CN115372440A - 场效应传感器的信号处理电路及其处理方法、传感器装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种场效应传感器的信号处理电路及其处理方法、传感器装置，涉及半导体微电子领域，场效应传感器的信号处理电路包括：第一场效应传感器；比较模块与第一节点、第三电压信号端、第四电压信号端、第二节点电连接；第一晶体管的栅极与第二节点电连接，第一晶体管的源极与第五电压信号端电连接，第一晶体管的漏极与读取模块电连接，第五电压信号端的信号与第一电压信号端的信号相同；比较模块用于在第一节点的信号的电压值位于第三电压信号端的信号的电压值和第四电压信号端的信号的电压值的范围内时，控制第二节点的信号使得第一晶体管导通。本发明可基于场效应传感器的信号对待测液滴的PH值进行计算。

Description

场效应传感器的信号处理电路及其处理方法、传感器装置

技术领域

本发明涉及半导体微电子领域，更具体地，涉及一种场效应传感器的信号处理电路及其处理方法、传感器装置。

背景技术

场效应型传感器是通过与传感器表面的栅极与被检测物质特异性接触，从而改变栅极电势，进而调制栅极下方沟道电阻来实现传感功能的器件。相较于其他种类的传感器具有小型化，检测速度快的优势。最为广泛应用的场效应传感器是硅基的ISFET(离子敏场效应晶体管)。

现有的场效应传感器的检测方法和检测电路较复杂，不利于对待测液滴的PH值进行计算。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种场效应传感器的信号处理电路及其处理方法、传感器装置，可基于场效应传感器的信号对待测液滴的PH值进行计算。

本发明提供一种场效应传感器的信号处理电路，包括：第一场效应传感器，第一场效应传感器的栅极与第一电压信号端电连接，第一场效应传感器的源极与第二电压信号端电连接，第一场效应传感器的漏极与第一节点电连接；比较模块，比较模块的第一输入端与第一节点电连接，比较模块的第二输入端与第三电压信号端电连接，比较模块的第三输入端与第四电压信号端电连接，比较模块的信号输出端与第二节点电连接；第一晶体管，第一晶体管的栅极与第二节点电连接，第一晶体管的源极与第五电压信号端电连接，第一晶体管的漏极与读取模块电连接，第五电压信号端的信号与第一电压信号端的信号相同；第一节点接地，第二节点接地；比较模块用于在第一节点的信号的电压值位于第三电压信号端的信号的电压值和第四电压信号端的信号的电压值的范围内时，控制第二节点的信号使得第一晶体管导通。

基于同一思想，本发明还提供了一种场效应传感器的信号处理电路的处理方法，该处理方法应用于本发明上述场效应传感器的信号处理电路；处理方法包括：在第一阶段，调节第三电压信号端的信号的电压值和第四电压信号端的信号的电压值；在第二阶段，在第一场效应传感器上滴入待测液滴，调节第一电压信号端的信号的电压值，使得第一节点的信号的电压值位于第三电压信号端的信号的电压值和第四电压信号端的信号的电压值的范围内，第一晶体管导通，第五电压信号端的信号传输至读取模块，其中，第五电压信号端的信号与第一电压信号端的信号相同。

基于同一思想，本发明还提供了一种传感器装置，包括：本发明上述场效应传感器；传感器装置还包括第一基板和线路板，第一场效应传感器设置于第一基板上，比较模块与第一晶体管设置于线路板上；传感器装置还包括第一信号线、第二信号线和第三信号线，第一场效应传感器的栅极与第一信号线电连接，第一场效应传感器的源极与第二信号线电连接，第一场效应传感器的漏极通过第三信号线与第一节点电连接。

与现有技术相比，本发明提供的场效应传感器的信号处理电路及其处理方法、传感器装置，至少实现了如下的有益效果：

本申请中，场效应传感器的信号处理电路还包括比较模块和第一晶体管，比较模块的第一输入端与第一节点电连接，比较模块的第二输入端与第三电压信号端电连接，比较模块的第三输入端与第四电压信号端电连接，比较模块的信号输出端与第二节点电连接。第一晶体管的栅极与第二节点电连接，第一晶体管的源极与第五电压信号端电连接，第一晶体管的漏极与读取模块电连接，第五电压信号端的信号与第一电压信号端的信号相同。第一节点接地，第二节点接地。比较模块用于在第一节点的信号的电压值位于第三电压信号端的信号的电压值和第四电压信号端的信号的电压值的范围内时，控制第二节点的信号使得第一晶体管导通。可通过调节第三电压信号端的信号的电压值和第四电压信号端的信号的电压值，使得当第一节点的电位与在第一场效应传感器上滴入标准PH液滴时第一节点的电位趋于相同时，第二节点的信号可使得第一晶体管导通。待第三电压信号端的信号的电压值和第四电压信号端的信号的电压值调节完后，在第一场效应传感器上滴入待测液滴，调节第一电压信号端的信号的电压值，使得第一节点的信号的电压值位于第三电压信号端的信号的电压值和第四电压信号端的信号的电压值的范围内，第一晶体管导通，第五电压信号端的信号传输至读取模块，其中，第五电压信号端的信号与第一电压信号端的信号相同，即读取模块可读取此时第一电压信号端的信号的电压值。由于在第一场效应传感器上分别滴入标准PH液滴和待测液滴时，第二电压信号端的信号相同，第一节点的信号趋于相同，从而第一电压信号端的信号的电压差值相当于在第一场效应传感器上分别滴入标准PH液滴和待测液滴时的阈值电压差值，可根据第一电压信号端的信号的电压差值得到标准PH液滴和待测液滴的PH值差值，标准PH液滴的PH值已知，从而可得到待测液滴的PH值。

