CN103472114B - 带补偿功能的多通道isfet传感器读出电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带补偿功能的多通道ISFET传感器阵列的读出电路。该读出电路用于检测待测溶液中的离子浓度，其包括多个ISFET传感器读出电路，每个ISFET传感器读出电路构成一个检测通道，所述每个ISFET传感器读出电路具有补偿端口，该补偿端口用于接收由外部系统提供的补偿信号，以对所述ISFET传感器的非理想特性进行修正。本发明采用多通道检测方式，能够对ISFET阵列传感器的多种参数进行快速检测，检测方式可根据系统需要进行并行或串行输出。

Description

带补偿功能的多通道ISFET传感器读出电路

技术领域

本发明属于离子敏场效应晶体管(ISFET)技术领域，涉及ISFET传感器读出电路，ISFET的信号处理及补偿控制，特别是一种带补偿功能的多通道ISFET传感器读出电路。

技术背景

离子敏场效应晶体管(ISFET)与金属氧化物半导体MOSFET(MetalOxide Silicon Field Effect Transistor)具有相似的结构，只是用溶液和离子敏膜代替了MOSFET的栅极，其通过栅极上不同敏感薄膜材料直接与待测溶液中离子接触产生反应，进而可用来测定离子浓度以检测多项生化指标。它兼有电化学及MOSFET的双重特性，与传统的离子选择性电极相比，ISFET具有体积小、灵敏度高、响应速度快、无标记、检测方便、易集成化和批量生产的优点，在生命科学研究、生物医学工程、医疗保健、食品加工、环境监测等领域有广阔的应用前景。

ISFET结构与MOSFET结构相似，所以可以用半导体工艺制造ISFET，而ISFET产生的电压、电流信号必须有相应的信号处理电路才能组成使用的测量仪器，于是越来越多的ISFET传感器与前端信号处理电路通过标准CMOS工艺被集成在同一芯片上，这样不仅有利于提高检测灵敏度和抗干扰能力，还有利于ISFET传感器的微型化和智能化。

由于准参比电极与溶液作用后产生的基准电极不稳定，且ISFET的电学特性对温度比较敏感，如敏感膜-溶液界面势会随温度变化，ISFET的阈值电压也会随温度变化，被测电解液的pH值也会随温度变化，传统的ISFET传感器读出电路采用直接耦合放大的方式，读出电路在放大信号的同时，将失调和温度漂移也相应放大了。有多种方法被用于ISFET温度补偿，如零温度系数调节法、差分对管补偿法、交流注频法、二极管补偿法等。采用差分对管道方式，将ISFET同REFET集成在一起，二者具有相同的温度特性，二者同时浸泡在溶液中，相对参比电极具有相似的失调，因此采用差分对管道方式能减小系统失调和温度的影响。

此外，ISFET还具有其它的非理想特性，如ISFET的长时间漂移和迟滞特性等，而REFET上的钝化膜相对稳定，因此需要从系统的角度对ISFET进行补偿和修正。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的所要解决的技术问题是，针对ISFET传感器的信号读出，以及ISFET的非理想特性，如电路失调、温度漂移、长时间漂移等，设计一种带有补偿控制功能的多通道多参数检测的ISFET传感器阵列的读出电路，以减小ISFET非理想特性的影响。

(二)技术方案

为了解决该技术问题，本发明公开了一种多通道ISFET传感器阵列读出电路，用于检测待测溶液中的离子浓度，其包括多个ISFET传感器读出电路，每个ISFET传感器读出电路构成一个检测通道，所述每个ISFET传感器读出电路具有补偿端口，该补偿端口用于接收由外部系统提供的补偿信号，以对所述ISFET传感器的非理想特性进行修正。

根据本发明的一种具体实施方式，所述多通道ISFET传感器阵列读出电路还包括一个模拟多路选择器，所述补偿信号通过该模拟多路选择器分配给每个ISFET传感器读出电路。

