(57)【要約】  本発明は、オーディオアプリケーション用の磁気抵抗に基づく信号生成回路１００に関する。当該信号生成回路は、オーディオ信号源から入力電流信号４１を受け取り、この入力電流信号４１にしたがって磁場４２を生成するために構成された１つの磁場放射デバイス４を有する。前記第１磁気抵抗要素１０は、第１電気抵抗Ｒｂ１を有し、第２電気抵抗Ｒｂ２を有する第２磁気抵抗要素１１に直列に電気接続されている。入力電圧Ｖｄｄが、直列に接続されている前記第１磁気抵抗要素１０と前記第２磁気抵抗要素１１とにわたって印加されるときに、前記磁気抵抗に基づく信号生成回路１００が、前記第２磁気抵抗要素１１にわたって出力信号Ｖｏｕｔを提供する。前記出力信号Ｖｏｕｔが、前記電気抵抗Ｒｂ１，Ｒｂ２の関数であり、ダイナミックレンジ圧縮効果を引き起こす。前記第１電気抵抗Ｒｂ１と前記第２抵抗Ｒｂ２とが、前記磁場４２によって反対方向に変化する。
2019516205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオアプリケーション用の磁気抵抗に基づく信号生成回路（１００）において、
当該信号生成回路は、オーディオ信号源から入力電流信号（４１）を受け取り、この入力電流信号（４１）にしたがって磁場（４２）を生成するために構成された１つの磁場放射デバイス（４）と、１つの第２磁気抵抗要素（１１）に直列に電気接続された１つの第１磁気抵抗要素（１０）とを有し、
前記第１磁気抵抗要素（１０）は、第１電気抵抗（Ｒｂ１）を有する少なくとも１つの磁気抵抗セル（１）から成り、前記第２磁気抵抗要素（１１）は、第２電気抵抗（Ｒｂ２）を有する少なくとも１つの磁気抵抗セル（１）から成り、前記第１電気抵抗（Ｒｂ１）と前記第２抵抗（Ｒｂ２）との双方が、前記磁場（４２）によって変化し、
入力電圧（Ｖｄｄ）が、直列に接続されている前記第１磁気抵抗要素（１０）と前記第２磁気抵抗要素（１１）とにわたって印加されるときに、前記磁気抵抗に基づく信号生成回路（１００）が、前記第２磁気抵抗要素（１１）にわたって出力信号（Ｖｏｕｔ）を提供し、
前記出力信号（Ｖｏｕｔ）が、前記電気抵抗（Ｒｂ１，Ｒｂ２）の関数であり、ダイナミックレンジ圧縮効果を引き起こし、
前記磁気抵抗セル（１）が、磁気トンネル接合（２）を有し、
前記第１電気抵抗（Ｒｂ１）と前記第２抵抗（Ｒｂ２）とが、前記磁場（４２）によって反対方向に変化する当該信号生成回路。
【請求項２】
それぞれの第１磁気抵抗要素（１０）及び第２磁気抵抗要素（１１）が、複数の磁気抵抗セル（１）を有する請求項１に記載の信号生成回路。
【請求項３】
前記複数の磁気抵抗セル（１）は、直列に電気接続されていて、
その電気抵抗（Ｒ）は、前記複数の磁気抵抗セル（１）の電気抵抗の平均値に相当する請求項２に記載の信号生成回路。
【請求項４】
前記複数の磁気抵抗セル（１）は、複数の集合体から成り、それぞれの集合体が、直列に接続された複数の磁気抵抗セル（１）から成り、
前記複数の集合体は、互いに並列に電気接続されている請求項２に記載の信号生成回路。
【請求項５】
前記磁場デバイスは、前記第１磁気抵抗要素（１０）の少なくとも１つの磁気抵抗セル（１）の電気抵抗を変化させる第１方向を有する第１磁場部分（４２′）を生成させ、前記第２磁気抵抗要素（１１）の前記少なくとも１つの磁気抵抗セル（１）の電気抵抗を変化させる前記第１方向とは反対の第２方向を有する第２磁場部分（４２″）を生成させるように構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の信号生成回路。
【請求項６】
前記磁場デバイスは、前記入力電流信号（４１）を通電するために構成された１つの磁場用配線（４）から成る請求項１〜５のいずれか１項に記載の信号生成回路。
【請求項７】
前記磁場用配線（４）は、第１極性を有する第１入力電流部分（４１′）に通電するための第１部分（４′）と、前記第１極性とは反対の第２極性を有する第２入力電流部分（４１″）に通電するための第２部分（４″）とから成り、
