包括被漏电流偏置的差分放大器的电流传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种电流传感器，该电流传感器包括差分放大器，该差分放大器包括第一节点、第二节点和输出端。电流传感器还包括具有耦合到第一节点的第一端部和耦合到换能器的第二端部的第一电阻器、以及具有第二端部和耦合到第二节点的第一端部的第二电阻器。当第二电阻器的第二端部未被连接并且差分放大器被供电电压驱动时，第一节点被第一漏电流偏置，并且第二电极被第二漏电流偏置，使得所述输出端表示流经换能器的电流。

【技术实现步骤摘要】


技术介绍
电流传感器在各种应用中使用，诸如光传感器、温度传感器、气体传感器、磁传感器、运动传感器、接近传感器等。电流感测电路通常包括对外部激励做出响应的适当的换能器，诸如对改变的光做出响应的光电二极管、对改变的磁通量做出响应的磁阻传感器、或者对元件的接近做出响应的隧穿电流接近探针，诸如盘驱动器中的头部对盘的接近。通常，响应于外部激励，电流感测换能器的电阻改变，从而当偏置电压被施加到换能器时，由外部激励的改变引起的电阻的改变导致经过换能器的电流的对应改变。因此，电流传感器通常被用来检测电流的改变，并且因而检测外部激励的改变。特定的电流感测换能器，诸如前述的隧穿电流接近传感器(tunneling currentproximity sensor),随着激励的改变呈现出电阻的极小改变，并且因此所述换能器转换极小的电流(例如，毫微安培)。因此，需要一种能够准确地检测由特定电流感测换能器产生的极小电流的极灵敏的电流传感器
技术实现思路
附图说明图1示出了根据本专利技术的一个实施例的电流传感器，包括具有被第一漏电流偏置的第一节点和被第二漏电流偏置的第二节点的差分放大器。图2示出了根据本专利技术的一个实施例的电流传感器，其中差分放大器包括第一场效应晶体管(FET)和第二场效应晶体管(FET)。图3示出了根据本专利技术的一个实施例的多个差分放大器FET中的一个的扩散图。图4示出了根据本专利技术的一个实施例的半导体电阻器，其连接到多个差分放大器FET中的一个的栅极并且包括多晶娃电阻器、基于P的电阻器(P-base resistor)和基于N的电阻器(N-base resistor)。图5示出了根据本专利技术的一个实施例的基于P的半导体电阻器的扩散图。图6示出了根据本专利技术的一个实施例的基于N的半导体电阻器的扩散图。图7A示出了本专利技术的一个实施例，其中半导体电阻器提供静电放电(ESD )保护。图7B示出了本专利技术的一个实施例，其中利用额外的二极管进行ESD保护。图8A示出了根据本专利技术的一个实施例的盘驱动器，包括在盘的上方致动的头部，其中电流传感器感测飞行高度换能器产生的电流。图SB示出了根据本专利技术的一个实施例的包括读取元件和飞行高度换能器的头部。具体实施方式图1示出了根据本专利技术的一个实施例的电流传感器，包括差分放大器2，该差分放大器2包括第一节点4A、第二节点4B和输出端6。电流传感器还包括具有耦合到第一节点4A的第一端部和用于耦合到换能器10的第二端部的第一电阻器8A、以及具有第二端部和耦合到第二节点4B的第一端部的第二电阻器SB。当第二电阻器SB的第二端部未被连接并且差分放大器2被供电电压12驱动时，第一节点4A被第一漏电流14A偏置，并且第二电极4B被第二漏电流14B偏置，使得输出端6代表流经换能器10的电流。在一个实施例中，差分放大器2被制造成使得第一漏电流14A大致与第二漏电流14B匹配(例如，通过匹配部件)。当换能器10抽取电流时，其耗尽使第一节点4A偏置的第一漏电流14A，因而改变第一节点4A处的电压，使得差分放大器2的输出端6代表流经换能器10的电流。按此方式，本专利技术所述的电流传感器能够检测流经换能器10的非常小的电流，该电流具有第一漏电流14A的分数的数量级。例如，当第一漏电流14A是毫微安培时，电流传感器可以检测到毫微安培的分数那样小的换能器电流(例如，O. 01毫微安培)。所述电流传感器可以包括用于实现差分放大器2和第一电阻器8A和第二电阻器SB的任何适当的部件。图2示出了根据本专利技术的一个实施例的示意图，其中差分放大器包括第一场效应晶体管(FET) 16A和第二场效应晶体管16B,所述第一场效应晶体管16A包括连接到第一节点4A的第一栅极，所述第二场效应晶体管16B包括连接到第二节点4B的第二栅极。