(57)【要約】  磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制するためのシステム（Ｓ）であって、前記抑制システム（Ｓ）は、  −少なくとも１つの磁気抵抗センサ（Ｃ）を含み、前記磁気抵抗センサ（Ｃ）は、第１の動作点における第１の感度および第２の動作点における第２の感度を有し、第２の動作点における感度は低いかまたはゼロである、  磁場を測定するためのデバイス（Ｄ）と、  −  少なくとも１つの磁気抵抗センサ（Ｃ）を第１の動作点から第２の動作点に切り換えるのに適した変調手段（Ｍ）と、  −  磁場を測定するためのデバイス（Ｄ）から導かれた信号を処理するための手段（Ｔ）と  を含む。
2020521979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル磁気抵抗を有する磁気抵抗センサ（Ｃ）の低周波雑音を抑制するためのシステム（Ｓ）であって、
−  少なくとも１つのトンネル磁気抵抗センサ（Ｃ）を含み、前記トンネル磁気抵抗センサ（Ｃ）が、第１の動作点（８０１）における第１の感度（Ｓ１）および第２の動作点（８０２）における第２の感度（Ｓ２）を有し、第２の動作点（８０２）における第２の感度（Ｓ２）が第１の動作点（８０１）における第１の感度（Ｓ１）とは異なる、磁場（Ｂ）を測定するためのデバイス（Ｄ）と、
−  トンネル磁気抵抗センサ（Ｃ）を第１の動作点（８０１）から第２の動作点（８０２）に、および、第２の動作点（８０２）から第１の動作点（８０１）に切り換えるのに適しており、第１の動作点（８０１）に対応する第１の構成および第２の動作点（８０２）に対応する第２の構成を有する変調手段（Ｍ）と、
−  変調手段（Ｍ）の第１の構成に対応する第１の動作点（８０１）における、磁場（Ｂ）が存在する場合の測定デバイス（Ｄ）の第１の応答（Ｍ１）と、変調手段（Ｍ）の第２の構成に対応する第２の動作点（８０２）における、磁場（Ｂ）が存在する場合の測定デバイス（Ｄ）の第２の応答（Ｍ２）との一次結合を作ることに適している、磁場（Ｂ）を測定するためのデバイス（Ｄ）から導かれた信号を処理するための手段（Ｔ）と
を含む、磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制するためのシステム（Ｓ）。
【請求項２】
磁場（Ｂ）を測定するためのデバイス（Ｄ）が、ハーフブリッジ構成に従って構成された２つのトンネル磁気抵抗センサ（３０１、３０２）と、低雑音前置増幅器（ＰＡ）とを含み、２つのトンネル磁気抵抗センサ（Ｃ）が磁場に対する逆応答を有し、ハーフブリッジ構成が第１のアーム（Ｂ１）および第２のアーム（Ｂ２）を含み、２つのアームが並列に接続され、アームの各々が抵抗（Ｒ）およびトンネル磁気抵抗センサ（３０１、３０２）のうちの一方を含み、ハーフブリッジ構成が第１の出力（Ｖ＋）および第２の出力（Ｖ−）をさらに含み、２つの出力が低雑音前置増幅器（ＰＡ）に接続され、個々の出力（Ｖ＋、Ｖ−）が、抵抗（Ｒ）のうちの１つと、トンネル磁気抵抗センサ（３０１、３０２）のうちの１つとの間の接合点であることを特徴とする、請求項１に記載のトンネル磁気抵抗を有する磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制するためのシステム（Ｓ）。
【請求項３】
測定デバイス（Ｄ）が、第１の対のトンネル磁気抵抗センサ（４０１、４０１ａ）および第２の対のトンネル磁気抵抗センサ（４０２、４０２ａ）と、低雑音前置増幅器（ＰＡ）とを含み、第１の対のセンサ（４０１、４０１ａ）は、第２の対のセンサ（４０２、４０２ａ）と比べて逆応答を有し、トンネル磁気抵抗センサ（４０１、４０１ａ、４０２、４０２ａ）がブリッジ構成に従って構成され、ブリッジ構成が第１のアーム（Ｂ１）および第２のアーム（Ｂ２）を含み、２つのアームが並列に接続され、アームの各々が、第１の対のトンネル磁気抵抗センサ（４０１、４０１ａ）、および第２の対のトンネル磁気抵抗センサ（４０２、４０２ａ）を含み、ブリッジ構成が第１の出力（Ｖ＋）および第２の出力（Ｖ−）をさらに含み、２つの出力が低雑音前置増幅器（ＰＡ）に接続され、個々の出力（Ｖ＋、Ｖ−）が、第１の対のトンネル磁気抵抗センサ（４０１、４０１ａ）と、第２の対のトンネル磁気抵抗センサ（４０２、４０２ａ）との間の接合点であることを特徴とする、請求項１に記載のトンネル磁気抵抗を有する磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制するためのシステム（Ｓ）。
【請求項４】
ハーフブリッジ構成またはブリッジ構成が電圧Ｖｂに接続され、電圧Ｖｂが変調手段Ｍによって管理されることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載のトンネル磁気抵抗を有する磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制するためのシステム（Ｓ）。
【請求項５】
ハーフブリッジ構成またはブリッジ構成が第１の電圧Ｖｂ／２および第２の電圧−Ｖｂ／２に接続され、電圧Ｖｂ／２および−Ｖｂ／２が変調手段Ｍによって管理されることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載のトンネル磁気抵抗を有する磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制するためのシステム（Ｓ）。
【請求項６】
個々のトンネル磁気抵抗センサ（Ｃ）が、直列に接続された一組のトンネル磁気抵抗接合によって形成されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のトンネル磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制するためのシステム（Ｓ）。
【請求項７】
測定デバイス（Ｄ）が、トンネル磁気抵抗センサのうちの少なくとも１つの基準層（７０３、７０４）をフリップするための局所加熱手段を含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のトンネル磁気抵抗を有する磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制するためのシステム（Ｓ）。
【請求項８】
