ISFET 傳感器偏置電路

　　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)ISFETQ1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-ΔADC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250nA。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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