(57)【要約】  本発明は、抵抗が磁場パルスによって変化可能である磁性層システムを有する不揮発性に再構成可能なディジタル論理ユニットであって、直列に接続されたデータセルを有する第１の分岐線路と、直列に接続された構成セルを有する第２の分岐線路と、構成された状態についての評価手段とを含む論理ユニットに関する。評価手段は、分岐線路の差電圧を示す電圧信号を求める差動増幅器（１２）と、０ボルトとは異なる値へ電圧信号をシフトするための、好ましくは加算器または減算器として構成された手段と、電圧信号が有効範囲内にまたは禁止範囲内にあるかどうかを判別するコンパレータ（１４）またはウィンドウコンパレータ（１９，２１）と、有効な電圧信号を評価し論理ロー信号または論理ハイ信号を出力する手段とを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗が磁場パルスによって変化可能である磁性層システムを有する、不揮発性に再構成可能なディジタル論理ユニットであって、直列に接続されたデータセルを有する第１の分岐線路と、直列に接続された構成セルを有する第２の分岐線路と、構成された状態についての評価手段とを含む論理ユニットにおいて、評価手段が、
分岐線路の差電圧を示す電圧信号を求める差動増幅器（１２）と、
電圧信号を０ボルトとは異なる値へシフトするための、好ましくは加算器または減算器として構成された手段と、
電圧信号が有効範囲内にあるかどうかまたは禁止範囲内にあるかどうかを判別するコンパレータ（１４）またはウィンドウコンパレータ（１９，２１）と、
有効な電圧信号を評価し論理ロー信号または論理ハイ信号を出力する手段と、
を含むことを特徴とする論理ユニット。
【請求項２】
電圧信号が禁止範囲内にある場合にエラー信号が出力可能であることを特徴とする請求項１記載の論理ユニット。
【請求項３】
有効な電圧信号を評価する手段がコンパレータを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の論理ユニット。
【請求項４】
コンパレータ（１４）またはウィンドウコンパレータ（１９，２１）は有効な電圧信号を評価する手段として使用可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の論理ユニット。
【請求項５】
有効な電圧信号を評価する手段は、「より小さい」、「より小さいか等しい」、「より大きい」または「より大きいか等しい」なる論理演算の１つを基礎としていることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の論理ユニット。
【請求項６】
加算器または減算器として構成された手段が電圧信号を、次のように、すなわち、０ボルトが評価すべき電圧段の間のほぼ中央に存在するようにシフトすることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の論理ユニット。
【請求項７】
論理ユニットが、回路に特徴的な電流を乗算された磁性セル（１７，１８）の信号レベル変化量を決める基準電圧の発生回路を含むことを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の論理ユニット。
【請求項８】
基準電圧から、差動増幅器の増幅率の乗算、２等分および分岐線路の構成セル（３，４）の個数による分割によって、２つの段間の電圧差を決める第２の基準電圧が導出可能であることを特徴とする請求項７記載の論理ユニット。
【請求項９】
第２の基準電圧が好ましくは等しい大きさの３つの電圧範囲に分割可能であり、中間の電圧範囲が禁止範囲に対応し、残りの両電圧範囲が論理ロー信号もしくは論理ハイ信号に対応することを特徴とする請求項８記載の論理ユニット。
【請求項１０】
差電圧が禁止区域内にある場合に、論理信号が発生可能であることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の論理ユニット。
【請求項１１】
構成セル（３，４）の設定に依存して、論理関数ＮＯＲ、ＸＯＲ、ＡＮＤの１つが選択可能であることを特徴とする請求項１０記載の論理ユニット。
【請求項１２】
