[发明专利]具有可编程输入阻抗的磁阻磁头前置放大器电路

说明书

【0001】本发明属于放大器领域，并且更具体地涉及磁盘驱动系统中使 用的磁阻磁头的前置放大器。

背景技术

【0002】高性能和低成本个人计算机(包括台式工作站、便携式计算机) 的持续进步在很大程度上来源于非易失性数据存储技术的发展。在本领 域中众所周知的是，近年来传统磁盘驱动的容量大大增加，每兆位的成 本不断降低。容量增加与数据可存储在磁盘驱动(特别是“硬”盘驱动， 即磁盘驱动中的磁盘不可从读/写磁头的位置移除)中的密度的改善有直 接关系。

【0003】在传统的磁盘驱动中，对存储数据的读写通过近场磁处理的方 式实现。为了写数据，通过在离磁盘表面很近的地方施加磁场，磁盘表 面的铁磁畴被选择性地定向。一种传统的写磁头是众所周知的感应式写 入器(writer)，其包括具有间隙的电磁体，该电磁体可放置在磁盘表面 附近。该电磁体被选择性地施加电压以建立磁场，磁场在间隙处的强度 足以在磁盘表面的编址位置定义具有预期极性的磁“转换模式(transition pattern)”。通过感测由这些磁转换模式建立的磁场的极性从磁盘中读取数 据。传统的读磁头包括由电磁体(可以是和用于写入数据相同的电磁体) 构成的感应磁头，其中电流由磁场在磁盘表面感生；最近，读磁头由具 有随磁场的极性变化的电阻的磁阻(MR)磁头实现。

【0004】本领域中的基本原理是，MR磁头被偏置到稳定状态运行点，使 得由于在磁头沿着磁盘表面移动时随数据变化的磁场造成的MR磁头的 电阻变化会在稳定状态运行时呈现出小的信号变化。这些小的信号变化 由前置放大器进行放大，并且被放大的信号沿着磁盘驱动系统的数据通 道向前传送。现代磁盘驱动系统中MR磁头的偏置电路的示例在2006年 1月31日提交的、共同待决的普通转让的、题为“Bias Circuit for a Magnetoresistive Preamplifier Circuit(用于磁阻前置放大器电路的偏置电 路)”的美国专利申请第11/344,037号中进行了描述。

【0005】图1图解说明用于现代磁盘驱动系统中的传统前置放大器电路 的示例。图1的前置放大器2对应于磁盘驱动前置放大器中的第一放大 级，并因此具有用于接收MR读磁头两端的电压的输入HEADP、HEADN。 在传统前置放大器2中，输入HEADP、HEADN两端的DC偏移电压由 交叉耦合的差分晶体管对消除。更具体地，输入HEADP被连接到npn 晶体管2a的基极，该npn晶体管的集电极通过电阻器R1耦合到V_cc电源。 输入HEADP也通过电容器C1b电容性地耦合到另一差分晶体管对中的 npn晶体管3b的基极；晶体管3b的集电极通过电阻器R4偏置到V_cc电 源。相反，输入HEADN被连接到npn晶体管3a的基极，该npn晶体管 3a的集电极通过电阻器R3偏置到V_cc。晶体管3a、3b的发射极被连接在 一起，通过电流源7连接到V_ee电源，该电源提供电流ITAIL。与此类似， 输入HEADN电容性地耦合到npn晶体管2b的基极，该npn晶体管2b 的集电极通过电阻器R2偏置到V_cc。晶体管2a、2b的发射极通过电流源 6共同连接到V_ee电源，该电流源6也提供电流ITAIL。跨导(gm)级5a 在负输入处接收晶体管2a的集电极处的电压，并驱动电流进入晶体管2b 的基极，该电压对应于集电极电压和基准电压REF之间的差。与此类似， gm级5b在反相输入处接收来自晶体管3a的集电极的电压，并将该电压 和基准电压REF进行比较以产生进入晶体管3b的基极的偏置电流。