магниторезистивный преобразователь для считывания информации с магнитных носителей
Классы МПК: | G11B5/39 с использованием магниторезистивных приборов G01R33/09 приборов с магнитным сопротивлением |
Автор(ы): | Булычев О.А. |
Патентообладатель(и): | Институт физики металлов Уральского отделения РАН |
Приоритеты: |
подача заявки:
1998-12-08 публикация патента:
27.10.2001 |
Изобретение может быть использовано в накопителях на жестких и гибких магнитных дисках, а также в технике цифровой видеозаписи. Преобразователь выполнен в виде распределенных вдоль одной линии магниторезистивных тонкопленочных ферромагнитных элементов. Магниторезисторы охвачены по горизонтали пленочной обмоткой. Выводы обмотки через усилитель подключены к выходу высокочастотного генератора. По вертикали магниторезисторы охвачены обмотками, электрически соединенными в последовательную цепь и подключенными к источнику постоянного тока подмагничивания. Магниторезисторы подключены через многоканальный резонансный усилитель к фазовому детектору. На другой вход фазового детектора поступает сигнал высокочастотного генератора. Применение фазовой модуляции сигнала магниторезисторов с помощью переменного магнитного поля смещения и наложенного на него перпендикулярно постоянного поля смещения позволяет повысить отношение сигнал/шум для преобразователей субмикронных размеров. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Магниторезистивный преобразователь для считывания информации с магнитных носителей, включающий считывающий узел, состоящий из расположенных вдоль одной линии ферромагнитных магниторезисторов, подключенных к многоканальному источнику тока, отличающийся тем, что он дополнительно содержит высокочастотный генератор с усилителем, источником постоянного тока, многоканальным резонансным усилителем и многоканальным фазовым детектором, при этом ферромагнитные магниторезисторы по горизонтали охвачены общей обмоткой, подключенной к выходу усилителя, который соединен с выходом высокочастотного генератора, а по вертикали охвачены обмотками, которые электрически соединены в последовательную цепь, подключенную к источнику постоянного тока, при этом ферромагнитные магниторезисторы одними своими концами подсоединены к многоканальному источнику тока и одновременно к входам многоканального резонансного усилителя, а другими своими концами подключены к общему проводу, выводы многоканального резонансного усилителя подключены к первым входам многоканального фазового детектора, а вторые его входы объединены между собой и подключены к выходу высокочастотного генератора.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области техники считывания информации с магнитных носителей и может быть использовано в накопителях на жестких и гибких магнитных дисках в вычислительной технике, а также в технике цифровой видеозаписи. Известно устройство считывания информации, содержащее ферромагнитный магниторезистивный элемент, выполненный в виде полосовой структуры [1]. В этом элементе для создания чувствительности к знаку поля наносят косорасположенные полосы из хорошо проводящего материала, как правило золота, чтобы ток в ферромагнитных участках протекал под углом к направлению вектора намагниченности. Недостатком данного устройства является сложность технологии изготовления элементов субмикронных размеров, так как при этом затруднительно ориентировать ось анизотропии ферромагнитных участков и точно нанести золотые полоски. Поскольку знакочувствительность обеспечивается только при небольших отклонениях вектора намагниченности от равновесного направления, то напряжение сигнала будет мало и его надежное выделение на фоне шумов будет крайне затруднительно. Известно также устройство считывания информации с чувствительным элементом, содержащим две ферромагнитные пленки, в которых углы осей легкого намагничивания ориентированы под углом 45o друг относительно друга [2]. Недостатком такого устройства является усложнение конструкции считывающего узла, что ведет к увеличению габаритов устройства. В результате чего понижается пространственная разрешающая способность, ограничивающая плотность записи-считывания информации. Это устройство также обладает недостатком, связанным с точным заданием направлений осей анизотропии в пленках, плоскостные размеры которых менее микрона. Применение двух пленок увеличивает крутизну преобразования по сравнению с первым устройством лишь в два раза, что недостаточно. Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является устройство, описанное в [3]. Магниторезистивный считывающий узел данного преобразователя представляет собой равномерно расположенные в линию ферромагнитные пленочные магниторезисторы с осью легкого намагничивания, перпендикулярной направлению протекания тока в них. Направление протекания тока совпадает с осью вектора напряженности магнитного поля носителя информации, которое требуется считывать. Магниторезисторы напылены на диэлектрический слой, под которым находится пленочный токопроводящий слой для создания постоянного поля смещения, направление которого совпадает с осью вектора поля носителя. Устройство прототипа работает следующим образом: постоянный ток, пропускаемый по токопроводящему слою, создает на каждом магниторезистивном элементе магнитное поле, которое в результате взаимодействия с полем