当然，实施本发明的任一产品不必特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明提供的一种场效应传感器的信号处理电路的框架结构示意图；

图2是本发明提供的另一种场效应传感器的信号处理电路的框架结构示意图；

图3是本发明提供的又一种场效应传感器的信号处理电路的电路示意图；

图4是本发明提供的又一种场效应传感器的信号处理电路的电路示意图；

图5是本发明提供的场效应传感器的信号处理电路的处理方法的一种工作流程示意图；

图6是本发明提供的场效应传感器的信号处理电路的处理方法的另一种工作流程示意图；

图7是本发明提供的场效应传感器的信号处理电路的处理方法的又一种工作流程示意图；

图8是本发明提供的一种传感器装置的结构示意图；

图9是本发明提供的另一种传感器装置的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1是本发明提供的一种场效应传感器的信号处理电路的框架结构示意图，参考图1，本实施例提供一种场效应传感器的信号处理电路，场效应传感器的信号处理电路包括第一场效应传感器10，第一场效应传感器10的栅极与第一电压信号端VX1电连接，第一场效应传感器10的源极与第二电压信号端V1电连接，第一场效应传感器10的漏极与第一节点N1电连接。可选的，第一场效应传感器10的表面具有离子敏感层，当第一场效应传感器10浸没在待测溶液中时，根据氢离子的浓度不同，离子敏感层表面电荷量发生变化，从而第一场效应传感器10的阈值电压也发生变化。可基于公式

来确定待测溶液的PH值，其中，ΔV_th为第一场效应传感器10在滴入不同PH值的溶液时的阈值电压差值，ΔpH为相应的PH值差值，n为第一场效应传感器10的顶栅和底栅的电容比，可根据第一场效应传感器10在滴入不同PH值的溶液时的阈值电压差值来计算相应的PH值差值。即通过测试第一场效应传感器10的阈值电压变化可以测定待测溶液的PH值。

现有技术中对在第一场效应传感器10上滴入不同PH值的溶液时的阈值电压差值的测量方式较复杂，且误差较高，不利于对待测溶液的PH值进行测定。

本申请中，场效应传感器的信号处理电路还包括比较模块20，比较模块20的第一输入端与第一节点N1电连接，比较模块20的第二输入端与第三电压信号端LTP电连接，比较模块20的第三输入端与第四电压信号端HTP电连接，比较模块20的信号输出端与第二节点N2电连接。

场效应传感器的信号处理电路还包括第一晶体管T1，第一晶体管T1的栅极与第二节点N2电连接，第一晶体管T1的源极与第五电压信号端VX2电连接，第一晶体管T1的漏极与读取模块30电连接，第五电压信号端VX2的信号与第一电压信号端VX1的信号相同。

第一节点N1接地，第二节点N2接地。

比较模块20用于在第一节点N1的信号的电压值位于第三电压信号端LTP的信号的电压值和第四电压信号端HTP的信号的电压值的范围内时，控制第二节点N2的信号使得第一晶体管T1导通。

具体的，调节第三电压信号端LTP的信号的电压值和第四电压信号端HTP的信号的电压值，使得当第一节点N1的电位与在第一场效应传感器10上滴入标准PH液滴时第一节点N1的电位趋于相同时，第二节点N2的信号可使得第一晶体管T1导通。

待第三电压信号端LTP的信号的电压值和第四电压信号端HTP的信号的电压值调节完后，在第一场效应传感器10上滴入待测液滴，调节第一电压信号端VX1的信号的电压值，使得第一节点N1的信号的电压值位于第三电压信号端LTP的信号的电压值和第四电压信号端HTP的信号的电压值的范围内，第一晶体管T1导通，第五电压信号端VX2的信号传输至读取模块30，其中，第五电压信号端VX2的信号与第一电压信号端VX1的信号相同，即读取模块30可读取此时第一电压信号端VX1的信号的电压值。由于在第一场效应传感器10上分别滴入标准PH液滴和待测液滴时，第二电压信号端V1的信号相同，第一节点N1的信号趋于相同，从而第一电压信号端VX1的信号的电压差值相当于在第一场效应传感器10上分别滴入标准PH液滴和待测液滴时的阈值电压差值，可根据第一电压信号端VX1的信号的电压差值得到标准PH液滴和待测液滴的PH值差值，标准PH液滴的PH值已知，从而可得到待测液滴的PH值。

图2是本发明提供的另一种场效应传感器的信号处理电路的框架结构示意图，参考图2，在一些可选实施例中，第三电压信号端LTP的信号的电压值小于或等于第四电压信号端HTP的信号的电压值。

