TH12690C3 - วงจรอ่านข้อมูลสำหรับเซนเซอร์แบบไอเอสเฟต(isfet)ที่สามารถปรับค่า ได้ด้วยวิธีทางอิเล็กทรอนิกส์ - Google Patents

Abstract

แก้ไข 10/10/2559 วงจรอ่านข้อมูลสำหรับเซนเซอร์แบบไอเอสเฟต (ISFET) ที่สามารถปรับค่าได้ด้วยวิธีทาง อิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วย แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงจำนวน 3 ตัว วงจร โอทีเอจำนวน 3 ตัว แหล่งจ่ายกระแสจำนวน 3 ตัว และตัวต้านทาน ต่อร่วมกับเซนเซอร์แบบไอเอสเฟต โดยเมื่อมีการ ต่อแหล่งจ่ายไฟเลี้ยงให้กับวงจร และมีการนำเซนเซอร์แบบไอเอสเฟตไปจุ่มลงในสารละลายที่ ต้องการตรวจวัด วงจรจะให้สัญญาณแรงดันไฟท้ากระแสตรงเอาต์พุตที่มีความสัมพันธ์เป็นเชิงเส้น ต่อการเปลี่ยนแปลงค่าแรงดันไฟท้าขีดเริ่มของเซนเซอร์แบบไอเอสเฟตโดยที่ผู้ใช้งานสามารถปรับ ขนาดของสัญญาณเอาต์พุตได้ด้วยวิธีทางอิเล็กทรอนิกส์ ------------------------------------- วงจรอ่านข้อมูลสำหรับเซนเซอร์แบบ ISFET ที่สามารถปรับค่าได้ด้วยวิธีทางอิเล็กทรอนิกส์ ประกอบด้วย แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงจำนวน 3 ตัว วงจร โอทีเอจำนวน 3 ตัว แหล่งจ่าย กระแสจำนวน 3 ตัว และตัวต้านทาน ต่อร่วมกับเซนเซอร์แบบ ISFET โดยเมื่อมีการต่อแหล่งจ่าย ไฟเลี้ยงให้กับวงจร และมีการนำเซนเซอร์แบบ ISFET ไปจุ่มลงในสารละลายที่ต้องการตรวจวัด วงจร จะให้สัญญาณแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเอาต์พุตที่มีความสัมพันธ์เป็นเชิงเส้นต่อการเปลี่ยนแปลงค่า แรงดันไฟฟ้าขีดเริ่มของเซนเซอร์แบบ ISFET โดยที่ผู้ใช้งานสามารถปรับขนาดของสัญญาณเอาต์พุต ได้ด้วยวิธีทางอิเล็กทรอนิกส์

Claims (3)

