(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ヘッドに接続するための端子対と、該端子対を介して前記磁気ヘッドからの読み出し信号を入力端子対に入力して増幅した信号を出力端子から出力する差動増幅回路と、書き込みデータによって前記端子対に与えた書き込み電流の方向を制御する書き込みドライバ回路と、を備えた磁気ヘッド読み書き回路において、前記差動増幅回路の電源部とこの電源部に電力を供給する電源端子との間に挿入され縦続接続された少なくとも２個のＰチャネルＭＯＳトランジスタを備えたスイッチ回路であって、
前記電源端子に接続された方の前記ＰチャネルＭＯＳトランジスタのソースとドレインに対して個々に形成されたダイオードの共通接続部を前記電源端子と接続して前記ソースに対して形成されたダイオードをショートし、前記差動増幅回路側に接続された方の前記ＰチャネルＭＯＳトランジスタのソースとドレインに対して個々に形成されたダイオードの共通接続部を前記差動増幅回路の電源部と接続して前記ドレインに対して形成されたダイオードをショートし、
前記読み出し時に前記少なくとも２個のＰチャンネルトランジスタを導通させ、
前記書き込み時に前記少なくとも２個のＰチャンネルトランジスタを遮断させると共に、前記差動増幅回路側に接続された方の前記ＰチャネルＭＯＳトランジスタのゲートとドレイン間を短絡することを特徴としたスイッチ回路。
【請求項２】
請求項１記載のスイッチ回路において、前記縦続接続したＰチャネルＭＯＳトランジスタのうちの前記差動増幅回路に接続されたＰチャネルＭＯＳトランジスタのゲートに昇圧回路を接続し、前記書き込み時の開始初期に前記昇圧回路を動作させたことを特徴としたスイッチ回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気ヘッド読み書き回路に関し、特に磁気ディスク用の磁気ヘッド読み書き回路のスイッチ回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、フロッピーディスクドライブなどの既存メディアの磁気ヘッド読み書き回路を有する集積回路においては、より一層のコストダウンや低消費電力化が望まれている。この磁気ヘッド読み書き回路においては、通常、磁気ヘッドのセンタータップを第１の電源端子に接続するため、書き込み時に磁気ヘッド両端に第１の電源端子電圧を中心に正負の逆起電圧が発生するが、読み書き兼用ヘッドの場合、前記の逆起電圧が読み出し回路によってクランプされないように、読み出し回路である差動増幅回路に電力を供給する第２の電源端子との間にスイッチを挿入する必要がある。
【０００３】
図４は、ＰＮＰトランジスタを用いたスイッチ回路である。従来、このスイッチ回路はＰＮＰトランジスタ１７で構成されており、書き込み時にはこのＰＮＰトランジスタの動作を停止させて読み出し回路からの電流を断ち切っていた。一方、読み出し時にはＰＮＰトランジスタ１７を動作させて読み出し回路に第２の電源端子２１の電源を供給していた。
【０００４】
書き込み時には、書き込み回路２が働いており、ヘッドコイル３に電流が流れ、ヘッドコイル３の特性から逆起電圧が生じる。ここで、差動増幅回路を構成する主要なトランジスタ１５（１６）のベース電位が上昇していくと、トランジスタ１５（１６）のコレクタにベースからの電流が逆流しようとするが、ＰＮＰトランジスタ１７の動作が停止していれば、電源への逆流を防止することができる。
【０００５】
また、書き込み時は、差動増幅回路１の電流源４の動作を停止状態にしており、この状態でＰＮＰトランジスタ１７が無ければ、トランジスタ１５（１６）のコレクタから第２の電源端子２１に逆起電流が流れ込むことになり、トランジスタ１５（１６）のベース電位が、電源電圧に約０．７Ｖ付加された値でクランプされてしまい、書き込み特性が悪化する。本来、書き込み電流の方向が切り替わる瞬間にコイルの特性から、今までと同じ方向の電流を流し続けようとしてコイルの両端に電位差（逆起電圧）が生じる。必要十分な逆起電圧が生じることによって、今までとは逆方向の電流への切替が行われるに対して、コイルの一端が電源端子の電圧に約０．７Ｖ付加された電圧になり、また、トランジスタのベース，コレクタ間のダイオードの導通によるリーク電流が生じる。このように、逆起電圧が電源電圧値より０．７Ｖ程度高い値にクランプされるので電流の切替に遅延が生じると共に書き込みに必要な電流が不足して書き込み特性が悪化する構造を備えていた。そこで、差動増幅回路を介して電源端子２１に流れる電流をスイッチ回路によって防ぐ必要があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の構成では、スイッチ回路にＰＮＰトランジスタを用いているが、一方で、ＣＭＯＳプロセスを初めとするＰＮＰトランジスタが無いプロセスの場合には、逆起電力防止用のスイッチ回路を構成できないでいた。