偏置电压(-V)被施加到换能器10，并且偏置电压(-V)被施加到第一 FET 16A的源极和第二 FET 16B的源极。同样在图2的实施例中，偏置电压(-V)被施加到如下所述的第一电阻器8A的隔离阱和第二电阻器SB的隔离阱。当没有电流流经换能器10时，流经电阻器8A和SB的漏电流本质上将FET 16A和16B的栅极下拉到偏置电压(-V)。当电流流经换能器10时，其改变第一 FET 16A的栅极电压，因而改变差分放大器2的输出(所述差分放大器2可以是单端或者双端的)。图2中所示的差分放大器配置可以在不背离本专利技术的范围的情况下以任何适当的方式修改，诸如用形成电流镜像的晶体管的级联对、级联配置、与FET源极内联(inline)的电流源等代替负载电阻器。另外，可以用不同于FET的晶体管制造差分放大器，诸如用双极结晶体管(BJT)。图3示出了用于图2中所示的差分放大器的多个FET中的一个的扩散图。本实施例说明了连接到-1V的偏置电压的FET的隔离阱和以-3V偏置的衬底。此配置帮助最小化到其它电路节点的漏电流以及最小化体二极管泄漏。尽管在图3中示出了 -1V和-3V的偏置电压，但是可以采用任何适当的偏置电压。在一个实施例中，第一电阻器8A和第二电阻器SB包括半导体电阻器，并且在一个实施例中，半导体电阻器提供静电放电(ESD )保护。图4示出了一个实施例，其中电阻器8A和8B中的每个均包括三个电阻器基于P的电阻器(P_BASE)、基于N的电阻器(N_BASE)和具有最高电阻并且用于将其它电阻器与高能量EDS事件隔离的多晶硅电阻器(P0LY)。基于P的电阻器防范正ESD，而基于N的电阻器防范负ESD。图5是根据本专利技术的一个实施例的基于P的电阻器的扩散图，所述电阻器包括连接到-1V偏置电压的基于N的隔离阱，因而形成防范正ESD的第一极性二极管。图6是根据本专利技术的一个实施例的基于N的电阻器的扩散图，该电阻器包括连接到-1V的偏置电压的基于P的隔离阱，因而形成防范正ESD的第二极性二极管。图7A示出了说明其中第一电阻器8A和第二电阻器SB包括图4所示的半导体电阻器的实施例的示意图，所述半导体电阻器包括基于P和基于N的电阻器的ESD保护二极管。图7B示出了可替换的实施例，其中-1V的偏置电压可以通过相反极性的二极管连接到最正的供电(the most positive supply),并且通过相反极性的二极管连接到最负的供电(the most negative supply)以用于完整的 ESD 保护。图8A示出了根据本专利技术的一个实施例的盘驱动器，包括在盘20上方致动的头部18和可操作以产生用于头部18的飞行高度信号的飞行高度换能器(F. H. T. ) 22 (图8B)。盘驱动器还包括控制电路26，该控制电路26包括用于检测流经飞行高度换能器22的电流的图1中的电流传感器。可以采用任何适当的飞行高度换能器22，并且在一个实施例中，飞行高度换能器基于流经飞行高度换能器 22的电流的极小改变而产生飞行高度信号。例如，在一个实施例中，飞行高度换能器22包括隧穿传感器，该隧穿传感器相对于头部18的改变的飞行高度呈现出极小的电流波动。在图8B所示的实施例中，头部18包括诸如磁阻读取元件等读取元件(R. E. )24，用于读取记录在与飞行高度换能器22分离的盘上的数据。在另一个实施例中，读取元件24可以执行读取功能以及飞行高度检测(B卩，读取元件24还本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流传感器，包括：差分放大器，其包括第一节点、第二节点和输出端；第一电阻器，其具有耦合到所述第一节点的第一端部和耦合到换能器的第二端部；以及第二电阻器，其具有耦合到所述第二节点的第一端部并且还具有第二端部，其中，当所述第二电阻器的第二端部未被连接并且所述差分放大器被供电电压驱动时，所述第一节点被第一漏电流偏置，并且所述第二节点被第二漏电流偏置，使得所述输出端表示流经所述换能器的电流。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D·W·霍格，
申请(专利权)人：西部数据技术公司，
类型：发明
国别省市：