Реле Tianbo - ресурс 10 млн переключений
РадиоЛоцман - Все об электронике

Источник постоянного тока для ISFET и MEMFET

Texas Instruments OPA128 REF200

, ,

Ион-чувствительные и ион-селективные полевые транзисторы (ISFET и MEMFET, соответственно) представляют собой твердотельные химические датчики, выходные электрические сигналы которых связаны с изменением концентрации химического вещества в растворе. Датчикам такого типа требуется стабильность положения рабочей точки. Типичной рабочей точкой является ток стока 100 мкА при напряжении сток-исток VGS, равном 500 мВ. На Рисунке 1 показана схема драйвера, обеспечивающая питание ISFET/MEMFET стабильным постоянным током. Источник тока I создает падение напряжения на резисторе R1, а повторитель напряжения отражает это напряжение на выводы стока и истока химического датчика. В нашем примере напряжение VDS между стоком и истоком датчика равно IR. Весь ток I проходит через резистор R1, поскольку входные токи используемого операционного усилителя находятся в диапазоне фемтоампер. Ток стока датчика IDS является разностью двух постоянных токов источников 2I и I; в данном случае он равен I. Источником постоянных токов в схеме на Рисунке 1 служит микросхема REF200. Микросхема REF200 содержит два внутренних источника тока 100 мкА и токовое зеркало.

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Драйвер постоянного тока служит основой для системы измерения концентрации химических веществ.
Рисунок 1. Драйвер постоянного тока служит основой для системы измерения
концентрации химических веществ.
 
Напряжение затвор-исток хорошо коррелирует с концентрацией ионов [H1].
Рисунок 2. Напряжение затвор-исток хорошо коррелирует
с концентрацией ионов [H1].

Один из источников (I) обеспечивает схему током 100 мкА. В нижнем по схеме источнике тока 2I используются второй 100-микроамперный источник микросхемы REF200 и токовое зеркало. Второй повторитель напряжения измеряет напряжение затвор-исток датчика, то есть, интересующую химическую концентрацию. Результаты экспериментов представлены на Рисунке 2. Можно видеть, что схема обеспечивает линейную зависимость между напряжением затвор-исток (VGS) и концентрацией ионов [H+]. В экспериментах использовались датчики ISFET на основе SiO2 и Si3N4. На Рисунке 3 показано изменение порогового напряжения в зависимости от значения водородного показателя pH.

Напряжение затвор-исток ISFET изменяется в зависимости от степени кислотности.
Рисунок 3. Напряжение затвор-исток ISFET изменяется в зависимости
от степени кислотности.

Материалы по теме

  1. Datasheet Texas Instruments OPA128
  2. Datasheet Texas Instruments REF200

EDN

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Circuit provides constant current for ISFETs/MEMFETs

26 предложений от 23 поставщиков
TEXAS INSTRUMENTS OPA128JM Operational Amplifier, Single, 1 Amplifier, 1MHz, 3V/µs, ± 5V to ± 18V, TO-99, 8Pins
AliExpress
Весь мир
Алюминиевый радиатор, металлический инкапсулированный радиатор операционного усилителя LME49720HA OPA111 LME49710HA OPA445 OPA128
86 ₽
Akcel
Весь мир
OPA128KM
Texas Instruments
от 502 ₽
T-electron
Россия и страны СНГ
OPA128JM
Texas Instruments
6 098 ₽
OPA128JL
по запросу
Электронные компоненты. Бесплатная доставка по России
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • Приветствую всех! В статье содержатся ошибки. "при напряжении сток-исток [B]VGS[/B], равном 500 мВ" - должно быть VDS "Ток стока датчика [B]IGS[/B]" - всё-таки ID При беглом взгляде на схему отметил следующее: использование электрометрического ОУ в качестве драйвера канала транзистора кажется абсолютно излишним. Действительно, к его неинвертирующему входу сходятся ещё две ветви, в которых течёт ток 100 мкА. Ток смещения ОУ, втекая туда, вносит относительную ошибку (300 фА / 100 мкА)*100 (берём худший из всех OPA128), что равняется 3*10^-7%, это вообще никуда не годится... Даже если предположить невероятное, что этот микроскопический ток дойдёт до канала транзистора, то вызовет ли это погрешность, оправдывающую применение дефицитного дорогого ОУ? Вряд ли... Кроме того, не понятна роль резистора R2.
  • Просто OPA128 «классика жанра» для pH метров с «водородным электродом». Ну не выкидывать же такой классный ОУ!
  • У него не классная цена. И дело в том, что он здесь не требуется. Не путайте классический pH метр с этой конструкцией. Классический представляет собой генератор напряжения с очень значительным внутренним сопротивлением, и усилитель, принимающий от него сигнал, должен обладать ещё более значительным входным сопротивлением и очень малым входным током смещения. А здесь источник тока, работающий на канал транзистора.
  • Я не путаю, просто OPA128 это был единственный операционник, который использовался для этих целей. А теперь тенденция использовать твёрдотельные химические датчики... А операционник продавать надо? Надо... Ну вот его в схему и рисуют...
  • Проклятые капиталисты:) А ОУ электрометрического класса для съёма сигнала нужен в этой схеме? Мне кажется, что нет, но вдруг я не прав? Кстати, статья 2000 года, так, к сведению.