変調手段（Ｍ）が、第１の動作点（８０１）と第２の動作点（８０２）の間を切り換えるための信号（１６０１）を発生させるための高周波マスタクロックを含むことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のトンネル磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制するためのシステム（Ｓ）。
【請求項９】
切換え信号（１６０１）が時間可変電圧Ｖｂを含み、前記信号がハーフブリッジ構成またはブリッジ構成に接続され、電圧Ｖｂが、トンネル磁気抵抗センサを第１の動作点（８０１）と第２の動作点（８０２）の間で切り換えるように意図されていることを特徴とする、請求項８および請求項３または請求項４に記載の低周波雑音を抑制するためのシステム（Ｓ）。
【請求項１０】
少なくとも１つのトンネル磁気抵抗センサ（Ｃ）を含む測定デバイス（Ｄ）による磁場（Ｂ）の測定に関連付けられた低周波雑音を抑制するための方法（１）であって、
−  トンネル磁気抵抗センサ（Ｃ）の第１の動作点（８０１）および第２の動作点（８０２）を識別するステップ（ＩＤ）であって、トンネル磁気抵抗センサが、第１の動作点（８０１）における第１の感度（Ｓ１）および第２の動作点（８０２）における第２の感度（Ｓ２）を有し、第２の動作点における感度（Ｓ２）が第１の感度（Ｓ１）とは異なる、識別するステップ（ＩＤ）と、
−  トンネル磁気抵抗センサ（Ｃ）を第１の感度（Ｓ１）を有する第１の動作点（８０１）から第２の感度（Ｓ２）を有する第２の動作点（８０２）に、および、第２の動作点（８０２）から第１の動作点（８０１）に切り換えることによって、トンネル磁気抵抗センサ（Ｃ）の感度を変調するステップ（ＭＯＤ）と、
−  変調（ＭＯＤ）の間、第１の動作点（８０１）における、磁場（Ｂ）が存在する場合の測定デバイス（Ｄ）の第１の応答（Ｍ１）、および第２の動作点（８０２）における、磁場（Ｂ）が存在する場合の測定デバイス（Ｄ）の第２の応答（Ｍ２）を測定するステップ（ＭＥＳ）と、
−  測定デバイス（Ｄ）の第１の応答（Ｍ１）および第２の応答（Ｍ２）の一次結合を計算するステップ（ＬＩＮ）と
を含む、方法（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗タイプのセンサの低周波雑音を抑制するためのシステムおよび方法に関する。磁気抵抗センサは、詳細にはトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）タイプのセンサまたは超巨大磁気抵抗（ｃｏｌｏｓｓａｌ  ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：ＣＭＲ）タイプのセンサを包含する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＭＲなどの磁気抵抗センサの低周波雑音は、今日、低い周波数における極めて高い検出性を必要とする特定の用途におけるそれらの使用に対する主要な障害とみなされている。これらの用途の例は、生理学的信号、とりわけ神経信号と関連付けられる磁場などの生物学的媒体中の磁場の測定である。これらの信号はゆっくりと変わり、周波数は１ＫＨｚ未満であり、また、それらの検出は、測定中に使用されるセンサの低周波雑音によって影響される。
【０００３】
異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）タイプのセンサの場合、電流方向の変化方法が、それらの１／ｆ雑音の一部を抑制することを可能にする（例えばＳｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  Ａ、Ｖｏｌｕｍｅ  ２３５、２０１５の中で発表されている、Ｉ．  Ｍａｔｅｏｓらの「Ｌｏｗ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｎｏｉｓｅ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ  ｕｓｉｎｇ  ａｎ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ」を参照されたい）。この技法は、ＧＭＲおよびＴＭＲには適用され得ない、なぜならそれらの抵抗およびそれらの抵抗の変化が電流の方向に依存しないからである。
【０００４】
センサから見られる場を変調するための技法は適用され得る。これらの技法は、センサの動作点をその低周波雑音の外側に変位させる。このような技法の例は、ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ、Ｖｏｌ．  ４８、Ｎ．  １１、４１１５−４１１８頁、２０１２の中で発表されている、Ａ．  Ｇｕｅｄｅｓらの論文「Ｔｏｗａｒｄｓ  ｐｉｃｏＴｅｓｌａ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  ＧＭＲ−ＭＥＭＳ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｄｅｖｉｃｅ」、およびＪｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏｌ．  ９１、７７９５頁、２００２の中で発表されている、Ａ．  Ｓ．  Ｅｄｅｌｓｔｅｉｎらの論文「Ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇ  １／ｆ  ｎｏｉｓｅ  ｉｎ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｓｅｎｓｏｒ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｌｕｘ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ」に説明されている。
【０００５】
これらの刊行物は、周波数変調フラックスコンセントレータ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ｆｌｕｘ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）の使用を提案しているが、この技法は、結果が控え目であり、また、機械的変調を遂行するためにはＭＥＭＳ（微小電気機械システム）の使用が必要である。
【０００６】
超伝導電流ループに結合されたセンサの特定の事例では、超伝導電流の変調は、同じくセンサの動作点をより高い周波数へ変位させることによって低周波雑音を比較的効果的に抑制することができる。このような解決法は、特許文書ＥＰ２１６５２０６およびＥＰ２１６５２１０に説明されている。
