高電源抑制比的單端供電前置放大器制造技術

在磁介質存儲系統中使用的一種單端輸入放大器電路包括同時偏置和放大磁阻元件產生的信號的電路。放大器接收來自單端電源的功率。包括一個第一電阻。第一反饋電路產生提供給磁阻元件的第一偏置電流。第一反饋電路包括第一跨導放大器。第二反饋電路產生提供給磁阻元件的第二偏置電流。第二反饋電路包括第二跨導放大器。一個晶體管在接收電路和控制第一電阻之間相連。第一電阻、該晶體管和第二反饋電路都參考于單端電源，提供一個增加的電源抑制比。第二偏置電流經過兩個電阻提供，因此增加了放大器電路的輸出阻抗。（*該技術在2017年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及使用磁阻傳感器的磁介質存儲系統中的放大器領域。特別是，本專利技術涉及在磁存儲系統中放大從磁阻傳感器接收的信號的低噪聲放大器領域。為了從磁介質存儲系統中讀取所記錄的數據，包括一個磁阻傳感器的讀/寫頭通過磁介質并將磁變化轉變成極性變化的模擬信號脈沖。這個模擬信號然后被磁介質存儲系統內的前置放大器級放大并提供給讀通道電路由其解碼以復制該數字數據，讀通道電路包括在一個一般置于主機系統主板上的電路內。前置放大器電路一般包括在存儲介質系統內部連接的讀/寫芯片中。典型地，讀/寫芯片以表面封裝形式封裝。讀/寫芯片的設計一般受到這樣的規定限制盡可能最少量地散失功率及盡可能最少地給信號添加偽電噪聲。讀/寫頭從磁介質提取的較小的信號也可能伴隨著通過容性或感性耦合而引入的偽信號以及寬帶噪聲。提供給讀通道電路的信號質量對于讀輸出信號與從磁介質讀出的數據之間的一致性相當重要。保持從磁介質系統通過讀通道輸出的信號質量以便得到從存儲介質讀出的數據的真正數字表示是重要的。包括在從存儲介質系統輸出的信號內的任何噪聲可能影響從讀通道輸出的數字讀輸出信號的質量并產生從磁介質讀取信息的傳輸中的錯誤。一個用于磁阻傳感器的低電壓、低功率放大器在于1993年12月14日頒發給Jove等人的U.S.專利No.5,270,882中講述。這個放大器具有單端輸入，沒有共模抑制，為了同時偏置和放大磁存儲系統中磁阻元件產生的信號。附圖說明圖1中說明了Jove等人所講述的放大器電路的原理圖。該放大器電路包括磁阻(MR)元件MR，從磁介質中傳感二進制數據。MR元件的電阻隨著磁介質中磁感的變化而變化。MR元件的第一端接地。MR元件的第二端與一個npn晶體管Q1的射極相連。晶體管Q1的集電極與一個npn晶體管Q2的射極和一個pnp晶體管Q3的集電極相連。電源V1的第一端接地。電源V1的第二端與晶體管Q2的基極相連。晶體管Q2的集電極與電阻R1的第一端和跨導放大器g0的負輸入相連。電阻R1的第二端連接到電源電壓Vcc。放大器g0的正輸入連接到跨導放大器g1的正輸入和參考電壓源Vref的第一端。參考電壓源Vref的第二端連接到電源電壓Vcc。放大器g0的輸出連接到晶體管Q1的基極和電容C1的第一端。電容C1的第二端接地。放大器g1的負輸入連接到晶體管Q3的射極和電阻R2的第一端。放大器g1的輸出連接到晶體管Q3的基極和電容C2的第一端。電容C2的第二端和電阻R2的第二端連接到電源電壓Vcc。圖1放大器電路的增益由電阻R1設定。晶體管Q1的射極給MR元件提供偏置電流。放大器電路的輸出電壓信號Vout作為電阻R1第一端和參考電壓Vref第一端之間的電壓差來提供。當MR元件同時被來自晶體管Q1的偏置電流偏置時，輸出電壓信號Vout對應于MR元件所提供的輸入信號電流的放大版本。參考電壓Vref通過反饋電路設置經過電阻R1的預定電流。這個反饋電路包括前向增益通路和反向增益通路。反向增益通路包括跨導放大器g0。