根据本发明的一种具体实施方式，所述多通道ISFET传感器阵列读出电路还包括一个控制时钟，所述模拟多路选择器由该多路控制时钟控制。

根据本发明的一种具体实施方式，所述多通道ISFET传感器阵列读出电路还包括一个准参比电极，所述准参比电极连接到固定的参考电压，用于为所述被测溶液提供该参考电压。

根据本发明的一种具体实施方式，每个ISFET传感器读出电路包括一个ISFET和一个REFET和与该ISFET、REFET匹配的信号处理电路。

根据本发明的一种具体实施方式，所述信号处理电路包括一个ISFET放大器、一个REFET放大器、第一至第八晶体管、一个电阻和一个跨阻放大器，所述跨阻放大器包括放大器和输出电阻；所述ISFET放大器和REFET放大器对称连接，且所述ISFET放大器与第二晶体管以跟随形式连接，所述REFET放大器与第三晶体管也以跟随形式连接；所述电阻分别与该ISFET放大器和REFET放大器的反相端连接，形成差分电流放大电路；通过第一晶体管和第八晶体管组成的镜像电流源将第二晶体管支路的电流镜像到第八晶体管；通过第四晶体管和第五晶体管，第六晶体管和第七晶体管组成的镜像电流源将第三晶体管支路的电流镜像到第七晶体管；第七晶体管和第八晶体管的漏源电流差，通过所述跨阻放大器转换成电压并输出。

根据本发明的一种具体实施方式，所述ISFET放大器包括一个ISFET、多个晶体管、一个恒流源、两个电阻和一个放大器；所述ISFET和多个晶体管中一部分组成了一个差分输入单端输出的放大器，将放大器的正相输入端的晶体管用ISFET代替，通过所述恒流源来恒定所述ISFET和其中一个晶体管的漏源电流，通过所述多个晶体管中的另一部分与所述两个电阻、所述放大器构成一个电压控制电压源电路来固定所述ISFET和该晶体管的漏源电压，以控制所述ISFET的漏源电压。

根据本发明的一种具体实施方式，所述REFET放大器包括一个REFET、多个晶体管、一个恒流源和一个电阻；所述REFET和所述多个晶体管中的一部分组成一个差分输入单端输出的放大器，将放大器的正相输入端的晶体管用REFET代替，通过所述恒定电流源来恒定所述REFET和其中一个晶体管的漏源电流，通过多个晶体管中的另一部分、所述电阻和所述电流源组成的电流控制电压源电路来固定所述REFET和该晶体管的漏源电压。

根据本发明的一种具体实施方式，所述所有检测通道还共用一个模数转换器、一个补偿模块和一个数模转换器，所述每个ISFET传感器读出电路输出的模拟信号通过该模数转换器转换成数字信号，所述补偿模块根据该数字信号和所述ISFET传感器的物理特性计算并生成一个补偿控制电压，并通过该数模转换器将该补偿控制电压输入到所述ISFET传感器读出电路的补偿端口。

(三)有益效果

本发明采用多通道检测方式，能够对ISFET阵列传感器的多种参数进行快速检测，检测方式可根据系统需要进行并行或串行输出。每通道读出电路采用差分检测方式，能克服ISFET传感器的失调和温度漂移等特性，同时系统可以通过补偿模块对ISFET传感器长时间漂移等其它非理想因素进行修正。