前記第１部分（４′）は、前記第１磁気抵抗要素（１０）をアドレス付けし、前記第２部分（４″）は、前記第２磁気抵抗要素（１１）をアドレス付けする請求項６に記載の信号生成回路。
【請求項８】
前記磁気トンネル接合（２）は、自由に配向可能なセンス磁化方向（２１０）を有する１つのセンス層（２１）と、ピン止めされた記憶磁化方向（２３０）を有する１つの基準層（２３）と、１つの非磁性層（２２）とを含み、
前記電気抵抗が、前記基準磁化方向（２３０）に対する前記センス磁化方向（２１０）の相対配向にしたがって変化する請求項１〜７のいずれか１項に記載の信号生成回路。
【請求項９】
前記磁気抵抗素子（１）の磁気抵抗効果が、巨大磁気抵抗に基づくように、前記非磁性層（２２）は、金属から成る請求項８に記載の信号生成回路。
【請求項１０】
前記磁気抵抗素子（１）の磁気抵抗効果が、トンネル磁気抵抗に基づくように、前記非磁性層（２２）は、薄膜絶縁体から成る請求項８に記載の信号生成回路。
【請求項１１】
前記基準層（２３）は、その安定性を向上させ、前記自由層との静磁気結合を減少させるために合成強磁性構造を有する請求項８〜１０のいずれか１項に記載の信号生成回路。
【請求項１２】
前記磁気トンネル接合（２）は、前記基準磁化方向（２３０）を高閾値温度（ＴＨ）でピン止めするように前記基準層（２３）を交換結合する１つのピニング層（２４）を有する請求項８〜１１のいずれか１項に記載の信号生成回路。
【請求項１３】
前記高閾値温度（ＴＨ）が、約２００℃〜約４００℃の範囲内にあるように、前記ピニング層（２４）は、反強磁性体から成る請求項１２に記載の信号生成回路。
【請求項１４】
前記第１磁気抵抗要素（１０）内に構成された少なくとも１つの前記磁気抵抗セル（１）の記憶磁化方向（２３０）が、前記第２磁気抵抗要素（１１）内に構成された少なくとも１つの前記磁気抵抗セル（１）の前記記憶磁化方向（２３０）とは反対の方向に指向される請求項８〜１３のいずれか１項に記載の信号生成回路。
【請求項１５】
前記出力信号（Ｖｏｕｔ）に直列に電気接続された線形半導体増幅器（６０）をさらに有する請求項１〜１４のいずれか１項に記載の信号生成回路。
【請求項１６】
前記磁場放射デバイス（４）に直列に電気接続された線形半導体増幅器（６０）をさらに有する請求項１〜１５のいずれか１項に記載の信号生成回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーディオアプリケーション用の磁気抵抗に基づく信号生成回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の欠点を有するにもかかわらず、真空管が、ハイエンドのオーディオアプリケーションにおける信号増幅用に非常に一般に採用されている。真空管の入力信号が、閾値を超えるときに、当該真空管がオーバードライブするので、その出力利得が、この閾値の上で徐々に減少する。その結果、「ソフトクリップ（ｓｏｆｔ  ｃｌｉｐｐｉｎｇ）」と呼ばれる出力電圧の非線形飽和が誘起される。このような飽和は、入力信号の著しい歪みが非常に望まれる用途において、例えば高利得の機器用増幅器において有益である。特に、「ソフトクリップ」は、より豊かな音を作り出すと考えられている低出力／低次の高調波スペクトルをもたらす。
【０００３】
他方で、トランジスタ技術に依拠する半導体増幅器は、滑らかな「ソフトクリップ」の飽和を呈しない。代わりに、その入力閾値を超えると、当該半導体増幅器の出力が、急激にクリップされるので、「ハードクリップ」する飽和が発生する。このハードクリップの挙動が、原信号に対して高出力／高次の高調波をもたらす。当該高出力／高次の高調波は、（音響心理効果に起因して）耳にとって耳障りであり且つ不快であると考えられている。
【０００４】
半導体技術を使用するこのソフトクリップのエミュレーション（対応策）が達成され得るが、多くの場合、複雑なトポロジー又は高価なデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を必要とする。
