ISFET 传感器偏置电路

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
ISFET(离子敏感场效应晶体管)可用于测量流体的酸性。精确的测量要求 ISFET 的偏置条件(ID 和 VDS)保持恒定,同时栅极直接接触被测流体。流体的酸性改变通道宽度,从而产生一个与流体的 PH 值成正比例的栅极-源极电压 VGS。图 1 所示电路是一种更简单、更精确的实现方法。电压 VA 通过 ISFET Q1 设定漏极电流 ID,而电压 VB 设定 Q1 的漏极-源极电压 VDS。两个 AD8821 型高精度测量放大器 IC1 和 IC2 均配置得具有等于1的增益。IC3 是 AD8627 型精密 JFET 输入放大器,它缓冲漏极电压 VD,确保流经 R1 的电流全都流经 Q1 。 图1,该电路为 ISFET(用于测量流体酸性的传感器)提供理想的偏置。   为了控制 ID,放大器 IC1 迫使其输出端和参考输入端之间的差分电压等于其差分输入电压 VA。由于检测到的差分电压等于 R1 两端的电压,因此 ID=VA/R1。在 R1 设定为 20kΩ时, ID 可按 50mA/V 增减。同样,放大器 IC2 迫使其输出端和参考输入端之间的差分电压等于其差分输入电压 VB,从而迫使 VDS 等于 VB。(注意:如果您的设计不需要单独调节 VDS 和 ID,则电路可以根据一个控制电压来工作。把 VA 和 VB 连在一起,并用所要求的电压 VDS 来驱动它。于是 R1 等于 VDS/ID。)有关电压 VGS 介于 IC2 的栅极电压和输出电压之间。该电路有一个很有用特点,即电流源是浮动的,从而使栅极电压能连接到电路的共模范围内的任何电压。该电路的VG 范围是 (VA+2-VEE) 图2,该配置显示出图1所示电路连接到 ADC 时所具有的浮动栅极的优点。   图 2 示出了该电路连接到 AD7790型 差分输入 Σ-Δ ADC 时具有的浮动栅极的优点。栅极电压直接连接到 ADC 参考引脚。VS(或 VG)端和 ADC 输入端之间所需的唯一信号调节电路就是一个简单的 RC 滤波器。在电流大于 1mA 时,电阻器 R1 的 0.1% 误差在电流源误差中占据主导地位,因此,在漏极电流高达250mA 时,R1的0.1%误差就是小于 250 nA。VDS的误差是由 IC3 的增益误差以及 IC2 和 IC3 的输入偏移电压产生的。漏极-源极电压高达 2V时,漏极-源极电压的误差小于 450mV。
编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/sensor/200703/11297.html
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