ข้อถือสิทธฺ์ (ทั้งหมด) ซึ่งจะไม่ปรากฏบนหน้าประกาศโฆษณา :แก้ไข 10/10/2559 1. วงจรอ่านข้อมูลสำหรับเซนเซอร์แบบไอเอสเฟต (ISFET) ที่สามารถปรับค่าได้ด้วยวิธีทาง อิเล็กทรอนิกส์ มีลักษณะเฉพาะ คือ ประกอบด้วย แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่หนึ่ง VB1 (1) แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่สอง VB2 (2) แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่ สาม VB3 (3) วงจรโอทีเอตัวที่หนึ่ง (5) วงจรโอทีเอตัวที่สอง (6) วงจรโอทีเอตัวที่สาม (7) แหล่งจ่าย กระแสไบอัสตัวที่หนึ่ง IB1 (9) แหล่งจ่ายกระแสไบอัสตัวที่สอง IB2 (10) แหล่งจ่ายกระแสไบอัสตัวที่ สาม IB3 (11) ตัวต้านทาน RL (8) ต่อร่วมกับเซนเซอร์แบบไอเอสเฟต (4) โดยที่ แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่หนึ่ง VB1 (1) ต่อเข้ากับขั้วไฟฟ้าอ้างอิง (41) ของ เซนเซอร์แบบไอเอสเฟต (4) ทั้งนี้เพี่อใช้ป้อนแรงดันไฟฟ้าไบอัสให้กับเซนเซอร์แบบไอเอสเฟต (4) แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่สอง VB2 (2) ต่อเข้ากับขาอินพุตบวก (51) ของวงจร โอทีเอตัวที่หนึ่ง (5) ทั้งนี้เพื่อใช้เป็นแรงดันไฟฟ้าอินพุตของวงจรโอทีเอตัวที่หนึ่ง (5) แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่สาม VB3 (3) ต่อเข้ากับแหล่งจ่ายกระแสไบอัสตัวที่ หนึ่ง IB1 (9) แหล่งจ่ายกระแสไบอัสตัวที่สอง IB2(10) และแหล่งจ่ายกระแสไบอัสตัวที่สาม IB3(11) ทั้งนี้เพี่อใช้เป็นแหล่งจ่ายพลังงานให้กับแหล่งจ่ายกระแสไบอัสทั้งสามตัว แหล่งจ่ายกระแสไบอัสตัวที่หนึ่ง IB1 (9) ทำหน้าที่จ่ายกระแสไบอัสให้กับวงจรโอทีเอตัวที่หนึ่ง (5) ผ่านทางขาป้อนกระแสไบอัส (54) แหล่งจ่ายกระแสไบอัสตัวที่สอง IB2 (10) ทำหน้าที่จ่ายกระแส ไบอัสให้กับวงจรโอทีเอตัวที่สอง (6) ผ่านทางขาป้อนกระแสไบอัส (64) แหล่งจ่ายกระแสไบอัสตัวที่ สาม IB3 (11) ทำหน้าที่จ่ายกระแสไบอัสให้กับวงจรโอทีเอตัวที่สาม (7) ผ่านทางขาป้อนกระแสไบอัส (74) ขาเอาต์พุต (53) ของวงจรโอทีเอตัวที่หนึ่ง (5) ต่อเข้ากับขาอินพุตบวก (61) ของวงจรโอทีเอ ตัวที่สอง (6) และขาอินพุตบวก (71) ของวงจรโอทีเอตัวที่สาม (7) ขาอินพุตลบ (52) ของวงจรโอทีเอตัวที่หนึ่ง (5) ต่อเข้ากับขาเอาต์พุต (63) และขาอินพุตลบ (62) ของวงจรโอทีเอตัวที่สอง (6) ขาอินพุตลบ (72) ของวงจรโอทีเอตัวที่สาม (7) และขาเดรน (Drain) (42) ของเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบไอเอสเฟต (4) ขาซอส (Source) (43) ของเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบไอเอสเฟต (4) ต่อเข้ากับกราวด์ (Ground) (12) ของระบบ ขาเอาต์พุต (73) ของวงจรโอทีเอตัวที่สาม (7) ต่อเข้ากับตัวด้านทาน RL (8) ขาอินพุตบวก (71) ของวงจรโอทีเอตัวที่สาม (7) ต่อเข้ากับขาอินพุตบวก (61) ของวงจรโอที เอตัวที่สอง (6) ขาอินพุตลบ (72) ของวงจรโอทีเอตัวที่สาม (7) ต่อเข้ากับขาอินพุตลบ (62) ของวงจรโอทีเอ ตัวที่สอง (6) วงจรโอทีเอตัวที่หนึ่ง (5) ถูกใช้งานในลักษณะมีการป้อนกสับแบบลบ (Negative feedback) ทำหน้าที่เป็นวงจรตามแรงตันไฟฟ้า (Voltage follower) เพื่อส่งผ่านแรงดันไฟฟ้า VB2 ไป ยังตำแหน่งขาเดรน (42) ของเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบไอเอสเฟต (4) โดยสัญญาณกระแส Io2 (200) ที่ไหลเข้าขาเดรน (42) ของเซนเซอร์นั้นจะไหลมาจากเอาต์พุต (63) ของวงจรโอทีเอตัวที่สอง (6) ซึงจะมีผลทำให้เกิดค่าแรงดันไฟฟ้า Vo (500) ตกคร่อมระหว่างขาอินพุตบวก (61) กับขาอินพุต ลบ (62) ของวงจรโอทีเอดัวที่สอง (6) วงจรโอทีเอตัวที่สาม (7) ซึ่งต่อขาอินพุตบวก (71) เข้ากับขาอินพุตบวก (61) ของวงจรโอทีเอ ตัวทีสอง (6) และต่อขาอินพุตลบ (72) เข้ากับขาอินพุตลบ (62) ของวงจรโอทีเอตัวที่สอง (6) ทำ หน้าที่เป็นวงจรแปลงสัญญาณแรงดันไฟฟ้าเป็นสัญญาณกระแสไฟฟ้า (Voltage-to-Current Converter) เพื่อแปลงค่าสัญญาณแรงดันไฟท้า Vo (500) ไปเป็นสัญญาณกระแส Io3 (300) ไหลออก จากขาเอาต์พุต (73) ของวงจรโอทีเอตัวที่สาม (7) ผ่านไปยังตัวต้านทาน RL (8) เมือสัญญาณกระแส Io3 (300) ไหลผ่านตัวต้านทาน RL (8) จะทำให้เกิดเป็นค่าแรงดันไฟฟ้า เอาต้พุต Vout (400) ที่มีความสัมพันธ์แบบเป็นเชิงเต้น (Linear) กับค่าแรงดันไฟฟ้าขีดเริ่มของ เซนเซอร์แบบไอเอสเฟต (4) การปรับขนาดของสัญญาณกระแส Io3 (300) และขนาดของสัญญาณแรงดันไฟฟ้า Vout (400) สามารถทำได้ด้วยการปรับขนาดแหล่งจ่ายกระแสไบอัสตัวที่สอง IB2 (10) และขนาดของ แหล่งจ่ายกระแสไบอัสตัวที่สาม IB3 (11) -------------------------------------

