专利名称：多通道读/写前置放大器电路中切换通道的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用磁阻传感器的磁存储系统内的放大器领域。特别是，本发明涉及磁存储系统内多通道之间切换以便从所选择的通道放大信号的领域。
为了从磁介质存储系统中读取所记录的数据，包括一个磁阻传感器的读/写头通过磁介质并将磁变化转变成极性变化的模拟信号脉冲。这个模拟信号然后被磁介质存储系统内的前置放大器级放大并提供给读通道电路由其解码以复制该数字数据，读通道电路包括在一个一般置于主机系统主板上的电路内。
前置放大器电路一般包括在存储介质系统内部连接的读/写芯片中。典型地，读/写芯片以表面封装形式封装。读/写芯片的设计一般受到这样的规定限制尽可能最少量地散失功率及尽可能最少地给信号添加伪电噪声。读/写头从磁介质提取的较小的信号也可能伴随着通过容性或感性耦合而引入的伪信号以及宽带噪声。
提供给读通道电路的信号质量对于读输出信号与从磁介质读出的数据之间的一致性相当重要。保持从磁介质系统通过读通道输出的信号质量以便得到从存储介质读出的数据的真正数字表示是重要的。包括在从存储介质系统输出的信号内的任何噪声可能影响从读通道输出的数字读输出信号的质量并产生从磁介质读取信息的传输中的错误。
在诸如硬盘这样的磁存储系统内，一般包括多通道。为了在多通道系统中节省空间并减少元件的个数，来自通道的信号被多路传输通过单个前置放大器。该前置放大器被连接成以便在所选择的信道中放大磁阻传感器从磁介质中读取的信号。在这样的系统中在给定时刻只有单个通道被访问。
图1中说明了现有技术的两通道磁存储系统内放大器电路的原理图。
在图1的放大器电路中，第一通道内的第一磁阻传感器MRA连接到一个npn晶体管Q1A的射极。第二通道内的第二磁阻传感器MRB连接到一个npn晶体管Q1B的射极。晶体管Q1A的集电极连接到晶体管Q1B的集电极和一个npn晶体管Q2的射极。电压源VS1连接到晶体管Q2的基极。晶体管Q2的集电极连接到电阻R1的第一端以及跨导放大器g1的负输入。电阻R1的第二端连接到电源电压Vcc。参考电压源Vref在电源电压Vcc和跨导放大器g1的正输入之间连接。跨导放大器g1的输出连接到电容Cext的第一端以及缓冲器B1的输入。电容Cext的第二端接地。连接缓冲器电路B1的输出作为开关10的一个输入。开关10的第一控制输出C1连接到晶体管Q1A的基极。开关10的第二控制输出C2连接到晶体管Q1B的基极。控制逻辑电路20被连接以控制开关10的操作。
根据当前通道以及磁介质存储系统内正使用的相应的磁阻传感器，控制逻辑电路20控制开关10并将缓冲器电路B1的输出连接到控制输出C1或C2中合适的一个。如果存储系统当前正从磁阻传感器MRA接收信号，控制逻辑电路20控制开关10并因此将控制输出C1连接到缓冲器电路B1的输出。这使得晶体管Q1A将磁阻传感器MRA与晶体管Q2连接并将来自缓冲器电路B1的偏置电流提供给磁阻传感器MRA。相应地，如果存储系统当前正从磁阻传感器MRB接收信号，控制逻辑电路20控制开关10并因此将控制输出C2连接到缓冲器电路B1的输出。这使得晶体管Q1B将磁阻传感器MRB与晶体管Q2连接并将来自缓冲器电路B1的偏置电流提供给磁阻传感器MRB。
通过使用开关10在磁阻传感器MRA和MRB之间切换，图1的放大器电路能够通过只需要从缓冲器电路B1的输出到合适的一个磁阻传感器提供单个偏置电流，而保留功率和空间。但是，在现有技术的存储系统中，开关10一般是用饱和结双极性晶体管实现的。这个开关10构成了通过电源电压Vcc进来的噪声和纹波到磁阻传感器MRA和MRB的一个有利的通道。这种设计导致很差的电源隔离比并增加了从前置放大器电路输出的信号中的噪声。
所需要的是在多通道磁介质存储系统中的通道之间切换的切换装置，而它不会将外来噪声引入从前置放大器电路输出的信号中。