比较模块20包括第一比较模块21和第二比较模块22。

其中，第一比较模块21的第一输入端与第一节点N1电连接，第一比较模块21的第二输入端与第三电压信号端LTP电连接，第一比较模块21的输出端与第二节点N2电连接。

第一比较模块21用于在第一节点N1的信号的电压值小于第三电压信号端LTP的信号的电压值时，控制第二节点N2的信号使得第一晶体管T1关闭，第五电压信号端VX2的信号无法传输至读取模块30。

第二比较模块22的第一输入端与第一节点N1电连接，第二比较模块22的第二输入端与第四电压信号端HTP电连接，第二比较模块22的输出端与第二节点N2电连接。

第二比较模块22用于在第一节点N1的信号的电压值大于第四电压信号端HTP的信号的电压值时，控制第二节点N2的信号使得第一晶体管T1关闭，第五电压信号端VX2的信号无法传输至读取模块30。

通过第一比较模块21和第二比较模块22的设置，使得仅当第一节点N1的信号的电压值位于第三电压信号端LTP的信号的电压值和第四电压信号端HTP的信号的电压值的范围内时，第二节点N2的信号使得第一晶体管T1导通，第五电压信号端VX2的信号可传输至读取模块30，第五电压信号端VX2的信号与第一电压信号端VX1的信号相同，即读取模块30可读取此时第一电压信号端VX1的信号的电压值。

需要说明的是，本实施例示例性的示出了第三电压信号端LTP的信号的电压值小于或等于第四电压信号端HTP的信号的电压值时，比较模块20中第一比较模块21和第二比较模块22的连接示意图，在本发明其他实施例中，也可以设置第三电压信号端LTP的信号的电压值大于或等于第四电压信号端HTP的信号的电压值，相应的，比较模块20中第一比较模块21和第二比较模块22的连接方式可参考上述实施例进行改变，仅需满足在第一节点N1的信号的电压值位于第三电压信号端LTP的信号的电压值和第四电压信号端HTP的信号的电压值的范围内时，第二节点N2的信号使得第一晶体管T1导通即可。

图3是本发明提供的又一种场效应传感器的信号处理电路的电路示意图，参考图3，在一些可选实施例中，第一晶体管T1为P型晶体管。

第一比较模块21包括第一比较器A1和第一二极管D1，第一比较器A1的正输入端与第三电压信号端LTP电连接，第一比较器A1的负输入端与第一节点N1电连接，第一比较器A1的输出端与第一二极管D1的正极电连接，第一二极管D1的负极与第二节点N2电连接。

当第一节点N1的信号的电压值小于第三电压信号端LTP的信号的电压值时，即第一比较器A1的负输入端的信号的电压值小于第一比较器A1的正输入端的信号的电压值，第一比较器A1的输出端输出正电压信号，正电压信号经第一二极管D1的正极传输至第一二极管D1的负极，从而第二节点N2的信号为正电压信号，第二节点N2的信号使得第一晶体管T1关闭，第五电压信号端VX2的信号无法传输至读取模块30。

第二比较模块22包括第二比较器A2和第二二极管D2，第二比较器A2的正输入端与第一节点N1电连接，第二比较器A2的负输入端与第四电压信号端HTP电连接，第二比较器A2的输出端与第二二极管D2的正极电连接，第二二极管D2的负极与第二节点N2电连接。

当第一节点N1的信号的电压值大于第四电压信号端HTP的信号的电压值时，即第二比较器A2的负输入端的信号的电压值大于第二比较器A2的正输入端的信号的电压值，第二比较器A2的输出端输出正电压信号，正电压信号经第二二极管D2的正极传输至第二二极管D2的负极，从而第二节点N2的信号为正电压信号，第二节点N2的信号使得第一晶体管T1关闭，第五电压信号端VX2的信号无法传输至读取模块30。

当第一节点N1的信号的电压值位于第三电压信号端LTP的信号的电压值和第四电压信号端HTP的信号的电压值的范围内时，即第一比较器A1的负输入端的信号的电压值大于或等于第一比较器A1的正输入端的信号的电压值，第二比较器A2的负输入端的信号的电压值小于或等于第二比较器A2的正输入端的信号的电压值，第一比较器A1的输出端和第二比较器A2的输出端均输出负电压信号，从而第一二极管D1和第二二极管D2均处于截止状态，此时，第二节点N2的信号为接地信号，从而第一晶体管T1导通，第五电压信号端VX2的信号可传输至读取模块30，第五电压信号端VX2的信号与第一电压信号端VX1的信号相同，即读取模块30可读取此时第一电压信号端VX1的信号的电压值。

需要说明的是，本实施例示例性的示出了第一晶体管T1为P型晶体管，第一晶体管T1的栅极为低电位信号时，第一晶体管T1导通，在本发明其他实施例中，第一晶体管T1也可以为N型晶体管，第一晶体管T1的栅极为高电位信号时，第一晶体管T1导通，此时，第一比较模块21和第二比较模块22的设置也相应的随之改变，具体设置方式可参考上述实施例，本发明在此不再一一进行赘述。

