TH12691C3 - วงจรอ่านข้อมูลสำหรับเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ isfet โดยใช้วงจรสายพานกระแสรุ่นที่สองในลักษณะเปิดวงจร - Google Patents

Abstract

วงจรอ่านข้อมูลสำหรับเซนเซอร์ตรวจวัดค่า พีเอชแบบ ISFET โดยใช้วงจรสายพานกระแสรุ่น ที่สองในลักษณะเปิดวงจร ประกอบด้วย แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงสองตัว วงจรสายพาน กระแสรุ่นที่สอง และตัวต้านทาน ต่อร่วมกับเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET โดยเมื่อมีการต่อ แหล่งจ่ายไฟเลี้ยงให้กับวงจร และมีการนำเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET ไปจุ่มลงใน สารละลายที่ต้องการตรวจวัด วงจรจัให้สัญญาณแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเอาต์พุตที่มีความสัมพันธ์ เป็นเชิงเส้นกับค่าพีเอชของสารละลายที่ตรวจวัด

Claims (4)

ข้อถือสิทธฺ์ (ทั้งหมด) ซึ่งจะไม่ปรากฏบนหน้าประกาศโฆษณา :แก้ไข 25/08/2559 (23/08/2559) 1. วงจรอ่านข้อมูลสำหรับเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET โดยใช้วงจรสายพานกระแส รุ่นที่สองในลักษณะเปิดวงจร มีลักษณะเฉพาะคือ ประกอบด้วย แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้า กระแสตรงตัวที่หนึ่ง (1) แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่สอง (2) วงจรสายพานกระแสรุ่นที่ สอง (4) ตัวต้านทาน RL (5) ต่อรวมกับเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET (3) โดยที่ แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่หนึ่ง (1) ทำหน้าที่ไบอัสแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง VB1 (100) ให้กับขั้วไฟฟ้าอ้างอิง (31) ของเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET (3) แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่สอง (2) ทำหน้าที่ไบอัสแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง VB2 (200) ให้กับพอร์ต Y (41) ของวงจรสายพานกระแสรุ่นที่สอง (4) วงจรสายพานกระแสรุ่นที่สอง (4) ทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์ (Buffer) เพื่อส่งผ่านแรงดันไฟฟ้า VB2 (200) ไปยังพอร์ต X (42) ซึ่งจะส่งผลทำให้ค่าแรงดันไฟฟ้าที่ขาเดรน (32) ของเซนเซอร์ตรวจวัด ค่าพีเอชแบบ ISFET (3) มีค่าคงที่ประมาณเท่ากับ VB2 (200) และจากคุณสมบัติการทำงานอีก ประการหนึ่งของวงจรสายพานกระแสรุ่นที่สอง (4) นั้นคือค่ากระแสที่ไหลออกจากพอร์ต Z (43) จะมี ค่าเท่ากับกระแส ที่ไหลออกจากพอร์ต X (42) เมื่อกระแสที่ไหลออกจากพอร์ต Z (43) ของวงจรสายพานกระแสรุ่นที่สอง (4) ไหลผ่าน ตัวต้านทาน RL (5) จะทำให้เกิดค่าแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุต Vout (300) ของวงจร เอาต์พุตที่พอร์ต Z (43) ของวงจรสายพานกระแสรุ่นที่สองได้โดยตรง รวมถึงการนำวงจรไป ต่อร่วมกับวงจรแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นสัญญาณดิจิทัลเพื่อส่งต่อไปยังตัวประมวลผล สัญญาณแบบดิจิทัลต่อไป โดยเมื่อมีการนำเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET (3) ไปจุ่มลงใน สารละลายที่ต้องการตรวจสอบ วงจรจะให้สัญญาณแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุต Vout (300) ที่มี ความสัมพันธ์แบบเป็นเชิงเส้นกับค่าพีเอชของสารละลาย -----------------------------------------------------------