一个在多通道磁介质存储系统中读/写前置放大器电路内的通道之间切换的切换装置在通道之间切换并将激活的磁阻传感器连接到前置放大器电路并接收偏置电流。当从磁介质存储系统内的特定通道请求一次读操作时，对应于合适的磁阻传感器的控制信号线被激活。每个通道包括一个第一对应晶体管，它通过一条合适的控制信号线被启动，允许电流流经第一晶体管以启动连接到磁阻传感器的第二对应晶体管。一旦被启动，第二对应晶体管将磁阻传感器连接到前置放大器级并接收偏置电流。磁阻传感器随后发射与从磁介质读取的数据相对应的脉冲，前置放大器级将其放大并提供给读通道作为输出。多通道被保持，每个包括一个磁阻传感器和第一、第二对应晶体管。控制逻辑电路提供控制信号线，每通道一个。包括一个单个补偿电容。
图1说明了现有技术的两通道磁介质存储系统内放大器电路的原理图。
图2说明了根据本发明、在多通道磁介质存储系统中通道间切换的装置的原理图。
图3说明了本发明的切换装置的优选实施例的原理图。
本发明的切换装置在多通道磁介质存储系统中的通道之间切换，将激活的磁阻传感器连接到前置放大器电路并接收偏置电流。当从磁介质存储系统内的特定位置请求一次读操作时，就激活一个合适的磁阻传感器。每个通道包括一个对应于合适的磁阻传感器的第一晶体管，通过一条对应的控制信号线被启动，允许电流流经第一晶体管并启动也对应于合适的磁阻传感器的第二晶体管。当启动后，第二晶体管将磁阻传感器连接到前置放大器级并接收偏置电流。磁阻传感器发射的信号脉冲对应于磁阻传感器从磁介质读取的数据。这些脉冲被前置放大器级放大并输出到读通道。控制逻辑电路提供控制信号线，每通道一个。
图2中说明了根据本发明的切换装置的原理图，用于在多通道磁介质存储系统中的通道之间切换。第一磁阻传感器MRA连接到npn晶体管Q1A的射极。第二磁阻传感器MRB连接到npn晶体管Q1B的射极。晶体管Q1A的集电极连接到晶体管Q1B的集电极和npn晶体管Q2的射极。电压源VS1连接到晶体管Q2的基极。晶体管Q2的集电极连接到电阻R1的第一端、跨导放大器g1A的负输入以及跨导放大器g1B的负输入。电阻R1的第二端连接到电源电压Vcc。参考电压源Vref在电源电压Vcc和跨导放大器g1A和g1B的正输入之间连接。尽管图2的电路只表示了两个通道，但是对于本领域一般技术人员中的一个来说很显然可以添加更多通道并且仍然体现本发明的实质。
控制逻辑电路20提供控制输出信号C3和C4，通过包括晶体管Q3和Q4的差分对允许跨导放大器g1A和g1B的操作。电流源I1连接到pnp晶体管Q3和Q4的射极。来自控制逻辑电路20的控制信号C3连接到晶体管Q3的基极。来自控制逻辑电路20的控制信号C4连接到晶体管Q4的基极。晶体管Q3的集电极连接到跨导放大器g1A的控制输入。晶体管Q4的集电极连接到跨导放大器g1B的控制输入。跨导放大器g1A的输出连接到电容Cext1A的第一端和缓冲器B1A的输入。电容Cext1A的第二端接地。缓冲器电路B1A的输出连接到晶体管Q1A的基极。跨导放大器g1B的输出连接到电容Cext1B的第一端和缓冲器B1B的输入。电容Cext1B的第二端接地。缓冲器电路B1B的输出连接到晶体管Q1B的基极。
当控制逻辑电路20接收到存储系统正从磁阻传感器MRA或MRB中的一个执行读操作的信号时，对应于所选择的磁阻传感器MRA或MRB的控制信号线C3或C4被拉到逻辑低电平，而且对应于未选择的磁阻传感器MRA或MRB的控制信号线C4或C3被抬到逻辑高电平。藉此启动对应的晶体管(晶体管C3或晶体管C4)，使来自电流源I1的电流流经启动的晶体管并打开合适的跨导放大器g1A或g1B。启动的跨导放大器g1A或g1B的输出在对应的电容上建立电荷并分别通过对应的晶体管Q1A或Q1B将偏置电流提供给对应的磁阻传感器。所选择的磁阻传感器MRA或MRB因此也通过分别对应于启动的晶体管Q1A或Q1B的低阻抗通道连接到晶体管Q2。