图4是本发明提供的又一种场效应传感器的信号处理电路的电路示意图，参考图4，在一些可选实施例中，场效应传感器的信号处理电路还包括第二场效应传感器40。

其中，第二场效应传感器40的栅极与第六电压信号端VX3电连接，第二场效应传感器40的源极与第七电压信号端V2电连接，第二场效应传感器40的漏极与第三电压信号端LTP、第四电压信号端HTP电连接，从而第三电压信号端LTP的信号与第四电压信号端HTP的信号相同。

第七电压信号端V2的信号与第二电压信号端V1的信号相同。

具体的，可在第二场效应传感器40上滴入标准PH液滴，从而调节第三电压信号端LTP的信号的电压值和第四电压信号端HTP的信号的电压值，第三电压信号端LTP的信号的电压值和第四电压信号端HTP的信号的电压值相同，且第三电压信号端LTP的信号和第四电压信号端HTP的信号为第二场效应传感器40的漏极的信号。再在第一场效应传感器10上滴入待测液滴，调节第一电压信号端VX1的信号的电压值，使得第一节点N1的信号的电压值与第三电压信号端LTP的信号的电压值和第四电压信号端HTP的信号的电压值相同时，第一晶体管T1导通，第五电压信号端VX2的信号传输至读取模块30，其中，第五电压信号端VX2的信号与第一电压信号端VX1的信号相同，即读取模块30可读取此时第一电压信号端VX1的信号的电压值。在一些可选实施例中，第一场效应传感器10和第二场效应传感器20为相同类型的场效应传感器。此时，第一场效应传感器10的源极的信号与第二场效应传感器40的源极的信号相同，第一场效应传感器10的漏极的信号与第二场效应传感器40的漏极的信号相同，第一场效应传感器10的栅极的信号与第二场效应传感器40的栅极的信号的电压差值即相当于在同一个场效应传感器上分别滴入标准PH液滴和待测液滴时的阈值电压差值，即第一电压信号端VX1的信号和第六电压信号端VX3的信号的电压差值为同一个场效应传感器上分别滴入标准PH液滴和待测液滴时的阈值电压差值，可根据第一电压信号端VX1的信号和第六电压信号端VX3的信号的电压差值得到标准PH液滴和待测液滴的PH值差值，标准PH液滴的PH值已知，从而可得到待测液滴的PH值。

通过设置与第一场效应传感器10为同一类型的第二场效应传感器20，且第三电压信号端LTP和第四电压信号端HTP均与第二场效应传感器40的漏极电连接，仅当第一节点N1的信号的电压值与第三电压信号端LTP的信号的电压值和第四电压信号端HTP的信号的电压值相同时，第一晶体管T1导通，读取模块30可读取此时第一电压信号端VX1的信号的电压值，基于此时第一电压信号端VX1的信号与第六电压信号端VX3的信号的电压差值得到标准PH液滴和待测液滴的PH值差值，有利于提高对待测液滴的PH值计算的准确性。

图5是本发明提供的场效应传感器的信号处理电路的处理方法的一种工作流程示意图，参考图1和图5，本实施例提供一种场效应传感器的信号处理电路的处理方法，所述处理方法应用于上述实施例提供的场效应传感器的信号处理电路。

处理方法包括：

步骤S1、在第一阶段，调节第三电压信号端的信号的电压值和第四电压信号端的信号的电压值；

步骤S2、在第二阶段，在第一场效应传感器上滴入待测液滴，调节第一电压信号端的信号的电压值，使得第一节点的信号的电压值位于第三电压信号端的信号的电压值和第四电压信号端的信号的电压值的范围内，第一晶体管导通，第五电压信号端的信号传输至读取模块，其中，第五电压信号端的信号与第一电压信号端的信号相同。

具体的，实施例提供的场效应传感器的信号处理电路的处理方法包括第一阶段和第二阶段。

其中，在第一阶段，调节第三电压信号端LTP的信号的电压值和第四电压信号端HTP的信号的电压值，使得当第一节点N1的电位与在第一场效应传感器10上滴入标准PH液滴时第一节点N1的电位趋于相同时，第二节点N2的信号可使得第一晶体管T1导通。

在第二阶段，待第三电压信号端LTP的信号的电压值和第四电压信号端HTP的信号的电压值调节完后，在第一场效应传感器10上滴入待测液滴，调节第一电压信号端VX1的信号的电压值，使得第一节点N1的信号的电压值位于第三电压信号端LTP的信号的电压值和第四电压信号端HTP的信号的电压值的范围内，第一晶体管T1导通，第五电压信号端VX2的信号传输至读取模块30，其中，第五电压信号端VX2的信号与第一电压信号端VX1的信号相同，即读取模块30可读取此时第一电压信号端VX1的信号的电压值。

由于在第一场效应传感器10上分别滴入标准PH液滴和待测液滴时，第二电压信号端V1的信号相同，第一节点N1的信号趋于相同，从而第一电压信号端VX1的信号的电压差值相当于在第一场效应传感器10上分别滴入标准PH液滴和待测液滴时的阈值电压差值，可根据第一电压信号端VX1的信号的电压差值得到标准PH液滴和待测液滴的PH值差值，标准PH液滴的PH值已知，从而可得到待测液滴的PH值。