附图说明

图1为本发明的多通道ISFET传感器读出电路的电路图；

图2为本发明的一个检测通道的带补偿功能的ISFET传感器读出电路的电路图；

图3为图2所示的ISFET传感器读出电路中的ISFET放大器电路图；

图4为图2所示的ISFET传感器读出电路中的REFET放大器电路图；

图5为ISFET系统补偿原理图。

具体实施方式

使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

本发明涉及的多通道ISFET传感器阵列读出电路用于检测待测溶液中的离子浓度，其包括：多个ISFET传感器读出电路、一个公用的准参比电极PRE(Public Reference Electrode)、一个模拟多路选择器和一个多路控制时钟。多个ISFET传感器读出电路中的每一个构成一个检测通道，各检测通道的ISFET传感器读出电路输出信号可以并行输出，也可以通过模拟多路选择器串行输出，该模拟多路选择器由该多路控制时钟控制工作，各ISFET传感器读出电路具有补偿端口，其补偿信号由外部系统提供，并通过模拟多路选择器输入到各ISFET传感器读出电路，以对所述ISFET传感器的非理想特性进行修正。

图1为本发明的多通道ISFET传感器阵列的读出电路的电路图。如图1所示，每个检测通道包含一个ISFET、一个REFET和与之配套的信号处理电路，所述准参比电极PRE连接到固定的参考电压Vref，每个检测通道的ISFET与REFET集成在一起，它们的栅极一起暴露在溶液中，这样可以确保它们有相同的失调和温度特性。所述准参比电极PRE为传感器的公共参考电极，也即是传感器阵列的一个电极，其被用来为溶液提供参考偏压，而PRE的直流偏压由全局电路提供。

所述的信号处理电路与模拟多路选择器连接：首先ISFET和REFET的输出信号经信号处理电路模块处理后输出到模拟多路选择器，该模拟多路选择器受多路控制时钟电路控制，并决定各通道数据如何输出，其次，系统产生的补偿控制信号也通过模拟多路选择器连接到各通道信号处理模块的补偿控制端，由多路选择器和控制时钟电路决定对哪一通道进行补偿。

每个检测通道的ISFET和REFET可以与后续的信号处理电路集成在同一芯片上；有时为了方便仪器平台的设计和使用，所述ISFET和REFET也可以与其信号处理电路分别集成在两个芯片上并通过信号线连接。

所述ISFET传感器读出电路的输出数据可以直接输出，也可以通过所述模拟多路选择器输出，每个ISFET传感器读出电路的补偿信号由外部提供，并通过该模拟多路选择器分配给各个ISFET传感器读出电路。电路的串行输出和补偿控制工作过程采用分时方式，并由多路控制时钟电路控制工作。

图2为本发明的一个检测通道的带补偿功能的ISFET传感器读出电路图，即为图1所示的各个检测通道的ISFET传感器读出电路。如图2所示，ISFET传感器读出电路包括一个ISFET放大器A1、一个REFET放大器A2、两个电流源I₀和I₁、多个晶体管M1～M8、一个电阻R_d和一个跨阻放大器，跨阻放大器包括放大器A3和输出电阻R_o。

所述ISFET放大器A1带有补偿功能，且ISFET放大器和REFET放大器A2对称连接。电流源I₀和I₁提供的电流相等，且它们的输入端均连接电源Vdd，电流源I₀的输出端与晶体管M2的源极相连，ISFET放大器A1的反相输入端和电阻R_d的一端相连接；电流源I₁的输出端与晶体管M3的源极相连，REFET放大器A2的反相输入端和电阻R_d的另一端相连接；晶体管M2的栅极与ISFET放大器A1的输出端连接，晶体管M2的漏极与晶体管M1的漏极和栅极均相连接；晶体管M1的源极接地，晶体管M3的漏极与晶体管M4的漏极和栅极均相连接；晶体管M4的的源极接地；晶体管M4和M5组成镜像电流源，晶体管M5的漏极与晶体管M6的漏极和栅极均相连接；晶体管M6的源极接电源；晶体管M6同M7组成镜像电流源，晶体管M1同M8也组成镜像电流源；晶体管M7和M8的漏极与放大器A3的反相端连接，放大器A3的正向端同共模电压连接，输出电阻R_o跨接在放大器A3的反相端和输出端之间。

