專利名稱：運算放大器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種運算放大器及其制造方法，尤其是關(guān)于一種用于微電流信號輸入的運算放大器及其制造方法。
背景技術(shù)：
微電流信號輸入電子運算放大器，在集成電路中有著廣泛的應用。例如，在氣相分析儀中的氫火檢測器、氮磷檢測器或電子捕獲檢測器的電壓計中的運算放大器即是非常重要的運算放大器。
圖1是現(xiàn)有的典型的電流到電壓轉(zhuǎn)換運算放大器10的示意圖。如圖1所示，所述運算放大器10的2腳為輸入微電流信號的信號輸入端2，6腳為輸出經(jīng)過放大的電壓信號的信號輸出端6。所述種電流到電壓轉(zhuǎn)換運算放大器對于輸入電流有著很高的敏感性。假定信號輸入端2與信號輸出端6之間的電阻R1的阻值為1010歐姆(Ω)，在信號輸入端2的微電流為1皮安(pA)，則在信號輸出端6的輸出電壓為V＝I×R1＝1×10-12×1010＝10mv。
圖2所示是上述運算放大器10的腳位結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，4腳是所述運算放大器10的電源輸入端4，而8腳是運算放大器的接外殼端8。為了保證運算放大器10對于輸入電流的高靈敏性，在電路設(shè)計和放大器基座設(shè)計(amplifier seats design)中，信號輸入端應當相對的分離；更為重要的是，對于任何的電流和電壓噪聲應當具有高的抵抗力。
通常，放大器的輸入信號端和電源輸入端的隔離電阻應保持在大于1013Ω以便可以利用如此小的輸入電流。但是，由于在各個管腳之間可能存在污染而使輸入信號端和電源輸入端之間的電阻值低于1013Ω，從而極大的影響運算放大器的功能。
圖3所示是造成運算放大器性能下降的原理示意圖。在正常情況下，信號輸入端的電壓為0，而電源輸入端的電壓在-10V～-15V之間。假定電源輸入端的電壓為-10V，輸入信號端和電源輸入端之間的電阻R2的阻值低于1013Ω，則流經(jīng)R2的漏電流的大小為Ileak≥10V1013Ω=10-12A.]]>由于漏電流的存在，流經(jīng)電阻R1的電流減小，從而引起輸出電壓發(fā)生變化。輸出電壓的變化為ΔV≥R1×Ileak＝1010×10-12＝10-2V＝10mV。
通過上面的計算可以看出，由于污染所引起的漏電流使得輸出電壓的變化幾乎可以與輸出電壓的總值等量齊觀。這樣實際輸入電流的變化無法反映到輸出電壓，運算放大器無法正常工作。特別是在潮濕環(huán)境下，這種情況更加明顯。許多運算放大器在正常環(huán)境下可以正常工作，但是在潮濕環(huán)境下，管腳之間的電阻由于濕氣的存在而被進一步降低，造成運算放大器無法正常工作，從而影響整個集成電路的工作性能。例如，在氫火檢測器電壓計中，由于這種污染所導致的漏電流將極大的降低采樣信號，尤其是在高濕的環(huán)境中。
基于上述缺點，亟需對現(xiàn)有的運算放大器進行改進，以最大地抑制漏電流，提高運算放大器的防潮能力。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種運算放大器，包括一第一信號輸入端，用來接收一電流信號；一第二信號輸入端，用來耦接至一參考電平；一外殼，所述外殼耦接至所述第二信號輸入端；及一導電環(huán)，環(huán)繞所述第一信號輸入端，并連接到所述第二信號輸入端。
又提供一種運算放大器的制造方法，包括如下步驟提供一本體，所述本體具有一第一信號輸入端、一第二信號輸入端和一外殼；耦接所述第二信號輸入端至所述外殼；及提供一導電環(huán)，所述導電環(huán)環(huán)繞所述第一信號輸入端，并連接到所述第二信號輸入端。


圖1是一現(xiàn)有的典型電流到電壓轉(zhuǎn)換運算放大器的示意圖；圖2是圖1所示運算放大器的腳位結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是造成運算放大器性能下降的原理示意圖；圖4a和圖4b是本發(fā)明的實施例中的運算放大器的示意圖；及圖5是本發(fā)明的一實施例中的運算放大器制造方法的流程圖。