图6是本发明提供的场效应传感器的信号处理电路的处理方法的另一种工作流程示意图，参考图3和图6，在一些可选实施例中，调节第三电压信号端的信号的电压值和第四电压信号端的信号的电压值，包括：

步骤S11、在第一场效应传感器上滴入标准PH液滴，确定此时第一节点的信号的电压值，根据此时第一节点的信号的电压值调节第三电压信号端的信号的电压值和第四电压信号端的信号的电压值。

具体的，在第一阶段，在第一场效应传感器10上滴入标准PH液滴，确定此时第一节点N1的信号的电压值，根据第一节点N1的信号的电压值调节第三电压信号端LTP的信号的电压值和第四电压信号端HTP的信号的电压值。使得当第一节点N1的电位与在第一场效应传感器10上滴入标准PH液滴时第一节点N1的电位趋于相同时，第二节点N2的信号可使得第一晶体管T1导通。

在第二阶段，在第一场效应传感器10上滴入待测液滴，调节第一电压信号端VX1的信号的电压值，使得第一节点N1的信号的电压值位于第三电压信号端LTP的信号的电压值和第四电压信号端HTP的信号的电压值的范围内。即使得在第一场效应传感器10上滴入待测液滴时第一节点N1的信号与在第一场效应传感器10上滴入标准PH液滴时第一节点N1的信号趋于相同。

继续参考图3和图6，在一些可选实施例中，本实施例提供的场效应传感器的信号处理电路的处理方法还包括：

步骤S12、在第一阶段，在第一场效应传感器上滴入标准PH液滴后，记录此时第一电压信号端的信号的电压值；

步骤S3、根据第一阶段时第一电压信号端的信号的电压值与第二阶段时第一电压信号端的信号的电压值的差值来确定待测液滴的PH值。

具体的，由于在第一场效应传感器10上分别滴入标准PH液滴和待测液滴时，第二电压信号端V1的信号相同，第一节点N1的信号趋于相同，从而第一电压信号端VX1的信号的电压差值相当于在第一场效应传感器10上分别滴入标准PH液滴和待测液滴时的阈值电压差值。在第一阶段，在第一场效应传感器10上滴入标准PH液滴后，记录此时第一电压信号端VX1的信号的电压值。在第二阶段，在第一场效应传感器10上滴入待测液滴，调节第一电压信号端VX1的信号的电压值，使得第一节点N1的信号的电压值位于第三电压信号端LTP的信号的电压值和第四电压信号端HTP的信号的电压值的范围内，第一晶体管T1导通，第五电压信号端VX2的信号传输至读取模块30，其中，第五电压信号端VX2的信号与第一电压信号端VX1的信号相同，即可得到此时第一电压信号端VX1的信号。从而可得到在第一场效应传感器10上分别滴入标准PH液滴和待测液滴时的第一电压信号端VX1的信号的电压差值，可根据第一电压信号端VX1的信号的电压差值得到标准PH液滴和待测液滴的PH值差值，标准PH液滴的PH值已知，从而可得到待测液滴的PH值。

图7是本发明提供的场效应传感器的信号处理电路的处理方法的又一种工作流程示意图，参考图4和图7，在一些可选实施例中，场效应传感器的信号处理电路还包括第二场效应传感器40，第二场效应传感器40的栅极与第六电压信号端VX3电连接，第二场效应传感器40的源极与第七电压信号端V2电连接，第二场效应传感器40的漏极与第三电压信号端LTP、第四电压信号端HTP电连接，从而第三电压信号端LTP的信号与第四电压信号端HTP的信号相同。

第七电压信号端V2的信号与第二电压信号端V1的信号相同。

本实施例提供的场效应传感器的信号处理电路的处理方法中，调节第三电压信号端的信号的电压值和第四电压信号端的信号的电压值，包括：

步骤S11、在第二场效应传感器上滴入标准PH液滴，从而调节第三电压信号端的信号的电压值和第四电压信号端的信号的电压值。

具体的，在第一阶段，可在第二场效应传感器40上滴入标准PH液滴，从而调节第三电压信号端LTP的信号的电压值和第四电压信号端HTP的信号的电压值，第三电压信号端LTP的信号的电压值和第四电压信号端HTP的信号的电压值相同，且第三电压信号端LTP的信号和第四电压信号端HTP的信号为第二场效应传感器40的漏极的信号。

在第二阶段，在第一场效应传感器10上滴入待测液滴，调节第一电压信号端VX1的信号的电压值，使得第一节点N1的信号的电压值与第三电压信号端LTP的信号的电压值和第四电压信号端HTP的信号的电压值相同，此时，第一晶体管T1导通，第五电压信号端VX2的信号传输至读取模块30，其中，第五电压信号端VX2的信号与第一电压信号端VX1的信号相同，即读取模块30可读取此时第一电压信号端VX1的信号的电压值。即使得在第一场效应传感器10上滴入待测液滴时第一节点N1的信号与在第二场效应传感器40上滴入标准PH液滴时第三电压信号端LTP的信号、第四电压信号端HTP的信号相同，即在第一场效应传感器10上滴入待测液滴时第一场效应传感器10的漏极的信号与在第二场效应传感器40上滴入标准PH液滴时第二场效应传感器40的漏极的信号相同。