【０００５】
その結果、真空管は、多数の欠点及び弱点にもかかわらず広く使用されている。確かに、真空管は、適切に機能させるためには、通常は３００Ｖよりも大きい動作電圧を必要とする。これらの電圧は、高価で且つ重い電力変圧器を必要とする。潜在的に死に至らせる放電をユーザに曝し得る大きいコンデンサも、電源装置において必要とされる。必要な機能は、一般に２００〜３００℃の範囲内で真空管を加熱することを必要とする。この加熱は、一定の電力消費、数分のウォームアップ及びクールダウン時間並びにヒータに供する固有の電源装置の設計を意味する。さらに、この加熱は、適切な筐体通気孔を必要とし、隣接した構成要素の早期劣化の原因になり得る。真空管の高いインピーダンスは、オーディオスピーカーのような低いインピーダンス負荷用の整合出力変圧器を必要とする。真空管は、壊れやすく、動作中に、特に高温時に簡単に損傷する。真空管は、動作させるために熱電子放出に依存し、陰極の電子放出が動作中に消耗する。その結果、真空管の寿命は、制限され予測できない。
【０００６】
さらに、真空管は、寄生マイクロフォン効果を促進し得るガラス球内に入れなければならない。真空管は、重さの割にはサイズが大きく、高い電圧／高い温度を伴うので、持ち運びできる省電力の用途に適さない。当該真空管の製造は、相当な割合の手作業を必要とする結果、当該真空管の特性のばらつきが大きくなり、生産コストを高くする（一般に、１個当たり数百ドル）。さらに、真空管は、その最適な性能に達し得る前に試運転期間を必要とする。
【０００７】
本発明は、オーディオアプリケーション用の磁気抵抗に基づく信号生成回路に関する。当該信号生成回路は、オーディオ信号源から入力電流信号を受け取り、この入力電流信号にしたがって磁場を生成するために構成された１つの磁場放射デバイスと、１つの第２磁気抵抗要素に直列に電気接続された１つの第１磁気抵抗要素とを有する。当該第１磁気抵抗要素は、第１電気抵抗を有する少なくとも１つの磁気抵抗セルから成り、当該第２磁気抵抗要素は、第２電気抵抗を有する少なくとも１つの磁気抵抗セルから成り、当該第１電気抵抗と当該第２抵抗との双方が、当該磁場によって変化する。入力電圧が、直列に接続されている当該第１磁気抵抗要素と当該第２磁気抵抗要素とにわたって印加されるときに、当該磁気抵抗に基づく信号生成回路が、当該第２磁気抵抗要素にわたって出力信号を提供する。当該出力信号が、当該電気抵抗の関数であり、ダイナミックレンジ圧縮効果を引き起こす。この場合、当該磁気抵抗セルが、磁気トンネル接合を有する。この場合、当該第１電気抵抗と当該第２抵抗とが、当該磁場によって反対方向に変化する。
【０００８】
本発明は、例示され図面で示された実施の形態の説明によってより良好に理解される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】１つの実施の形態によるオーディオアプリケーション用の磁気抵抗に基づく信号生成デバイス（回路）を示す。
【図２】１つの実施の形態による自己参照型ＭＲＡＭセルから成る磁気抵抗セルを示す。
【図３】ＭＲＡＭ素子から成る磁気抵抗セルに対するヒステリシスループを示す。
【図４】入力電流の関数としての出力電圧のグラフを示す。
【図５】１つの実施の形態による正弦入力電流の関数としての信号生成デバイスの出力電圧のグラフを示す。
【図６】半導体線形増幅器の出力電圧のグラフを示す。
【図７】正弦入力電流に対して取得された信号生成デバイスの電圧出力の高調波を、オーバードライブされた半導体線形増幅器の高調波と比較したグラフを示す。
【図８】１つの実施の形態による半導体線形増幅器と組み合わせた信号生成デバイスを示す。