具體實施例方式
為便于更好的理解本發(fā)明，現(xiàn)結(jié)合本發(fā)明的實施例對本發(fā)明作進一步說明。
圖4a所示為本發(fā)明的一實施例的運算放大器40的結(jié)構(gòu)示意圖。所述運算放大器40包含一第一信號輸入端2、一第二信號輸入端3、一電源輸入端4和一信號輸出端6。第一信號輸入端2用來接收電流信號，如微電流輸入信號，經(jīng)過放大的電壓信號從信號輸出端6輸出。電源輸入端4為運算放大器40提供電壓。第二信號輸入端3耦接至一參考電平。在一實施例中，參考電平為接地，其電壓值為零。
運算放大器40進一步包括一外殼9，外殼9為金屬材料制成并且連接到第二信號輸入端3。運算放大器40還具有一個導電環(huán)11，如等電壓環(huán)。導電環(huán)11環(huán)繞第一信號輸入端2，并連接到第二信號輸入端3。由于導電環(huán)11與第一信號輸入端2之間的電壓差很小，使得第一輸入信號端2與電源輸入端4之間的漏電流經(jīng)由導電環(huán)11流向接地端，從而將第一信號輸入端2隔離，以保證運算放大器40正常工作。
圖4b為根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，導電環(huán)11可以同時環(huán)繞第一信號輸入端2和第二信號輸入端3，以獲得更好的屏蔽效果。同時使得輸入點的寄生電容最小化。
根據(jù)本發(fā)明的一個的實施例，第一信號輸入端2可以為運算放大器40的反向輸入端，而第二信號輸入端3為正向輸入端。根據(jù)本發(fā)明的另一個的實施例，第一信號輸入端2可以為運算放大器40的正向輸入端，而第二信號輸入端3為反向輸入端。
本發(fā)明的導電環(huán)一般為導電性能良好的金屬材料制成。也可以采用其他較好導電性的非金屬材料。
本發(fā)明所揭示的運算放大器可以應用于各種不同的領(lǐng)域，例如各種不同的檢測器或氣相分析儀。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，運算放大器可應用于一種檢測器，其包括一運算放大器，所述運算放大器包括一第一信號輸入端，用來接收一電流信號；一第二信號輸入端，用來耦接至一參考電平；一外殼，所述外殼耦接至所述第二信號輸入端；及一導電環(huán)，環(huán)繞所述第一信號輸入端，并連接到所述第二信號輸入端。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，上述的檢測器可以為氫火檢測器、氮磷檢測器或電子捕獲檢測器。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，運算放大器可應用于一種氣相分析儀，其包括一檢測器，所述檢測器包括一運算放大器，所述運算放大器更包括一第一信號輸入端，用來接收一電流信號；一第二信號輸入端，用來耦接至一參考電平；一外殼，所述外殼耦接至所述第二信號輸入端；一導電環(huán)，環(huán)繞所述第一信號輸入端，并連接到所述第二信號輸入端。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，上述的檢測器可為氫火檢測器、氮磷檢測器或電子捕獲檢測器。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的運算放大器制造方法的流程圖。如圖5所示，在步驟501，首先提供一運算放大器的本體，所述本體包括一第一信號輸入端、一第二信號輸入端和一外殼。
在步驟502，將第二信號輸入端連接至外殼。
在步驟503，提供一導電環(huán)，即在第一信號輸入端周圍鍍復一圈封閉的導電環(huán)，并且所述導電環(huán)連接到第二信號輸入端。所述導電環(huán)可為等電壓環(huán)，其鍍復在第一信號輸入端周圍，由于其與第一信號輸入端電壓差非常小，所以其可以將第一信號輸入端與運算放大器的電源端之間的漏電流經(jīng)由導電環(huán)流向接地端，使得第一信號輸入端被隔離開，不會在第一信號輸入端引入噪聲。
