Brevet FR2541028A1 — publié le 19840817

La présente invention concerne les circuits d'excitation et préamplificateursdestinés à des trans- ducteurs magnétiques. Les transducteurs magnétiques à couches minces ont une très faible impédance étant donné le nombre relativement faible de spires de leur bobinage. En conséquence, une écriture satisfaisante nécessite un courant d'intensité élevée, et les signaux produits par l'enroulement lors de la lecture sont relativement faibles et sujets à du bruit et à de la diaphonie. En conséquence, il est souhaitable de réaliser un amplificateur qui possède une très faible impédance d'entrée et qui est placé aussi près que possible du transducteur afin que les lignes de connexion de l'enroulement soient aussi courtes que possible Ces considérations sont expliquées par exemple dans l'article IBM Technical Disclosure Bulletin, vol 22, N O 1 juin 1979, p 331, "Magnetic Head Assembly Including Head Circuity". Parmi les circuits connus qui conviennent au montage sur un support de tête magnétique, on peut citer celui qui est représenté dans l'article IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol 16, N O 11, avril 1974, "Read/write Switch with Remote Write Driver". Ce circuit a un circuit préamplificateur et un circuit d'excitation d'écriture qui sont séparés et relativement complexes Ainsi, il faut une quantité importante de matériel porté par le support de la tête magnétique pour les fonctions nécessaires Un autre type de circuit est représenté dans l'article IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol 16, N O 5, octobre 1973 Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 085 383 décrit un circuit de sélection à diodes comprenant un préamplificateur convenant aux têtes à faible impédance. L'invention concerne essentiellement mais non exclusivement un circuit d'excitation et préamplifi- cateur destiné à être utilisé avec un transducteur magnétique qui comporte un enroulement muni d'une prise centrale et de prises à sa première et à sa seconde extrémité, le circuit étant aussi destiné à moduler un courant d'écriture circulant dans l'enrou- lement en fonction d'un signal bipolaire de données d'écriture, et à préamplifier un signal lu créé dans l'enroulement par un champ magnétique variable qui lui est appliqué, le circuit comprenant une source de courant ayant deux bornes dont l'une est reliée à la prise centrale de l'enroulement afin qu'elle transmette des signaux à des niveaux de courant de lecture et d'écriture en fonction des états en mode de lecture et d'écriture d'un signal de commande de lecture-écriture, une alimentation ayant des bornes de polarité correspondant respectivement à la polarité des bornes de la source de courant, une première borne de l'alimentation étant reliée à l'autre borne de la source de courant et comprenant un premier et un second transistor ayant chacun leur émetteur relié à la première et à la seconde prise d'extrémité de l'enroulement respectivement, deux résistances élévatri- ces reliées chacune entre la base de l'un des transistors et l'autre borne de l'alimentation, deux lignes de données d'écriture reliées chacune à une première extrémité à la base d'un transistor correspondant et recevant chacune la moitié du signal bipolaire de données d'écriture à son autre extrémité, deux circuits d'écrêtage montés chacun entre une ligne de données d'écriture et un point à la masse alternative afin qu'ils reçoivent le signal de commande lecture- écriture, ces circuits étant commandés, dans les états de modes de lecture et d'écriture respectivement du signal de commande de lecture- écriture, afin qu'ils écrêtent et n'écrêtent pas les signaux des lignes de don- nées d'écriture au point de masse alternative, deux lignes de données lues, reliées chacune à une première extrémité au collecteur d'un transistor respectif de pilotage et transmettant, à l'autre extrémité, le signal préamplifié restitué, et deux impédances élévatrices non linéaires de collecteur reliées chacune entre une autre extrémité correspondante de l'une des lignes de données lues et l'autre borne de l'alimen- tation. Un circuit d'excitation et préamplificateur selon l'invention a des avantages particuliers lorsqu'il est utilisé avec les têtes d'enregistrement à couches minces des mémoires à disque En particulier, son