【０００７】
また、ＰＮＰトランジスタを用いたスイッチ回路を使用することにより、比較的多くの電流が流れ、消費電力削減の点で課題を有していた。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、磁気ヘッド読み書き回路を集積回路で設計するにあたり、プロセスの選択度を拡大させ、且つ、低消費電力化を図ることができる逆起電流防止構造を備えたＭＯＳトランジスタによるスイッチ回路を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明のスイッチ回路は、磁気ヘッドに接続するための端子対と、該端子対を介して前記磁気ヘッドからの読み出し信号を入力端子対に入力して増幅した信号を出力端子から出力する差動増幅回路と、書き込みデータによって前記端子対に与えた書き込み電流の方向を制御する書き込みドライバ回路と、を備えた磁気ヘッド読み書き回路において、前記差動増幅回路の電源部とこの電源部に電力を供給する電源端子との間に挿入され縦続接続された少なくとも２個のＰチャネルＭＯＳトランジスタを備えたスイッチ回路であって、
前記電源端子に接続された方の前記ＰチャネルＭＯＳトランジスタのソースとドレインに対して個々に形成されたダイオードの共通接続部を前記電源端子と接続して前記ソースに対して形成されたダイオードをショートし、前記差動増幅回路側に接続された方の前記ＰチャネルＭＯＳトランジスタのソースとドレインに対して個々に形成されたダイオードの共通接続部を前記差動増幅回路の電源部と接続して前記ドレインに対して形成されたダイオードをショートし、
前記読み出し時に前記少なくとも２個のＰチャンネルトランジスタを導通させ、
前記書き込み時に前記少なくとも２個のＰチャンネルトランジスタを遮断させると共に、前記差動増幅回路側に接続された方の前記ＰチャネルＭＯＳトランジスタのゲートとドレイン間を短絡することを特徴としたものである。
【００１０】
さらに、好ましくは、前記縦続接続したＰチャネルＭＯＳトランジスタのうちの前記差動増幅回路に接続されたＰチャネルＭＯＳトランジスタのゲートに昇圧回路を接続し、前記書き込み時の開始初期に前記昇圧回路を動作させたことを特徴とするものである。
【００１１】
この構成により、書き込み時に、直列接続のＰチャネルＭＯＳトランジスタの動作を停止させることで、電源端子２０からの逆起電流が差動増幅回路を通して電源端子２１に逆流せずに正常な書き込みが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態における磁気ヘッド読み書き回路用のスイッチ回路を備えたブロック図である。
【００１４】
図１において、１は、読み出し回路ブロックの入力部の差動増幅回路であり、２は、書き込み回路ブロックのドライバ部、３は、センタータップを電源端子に接続した読み書き兼用のヘッドコイルである。この構成は、図４と同様である。
【００１５】
ここで、本実施形態のＭＯＳトランジスタ１１、１２は、読み出し回路の電源スイッチ回路を構成しており、読み出し時は両トランジスタが共に動作し、書き込み時には両トランジスタとも動作を停止する。
【００１６】
トランジスタ１３は、書き込み中に逆起電圧によって差動増幅回路１の出力部の節点Ａの電位が上昇しても、ＭＯＳトランジスタ１２のゲートと節点Ａとを短絡させるのでＭＯＳトランジスタ１２を動作させなくしている。
【００１７】
トランジスタ１４は、読み出し時に動作状態にさせてＭＯＳトランジスタ１２のゲート電圧値を“Ｌ”にし、ＭＯＳトランジスタ１２を動作状態にさせる。書き込み時には、トランジスタ１４の動作を停止させてＭＯＳトランジスタ１２のゲートを“Ｌ”から開放するためのものである。
【００１８】
図２はＰチャネルＭＯＳトランジスタの構造を示す断面図である。ここで、図２のＭＯＳトランジスタ１１のそれぞれソースとドレインはＰ+形であり、これに対して基板がＮ形なので、基板に対してダイオード６及び７が寄生素子として存在する。基板の電位は、ソースに与えられ、従って、ダイオード６はショートされてダイオード７のみが有効になる。
【００１９】
一方、ＭＯＳトランジスタ１２が差動増幅回路１と接続され、基板に対してダイオード８及び９が寄生素子として存在するが、基板の電位がＮ+を通してドレインと接続するため、ダイオード９はショートされて、ダイオード８のみが有効になる。このように図２の配線により、本発明のＭＯＳトランジスタスイッチは、２つのＭＯＳトランジスタ１１、１２が両方共に動作を停止している限り、電源側にも差動増幅回路１側にも電流が流れないように回路を構成する。
【００２０】