【図９】１つの実施の形態による信号生成デバイスを示す。この場合、第１磁気抵抗要素と第２磁気抵抗要素とのそれぞれの磁気抵抗要素が、複数の磁気抵抗セルから成る。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、１つの実施の形態によるオーディオアプリケーション用の磁気抵抗に基づく信号生成デバイスを示す。分圧器として構成された信号生成デバイス（回路）１００が、第２磁気抵抗要素１１に直列に電気接続された第１磁気抵抗要素１０を有する。第１磁気抵抗要素１０は、磁場４２と共に変化する第１電気抵抗Ｒｂ１を有する磁気抵抗セル１の集合体から成り、第２磁気抵抗要素１１は、磁場４２と共に変化する第２電気抵抗Ｒｂ２を有する磁気抵抗セル１の集合体から成る。バイアス電圧Ｖｄｄが、直列に接続された第１磁気抵抗要素１０と第２測定抵抗要素とにわたって印加されるときに、この第２磁気抵抗要素１１にわたる出力電圧Ｖｏｕｔが、当該磁場と共に変化する。
【００１１】
信号生成デバイス１００は、（図１に示さなかった）オーディオ信号源から入力電流４１を受け取り、当該入力信号４１にしたがって磁場４２を生成するために構成された磁場デバイス４をさらに有する。
【００１２】
図１の例では、当該磁場デバイスは、磁場４２を生成する入力電流４１を通電するために構成された第１抵抗ＲＦＬを有する磁場用配線４として示されている。代わりに、磁場デバイス４は、入力電流４１が（図示しなかった）外部コイルに通電されるときに、信号生成デバイス１００の全体にわたって磁場を包括的に発生させる当該外部コイルから構成してもよい。
【００１３】
１つの実施の形態では、当該磁気抵抗セルが、自己参照型ＭＲＡＭセル１から成る。ＭＲＡＭセル１の例が、図２に示されている。この特定の例では、この磁気抵抗セル１は、自由に配向可能なセンス磁化方向２１０を呈するセンス層２１と、ピン止めされた記憶磁化方向２３０を呈する基準層２３と、このセンス層２１とこの基準層２３との間に形成された分離層２２とを含む磁気トンネル接合２を有する。信号生成デバイス１００の通常の動作温度（一般に１５０℃未満）では、センス磁化方向２１０は、磁場デバイス４によって生成された磁場４２に沿って配向される一方で、基準磁化方向２３０の方向は変更されないままである。したがって、磁気抵抗セル１の電気抵抗Ｒｂ１，Ｒｂ２が、１つの基準磁化方向２３０に対するセンス磁化方向２１０の相対配向の変化にしたがって変化する。図３は、ＭＲＡＭ素子に対するヒステリシスループ又は磁化曲線を示す。この場合、ＭＲＡＭ素子１の抵抗Ｒの変化が、入力電流Ｉ、すなわち磁場４２の関数としてプロットされている。
【００１４】
センス層２１及び記憶層２３は、磁性材料、特に強磁性型の磁性材料を含んでもよく、又は磁性材料、特に強磁性型の磁性材料から成ってもよい。強磁性材料は、特別の保持力を有する磁化によって特徴付けられ得る。当該保持力は、磁化が１つの方向に飽和された後に当該磁化を反転させるための磁場の大きさを示す。一般に、センス層２１及び記憶層２３は、同じ強磁性材料を含んでもよく、又は異なる強磁性材料を含んでもよい。センス層２１は、軟磁性材料、すなわち比較的低い保持力を有する磁性材料を含んでもよい一方で、記憶層２３は、硬磁性材料、すなわち比較的高い保持力を有する磁性材料を含んでもよい。こうして、センス層２１の磁化方向は、入力電流４１に応じて生成される低強度の磁場４２の下で容易に変更され得る一方で、記憶磁化方向２３０は不変のままである。適切な強磁性材料は、典型元素を伴うか又は伴わない遷移金属、希土類元素及びそれらの合金を含む。例えば、適切な強磁性材料は、鉄（「Ｆｅ」）、コバルト（「Ｃｏ」）、ニッケル（「Ｎｉ」）と、パーマロイ（又はＮｉ８０Ｆｅ２０）のようなそれらの合金と、Ｎｉ、Ｆｅ及びホウ素（「Ｂ」）を母材とした合金と、ＣｏＦｅと、Ｃｏ、Ｆｅ及びＢを母材とした合金とを含む。場合によっては、Ｎｉ及びＦｅ（及びオプションでＢ）を母材とした合金は、Ｃｏ及びＦｅ（及びオプションでＢ）を母材とした合金よりも小さい保持力を有し得る。センス層２１及び記憶層２３のそれぞれの厚さは、約１ｎｍ〜約２０ｎｍのようなｎｍの範囲内にあり得る。センス層２１及び記憶層２３のその他の実装が考えられる。例えば、センス層２１及び記憶層２３の一方又は双方が、いわゆる合成反強磁性層のような複数の副層を有してもよい。代わりに、記憶層２３は、合成強磁性構造を有してもよい。この合成強磁性構造は、安定性が向上し、記憶層２３とセンス層２１との間の静磁気結合を減少させる。
