用于数据存储的磁致电阻磁头的宽带回读

摘要

用于一个磁存储系统的一个磁记录通道前端包括一个磁致电阻,一个互连和一个回读放大器。具有一特性阻抗的互连将一个磁致电阻元件连接到回读放大器。回读放大器包括一个增益级和一个激励端,与增益级和激励端相关阻抗的结合所构成的回读放大器的输入阻抗实际上等于互连的特性阻抗。增益端产生一个具有出现在增益级的一个输出端的一个第一个幅值的第一噪音信号。激励端产生一个具有出现在增益级输出端的一个第二个幅值的第二噪音信号。第二个幅值远小于第一个幅值,由此磁记录通道前端的信噪比性能不被有害地影响。

说明书

本发明涉及数据存储装置领域。更具体地，本发明涉及具有增加通道带宽而不降低信噪比(SNR)性能的一个磁记录通道前端。

传统的磁记录通道前端的回读带宽取决于构成通道前端的元件的阻抗，即，一个磁致电阻(MR)或大磁致电阻(GMR)元件，一个互连及回读电子元件(即，回读放大器)。直到最近，前端回读带宽要求相当低，以致由常用的前端技术提供的带宽没有出现问题。然而，磁记录数据值已经增加，使得由常用的通道前端提供的回读带宽现在限制了通道传输。

用于增加通道带宽的一个解决方案是减少在所谓的非本征带宽上的限制，即阅读电子元件非固有的带宽限制(不包括回读放大器的带宽限制)通过一个阻抗去终止阅读互连，该阻抗实际上等于互连的特性阻抗。然而，这就破坏了通道前端的信噪比性能。

要获得更好的限定互连，在磁头和回读放大器之间的一个微带连接已被用于代替提供一个不定互连的对绞线连接。这样一个微带连接包括在具有一个接地平面衬底的非导性介电载波材料的一薄层上形成的二个共面平坦信号导体，并成为在高频上的传输连线。如在磁记录中宽范围使用一样，对绞线的特性阻抗Z₀是75-85欧姆。一个微带互连的特性阻抗Z₀取决于导体的宽度，在导体之间的间隔，和载波材料的厚度及介电常数。实际来说，微带互连的特性阻抗Z₀在35-85欧姆的范围内。

用于偏置一个MR(GMR)元件和用于读出或回读一个信号有四种组合(1)电流偏置和测流回读，(2)电压偏置和测流回读，(3)电压偏置和测压回读，及(4)电流偏置和测压回读。因为通道前端的频率特性对使用的特殊的偏置技术不敏感，只有使用的回读技术的频率特性需要考虑。

图1表示一种常用的单端输入，测流回读放大器配置100的简图。在图1中，一个位于磁头101的MR元件R_mr通过互连103被连接到测流回读放大器102。互连103具有特性阻抗Z₀＝R₀。

测流回读放大器102包括一个npn输入晶体管104和一个负载电阻R_L。互连103的导体103a被连接到晶体管104的发射极。互连103的导体103b被连接到电路的公共端，或地。晶体管104的基极被连接到偏置电压V_bias，而晶体管104的集电极通过负载电阻R_L被连接到电源电压V⁺。回读放大器102的输出v₀跨接在负载电阻R_L的两端。

图1中表示的用于测流型回读放大器的输入阻抗Z_in是输入晶体管104的差动发射极电阻并由Z_in＝r_e＝kT/qI给出，这里k是波耳兹曼常数，T是绝对温度，q是一个电子的电荷，而I是晶体管104的发射极电流。电流I为MR元件R_mr提供了偏置电流，其典型值为5-12 mA。由此，输入阻抗Z_in在室温下典型值为2-5欧。

图2表示了一个常用的单端输入的测压回读放大器配置200的示意图。在图2中，位于磁头201的一个MR元件R_mr通过一个互连203被连接到一个测压回读放大器202。互连203具有特性阻抗Z₀＝R₀。

测压回读放大器202包括一个npn输入晶体管204，一个输入耦合电容205，电流源206和207，一个npn共射-共基(cascode)晶体管208，和一个负载电阻R_L。互连203的导体203a通过耦合电容205被连接到晶体管204的基极。互连203的导体203b被连接到电路公共端，或地。电源206提供偏置电流I_bias到MR元件R_mr。电流源207提供电流到晶体管204的基极。晶体管204的发射极被连接到电路的公共端，或地。晶体管204的集电极被连接到共射-共基晶体管208的发射极。共射-共基晶体管被用于消除在回读放大器202的输入端的密勒电容。晶体管208的集电极通过负载电阻R_L被连接到电源电压V⁺。回读放大器202的输出v₀跨接在负载电阻R_L的两端。