作为一个说明性的例子，如果存储系统正在执行一次需要磁阻传感器MRA操作的读操作，控制信号线C3被拉至逻辑低电平而控制信号线C4被抬到逻辑高电平。这引起来自电流源I1的电流流经晶体管Q3并启动跨导放大器g1A。跨导放大器g1A产生一个输出，在电容Cext1A上建立起电荷并通过缓冲器电路B1A和晶体管Q1A对磁阻传感器MRA提供偏置电流。然后从磁阻传感器MRA读取的信号被连接到前置放大器级，被晶体管Q2和电阻R1放大并输出到读通道。因为通过晶体管Q4没有引入电流，跨导放大器g1B未被启动。因此，晶体管g1B也未被启动而且没有偏置电流提供到磁阻传感器MRB。
在图2中所说明的实施例中，使用包括晶体管Q3和Q4的差分对实现开关，以便根据当前从中接收信号的通道，启动跨导放大器g1A或g1B中合适的一个。这个实施例比诸如图1中所说明的现有技术的切换电路具有优越性，因为开关引入的任何噪声将除以反馈环路的增益。这就减少了放大器电路的输出信号中的总噪声。但是，图2中所说明的实施例不是最期望的配置，因为每个通道需要分立的外部补偿电容Cext和附加的电路，包括跨导放大器和缓冲器。
图3中说明了本发明的切换装置的优选实施例的原理图。这个切换装置在四个通道之间切换，使用四个磁阻传感器MR0、MR1、MR2和MR3读取存储系统内磁介质上存储的数据。图3的切换装置只需要单个外部补偿电容Cext和附加电路。
磁阻传感器MR0连接到npn晶体管Q10的射极。磁阻传感器MR1连接到npn晶体管Q11的射极。磁阻传感器MR2连接到npn晶体管Q12的射极。磁阻传感器MR3连接到npn晶体管Q13的射极。晶体管Q10的集电极连接到晶体管Q11、Q12和Q13的集电极、电流源Ibias的第一端以及npn晶体管Q20的射极。电流源Ibias的第二端连接到电源电压Vcc。参考电压源Vref连接到晶体管Q20的基极和跨导放大器40的正输入。晶体管Q20的集电极连接到跨导放大器40的负输入以及电阻RL的第一端。电阻RL的第二端连接到电源电压源Vcc。图3放大器电路的输出Vout是从参考电压源Vref和电阻RL第一端之间取的电压差来提供的。
跨导放大器40的输出连接到电容Cext的第一端、npn晶体管Q19的集电极以及二极管D0、D1、D2和D3的阴极。电容Cext的第二端接地。二极管D0的阳极连接到晶体管Q10的基极以及pnp晶体管Q14的集电极。二极管D1的阳极连接到晶体管Q11的基极以及pnp晶体管Q15的集电极。二极管D2的阳极连接到晶体管Q12的基极以及pnp晶体管Q16的集电极。二极管D3的阳极连接到晶体管Q13的基极以及pnp晶体管Q17的集电极。晶体管Q14、Q15、Q16和Q17的射极都连接在一起并接到电流源I1的第一端。电流源I1的第二端连接到电源电压Vcc。
控制逻辑电路30提供控制信号C10、C11、C12和C13，分别有选择地启动磁阻传感器MR0、MR1、MR2和MR3。控制信号C10连接到晶体管Q14的基极。控制信号C11连接到晶体管Q15的基极。控制信号C12连接到晶体管Q16的基极。控制信号C13连接到晶体管Q17的基极。电流源I2的第一端连接到电源电压Vcc。电流源I2的第二端连接到npn晶体管Q18的集电极。晶体管Q18的基极连接到晶体管Q19的基极。晶体管Q18的射极连接到电阻R18的第一端。电阻R18的第二端接地。晶体管Q19的射极连接到电阻R19的第一端。电阻R19的第二端接地。
控制逻辑电路30根据激活的磁阻传感器MR0、MR1、MR2或MR3，选择控制信号C10、C11、C12或C13中合适的一个。所选择的控制信号C10、C11、C12或C13被拉至逻辑低电平，而其它控制信号被抬至逻辑高电平。因为共射极、晶体管Q14、Q15、Q16和Q17的差分对配置，带逻辑低基极电压的晶体管将被启动，使得来自电流源I1的电流流经它并因此而启动相应的晶体管Q10、Q11、Q12或Q13。在给定时刻，控制逻辑电路30只将控制信号C10、C11、C12或C13中的一个拉至逻辑低电平。选定的控制信号C10、C11、C12或C13所控制的晶体管Q14、Q15、Q16或Q17被启动，引起来自电流源I1的电流流经所启动的晶体管，并因此而启动晶体管Q10、Q11、Q12或Q13中相应的一个。启动的晶体管Q10、Q11、Q12或Q13将放大器电路的晶体管Q20的射极连接到磁阻传感器MR0、MR1、MR2或MR3中合适的一个。偏置电流也从偏置电流源Ibias通过启动的晶体管Q10、Q11、Q12或Q13提供给激活的磁阻传感器MR0、MR1、MR2或MR3。放大器电路包括晶体管Q20和电阻RL，将激活的磁阻传感器MR0、MR1、MR2和MR3发射的信号放大。