继续参考图4和图7，在一些可选实施例中，本实施例提供的场效应传感器的信号处理电路的处理方法还包括：

步骤S12、在第一阶段，在第二场效应传感器上滴入标准PH液滴后，记录此时第六电压信号端的信号的电压值；

步骤S3、根据第一阶段时第六电压信号端的信号的电压值与第二阶段时第一电压信号端的信号的电压值的差值来确定待测液滴的PH值。

在一些可选实施例中，第一场效应传感器10和第二场效应传感器20为相同类型的场效应传感器。由于在第二场效应传感器40上滴入标准PH液滴和在第一场效应传感器10上滴入待测液滴时，第一场效应传感器10的源极的信号与第二场效应传感器40的源极的信号相同，第一场效应传感器10的漏极的信号与第二场效应传感器40的漏极的信号相同，第一场效应传感器10的栅极的信号与第二场效应传感器40的栅极的信号的电压差值即相当于在同一个场效应传感器上分别滴入标准PH液滴和待测液滴时的阈值电压差值，即第一电压信号端VX1的信号和第六电压信号端VX3的信号的电压差值为同一个场效应传感器上分别滴入标准PH液滴和待测液滴时的阈值电压差值，可根据第一电压信号端VX1的信号和第六电压信号端VX3的信号的电压差值得到标准PH液滴和待测液滴的PH值差值，标准PH液滴的PH值已知，从而可得到待测液滴的PH值。

具体的，在第一阶段，在第二场效应传感器40上滴入标准PH液滴后，记录此时第六电压信号端VX3的信号的电压值。在第二阶段，在第一场效应传感器10上滴入待测液滴，调节第一电压信号端VX1的信号的电压值，使得第一节点N1的信号的电压值与第三电压信号端LTP的信号的电压值和第四电压信号端HTP的信号的电压值相同，第一晶体管T1导通，第五电压信号端VX2的信号传输至读取模块30，其中，第五电压信号端VX2的信号与第一电压信号端VX1的信号相同，即可得到此时第一电压信号端VX1的信号。从而可得到第一电压信号端VX1的信号和第六电压信号端VX3的信号的电压差值，可根据第一电压信号端VX1的信号和第六电压信号端VX3的信号的电压差值得到标准PH液滴和待测液滴的PH值差值，标准PH液滴的PH值已知，从而可得到待测液滴的PH值。

通过设置与第一场效应传感器10为同一类型的第二场效应传感器20，且第三电压信号端LTP和第四电压信号端HTP均与第二场效应传感器40的漏极电连接，仅当第一节点N1的信号的电压值与第三电压信号端LTP的信号的电压值和第四电压信号端HTP的信号的电压值相同时，第一晶体管T1导通，读取模块30可读取此时第一电压信号端VX1的信号的电压值，基于此时第一电压信号端VX1的信号与第六电压信号端VX3的信号的电压差值得到标准PH液滴和待测液滴的PH值差值，有利于提高对待测液滴的PH值计算的准确性。

图8是本发明提供的一种传感器装置的结构示意图，参考图8，本实施例提供一种传感器装置，包括：上述实施例提供的场效应传感器的信号处理电路。

传感器装置还包括第一基板100和线路板200，第一场效应传感器10设置于第一基板100上，比较模块20与第一晶体管T1设置于线路板200上。

传感器装置还包括第一信号线S1、第二信号线S2和第三信号线S3，第一场效应传感器10的栅极与第一信号线S1电连接，第一场效应传感器10的源极与第二信号线S2电连接，第一场效应传感器10的漏极通过第三信号线S3与第一节点N1电连接。

具体的，通过第一信号线S1给第一场效应传感器10的栅极传输信号，第一信号线S1的信号即为第一电压信号端VX1的信号，通过第二信号线S2给第一场效应传感器10的源极传输信号，第二信号线S2的信号即为第二电压信号端V1的信号，第一场效应传感器10的漏极的信号可通过第三信号线S3传输至第一节点N1，从而基于比较模块20与第一晶体管T1可实现对第一场效应传感器10上滴入的待测溶液的PH进行测量。

继续参考图8，在一些可选实施例中，第一场效应传感器10的数量为多个，且多个第一场效应传感器10沿第一方向X和第二方向Y呈阵列排布，其中，第一方向X和第二方向Y相交。可选的，第一方向X和第二方向Y相垂直。

第一信号线S1沿第一方向X延伸，第二信号线S2沿第二方向Y延伸，第三信号线S3沿第二方向Y延伸。

其中，沿第一方向X排列的第一场效应传感器10的栅极与同一条第一信号线S1电连接；沿第二方向Y排列的第一场效应传感器10的源极与同一条第二信号线S2电连接；沿第二方向Y排列的第一场效应传感器10的漏极与同一条第三信号线S3电连接，且第三信号线S3通过同一条第四信号线S4与第一节点N1电连接。各第一信号线S1逐行扫描，逐行给各沿第一方向X排列的第一场效应传感器10的栅极提供信号，当给一行沿第一方向X排列的第一场效应传感器10的栅极提供信号时，逐列给各第二信号线S2提供信号，从而可基于比较模块20与第一晶体管T1分时段对各第一场效应传感器10上滴入的待测溶液的PH进行测量，可在第一基板100上实现多点位自动检测，检测效率高。