論理関数ＸＮＯＲ、ＮＡＮＤ、ＯＲを実現するために、後続接続されたインバータが設けられていることを特徴とする請求項１１記載の論理ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗が磁場パルスによって変化可能である磁性層システムを有する、不揮発性に再構成可能なディジタル論理ユニットであって、直列に接続されたデータセルを有する第１の分岐線路と、直列に接続された構成セルを有する第２の分岐線路と、構成された状態についての評価手段とを含むディジタル論理ユニットに関する。
【０００２】
これらのセルは磁性に基づく情報記憶を可能にする。セルの磁性層システムの１つの層の磁化は、磁場パルスによって変化させることができ、それによってこの層の磁気抵抗が数パーセント変化する。その都度の抵抗は読出可能であり、セルの論理状態の尺度である。
【０００３】
ＧＭＲ効果（巨大磁気抵抗効果）を利用したセルを用いてプログラム可能な論理関数を実現することは既に提案されている。この種の論理回路は、従来のプログラム可能な論理パネルと類似して構成可能であり、磁気抵抗セルを不揮発性のプログラム可能な素子としてまたは論理ゲートからなるパネルとして使用し、論理関数が磁気的な論理によってプログラム可能である。これらの論理回路は、プログラム情報もデータも不揮発性であるという利点を有する。したがって、全体の論理パネルを必要に応じて特定の構成設定へプログラム変更することができる可能性が存在する。
【０００４】
論文「“Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｕｓｉｎｇ  ｇｉａｎｔ−ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ａｎｄ  ｓｐｉｎ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅｓ”（Ｂｌａｃｋ  ｕｎｄ  Ｄａｓ，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．８７，Ｎｏ．９，０１．０５．２０００）」においては、直列接続されたデータセルを有する第１の分岐線路と直列接続された論理設定セルを有する第２の分岐線路とからなる磁気的なコンパレータ論理回路が提案されている。可能な状態は、構成設定された磁気的なセル内容がデータセルと比較されることによって評価される。両分岐線路、すなわちデータセルおよび構成セルが、予め与えられた定電流によって貫流され、それぞれのセルによって生じる電圧降下がコンパレータの入力端に供給される。高抵抗または低抵抗を有する個々のセルの磁気的な構成設定によって、階段状信号経過が生じる。最も低い電圧値では全ての抵抗が低抵抗であり、一つが高抵抗であり他の全てが低抵抗である場合には次の段がもたらされる。構成設定された状態を評価可能にするために両並列分岐線路の差電圧を求めるコンパレータが必要である。コンパレータにおいては、定められた条件が満たされているかどうかがチェックされる。この条件の内容は、「データセルからなる分岐線路の抵抗が構成セルからなる分岐線路の抵抗より小さいか等しいこと」である。ただし、スイッチング閾の確定は難しい。なぜならば、一連のパラメータが磁性セルの特性に影響を及ぼすからである。これには、例えば、両分岐線路における定電流のアンバランス、リソグラフィによってひき起こされるばらつき、リード線抵抗の偏差、場合によっては存在するコンパレータの非対称特性およびその他の作用が含まれる。
【０００５】
したがって、本発明の課題は、構成された状態についての評価手段を備え、この評価手段が確実な判別を可能にする、不揮発性に再構成可能なディジタル論理ユニットを提供することにある。
【０００６】
この課題の解決のために、請求項１の特徴を有する不揮発性に再構成可能なディジタル論理ユニットが設けられる。
【０００７】
本発明によれば、論理ユニットの評価手段が分岐線路の差電圧を示す電圧信号を求める差動増幅器を含む。各磁性セルが電圧降下を生じ、両分岐線路の出力が差動増幅器の入力に導かれる。差動増幅器は、両入力電圧の差電圧を形成し、この電圧信号を場合によっては増幅する。更に、本発明によれば、好ましくは加算器または減算器として構成された手段が、差動増幅器によって求められた電圧信号を０ボルトとは異なる値へシフトするために設けられている。このようにシフトされた信号は、ひき続いて特に簡単にコンパレータまたはウィンドウコンパレータによって評価される。コンパレータまたはウィンドウコンパレータは、電圧信号が有効範囲内にあるかまたは禁止範囲内にあるかどうかを判別する。この回路グループは好ましくは減算器または加算器である。更に、本発明による論理ユニットは、有効な電圧信号を評価し論理ロー信号または論理ハイ信号を出力する手段を含む。