【０００７】
しかしながらこれらの技法には、実現の困難性、低効率、あるいはその代わりに、特定の使用条件を必要とする、費用がかさみ得る超伝導材料の使用、などのいくつかの欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２１６５２０６号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第２１６５２１０号明細書
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  Ａ、Ｖｏｌｕｍｅ  ２３５、２０１５の中で発表されている、Ｉ．  Ｍａｔｅｏｓらの「Ｌｏｗ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｎｏｉｓｅ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ  ｕｓｉｎｇ  ａｎ  ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ」
【非特許文献２】ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ、Ｖｏｌ．  ４８、Ｎ．  １１、４１１５−４１１８頁、２０１２の中で発表されている、Ａ．  Ｇｕｅｄｅｓらの論文「Ｔｏｗａｒｄｓ  ｐｉｃｏＴｅｓｌａ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｉｅｌｄ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  ＧＭＲ−ＭＥＭＳ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｄｅｖｉｃｅ」
【非特許文献３】Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏｌ．  ９１、７７９５頁、２００２の中で発表されている、Ａ．  Ｓ．  Ｅｄｅｌｓｔｅｉｎらの論文「Ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇ  １／ｆ  ｎｏｉｓｅ  ｉｎ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｓｅｎｓｏｒ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ  ｆｌｕｘ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、トンネル磁気抵抗を有する磁気抵抗センサ、すなわち少なくとも１つのトンネル磁気ＴＭＲ接合を含むセンサの低周波雑音を抑制するためのシステムを提案することによって上記問題を解決することであり、このシステムは、信頼性が高く、小型であり、また、工業的に製造され得る。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そのために、本発明の第１の主題は、トンネル磁気抵抗を有する磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制するためのシステムであって、前記抑制システムは：
−  少なくとも１つのトンネル磁気抵抗センサを含み、前記トンネル磁気抵抗センサは、第１の動作点における第１の感度および第２の動作点における第２の感度を有し、第２の動作点における第２の感度は、第１の動作点における第１の感度とは異なる、磁場を測定するためのデバイスと、
−  少なくとも１つのトンネル磁気抵抗センサを第１の動作点から第２の動作点に、および、第２の動作点から第１の動作点に切り換えるのに適しており、第１の動作点に対応する第１の構成および第２の動作点に対応する第２の構成を有する、変調手段と、
−  変調手段の第１の構成に対応する第１の動作点における、磁場が存在する場合の測定デバイスの第１の応答と、変調手段の第２の構成に対応する第２の動作点における、磁場が存在する場合の測定デバイスの第２の応答との一次結合をおこなうのに適している、磁場を測定するためのデバイスから導かれた信号を処理するための手段と
を含む。
【００１２】
トンネル磁気抵抗センサＣは、外部磁場に依存する電気抵抗を有し、また、少なくとも１つのＴＭＲまたはＣＭＲトンネル磁気接合を含む素子を表すために使用されている。ＴＭＲ接合では、電流の流れは、２つの強磁性電極の間に置かれた薄い絶縁体膜を介したトンネル効果によって生じる。これらの２つの電極のうちの一方の磁化の配向は外部磁場に依存する。素子Ｃの端子における抵抗の変化を測定することによって外部磁場を測定することができる。外部磁場または磁場は、測定することが望まれる磁場を表すために使用されている。
【００１３】
本発明の範囲内で使用される個々のトンネル磁気抵抗センサＣは、異なる感度を有する異なる動作点を有する。
【００１４】
本発明の実施態様の場合、保持される２つの動作点の間の感度の差が大きいほど、低周波雑音の抑制の再現性がより高くなり、信頼性がより高くなる。
【００１５】
変調手段Ｍは、使用される磁気抵抗センサの感度の周期的な修正を可能にする手段を表すために使用されている。手段Ｍは、時間可変電圧発生器または関数発生器を含むことができる。
【００１６】
実際、本発明の原理は、トンネル障壁の有限エネルギー高さによって与えられるトンネル磁気抵抗センサの特性に基づいている。したがってＴＭＲの端子における電圧を増加させることにより、図３ｂに示されているように外部磁場に対する感度が低くなる。
【００１７】
手段Ｍによって遂行される変調は、例えば磁気抵抗センサＣの感度の周期的変化である。この変調の周波数は、除去することが望まれる低周波雑音の周波数より高い。
【００１８】
信号を処理するための手段Ｔは、トンネル磁気抵抗センサが第１の動作点にあるときのデバイスＤの応答Ｍ１、およびセンサが第２の動作点にあるときのデバイスＤの応答Ｍ２を選択するために使用される手段を表すために使用されている。信号を処理するための手段Ｔは、応答Ｍ１およびＭ２の一次結合を作るのにも適している。処理手段Ｔは、アナログ回路、デジタル回路、またはアナログ回路とデジタル回路の混合を含むことができる。
【００１９】
磁気抵抗センサＣと関連付けられた低周波雑音は、すべての導体の場合と同様、抵抗の変動の雑音である。さらに、外部の場も、それに関しては同じく抵抗の変化を作り出す。したがって磁気抵抗センサを使用してゆっくりとした可変磁場を測定する事例では、単一の測定によっては抵抗の２つの変化は分離され得ない。
