 방향이 변화하는 서로 다른 두께의 자유층들;을 포 함하고,
    상기 TMR 소자의 저항값은,
    상기 자유층들의 두께에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 AD 컨버터.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 자유층들은,
    하위비트에 해당되는 TMR 소자일수록 두께가 점점 얇아지는 것을 특징으로 하는 AD 컨버터.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 전극들은,
    상기 AD 컨버터가 N-비트 컨버터인 경우, 2N-1개인 것을 특징으로 하는 AD 컨버터.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 TMR 소자들은,
    상기 AD 컨버터가 N-비트 컨버터인 경우, 2N-1개인 것을 특징으로 하는 AD 컨버터.
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