TH12580C3 - วงจรอ่านข้อมูลสำหรับเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ isfet โดยใช้วงจรสายพาน กระแสรุ่นที่สองในลักษณะมีการป้อนกลับ - Google Patents

Abstract

วงจรอ่านข้อมูลสำหรับเซนเซอร์ตรวจวัดค่า พีเอชแบบ ISFET โดยใช้วงจรสายพานกระแสรุ่น ที่สองในลักษณะมีการป้อนกลับ ประกอบด้วย แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงจำนวนสองชุด วงจรสายพานกระแสรุ่นที่สองจำนวนสองชุด วงจรบัฟเฟอร์จำนวนสองชุดตัวต้านทานจำนวน 2 ตัว และตัวเก็บประจุจำนวน 1 ตัว ต่อร่วมกับเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET โดยเมื่อมีการต่อ แหล่งจ่ายไฟเลี้ยงให้กับวงจร และมีการนำเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET ไปจุ่มลงใน สารละลายที่ต้องการตรวจวัด วงจรจะให้สัญญาณแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเอาต์พุตที่มีความสัมพันธ์ เป็นเชิงเส้น (แบบค่าความชันเป็นบวก) กับค่าพีเอชของสารละลายที่ตรวจวัด

Claims (2)

ข้อถือสิทธฺ์ (ทั้งหมด) ซึ่งจะไม่ปรากฏบนหน้าประกาศโฆษณา :แก้ไข 08/09/2559 1. วงจรอ่านข้อมูลสำหรับเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET โดยใช้วงจรสายพานกระแส รุ่นที่สองในลักษณะมีการป้อนกลับ มีลักษณะเฉพาะคือ ประกอบด้วย แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้า กระแสตรงตัวที่หนึ่ง (1) แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่สอง (2) วงจรสายพานกระแสรุ่นที่ สองตัวที่หนึ่ง (4) วงจรสายพานกระแสรุ่นที่สองตัวที่สอง (5) วงจรบัฟเฟอร์ตัวที่หนึ่ง (6) วงจร บัฟเฟอร์ตัวที่สอง (7) ตัวต้านทานตัวที่หนึ่ง (8) ตัวต้านทานตัวที่สอง (9) ตัวเก็บประจุ (10) ต่อร่วมกับ เซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET (3) โดยที่ แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่หนึ่ง (1) ใช้ป้อนแรงดันไฟฟ้า VB1 (100) เพื่อเป็น อินพุตให้กับพอร์ต Y (41) ของวงจรสายพานกระแสรุ่นที่สองตัวที่หนึ่ง (4) แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่สอง (2) ใช้ป้อนแรงดันไฟฟ้า VB2 (200) เพื่อเป็น อินพุตให้กับพอร์ต Y (51) ของวงจรสายพานกระแสรุ่นที่สองตัวที่สอง (5) วงจรสายพานกระแสรุ่นที่สองตัวที่หนึ่ง (4) ทำหน้าที่เป็นวงจรตามแรงดันไฟฟ้า (Voltage follower) เพื่อส่งผ่านแรงดันไฟฟ้า VB1 (100) ไปยังพอร์ต X (42) โดยจะส่งผลทำให้ค่าแรงดันไฟฟ้าที่ ขาเดรน (32) ของเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET (3) มีค่าคงที่ประมาณเท่ากับ VB1 (100) และ จากคุณสมบัติการทำงานอีกประการหนึ่งของวงจรสายพานกระแสรุ่นที่สองตัวที่หนึ่ง (4) นั้นคือ ค่ากระแสที่ไหลออกจากพอร์ต Z (43) จะมีค่าเท่ากับกระแส ที่ไหลออกจากพอร์ต X (42) เมื่อกระแสที่ไหลออกจากพอร์ต Z (43) ของวงจรสายพานกระแสรุ่นที่สองตัวที่หนึ่ง (4) ไหลผ่านตัวต้านทานตัวที่หนึ่ง (8) จะทำให้เกิดสัญญาณแรงดันไฟฟ้า Vf (300) ตกคร่อมตัวต้านทาน