专利名称：运算放大器及其制造方法
技术领域：
本发明是关于一种运算放大器及其制造方法，尤其是关于一种用于微电流信号输入的运算放大器及其制造方法。
背景技术：
微电流信号输入电子运算放大器，在集成电路中有着广泛的应用。例如，在气相分析仪中的氢火检测器、氮磷检测器或电子捕获检测器的电压计中的运算放大器即是非常重要的运算放大器。
图1是现有的典型的电流到电压转换运算放大器10的示意图。如图1所示，所述运算放大器10的2脚为输入微电流信号的信号输入端2，6脚为输出经过放大的电压信号的信号输出端6。所述种电流到电压转换运算放大器对于输入电流有着很高的敏感性。假定信号输入端2与信号输出端6之间的电阻R1的阻值为1010欧姆(Ω)，在信号输入端2的微电流为1皮安(pA)，则在信号输出端6的输出电压为V＝I×R1＝1×10-12×1010＝10mv。
图2所示是上述运算放大器10的脚位结构示意图。如图2所示，4脚是所述运算放大器10的电源输入端4，而8脚是运算放大器的接外壳端8。为了保证运算放大器10对于输入电流的高灵敏性，在电路设计和放大器基座设计(amplifier seats design)中，信号输入端应当相对的分离；更为重要的是，对于任何的电流和电压噪声应当具有高的抵抗力。
通常，放大器的输入信号端和电源输入端的隔离电阻应保持在大于1013Ω以便可以利用如此小的输入电流。但是，由于在各个管脚之间可能存在污染而使输入信号端和电源输入端之间的电阻值低于1013Ω，从而极大的影响运算放大器的功能。
图3所示是造成运算放大器性能下降的原理示意图。在正常情况下，信号输入端的电压为0，而电源输入端的电压在-10V～-15V之间。假定电源输入端的电压为-10V，输入信号端和电源输入端之间的电阻R2的阻值低于1013Ω，则流经R2的漏电流的大小为Ileak≥10V1013Ω=10-12A.]]>由于漏电流的存在，流经电阻R1的电流减小，从而引起输出电压发生变化。输出电压的变化为ΔV≥R1×Ileak＝1010×10-12＝10-2V＝10mV。
通过上面的计算可以看出，由于污染所引起的漏电流使得输出电压的变化几乎可以与输出电压的总值等量齐观。这样实际输入电流的变化无法反映到输出电压，运算放大器无法正常工作。特别是在潮湿环境下，这种情况更加明显。许多运算放大器在正常环境下可以正常工作，但是在潮湿环境下，管脚之间的电阻由于湿气的存在而被进一步降低，造成运算放大器无法正常工作，从而影响整个集成电路的工作性能。例如，在氢火检测器电压计中，由于这种污染所导致的漏电流将极大的降低采样信号，尤其是在高湿的环境中。
基于上述缺点，亟需对现有的运算放大器进行改进，以最大地抑制漏电流，提高运算放大器的防潮能力。
发明内容
提供一种运算放大器，包括一第一信号输入端，用来接收一电流信号；一第二信号输入端，用来耦接至一参考电平；一外壳，所述外壳耦接至所述第二信号输入端；及一导电环，环绕所述第一信号输入端，并连接到所述第二信号输入端。
又提供一种运算放大器的制造方法，包括如下步骤提供一本体，所述本体具有一第一信号输入端、一第二信号输入端和一外壳；耦接所述第二信号输入端至所述外壳；及提供一导电环，所述导电环环绕所述第一信号输入端，并连接到所述第二信号输入端。
图1是一现有的典型电流到电压转换运算放大器的示意图；图2是图1所示运算放大器的脚位结构示意图；图3是造成运算放大器性能下降的原理示意图；图4a和图4b是本发明的实施例中的运算放大器的示意图；及图5是本发明的一实施例中的运算放大器制造方法的流程图。
具体实施例方式
为便于更好的理解本发明，现结合本发明的实施例对本发明作进一步说明。
图4a所示为本发明的一实施例的运算放大器40的结构示意图。所述运算放大器40包含一第一信号输入端2、一第二信号输入端3、一电源输入端4和一信号输出端6。第一信号输入端2用来接收电流信号，如微电流输入信号，经过放大的电压信号从信号输出端6输出。电源输入端4为运算放大器40提供电压。第二信号输入端3耦接至一参考电平。在一实施例中，参考电平为接地，其电压值为零。
运算放大器40进一步包括一外壳9，外壳9为金属材料制成并且连接到第二信号输入端3。运算放大器40还具有一个导电环11，如等电压环。导电环11环绕第一信号输入端2，并连接到第二信号输入端3。由于导电环11与第一信号输入端2之间的电压差很小，使得第一输入信号端2与电源输入端4之间的漏电流经由导电环11流向接地端，从而将第一信号输入端2隔离，以保证运算放大器40正常工作。
图4b为根据本发明的另一个实施例，导电环11可以同时环绕第一信号输入端2和第二信号输入端3，以获得更好的屏蔽效果。同时使得输入点的寄生电容最小化。
根据本发明的一个的实施例，第一信号输入端2可以为运算放大器40的反向输入端，而第二信号输入端3为正向输入端。根据本发明的另一个的实施例，第一信号输入端2可以为运算放大器40的正向输入端，而第二信号输入端3为反向输入端。
