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.

Держим старые цены на MEAN WELL весь июль!

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

Изготовление 1-4 слойных печатных плат за $2

26 предложений от 19 поставщиков
TEXAS INSTRUMENTS - OPA145ID - Операционный усилитель, 1 Усилитель, 5.5 МГц, 20 В/мкс, 4.5В до 36В, ± 2.25В до ± 18В,...
AliExpress
Весь мир
1 шт. позолоченный диp8 моно к двойному Op Amp адаптер конвертер LME49710 OPA128 OPA627 AD847 AD797 OPA111 OPA455 OPA637 AD829 AD843
134 ₽
Триема
Россия
OPA128LM никель,TO39/8
2 580 ₽
TMElectronics
Россия
OPA128JM
Texas Instruments
15 312 ₽
DM Electronics
Россия
OPA128SM
Texas Instruments
968 453 ₽
ADAR3000/3001 16-канальный формирователь диаграммы направленности для К/Ка диапазона частот от Analog Devices
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.