对于测压型回读放大器的输入阻抗Z_in由Z_in＝βr_e给出，这里β是晶体管204的电流增益，而r_e是晶体管204的发射极电阻。输入阻抗Z_in典型的为500-1000Ω。输入电容205大约是3pF并由1/2πf_tr_e给出，这里f_t是晶体管204的传输频率，典型的在10GHz左右。

图1和2的回读放大器的差动输入类型没有被表示，但具有上面所述的用于单端输入回读放大器值的两倍的输入阻抗。通过具有一个特性阻抗Z₀的互连连接到回读放大器的一个MR(GMR)元件“视”一个阻抗Z_i由 $>>>Z>i>>=>>Z>0>>>>>Z>in>>+>>jZ>0>>tan>\gamma l>>>>Z>0>>+>>jZ>in>>tan>\gamma l>>>,>->->->->>(>1>)>>>s>给出，在这里\gamma ＝\omega /\nu ，\nu 是传输线速度(\approx 200km/s，对于\epsilon$_r＝2.25)而l是互连的长度，对于3.5英寸驱动典型值为5cm。

对于一个测流回读放大器配置，输入阻抗Z_in＝kT/qI₁＜＜Z₀。由于γl＜＜π/2，Z_i近似于 $>>>Z>in>>+>>jZ>0>>tan>\gamma l>\propto >>r>e>>+>j\omega >>Z>0>>>1>v>>.>->->->->>(>2>)>>>s>由此，当测流回读放大器配置被使用时，互连的性能就象与回读元件R$_mr串联的一个电感器Z₀l/ν一样。传输特性由于互连随后成为 $>>>>v>0>>>v>i>>>=>>>R>L>>>>R>mr>>+>>r>e>>>>>1>>1>+>j\omega >>>Z>0>>>>R>mr>>+>>r>e>>>>>1>v>>>>.>->->->->>(>3>)>>>s>等式(3)表示测流回读放大器配置的通道带宽通过互连被限制，而且当Z$₀或者l增加，或者ν减少时被进一步减小。

对于一个测压回读放大器配置，Z_in＝βr_e＞＞Z₀。对于γl＜＜π/2，Z_i近似于 $>>>>>Z>0>>>Z>in>>>>>Z>0>>+>>Z>in>>j>tan>\gamma l>>>.>->->->->->>(>4>)>>>s>由此，当测压回读放大器配置被使用时，互连的性能就象与回读元件R$_mr和回读放大器的输入阻抗并联的一个电容l/νZ₀一样。这个传输特性由于互连随后成为 $>>>>v>0>>>v>i>>>=>>A>>1>+>j>>>tan>\gamma l>>>Z>0>>>>R>mr>>>>\propto >>A>>1>+>j\omega >>1>>\upsilon >>Z>0>>>>>R>mr>>>>.>->->->->>(>5>)>>>s>等式(5)表示用于测压回读放大器配置的通道带宽通过互连同样地被限制了，并用大l，小\nu 和小Z$₀被进一步减小。

当一个互连的末端具有输入端到回读放大器的互连的特性阻抗Z₀时，没有带宽约束，因为阅读元件只考虑一个阻抗Z₀。对于一个测流回读放大器配置以它的特性阻抗Z₀终止互连可以通过插入与回读放大器的输入阻抗串联的一个电阻R_s＝Z₀-Z_in来进行。对于一个测压回读放大器配置，互连可以通过在回读放大器的两端并联放置一个具有Z_inZ₀/(Z_in-Z₀)＝Z₀βr_e/(βr_e-Z₀)≈Z₀值的电阻被终止。然而这将导致电子元件在信噪比(SNR)性能上难以令人满意的减少。

对于一个测流回读放大器配置，SNR性能从减少到在等式(6)和(7)中，ν_i是MR(GMR)元件的回读信号，而r_bb是输入晶体管的基极体电阻，对于MR回读放大器其典型值是1-5Ω。对于T＝300K的典型值，r_bb′＝1Ω，r_e＝5Ω而R_s＝70Ω，对于测流回读放大器配置的SNR性能以一个系数4.6降低。

对于一个电压回读放大器配置，SNR性能从减小到对于T＝300K的典型值，r_bb′＝1Ω，r_e＝5Ω，Z₀＝75Ω且R_mr＝75Ω，一个测压回读放大器配置的SNR性能以一个系数2.6降低。