【００２０】
提案される発明は、これまでに提案されている発明とは異なる原理に基づいている。提案される発明の原理は、トンネル磁気抵抗を有する磁気抵抗センサＣを２つの異なる動作点の間で発振させることにある。２つの点は、外部磁場に対する応答が異なるように選択される。外部磁場に対するセンサの応答はセンサの感度とも呼ばれる。２つの異なる動作点の間のセンサの発振は、センサの感度の変調とも呼ばれる。
【００２１】
言い換えると、本発明は、これらの２つの測定点の間で、図２に示されている１／ｆ雑音領域よりも迅速な周波数でセンサを発振させ、こうして個々の状態におけるセンサの応答を高い周波数で測定することにある。それにより２つの独立した曲線Ｍ１およびＭ２が得られ、２つの曲線は時間に依存している。これらの２つの曲線の一次結合が、外部の場に固有に依存する曲線を得ること、および抵抗の内部変動を与える曲線を得ることを可能にする。
【００２２】
これらの２つの曲線Ｍ１およびＭ２の再構成は、デジタル的またはアナログ的のいずれかでなされ得る。
【００２３】
２つの点が極めて異なる感度に対応するとき、本発明はなおいっそう有効になる。例えば反対称障壁を使用した調整されたトンネル磁気抵抗を有する接合の設計の事例では、外部磁場に対する感度は、高い電圧でも反転され得る。
【００２４】
したがって本発明によるデバイスは、低周波雑音による磁気抵抗センサの抵抗の変化と、外部磁場Ｂの効果による抵抗の変化を分離することを可能にする。言い換えると、本発明によるデバイスは、磁気抵抗センサの低周波雑音を抑制することを可能にする。
【００２５】
また、本発明によるデバイスは、個々に考慮して、あるいは技術的に可能なそれらのあらゆる組合せに従って、以下の特徴のうちの１つ以上を有することも可能である：
【００２６】
−  磁場Ｂを測定するためのデバイスＤは、ハーフブリッジ構成に従って構成された２つのトンネル磁気抵抗センサ３０１、３０２と、低雑音前置増幅器ＰＡとを含み、２つのトンネル磁気抵抗センサＣは磁場に対する逆応答を有し、ハーフブリッジ構成は、第１のアームＢ１および第２のアームＢ２を含み、２つのアームは並列に接続され、アームの各々は、抵抗Ｒおよびトンネル磁気抵抗センサ３０１、３０２のうちの一方を含み、ハーフブリッジ構成は、第１の出力Ｖ＋および第２の出力Ｖ−をさらに含み、２つの出力は低雑音前置増幅器ＰＡに接続され、個々の出力Ｖ＋、Ｖ−は、抵抗Ｒのうちの１つと、トンネル磁気抵抗センサ３０１、３０２のうちの１つとの間の接合点である。
【００２７】
−  測定デバイスＤは、第１の対のトンネル磁気抵抗センサ４０１、４０１ａおよび第２の対のトンネル磁気抵抗センサ４０２、４０２ａと、低雑音前置増幅器ＰＡとを含み、第１の対のセンサ４０１、４０１ａは、第２の対のセンサ４０２、４０２ａと比べて逆応答を有し、トンネル磁気抵抗センサ４０１、４０１ａ、４０２、４０２ａはブリッジ構成に従って構成され、ブリッジ構成は、第１のアームＢ１および第２のアームＢ２を含み、つのアームは並列に接続され、アームの各々は、第１の対のトンネル磁気抵抗センサ４０１、４０１ａ、および第２の対のトンネル磁気抵抗センサ４０２、４０２ａを含み、ブリッジ構成は、第１の出力Ｖ＋および第２の出力Ｖ−をさらに含み、２つの出力は低雑音前置増幅器ＰＡに接続され、個々の出力Ｖ＋、Ｖ−は、第１の対のトンネル磁気抵抗センサ４０１、４０１ａと、第２の対のトンネル磁気抵抗センサ４０２、４０２ａとの間の接合点である。
【００２８】
−  ハーフブリッジ構成またはブリッジ構成は電圧Ｖｂに接続され、電圧Ｖｂは変調手段Ｍによって管理される。
【００２９】
−  ハーフブリッジ構成またはブリッジ構成は、第１の電圧Ｖｂ／２および第２の電圧−Ｖｂ／２に接続され、電圧Ｖｂは変調手段Ｍによって管理される。
【００３０】
−  個々のトンネル磁気抵抗センサＣは、直列に接続された一組のトンネル磁気抵抗接合によって形成される。
【００３１】
−  測定デバイスＤは、トンネル磁気抵抗センサのうちの少なくとも１つの基準層７０３、７０４をフリップするための局所加熱手段を含む。
【００３２】
−  変調手段Ｍは、第１の動作点８０１と第２の動作点８０２の間の切換え信号を発生させるための高周波マスタクロックを含む。
【００３３】
−  切換え信号は、時間可変電圧信号Ｖｂを含み、前記信号は、ハーフブリッジ構成またはブリッジ構成に接続され、信号Ｖｂは、トンネル磁気抵抗センサを第１の動作点８０１と第２の動作点８０２の間で切り換えるように意図されている。
【００３４】
−  磁場Ｂを測定するためのデバイスＤから導かれた信号の処理手段Ｔは、前置増幅器ＰＡから導かれた信号の迅速なデジタル獲得のためのデバイスを含む。
【００３５】
−  磁場Ｂを測定するためのデバイスＤから導かれた信号を処理するための手段Ｔは：
−  測定デバイスＤによって第１の動作点２０１で測定された信号Ｍ１を記録することが意図された第１のサンプル・アンド・ホールド回路と、
−  測定デバイスＤによって第２の動作点２０２で測定された信号Ｍ２を記録することが意図された第２のサンプル・アンド・ホールド回路と、
−  第１および第２のサンプル・アンド・ホールド回路から導かれた信号を一次結合するためのデジタルまたはアナログ獲得システム１３０１と
を含む。
【００３６】
−  マスタクロックは、第１のサンプル・アンド・ホールド回路の第１の制御信号、および第２のサンプル・アンド・ホールド回路の第２の制御信号をさらに発生させる。
【００３７】
本発明の別の主題は、少なくとも１つの磁気抵抗センサを含む測定デバイスによる磁場の測定に関連付けられる低周波雑音を抑制するための方法であって、前記方法は以下のステップを含む：
−  少なくとも１つの磁気抵抗センサの第１の動作点および第２の動作点を識別するステップであって、磁気抵抗センサは、第１の動作点における第１の感度および第２の動作点における第２の感度を有し、第２の動作点における感度は低いかまたはゼロである、ステップと、
−  磁気抵抗センサを第１の感度を有する第１の動作点から第２の感度を有する第２の動作点に、および、第２の動作点から第１の動作点に切り換えることによって磁気抵抗センサの感度を変調するステップと、
−  変調の間、第１の動作点Ｓ１における、磁場が存在する場合の測定デバイスＤの第１の応答、および第２の動作点における磁場が存在する場合の測定デバイスの第２の応答Ｍ２を測定するステップと、
−  測定システムＤの第１の応答Ｍ１および第２の応答Ｍ２の一次結合を計算するステップ。
【００３８】