由图2可见，ISFET放大器A1和REFET放大器A2对称连接，且ISFET放大器A1与晶体管M2以跟随形式连接(所谓跟随形式连接指的是运算放大器A1的输出端同M2的栅极电压相连，M2的源极反馈到放大器A1的反相输入端，这样放大器A1的反相输入端的电压就能够跟随放大器A1的正相输入端，即ISFET电极上的电压)，REFET放大器A2与晶体管M3也以跟随形式连接，电阻R_d分别与ISFET放大器A1和REFET放大器A2的反相端连接，形成差分电流放大电路，通过晶体管M1和M8组成的镜像电流源将晶体管M2支路的电流镜像到晶体管M8，通过晶体管M4和M5，晶体管M6和M7组成的镜像电流源将晶体管M3支路的电流镜像到晶体管M7，晶体管M7和M8的漏源电流差，通过放大器A3和输出电阻R_o组成的跨阻放大器转换成电压信号输出。

图3是图2中所示的ISFET传感器读出电路中的ISFET放大器A1的电路图。如图3所示，ISFET放大器A1包括一个ISFET、多个晶体管M1_a～M16_a、一个恒流源I_0a、两个电阻R1_a、R2_a、一个放大器A0。ISFET的源极与晶体管M2_a的源极、恒流源I_0a的输入端均连接，晶体管M1_a的漏极与晶体管M3_a的源极相连，晶体管M3_a的漏极与晶体管M5_a的漏极和栅极相连；晶体管M5_a和M8_a组成镜像电流源，晶体管M4_a的漏极与晶体管M6_a的漏极和栅极相连，晶体管M6_a和M7_a组成镜像电流源，晶体管M7_a的漏极与晶体管M9_a的漏极和栅极相连接，晶体管M9_a和M10_a组成镜像电流源，晶体管M8_a和M10_a的漏极与ISFET放大器A1的输出端连接。晶体管M11_a～M16_a、电阻R1_a、R2_a和放大器A0组成了ISFET漏源电压控制电路用来保持ISFET和晶体管M2_a漏源电压恒定，其中电阻R1_a的一端与晶体管M3_a和M4_a的栅极、晶体管M11_a的漏极相连，电阻R1_a的另一端与ISFET和晶体管M2_a的源极、晶体管M12_a的漏极相连，晶体管M11_a的栅极与晶体管M14_a的栅极、晶体管M15_a的栅极和漏极连接，晶体管M11_a和M14_a两路共同镜像M15_a的电流，晶体管M14_a的漏极与晶体管M12_a的栅极、晶体管M13_a的漏极、M13_a的栅极均连接，晶体管M15_a的漏极同晶体管M16_a的漏极连接，放大器A0的输出端与晶体管M16_a的栅极连接，放大器A0的反相端与电阻R2_a的一端、晶体管M16_a的源极均连接，晶体管M8_a、M5_a、M6_a、M7_a、M11_a、M14_a和M15_a的源极与电源Vdd连接，晶体管M9_a、M10_a、M12_a、M13_a的源极、恒流源的I_0a输出端以及电阻R2_a的另一端同Gnd连接(接地)。

由图3可知，ISFET和晶体管M2_a～M10_a组成了一个差分输入单端输出的放大器，只不过将放大器的正相输入端的晶体管用ISFET代替，通过恒定电流源I_0a来恒定ISFET和晶体管M2_a的漏源电流，通过电压控制电压源电路来固定ISFET和晶体管M2_a的漏源电压，图3中M11_a～M16_a、电阻R1_a、电阻R2_a和放大器A0组成了可调电压控制电路，通过放大器A0的正相输入端电压来调节电阻R1_a上的电压降，从而达到控制ISFET漏源电压的目的。