所需要的是减少阅读元件非本征的磁记录通道前端的带宽限制而不降低通道前端的SNR性能的一种方法。

本发明提供了减少阅读元件非本征的磁记录通道前端的带宽限制而不降低通道前端的SNR性能的一种方法。

本发明的优点由用于磁存储系统的一个磁记录通道前端所提供，例如一个磁盘驱动器，它包括一个磁致电阻元件，一个互连和一个回读放大器。互连具有一个特性阻抗，并将磁致电阻元件连接到回读放大器。回读放大器包括一个增益级和一个激励端。增益级具有一个输入端和被连接到互连的一个相关的输入阻抗。根据本发明，激励端被连接到增益级的输入端，比如回读放大器的输入阻抗，它由与增益级和激励端相关的阻抗的组合所构成，基本上等于互连的特性阻抗。此外，增益级产生具有显示在增益级输出端的第一个值的一个第一噪音信号。激励端产生一个具有也显示在增益级输出端的第二个值的第二噪音信号。根据本发明，第二个值明显地小于第一个值，由此磁记录通道前端的信噪比性能没有不利影响。

当增益级是一个测流增益级时，激励端从增益级提供正反馈到增益级的输入端。当增益级是一个测压增益级时，激励端从增益级提供负反馈到增益级的输入端。

本发明通过举例的方式被说明并不限于附图，其中类似的参考数字表示相类似的元件并且其中：

图1表示一个常用的单端输入测流回读放大器配置的示意图；

图2表示一个常用的单端输入测压回读放大器配置的示意图；

图3是说明本发明测流回读放大器配置的示意图；

图4是说明本发明测压回读放大器配置的简图；

图5表示根据本发明一个电流偏置测流回读放大器的一个实施例的示意图；

图6表示根据本发明的一个差动电流偏置的测流回读放大器的一个实施例的示意图；

图7表示根据本发明的一个电压偏置测流回读放大器的一个实施例的简图；

图8表示根据本发明的一个差动电压偏置测流回读放大器的一个实施例的简图；

图9表示根据本发明的一个电流偏置，测压回读放大器的一个实施例的示意图；

图10表示根据本发明的一个差动电流偏置，测压回读放大器的一个实施例的示意图；

图11表示根据本发明的一个电压偏置，测压回读放大器的一个实施例的示意图；

图12表示根据本发明的一个差动电压偏置，测压回读放大器的实施例的一个示意图；以及

图13是表示一个根据本发明具有联结回读放大器的磁记录通道的磁盘驱动系统的一个示意框图。

本发明以实质上等于互连的特性阻抗的一个激励端终止一个磁记录通道前端的互连，由此提供了用于通道前端的更高带宽。当设计正确时，激励端不影响通道前端的SNR性能。

图3是说明本发明关于一个测流回读放大器配置300的示意图。在图3中，位于磁头301的一个MR元件R_mr通过一个互连303被连接到测流回读放大器302。互连303具有特性阻抗Z₀＝R₀。

测流回读放大器302包括一个npn晶体管304，一个pnp晶体管305，一个反馈电阻R_f(＝(1+α)R_L)及一个负载电阻R_L′(＝(1+α)R_L/α)。互连303的导体303a被连接到晶体管304的发射极及晶体管305的集电极。互连303的导体303b被连接到电路公共端，或接地。晶体管304和305的基极分别被连接到偏置电压V_bias1和V_bias2。反馈电阻R_f被连接在晶体管304的集电极和晶体管305的发射极之间。晶体管304的集电极通过负载电阻R_L′被连接到电源电压V⁺。回读放大器302的输出v₀接在负载电阻R_L′的两端。

根据本发明，回读放大器302的输入阻抗Z_in由正反馈增加到Z₀≈R₀的水平。具体地，输入阻抗Z_in由 $>>>Z>in>>=>>r>el>>>(>1>+>>1>\alpha >>)>>,>->->->->>(>10>)>>>s>给出，这里r$_el是晶体管304的发射极差动电阻。通过选择α≈r_el(Z₀-r_el)，互连303在实质特性上被终止，由此实质上消除与互连303相关的高频滚降。当α＝R_el/(Z₀-r_el)时，互连303在特性上被结束并且与互连303相关的高频滚降被一起消除。通道的增益A，或传输特性由 $>>A>=>>>v>0>>>v>i>>>=>>>R>L>>>>r>el>>+>>R>mr>>>\alpha >>1>+>\alpha >>>>>.>->->->->->>(>11>)>>>s>给出。当\alpha ＜＜1时，增益A近似于R$_L/r_el。信噪比由给出。在等式(12)分母中方括号内的前二项是对由晶体管304所产生的噪音起作用。第三项是对由晶体管305所产生的噪音起作用，而最后这项是对由反馈电阻R_f＝(1+α)R_L所产生的噪音起作用。等式(12)的后二项大大地小于前二项，其结果信噪比变成它对于常用的电流回读放大器与SNR的公式是一样的，如由等式(6)所给出的。由此，用电子学方法增加回读放大器的输入阻抗以与互连303的特性阻抗匹配不会改变通道的SNR性能。这与通过在互连303和至回读放大器302的输入之间插入一个串联电阻R_s＝R₀-r_el以特性阻抗Z₀被动地终止互连303相反。