本发明的导电环一般为导电性能良好的金属材料制成。也可以采用其他较好导电性的非金属材料。
本发明所揭示的运算放大器可以应用于各种不同的领域，例如各种不同的检测器或气相分析仪。根据本发明的一个实施例，运算放大器可应用于一种检测器，其包括一运算放大器，所述运算放大器包括一第一信号输入端，用来接收一电流信号；一第二信号输入端，用来耦接至一参考电平；一外壳，所述外壳耦接至所述第二信号输入端；及一导电环，环绕所述第一信号输入端，并连接到所述第二信号输入端。根据本发明的一个实施例，上述的检测器可以为氢火检测器、氮磷检测器或电子捕获检测器。
根据本发明的另一个实施例，运算放大器可应用于一种气相分析仪，其包括一检测器，所述检测器包括一运算放大器，所述运算放大器更包括一第一信号输入端，用来接收一电流信号；一第二信号输入端，用来耦接至一参考电平；一外壳，所述外壳耦接至所述第二信号输入端；一导电环，环绕所述第一信号输入端，并连接到所述第二信号输入端。根据本发明的一个实施例，上述的检测器可为氢火检测器、氮磷检测器或电子捕获检测器。
图5是根据本发明的一个实施例的运算放大器制造方法的流程图。如图5所示，在步骤501，首先提供一运算放大器的本体，所述本体包括一第一信号输入端、一第二信号输入端和一外壳。
在步骤502，将第二信号输入端连接至外壳。
在步骤503，提供一导电环，即在第一信号输入端周围镀复一圈封闭的导电环，并且所述导电环连接到第二信号输入端。所述导电环可为等电压环，其镀复在第一信号输入端周围，由于其与第一信号输入端电压差非常小，所以其可以将第一信号输入端与运算放大器的电源端之间的漏电流经由导电环流向接地端，使得第一信号输入端被隔离开，不会在第一信号输入端引入噪声。
在本发明的另一实施例中，导电环可以进一步镀复环绕第二信号输入端。
本发明的实施例可以降低运算放大器管脚之间由于污染而引起的电阻值降低带来的漏电流，对于运算放大器表面绝缘要求的降低可以达到10,000倍，从而极大的提高电子运算放大器的抗干扰性能，特别是提高运算放大器在潮湿环境下工作的稳定性。
本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种运算放大器，包括一第一信号输入端，用来接收一电流信号；一第二信号输入端，用来耦接至一参考电平；一外壳，所述外壳耦接至所述第二信号输入端；及一导电环，环绕所述第一信号输入端，并连接到所述第二信号输入端。
2.如权利要求1所述的运算放大器，其中所述导电环进一步环绕所述第二信号输入端。
3.如权利要求1所述的运算放大器，其中所述导电环为等电压环。
4.如权利要求1所述的运算放大器，其中所述参考电平为接地电压。
5.如权利要求1所述的运算放大器，其中所述第一信号输入端为反向信号输入端，所述第二信号输入端为正向信号输入端。
6.如权利要求1所述的运算放大器，其中所述第一信号输入端为正向信号输入端，所述第二信号输入端为反向信号输入端。
7.一种检测器，包括一运算放大器，所述运算放大器包括一第一信号输入端，用来接收一电流信号；一第二信号输入端，用来耦接至一参考电平；一外壳，所述外壳耦接至所述第二信号输入端；及一导电环，环绕所述第一信号输入端，并连接到所述第二信号输入端。
8.如权利要求7所述的检测器，其中所述检测器为氢火检测器、氮磷检测器或电子捕获检测器。
9.一种气相分析仪，包括一检测器，所述检测器包括一运算放大器，所述运算放大器包括一第一信号输入端，用来接收一电流信号；一第二信号输入端，用来耦接至一参考电平；一外壳，所述外壳耦接至所述第二信号输入端；及一导电环，环绕所述第一信号输入端，并连接到所述第二信号输入端。
10.如权利要求9所述的气相分析仪，其中所述检测器为氢火检测器、氮磷检测器或电子捕获检测器。
11.一种运算放大器的制造方法，包括如下步骤提供一本体，所述本体具有一第一信号输入端、一第二信号输入端和一外壳；耦接所述第二信号输入端至所述外壳；及提供一导电环，所述导电环环绕所述第一信号输入端，并连接到所述第二信号输入端。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述导电环进一步环绕所述第二信号输入端。
全文摘要
本发明揭示了一种运算放大器，其包括一第一信号输入端，用来接收一电流信号；一第二信号输入端，用来耦接至一参考电平；一外壳，所述外壳耦接至所述第二信号输入端；及一导电环，环绕所述第一信号输入端，并连接到所述第二信号输入端。
文档编号H03F1/00GK1852025SQ20051006635
公开日2006年10月25日 申请日期2005年4月22日 优先权日2005年4月22日
发明者林秉义, 张丽萍 申请人:安捷伦科技公司