【００１５】
１つの実施の形態では、分離層２２が、絶縁材料を含み得るか又は絶縁材料から成り得るトンネル障壁層である。適切な絶縁材料は、酸化アルミニウム（例えば、Ａｌ２Ｏ３）及び酸化マグネシウム（例えば、ＭｇＯ）のような酸化物を含む。トンネル障壁層２２の厚さは、約１ｎｍ〜約１０ｎｍのようなｎｍの範囲内にあり得る。
【００１６】
磁気トンネル結合２は、ピニング層２４をさらに含んでもよい。このピニング層２４は、記憶層２３に隣接するように配置されていて、ピニング層２４内又はその近くの温度が低閾値温度ＴＬにあるときに、交換バイアスを通じて記憶磁化方向２３０を特定の方向に沿って固定させる。当該温度が、高閾値温度ＴＨにあるときに、ピニング層２４は、記憶磁化方向２３０を解放又はデカップルすることで、記憶磁化方向２３０が、別の方向に切り替えられ得る。
【００１７】
ピニング層２４は、磁性材料、特に反強磁性の種類の磁気材料を含み得るか又は当該材料から成り得る。適切な反強磁性材料は、遷移金属及びそれらの合金を含む。例えば、適切な反強磁性材料は、イリジウム（Ｉｒ）及びＭｎを母材とした合金（例えば、ＩｒＭｎ）と、Ｆｅ及びＭｎを母材とした合金（例えば、ＦｅＭｎ）と、白金（Ｐｔ）及びＭｎを母材とした合金（例えば、ＰｔＭｎ）と、Ｎｉ及びＭｎを母材とした合金（例えば、ＮｉＭｎ）のようなマンガン（Ｍｎ）を母材とした合金とを含む。好ましくは、高温閾値温度ＴＨが、約２００℃〜約４００℃の範囲内にあり得るように、すなわち信号生成デバイス１００の通常の動作温度よりも十分に高くあり得るように、反強磁性材料は、Ｐｔ及びＭｎを母材とした（又はＮｉ及びＭｎを母材とした）合金のような高温反強磁性体を含む。この場合、記憶磁化方向２３０は、製品の寿命中に固定され得る。
【００１８】
１つのバリエーションでは、分離層２２が、銅のような金属を含むか又は当該金属から形成され得る。この構成では、磁気抵抗素子１の磁気抵抗効果が、巨大磁気抵抗に基づく。
【００１９】
（図示しなかった）別のバリエーションでは、分離層２２は、異方性磁気抵抗効果を提供するＮｉＦｅ合金のような強磁性の金属又は合金を含むか当該強磁性の金属又は合金から形成され得る。
【００２０】
１つの実施の形態では、第１磁気抵抗要素１０の第１抵抗Ｒｂ１が、第２磁気抵抗要素１１の第２抵抗Ｒｂ２とは反対に変化する。
【００２１】
磁気抵抗セル１が、上記のＭＲＡＭセルから成る場合には、第１磁気抵抗要素１０内に構成された磁気抵抗セル１の記憶磁化方向２３０が、第２磁気抵抗要素１１内に構成された磁気抵抗セル１の記憶磁化方向２３０とは反対の方向に指向され得る。当該記憶磁化方向２３０の指向は、スピン分極電流を磁気トンネル接合２に通電し、この磁気トンネル接合２を高閾値温度ＴＨに加熱し、記憶磁化方向２３０を、例えば磁場方向に配向することによってプログラミン動作中に実行され得る。
【００２２】
第１磁気抵抗要素１０と第２磁気抵抗要素１１とにおける磁気抵抗セル１の記憶磁化方向２３０の反対の指向に起因して、第１磁気抵抗要素１０の第１抵抗Ｒｂ１が、同じ磁場に応じて第２磁気抵抗要素１１の第２抵抗Ｒｂ２とは反対に変化する。例えば、第１抵抗Ｒｂ１が小さくなる一方で、第２抵抗Ｒｂ２が大きくなると、出力電圧Ｖｏｕｔが、入力電流４１にしたがって変化する。
【００２３】
図４は、入力電流４１の関数としての出力電圧Ｖｏｕｔのグラフを示す。入力電流４１が増大するにつれて、磁気抵抗セル１のセンス磁化方向２１０が、発生した磁場４２の方向に徐々に飽和する。記憶磁化方向２３０に依存して、抵抗Ｒｂ１及びＲｂ２が、低い値又は高い値になる。ＭＲＡＭセル１が、磁場４２の方向に徐々に飽和するにつれて、第１磁気抵抗要素１０及び第２磁気抵抗要素１１の抵抗Ｒｂ１及びＲｂ２が、低い値又は高い値に徐々に飽和する。その結果、出力電圧Ｖｏｕｔが、低い値（Ｖｄｄ／２−Ｖｓａｔ）又は高い値（Ｖｄｄ／２＋Ｖｓａｔ）に徐々に飽和する。ここで、Ｖｓａｔは、磁気抵抗セル１の飽和電圧である。出力電圧Ｖｏｕｔのこの挙動は、真空管増幅器に特有の「ソフトクリップ」の挙動に相当するダイナミックレンジ圧縮効果を引き起こす。