为了获得更宽的互连带宽，输入阻抗Z_in不需要被增加到正好Z₀＝R₀。输入阻抗的较低值提供了一个足够宽的非本征互连带宽以便通道前端的总带宽将主要由电子元件的带宽所确定。

图4是说明本发明关于测压回读放大器配置400的简图。在图4中，位于磁头401的一个MR元件R_mr通过互连403被连接到测压回读放大器402。互连403具有特性阻抗Z₀＝R₀。

测压回读放大器402包括一个npn晶体管404，一个电流源405，一个输入耦合电容406，一个反馈电阻R_f，一个npn电阻407，一个电流源408和一个负载电阻R_L。互连403的导体403a通过耦合电容406被连接到晶体管404的基极。互连403的导体403b被连接到电路公共端，或接地。电流源408被连接到互连403并提供一个电流偏置I_bias给MR元件R_mr。晶体管404的集电极被连接到晶体管407的基极并通过负载电阻R_L连接到电源电压V⁺。晶体管407的集电极被连接到电源电压V⁺。晶体管407的发射极通过反馈电阻R_f被连接到晶体管404的基极。晶体管407的发射极也被连接到电流源405，它又连接到公共端，或接地。回读放大器402的输出v₀显示跨接在负载电阻R_L两端。

回读放大器402的输入阻抗Z_in通过负反馈被减小到Z_in≈R₀的水平。具体的， $>>>Z>in>>=>>r>el>>>(>1>+>>1>\alpha >>)>>,>->->->->>(>14>)>>>s>在这里r$_el是晶体管404的发射极差动电阻。通过选择α≈r_el/(Z₀-r_el)，互连403在实际特性上被终止，由此以比根据本发明互连403未被终止时高很多的频率，为互连403提供高频滚降。当α≈r_el/(Z₀-r_el)时，互连403在特性上变成终止，由此一起消除与互连403相关的高频滚降。

回读放大器402的增益A(R_L/r_el＞＞1)由 $>>A>=>>>v>0>>>v>i>>>=>>>R>L>>>>r>el>>+>>R>mr>>>\alpha >>1>+>\alpha >>>>>.>->->->->->>(>15>)>>>s>给出。当\alpha ＜＜1时，增益A近似于R$_L/r_el。所以当α＝r_el/(R₀-r_el)时， $>>>R>f>>=>>>1>+>\alpha >>\alpha >>>R>L>>=>>>>R>0>>>R>L>>>>r>el>>>=>>R>0>>A>->->->>(>16>)>>>s>信噪比由给出。在等式(17)分母的方括号内的前二项是对由晶体管404所产生的噪音起作用。第三项是对由晶体管407所产生的噪音起作用。最后这项是对由反馈电阻R$_f＝(1+α)R_L/α所产生的噪音起作用。后两项大大地小于前两项并由此信噪比变为它与由等式(8)给出的现有技术的电压回读放大器的SNR完全相同。

用电子学方法减少测压回读放大器的输入阻抗Z_in与根据本发明的互连403的特性阻抗相匹配不改变SNR性能。这与通过在回读放大器402的输入两端插入并联电阻R_p≈R₀以特性阻抗Z₀无源地终止互连403相反。如同本发明的测流回读放大器的配置一样(图3)，为了获得更宽的互连带宽，测压回读放大器的输入阻抗Z_in不需要被减少到Z_in＝Z₀。对于大于特性阻抗Z₀的测压回读放大器的输入阻抗值提供了足够宽的非本征互连带宽，其总带宽主要由电子元件的带宽所确定。

图5表示根据本发明的一个电流偏置测流回读放大器的实施例500的示意图。在图5中，位于磁头501的一个MR元件R_mr通过一个互连503被连接到测流回读放大器502。互连503具有特性阻抗Z₀＝R₀。

测流回读放大器502包括一个npn输入晶体管504，pnp晶体管505和505′，反馈电阻R₂和R₂′，一个运算跨导放大器(OTA)506，电阻R₁，一个电流源507，一个参考电压源508，一个电流源509和一个电容510。互连503的导体503a被连接到晶体管504的发射极。互连503的导体503b被连接到一个电路公共端，或接地。晶体管504的发射极被连接到晶体505的集电极。晶体管505的发射极通过反馈电阻R₂被连接到晶体管504的集电极。晶体管504的集电极通过供给电流I_bias的电流源507被连接到电源电压V⁺。

