[发明专利]具有快速稳定特性的互补-金属-氧化物半导体恒电位仪

权利要求书

1.一种具有快速稳定特性的互补-金属-氧化物半导体恒电位仪，适 用于安培型传感器，包括一个跨导运算放大器，一个NMOS管，其中NMOS 管的栅极接跨导运算放大器的输出端，源极接跨导运算放大器的反向输入 端，组成一个电流传输器结构，NMOS管的漏极作为恒电位仪的输出端，传 感器微电极产生的电流信号将由跨导运算放大器的反相输入端进入恒电 位仪，经过NMOS管后从漏端输出进入后续电流信号处理电路；其特征在 于，还包括一个跨接在跨导运算放大器正反相输入端上的开关和二个稳压 补偿电容；其中：

所述传感器微电极加一个固定的偏置电压源V_bias，该偏置电压源V_bias由读出电路芯片或片外提供，其大小由传感器的要求决定，即能让待测化 学物质产生氧化还原反应的电压；

所述开关，是在跨导运算放大器的正相输入端和反相输入端之间加入 了一个三点开关，由CMOS传输门实现，开关第三点为开关断开或闭合的 控制端，与系统的置位端Reset连接，即：当系统置位时，开关闭合，当 置位完毕后，开关断开，系统开始工作；

所述二个稳压补偿电容，其一，是在NMOS管的源极接入一稳压补偿 电容C_on-chip，为片内稳压补偿电容，该稳压补偿电容另一端接地；其二， 是在跨导运算放大器的反相输入端添加另一个片外稳压补偿电容C_off作稳 压补偿，以满足皮安级及其以下量级电流测量时的稳定性要求，避免了片 上集成电容特别耗费芯片面积的缺陷，片外稳压补偿电容C_off一端连接跨 导运算放大器的反相输入端，一端接地，且所述片内稳压补偿电容C_on-chip， 为2～3pF，片外稳压补偿电容C_off是纳法量级至亚微法量级的，以满足 pA及其以下量级电流测量的稳定性要求，节省芯片面积。

2.如权利要求1所述的互补-金属-氧化物半导体恒电位仪，其特征 在于，当所述开关闭合时，两个补偿电容同时被迅速充电到与跨导运算放 大器正相端相同的电压，之后所述开关断开，使电路迅速正常工作。

3.如权利要求1所述的互补-金属-氧化物半导体恒电位仪，其特征 在于，所述当系统置位时，为低电平有效，开关闭合，当置位完毕，为恢 复高电平时，开关断开，系统开始工作。

4.如权利要求1所述的互补-金属-氧化物半导体恒电位仪，其特征 在于，所述后续电流信号处理电路，跨导运算放大器，开关，NMOS管和片 内稳压补偿电容，通过标准的CMOS互补金属氧化物半导体工艺制作。