impédance de sortie en circuit d'excitation et son impédance d'entrée en préamplificateur sont faibles et correspondent étroitement à celle des têtes d'en- registrement à couches minces Etant donné sa simplicité il peut être facilement formé in situ sur le substrat portant la tête d'enregistrement à couches minces, sans modifier notablement le rendement global ou sans consommer une surface précieuse sur le substrat Ainsi, il est possible de réaliser des lignes de connexion d'un enroulement du transducteur rejoignant le préampli- cateur ayant la plus courte longueur possible Cette caractéristique empêche l'induction de la plus grande partie du bruit en mode de lecture dans les lignes des signaux jusqu'àprès l'étage de préamplification, si bien que son effet sur le contenu du signal est notablement réduit La sélection de la tête peut aussi être réalisée par réglage de l'intensité du courant transmis à l'enroulement voulu, à distance de la tête. Cette caractéristique est importante dans le cas des mémoires à disque dans lesquelles la tête est montée sur une suspension de faible masse et à grande souplesse, distante du circuit électronique. D'autres caactéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant au dessin annexé sur lequel la figure unique est un schéma d'un mode de réalisation de circuit d'excitation et préamplificateur selon l'invention, des- tinés à un transducteur magnétique. Un signal de données d'écriture de convention est transmis au circuit d'excitation et préamplificateur par un trajet 10 Ce signal-est modifié afin qu'il forme un signal bipolaire de données d'écriture, à l'aide d'un basculeur J-K 11 qui transmet un signal de niveau logique 1 à sa borne S et un signal de niveau logique O à sa borne R lorsque les données d'écriture du trajet 10 sont sous forme d'un signal logique 1 et qui transmet un signal logique O à sa borne S et un signal logique 1 à sa borne R lorsque les données d'écriture du trajet 1 forment un signal logique 0. Il est commode de supposer que la tension représentant un signal logique 1 est plus positive que celle qui représente un signal logique 0. Le signal bipolaire de données d'écriture est transmis par des lignes de données d'écriture 12, 13 qui sont reliées auxbases de transistors de pilotage 22, 23 respectivement Le transistor 22, 23 qui reçoit le signal logique O a une impédance collecteur-émetteur inférieure à celle de l'autre transistor qui reçoit la tension plus positive représen- tant un signal logique 1 Des résistances élévatrices 20, 21 sont montées entre les bases des transistors 22, 23, par les lignes 12, 13, et une borne positive 19 a d'une alimentation (non représentée) En outre, les circuits écrêteurs comprenant des transistors 14, 15 respectivement, ont leurscollecteursreliésaux lignes 12, 13 et leurs émetteurs reliés-en commun à la masse par une résistance 16 montée en parallèle avec un condensateur 17 Une masse alternative est ainsi formée aux émetteurs des transistors 14, 15. Il faut noter que d'autres types de masses alternatives peuvent aussi être utilisées Un signal de commande de lecture-écriture transmis par un trajet 36 est appliqué aux bases des transistors 14, 15 et a un niveau tel que ces transistors sont saturés lorsque le signal de commande de lecture-écriture du trajet 36 est à l'état de lecture et qui disparaissent lorsque le signal de commande de lecture-écriture du trajet 36 est à l'état d'écriture. Les émetteurs des transistors 22, 23 sont connectés aux prises d'extrémités d'un enroulement 24 Une prise centrale 26 d'enroulement 24 est reliée à la borne positive d'une source 37 de courant constant qui transmet le courant nécessaire auxmodesde lecture et d'écriture Comme des niveaux différents de courant sont nécessaires, un niveau élevé en mode d'écriture et un faible niveau en mode de lecture, le signal de commande de lecture-écriture transmis par le trajet 36 parvient aussi à la source 37 de courant qui change son signal de'sortie qui passe à un niveau élevé lorsque l'état du signal de commande de lecture-écriture indique le mode d'écriture, et à un faible niveau lorsque ce signal de commande de lecture-écriture indique le mode de lecture Le borne de la source 37 de courant est reliée à une borne négative 19 b de l'alimentation. Les collecteurs des transistors 22, 23 sont reliés