本発明による方法の第１のステップが、デバイスＤに存するトンネル磁気抵抗センサの２つの動作点を識別することを可能にし、２つの動作点は２つの異なる感度を有する。
【００３９】
有利には、第２の動作点は、磁場に対する、第１の動作点とは異なる感度を有するように選択される。これが、センサＣの低周波雑音による抵抗の変動を外部磁場による抵抗の変化から区別することを可能にする。
【００４０】
次に、デバイスＤのトンネル磁気抵抗センサを２つの動作点の間で切り換えるために、例えば変調手段Ｍを使用してセンサの感度が変調される。
【００４１】
したがって第１の動作点および第２の動作点におけるデバイスＤの応答を測定することができ、それによりトンネル磁気抵抗素子の低い感度またはゼロ感度の状態における主として低周波雑音による抵抗の変動を識別することができる。
【００４２】
また、本発明による方法は、個々に考慮して、あるいは技術的に可能なそれらのあらゆる組合せに従って、以下の特徴のうちの１つ以上を有することも可能である：
【００４３】
−  トンネル磁気抵抗センサＣの感度の変調ＭＯＤの周波数が、低周波雑音がトンネル磁気抵抗センサＣと関連付けられた熱雑音より小さくなる周波数１０１より高い。
【００４４】
−  トンネル磁気抵抗センサＣの感度が、低周波雑音がトンネル磁気抵抗センサＣと関連付けられた熱雑音より小さくなる周波数１０１より少なくとも２倍高い。
【００４５】
−  測定デバイスＤは、ハーフブリッジ構成に従って構成された２つのトンネル磁気抵抗センサ３０１、３０２と、前置増幅器ＰＡとを含み、２つのトンネル磁気抵抗センサは磁場に対する逆応答を有し、ハーフブリッジ構成は、第１のアームＢ１および第２のアーム（Ｂ２）を含み、２つのアームは並列に接続され、アームの各々は、抵抗（Ｒ）およびトンネル磁気抵抗センサ３０１、３０２のうちの一方を含み、ハーフブリッジ構成は、第１の出力Ｖ＋および第２の出力Ｖ−をさらに含み、２つの出力は低雑音増幅器に接続され、個々の出力Ｖ＋、Ｖ−は、抵抗Ｒのうちの１つと、トンネル磁気抵抗センサ３０１、３０２のうちの１つとの間の接合点である。
【００４６】
−  測定デバイスＤは、第１の対のトンネル磁気抵抗センサ４０１、４０１ａおよび第２の対のトンネル磁気抵抗センサ４０２、４０２ａと、低雑音増幅器とを含み、第１の対のセンサ４０１、４０１ａは、第２の対のセンサ４０２、４０２ａと比べて逆応答を有し、トンネル磁気抵抗センサ４０１、４０１ａ、４０２、４０２ａはブリッジ構成に従って構成され、ブリッジ構成は、第１のアームＢ１および第２のアームＢ２を含み、２つのアームは並列に接続され、アームの各々は、第１の対のトンネル磁気抵抗センサ４０１、４０１ａ、および第２の対のトンネル磁気抵抗センサ４０２、４０２ａを含み、ブリッジ構成は、第１の出力（Ｖ＋）および第２の出力Ｖ−をさらに含み、２つの出力は低雑音増幅器に接続され、個々の出力Ｖ＋、Ｖ−は、第１の対のトンネル磁気抵抗センサ４０１、４０１ａと、第２の対のトンネル磁気抵抗センサ４０２、４０２ａとの間の接合点である。
【００４７】
−  少なくとも１つのトンネル磁気抵抗センサの感度を変調するステップＭＯＤは、電圧Ｖが印加されたときに、トンネル磁気抵抗センサＣの感度が変化するよう、トンネル磁気抵抗センサＣの端子に電圧Ｖを印加することによって遂行される。
【００４８】
−  測定デバイスＤの第１の応答Ｍ１および測定デバイスＤの第２の応答Ｍ２を測定するステップＭＥＳは、デジタルまたはアナログ獲得システム１１０１を使用して遂行される。
【００４９】
−  一次結合のステップＬＩＮは、デジタルまたはアナログ獲得システム１３０１を使用して遂行される。
【００５０】
本発明の他の特徴および利点は、本発明についての、添付の図を参照してなされる、本発明を示すことを目的とした非制限の以下の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の主題による、低周波雑音を減少させるためのシステムＳを示す図である。
【図２】１／ｆ雑音すなわち低周波雑音スペクトル密度を示すグラフである。
【図３ａ】接合の端子に印加される電圧に応じてのトンネル磁気抵抗ＴＭＲ接合の磁気抵抗の変化を示すグラフである。
【図３ｂ】外部磁場に応じてのトンネル磁気抵抗ＴＭＲ接合の抵抗の変化を示すグラフである。
【図４】低周波雑音を減少させるための、図１に示されているようなシステムＳと関連付けられた、測定デバイスＤの第１の例を示す図であり；この事例では２つの磁気抵抗素子を有するハーフブリッジ構成が表されている。
【図５ａ】低周波雑音を減少させるための、図１に示されているようなシステムＳと関連付けられた、測定デバイスＤの第２の例を示す図であり；この事例では４つの磁気抵抗素子を有する完全ブリッジ構成が示されている。
【図５ｂ】低周波雑音を減少させるための、図１に示されているようなシステムＳと関連付けられた、測定デバイスＤの第３の例を示す図であり；この事例ではブリッジが対称的に供給される。
【図６】トンネル磁気抵抗ＴＭＲ接合の典型的なスタックを示す図である。
【図７】測定デバイスＤから導かれる信号のデジタル処理と共に低周波雑音を抑制するためのシステムＳの実施形態を、示す略図である。
【図８】２つの曲線Ｍ１およびＭ２をアナログ方式で得ること、および、デジタル一次結合をおこなうことを可能にする、低周波雑音を抑制するためのシステムＳの実施形態の電子線図（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｄｉａｇｒａｍ）である。
【図９】２つの曲線Ｍ１およびＭ２をアナログ方式で得ること、および、アナログ一次結合をおこなうことを可能にする、低周波雑音を抑制するためのシステムＳの実施形態の電子線図である。
【図１０】変調手段Ｍから導かれる、トンネル磁気抵抗ＴＭＲセンサの感度を変調することを可能にする信号の例を示し、信号Ｍ１およびＭ２のアナログ処理回路を管理するために使用される信号を同じく示すグラフである。
【図１１】本発明による、雑音を減少させるためのシステムを実現するための方法のステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図１は、本発明による、低周波雑音を減少させるためのシステムＳの例を示したものである。システムＳは：
−  少なくとも１つのトンネル磁気抵抗センサＣの感度を変調するために使用される変調手段Ｍであって、例えば時間可変電圧を発生するための電圧発生器または関数発生器を含む変調手段Ｍと、