ISFET传感器读出电路中REFET放大器A2如图4所示，REFET放大器A2包括一个REFET、多个晶体管M1_b～M16_b、一个恒流源I_0b和一个电阻R1_b。REFET和晶体管M2_b的源极、恒流源I_0b输入端均连接，REFET的漏极同晶体管M3_b的源极相连，晶体管M3_b的漏极与晶体管M5_b的漏极、栅极均相连，晶体管M5_b和M8_b组成镜像电流源，晶体管M4_b的漏极与晶体管M6_b的漏极、栅极均相连，晶体管M6_b和M7_b组成镜像电流源，晶体管M7_b的漏极与晶体管M9_b的漏极、栅极均相连接，晶体管M9_b和M10_b组成镜像电流源，晶体管M8_b和M10_b的漏极与REFET放大器A2的输出端连接，晶体管M11_b～M16_b、电阻R1_b和电流源I_1b组成了REFET的漏源电压控制电路，用来保持REFET和晶体管M2_b漏源电压恒定，其中电阻R1_b的一端与晶体管M3_b、晶体管M4_b的栅极、晶体管M11_b的漏极均相连，电阻R1_b的另一端与REFET的源极、晶体管M2_b的源极、晶体管M12_b的漏极均相连，晶体管M11_b的栅极与晶体管M14_b的栅极相连，晶体管M15_b的栅极与其漏极连接，晶体管M11_b和M14_b共同镜像晶体管M15_b的电流，晶体管M14_b的漏极与晶体管M12_b的栅极、晶体管M13_b的漏极、晶体管M13_b的栅极连接，晶体管M15_b的漏极与电流源I_1b的输入端连接，晶体管M8_b、M5_b、M6_b、M7_b、M11_b、M14_b和M15_b的源极与电源Vdd连接，晶体管M9_b、M10_b、M12_b、M13_b的源极，以及电源流I_0b和I_1b的输出端均与Gnd连接(接地)。

由图4可见，REFET和晶体管M2_b～M10_b组成了一个差分输入单端输出的放大器，同样将放大器的正相输入端的晶体管用REFET代替，通过恒定电流源I_0b来恒定REFET和晶体管M2_b的漏源电流，通过电流控制电压源电路来固定REFET和晶体管M2_b的漏源电压，图4中晶体管M11_b～M16_b、电阻R1_b和电流源I_1b组成了电流控制电压源。

根据ISFET的工作原理，ISFET传感器读出电路首先需要提供ISFET恒定电流和恒定电压偏置条件。由电化学的Nernst方程和ISFET的转移特性可得，当ISFET工作在饱和区时，其漏源电流：

$I_{\mathrm{DS}}=\frac{1}{2}{\mathrm{\μ}}_n{C}_{\mathrm{ox}}\frac{W}{L}{(V_G-C-S\·\mathrm{pH})}^2(1+\mathrm{\λ}{V}_{\mathrm{DS}})---\left(1\right)$

当ISFET工作在线性区时，则：

$I_{\mathrm{DS}}={\mathrm{\μ}}_n{C}_{\mathrm{ox}}\frac{W}{L}[(V_G-C-S\·\mathrm{pH})V_{\mathrm{DS}}-\frac{1}{2}{V^2}_{\mathrm{DS}}]---\left(2\right)$

其中，μ_n为表面电荷迁移率，C_ox为单位面积绝缘栅电容，V_DS为漏源电压，W/L为沟道宽长比；C、S和λ均为常数，V_G为ISFET的栅电位，pH为溶液的pH值，C为ISFET的源极电压和ISFET阈值电压以及Nernst电压中与溶液pH值无关的常量部分之和，S为ISFET的灵敏度，λ为ISFET的沟道调制系数。

由上面的分析可以看到，如果保持ISFET的漏源电压V_DS和漏源电流I_DS恒定，则敏感膜上的电位V_G与溶液的pH值呈线性关系，按照此原理可设计出相应的传感器读出电路。