从对应于磁阻传感器MR0的磁介质中执行一次读操作时，控制逻辑电路30将控制信号线C10拉至逻辑低电平并将控制信号线C11、C12和C13抬至逻辑高电平。藉此启动晶体管Q14，引起来自电流源I1的电流流经晶体管Q14并开启晶体管Q10。来自电流源Ibias的偏置电流通过晶体管Q10提供给磁阻传感器MR0。磁阻传感器MR0通过晶体管Q10发射的信号脉冲被包括晶体管Q20和电阻RL的前置放大器级放大，并作为输出电压信号Vout输出。
从对应于磁阻传感器MR1的磁介质中执行一次读操作时，控制逻辑电路30将控制信号线C11拉至逻辑低电平并将控制信号线C10、C12和C13抬至逻辑高电平。藉此启动晶体管Q15，引起来自电流源I1的电流流经晶体管Q15并开启晶体管Q11。来自电流源Ibias的偏置电流通过晶体管Q11提供给磁阻传感器MR1。磁阻传感器MR1通过晶体管Q11发射的信号脉冲被前置放大器级放大，并作为输出电压信号Vout输出。
从对应于磁阻传感器MR2的磁介质中执行一次读操作时，控制逻辑电路30将控制信号线C12拉至逻辑低电平并将控制信号线C10、C11和C13抬至逻辑高电平。藉此启动晶体管Q16，引起来自电流源I1的电流流经晶体管Q16并开启晶体管Q12。来自电流源Ibias的偏置电流通过晶体管Q12提供给磁阻传感器MR2。磁阻传感器MR2通过晶体管Q12发射的信号脉冲被前置放大器级放大，并作为输出电压信号Vout输出。
从对应于磁阻传感器MR3的磁介质中执行一次读操作时，控制逻辑电路30将控制信号线C13拉至逻辑低电平并将控制信号线C10、C11和C12抬至逻辑高电平。藉此启动晶体管Q17，引起来自电流源I1的电流流经晶体管Q17并开启晶体管Q13。来自电流源Ibias的偏置电流通过晶体管Q13提供给磁阻传感器MR3。磁阻传感器MR3通过晶体管Q13发射的信号脉冲被前置放大器级放大，并作为输出电压信号Vout输出。
本发明的切换装置在多通道磁介质存储系统中的通道间切换，而不对输出信号贡献外来噪声。当本发明的切换装置的优选实施例在四个通道之间切换时，对本领域的技术人员来说，很显然可以实现一个遵循本发明实质的切换装置在任何数目的通道之间切换。
当本发明的优选实施例被说明并描述为集成电路二极晶体管时，对本领域的一般技术人员来说很显然，本发明的电路可以使用另一种器件技术来实现，包括但不限于CMOS、MOS、分立元件以及ECL。对本领域的技术人员来说也很显然的是，不同的逻辑电路配置可以替代上述逻辑电路执行优选实施例的功能。
根据特定实施例及其细节描述了本发明，以便有利于理解本发明的结构和操作的原则。这里这样参考特定实施例以及其中的细节不是为了限制后面所附的权利要求的范围。对本领域的技术人员来说很显然的是，选做说明的实施例中可以进行修改而不背离本发明的精神和范围。
权利要求
1.在具有多个通道、每个对应于预定数目的存储位置而且每个包括一个磁阻传感器的多通道存储系统内切换通道的切换装置，包括a·多个激活电路，每个通道一个，而且每个配置为激活并接收对应磁阻传感器产生的信号；b.多个启动电路，每个通道一个，启动所选定的一个激活电路中及对应的磁阻传感器；以及c·一个控制电路，连接到每个启动电路，控制启动电路的操作。
2.权利要求1所述的切换装置，其特征在于每个启动电路包括一个启动晶体管，而且每个启动晶体管的射极以差分对配置连接在一起，通过电流源供电，以便通过控制电路打开所选定的一个启动晶体管，引起来自电流源的启动电流流经启动晶体管中选定的一个，到达所选择的一个激活电路。
3.权利要求2所述的切换装置，其特征在于还包括连接到每个激活电路的偏置电流源，通过所选定的一个激活电路将偏置电流提供给相应的磁阻传感器。