前向增益通路包括晶體管Q1、電阻R1和MR元件。跨導放大器g0放大由參考電壓Vref和電阻R1第一端電平之間的差值所代表的輸出電壓信號Vout。跨導放大器g0所產生的輸出信號用于控制通過電容C1建立起來的電荷電平。通過電容C1的電荷電平控制晶體管Q1的操作，提供給MR元件的電流經過Q1。第二個反饋電路用于經過晶體管Q1對MR元件提供附加的偏置電流。這允許放大器電路對MR元件提供較大的偏置電流。此外，電路的前向增益也增加了。跨導放大器g1放大參考電壓Vref和電阻R2第一端電平之間的差值，產生經過晶體管Q3的控制電流。跨導放大器g1的這個輸出用于控制在電容C2上建立的電荷電平，該電平控制晶體管Q3的工作。晶體管Q3將電容C2上的控制電壓轉換為提供給晶體管Q2射極的控制電流。這個控制電流經過晶體管Q1提供給MR元件。配置晶體管Q2是防止這個控制電流流到電阻R1。因為從晶體管Q2射極所看到的晶體管Q3的阻抗遠大于晶體管Q2射極的阻抗，幾乎所有起源于MR元件的ac信號電流都被導向電阻R1，這樣MR元件的所有信號電流都流經電阻R1。在圖1的放大器電路中，晶體管Q2的基極經過電壓源V1參考于地。但是，連接到晶體管Q2集電極的電阻R1和連接到晶體管Q2射極的晶體管Q3參考于電源電壓Vcc，它們都對晶體管Q2提供電流。由于電源電壓Vcc的電平波動，電阻R1第一端的電平和晶體管Q3的操作將受到影響，從而改變提供給晶體管Q2的電流電平。但是，因為電阻R1和晶體管Q3參考于電源電壓Vcc時，晶體管Q2基極的參考于地，因此這種設計將引起失真并使放大器電路產生較差的電源抑制。從節點A看，對地而言，在晶體管Q2處，圖1放大器電路的輸出阻抗由下式表示rout＝ro2(1+gmQ2ro1)這里ro1是晶體管Q1與晶體管Q3并聯時所取的輸出阻抗。在節點B，從晶體管Q2的射極對晶體管Q3的集電極來看，DC電流由晶體管Q3和電阻R2產生。因此晶體管Q2不在DC環路中。所需要的是一種比Jove等人所講述的放大器具有更高的電源抑制比的單端放大器電路。還需要的是提供較大的輸出阻抗的放大器電路。在磁介質存儲系統中使用的一種單端輸入放大器電路包括同時偏置和放大磁阻元件產生的信號的電路。放大器接收來自單端電源的功率。包括一個第一電阻，設置放大器的增益并提供與磁阻元件所產生的信號相對應的輸出信號。第一反饋電路產生提供給磁阻元件的第一偏置電流。第一反饋電路包括第一跨導放大器，放大輸出信號和參考電壓之間的差值。第二反饋電路產生提供給磁阻元件的第二偏置電流。第二反饋電路包括第二跨導放大器，放大參考電壓和從兩個電阻中間節點所取的電壓信號之間的差值。一個晶體管在接收電路和控制第一電阻之間相連，控制第一電阻產生輸出信號。該晶體管被第二跨導放大器的輸出和第一電容所控制。第一電阻、該晶體管和第二反饋電路都參考于單端電源，提供一個增加的電源抑制比。第二偏置電流經過兩個電阻提供，因此增加了放大器電路的輸出阻抗。圖1說明了現有技術的磁阻傳感器所用的單端放大器電路的原理圖；圖2說明了根據本專利技術的單端放大器電路的原理圖；圖3說明了本專利技術的單端放大器電路的優選實施例的詳細原理圖。圖2中說明了本專利技術的單端放大器的優選實施例的原理圖。MR元件的第一端接地。MR元件的第二端連接到一個npn晶體管Q1的射極。晶體管Q1的集電極連接到一個npn晶體管Q2的射極和電阻R3的第一端。晶體管Q2的集電極連接到電阻R1的第一端和跨導放大器g0的負輸入。電阻R1的第二端接于電源電壓Vcc。放大器g0的正輸入連接到跨導放大器g1的正輸入和參考電壓源Vref的第一端。參考電壓源Vref的第二端接于電源電壓Vcc。放大器g0的輸出連接到晶體管Q1的基極和電容Cext的第一端。電容Cext的第二端接地。