用于数据存储的磁致电阻磁头的宽带回读制造技术

用于一个磁存储系统的一个磁记录通道前端包括一个磁致电阻，一个互连和一个回读放大器。具有一特性阻抗的互连将一个磁致电阻元件连接到回读放大器。回读放大器包括一个增益级和一个激励端，与增益级和激励端相关阻抗的结合所构成的回读放大器的输入阻抗实际上等于互连的特性阻抗。增益端产生一个具有出现在增益级的一个输出端的一个第一个幅值的第一噪音信号。激励端产生一个具有出现在增益级输出端的一个第二个幅值的第二噪音信号。第二个幅值远小于第一个幅值，由此磁记录通道前端的信噪比性能不被有害地影响。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数据存储装置领域。更具体地，本专利技术涉及具有增加通道带宽而不降低信噪比(SNR)性能的一个磁记录通道前端。传统的磁记录通道前端的回读带宽取决于构成通道前端的元件的阻抗，即，一个磁致电阻(MR)或大磁致电阻(GMR)元件，一个互连及回读电子元件(即，回读放大器)。直到最近，前端回读带宽要求相当低，以致由常用的前端技术提供的带宽没有出现问题。然而，磁记录数据值已经增加，使得由常用的通道前端提供的回读带宽现在限制了通道传输。用于增加通道带宽的一个解决方案是减少在所谓的非本征带宽上的限制，即阅读电子元件非固有的带宽限制(不包括回读放大器的带宽限制)通过一个阻抗去终止阅读互连，该阻抗实际上等于互连的特性阻抗。然而，这就破坏了通道前端的信噪比性能。要获得更好的限定互连，在磁头和回读放大器之间的一个微带连接已被用于代替提供一个不定互连的对绞线连接。这样一个微带连接包括在具有一个接地平面衬底的非导性介电载波材料的一薄层上形成的二个共面平坦信号导体，并成为在高频上的传输连线。如在磁记录中宽范围使用一样，对绞线的特性阻抗Z0是75-85欧姆。一个微带互连的特性阻抗Z0取决于导体的宽度，在导体之间的间隔，和载波材料的厚度及介电常数。实际来说，微带互连的特性阻抗Z0在35-85欧姆的范围内。用于偏置一个MR(GMR)元件和用于读出或回读一个信号有四种组合(1)电流偏置和测流回读，(2)电压偏置和测流回读，(3)电压偏置和测压回读，及(4)电流偏置和测压回读。因为通道前端的频率特性对使用的特殊的偏置技术不敏感，只有使用的回读技术的频率特性需要考虑。附图说明图1表示一种常用的单端输入，测流回读放大器配置100的简图。在图1中，一个位于磁头101的MR元件Rmr通过互连103被连接到测流回读放大器102。互连103具有特性阻抗Z0＝R0。测流回读放大器102包括一个npn输入晶体管104和一个负载电阻RL。互连103的导体103a被连接到晶体管104的发射极。互连103的导体103b被连接到电路的公共端，或地。晶体管104的基极被连接到偏置电压Vbias，而晶体管104的集电极通过负载电阻RL被连接到电源电压V+。回读放大器102的输出v0跨接在负载电阻RL的两端。图1中表示的用于测流型回读放大器的输入阻抗Zin是输入晶体管104的差动发射极电阻并由Zin＝re＝kT/qI给出，这里k是波耳兹曼常数，T是绝对温度，q是一个电子的电荷，而I是晶体管104的发射极电流。电流I为MR元件Rmr提供了偏置电流，其典型值为5-12 mA。由此，输入阻抗Zin在室温下典型值为2-5欧。图2表示了一个常用的单端输入的测压回读放大器配置200的示意图。在图2中，位于磁头201的一个MR元件Rmr通过一个互连203被连接到一个测压回读放大器202。互连203具有特性阻抗Z0＝R0。测压回读放大器202包括一个npn输入晶体管204，一个输入耦合电容205，电流源206和207，一个npn共射-共基(cascode)晶体管208，和一个负载电阻RL。互连203的导体203a通过耦合电容205被连接到晶体管204的基极。互连203的导体203b被连接到电路公共端，或地。电源206提供偏置电流Ibias到MR元件Rmr。电流源207提供电流到晶体管204的基极。晶体管204的发射极被连接到电路的公共端，或地。晶体管204的集电极被连接到共射-共基晶体管208的发射极。共射-共基晶体管被用于消除在回读放大器202的输入端的密勒电容。晶体管208的集电极通过负载电阻RL被连接到电源电压V+。回读放大器202的输出v0跨接在负载电阻RL的两端。对于测压型回读放大器的输入阻抗Zin由Zin＝βre给出，这里β是晶体管204的电流增益，而re是晶体管204的发射极电阻。输入阻抗Zin典型的为500-1000Ω。输入电容205大约是3pF并由1/2πftre给出，这里ft是晶体管204的传输频率，典型的在10GHz左右。图1和2的回读放大器的差动输入类型没有被表示，但具有上面所述的用于单端输入回读放大器值的两倍的输入阻抗。通过具有一个特性阻抗Z0的互连连接到回读放大器的一个MR(GMR)元件“视”一个阻抗Zi由Zi=Z0Zin+jZ0tanγlZ0+jZintanγl,----(1)]]>给出，在这里γ＝ω/ν，ν是传输线速度(≈200km/s，对于εr＝2.25)而l是互连的长度，对于3.5英寸驱动典型值为5cm。对于一个测流回读放大器配置，输入阻抗Zin＝kT/qI1＜＜Z0。由于γl＜＜π/2，Zi近似于Zin+jZ0tanγl∝re+jωZ01v.----(2)]]>由此，当测流回读放大器配置被使用时，互连的性能就象与回读元件Rmr串联的一个电感器Z0l/ν一样。传输特性由于互连随后成为v0vi=RLRmr+re11+jωZ0Rmr+re1v.----(3)]]>等式(3)表示测流回读放大器配置的通道带宽通过互连被限制，而且当Z0或者l增加，或者ν减少时被进一步减小。对于一个测压回读放大器配置，Zin＝βre＞＞Z0。对于γl＜＜π/2，Zi近似于Z0ZinZ0+Zinjtanγl.-----(4)]]>由此，当测压回读放大器配置被使用时，互连的性能就象与回读元件Rmr和回读放大器的输入阻抗并联的一个电容l/νZ0一样。这个传输特性由于互连随后成为v0vi=A1+jtanγlZ0Rmr∝A1+jω1υZ0Rmr.----(5)]]>等式(5)表示用于测压回读放大器配置的通道带宽通过互连同样地被限制了，并用大l，小ν和小Z0被进一步减小。当一个互连的末端具有输入端到回读放大器的互连的特性阻抗Z0时，没有带宽约束，因为阅读元件只考虑一个阻抗Z0。对于一个测流回读放大器配置以它的特性阻抗Z0终止互连可以通过插入与回读放大器的输入阻抗串联的一个电阻Rs＝Z0-Zin来进行。对于一个测压回读放大器配置，互连可以通过在回读放大器的两端并联放置一个具有ZinZ0/(Zin-Z0)＝Z0βre/(βre-Z0)≈Z0值的电阻被终止。然而这将导致电子元件在信噪比(SNR)性能上难以令人满意的减少。对于一个测流回读放大器配置，SNR性能从 减少到 在等式(6)和(7)中，νi是MR(GMR)元件的回读信号，而rbb是输入晶体管的基极体电阻，对于MR回读放大器其典型值是1-5Ω。对于T＝300K的典型值，rbb′＝1Ω，re＝5Ω而Rs＝70Ω，对于测流回读放大器配置的SNR性能以一个系数4.6降低。对于一个电压回读放大器配置，SNR性能从 减小到 对于T＝300K的典型值，rbb′＝1Ω，re＝5Ω，Z0＝75Ω且Rmr＝75Ω，一个测压回读放大器配置的SNR性能以一个系数2.6降低。所需要的是减少阅读元件非本征的磁记录通道前端的带宽限制而不降低通道前端的SNR性能的一种方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于磁记录通道前端的回读放大器，该回读放大器包括： 一个增益级，它具有可连接到带有特性阻抗的一个互连的一个输入端，该增益级具有一个相关的阻抗；以及 连接到增益级输入端的一个激励端， 回读放大器的输入阻抗由与增益级和激励端有关的阻抗组合所构成，回读放大器的输入阻抗实际上等于互连的特性阻抗。