图9是本发明提供的另一种传感器装置的结构示意图，参考图9，在一些可选实施例中，场效应传感器的信号处理电路还包括第二场效应传感器40，第二场效应传感器40的栅极与第一信号线S1电连接，第二场效应传感器40的源极与第二信号线S2电连接，第二场效应传感器40的漏极通过第五信号线S5与第三电压信号端LTP和第四电压信号端HTP电连接。

需要说明的是，图9中示例性的示出了第二场效应传感器40设置于第一基板100上场效应传感器的第一行第一列，在本发明其他实施例中，第二场效应传感器40还可以设置于第一基板100上其他位置，本发明在此不再一一赘述。

通过上述实施例可知，本发明提供的场效应传感器的信号处理电路及其处理方法、传感器装置，至少实现了如下的有益效果：

本申请中，场效应传感器的信号处理电路还包括比较模块和第一晶体管，比较模块的第一输入端与第一节点电连接，比较模块的第二输入端与第三电压信号端电连接，比较模块的第三输入端与第四电压信号端电连接，比较模块的信号输出端与第二节点电连接。第一晶体管的栅极与第二节点电连接，第一晶体管的源极与第五电压信号端电连接，第一晶体管的漏极与读取模块电连接，第五电压信号端的信号与第一电压信号端的信号相同。第一节点接地，第二节点接地。比较模块用于在第一节点的信号的电压值位于第三电压信号端的信号的电压值和第四电压信号端的信号的电压值的范围内时，控制第二节点的信号使得第一晶体管导通。可通过调节第三电压信号端的信号的电压值和第四电压信号端的信号的电压值，使得当第一节点的电位与在第一场效应传感器上滴入标准PH液滴时第一节点的电位趋于相同时，第二节点的信号可使得第一晶体管导通。待第三电压信号端的信号的电压值和第四电压信号端的信号的电压值调节完后，在第一场效应传感器上滴入待测液滴，调节第一电压信号端的信号的电压值，使得第一节点的信号的电压值位于第三电压信号端的信号的电压值和第四电压信号端的信号的电压值的范围内，第一晶体管导通，第五电压信号端的信号传输至读取模块，其中，第五电压信号端的信号与第一电压信号端的信号相同，即读取模块可读取此时第一电压信号端的信号的电压值。由于在第一场效应传感器上分别滴入标准PH液滴和待测液滴时，第二电压信号端的信号相同，第一节点的信号趋于相同，从而第一电压信号端的信号的电压差值相当于在第一场效应传感器上分别滴入标准PH液滴和待测液滴时的阈值电压差值，可根据第一电压信号端的信号的电压差值得到标准PH液滴和待测液滴的PH值差值，标准PH液滴的PH值已知，从而可得到待测液滴的PH值。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (12)

1.一种场效应传感器的信号处理电路，其特征在于，包括：

第一场效应传感器，所述第一场效应传感器的栅极与第一电压信号端电连接，所述第一场效应传感器的源极与第二电压信号端电连接，所述第一场效应传感器的漏极与第一节点电连接；

比较模块，所述比较模块的第一输入端与所述第一节点电连接，所述比较模块的第二输入端与第三电压信号端电连接，所述比较模块的第三输入端与第四电压信号端电连接，所述比较模块的信号输出端与第二节点电连接；

第一晶体管，所述第一晶体管的栅极与所述第二节点电连接，所述第一晶体管的源极与第五电压信号端电连接，所述第一晶体管的漏极与读取模块电连接，所述第五电压信号端的信号与所述第一电压信号端的信号相同；

所述第一节点接地，所述第二节点接地；

所述比较模块用于在所述第一节点的信号的电压值位于所述第三电压信号端的信号的电压值和所述第四电压信号端的信号的电压值的范围内时，控制所述第二节点的信号使得所述第一晶体管导通。

2.根据权利要求1所述的场效应传感器的信号处理电路，其特征在于，

所述第三电压信号端的信号的电压值小于或等于所述第四电压信号端的信号的电压值；

所述比较模块包括第一比较模块和第二比较模块；

所述第一比较模块的第一输入端与所述第一节点电连接，所述第一比较模块的第二输入端与所述第三电压信号端电连接，所述第一比较模块的输出端与所述第二节点电连接；

所述第一比较模块用于在所述第一节点的信号的电压值小于所述第三电压信号端的信号的电压值时，控制所述第二节点的信号使得所述第一晶体管关闭；

所述第二比较模块的第一输入端与所述第一节点电连接，所述第二比较模块的第二输入端与所述第四电压信号端电连接，所述第二比较模块的输出端与所述第二节点电连接；

所述第二比较模块用于在所述第一节点的信号的电压值大于所述第四电压信号端的信号的电压值时，控制所述第二节点的信号使得所述第一晶体管关闭。

3.根据权利要求2所述的场效应传感器的信号处理电路，其特征在于，

所述第一比较模块包括第一比较器和第一二极管，所述第一比较器的正输入端与所述第三电压信号端电连接，所述第一比较器的负输入端与所述第一节点电连接，所述第一比较器的输出端与所述第一二极管的正极电连接，所述第一二极管的负极与所述第二节点电连接；