放大器g1的負輸入接于電阻R3的第二端和電阻R2的第一端。電阻R2的第二端接于電源電壓Vcc。跨導放大器g1的輸出連接到電容C2的第一端和晶體管Q2的基極。電容C2的第二端連接到電源電壓Vcc。在本專利技術的放大器中，包括在圖1放大器電路中的晶體管Q3和電壓源V1被去掉了。放大器電路的增益由電阻R1設置。偏置電流經過晶體管Q1的射極提供給MR元件。放大器電路的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
同時偏置和放大磁阻元件對應于從磁介質中讀取的數據而產生的信號的放大器電路，該放大器電路配置為從單端電源電壓源接收功率，并包括： ａ．一個接收電路，配置為接收磁阻元件產生的信號； ｂ．第一電路元件，設置放大器電路的增益并提供對應于磁阻元件所產生的信號的輸出信號； ｃ．連接到單端電源電壓的參考電壓； ｄ．第一偏置電路，對磁阻元件提供第一偏置電流，該第一偏置電路被輸出信號和參考電壓之間的第一電壓差控制； ｅ．第二偏置電路，對磁阻元件提供第二偏置電流，該第二偏置電路被第一電壓電平和參考電壓之間的第二電壓差控制；以及 ｆ．第一晶體管，在接收電路和第一電路元件之間連接，控制第一電路元件的輸出信號產生，這里的第一電路元件、晶體管和第二偏置電路都參考于單端電源電壓，提供增加的電源抑制比。

【技術特征摘要】
US 1996-3-25 6216531.同時偏置和放大磁阻元件對應于從磁介質中讀取的數據而產生的信號的放大器電路，該放大器電路配置為從單端電源電壓源接收功率，并包括a.一個接收電路，配置為接收磁阻元件產生的信號；b.第一電路元件，設置放大器電路的增益并提供對應于磁阻元件所產生的信號的輸出信號；c.連接到單端電源電壓的參考電壓；d.第一偏置電路，對磁阻元件提供第一偏置電流，該第一偏置電路被輸出信號和參考電壓之間的第一電壓差控制；e.第二偏置電路，對磁阻元件提供第二偏置電流，該第二偏置電路被第一電壓電平和參考電壓之間的第二電壓差控制；以及f.第一晶體管，在接收電路和第一電路元件之間連接，控制第一電路元件的輸出信號產生，這里的第一電路元件、晶體管和第二偏置電路都參考于單端電源電壓，提供增加的電源抑制比。2.權利要求1所述的放大器電路，其特征在于第一電路元件是一個電阻。3.權利要求2所述的放大器電路，其特征在于第一偏置電路包括一個第一跨導放大器和一個第一電容。4.權利要求3所述的放大器電路，其特征在于第二偏置電路包括一個第二跨導放大器和一個第二電容，并且其中的第二跨導放大器在第二電容上建立第二電荷，第二電荷用于控制第一晶體管的操作。5.權利要求4所述的放大器電路，其特征在于還包括一個第二電阻，在第一晶體管和磁阻元件之間連接，其中第一和第二偏置電流經過第二電阻提供給磁阻元件。6.一個磁介質存儲系統包括a.一個磁介質；b.一個磁阻元件，產生對應于磁介質上存儲的信息的信號；c.一個單端電源電壓源；以及d.一個連接到單端電源電壓源和磁阻元件的放大器電路，用于同時偏置和放大磁阻元件產生的信號，該電路包括i.一個第一電路元件，設置放大器電路的增益并提供對應于磁阻元件所產生的信號的輸出信號；ii.連接到單端電源電壓的參考電壓；iii.第一偏置電路，對磁阻元件提供第一偏置電流，該第一偏置電路被輸出信號和參考電壓之間的第一電壓差控制；iv.第二偏置電路，對磁阻元件提供第二偏置...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M納耶比，M穆斯巴，小路法男，
申請(專利權)人：索尼電子有限公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]