【０００８】
コンパレータによって禁止範囲内にある電圧信号が除かれる。この場合に、電圧信号が禁止範囲内にあるときに、エラー信号が出力されるようにするとよい。有効な電圧信号はひき続いて評価手段に導かれ、評価手段は論理ロー信号（logical low signal）または論理ハイ信号（logical high signal）を出力する。このようにして、構成された状態が確実に区別される。
【０００９】
好ましくは有効な電圧信号を評価する手段がコンパレータを含み、場合によっては、それは、電圧信号が有効範囲内または禁止範囲内にあるかどうかを判別する既述のコンパレータまたはウィンドウコンパレータである。
【００１０】
有効な電圧信号を評価する手段は、「より小さい」、「より小さいか等しい」、「より大きい」または「より大きいか等しい」なる論理演算の１つを実行するならば、特に簡単な構成が得られる。
【００１１】
減算器または加算器として構成された手段が電圧信号を次のように、すなわち０ボルトの値が評価すべき電圧段の間のほぼ中央に存在するようにシフトすることも本発明の枠内にある。この種の電圧シフトの場合には、高い方の電圧の全てが論理ハイ信号「Ｈ」を供給し、低い方の電圧の全てが論理ロー信号「Ｌ」を供給する。それに応じて負方向へのシフトが行なわれる。
【００１２】
本発明の特に有利な実施態様によれば、論理ユニットが、回路に特徴的な電流を乗算された磁性セルの信号レベル変化量（信号の高レベルと低レベルとの差）を決める基準電圧発生回路を含む。
【００１３】
本発明によれば、この基準電圧から、差動増幅器の増幅率との乗算、２等分および分岐線路の構成セルの個数による分割によって、２つの段間の電圧差を決める第２の基準電圧を導き出すことができる。これらの演算は能動的または受動的な回路によって実現することができる。
【００１４】
評価を更に簡単にするためには、第２の基準電圧が好ましくは等しい大きさの３つの電圧範囲に分割可能であり、中間の電圧範囲が禁止範囲に対応し、残りの両電圧範囲が論理ロー信号もしくは論理ハイ信号に対応するとよい。それにより、「上方」および「下方」を有効範囲によって取り囲まれている中間の禁止範囲が存在し、範囲境界は第２の基準電圧の３つの範囲への分割によって得られる。電圧のためのこれらの境界は比較的少ない回路費用で得ることができる。
【００１５】
本発明による論理ユニットにおいて、差電圧が禁止区域内にある場合に論理信号が発生可能であるならば、更に別の論理結合を実現することができる。この場合にエラー信号を出力するのではなく、代替として論理信号を発生させることができる。この論理信号は１つの出力に与えることができ、この出力は差電圧が０である場合に論理ハイ信号である。構成されたセルに依存して、このようにして論理結合ＮＯＲ、ＸＯＲ、ＡＮＤが発生可能である。論理関数ＸＮＯＲ、ＮＡＮＤ、ＯＲを実現するために、インバータ（反転器）を後続接続することも可能である。
【００１６】
図面を参照しながら実施例に基づいて本発明の他の利点および詳細を説明する。図面には概略図を示す。
【００１７】
図１は２つのデータセルおよび２つの構成セルを有する従来の論理ユニットを示し、
図２は磁気的な構成設定に依存したセルの抵抗を示し、
図３は電圧経過および禁止範囲のダイアグラムを示し、
図４は本発明による論理ユニットのダイアグラムを示し、
図５は本発明による論理ユニットの減算回路を示し、
図６は種々の構成設定時における差電圧のダイアグラムを示し、
図７は基準電圧発生回路を示し、
図８は他の基準電圧発生回路を示し、
図９はウィンドウコンパレータを示し、
図１０は禁止範囲において値を評価するために差電圧のダイアグラムを示し、
図１１はウィンドウコンパレータのスイッチング閾の概略図を示し、
図１２はウィンドウコンパレータを示し、
図１３は基準電圧発生回路を示し、
図１４は禁止範囲のための対称的閾値発生回路を示す。
【００１８】