4.权利要求3所述的切换装置，其特征在于还包括连接到每个激活电路的放大器电路，以便放大经过所选定的一个激活电路的相应磁阻传感器发射的信号。
5.权利要求4所述的切换装置，其特征在于还包括连接到激活电路的单个补偿电容。
6.权利要求5所述的切换装置，其特征在于每个激活电路包括通过启动电流启动的激活晶体管。
7.权利要求6所述的切换装置，其特征在于中控制电路给所选定的一个启动晶体管的基极提供逻辑低电平信号，并给未选中的启动晶体管的基极提供逻辑高电平信号。
8.在具有多个磁阻传感器、每个从磁介质上规定位置写数据和读数据的多通道存储系统内的切换电路，包括a.多个通道，每个配置为激活并接收相应的一个磁阻传感器产生的信号并包括i.一个激活电路，配置为激活与相应磁阻传感器的通信；以及ii.一个启动电路，连接到激活电路，启动该激活电路并因此而激活相应的磁阻传感器；以及b·一个控制电路，连接到每个通道，控制通道的操作。
9.权利要求8所述的切换电路，其特征在于控制电路保证同时只有一个通道在操作。
10.权利要求8所述的切换电路，其特征在于启动电路包括一个启动晶体管，具有连接到控制电路的基极。
11.权利要求10所述的切换电路，其特征在于每个启动晶体管还包括一个射极而且其中每个启动晶体管的所有射极又都连接在一起，接收从电流源来的启动电流，藉此控制电路激活选定的一个启动晶体管的基极，引起启动电流流经启动晶体管到达相应的激活电路。
12.权利要求11所述的切换电路，其特征在于还包括连接到每个通道的激活电路的单个补偿电容。
13.权利要求12所述的切换电路，其特征在于所选定的一个启动晶体管被控制电路将其基极拉至逻辑低电平而激活。
14.为放大、被具有多个通道、每个对应于预定数目的存储位置的多通道存储系统内的多个磁阻传感器读取的信号的前置放大器电路、包括a.多个激活电路，每个通道一个，而且每个配置为激活并接收相应磁阻传感器产生的信号；b.多个启动电路，每个通道一个，连接到相应的激活电路，启动激活电路中所选定的一个以及相应的磁阻传感器；c.一个控制电路，连接到每个启动电路，控制启动电路的操作并一次激活一个对应于所选定的一个激活电路的启动电路；d.一个偏置电流源，连接到该激活电路，通过所选定的一个激活电路向相应的磁阻传感器提供偏置电流；以及e.一个放大器电路，连接到每个激活电路，通过所选定的一个激活电路放大相应的磁阻传感器所发射的信号。
15.权利要求14所述的前置放大器电路，其特征在于还包括一个单个补偿电容，连接到激活电路。
16.权利要求15所述的前置放大器电路，其特征在于每个启动电路包括一个启动晶体管而且所有启动晶体管以差分对配置连接在一起，通过电流源供电，以便控制电路打开选定的一个启动晶体管，引起来自电流源的启动电流流经它到达所选定的一个激活电路。
17.权利要求16所述的前置放大器电路，其特征在于每个激活电路包括一个通过启动电流打开的激活晶体管。
18.权利要求17所述的前置放大器电路，其特征在于每个启动晶体管包括连接到控制电路的基极。
19.权利要求18所述的前置放大器电路，其特征在于所选定的一个启动晶体管被控制电路激活其基极而打开。
20.权利要求19所述的前置放大器电路，其特征在于启动晶体管的基极通过将所选定的基极拉至逻辑低电平而激活。
全文摘要
一个在多通道磁介质存储系统中读/写前置放大器电路内的通道之间切换的切换装置在通道之间切换并将激活的磁阻传感器连接到前置放大器电路并接收偏置电流。每个通道包括一个第一对应晶体管，通过一条合适的控制信号线被启动，允许电流流经第一晶体管以启动连接到磁阻传感器的第二对应晶体管。多个通道，每个包括一个磁阻传感器和第一、第二对应晶体管。控制逻辑电路提供控制信号线，每通道一个。包括一个单个补偿电容。
文档编号G01R33/09GK1164775SQ9710455
公开日1997年11月12日 申请日期1997年3月25日 优先权日1996年3月25日
发明者M·纳耶比, M·穆斯巴, 小路法男 申请人:索尼电子有限公司