电流源509被连接到晶体管505′的集电极。晶体管505和505′的基极被连到一起并连接到晶体管505′的集电极。晶体管505′的发射极通过电阻R₂′和参考电压源V_ref被连接到电源电压V⁺。电流源509从晶体管505′的集电极吸收电流I₁。

OTA 506的倒相输入端被连接到晶体管504的集电极。OTA 506的非倒相输入端被连接到参考电压V_ref和电阻R₂′的结点。电阻R₁被连接在OTA 506的两个输入端之间。OTA 506的输出端被连接到晶体管504的基极。回读放大器502的输出v₀接在电阻R₁两端。

测流回读放大器502的操作如下：通过MR元件R_mr的电流等于I_bias，电流由电流源507输出。通过选择R₂＝R₂′和晶体管505等于晶体管505′，由OTA 506和电容510构成的一个低频反馈通道控制通过晶体管505的电流等于电流源509的电流I₁。通过晶体管504的电流那么就是I_bias-I₁，结果是用于输入晶体管504的发射极差动电阻为r_el＝kT/q(I_bias-I₁)。发射极电阻r_el是恒定的，并只由电流源507和509确定。低频反馈通道也控制电阻R₁两端电压为0V。回读放大器502的输入阻抗Z_in通过由反馈电阻R₂和晶体管505提供的正反馈被增加到Z_in≈R₀的水平。

根据等式(10)，α应该被选为α≈r_el/(R₀-r_el)，这里α是电阻率R₂/R₁(图3)。在这样的情况下，回读放大器502的输入阻抗Z_in实际上等于互连503的特性阻抗Z₀。

图6表示根据本发明的一个差动电流偏置测流回读放大器的实施例600的示意图。实施例600如图5的实施例500是一个电流偏置测流回读放大器，但实施例500在一个差动输入配置中被展示。在图6中，位于头601的一个MR元件R_mr通过一个互连603被连接到测流回读放大器602。互连603具有一个特性阻抗Z₀＝R₀。

测流回读放大器602包括输入npn晶体管604和604′，晶体管605和605′，反馈电阻R₂和R₂′，一个OTA606，一个电流源607，参考电压源608和615，及一个OTA609。互连603的导体603a被连接到晶体管604的发射极。互连603的导体603b被连接到晶体管604′的发射极。晶体管605和605′的集电极被分别连接到晶体管604和604′的发射极。晶体管605和605′的发射极通过电阻R₂和R₂′分别被连接到晶体管604和604′的集电极。晶体管604和604′的集电极分别被连接到OTA606的倒相和非倒相输入端。电阻2R₁被接在OTA606的输入端的两端。回读放大器602的输出v₀接在电阻2R₁两端。

电流源616和607分别从电源电压V⁺提供电流I_bias给晶体管604和604′的集电极。OTA606的输出被连接到晶体管604′的基极和通过电容614被连接到晶体管604的基极。一个产生参考电压V_ref1的参考电压源615被连接到晶体管604的基极。

一个npn晶体管612的集电极被连接到晶体管604′的发射极。晶体管612的发射极通过一个电阻R₃被连接到电源电压V^-。一个pnp晶体管605″的基极被连接到晶体管605″的集电极并连接到晶体管605和605′的基极。一个电流源611被连接在晶体管605的集电极和电源电压V^-之间。晶体管605″的发射极通过电阻R₂″和一个产生参考电压V_ref2的参考电压源608被连接到电源电压V⁺。

回读放大器602的操作与回读放大器502的操作相类似，除了正确地偏置MR元件R_mr和回读放大器602外，增加一个由OTA609，电容610和被控电流源(晶体管612和电阻R₃)所构成的低频反馈通道用于控制在晶体管604和604′的集电极上的电压为V⁺-V_ref2。

图7表示根据本发明的一个电压偏置测流回读放大器的实施例700的示意图。在图7中，定位于头701的一个MR元件R_mr通过一个互连703被连接至测流回读放大器702。互连703具有特性阻抗Z₀＝R₀。

测流回读放大器702包括一个输入npn晶体管704，一个pnp晶体管705，一个OTA706，一个电流源708，一个OTA709，一个电阻R₁和一个反馈电阻R₂。互连703的导体703a被连接到晶体管704的发射极。互连703的导体703b被连接至电路公共端，或接地。晶体管704的发射极也被连接到晶体管705的集电极。晶体管704的集电极通过反馈电阻R₂被连接到晶体管705的发射极，并通过提供电流I_bias的电流源708被连接到电源电压V⁺。

OTA706的非倒相输入端被连接到输入晶体管704的发射极。OTA706的倒相输入端被连接到参考电压源714。OTA706的输出控制电流源708。一个电容707被连接在OTA706的输出端和电源电压V⁺之间。电流源713被连接到电源电压V⁺并提供一个电流I₁到晶体管704′的集电极。晶体管704′的集电极被连接到晶体管704′，704和705的基极。

