Оригинальная схема плавающего источника тока

На Рисунке 1 показана схема поляризации, применимая к датчикам ISFET (ион-чувствительным полевым транзисторам). ISFET – это твердотельные химические датчики, измеряющие значение pH растворов, например, в биомедицинских и экологических приложениях. Схема на Рисунке 1 чрезвычайно проста; она задает условия фиксированного смещения для датчиков ISFET (V_DS = I₀·R_X; I_DS = I₀). Если требуется определение характеристик датчика, необходимо изменить условия смещения, что увеличивает стоимость и сложность схемы смещения. Недорогой вспомогательный модуль на Рисунке 2 позволяет реализовать оригинальный плавающий источник тока, управляемый напряжением. Диапазон токов составляет от 0 до 100 мкА. Этот модуль предназначался для управления напряжением смещения датчика ISFET, но его можно использовать с любым датчиком, которому требуется смещение 100 мкА или ниже. В плавающем источнике тока использованы три операционных усилителя из четырех, содержащихся в корпусе микросхемы TL084. В источниках тока (I₀) и токовых зеркалах (E₁ и E₂) используется микросхема REF200. REF200 содержит два плавающих источника тока 100 мкА и одно токовое зеркало. Напряжения V_R1 и V_R2 компенсируют отклонения, возникающие из-за напряжений смещения операционных усилителей и разброса номинальных сопротивлений резисторов. Напряжение V_C управляет токами I₁ и I₂, поэтому в схеме на Рисунке 2 V_C регулирует напряжение смещения датчика V_DS.

Рисунок 1.	Это классическая конфигурация схемы смещения датчиков ISFET.

Рисунок 2.	Этот оригинальный плавающий источник тока позволяет реализовать улучшенный способ смещения датчиков ISFET.

На Рисунках 3 и 4 показаны измеренные значения абсолютных погрешностей тока и напряжения смещения, соответственно. Основные преимущества этого источника тока заключаются в том, что он плавающий, и его можно подключить к любой схеме, не меняя режима ее работы, поскольку токи I₁ и I₂ являются взаимодополняющими. Следовательно, если ток I₁ уменьшается, I₂ увеличивается в той же пропорции, и это событие не влияет на другие токи в схеме. В случае датчика ISFET изменение тока I₂ с помощью напряжения V_C позволяет управлять подаваемым на датчик напряжением смещения, не меняя ток смещения I_DS.

Рисунок 3.	Измеренная ошибка тока смещения датчика ISFET очень мала.

Рисунок 4.	Во всем диапазоне изменения VDS ошибка составляет всего несколько милливольт.

Материалы по теме

1. Datasheet Texas Instruments REF200
2. Datasheet Texas Instruments TL082
3. Datasheet Texas Instruments TL084