為簡(jiǎn)單起見(jiàn),圖6.21中僅給出了兩個(gè)支路(信號(hào)產(chǎn)生和收集)示意圖中的一個(gè)。對(duì)于芯片本身,互補(bǔ)電路也用于另一個(gè)支路。傳感器電極的電壓通過(guò)一個(gè)運(yùn)算放大器和源跟隨晶體管的調(diào)節(jié)回路進(jìn)行控制。A-D轉(zhuǎn)換是通過(guò)傳感器輸出 圖621 用于氧化還原類(lèi)型傳感器芯片電流直接模-數(shù)轉(zhuǎn)換的像素電路電流對(duì)一個(gè)集成電容Cim進(jìn)行充電實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)達(dá)到比較器的開(kāi)關(guān)閾值時(shí)會(huì)生成一個(gè)復(fù)位脈沖,電容器通過(guò)晶體管Mres進(jìn)行放電。這個(gè)電路將電流轉(zhuǎn)換為傳感器的頻率,其與傳感器電流基本成正比,和開(kāi)關(guān)閾值電壓與電容值Ci"成反比。例如,使用一個(gè)閾值1Ⅴ和Ci"=140fF,電流范圍從10丬2~107A的情況,得到頻率范圍從7Hz~TO0kHz。

LL101C

   氧化還原方法得到的電流提供的是一個(gè)準(zhǔn)直流的信號(hào),在給定時(shí)間窗口內(nèi),復(fù)位脈沖的數(shù)量由傳感器內(nèi)置z位計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)c對(duì)于讀出電路,計(jì)數(shù)器電路通過(guò)一個(gè)控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)移位寄存器和A-D轉(zhuǎn)換結(jié)果提供給芯片的 輸出。

   這種轉(zhuǎn)換原理以及這種原理的延伸已經(jīng)成功地應(yīng)用在生物芯片陣列領(lǐng)域的進(jìn)一步工作中。一種更進(jìn)一步的方法是在一個(gè)包含貿(mào)6個(gè)傳感器和zzI條輸出通道的芯片直接進(jìn)行A-D轉(zhuǎn)換,讀出方式采用無(wú)標(biāo)記循環(huán)伏安法,遵循圖6.2[33]所示的原理。所制造的芯片

采用通道式的一階∑-Δ型ADC,將傳感器監(jiān)測(cè)點(diǎn)電極作為積分電容。由于電化學(xué)信號(hào)本質(zhì)上非常緩慢,因此,可以達(dá)到非常高的過(guò)采樣率基于CMOs微陣列芯片無(wú)標(biāo)記循環(huán)伏安法讀出原理,采用工作電極作為集成電極的一階delta-葫胛a調(diào)制器示意圖[33]處所應(yīng)用的三角形電壓頻率為1Hz,這樣可以達(dá)到約11的有效比特?cái)?shù))。