图3所示的ISFET放大器A1和图4所示的REFET放大器A2分别介绍了如何保持ISFET和REFET漏源电压V_DS和漏源电流I_DS的恒定。如图2所示，ISFET放大器A1和REFET放大器A2在差分电路中接成跟随形式，M2_a和M2_b的栅极电压分别跟随ISFET和REFET栅极的电压，所以ISFET的漏源电流I_DS由图3中的恒流源I_0a决定：

I_DS(ISFET)＝I_0a/2                   (3)

同样，REFET的漏源电流I_DS由图4中的恒流源I_0b决定

I_DS(REFET)＝I_0b/2                   (4)

如图3所示，ISFET漏源电压V_DS由电压控制电压源决定，首先通过系统提供的补偿控制电压改变电阻R2_a的电流，进而通过镜像电流源改变流过电阻R1_a的电流，从而改变电阻R1_a两端的电压，从而控制ISFET的漏源电压V_DS(ISFET)。

如图4所示，REFET漏源电压V_DS由电流控制电压源决定，首先电流源I_1b通过镜像电流源决定流过电阻R1_b的电流大小，进而决定两端的电阻R1_b的电压降，从而决定REFET的漏源电压V_DS(REFET)。

将准参比电极(PRE)置于待测液中、所有ISFET栅极和REFET栅极暴露于溶液中，将PRE偏置于Vref，溶液中的待测离子与ISFET敏感膜作用，在ISFET栅极和REFET栅极产生差分电压。如图2所示，ISFET放大器A1的反相端将跟随ISFET栅极上的电压，REFET反相端将跟随REFET栅极上的电压，ISFET栅极和REFET栅极产生差分电压将作用于电阻R_d：

I_d＝(V_ISFET－V_REFET)/R_d                   (5)

则通过晶体管M2的电流为：

I_M2＝I₀－I_d                       (6)

则通过晶体管M3的电流为：

I_M3＝I₁+I_d                        (7)

晶体管M8镜像M1的电流，晶体管M4、M5、M6和M7组成镜像电流源，晶体管M7镜像M4的电流，则通过跨阻的电流为：

I_Ro＝I₁－I₀+2I_d                      (8)

由于I₀等于I₁，所以：

I_Ro＝2I_d                        (9)

故将式(9)代入式(5)有：

V_O＝2(V_ISFET－V_REFET)R_O/R_d                    (10)

各通路的输出电压V_O可以直接并行输出，也可以通过模拟多路选择器串行输出，用户可以根据需要进行选择。

此种差分结构可以消除系统的共模误差，克服由于参比电极电压的不稳定，溶液-敏感膜表面势引入的失调，克服器件温漂的影响。此外敏感膜的长时间漂移特性也会影响溶液的测试精度，但REFET表面对钝化膜性能稳定，所以系统需要对ISFET进行补偿，其原理是当ISFET表明电压产生漂移时，由公式(1)和MOS管道电流电压特性，通过对ISFET漏源电压V_DS进行微调，从而克服其栅电压V_G的漂移。

由于ISFET长时间漂移具有随机性，无规律可循，但其变化相对缓慢，因此系统可以通过补偿算法控制ISFET传感器读出电路的补偿端口，对ISFET传感器进行补偿。

其补偿原理如图5所示，所述装置的所有检测通道共享一个模数转换器ADC、一个补偿模块和一个数模转换器DAC，所述每个ISFET传感器读出电路输出的模拟信号通过该模数转换器ADC转换成数字信号，所述补偿模块根据该数字信号和所述ISFET传感器的物理特性计算并生成一个补偿控制电压，并通过该数模转换器DAC将该补偿控制电压输入到所述ISFET传感器读出电路的补偿端口。

该补偿控制电压的大小由补偿模块计算出，系统中的数模转换器DAC将该补偿控制电压输出给ISFET传感器读出电路的补偿端口，并通过改变V_DS来调节ISFET传感器栅极电压的漂移。