à des trajets 27, 28 de passage des signaux de données lues si bien qu'un signal bipolaire lu ou restitué est transmis à un amplificateur différentiel classique 34 en mode de lecture Il est commode qu'un blindage 29 mis à la masse soit associé au trajet 27, 28 Des impédances élévatrices non linéaires de collecteursterminent les trajets 27, 28, à distance des collecteurs des transistors 22, 23 Bien que ces impédances non linéaires puissent avoir plusieurs formes différentes, la forme préférée comporte une diode 30 et une résistance 31 montées en parallèle entre une borne positive 19 a de l'alimentation et le trajet 27, et une diode 32 et une résistance 33 montées entre le trajet 28 et la borne positive 19 a de l'alimentation. Lors du fonctionnement à la fois en mode d'écriture et en mode de lecture, les transistors 22, 23 forment ensemble un amplificateur différentiel. Lorsqu'une opération d'écriture doit être exécutée, un signal de commande de lecture-écriture transmis par le trajet 36 est mis à son état correspondant au mode d'écriture Ceci provoque l'arrêt de la conduction des transistors 14, 15 et le début de la transmission du signal de sortie de niveau élevé de la source de courant 37, par exemple à plusieurs centaines de milli- ampères, correspondant au mode d'écriture Les données d'écriture transmises au trajet 10 provoquent un chan- gement du signal de sortie du basculeur J-K 11 comme décrit précédemment, un signal logique 1 de la ligne 12 étant une tension relativement-élevée par rapport au signal logique O Ainsi, un signal logique 1 dans la ligne 12 a tendance à faire passer le transistor 22 à l'état conducteur, en provoquant le passage de la plus grande partie du courant de la source 37 de la borne positive 19 a de l'alimentation, par l'intermédiaire de la résistance 31 et de la diode et du trajet 27 par l'intermédiaire du collecteur du transistor 22 vers son émetteur A partir du transis- tor 22, le courant circule dans une partie 24 a de l'enroulement 24 vers la prise centrale 26 puis, par l'intermédiaire de la source de courant 37, vers la borne négative 19 b de l'alimentation Simultanément, lorsque la tension de la ligne 12 est relativement élevée du fait de la présence d'un signal logique 1, la tension dans la ligne 13 est relativement faible étant donné la présence simultanée d'un signal logique 0 transmis par la borne R du basculeur J-K 11 Ceci a tendance à faire passer le transistor 23 à l'état non conducteur si bien qu'un courant relativement réduit de la source 37 circule de la diode 32 et de la résistanc 33 dans le trajet 28, le transistor 23 * 7 et une partie 24 b de l'enroulement 24 vers la prise cen- trale 26 Ainsi, le flux résultant créé par l'enroulement 24 a une première polarité imposée par la plus grande circulation du courant dans la partie 24 a de l'enroulemet, de sa prise d'extrémité vers la prise centrale 26, par rapport au courant de sens opposés circulant dans la partie 24 b de l'enroulement 24 de la prise d'extré- mité vers la prise centrale 26. Lorsque le signal du trajet 10 change d'état, 1 O les signaux de sortie du basculeur J-K 11 changent aussi,si bien que le signal de la ligne 12 devient un signal logique O avec une tension relativement faible et le signal de la ligne 13 devient un signal logique 1 avec une tension relativement élevée Dans ce cas, le transistor 22 est dirigé vers l'état non conducteur et le transistor 23 vers l'état conducteur, un plus grand pourcentage du courant circulant dans la source 37 Ainsi, le courant relatif de courant circulant dans les parties 24 a, 24 b de l'enroulement 24 s'inverse et provoque un flux magnétique résultant de polarité opposéecar le flux créé par la partie 24 b de l'enroulement 24 est différent de celui créé par la partie 24 a et plus grand Pendant le mode d'écri- ture, le courant d'intensité d'élevée circulant dans la source 37 crée dans les résistances 31, 33 des chutes de tension suffisamment grandes pour que les diodes 30, 32 soient polarisées dans le sens direct, si bien que les extrémités des trajets 27, 28 reliés à l'amplificateur 34 sont à un potentiel qui n'est inférieur que d'une chute de tension dans une diode au potentiel de la borne positive 19 a de l'alimentation. Lorsque le circuit d'excitation et préamplica- teur doit être remis en mode de lecture, le signal