1. วงจรอ่านข้อมูลสำหรับเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET โดยใช้วงจรสายพานกระแส รุ่นที่สองในลักษณะเปิดวงจร มีลักษณะเฉพาะคือ ประกอบด้วย แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้า กระแสตรงตัวที่หนึ่ง (1) แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่สอง (2) วงจรสายพานกระแสรุ่นที่ สอง (4) ตัวต้านทาน RL (5) ต่อรวมกับเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET (3) โดยที่ แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่หนึ่ง (1) ทำหน้าที่ไบอัสแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง VB1 (100) ให้กับขั้วไฟฟ้าอ้างอิง (31) ของเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET (3) แหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่สอง (2) ทำหน้าที่ไบอัสแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง VB2 (200) ให้กับพอร์ต Y (41) ของวงจรสายพานกระแสรุ่นที่สอง (4) วงจรสายพานกระแสรุ่นที่สอง (4) ทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์ (Buffer) เพื่อส่งผ่านแรงดันไฟฟ้า VB2 (200) ไปยังพอร์ต X (42) ซึ่งจะส่งผลทำให้ค่าแรงดันไฟฟ้าที่ขาเดรน (32) ของเซนเซอร์ตรวจวัด ค่าพีเอชแบบ ISFET (3) มีค่าคงที่ประมาณเท่ากับ VB2 (200)และจากคุณสมบัติการทำงานอีก ประการหนึ่งของวงจรสายพานกระแสรุ่นที่สอง (4) นั้นคือค่ากระแสที่ไหลออกจากพอร์ต Z (43) จะมี ค่าเท่ากับกระแส ที่ไหลออกจากพอร์ต X (42) เมื่อกระแสที่ไหลออกจากพอร์ต Z (43) ของวงจรสายพานกระแสรุ่นที่สอง (4) ไหลผ่าน ตัวต้านทาน RL (5) จะทำให้เกิดค่าแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุต Vout (300) ของวงจร

2. การเลือกกำหนดค่าแรงดันไฟฟ้าสำหรับแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่หนึ่ง (1) ของวงจรอ่านข้อมูลสำหรับเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET โดยใช้วงจรสายพานกระแสรุ่นที่ สองในลักษณะเปิดวงจร ตามข้อถือสิทธิที่ 1 คือ การเลือกกำหนดให้ VB1 (100) มีค่าสูงกว่าค่า แรงดันไฟฟ้าขีดเริ่ม (Threshold voltage) ของเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET (3) เพื่อทำให้ เกิดกระแสไหลเริ่มต้นค่าหนึ่งเมื่อมีการนำเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET (3) ไปจุ่มลงใน น้ำเปล่าหรือในสารละลายที่มีค่าพีเอช เท่ากับ 7

3. การเลือกกำหนดค่าแรงดันไฟฟ้าสำหรับแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตัวที่สอง (2) ของวงจรอ่านข้อมูลสำหรับเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET โดยใช้วงจรสายพานกระแสรุ่นที่ สองในลักษณะเปิดวงจร ตามข้อถือสิทธิที่ 1 คือ การเลือกกำหนดให้แรงดันไฟฟ้า VB2 (200) มีค่าต่ำ กว่าแรงดันไฟฟ้า VB1 (100) ลบด้วยค่าแรงดันไฟฟ้าขีดเริ่ม (Threshold voltage) ของเซนเซอร์ ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET (3) เพื่อทำให้เซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET (3) มีการทำงานใน ย่านเชิงเส้น (Linear region)

4. วิธีการใช้งานวงจรอ่านข้อมูลสำหรับเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET (3) โดยใช้ วงจรสายพานกระแสรุ่นที่สอง (4) ในลักษณะเปิดวงจร ตามข้อถือสิทธิที่ 1 คือ ผู้ใช้สามารถใช้ ออสซิลโลสโคป (Oscilloscope) หรือใช้มัลติมิเตอร์ (Multimeter) ตรวจวัดขนาดของสัญญาณ เอาต์พุตที่พอร์ต Z (43) ของวงจรสายพานกระแสรุ่นที่สองได้โดยตรง รวมถึงการนำวงจรไปต่อ ร่วมกับวงจรแปลงสัญญาณแอนะล็อกเป็นสัญญาณดิจิทัลเพื่อส่งต่อไปยังตัวประมวลผลสัญญาณ แบบดิจิทัลต่อไป โดยเมื่อมีการนำเซนเซอร์ตรวจวัดค่าพีเอชแบบ ISFET (3) ไปจุ่มลงในสารละลายที่ ต้องการตรวจสอบ วงจรจะให้สัญญาณแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุต Vout (300) ที่มีความสัมพันธ์แบบเป็น เชิงเส้นกับค่าพีเอชของสารละลาย