OTA709的非倒相输入端被连接到晶体管704的集电极。OTA709的倒相输入端被连接到晶体管711的发射极并连接到吸收电流I₂的电流源712。电阻R₁被连接在OTA709的非倒相和倒相输入端之间。OTA709的输出被连接到电容710和晶体管711的基极。晶体管711的集电极被连接到电源电压V⁺。回读放大器702的输出v₀接在电阻R₁的两端。

回读放大器702的输入阻抗由正反馈增加到Z_in＝R₀的水平。通过MR元件R_mr的电流取决于R_mr，即，MR元件R_mr两端的电压保持恒定并等于V_bias。通过输入晶体管704的电流借助于由OTA706，一个电容707及提供电流偏置I_bias的被控电流源708所构成的低频反馈通道保持恒定并等于I₁。由不同的MR电阻产生的电流偏置I_bias变化通过由电阻R₂和晶体管705所构成的一个正反馈被完全补偿。晶体管704的输入发射极差动电阻由r_el＝kT/qI₁给出。如前所述，α应该被选择为α≈r_el/(R₀-r_el)，这里电阻率R₂/R₁＝α(图3)，使回读放大器702的输入阻抗Z_in实际上等于互连703的特性阻抗Z₀。

图8表示根据本发明的一个差动电压偏置，测流回读放大器的实施例800的示意图。实施例800类似于图7所示的实施例700，但实施例800在一个差动电压偏置，测流回读放大器的配置里被表示。在图8中，位于头801的一个MR元件R_mr通过互连803被连接到测流回读放大器802。互连803具有一个特性阻抗Z₀＝R₀。

测流回读放大器802包括输入晶体管804和804′，晶体管805和805′，OTA806，OTA809，电阻R₁和R₁′，及反馈电阻R₂和R₂′。互连803的导体803a被连接到晶体管804的发射极。互连803的导体803b被连接到晶体管804′的发射极。晶体管805和805′的集电极分别被连接到晶体管804和804′的发射极。晶体管805和805′的发射极通过电阻R₂和R₂′分别被连接到晶体管804和804″的集电极。晶体管804和804′的集电极分别被连到OTA 809的倒相和非倒相输入端。电阻R₁被连接在OTA809的倒相输入端和电源电压V⁺之间。同样地，电阻R₁′被连接在OTA809的非倒相输入端和电源电压V⁺之间。OTA809的输出被连到npn晶体管811的基极并通过电容810被连接到电源电压V^-。晶体管811的集电极被连接到晶体管804′的发射极。晶体管811的发射极通过电阻R₃被连接到电源电压V^-。

OTA806的非倒相输入端被连接到输入晶体管804′的发射极。OTA806的倒相输入端被连接到晶体804″的发射极和吸收电流I₁的电流源813。OTA806的输出端被连接到晶体管805和805′的基极。电容807被连接在OTA806的输出端和电源电压V⁺之间。

回读放大器802的工作类似于回读放大器702(图7)，除了用于MR元件R_mr和回读放大器802的正确偏置外，增加由OTA809，电容810，及一个被控电流源(晶体管811和电阻R₃)所构成的一个低频反馈通道用于控制804和804′的集电极之间的DC电压为0V。由此，通过输入级相应每一半的电流是相等的。

图9表示根据本发明的电流偏置，测压回读放大器的实施例900的示意图。在图9中，位于头901的MR元件R_mr通过互连903被连接到测压回读放大器902。互连903具有特性阻抗Z₀＝R₀。

测压回读放大器902包括一个输入npn晶体管904，一个npn晶体管905，pnp晶体管906和906′，一个OTA907，一个电阻R₁，R₂和R₂′，一个反馈电阻R₃，和电阻R₄。互连903的导体903a被连接到晶体管904的基极。互连903的导体903b被连接到电路的公共端，或地。晶体管904的发射极被连到晶体管905的发射极，而晶体管904的集电极被连到电路的公共端，或地。电流源910提供电流偏置I_bias给MR元件R_mr。

晶体管905的集电极通过电阻R₁和晶体管906的基极被连接到电源电压V⁺。电流源908被连接到晶体管906的发射极。晶体管906的集电极被连接到OTA907的倒相输入端，通过电阻R₃连接到晶体管904的基极和通过电阻R₂连到电路公共端，或地。输入阻抗Z_in由通过电阻913作用于回读放大器902的输入端的负反馈被减小到Z_in≈Z₀。