【００２４】
図５は、信号生成デバイス１００の出力電圧Ｖｏｕｔのグラフを増大する異なる４つの増幅値を有する正弦入力電流４１の関数として示す。信号生成デバイス１００のダイナミックレンジ圧縮効果は、飽和状態に達したときでも、出力電圧Ｖｏｕｔが入力電流４１の全ての増幅値に対して滑らかである結果をもたらす。ここで、用語の滑らかは、出力電圧Ｖｏｕｔが、不連続性又は中断を有しない滑らかな関数によって示され得ることを意味する。
【００２５】
図６は、信号生成デバイス１００の出力電圧と同様な飽和閾値及び利得を有する半導体線形増幅器の出力電圧のグラフを、増大する異なる４つの増幅値を有する正弦入力電流の関数として示す。当該入力電流の振幅が、１つの閾値を超えるときに、当該半導体線形増幅器の出力電圧は、急激にクリップされる。当該半導体線形増幅器の出力電圧は、滑らかな「ソフトクリップ」する飽和を呈しないで、むしろ「ハードクリップ」する飽和を呈する。
【００２６】
図７は、正弦入力電流４１に対して取得された信号生成デバイス１００の電圧出力Ｖｏｕｔの高調波を、当該信号生成デバイス１００の出力電圧と同様な飽和閾値及び利得を有する半導体線形増幅器の高調波と比較したグラフを示す。偶数次の高調波の欠落は、当該信号生成デバイス１００及び当該半導体増幅器で考えられる回路トポロジーに起因し得る。
【００２７】
信号生成デバイス１００は、利得増幅のために特別に設計されておらず、むしろ信号を生成するために設計されている結果、出力電圧Ｖｏｕｔを増幅するための線形半導体増幅器とみなされ得る。図８は、１つの実施の形態による、出力電圧（信号）Ｖｏｕｔに直列に電気接続された線形半導体増幅器６０をさらに有する信号生成デバイス１００を示す。この線形半導体増幅器６０は、利得段に基づくＭＯＳＦＥＴ又はオペアンプを有し得る。この半導体増幅器６０が、その線形状態で常に動作することを確実にするように、この半導体増幅器６０の利得が適合されなければならない。その結果、出力電圧信号Ｖｏｕｔの波形が、この増幅ステップ中にさらに歪まない。
【００２８】
図９に示された実施の形態では、それぞれの第１磁気抵抗要素１０及び第２磁気抵抗要素１１が、複数の磁気抵抗セル１を有する。図９の特別な例では、当該それぞれの第１磁気抵抗要素１０及び第２磁気抵抗要素１１は、複数の導電ストラップ３を介して直列に電気接続された複数のＭＲＡＭセル１を有する。このような構成では、第１抵抗Ｒｂ１が、第１磁気抵抗要素１０内の複数の磁気抵抗セル１の複数の電気抵抗の平均値に相当し、第２抵抗Ｒｂ２が、第２磁気抵抗要素１１内の複数の磁気抵抗セル１の複数の電気抵抗の平均値に相当する。第１抵抗Ｒｂ１及び第２抵抗Ｒｂ２の平均化された特性に起因して、その出力電圧Ｖｏｕｔは、これらの磁気抵抗セルの製造工程で発生するばらつきに対してあまり敏感でない。それぞれの個々のＭＲＡＭセル１のヒステリシスな挙動が、当該平均の第１抵抗Ｒｂ１及び第２抵抗Ｒｂ２において相殺されやすい。
【００２９】
図９の構成では、第１デバイスは、第１磁気抵抗要素１０内の複数の磁気抵抗セル１をアドレス付けする第１部分４′と、第２磁気抵抗要素１１内の複数の磁気抵抗セル１をアドレス付けする第２部分４″とを有する１つの磁場用配線４である。入力電流４１が、磁場用配線４に通電されるときに、第１入力電流部分４１′が、第１磁気抵抗要素１０内のそれぞれの磁気抵抗セル１のセンス磁化方向２１０を配向させる第１磁場部分４２′を生成する第１部分４′に通電される。第２入力電流部分４１″が、第２磁気抵抗要素１１内のそれぞれの磁気抵抗セル１のセンス磁化方向２１０を配向させる第２磁場部分４２″を生成する第２部分４″に通電される。
【００３０】