在本發(fā)明的另一實施例中，導電環(huán)可以進一步鍍復環(huán)繞第二信號輸入端。
本發(fā)明的實施例可以降低運算放大器管腳之間由于污染而引起的電阻值降低帶來的漏電流，對于運算放大器表面絕緣要求的降低可以達到10,000倍，從而極大的提高電子運算放大器的抗干擾性能，特別是提高運算放大器在潮濕環(huán)境下工作的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點已揭示如上，然而熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于本發(fā)明的教示及揭示而作種種不背離本發(fā)明精神的替換及修飾。因此，本發(fā)明的保護范圍應不限于實施例所揭示的內(nèi)容，而應包括各種不背離本發(fā)明的替換及修飾，并為本專利申請權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種運算放大器，包括一第一信號輸入端，用來接收一電流信號；一第二信號輸入端，用來耦接至一參考電平；一外殼，所述外殼耦接至所述第二信號輸入端；及一導電環(huán)，環(huán)繞所述第一信號輸入端，并連接到所述第二信號輸入端。
2.如權(quán)利要求1所述的運算放大器，其中所述導電環(huán)進一步環(huán)繞所述第二信號輸入端。
3.如權(quán)利要求1所述的運算放大器，其中所述導電環(huán)為等電壓環(huán)。
4.如權(quán)利要求1所述的運算放大器，其中所述參考電平為接地電壓。
5.如權(quán)利要求1所述的運算放大器，其中所述第一信號輸入端為反向信號輸入端，所述第二信號輸入端為正向信號輸入端。
6.如權(quán)利要求1所述的運算放大器，其中所述第一信號輸入端為正向信號輸入端，所述第二信號輸入端為反向信號輸入端。
7.一種檢測器，包括一運算放大器，所述運算放大器包括一第一信號輸入端，用來接收一電流信號；一第二信號輸入端，用來耦接至一參考電平；一外殼，所述外殼耦接至所述第二信號輸入端；及一導電環(huán)，環(huán)繞所述第一信號輸入端，并連接到所述第二信號輸入端。
8.如權(quán)利要求7所述的檢測器，其中所述檢測器為氫火檢測器、氮磷檢測器或電子捕獲檢測器。
9.一種氣相分析儀，包括一檢測器，所述檢測器包括一運算放大器，所述運算放大器包括一第一信號輸入端，用來接收一電流信號；一第二信號輸入端，用來耦接至一參考電平；一外殼，所述外殼耦接至所述第二信號輸入端；及一導電環(huán)，環(huán)繞所述第一信號輸入端，并連接到所述第二信號輸入端。
10.如權(quán)利要求9所述的氣相分析儀，其中所述檢測器為氫火檢測器、氮磷檢測器或電子捕獲檢測器。
11.一種運算放大器的制造方法，包括如下步驟提供一本體，所述本體具有一第一信號輸入端、一第二信號輸入端和一外殼；耦接所述第二信號輸入端至所述外殼；及提供一導電環(huán)，所述導電環(huán)環(huán)繞所述第一信號輸入端，并連接到所述第二信號輸入端。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述導電環(huán)進一步環(huán)繞所述第二信號輸入端。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種運算放大器，其包括一第一信號輸入端，用來接收一電流信號；一第二信號輸入端，用來耦接至一參考電平；一外殼，所述外殼耦接至所述第二信號輸入端；及一導電環(huán)，環(huán)繞所述第一信號輸入端，并連接到所述第二信號輸入端。
文檔編號H03F1/00GK1852025SQ20051006635
公開日2006年10月25日 申請日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月22日
發(fā)明者林秉義, 張麗萍 申請人:安捷倫科技公司