电流源909被连接到晶体管906′的发射极。电阻R₄被连在晶体管906和906′的发射极之间。晶体管906′的基极通过参考电压源911被连接到电源电压V⁺。晶体管906′的集电极被连接到OTA907的非倒相输入端并通过电阻R₂′连接到电路公共端或地。OTA的输出端被连接到晶体管905的基极和电容912。回读放大器902的输出v₀出现在OTA907的倒相和非倒相输入端。

回读放大器902的工作如下。通过MR元件R_mr的电流等于电流源的电流I_bias。通过选择R₂＝R₂′和T₃＝T₃′，由OTA907和电容912所构成的低频反馈通道控制通过晶体管904和905的电流等于V_ref/R₁。用于晶体管904和905的发射极差动电阻是r_e＝r_e1＝r_e2＝R₁KT/qV_ref。根据等式(14)，α应该被选择为α≈2r_e/(R₀-2r_e)。反馈电阻R₃应该被选为等于特性阻抗R₀和没有反馈电阻的那级增益的乘积(等式(16))。回读放大器902的增益由R₁R₂/2r_eR₄给出。所以，电阻R₃≈R₀R₁R₂/2r_eR₄。放大器的输入阻抗现在实际等于互连的特性阻抗R₀。

图10表示根据本发明的一个差动电流偏置，测压回读放大器的实施例1000的示意图。实施例1000是一个类似于图9的实施例900的电流偏置测压放大器，但实施例1000在一个差动输入配置中被展示。在图10中，位于头1001的MR元件R_mr通过互连1003被连接到测压回读放大器1002。互连具有一个特性阻抗Z₀＝R₀。

测压回读放大器1002包括npn输入晶体管1004和1004′，晶体管1005和1005′，电阻R₁和R₁′，电阻R₂和R₂′，及一个OTA1012。互连1003的导体1003a被连接到晶体管1004的基极。互连1003的导体1003b被连接到晶体管1004′的基极。晶体管1004和1004′的发射极通过电流源1009和1009′分别被连接到电源电压V^-。一个电容C₁连接在晶体管1004和1004′的发射极之间。

晶体管1004和1004′的集电极分别被连接到晶体管1005和1005′的基极和通过电阻R₁和R₁′连接到电压电源V⁺。回读放大器1002的输出v₀表现在晶体管1004和1004′的集电极之间。晶体管1005和1005′的发射极通过电阻R₂和R₂′分别被连接到晶体管1004和1004′的基极。晶体管1005和1005′的发射极也通过电流源1008和1008′分别被连接到电源电压V^-。

电流源1006被连接到晶体管1004的基极并提供偏置电流I_bias给MR元件R_mr。晶体管1007的集电极被连接到晶体管1004的基极。晶体管1007的发射极通过电阻R₅被连接到电源电压V^-。

晶体管1004和1004′的发射极通过电阻R₇和R₇′分别被连接到OTA1012的非倒相输入端。OTA1012的非倒相输入端也通过一个电阻R₈被连接到电路公共端，或地。OTA1012的倒相输入端被连接到电路公共端，或地。OTA1012的输出端被连接到晶体管1007的基极。一个电容C₂被连接在晶体管1007的基极和电源电压V^-之间。

对于R₂＞＞R_mr，通过MR元件R_mr的的电流等于I_bias。晶体管1007和电阻R₅构成了由OTA1012所控制的可控的电流源以便MR元件的中央电压在接地电位上。负反馈通道由晶体管1005和电阻R₂及由晶体管1005′和电阻R₅′所构成。没有这些反馈通道的增益是R₁/r_e1。结果，反馈电阻R₂(R₂′)应该被选为R₂≈R₀R₁/r_e1和r_e1＝kT/qI₁。在这种情况下，回读放大器1002的输入阻抗实际上等于互连1003的特性阻抗R₀。

图11表示根据本发明的一个电压偏置，测压回读放大器的一个实施例1100的简图。在图11中，位于头部1101的MR元件R_mr通过一个互连1103被连接到一个测压回读放大器1102。互连1103具有一个特性阻抗Z₀＝R₀。回读放大器1102的输入阻抗通过负反馈被减少到Z_in≈R₀的水平。

测压回读放大器1102包括一个pnp输入晶体管1104，一个晶体管1105，一个OTA1107，一个OTA1114，一个电阻R₁，及电阻R₂和R₂′。互连1103的导体1103a被连接到晶体管1104的基极。互连1103的导体1103b被连接到电路公共端，或地。晶体管1104的发射极被连接到晶体管1105的发射极。晶体管1105的集电极通过电阻R₁被连接到电源电压V⁺，并且连接到pnp晶体管1109的基极。晶体管1109的集电极通过电阻1115被连接到晶体管1104的基极，通过电阻R₂被连接到电路公共端或地，并且被连到OTA1114的倒相输入端。