1. วงจรอ่านข้อมูลสำหรับเซนเซอร์แบบ ISFET ที่สามารถปรับค่าได้ด้วยวิธีทาง อิเล็กทรอนิกส์ มีลีกษณะเฉพาะ คือ ประกอบด้วย แหล่งกำเนิดดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่หนึ่ง V81 (1) แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่สอง VB2 (2) แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่ สาม VB3 (3) วงจรโอทีเอตัวที่หนึ่ง (5) วงจรโอทีเอตัวที่สอง (6) วงจรโอทีเอตัวที่สาม (7) แหล่งจ่าย กระแสไบอัสตัวที่หนึ่ง /B1 (9) แหล่งกระแสไบอัสตัวที่สอง /B2 (10) แหล่งจ่ายกระแสไบอัสตัวที่ สาม /B3 (11) ตัวต้านทาน RL (8) ต่อร่วมกับเซนเซอร์แบบ ISFET (4) โดยที่ แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่หนึ่ง VB1 (1) ใช้ป้อนแรงดันไฟฟ้าไบอัสให้กับ ขั้วไฟฟ้าอ้างอิง(41) ของเซนเซอร์แบบ ISFET (4) แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่สอง VB2 (2) ใช้ป้อนแรงดันไฟฟ้าเป็นอินพุตให้กับ ขาอินพุตบวก (51) ของวงจรโอทีตัวที่หนึ่ง (5) แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่สาม VB3 (3) ใช้เป็นแหล่งจ่ายไฟเลี้ยงวงจรให้กับ แหล่งจ่ายกระแสไบอัสตัวที่หนึ่ง /B1 (9) แหล่งจ่ายกระแสไบอัสตัวที่สอง /B2 (10) และแหล่งจ่าย กระแสไบอัสตัวที่สาม /B3 (11) แหล่งจ่ายกระแสไบอัสตัวที่หนึ่ง /B1 (9) ทำหน้ที่จ่ายกระแสไบอัสให้กับวงจรโอทีเอตัวที่หนึ่ง (5) ผ่านทางขาป้อนกระแสไบอัส (54) แหล่งจ่ายกระแสไบอัสตัวที่สอง /B2 (10) ทำหน้าที่จ่ายกระแส ไบอัสให้กับวงจรโอทีเอตัวที่สอง (6) ผ่านทางขาป้อนกระแสไบอัส (64) แหล่งจ่ายกระแสตัวที่สาม /B3 (11) ทำหน้าที่จ่ายกระแสไบอัสให้กับวงจรโอทีเอตัวที่สาม (7) ผ่านทางขาป้อนกระแสไบอัส (74) วงจรโอทีเอตัวที่หนึ่ง (5) ต่อร่วมกับวงจรโอทีเอตัวที่สอง (6) ทำหน้าที่เป็นวงจรตาม แรงดันไฟฟ้า (Voltage follower) เพื่อส่งผ่านแรงดันไฟฟ้า VB2 ไปยังตำแหน่งขาเดรน (42) ของ เซนเซอร์รวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET (4) โดยสัญญาณกระแส (/02) (200) ที่ไหลเข้าขาเดรน (42) ของเซนเซอร์นั้นจะไหลมาจากเอาต์พุต (63) ของวงจรโอทีเอตัวที่สอง (6) ซึ่งจะมีผลทำให้เกิดค่า แรงดันไฟฟ้า V0 (500) ตกคร่อมระหว่างขาอินพุตบวก (61) กับขาอินพุตลบ (62) ของวงจรโอทีเอตัว ที่สอง (6) วงจรโอทีเอตัวที่สาม (7) ซึ่งต่อขาอินพุตลบ (72) เข้ากับขาอินพุตบวก (61) ของวงจรโอทีเอ ตัวที่สอง (6) และต่อขาอินพุตบวก (71) เข้ากับขาอินพุตลบ (62) ของวงจรโอทีเอตัวที่สอง (6) ทำ หน้าที่เป็นวงจรแปลงสัญญาณแรงดันไฟฟ้าเป็นสัญญาณกระแสไฟฟ้า (Voitage-to-Current Converter) เพื่อแปลงค่าสัญญาณแรงดันไฟฟ้า V0 (500) ไปเป็นสัญญาณกระแส /03 (300) เมื่อสัญญาณกระแส /03 (300) ไหลผ่านตัวต้านทาน RL (8) จะทำให้เกิดเป็นค่าแรงดันไฟฟ้า เอาต์พุต Vout (400) ของวงจร