所述ISFET传感器读出电路的补偿端口即为ISFET放大器A1的补偿端口。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多通道ISFET传感器阵列读出电路，用于检测待测溶液中的离子浓度，其包括多个ISFET传感器读出电路，每个ISFET传感器读出电路构成一个检测通道，其特征在于，所述每个ISFET传感器读出电路具有补偿端口，该补偿端口用于接收由外部系统提供的补偿信号，以对所述ISFET传感器的非理想特性进行修正。

2.如权利要求1所述的多通道ISFET传感器阵列读出电路，其特征在于，还包括一个模拟多路选择器，所述补偿信号通过该模拟多路选择器分配给每个ISFET传感器读出电路。

3.如权利要求2所述的多通道ISFET传感器阵列读出电路，其特征在于，还包括一个控制时钟，所述模拟多路选择器由该多路控制时钟控制。

4.如权利要求3所述的多通道ISFET传感器阵列读出电路，其特征在于，还包括一个准参比电极，所述准参比电极连接到固定的参考电压，用于为所述被测溶液提供该参考电压。

5.如权利要求4所述的多通道ISFET传感器阵列读出电路，其特征在于，每个ISFET传感器读出电路包括一个ISFET、一个REFET和一个与该ISFET、REFET匹配的信号处理电路。

6.如权利要求5所述的多通道ISFET传感器阵列读出电路，其特征在于，

所述信号处理电路包括一个ISFET放大器、一个REFET放大器、第一至第八晶体管、一个电阻和一个跨阻放大器，所述跨阻放大器包括放大器和输出电阻；

所述ISFET放大器和REFET放大器对称连接，且所述ISFET放大器与第二晶体管以跟随形式连接，所述REFET放大器与第三晶体管也以跟随形式连接；

所述电阻分别与该ISFET放大器和REFET放大器的反相端连接，形成差分电流放大电路；

通过第一晶体管和第八晶体管组成的镜像电流源将第二晶体管支路的电流镜像到第八晶体管；通过第四晶体管和第五晶体管，第六晶体管和第七晶体管组成的镜像电流源将第三晶体管支路的电流镜像到第七晶体管；

第七晶体管和第八晶体管的漏源电流差，通过所述跨阻放大器转换成电压并输出。

7.如权利要求6所述的多通道ISFET传感器阵列读出电路，其特征在于，所述ISFET放大器包括一个ISFET、多个晶体管、一个恒流源、两个电阻和一个放大器；

所述ISFET和多个晶体管中一部分组成了一个差分输入单端输出的放大器，将放大器的正相输入端的晶体管用ISFET代替，通过所述恒流源来恒定所述ISFET和其中一个晶体管的漏源电流，通过所述多个晶体管中的另一部分与所述两个电阻、所述放大器构成一个电压控制电压源电路来固定所述ISFET和该晶体管的漏源电压，以控制所述ISFET的漏源电压。

8.如权利要求6所述的多通道ISFET传感器阵列读出电路，其特征在于，所述REFET放大器包括一个REFET、多个晶体管、一个恒流源和一个电阻；

所述REFET和所述多个晶体管中的一部分组成一个差分输入单端输出的放大器，将放大器的正相输入端的晶体管用REFET代替，通过所述恒流源来恒定所述REFET和其中一个晶体管的漏源电流，通过多个晶体管中的另一部分、所述电阻和一个电流源组成的电流控制电压源电路来固定所述REFET和该晶体管的漏源电压。

9.如权利要求1所述的多通道ISFET传感器阵列读出电路，其特征在于，

所述所有检测通道还共用一个模数转换器、一个补偿模块和一个数模转换器，所述每个ISFET传感器读出电路输出的模拟信号通过该模数转换器转换成数字信号，所述补偿模块根据该数字信号和所述ISFET传感器的物理特性计算并生成一个补偿控制电压，并通过该数模转换器将该补偿控制电压输入到所述ISFET传感器读出电路的补偿端口。