図１は２つのデータセルおよび２つの構成セルを有する従来の論理ユニットを示す。データセル１，２および構成セル３，４はそれぞれ１つの磁性層システムを有する。磁性層に対して直角方向に延びる導線を通して磁場パルスがセルに作用し、それによってセルの抵抗が変化する。したがった、それぞれのセルは、適用された磁場パルスに応じて高抵抗または低抵抗を有する。
【００１９】
データセル１，２および構成セル３，４は、それぞれ直列接続されて定電流源に接続されているので、分岐線路には一定の電流強さｉcが流れる。データセル１，２によって構成された分岐線路もしくは構成セル３，４よって構成された分岐線路は、両分岐線路の電圧降下に依存した電圧信号Ｕ１もしくはＵ２を供給し、両電圧信号Ｕ１，Ｕ２はコンパレータ５の入力端に導かれている。
【００２０】
図２は磁気的な構成設定に依存したデータセルの抵抗を示す。図２においてＤ０，Ｄ１にて示されかつ高抵抗または低抵抗を有し得る個々のセル１，２の磁気的な構成設定によって、直列接続されたセルの分岐線路の合成抵抗の階段状経過が生じる。両セルが低抵抗を有する場合には、合成抵抗は最小である。第１のデータセルＤ０または第２のデータセルＤ１が高抵抗を有し、他方のデータセルが低抵抗を有する場合には、中間の抵抗値が生じ、両データセルＤ０，Ｄ１が高抵抗を有する場合には、最高段の合成抵抗が生じる。図２には、２つのセルを有する分岐線路の特性が示されているが、１つの分岐線路に２つよりも多いセルが存在する場合には、相応に段数が増える。
【００２１】
図１に示されたコンパレータ５は両分岐線路における差電圧を求めようとするものである。磁気スイッチングの際におけるセル抵抗の相対的変化はＸＭＲ（磁気抵抗効果）信号レベル変化量（高レベルと低レベルとの差）と呼ばれる。それから磁気スイッチングによる電圧差ＸＭＲ・Ｕが生じる。この場合にデータセルからなる分岐線路および構成セルからなる分岐線路に同じセル個数が存在すると仮定される。電圧降下は個々のセルにおいてその都度一致すべきである。
【００２２】
段の高さはΔＵ＝（ＸＭＲ／ｐ）・Ｕによって決定することができる。ただし、ｐは直列接続されたセルの個数である。電圧Ｕはｉc・Ｒminによって表わすことができるので、ΔＵ＝（ＸＭＲ／ｐ）・ｉc・Ｒminである。
【００２３】
コンパレータによって両分岐線路の差電圧Ｕ１−Ｕ２が正の最低値に到達しているかまたは０であるかどうかがが決定される。ただし、０よりも小さい場合も含まれている。
【００２４】
高抵抗のセルの個数が低抵抗のセルの個数よりも多い場合、差電圧は正であり、論理関数「より小さいか等しい」が論理１の結果を供給する。高抵抗のセルの個数が低抵抗のセルの個数に等しい場合、差電圧は０であり、出力は論理０を供給する。高抵抗のセルの個数が低抵抗のセルの個数よりも少ない場合、差電圧は負であり、出力は論理０を供給する。
【００２５】
磁気的な状態の表示のために、
／  抵抗が最大である
＼  抵抗が最小である
なる簡単な記述法が使用される。各分岐線路内における名目上等しい抵抗の位置は交換可能であることから（／＼は＼／に対応する）、抵抗は常に、左側に最大の抵抗（／）を有するセルが記入されるように整理されて示される。
【００２６】
次の表から、データセルおよび構成セルの状態、その都度の差電圧ならびに論理出力信号が得られる。
【表１】
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【００２７】
この論理ゲートは、関数ＯＲもしくはＡＮＤの間において構成可能である。論理結合ＡＮＤは、一方の構成セルが高抵抗に選ばれかつ他方の構成セルが低抵抗に選ばれることによって構成することができる。２つの高抵抗の構成セルを用いる構成設定は一定の出力を発生する。その他の構成設定の場合には、常に少なくとも１つの構成セルが低抵抗状態にある。
【００２８】
構成設定された基準分岐線路またはデータ分岐線路が高抵抗を有するかどうかを確実に決定することができるように、「禁止」範囲つまり「禁止」区域が定められ、この区域の上の電圧は論理１として解釈され、この区域の下の電圧は論理０として解釈される。禁止区域が定められなかったならば、特定のパラメータ変動において論理０と論理１との間での決定ができないことがある。セル特性のこの種の変動は欠陥を示し、パラメータ変動は、とりわけ定電流源のアンバランス、リソグラフィばらつき、ＸＭＲ効果のペアリング、リード線抵抗または非対称のコンパレータ回路によってひき起こされる。
【００２９】
図３は階段状差電圧のダイアグラムならびに禁止範囲を示す。