所述第二比较模块包括第二比较器和第二二极管，所述第二比较器的正输入端与所述第一节点电连接，所述第二比较器的负输入端与所述第四电压信号端电连接，所述第二比较器的输出端与所述第二二极管的正极电连接，所述第二二极管的负极与所述第二节点电连接；

所述第一晶体管为P型晶体管。

4.根据权利要求1所述的场效应传感器的信号处理电路，其特征在于，还包括：

第二场效应传感器，所述第二场效应传感器的栅极与第六电压信号端电连接，所述第二场效应传感器的源极与第七电压信号端电连接，所述第二场效应传感器的漏极与所述第三电压信号端、所述第四电压信号端电连接；

所述第七电压信号端的信号与所述第二电压信号端的信号相同；

所述第三电压信号端的信号与所述第四电压信号端的信号相同。

5.根据权利要求4所述的场效应传感器的信号处理电路，其特征在于，

所述第一场效应传感器和所述第二场效应传感器为相同类型的场效应传感器。

6.一种场效应传感器的信号处理电路的处理方法，其特征在于，所述处理方法应用于权利要求1-5任一项所述的场效应传感器的信号处理电路；

所述处理方法包括：

在第一阶段，调节第三电压信号端的信号的电压值和第四电压信号端的信号的电压值；

在第二阶段，在第一场效应传感器上滴入待测液滴，调节第一电压信号端的信号的电压值，使得第一节点的信号的电压值位于所述第三电压信号端的信号的电压值和所述第四电压信号端的信号的电压值的范围内，第一晶体管导通，第五电压信号端的信号传输至读取模块，其中，所述第五电压信号端的信号与第一电压信号端的信号相同。

7.根据权利要求6所述的场效应传感器的信号处理电路的处理方法，其特征在于，

所述调节第三电压信号端的信号的电压值和第四电压信号端的信号的电压值，包括：

在所述第一场效应传感器上滴入标准PH液滴，确定此时所述第一节点的信号的电压值，根据此时所述第一节点的信号的电压值调节所述第三电压信号端的信号的电压值和所述第四电压信号端的信号的电压值。

8.根据权利要求7所述的场效应传感器的信号处理电路的处理方法，其特征在于，还包括：

在所述第一阶段，在所述第一场效应传感器上滴入标准PH液滴后，记录此时所述第一电压信号端的信号的电压值；

根据所述第一阶段时所述第一电压信号端的信号的电压值与所述第二阶段时所述第一电压信号端的信号的电压值的差值来确定所述待测液滴的PH值。

9.根据权利要求6所述的场效应传感器的信号处理电路的处理方法，其特征在于，

所述场效应传感器的信号处理电路还包括第二场效应传感器，所述第二场效应传感器的栅极与第六电压信号端电连接，所述第二场效应传感器的源极与第七电压信号端电连接，所述第二场效应传感器的漏极与所述第三电压信号端、所述第四电压信号端电连接；

所述第七电压信号端的信号与所述第二电压信号端的信号相同；

所述第三电压信号端的信号与所述第四电压信号端的信号相同；

所述调节第三电压信号端的信号的电压值和第四电压信号端的信号的电压值，包括：

在所述第二场效应传感器上滴入标准PH液滴，从而调节所述第三电压信号端的信号的电压值和所述第四电压信号端的信号的电压值。

10.根据权利要求9所述的场效应传感器的信号处理电路的处理方法，其特征在于，还包括：

在所述第一阶段，在所述第二场效应传感器上滴入标准PH液滴后，记录此时所述第六电压信号端的信号的电压值；

根据所述第一阶段时所述第六电压信号端的信号的电压值与所述第二阶段时所述第一电压信号端的信号的电压值的差值来确定所述待测液滴的PH值。

11.一种传感器装置，其特征在于，包括：权利要求1-5任一项所述的场效应传感器的信号处理电路；

所述传感器装置还包括第一基板和线路板，第一场效应传感器设置于所述第一基板上，比较模块与第一晶体管设置于所述线路板上；

所述传感器装置还包括第一信号线、第二信号线和第三信号线，所述第一场效应传感器的栅极与所述第一信号线电连接，所述第一场效应传感器的源极与第二信号线电连接，所述第一场效应传感器的漏极通过所述第三信号线与第一节点电连接。

12.根据权利要求11所述的传感器装置，其特征在于，

所述第一场效应传感器的数量为多个，且多个所述第一场效应传感器沿第一方向和第二方向呈阵列排布，其中，所述第一方向和所述第二方向相交；

所述第一信号线沿所述第一方向延伸，所述第二信号线沿所述第二方向延伸，所述第三信号线沿所述第二方向延伸；

沿所述第一方向排列的所述第一场效应传感器的栅极与同一条所述第一信号线电连接；

沿所述第二方向排列的所述第一场效应传感器的源极与同一条所述第二信号线电连接；

沿所述第二方向排列的所述第一场效应传感器的漏极与同一条所述第三信号线电连接，且所述第三信号线通过同一条第四信号线与所述第一节点电连接。

Images