de commande de lectureécriture est mis dans un état correspondant au mode de lecture et il est appliqué au trajet 36 qui provoque la mise à saturation des transistors 14, 15 et la transmission par la source de courant 37 de son signal de faible niveau correspon- dant au mode de lecture Comme les transistors 14, sont saturés, les lignes 12, 13 sont reliées en commun par un trajet à faible impédance à une première borne du condensateur 17 et de la résistance 16 qui est montée en shunt: ce phénomène provoque essentiel- lement la connexion des lignes 12, 13 et des bases des transistors 22, 23 mutuellement et à la masse alternative Comme les bases des transistors 22, 23 sont à la masse alternative, ces transistors jouent le râle d'amplificateurs à bases communes et des signaux de tension induits par un-champ externe à flux fluctuant appliqué à l'enroulement 24 et appliqué aux émetteurs des transistors 22, 23 commandent les courants de collecteurs des transistors 22, 23 Lorsque le flux créé en mode de lecture induit un courant de signal dans la partie 24 b de l'enroulement 24 avec une polarité qui réduit le courant circulant dans l'émetteur du transistor 22, la même réduction de courant pratiquement est observée dans le courant provenant de la borne positive 19 a de l'alimentation et circulant dans la résistance 31 et vers le collecteur du transistor 22. Simultanément, le flux identique agit sur la partie 24 b de l'enroulement 24 et provoque l'induction d'un changement de courant d'amplitude et de polarité opposée, et le courant dans l'émetteur et le collec- teur du transistor 23 augmente de cette amplitude. Le transistor 23 conduit donc relativement plus de courant de son collecteur à son émetteur que du collecteur à l'émetteur du transistor 22, et le courant qui circule dans la résistance 31 est plus faible que celui qui circule dans la résistance 33 La chute de tension aux bornes de la résistance 31 diminue ainsi alors que la chute de tension aux bornes de la résistance 33 augmente En conséquence, étant donné les chutes de tension inégales dans les résistances 31 et 33 qui ont des valeurs relativement grandes, une tension différentielle relativement grande est appliquée aux entrées de l'amplificateur 34, le trajet 27 étant positif par rapport au trajet 28, et un signal de tension de lecture d'une première polarité est transmis à la sortie de l'amplificateur 34 par un trajet 35. Les valeurs des résistances 31, 33 doivent être choisies en fonction des principes bien connus afin que la ligne de transmission comprenant les trajets 27, 28 et le blindage 29 ait une terminaison convenable. Lorsque le flux s'inverse, le changement du flux induit un changement de courant en sens opposé dans les parties 24 a, 24 b de l'enroulement 24 Le courant dans le collecteur et l'émetteur du transistor 22 augmente alors que celui du transistor 23 diminue. La situation s'inverse en ce qui concerne le potentiel aux connexions des résistances 31, 33 aux trajets 27, 28 et l'amplificateur 34 transmet un signal de sortie ayant une polarité différente dans le trajet Ainsi, un flux variable imposé à l'enroulement 24 provoque une variation correspondante du signal de sortie de l'amplificateur 34 dans le trajet 35, et l'information contenue dans les variations de flux imposées à l'enroulement 24 est transformée en un signal électrique variable Le courant qui circule en mode de lecture dans les résistances 31, 33 est si faible que les diodes 30, 32 ne conduisent pas. Ainsi, les tensions aux entrées de l'amplificateur 34 reflètent les courant réels dans les transistors 22, 23 et le flux détecté par l'enroulement 24 a tout moment. Dans l'application préférée de ce circuit d'excitation et préamplificateur, le transducteur dont l'enroulement 24 fait partie et les transistors 22, 23 (les éléments placés dans le cadre 18 en traits interrompus) sont tous déposés sur le support ou substrat de la tête magnétique, selon les techniques bien connues. De tels transducteurs formés par dépôt ont invariable- ment une faible impédance qui correspond très bien à la faible impédance d'entrée de la configuration à basescommunesdes transistors 22, 23 en mode de lecture. En outre, les courts trajets des signaux entre les prises d'extrémités de l'enroulement 24 et les émetteurs des transistors 22, 23 réduisent