【技术特征摘要】
US 1999-3-17 09/271,3591.一种用于磁记录通道前端的回读放大器，该回读放大器包括一个增益级，它具有可连接到带有特性阻抗的一个互连的一个输入端，该增益级具有一个相关的阻抗；以及连接到增益级输入端的一个激励端，回读放大器的输入阻抗由与增益级和激励端有关的阻抗组合所构成，回读放大器的输入阻抗实际上等于互连的特性阻抗。2.根据权利要求1的回读放大器，其中回读放大器的输入阻抗等于互连的特性阻抗。3.根据权利要求1的回读放大器，其中增益级包括一个输出端，其中增益级产生一个具有出现在增益级输出端的一个第一幅值的第一个噪音信号，及其中激励端产生具有出现在增益级输出端的一个第二幅值的一个第二个噪音信号，第二幅值大大地小于第一幅值。4.根据权利要求1的回读放大器，其中增益级是测流增益级。5.根据权利要求4的回读放大器，其中激励端从增益级提供一个正反馈到增益级的输入端。6.根据权利要求4的回读放大器，其中增益级的输入是一个差动输入。7.根据权利要求4的回读放大器，其中增益级的输入端被连接到晶体管的发射极。8.根据权利要求1的回读放大器，其中增益级是一个测压增益级。9.根据权利要求8的回读放大器，其中激励端从增益级提供负反馈给增益级的输入端。10.根据权利要求8的回读放大器，其中增益级的输入端是一个差动输入端。11.根据权利要求8的回读放大器，其中增益级的输入端被连接到输入晶体管的基极。12.根据权利要求1的回读放大器，进一步包括具有特性阻抗的互连，该互连被连接到增益级的输入端。13.根据权利要求12的回读放大器，进一步包括通过互连连接到增益级的一个磁致电阻元件。14.一个磁记录通道前端，包括一个磁致电阻元件；连接到磁致电阻元件的一个互连，该互连具有一个特性阻抗；及一个回读放大器包括，具有连接到互连的一个输入端的一个增益级，该增益级具有一个相关联的阻抗；及连接到增益级输入端的一个激励端，由与增益级和激励端有关的阻抗的组合所构成的回读放大器的一个输入阻抗，回读放大器的输入阻抗实际上等于互连的特性阻抗。15.根据权利要求14的磁记录通道前端，其中回读放大器的输入阻抗等于互连的特性阻抗。16.根据权利要求14的磁记录通道前端，其中增益级包括一个输出端，其中增益级产生一个具有出现在增益级输出端的一个第一个幅值的第一噪音信号，及其中激励端产生一个具有出现在增益级输出端的一个第二个幅值的第二噪音信号，第二个...

【专利技术属性】
技术研发人员：克拉森伯兰德克拉森，佳考伯斯考耐里斯里奥那德斯凡皮朋，
申请(专利权)人：日立环球储存科技荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]