2. วงจรอ่านข้อมูลสำหรับเซนเซอร์แบบ ISFET ที่สามารถปรับค่าได้ด้วยวิธีทาง อิเล็กทรอนิกส์ ตามข้อถือสิทธิที่ 1 ที่ซึ่ง วิธีการปรับขนาดของสัญญาณกระแส /03 (300) และ สัญญาณแรงดันไฟฟ้า Vout (400) คือ การปรับอัตราส่วนของค่ากระแส /B3 จากแหล่งจ่ายกระแส ไบอัสตัวที่สาม (11) ต่อค่ากระแส /B2 จากแหล่งจ่ายกระแสไบอัสตัวที่สอง (10)

3.วิธีการใช้วงจรอ่านข้อมูลสำหรับเซนเซอร์แบบ ISFET ที่สามารถปรับค่าได้ด้วยวิธีทาง อิเล็กทรอนิกส์ ตามข้อถือสิทธิที่ 1 คือ ผู้ใช้สามารถใช้ออสซิลโลสโคป (Oscilloscope) หรือใช้ไวลต์ มิเตอร์ (Volt meter) ตรวจวัดขนาดของสัญญาณเอาต์พุตทรี่ขาเอาต์พุต (73) ของวงจรโอทีเอตัวที่สาม (7) ได้โดยตรง รวมถึงการนำวงจรไปต่อร่วมกับวงจรแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นสัญาณดิจิทัล เพื่อส่งต่อไปยังตัวประมวลผลสัญญาณแบบดิจิทัลต่อไป โดยเมื่อมีการนำเซนเซอร์แบบ ISFET (4) ไปจุ่มลงในสารละลายที่ต้องการตรวจสอบ วงจรจะให้สัญญาณแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุต Vout (400) ที่มี ความสัมพันธ์แบบเป็นเชิงเส้นกับค่าแรงดันไฟฟ้าขีดเริ่มของเซนเซอร์แบบ ISFET (4)