以上のように構成された本実施形態のＭＯＳトランジスタを用いたスイッチ回路について、以下、その動作を説明する。
【００２１】
図１において、読み出し時にはＭＯＳトランジスタ１１のゲートは電圧レベルで“Ｌ”であり、ＭＯＳトランジスタが動作する。また、トランジスタ１３、１４のゲートは、電圧レベルで“Ｈ”であり、トランジスタ１３は動作を停止し、トランジスタ１４は動作し、これによってＭＯＳトランジスタ１２のゲートを電圧レベルで“Ｌ”にしてＭＯＳトランジスタ１２を動作させる。このように、ＭＯＳトランジスタ１１、１２が動作して読み出し回路が動作する。この時に、電流源４は動作し、電流源５は動作を停止する。
【００２２】
ここで、読み出し状態から書き込み状態に切り替わる場合は、電流源４が動作を停止し、電流源５が動作しており、ＭＯＳトランジスタ１１のゲートは“Ｈ”になって動作を停止する。但し、ＭＯＳトランジスタに寄生的にダイオード７が付加され、節点Ａの電位が第１の電源端子２０の電圧に約０．７Ｖ付加した値まで上昇すると差動増幅回路１の電源に電流が流れ込む。これに対して、ＭＯＳトランジスタ１２の動作を停止させる必要性がある。この動作の停止について以下説明する。
【００２３】
トランジスタ１４のゲートが電圧レベルで“Ｌ”になり、ＭＯＳトランジスタ１２のゲートは“Ｌ”から開放される。ヘッドコイル３の電圧が上昇してゆくときに節点Ａの電圧が上昇していく。しかし、トランジスタ１３が動作状態であるので、ＭＯＳトランジスタ１２のゲートと節点Ａとが短絡して動作停止の状態になる。逆起電流はトランジスタの耐圧上限で阻止できて書き込みに必要な電流をコイルに流すことができる。以上のように、本実施形態によればＭＯＳトランジスタ１１、１２を設けて直列接続することにより、基板電位の接続を工夫して寄生素子の働きを抑制し、さらにトランジスタ１３、１４によって、書き込み時にはＭＯＳトランジスタ１２のゲート電位を逆起電圧に対応して上昇させて、ＭＯＳトランジスタ１２の動作を常に停止させ、逆起電流の読み出し回路への逆流を防ぐことにより、ＰＮＰトランジスタを使用せず、ＭＯＳ回路のみで逆起電流防止スイッチを実現するものである。
【００２４】
また、従来のＰＮＰトランジスタではベース電流を消費していたのに対し、ゲートを制御するだけの電流になるため、消費電流が削減できる。
【００２５】
次に、本発明の第２の形態について図３を参照しながら説明する。
【００２６】
図３において、昇圧回路１０は、ＭＯＳトランジスタ１２のゲートに接続されており、書き込み開始初期に、ＭＯＳトランジスタ１２のゲートを瞬時に昇圧するものである。以下にその動作を説明する。
【００２７】
昇圧回路１０は、読み出し時は、動作を停止しており、読み出しに関しては何の動作もしない。読み出しから書き込みに切り替わるときに、ＭＯＳトランジスタ１２のゲートを昇圧させて、ＭＯＳトランジスタ１２を逆起前にその動作を停止させるものである。書き込み開始初期の間だけ昇圧回路１０をＯＮさせておけば、その後はトランジスタ１３の働きによってＭＯＳトランジスタ１２のゲートと節点Ａを短絡させ、ＭＯＳトランジスタ１２の動作を停止させた状態に保つことができる。
【００２８】
以上のように、本発明の第２の実施形態によれば、ＭＯＳトランジスタ１２のゲートに昇圧回路１０を設けることにより、書き込みスタート時からＭＯＳトランジスタ１２の動作を完全に停止させることができ、よりレスポンスの早い逆起電流防止のＭＯＳトランジスタスイッチを実現することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、読み出し回路の電源部に、２個のＭＯＳトランジスタを直列に挿入し、必要により、昇圧回路を設けることによって、ＰＮＰトランジスタを形成できないプロセスでも、書き込み時の読み出し回路への逆起電流を高速に遮断することができるスイッチ回路を実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における、ＭＯＳトランジスタスイッチを示す回路図
【図２】図１のＰチャネルＭＯＳトランジスタの構造と配線を示す図
【図３】本発明の第２の実施形態における、ＭＯＳトランジスタスイッチを示す回路図
【図４】従来の逆起電流防止スイッチを示す回路図
【符号の説明】
１  ヘッド入力部差動増幅回路
２  書き込みドライバ
３  読み書き兼用ヘッドコイル
４  差動増幅回路電流源
５  書き込みドライバ電流源
６〜９  ＰチャネルＭＯＳ寄生ダイオード
１０  昇圧回路
１１〜１４  ＭＯＳトランジスタ
１５，１６  トランジスタ
２０，２１  電源端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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