【００３０】
横軸に３つの異なる構成設定が表され、縦軸に電圧が示されている。書き込まれた禁止区域６は、選ばれた段７，８間にある。論理関数「より小さいか等しい」について、最も近い低い方のレベルが０ボルトであり、これが矢印９によって示されている。最も近い高い方のレベルは、値１・（ＸＭＲ／ｍ）・Ｕを有する。この場合に、ｍは直列接続されたセルの個数であり、したがって少なくとも２である。禁止区域６は上限１０および下限１１によって区切られている。
【００３１】
禁止区域は、磁性部分または半導体部分における製造に起因するウェーハ特有のパラメータ変動に整合させられるとよい。禁止区域の高さの調整によって、ＸＭＲ効果および局所的パラメータ変動への整合が行なわれる。禁止区域の上方および下方に、特定範囲内のパラメータ変動を許容する安全区域を定めることができる。禁止区域のための基準として少なくとも２つの指定、すなわち高さおよび位置が必要である。禁止区域は論理ゲートの磁性部分と同じ温度特性（温度変動）を持つべきである。禁止区域の最大の高さはＸＭＲセルの抵抗変化から生じる
【００３２】
出力電圧が禁止区域内にある場合に信号を出力することができる。この種の信号は論理ユニットの誤動作、例えば故障を示す。
【００３３】
図４は本発明による論理ユニットの概略的なブロック図を示す。
【００３４】
図示の実施例においては、それぞれ直列接続されているデータセル１，２および構成セル３，４が使用される。磁性セルが電圧値を出力し、この電圧値が差動増幅器１２において、０ボルトを基準とする差電圧に換算され、したがって電位が重要である。この差電圧は係数Ｋだけ増減することができる。もちろん、外乱はノイズ同様に共に増幅されるので、差動増幅器１２は出力電圧信号の評価に使用することができない。
【００３５】
ひき続いてステップ１３において、差動増幅器から供給された差電圧が有効であるかどうか、またはそれが禁止区域内にあるかどうかがチェックされる。ステップ１３は、例えば構成部分欠陥によってまたは製造に起因するパラメータ変動によってひき起こされ得る誤評価を防止するために必要である。このために禁止区域の侵害に関する差電圧の有効性がチェックされ、この際に判定基準として論理関数「より小さいか等しい」が使用される。禁止区域が侵害されていない場合には、エラーは存在せず、出力信号は有効である。他方では、電圧レベルが禁止区域内にあるときには、エラー信号が出力される。有効な信号はコンパレータ１４において評価され、「０」または「１」として出力端１５に現われる。ステップ１３において、電圧レベルが無効であることが決定された場合には、エラー信号が出力される。
【００３６】
図５は本発明による論理ユニットの減算回路を示す。差電圧は増幅度Ｋを有する差動増幅器段１６により形成される。入力電圧Ｕ１，Ｕ２はデータセルおよび構成セルの両分岐線路から供給される。差動増幅器段１６によって出力電圧Ｕａ＝Ｋ・（Ｕ１−Ｕ２）が出力される。
【００３７】
ひき続いて、結果が電圧範囲を、０ボルトにある段がないようにシフトされる。
【００３８】
図６は異なった構成設定の差電圧ならびに禁止区域を示す。この場合には、０ボルトのレベルが２つの段の間の中心、厳密に言えば特に評価が行なわれるべき２つの段の間の中心にある。禁止区域の上方の電圧は論理ハイ信号を供給し、禁止区域の下方の電圧は論理ロー信号を供給する。それにしたがって、負方向へ、すなわち図６のダイアグラムにおいて下方に向けて、基準電圧Ｕｒｅｆ１＝（ＸＭＲ／ｐ）・（Ｕ／２）だけ、シフトが行なわれなければならない。
【００３９】
他の実施形態では、この段を図５に示された差動増幅器段１６と共に一体化することができる。
【００４０】
図７は基準電圧発生回路を示す。
【００４１】
図７に示された回路は磁性セル、すなわち高抵抗セル１７と低抵抗セル１８とからなり、これらにおいて電圧Ｒmax・ｉcもしくは−Ｒmin・ｉcが降下する。この回路によって、［ＴＭＲ信号レベル変化量］×［この回路にとって特徴的な電流ｉc］が出力電圧として供給される。このようにして基準電圧Ｕｒｅｆ０が得られる。基準電圧Ｕｒｅｆ１の発生のためには、Ｋとの掛算、２等分およびｐによる割算が必要である。ｐは直列接続されたセルの個数を示す。基準電圧Ｕｒｅｆ１の発生のために能動的または受動的な回路を使用することができる。
【００４２】