晶体管1109的发射极通过电流源1111被连接到电源电压V⁺。同样，晶体管1110的发射极通过电流源1112被连接到电源电压V⁺。一个电阻R₄被连在晶体管1109和1110的发射极之间。晶体管1110的基极通过参考电压源1113被连接到电源电压V⁺。晶体管1110的集电极通过电阻R₂′被连接到电源电压V^-并且被连接到OTA1114的非倒相输入端。回读放大器1002的输出v₀表现在OTA1114的倒相和非倒相输入端。OTA1114的输出被连接到晶体管1105的基极和电容C₁。

晶体管1104的基极被连接到OTA1107的非倒相输入端和晶体管1106的集电极。OTA1107的倒相输入端被连接到提供电压V_bias的参考电压源1117。OTA1107的输出端被连接到晶体管1106的基极和电容C₂。晶体管1106的发射极通过电阻1108被连接到电源电压V⁺。

对于实施例1100，MR元件的偏置与回读放大器1102被分开，并且回读放大器1102与图9的回读放大器902相同，因此，适用于回读放大器902的表达同样适用于回读放大器1104。

图12表示根据本发明的差动电压偏置测压回读放大器的实施例1200的简图。实施例1200是类似于图11的实施例1100电压偏置测压放大器，但实施例1200在差动输入配置中被表示。在图12中，位于头1201的MR元件R_mr通过互连1203被连接到一个测压回读放大器1202。互连1203具有特性阻抗Z₀＝R₀。回读放大器1202的输入阻抗由负反馈被减小到Z_in≈R₀的水平。

测压回读放大器1202包括npn输入晶体管1204和1204′，晶体管1205和1205′，电阻R₁和R₁′，电阻R₂和R₂′，及一个OTA1212。互连1203的导体1203a被连接到晶体管1204的基极。互连1203的导体1203b被连接到晶体管1204′的基极。晶体管1204和1204′的发射极通过电流源1209和1209′分别被连接到电源电压V^-。一个电容C₁被连接在晶体管1204和1204′的发射极之间。

晶体管1204和1204′的集电极分别被连接到晶体管1205和1205′的基极并通过电阻R₁和R₁′被连接到电源电压V⁺。测压回读放大器1202的输出v₀出现在晶体管1204和1204′的集电极之间。晶体管1205和1205′的发射极通过电阻R₂和R₂′分别被连接到晶体管1204和1204′的基极。晶体管1205和1205′的发射极通过电流源1208和1208′也分别被连接到电源电压V^-。

晶体管1204和1204′的发射极通过电阻R₃和R₃′被分别连接到OTA1210倒相输入端和非倒相输入端。OTA1210的倒相输入端通过电阻R₄也被连接到电路公共端，或地。OTA1210的非倒相输入端通过一个电阻R₄′和一个提供参考电压V_bias的参考电压源1213被连接到电路公共端或地。OTA1210的输出端被连接到晶体管1211的基极和电容C₃。晶体管1211的发射极通过电阻R₆被连接到电源电压V⁺。晶体管1211的集电极被连接到晶体管1204的基极。

晶体管1204和1204′的发射极通过电阻R₇和R₇′分别被连接到OTA1212的非倒相输入端。OTA1212的非倒相输入端通过电阻R₈也被连接到电路公共端，或地。OTA1212的倒相输入端被连接到电路公共端，或地。OTA1212的输出端被连接到晶体管1207的基极。电容C₂被连接在晶体管1207的基极和电源电压V^-之间。

因为MR元件R_mr的偏置与测压回读放大器1202被分开，测压回读放大器1202与图10的测压回读放大器1002相同，结果，同样的表达适用于测压回读放大器1202。

图13是表示根据本发明具有连接回读放大器的一个磁记录通道的磁存储系统1300的示意框图。更进一步，磁存储系统1300是一个磁盘驱动系统，但可能是利用回读放大器的任何磁存储系统。

在图13中，磁盘驱动系统1300包括位于磁头1301的一个MR元件R_mr。磁头1301位于磁盘1304的上方用于以熟知的方式读写数据到磁盘1304。磁盘1304是一个被用于以熟知的方式存储数据的磁记录媒介。磁头1301通过互连1303被连接到回读放大器1302。互连1303具有一个特性阻抗Z₀＝R₀。根据本发明，当回读放大器1302是一个测流回读放大器时，回读放大器1302的输入阻抗Z_in由正反馈被增加到Z_in≈R₀的水平。同样，当回读放大器1302是一个测压回读放大器时，回读放大器1302的输入阻抗由负反馈被减少到Z_in≈R₀的水平。

虽然本发明连同说明的实施例已被叙述时，可以了解和意识到，修改可以被进行但不会脱离本发明的精神和范围。