ตัวที่หนึ่ง (8) และเนื่องจากที่ขาใช้งานอีกด้านหนึ่งของตัวต้านทานดังกล่าวถูกต่อไว้กับกราวด์ (Ground) ของระบบ ดังนั้นสัญญาณแรงดันไฟฟ้า Vf (300) จึงเป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่พอร์ต Z (43) ของวงจรสายพานกระแสรุ่นที่สองตัวที่หนึ่ง (4) และที่ขาอินพุต (61) ของวงจรบัฟเฟอร์ (Buffer) ตัวที่หนึ่ง (6) ด้วย วงจรบัฟเฟอร์ (Buffer) ตัวที่หนึ่ง (6) ทำหน้าที่ส่งผ่านแรงดันไฟฟ้า Vf (300) ไปยังขาใช้งาน ด้านหนึ่ง (62) ของตัวต้านทานตัวที่สอง (9) โดยที่ขาใช้งานอีกด้านหนึ่งที่เหลือของตัวต้านทานตัวที่ สองดังกล่าว (9) ถูกต่ออยู่กับพอร์ต X (52) ของวงจรสายพานกระแสรุ่นที่สองตัวที่สอง (5) วงจรสายพานกระแสรุ่นที่สองตัวที่สอง (5) ทำหน้าที่เป็นวงจรอินทิเกรต (Integrator) สัญญาณ โดยจะทำการนำค่าแรงดันไฟฟ้า VB2 (200) จากแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่ สอง (2) ไปลบกับสัญญาณแรงดันไฟฟ้า Vf (300) และนำผลต่างที่ได้ไปแปลงให้อยู่ในรูปของ สัญญาณกระแสเพื่อประจุให้กับตัวเก็บประจุ (10) ซึ่งต่ออยู่ที่พอร์ต Z (53) ของวงจรสายพานกระแส ตัวที่สอง (5) วงจรบัฟเฟอร์ (Buffer) ตัวที่สอง (7) ทำหน้าที่ส่งผ่านแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมตัวเก็บประจุ (10) ไปยังขาใช้งานอ้างอิง (31) ของเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET (3) ซึ่งค่าแรงดันไฟฟ้า ดังกล่าวนี้จะถูกใช้เป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุต Vout (400) ของวงจร -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1. วงจรอ่านข้อมูลสำหรับเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET โดยใช้วงจรสายพานกระแส รุ่นที่สองในลักษณะมีการป้อนกลับ มีลักษณะเฉพาะคือ ประกอบด้วย แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้า กระแสตรงตัวที่หนึ่ง (1) แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่สอง (2) วงจรสายพานกระแสรุ่นที่ สองตัวที่หนึ่ง (4) วงจรสายพานกระแสรุ่นที่สองตัวที่สอง (5) วงจรบัฟเฟอร์ตัวที่หนึ่ง (6) วงจร บัฟเฟอร์ตัวที่สอง (7) ตัวต้านทานตัวที่หนึ่ง (8) ตัวต้านทานตัวที่สอง (9) ตัวเก็บประจุ (10) ต่อ รวมกับเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET (3) โดยที่ แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่หนึ่ง (1) ใช้ป้อนแรงดันไฟฟ้า VB1 (100) เพื่อเป็น อินพุตให้กับพอร์ต Y (41) ของวงจรสายพานกระแสรุ่นที่สองตัวที่หนึ่ง (4) แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่สอง (2) ใช้ป้อนแรงดันไฟฟ้า VB2 (200) เพื่อเป็น อินพุตให้กับพอร์ต Y (51) ของวงจรสายพานกระแสรุ่นที่สองตัวที่สอง (5) วงจรสายพานกระแสรุ่นที่สองตัวที่หนึ่ง (4) ทำหน้าที่เป็นวงจรตามแรงดันไฟฟ้า (Voltage follower) เพื่อส่งผ่านแรงดันไฟฟ้า VB1 (100) ไปยังพอร์ต X (42) โดยจะส่งผลทำให้ค่าแรงดันไฟฟ้าที่ ขาเดรน (32) ของเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET (3) มีค่าคงที่ประมาณเท่ากับ VB1 (100) และ จากคุณสมบัติการทำงานอีกประการหนึ่งของวงจรสายพานกระแสรุ่นที่สองตัวที่หนึ่ง (4) นั้นคือ ค่ากระแสที่ไหลออกจากพอร์ต Z (43) จะมีค่าเท่ากับกระแส ที่ไหลออกจากพอร์ต X (42) เมื่อกระแสที่ไหลออกจากพอร์ต Z (43) ของวงจรสายพานกระแสรุ่นที่สองตัวที่หนึ่ง (4) ไหลผ่านตัวต้านทานตัวที่หนึ่ง (8) จะทำให้เกิดสัญญาณแรงดันไฟฟ้า Vf (300) ตกคร่อมตัวต้านทาน ตัวที่หนึ่ง (8) และเนื่องจากที่ขาใช้งานอีกด้านหนึ่งของตัวต้านทานดังกล่าวถูกต่อไว้กับกราวด์ (Ground) ของระบบ ดังนั้นสัญญาณแรงดันไฟฟ้า Vf (300) จึงเป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่พอร์ต Z (43) ของวงจรสายพานกระแสรุ่นที่สองตัวที่หนึ่ง (4) และที่ขาอินพุต (61) ของวงจรบัฟเฟอร์ (Buffer) ตัวที่หนึ่ง (6) ด้วย วงจรบัฟเฟอร์ (Buffer) ตัวที่หนึ่ง (6) ทำหน้าที่ส่งผ่านแรงดันไฟฟ้า Vf (300) ไปยังขาใช้งาน ด้านหนึ่ง (62) ของตัวต้านทานตัวที่สอง (9) โดยที่ขาใช้งานอีกด้านหนึ่งที่เหลือของตัวต้านทานตัวที่ สองดังกล่าว (9) ถูกต่ออยู่กับพอร์ต X (52) ของวงจรสายพานกระแสรุ่นที่สองตัวที่สอง (5) วงจรสายพานกระแสรุ่นที่สองตัวที่สอง (5) ทำหน้าที่เป็นวงจรอินทิเกรต (Integrator) สัญญาณ โดยจะทำการนำค่าแรงดันไฟฟ้า VB2 (200) จากแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่ สอง (2) ไปลบกับสัญญาณแรงดันไฟฟ้า Vf (300) และนำผลต่างที่ได้ไปแปลงให้อยู่ในรูปของ สัญญาณกระแสเพื่อประจุให้กับตัวเก็บประจุ (10) ซึ่งต่ออยู่ที่พอร์ต Z (53) ของวงจรสายพานกระแส ตัวที่สอง (5) วงจรบัฟเฟอร์ (Buffer) ตัวที่สอง (7) ทำหน้าที่ส่งผ่านแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมตัวเก็บประจุ (10) ไปยังขาใช้งานอ้างอิง (31) ของเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET (3) ซึ่งค่าแรงดันไฟฟ้า ดังกล่าวนี้จะถูกใช้เป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุต Vout (400) ของวงจร

2. วิธีการใช้วงจรอ่านข้อมูลสำหรับเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET (3) โดยใช้วงจร สายพานกระแสรุ่นที่สองในลักษณะมีการป้อนกลับ ตามข้อถือสิทธิที่ 1 คือ ผู้ใช้สามารถใช้ ออสซิลโลสโคป (Oscilloscope) หรือใช้โวลต์มิเตอร์ (Volt meter) ตรวจวัดขนาดของสัญญาณ เอาต์พุต Vout (400) ที่ขาเอาต์พุต (72) ของวงจรบัฟเฟอร์ตัวที่สอง (7) ได้โดยตรง รวมถึงการนำวงจร ไปต่อร่วมกับวงจรแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นสัญญาณดิจิทัลเพื่อส่งต่อไปยังตัวประมวลผล สัญญาณแบบดิจิทัลต่อไป โดยเมื่อมีการนำเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET (3) ไปจุ่มลงใน สารละลายที่ต้องการตรวจสอบ วงจรจะให้สัญญาณแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุต Vout (400) ที่มี ความสัมพันธ์แบบเป็นเชิงเส้น (แบบค่าความชันเป็นบวก) กับค่าพีเอชของสารละลาย