本節(jié)給出了目前為止以上介紹過的檢測方法所涉及的電路設(shè)計(jì)以及所適用的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

   一種最典型的庫倫分析法傳感器選址電路為傳感器內(nèi)置積分器(如圖6.⒛所示)。一種巧妙的解決方案應(yīng)用在384像素規(guī)模的陣列器件中,器件基于0・5um、5Ⅴ、3M+2P(3層金屬互連層+2層金屬間絕緣層)的CMOS技術(shù)工藝制造實(shí)現(xiàn),同時(shí)傳感器采用金電極,這種方案為小像素電極間距的器件也會(huì)帶來有益的幫助。

LL101B

    圖6,⒛ a)采用庫倫分析法探測原理的電化學(xué)DNA芯片的設(shè)計(jì)簡明方案示意圖b)采用全差分運(yùn)算放大器的解決方案示意圖,通過共模輸入反饋調(diào)節(jié)讀取兩個(gè)地址[26] 像素電路如圖6.⒛b所示:在測量過程中工作電極保持在恒定電壓(在這兒取%M),而電解液電壓隨著恒電位儀電壓的改變而變化。全差分像素積分器和相關(guān)運(yùn)算放大器使用參考輸人共模反饋。這將確保工作電極在積分階段和在讀出階段保持在所需的電壓數(shù)值。此外,兩個(gè)差分運(yùn)算放大器輸出節(jié)點(diǎn)的獲得的電壓相同,主要采用了標(biāo)準(zhǔn)的單端口解決方案,每個(gè)電極對應(yīng)一個(gè)積分器。

   開關(guān)%的主要作用是在讀出階段使電壓保持在‰M,通過它將工作電極連接到%M。此外,它降低了開關(guān)△的漏電流并使其信號保持獨(dú)立。積分運(yùn)算放大器使用了折疊共源共柵拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),可以實(shí)現(xiàn)軌到軌的滿幅輸出電壓擺幅。而上述設(shè)計(jì)仔細(xì)考慮了在像素電路順序讀出所有的地址時(shí)漏電的影響,直接在像素中進(jìn)行模-數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)完全繞過了這個(gè)問題。一個(gè)用于128陣列傳感器氧化還原反應(yīng)的單斜坡模-數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片在圖6.21[3°]中給出。