磁場用配線４のＵ字形に起因して、第１入力電流部分４１′が、第２入力電流部分４１″の極性とは反対の極性で第１部分４′に通電される。したがって、第１磁気抵抗要素１０内のそれぞれの磁気抵抗セル１のセンス磁化方向２１０が、第２磁気抵抗要素１１内のそれぞれの磁気抵抗セル１のセンス磁化方向２１０とは反対の方向に配向される（図９参照）。記憶磁化方向２３０が、そのプログラミングされた方向に配向されたままなので、磁場用配線４への入力電流の通電が、第１抵抗Ｒｂ１を第２抵抗Ｒｂ２とは反対に変化させる。
【００３１】
磁場用配線４のＵ字形の代わりに、磁場用配線４は、第２部分″から独立して第１入力電流部分４１′に通電するように制御される第１部分４′と、反対の極性を有する第２入力電流部分４１″とを有してもよい。
【００３２】
図９には、複数の磁気抵抗セル１が、複数のＭＲＡＭセルによって示されているが、これらの磁気抵抗セルは、巨大磁気抵抗、又は異方性磁気抵抗効果を提供する磁気抵抗要素又はこれらの磁気抵抗の任意の組み合わせに基づく１つの磁気抵抗要素から構成されてもよい。
【００３３】
本発明は、上記の例示に限定されず、その他の例示も本特許の特許請求の範囲内で可能であることが分かる。
【００３４】
例えば、それぞれの第１磁気抵抗要素１０及び第２磁気抵抗要素１１は、（図９の構成のような）複数の磁気抵抗セル１から構成でき、磁場デバイス４は、（図示しなかった）外部コイル、又は単一の生成デバイス１００の全体にわたって磁場４２を包括的に生成するように（図１に示されたような）１本の磁場用配線から構成できる。このような場合には、異なる構成又は（図１及び９のうちの１つの構成のような）分圧器の構成が、第２磁気抵抗要素１１の第２抵抗Ｒｂ２とは反対に変化する第１磁気抵抗要素１０の第１抵抗Ｒｂ１を提供することによって取得され得る。磁気抵抗セル１が、１つのＭＲＡＭセルから成る場合には、差動構成が、第１磁気抵抗要素１０内に構成された磁気抵抗セル１の記憶磁化方向２３０を、第２磁気抵抗要素１１内に構成された磁気抵抗セル１の記憶磁化方向２３０とは反対の方向にプログラミングすることによって達成され得る。
【００３５】
第１磁気抵抗要素１０及び第２磁気抵抗要素１１内に構成された複数の磁気抵抗セル１は、直列に及び／又は並列に配置され得る。図示しなかった構成では、直列に接続された複数の磁気抵抗セル１から成る１つ又は複数の部分集合体がそれぞれ、並列に接続され得る。このような配置は、信号生成デバイス１００のロバスト性（ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ）を向上させ得る。
【００３６】
磁気抵抗セル１が、複数のＭＲＡＭセルから成る場合には、これらのＭＲＡＭセルは、長方形、円形及び楕円形を含む任意の適切な形を成す磁気トンネル接合を有し得る。
【００３７】
図示しなかった別の構成では、信号生成デバイス１００は、ただ１つの磁気抵抗セル１から成る。この場合、出力電圧Ｖｏｕｔは、磁場４２内の磁気抵抗セル１の変化する抵抗の応答に相当する。
【符号の説明】
【００３８】
１      磁気抵抗セル、ＭＲＡＭセル
１０    第１磁気抵抗要素
１１    第２磁気抵抗要素
１００  磁気抵抗に基づく信号生成デバイス（回路）
２      磁気トンネル接合
２１    センス層
２１０  センス磁化方向
２２    トンネル障壁層
２３    基準層
２３０  基準磁化方向
２４    強磁性層
３      導電ストラップ
４      磁場デバイス、磁場用配線
４′    磁場用配線の第１部分
４″    磁場用配線の第２部分
４１    入力電流
４１′  第１入力電流部分
４１″  第２入力電流部分
４２    外部磁場
４２′  第１磁場部分
４２″  第２磁場部分
６０    半導体増幅器
Ｒａｖｇ  平均抵抗
Ｒｂ１  第１抵抗
Ｒｂ２  第２抵抗
ＲＦＬ  磁場用配線抵抗
Ｖｄｄ  入力電圧
Ｖｏｕｔ  出力電圧
【図１】
2019516205.tif 000003
【図２】