この実施例においては、１つの段が３つの部分に分割されることによって、禁止区域の境界が確定される。この段の中間範囲が禁止区域を形成し、その下にある範囲およびその上にある範囲が論理値としての下段もしくは上段に割り当てられる。段の３つの範囲への分割は、シフトに関連して、
Ｕｒｅｆ２＝＋Ｋ・（ＸＭＲ／ｐ）・（Ｕ／６）
Ｕｒｅｆ３＝−Ｋ・（ＸＭＲ／ｐ）・（Ｕ／６）
なる基準電圧が発生させられなければならないことを意味する。これらの基準電圧は、選ばれたシフトにより反転によって得られる。ベース基準として用いられる基準電圧は図７に示されているようにして得られ、この基準電圧は次式にしたがって増減される。
Ｕｒｅｆ０＝（Ｋ／ｐ）・Ｕｒｅｆ
【００４３】
図８は必要とされる基準電圧発生回路を示す。抵抗の比は次のように定められる。
Ｒａ：Ｒｂ：Ｒｃ＝３：２：１
基準電圧Ｕｒｅｆ２は続いて反転される。このようにして発生された基準電圧は反転回路の多数の論理ユニットによって使用される。
【００４４】
図９は、禁止区域が侵害されたかどうかを判定するウィンドウコンパレータ１９を示す。電圧が禁止区域内にある場合には、エラー信号が出力線２０を介して出力される。電圧が禁止区域内にない場合には、電圧Ｕａが出力される。
【００４５】
図１０は本発明の第２の実施例の差電圧のダイアグラムを示し、この実施例では禁止範囲内に含まれる値も評価される。この付加的な情報によって磁性ロジックの設計スペースが拡張され、特に更に別の論理結合を実現することができる。混同を回避するために、第２の実施例においては「禁止区域」のことを「中間区域」と名を改めて呼ぶことにする。次の表には、データセルおよび構成セルの状態、差電圧、ならびに出力１および２が記載されている。「出力１」は第１の実施例の論理ユニットの出力信号に相当する。更に別のステップにおいて「出力２」の値が入力の論理関数として形成される。
【表２】
2008527871.tif 000004
【００４６】
「出力１」は論理結合ＯＲ，ＡＮＤおよび一定（ｃｏｎｓｔ．）に対応する。「出力２」は、差電圧が中間区域に含まれる場合に論理「１」である。このようにして論理結合ＮＯＲ，ＸＯＲ，ＡＮＤが得られる。後続接続されたインバータ（反転器）により結合ＸＮＯＲ，ＮＡＮＤ，ＯＲを発生させることができる。
【００４７】
図１１はウィンドウコンパレータのスイッチング閾の概略図である。差電圧が中間区域の上側、下側または内側にあるかどうかの判定は、ウィンドウコンパレータ２１により行なわれる。中間区域は０ボルトラインの近傍にある中間段の周りの中心にある。中間区域の幅は近似的に段高さΔＵに相当するように調整されている。
【００４８】
ウィンドウコンパレータ２１は、入力電圧がこの事例ではΔＵ／２の大きさである上方閾値を上回るときにスイッチングする。ウィンドウコンパレータ２１は、入力電圧がこの事例では−ΔＵ／２の大きさである下方閾値を下回るときに改めてスイッチングする。
【００４９】
中間段を区切る閾値を発生させるためには、電圧ΔＵ＝±（ＸＭＲ／ｐ）・（Ｕ／２）を発生させなければならず、０ボルトに対する電圧対称性を利用することが好ましい。
【００５０】
図１２は、２つの基準電圧Ｕｒｅｆ＋，Ｕｒｅｆ−が供給されるウィンドウコンパレータ２２を示す。ウィンドウコンパレータ２２の入力端には、図１１にしたがって得られる電圧Ｕｅが与えられ、ウィンドウコンパレータ２２の出力端には、中間結果Ｆ１，Ｆ２が出力される。これらの信号は論理信号として磁性ロジックまたはシリコンにおいて継続処理される。
【００５１】
図１３は基準電圧発生回路を示す。原理的構成は図７の回路に相当する。第１のステップでは基準電圧Ｕｒｅｆ１＝ｉc・ＸＭＲ・Ｒminとしての段高さが発生される。このために、高抵抗セルおよび低抵抗セルにおける両電圧降下の差は相応に０を基準とされる。反転増幅器の使用によってＵｒｅｆ０＝−Ｕｒｅｆ１が得られる。第２のステップにおいて、この基準電圧は実際に必要とされる段高さΔＵの半分にされる。これは、分圧器により受動的に行なわれるか、又は演算増幅器により能動的に行なわれる。第３のステップではこの電圧が反転された電圧としても発生される。
【００５２】
図１４は禁止範囲のための対称閾値発生ための回路を示す。
【００５３】
この場合に、Ｕｒｅｆ３＝−Ｕｒｅｆ１・（Ｒ２／Ｒ１）およびＵｒｅｆ２＝−Ｕｒｅｆ３が成り立つ。
【００５４】
