CMOS integrated circuit and system design for ion-sensitive FET-based biosensor applications

• Autorzy: Chung D. W.-Y. , Pijanowska D.G. , Torbicz W. , Wang P. C. , Lin H. S. , Hsieh J. , Dong G. L. , You M. Y.

Warianty tytułu

PL

Układ i system scalony CMOS dla bioczujników typu ISFET

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a study on various CMOS circuit and system design techniques for ISFET-based biosensor applications including H(+) sensing and hand-held pH meter irnplementation. Based on constant-current and constant-voltage (CCCV) techniques, the conventional floating gate and bridge type floating source testing configurations for H(+) sensing have been compared. Low voltage (1.5 V /3 V /5 V) analog front-end readout circuits for ISFET sensors and the succeeding dual-slope A/D converter have been fabricated in a 0.5 žm double-poly and double-metal CMOS technology. For hand-held pH meter implementation, digital processing modules have been realized by using on-chip digital control circuits and a single-chip 89C51 controller. The key functions of digital processing contain two-point calibration, code converter and LCD display driver. Measurements have been shown that low voltage CMOS circuits present acceptable performance including linearity and flexibility for ISFET-based pH sensing system applications.

PL

W artykule przedstawiono rozważania odnoszące się do różnych metod projektowania układów i systemów przeznaczonych do bioczujników opartych na tranzystorach polowych czułych na jony (ISFET-ach), w tym do ich zastosowań przy detekcji jonów H+ i do podręcznych pH-metrów. Stosując rozwiązania z zasilaniem o stałej wartości prądu i napięcia (CCCV), porównano konwencjonalne układy z pływającą bramką i układy mostkowe z pływającym źródłem, przeznaczone do detekcji H(+), wykonano z użyciem dwupolikrzemowej i dwumetalicznej technologii CMOS 0,5 žm, niskonapięciowy (1,5 V /3 V /5 V) analogowy, wejściowy układ odczytowy czujników typu ISFET i z nim współpracujący dwuzboczowy przetwornik A/D. Cyfrowe moduły sterujące podręcznego pH-metru zrealizowano używając cyfrowych układów sterujących wykonanych na płytce półprzewodnikowej i jednochipowego kontrolera 89C51. Główne funkcje cyfrowego przetwarzania obejmują dwupunktową kalibrację, konwerter kodów i sterownik wskaźnika ciekłokrystalicznego (LCD). Pomiary wykazały, że niskonapięciowe układy CMOS mają wystarczające parametry przetwarzania, w tym liniowość i podatność na różne zastosowania z wykorzystaniem detekcji pH.

Słowa kluczowe

EN

integrated circuit CMOS; biosensors ISFET

PL

układ scalony CMOS; bioczujniki typu ISFET

• Wydawca: Nałęcz Institute of Biocybernetics and Biomedical Engineering of the Polish Academy of Sciences ; Elsevier
• Czasopismo: Biocybernetics and Biomedical Engineering
• Rocznik: 2001
• Tom: Vol. 21, no. 4
• Strony: 87--106
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Chung D. W.-Y.

autor

Pijanowska D.G.

autor

Torbicz W.

autor

Wang P. C.

autor

Lin H. S.

autor

Hsieh J.

autor

Dong G. L.

autor

You M. Y.

• Chung- Yuan Christian University Chung-Li City, Taiwan