ISFET 傳感器偏置電路
發(fā)布時(shí)間:2008/5/29 0:00:00 訪問(wèn)次數(shù):384
isfet(離子敏感場(chǎng)效應(yīng)晶體管)可用于測(cè)量流體的酸性。精確的測(cè)量要求 isfet 的偏置條件(id 和 vds)保持恒定,同時(shí)柵極直接接觸被測(cè)流體。流體的酸性改變通道寬度,從而產(chǎn)生一個(gè)與流體的 ph 值成正比例的柵極-源極電壓 vgs。圖 1 所示電路是一種更簡(jiǎn)單、更精確的實(shí)現(xiàn)方法。電壓 va 通過(guò) isfet q1 設(shè)定漏極電流 id,而電壓 vb 設(shè)定 q1 的漏極-源極電壓 vds。兩個(gè) ad8821 型高精度測(cè)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 輸入放大器,它緩沖漏極電壓 vd,確保流經(jīng) r1 的電流全都流經(jīng) q1 。
圖1,該電路為 isfet(用于測(cè)量流體酸性的傳感器)提供理想的偏置。
為了控制 id,放大器 ic1 迫使其輸出端和參考輸入端之間的差分電壓等于其差分輸入電壓 va。由于檢測(cè)到的差分電壓等于 r1 兩端的電壓,因此 id=va/r1。在 r1 設(shè)定為 20kω時(shí), id 可按 50ma/v 增減。同樣,放大器 ic2 迫使其輸出端和參考輸入端之間的差分電壓等于其差分輸入電壓 vb,從而迫使 vds 等于 vb。(注意:如果您的設(shè)計(jì)不需要單獨(dú)調(diào)節(jié) vds 和 id,則電路可以根據(jù)一個(gè)控制電壓來(lái)工作。把 va 和 vb 連在一起,并用所要求的電壓 vds 來(lái)驅(qū)動(dòng)它。于是 r1 等于 vds/id。)有關(guān)電壓 vgs 介于 ic2 的柵極電壓和輸出電壓之間。該電路有一個(gè)很有用特點(diǎn),即電流源是浮動(dòng)的,從而使柵極電壓能連接到電路的共模范圍內(nèi)的任何電壓。該電路的vg 范圍是 (va+2-vee)
圖2,該配置顯示出圖1所示電路連接到 adc 時(shí)所具有的浮動(dòng)?xùn)艠O的優(yōu)點(diǎn)。
圖 2 示出了該電路連接到 ad7790型 差分輸入 σ-δ adc 時(shí)具有的浮動(dòng)?xùn)艠O的優(yōu)點(diǎn)。柵極電壓直接連接到 adc 參考引腳。vs(或 vg)端和 adc 輸入端之間所需的唯一信號(hào)調(diào)節(jié)電路就是一個(gè)簡(jiǎn)單的 rc 濾波器。在電流大于 1ma 時(shí),電阻器 r1 的 0.1% 誤差在電流源誤差中占據(jù)主導(dǎo)地位,因此,在漏極電流高達(dá)250ma 時(shí),r1的0.1%誤差就是小于 250 na。vds的誤差是由 ic3 的增益誤差以及 ic2 和 ic3 的輸入偏移電壓產(chǎn)生的。漏極-源極電壓高達(dá) 2v時(shí),漏極-源極電壓的誤差小于 450mv。
isfet(離子敏感場(chǎng)效應(yīng)晶體管)可用于測(cè)量流體的酸性。精確的測(cè)量要求 isfet 的偏置條件(id 和 vds)保持恒定,同時(shí)柵極直接接觸被測(cè)流體。流體的酸性改變通道寬度,從而產(chǎn)生一個(gè)與流體的 ph 值成正比例的柵極-源極電壓 vgs。圖 1 所示電路是一種更簡(jiǎn)單、更精確的實(shí)現(xiàn)方法。電壓 va 通過(guò) isfet q1 設(shè)定漏極電流 id,而電壓 vb 設(shè)定 q1 的漏極-源極電壓 vds。兩個(gè) ad8821 型高精度測(cè)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 輸入放大器,它緩沖漏極電壓 vd,確保流經(jīng) r1 的電流全都流經(jīng) q1 。
圖1,該電路為 isfet(用于測(cè)量流體酸性的傳感器)提供理想的偏置。
為了控制 id,放大器 ic1 迫使其輸出端和參考輸入端之間的差分電壓等于其差分輸入電壓 va。由于檢測(cè)到的差分電壓等于 r1 兩端的電壓,因此 id=va/r1。在 r1 設(shè)定為 20kω時(shí), id 可按 50ma/v 增減。同樣,放大器 ic2 迫使其輸出端和參考輸入端之間的差分電壓等于其差分輸入電壓 vb,從而迫使 vds 等于 vb。(注意:如果您的設(shè)計(jì)不需要單獨(dú)調(diào)節(jié) vds 和 id,則電路可以根據(jù)一個(gè)控制電壓來(lái)工作。把 va 和 vb 連在一起,并用所要求的電壓 vds 來(lái)驅(qū)動(dòng)它。于是 r1 等于 vds/id。)有關(guān)電壓 vgs 介于 ic2 的柵極電壓和輸出電壓之間。該電路有一個(gè)很有用特點(diǎn),即電流源是浮動(dòng)的,從而使柵極電壓能連接到電路的共模范圍內(nèi)的任何電壓。該電路的vg 范圍是 (va+2-vee)
圖2,該配置顯示出圖1所示電路連接到 adc 時(shí)所具有的浮動(dòng)?xùn)艠O的優(yōu)點(diǎn)。
圖 2 示出了該電路連接到 ad7790型 差分輸入 σ-δ adc 時(shí)具有的浮動(dòng)?xùn)艠O的優(yōu)點(diǎn)。柵極電壓直接連接到 adc 參考引腳。vs(或 vg)端和 adc 輸入端之間所需的唯一信號(hào)調(diào)節(jié)電路就是一個(gè)簡(jiǎn)單的 rc 濾波器。在電流大于 1ma 時(shí),電阻器 r1 的 0.1% 誤差在電流源誤差中占據(jù)主導(dǎo)地位,因此,在漏極電流高達(dá)250ma 時(shí),r1的0.1%誤差就是小于 250 na。vds的誤差是由 ic3 的增益誤差以及 ic2 和 ic3 的輸入偏移電壓產(chǎn)生的。漏極-源極電壓高達(dá) 2v時(shí),漏極-源極電壓的誤差小于 450mv。
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