例えば、０．１オームと１メガオームとの間にある抵抗を有する４つのＴＭＲセルが１つの分岐線路内に存在する場合に、図１４に示された回路は、増幅されない差電圧において、すなわちＫ＝１において、次の抵抗値、すなわちＲ１＝８００キロオーム、Ｒ２＝Ｒ１／ｐ／２＝１００キロオームを有する。
【００５５】
段が差電圧の増幅度によって「広げられる」場合には、僅かな減衰が選ばれる。Ｋ＝４の増幅度の場合には、Ｒ１＝８００キロオーム、Ｒ２＝（Ｒ１／ｐ／２）・４＝４００キロオームが得られる。Ｕｒｅｆ２はＵｒｅｆ＋に接続され、Ｕｒｅｆ３はＵｒｅｆ−に接続される。
【００５６】
中間結果Ｆ１，Ｆ２の特性は、次のとおり記述することができる。Ｆ１は、
Ｕｅ・Ｋ＞Ｕｒｅｆ２＝ｉc・ＸＭＲ・（Ｒmin／ｐ／２）・Ｋ
となるとき、正の動作電圧から負の動作電圧に置き換えられる。それが小さくなるとすぐに、Ｆ１は再び元に戻る。Ｆ２は、
Ｕｅ・Ｋ＞−Ｕｒｅｆ３＝ｉc・ＸＭＲ・（Ｒmin／ｐ／２）・Ｋ
であるとき、負の動作電圧から正の動作電圧に置き換えられる。それが逆に小さくなるとすぐに、Ｆ２は元に戻る。
【００５７】
データセルおよび構成セルに依存した中間結果Ｆ１，Ｆ２の値は次の表から得られる。
【表３】
2008527871.tif 000005
【００５８】
ここではＤ１，Ｄ０にて示されるデータセルの入力に対しては次の論理結合が得られる。
【表４】
2008527871.tif 000006
【００５９】
出力の反転によって入力Ｄ１，Ｄ０に対して次の関数が得られる。
【表５】
2008527871.tif 000007
【００６０】
それから次のゲート結合を構成することができる。
【表６】
2008527871.tif 000008
【００６１】
これらのゲート結合が反転される場合に次が生じる。
【表７】
2008527871.tif 000009
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】従来の論理ユニットを示す概略図
【図２】磁気的な構成設定に依存したセルの抵抗を示すダイアグラム
【図３】電圧経過および禁止範囲を示すダイアグラム
【図４】本発明による論理ユニットを示すブロック図
【図５】本発明による論理ユニットの減算回路を示す回路図
【図６】種々の構成設定時における差電圧を示すダイアグラム
【図７】基準電圧発生回路を示す回路図
【図８】他の基準電圧発生回路を示す回路図
【図９】ウィンドウコンパレータを示す回路図
【図１０】禁止範囲において値を評価するための差電圧を示すダイアグラム
【図１１】ウィンドウコンパレータのスイッチング閾を示す概略図
【図１２】ウィンドウコンパレータを示す回路図
【図１３】基準電圧発生回路を示す回路図
【図１４】禁止範囲のための対称的閾値発生回路を示す回路図
【符号の説明】
【００６３】
１        データセル
２        データセル
３        構成セル
４        構成セル
５        コンパレータ
６        禁止区域
７        選択された段
８        選択された段
９        矢印
１０        上限
１１        下限
１２        差動増幅器
１３        ステップ
１４        コンパレータ
１５        出力
１６        差動増幅器段
１７        高抵抗セル
１８        低抵抗セル
１９        ウィンドウコンパレータ
２０        出力線
２１        ウィンドウコンパレータ
２２        ウィンドウコンパレータ
ｉc        定電流
Ｄ０        第１のデータセル
Ｄ１        第２のデータｚｌ
Ｆ１        中間結果
Ｆ２        中間結果
Ｕ１        電圧信号
Ｕ２        電圧信号
Ｕａ        出力電圧
Ｕｅ        差電圧
Ｕｒｅｆ＋  基準電圧
Ｕｒｅｆ−  基準電圧
ΔＵ        段高さ
【図１】
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【図２】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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