анизотропии пленки устанавливает направление намагниченности пленки магниторезистора под углом Q=45o относительно направления протекания тока через него. Если на магниторезистор действует поле носителя в направлении, совпадающем с полем смещения, то угол уменьшается, сопротивление пленки увеличивается и увеличивается падение напряжения на магниторезисторе, которое означает, что считан бит информации - логическая 1. Если поле носителя направлено противоположно относительно поля смещения, то это приведет к увеличению угла, и следовательно, к уменьшению электрического сопротивления и уменьшению падения напряжения на магниторезисторе, которое означает, что считан бит информации - логический 0. Недостатком этого указанного преобразователя является: необходимость задания в пленочных магниторезистивных элементах направления оси легкого намагничивания, что технологически осуществить затруднительно для элементов размерами менее микрона, и это препятствует созданию микроминиатюрных считывающих устройств для повышенной плотности записи информации магнитным методом. Для создания знакочувствительности используется поле смещения постоянного тока, разворачивающее вектор намагниченности пленки под углом 45o относительно направления протекания тока в магниторезистивном элементе. Для этого необходимо подавать поле смещения Ho порядка поля анизотропии пленки Hk, которое должно быть сравнимо с величиной поля рассеяния носителя Hn, в противном случае, если Hn >> Hk, то это приведет к потере определения знака поля и потере возможности отличать направление участков намагниченности носителя, а следовательно, и возможности считывания информации. Если же Hn << Hk, то угол отклонения вектора намагниченности пленки от равновесного будет очень небольшим и соответственно мал уровень выходного сигнала. Таким образом, чтобы подобрать Hn![магниторезистивный преобразователь для считывания информации с магнитных носителей, патент № 2175455](/images/patents/296/2175013/8776.gif)
![магниторезистивный преобразователь для считывания информации с магнитных носителей, патент № 2175455](/images/patents/296/2175013/8776.gif)
![магниторезистивный преобразователь для считывания информации с магнитных носителей, патент № 2175455](/images/patents/296/2175455/2175455-2t.gif)
![магниторезистивный преобразователь для считывания информации с магнитных носителей, патент № 2175455](/images/patents/296/2175455/2175455-3t.gif)
![магниторезистивный преобразователь для считывания информации с магнитных носителей, патент № 2175455](/images/patents/296/2175455/2175455-4t.gif)
![магниторезистивный преобразователь для считывания информации с магнитных носителей, патент № 2175455](/images/patents/296/2175455/2175455-5t.gif)
![магниторезистивный преобразователь для считывания информации с магнитных носителей, патент № 2175455](/images/patents/296/2175455/2175455-6t.gif)
![магниторезистивный преобразователь для считывания информации с магнитных носителей, патент № 2175455](/images/patents/296/2175455/2175455-7t.gif)
![магниторезистивный преобразователь для считывания информации с магнитных носителей, патент № 2175455](/images/patents/296/2175455/2175455-8t.gif)
![магниторезистивный преобразователь для считывания информации с магнитных носителей, патент № 2175455](/images/patents/296/2175455/2175455-9t.gif)
![магниторезистивный преобразователь для считывания информации с магнитных носителей, патент № 2175455](/images/patents/296/2175455/2175455-10t.gif)
![магниторезистивный преобразователь для считывания информации с магнитных носителей, патент № 2175455](/images/patents/296/2175455/2175455-11t.gif)
![магниторезистивный преобразователь для считывания информации с магнитных носителей, патент № 2175455](/images/patents/296/2175455/2175455-12t.gif)
![магниторезистивный преобразователь для считывания информации с магнитных носителей, патент № 2175455](/images/patents/296/2175455/2175455-13t.gif)
Применение метода с фазовой модуляцией позволяет получить сигнал с магниторезистивного элемента, который, будучи нечувствительным к знаку поля вследствие четности эффекта магнитосопротивления, становится чувствительным к направлению поля от намагниченного носителя при простейшей топологии магниторезистора и независимо от магнитных параметров пленки, что дает возможность сделать преобразователи менее микрона и повысить разрешающую способность считывания информации, а также повысить отношение сигнал/шум, так как фазомодулированный сигнал более помехоустойчив. Объединенные вдоль одной линии магниторезисторы позволяют считывать сигналы сразу с нескольких дорожек записи, а это увеличивает быстродействие преобразователя при высокой разрешающей способности, которое обеспечит применение носителей с более высокой плотностью записи информации. ЛИТЕРАТУРА
1. Feng. Magnetic self-bias in the barber pole mr structure, IEEE Trans. , 1977, v. MAG-13, N5, p. 1466-1468. 2. L. N. He, Z. W. Wang, and other. Estimation of Track Misregistration by Using Dual-Stripe Magnitoresistive Heads, IEEE Trans., 1998, Vol 34, N4, p 2348- 2355. 3. R.Minakata, T.Komoda, T.Nakamura, K.Nakai and T.Kira, Thin Film Heads for Digital Multi-Channel Recorder, IEEE Trans., 1994, Vol 30, N2, p243-249.
Класс G11B5/39 с использованием магниторезистивных приборов
Класс G01R33/09 приборов с магнитным сопротивлением