−  外部磁場Ｂを測定するためのデバイスＤであって、デバイスＤは、少なくとも１つのトンネル磁気抵抗センサＣと、磁気抵抗センサＣから導かれた信号を増幅するための低雑音増幅器ＰＡと、Ｄによって測定された信号の低周波数成分および高周波数成分を除去するための帯域通過フィルタＦＰＢとを含み、デバイスＤの部分を形成している個々の磁気抵抗センサが、外部磁場Ｂに対する異なる感度を伴う異なる動作点を有することに留意することが重要であり、デバイスＤは、デバイスＤから導かれた第１の測定値Ｍ１および第２の測定値Ｍ２を供給する、デバイスＤと、
−  ２つの測定値Ｍ１およびＭ２を記録し、および／または第１の測定値Ｍ１および第２の測定値Ｍ２の一次結合をおこなうように、信号を処理するためのデバイスＴと
を含む。
【００５３】
図２は、磁気抵抗センサの１／ｆ雑音スペクトル密度の例を示したものである。雑音スペクトル密度は周波数に応じて表される。この図では、低周波雑音は、周波数１０１から熱雑音より小さくなることが理解され得る。この事例では、２つの動作点の間の発振周波数は周波数１０１より高いことが必要であり、また、可能である場合、点１０１に対応する周波数より少なくとも２倍高いことが必要である。
【００５４】
異なる感度を有する２つの動作点の間の発振周波数は、磁気抵抗センサの感度の変調の周波数とも呼ばれる。
【００５５】
有利には、十分に高い変調周波数、すなわち抵抗の変動が熱雑音に等しくなる周波数より高い変調周波数を選択することがより良好である。
【００５６】
図３ａは、印加される電圧Ｖｂに応じてのトンネル磁気抵抗ＴＭＲ接合の磁気抵抗の変化を示したものである。点８０１および８０２は、異なる感度を有する、本発明を実現するために保持される２つの点を示している。
【００５７】
図３ｂは、外部の場Ｂに応じてのトンネル磁気抵抗ＴＭＲ接合の磁気抵抗の変化を示したものである。曲線８０３は、動作点８０１における外部の場Ｂに応じての磁気抵抗の変化を表している。曲線８０４は、動作点８０２における外部磁場Ｂに応じての磁気抵抗の変化を表している。
【００５８】
図３ｂでは、電圧Ｖｂを印加することによって外部磁場に対する感度が低くなり、また、反転され得ることが理解され得る。
【００５９】
図４は、本発明によるシステムＳの測定デバイスＤの第１の実施形態を示したものである。この実施形態によれば、測定デバイスＤは、２つのトンネル磁気抵抗センサ３０１および３０２、ならびに２つの同一の抵抗Ｒを含む。これらの４つの素子は、図４に示されているハーフブリッジ構成に従って接続されている。
【００６０】
詳細には、ハーフブリッジ構成は、第１のアームＢ１および第２のアームＢ２に接続された供給電圧Ｖｂを含む。これらの２つのアームは並列に接続されている。電圧Ｖｂに接続されているアームＢ１およびＢ２の端部とは反対側の端部はアースに接続されている。２つのアームＢ１およびＢ２の各々は、抵抗Ｒおよびトンネル磁気抵抗素子３０１、３０２を含む。図４に示されている例では、供給電圧Ｖｂは、２つの抵抗Ｒの間の接合点に接続されている。別法としては、電圧Ｖｂは、２つのトンネル磁気抵抗センサ３０１と３０２の間の接合点に接続され得る。
【００６１】
図４の構成の個々のアームＢ１、Ｂ２は出力Ｖ−、Ｖ＋を含む。２つの出力Ｖ−、Ｖ＋は低雑音増幅器ＰＡに接続されている。
【００６２】
２つの磁気抵抗センサ３０１および３０２は、外部の場に対して逆応答を有している。言い換えると、図４のブリッジによって占有される体積中の一様な外部磁場の作用の下では、第１の磁気抵抗センサ３０１の磁気抵抗の増加は、第２の磁気抵抗センサ３０２の磁気抵抗の減少に対応する。
【００６３】
有利には、これが、２つの出力Ｖ＋とＶ−の間の電位差を測定することを可能にし、電位差は、測定する外部磁場Ｂに比例する。
【００６４】
本発明を実現するためには、第１の感度Ｓ１を有する第１の動作点８０１と、第２の感度Ｓ２を有する第２の動作点８０２との間で、トンネル磁気抵抗を有する磁気抵抗センサ３０１および３０２の感度を変調することが必要である。この変調は、時間可変電圧Ｖｂを印加して、トンネル磁気抵抗センサの動作点を第１の動作点８０１から第２の動作点８０２へ変位させ、およびその逆、によって得られうる。電圧Ｖｂは変調手段Ｍによって管理され得る。
【００６５】
有利には、ハーフブリッジ構成が、磁気抵抗センサの動作点に無関係の出力を有することを可能にする。言い換えると、磁気抵抗素子が第１の動作点２０１にあるときの図４のブリッジの差動出力電圧は、磁気抵抗素子が飽和点２０２にあるときの差動電圧に近い。
【００６６】
この構成は、いずれの事例においても低雑音増幅器ＰＡを飽和させることなくブリッジの出力電圧を増幅することができるため、極めて有利である。
【００６７】
図５ａは、低周波雑音を減少させるためのシステムＳのための測定デバイスＤの第２の実施形態を示したものである。この事例では、４つのトンネル磁気抵抗素子を有する完全ブリッジ構成が存在している。素子４０１および４０１ａは、素子４０２および４０２ａと比べて、外部磁場Ｂに対して逆応答を有する。
【００６８】
図５ａの回路の動作は図４の動作に類似している。トンネル磁気抵抗センサの動作点は、時間可変電圧Ｖｂを印加することによって変更され得る。電圧Ｖｂは変調手段Ｍによって管理され得る。
【００６９】
有利には、このブリッジ構成が、トンネル磁気抵抗を有する磁気抵抗センサの動作点に無関係の出力を有することを可能にし、また、他方では出力振幅に対する２倍の利得を可能にする。
【００７０】
図４に示されているハーフブリッジ構成の事例、および図５ａに示されているブリッジ構成の事例のいずれにおいても、磁気抵抗素子は外部磁場に対して逆応答を有していなければならない。この逆応答は、既に知られている方法に従って得られうる：第１は、同一であるが、物理的に反転されたセンサを取り付ける４ことにある。この方法は、使用が単純であるが、２つの独立したシリコンダイを有する必要があり、したがってより高い商業原価を有する。第２の方法は、局所加熱手段による、局所磁場下加熱（ｌｏｃａｌ  ｕｎｄｅｒ  ｆｉｅｌｄ  ｈｅａｔｉｎｇ）によって２つの磁気抵抗素子４０２、４０２ａの基準層をフリッピングすることにある。第３の方法は、逆であるが極めて類似している応答を有する２つのわずかに異なるスタックを堆積させることにある。優先実施形態では、低コストで産業化され得る方法を有することができる第２の方法が適用される。
【００７１】
トンネル磁気抵抗センサの第１の動作点８０１は、トンネル磁気抵抗素子の端子の電圧がトンネル磁気抵抗素子に極めて高い感度を与える電流に対応する。典型的な電圧値は、接合当たり１００ｍＶである。この優先的な実施形態では、磁気抵抗素子が最もセンシティブであるモードである、第１の動作点に対して２Ｖまたは３Ｖ程度の出力電圧を有するために、直列のトンネル磁気抵抗接合、典型的には２０個から３０個の直列のトンネル磁気抵抗接合が使用されている。この事例では、個々のトンネル磁気抵抗センサＣは、直列のトンネル磁気ＴＭＲ接合によって形成されている。