2019516205.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年11月15日(2018.11.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーディオアプリケーション用の磁気抵抗に基づく信号生成回路において、
当該信号生成回路は、オーディオ信号源から入力電流信号を受け取り、この入力電流信号にしたがって磁場を生成するために構成された１つの磁場放射デバイスと、１つの第２磁気抵抗要素に直列に電気接続された１つの第１磁気抵抗要素とを有し、
前記第１磁気抵抗要素は、第１電気抵抗を有する少なくとも１つの磁気抵抗セルから成り、前記第２磁気抵抗要素は、第２電気抵抗を有する少なくとも１つの磁気抵抗セルから成り、前記第１電気抵抗と前記第２抵抗との双方が、前記磁場によって変化し、
入力電圧が、直列に接続されている前記第１磁気抵抗要素と前記第２磁気抵抗要素とにわたって印加されるときに、前記磁気抵抗に基づく信号生成回路が、前記第２磁気抵抗要素にわたって出力信号を提供し、
前記出力信号が、前記電気抵抗の関数であり、ダイナミックレンジ圧縮効果を引き起こし、
前記磁気抵抗セルが、磁気トンネル接合を有し、
前記第１電気抵抗と前記第２抵抗とが、前記磁場によって反対方向に変化する当該信号生成回路。
【請求項２】
それぞれの第１磁気抵抗要素及び第２磁気抵抗要素が、複数の磁気抵抗セルを有する請求項１に記載の信号生成回路。
【請求項３】
前記複数の磁気抵抗セルは、直列に電気接続されていて、
その電気抵抗は、前記複数の磁気抵抗セルの電気抵抗の平均値に相当する請求項２に記載の信号生成回路。
【請求項４】
前記複数の磁気抵抗セルは、複数の集合体から成り、それぞれの集合体が、直列に接続された複数の磁気抵抗セルから成り、
前記複数の集合体は、互いに並列に電気接続されている請求項２に記載の信号生成回路。
【請求項５】
前記磁場デバイスは、前記第１磁気抵抗要素の少なくとも１つの磁気抵抗セルの電気抵抗を変化させる第１方向を有する第１磁場部分を生成させ、前記第２磁気抵抗要素の前記少なくとも１つの磁気抵抗セルの電気抵抗を変化させる前記第１方向とは反対の第２方向を有する第２磁場部分を生成させるように構成されている請求項１に記載の信号生成回路。
【請求項６】
前記磁場デバイスは、前記入力電流信号を通電するために構成された１つの磁場用配線から成る請求項１に記載の信号生成回路。
【請求項７】
前記磁場用配線は、第１極性を有する第１入力電流部分に通電するための第１部分と、前記第１極性とは反対の第２極性を有する第２入力電流部分に通電するための第２部分とから成り、
前記第１部分は、前記第１磁気抵抗要素をアドレス付けし、前記第２部分は、前記第２磁気抵抗要素をアドレス付けする請求項６に記載の信号生成回路。
【請求項８】
前記磁気トンネル接合は、自由に配向可能なセンス磁化方向を有する１つのセンス層と、ピン止めされた記憶磁化方向を有する１つの基準層と、１つの非磁性層とを含み、
前記電気抵抗が、前記基準磁化方向に対する前記センス磁化方向の相対配向にしたがって変化する請求項１に記載の信号生成回路。
【請求項９】
前記磁気抵抗素子の磁気抵抗効果が、巨大磁気抵抗に基づくように、前記非磁性層は、金属から成る請求項８に記載の信号生成回路。
【請求項１０】
前記磁気抵抗素子の磁気抵抗効果が、トンネル磁気抵抗に基づくように、前記非磁性層は、薄膜絶縁体から成る請求項８に記載の信号生成回路。
【請求項１１】
前記第１磁気抵抗要素内に構成された少なくとも１つの前記磁気抵抗セルの記憶磁化方向が、前記第２磁気抵抗要素内に構成された少なくとも１つの前記磁気抵抗セルの前記記憶磁化方向とは反対の方向に指向される請求項８に記載の信号生成回路。
【請求項１２】
前記出力信号に直列に電気接続された線形半導体増幅器をさらに有する請求項１に記載の信号生成回路。
【請求項１３】
前記磁場放射デバイスに直列に電気接続された線形半導体増幅器をさらに有する請求項１に記載の信号生成回路。
【国際調査報告】
2019516205.tif 000012
2019516205.tif 000013
2019516205.tif 000014