notablement le bruit et les pertes en lignes dus à des trajets plus longs de signaux Pendant l'écriture, la configuration à charge d'émetteur ou collecteur en commun des transistors 22, 23 présente une faible impédance de sortie, donnant encore la meilleure adaptation possible à l'enroulement 24. Bien qué le mode de réalisation représenté de l'invention mette en oeuvre des transistors de type NPN pour les tansistors 22, 23, il faut noter que le circuit d'excitation et préamplificateur peut être modifié afin qu'il utilise des transistors de type PNP Les polarités des bornes 19 a, 19 b de l'alimen- tation, des diodes 30-, 32 et de la source 37 de courant doivent être inversées lorsque les transistors 22, 23 sont des transistors PNP, collecteur pour collecteur et émetteur pour émetteur Des variations correspondantes sont aussi nécessaires dans le circuit de sortie du basculeur'J-K 11 et les transistors 14, 15. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titres d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Circuit d'excitation et préamplificateur destiné à être utilisé-avec un transducteur magnétique ayant un enroulement muni d'une prise centrale ( 26) et deux prises à une première et une seconde extrémité, et destiné à moduler un courant d'écriture circulant dans l'enroulement en fonction d'un signal bipolaire de données d'écriture et à préamplifier le signal restitué créé dans l'enroulement par un champ magnétique fluctuant qui lui est appliqué, le circuit étant caracté- risé en ce qu'il comprend une source de courant ( 37) ayant deux bornes dont une première est connectée à la prise centrale de l'enroulement afin qu'elle transmette des courants de niveaux de lecture et d'écri- ture en fonction des états de modes de lecture et d'écriture respectivement d'un signal de commande de lecture-écriture, une alimentation ayant des bornes ( 19 a, 19 b) de polarité correspondant respectivement à la polarité des bornes de la source de courant, une première borne ( 19 b) de l'alimentation étant reliée à l'autre borne de la-source de courant, et comprenant un premier et un second transistor ( 22, 23) ayant chacun son émetteur relié à la première ou à la seconde prise de l'enroulement respectivement, deux résistances élévatrices ( 20, 21) reliées chacune entre la base d'un transistor correspondant ( 22, 23) et l'autre borne de l'alimentation, deux lignes de données d'écriture ( 12, 13) reliées chacune à une première extrémité à la base d'un transistor respectif et recevant chacune la moitié du signal bipolaire de données d'écriture à son autre extrémité, deux circuits écrêteurs ( 14, ) montés chacun entre une ligne de données d'écriture ( 12, 13) et un point de masse alternative ( 16, 17) afin qu'ils reçoivent le signal de commande de lecture- écriture et que, en fonction des états des modes de lecture et d'écriture respeqtivement du signal de commande de lecture-écriture, ils écrêtent ou non les lignes de données d'écriture au point de la masse alternative, deux lignes de données de lecture ( 27, 28) reliées chacune à une première extrémité au collecteur d'un transistor respectif de pilotage et transmettant à l'autre extrémité le signal préamplifié restitué, et deux impédances élévatrices non linéaires de collecteurs ( 30, 31; 32, 33) montées chacune entre l'autre extrémité correspondante de l'une des lignes de données de lecture ( 27, 28) et l'autre borne ( 19 a) de l'alimentation. 2 Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque impédance élévatrice comporte un arrangement parallèle d'une résistance ( 31, 33) et d'une diode ( 30, 32), chaque diode conduisant dans l'état du mode d'écriture du signal de commande de lecture-écriture. 3 Circuit selon la revendications 1 et 2, caracté- risé en ce que la première borne de la source de courant et l'autre borne ( 19 a) de l'alimentation sont plus positives que l'autre borne de la source de courant et la première ( 19 b) de l'alimentation, et les transistors de pilotage sont tous deux de type NPN. 4 Circuit selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la première borne de la source de courant et l'autre borne ( 19 b) de l'alimentation sont plus négatives que l'autreborne de la source de courant et la première borne ( 19 a) de l'alimentation, et les transistors de pilotage sont tous deux de type PNP.