【００７２】
第２の動作点は、素子当たり１ボルト程度、したがって直列の素子に対して２０Ｖから３０Ｖの電圧を生成する、トンネル磁気抵抗センサの電流に対応する。下流側の電子工学を単純にするために、図５ｂに示されている対称の電圧をブリッジに供給することが可能である。この時点で、第１の点はブリッジ上の＋−１Ｖに対応し、また、第２の点はブリッジ上の＋−１０Ｖに対応する。この事例では、入力前置増幅器ＰＡは飽和されていない。
【００７３】
電流の印加中、また、その抑制中に、迅速な小さい遷移が存在し得る。有利には、電圧Ｖｂまたは電圧＋／−Ｖｂ／２は変調手段Ｍによって管理され得る。例えばＶｂの第１の値は変調手段Ｍの第１の構成に対応し、また、Ｖｂの第２の値は変調手段Ｍの第２の構成に対応する。
【００７４】
有利には、トンネル磁気抵抗素子の動作点は、変調手段Ｍによって制御され得る。
【００７５】
したがって本発明によるシステムＳのデバイスＤは、トンネル磁気抵抗センサの第１の動作点に対応する第１の測定値Ｍ１を供給することができる。この第１の測定値Ｍ１は、図３ａのタイプ８０１の点に対応する。また、デバイスＤは、トンネル磁気抵抗センサの第２の動作点に対応する第２の測定値Ｍ２を供給することもできる。第２の測定値Ｍ２は、図３ｂのタイプ８０２の点に対応する。
【００７６】
有利には、測定値Ｍ２およびＭ１は、外部磁場Ｂによる抵抗の変動、および低周波雑音に対応する抵抗の固有変動の両方を含む独立した曲線である。
【００７７】
したがって測定値Ｍ１およびＭ２の一次結合をおこなうことによって低周波雑音を除去することができる。モード８０１では、信号は、電圧Ｖｂ１における抵抗の変動と、この点における感度を掛け合わせた外部磁場における抵抗の変動との合計である。モード８０２では、信号は、電圧抵抗Ｖｂ２の変動と、この点での感度における変動との合計である。抵抗の変動に無関係の場の値を有するためには、点８０１で得られた信号と、ＶＢ１／ＶＢ２が掛け合わされた点８０２で得られた信号の減算をおこなう必要がある。
【００７８】
図６は、トンネル磁気抵抗ＴＭＲ接合の典型的なスタックを示したものである。ＣｕまたはＣｕＮタイプの合金であることがしばしばである層７０１は、下部電極として働く。層７０２は成長層として働く。ＣｏＦｅＢ７０４タイプの層に結合されたＰｔＭｎまたはＩｒＭｎタイプの反強磁性である層７０３は、基準として働く。障壁は、Ａｌ２Ｏ３または優先的にはＭｇＯ７０５で形成される。層７０６および７０７は従来のフリー層を形成する。すなわち外部の場を追従する層。層７０８は、保護およびトンネル接合の上部コンタクトのための開始点として働く。
【００７９】
文献から知られているスタックの多くの代替が存在する。ここで与えられている非対称スタックによれば、高い電圧で逆感度を有することができる。
【００８０】
トンネル磁気抵抗を有する磁気抵抗センサＣは、単一のＴＭＲ接合または直列に接続された複数のＴＭＲ接合を含むことができる。
【００８１】
図７は、雑音がない信号の直接デジタル獲得およびデジタル再構築の事例における、本発明によるシステムＳの例示的実施形態を示したものである。
【００８２】
変調手段Ｍは、周波数がｆで、パルス幅が調整可能である周期信号Ｖｂを発生させる。指針的に、ｆは、選択されるＴＭＲのサイズに依存してしばしば１０ｋＨｚと１０ＭＨｚの間である。信号Ｖｂは、図４のハーフブリッジまたは図５ａのブリッジを供給する。別法としては、変調手段Ｍは、図５ｂのブリッジに供給するための電圧＋／−Ｖｂ／２を供給することも可能である。信号Ｖｂを構成しているパルスの幅の典型的な値は全サイクルの５０％である。信号Ｖｂの例は図１０の信号１６０１である。ブリッジ出力では、低雑音前置増幅器ＰＡ、ならびにｆより高い周波数およびｆより十分に低い周波数を遮断するフィルタＦＰＢが、デジタル処理手段ＤＳＰによってデジタル的に獲得され、変換され、処理される、信号を条件付ける。
【００８３】
図７の実施形態による変調手段Ｍは、例えば時間可変信号Ｖｂを発生させるための電圧発生器、パルス発生器または関数発生器を含む。信号Ｖｂは、図１０に示されている信号Ｖｂなどの方形信号であってもよい。図１０に示されている信号Ｖｂは、変調手段Ｍの第１の構成に対応する第１の値Ｖｂ１と、変調手段Ｍの第２の構成に対応する第２の値Ｖｂ２との間で変化することに留意することは重要である。図１０に示されている実施形態によれば、Ｖｂ１はＶｂ２未満である。
【００８４】
変調手段Ｍの第１の構成は、トンネル磁気抵抗センサＣの第１の動作点８０１に対応し、また、変調手段Ｍの第２の構成は、トンネル磁気抵抗センサＣの第２の動作点８０２に対応する。
【００８５】
超低雑音前置増幅器ＰＡは、切換え速度の少なくとも５倍の帯域幅を有していなければならない。
【００８６】
デジタル信号処理手段ＤＳＰは、典型的には約１０ＭＨｚのサンプリング周波数で極めて迅速な獲得を遂行する。信号は、フィルタＦＰＢの出力中で直接獲得される。この事例では、すべての処理はデジタル方式で実施される。印加された個々の場の遷移後の点が平均される。この方法で２つの曲線Ｍ１およびＭ２が再構築される。次に、これらの２つの曲線が減算されて、雑音がない信号が得られる。
【００８７】
有利には、この実施形態は、デジタル信号処理手段ＤＳＰを使用するおかげで実現が容易である。
【００８８】
他の実施形態は、アナログ信号処理手段Ｔの使用に基づいている。
【００８９】
図８は、２つの独立した曲線Ｍ１およびＭ２をアナログ方式で得ることができ、また、デジタル処理手段ＤＳＰによってデジタル的に一次結合をおこなうことができる電子線図（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｄｉａｇｒａｍ）の例を示したものである。図７に既に存在しているモジュールに加えて、ダブル（ｄｏｕｂｌｅ）サンプル＆ホールド１１０１が挿入されている。ダブルサンプル＆ホールド１１０１は、この時点で３つの信号を発生させる変調手段Ｍによって統制される。第１の信号Ｖｂには、図４、図５ａまたは図５ｂによるハーフブリッジタイプまたはブリッジタイプの構成に供給することが意図されている。振幅およびパルス幅の２つの信号ＳＨ１およびＳＨ２がサンプル＆ホールド１１０１に送られる。したがって２つのＳ＆Ｈ１１０１は、測定された信号、トンネル磁気抵抗センサＣが第１の動作点８０１にあるときは測定値Ｍ１、また、トンネル磁気抵抗センサが第２の動作点８０２にあるときは測定値Ｍ２、を分離する。２つの信号Ｍ１およびＭ２は、格納され、変換され、減算されて、雑音がない信号を得る。測定値Ｍ１およびＭ２の格納および減算のこれらの動作は、デジタル信号処理手段ＤＳＰによって遂行される。
