[发明专利]高电源抑制比的单端供电前置放大器

说明书

本发明涉及使用磁阻传感器的磁介质存储系统中的放大器领域。特别是，本发明涉及在磁存储系统中放大从磁阻传感器接收的信号的低噪声放大器领域。

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。

一个用于磁阻传感器的低电压、低功率放大器在于1993年12月14日颁发给Jove等人的U.S.专利No.5,270,882中讲述。这个放大器具有单端输入，没有共模抑制，为了同时偏置和放大磁存储系统中磁阻元件产生的信号。图1中说明了Jove等人所讲述的放大器电路的原理图。该放大器电路包括磁阻(MR)元件MR，从磁介质中传感二进制数据。MR元件的电阻随着磁介质中磁感的变化而变化。MR元件的第一端接地。MR元件的第二端与一个npn晶体管Q1的射极相连。晶体管Q1的集电极与一个npn晶体管Q2的射极和一个pnp晶体管Q3的集电极相连。电源V1的第一端接地。电源V1的第二端与晶体管Q2的基极相连。

晶体管Q2的集电极与电阻R1的第一端和跨导放大器g0的负输入相连。电阻R1的第二端连接到电源电压Vcc。放大器g0的正输入连接到跨导放大器g1的正输入和参考电压源Vref的第一端。参考电压源Vref的第二端连接到电源电压Vcc。放大器g0的输出连接到晶体管Q1的基极和电容C1的第一端。电容C1的第二端接地。放大器g1的负输入连接到晶体管Q3的射极和电阻R2的第一端。放大器g1的输出连接到晶体管Q3的基极和电容C2的第一端。电容C2的第二端和电阻R2的第二端连接到电源电压Vcc。

图1放大器电路的增益由电阻R1设定。晶体管Q1的射极给MR元件提供偏置电流。放大器电路的输出电压信号Vout作为电阻R1第一端和参考电压Vref第一端之间的电压差来提供。当MR元件被来自晶体管Q1的偏置电流偏置时，由MR元件产生对应于输入信号电流放大类型的输出电压信号Vout。

参考电压Vref通过反馈电路设置经过电阻R1的预定电流。这个反馈电路包括正向增益通路和反向增益通路。反向增益通路包括跨导放大器g0。正向增益通路包括晶体管Q1、电阻R1和MR元件。跨导放大器g0放大由参考电压Vref和电阻R1第一端电平之间的差值所代表的输出电压信号Vout。跨导放大器g0所产生的输出信号用于控制通过电容C1建立起来的电荷电平。通过电容C1的电荷电平控制晶体管Q1的操作，提供给MR元件的电流经过Q1。

第二个反馈电路用于经过晶体管Q1对MR元件提供附加的偏置电流。这允许放大器电路对MR元件提供较大的偏置电流。此外，电路的正向增益也增加了。跨导放大器g1放大参考电压Vref和电阻R2第一端电平之间的差值，产生经过晶体管Q3的控制电流。跨导放大器g1的这个输出用于控制在电容C2上建立的电荷电平，该电平控制晶体管Q3的工作。晶体管Q3将电容C2上的控制电压转换为提供给晶体管Q2射极的控制电流。这个控制电流经过晶体管Q1提供给MR元件。配置晶体管Q2是防止这个控制电流流到电阻R1。因为从晶体管Q2射极所看到的晶体管Q3的阻抗远大于晶体管Q2射极的阻抗，几乎所有起源于MR元件的ac信号电流都被导向电阻R1，这样MR元件的所有信号电流都流经电阻R1。