【００９０】
より詳細には、２つのＳ＆Ｈ回路１１０１の動作は、変調手段Ｍに含まれている関数発生器によって発生させられる信号を示す図１０に関連して説明される。ｘ軸スケールの単位はμｓであるが、これは純粋に例証的で非制限的目的である。
【００９１】
関数発生器は、典型的には１ＭＨｚである高い周波数ｆにおけるマスタクロックの役割を有しており、３つの信号、Ｖｂ、ＳＨ１、ＳＨ２を発生させる。信号Ｖｂは、トンネル磁気抵抗センサＣの切換えの導入を管理し、また、第１の動作点８０１から第２の動作点８０２へ行くことを可能にする。信号ＳＨ１は第１のＳ＆Ｈ１１０１を管理し、信号ＳＨ２は第２のＳ＆Ｈ１１０１を管理する。
【００９２】
図１０は、第１のＳ＆Ｈ回路は、信号ＶｂがデバイスＤのトンネル磁気抵抗センサＣの第１の動作点８０１に対応する第１の値Ｖｂ１を有している間、獲得モードにあることを示している。この第１のＳ＆Ｈ回路が、測定値Ｍ１に戻って作動することを可能にする。それとは逆に、第２のＳ＆Ｈ回路は、信号Ｖｂが、デバイスＤのトンネル磁気抵抗センサＣの第２の動作点８０２に対応する第２の値Ｖｂ２を有しているとき、獲得モードにある。この第２のＳ＆Ｈ回路が、測定値Ｍ２に戻って作動することを可能にする。
【００９３】
変調手段Ｍの第１の構成はローレベルの信号Ｖｂに対応する：トンネル磁気抵抗センサＣは第１の動作点３０１にある。変調手段Ｍの第２の構成はハイレベルの信号Ｖｂに対応する：トンネル磁気抵抗センサＣは第２の動作点にある。
【００９４】
有利には、Ｓ＆Ｈ回路を管理するこの方法が、製造が単純で、安価な電子工学（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ）を使用して測定値Ｍ１およびＭ２を分離することを可能にする。
【００９５】
信号Ｖｂと２つの信号ＳＨ１およびＳＨ２の間の時間シフトは、図１２に示されているように、切換えの終了時の少し後にＳ＆Ｈ回路が獲得モードに、および、後続する切換えの前に記憶モードに置かれるようになっている。
【００９６】
有利には、この時間シフトが、切換えに引き続く移行を分離すること、および、低周波雑音をより正確に除去することを可能にする。
【００９７】
図９は、全体が信号のアナログ処理のステップを伴う、本発明によるシステムＳの第３の例示的実施形態を、示したものである。図８のデバイスと異なり、この場合、デジタル信号処理手段ＤＳＰは、２つの測定値Ｍ２およびＭ１の減算をアナログ方式でおこなうことができる減算回路１３０１に置き換えられている。
【００９８】
有利には、図１１のシステムは全面的にアナログシステムであり、潜在的にセンサのレベルで統合可能であり、変調および減算のこれらのステップを使用者に対して透過的にする。
【００９９】
図１２は、本発明によるシステムＳを実現するための方法のステップを示したものである。
【０１００】
第１のステップＩＤの間、外部の場Ｂを測定するためのデバイスＤの部分を形成しているトンネル磁気抵抗センサＣの２つの動作点８０１および８０２が選択される。点８０１および８０２は、外部磁場Ｂに対する２つの極めて異なる感度を有するように選択される。第２の動作点８０２における感度Ｓ２は、第１の動作点８０１における感度Ｓ１と比べてさらに反転され得る。
【０１０１】
第２のステップＭＯＤの間、変調手段Ｍが使用されて、トンネル磁気抵抗センサＣが、第１の感度Ｓ１を有する第１の動作点８０１から第２の感度Ｓ２を有する第２の動作点８０２に、および、第２の動作点８０２から第１の動作点８０１に切り換えられる。
【０１０２】
ステップＭＥＳの間、感度ゾーンおよび飽和ゾーンにおけるデバイスＤの磁気抵抗センサの応答が記録され、磁気抵抗センサの感度の変調が依然として実施される。飽和ゾーンにおける磁気抵抗センサの応答、すなわち測定値Ｍ２は、低周波雑音による抵抗の変動を本質的に含む。感度ゾーンにおける磁気抵抗センサの応答、すなわち測定値Ｍ１は、低周波雑音による変動に加えて、外部磁場の変化による抵抗の変化を含む。それにより２つの独立した曲線Ｍ１およびＭ２が得られ、２つの曲線Ｍ１およびＭ２は時間に依存している。
【０１０３】
したがってステップＬＩＮの間、測定値Ｍ１およびＭ２の一次結合をおこなって、雑音がない信号を得ることができ、また、任意選択で、低周波雑音と関連付けられる抵抗の内部変動を独自に与える曲線を得ることができる。
【０１０４】
実施形態によれば、ステップＬＩＮの一次結合は、２つの測定値Ｍ１およびＭ２を減算することにある。
【０１０５】
別の実施形態によれば、ステップＬＩＮの間、タイプＭ１−αＭ２の式に従って測定値Ｍ１およびＭ２が一次結合される。αは、一般に、測定値Ｍ１および測定値Ｍ２における印加電圧の比によって与えられる。
【０１０６】
本発明による方法の実施形態によれば、トンネル磁気抵抗センサの感度の変調の周波数は、低周波雑音が磁気抵抗センサと関連付けられた熱雑音より小さくなる周波数１０１より高い。
【０１０７】
方法の実施形態によれば、センサの感度の変調の周波数は、低周波雑音が磁気抵抗センサと関連付けられた熱雑音より小さくなる周波数１０１より少なくとも２倍高い。
【０１０８】
ステップＭＥＳは、測定デバイスＤを使用して遂行され得る。デバイスＤは、本発明によるシステムＳに関連して示された構成のうちの１つに従って製造され得る。これらの構成は、図４、図５ａおよび図５ｂに示されている。
【０１０９】
ステップＭＥＳおよびＬＩＮは、信号を処理するための手段Ｔを使用して遂行され得る。処理手段Ｔは、本発明によるシステムＳに関連して説明された構成のうちの１つによれば、デジタル、アナログ、または一部がデジタルで、一部がアナログであってもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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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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【国際調査報告】
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