本节给出了目前为止以上介绍过的检测方法所涉及的电路设计以及所适用的电路拓扑结构。

   一种最典型的库伦分析法传感器选址电路为传感器内置积分器(如图6.⒛所示)。一种巧妙的解决方案应用在384像素规模的阵列器件中,器件基于0・5um、5Ⅴ、3M+2P(3层金属互连层+2层金属间绝缘层)的CMOS技术工艺制造实现,同时传感器采用金电极,这种方案为小像素电极间距的器件也会带来有益的帮助。

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    图6,⒛ a)采用库伦分析法探测原理的电化学DNA芯片的设计简明方案示意图b)采用全差分运算放大器的解决方案示意图,通过共模输入反馈调节读取两个地址[26] 像素电路如图6.⒛b所示:在测量过程中工作电极保持在恒定电压(在这儿取%M),而电解液电压随着恒电位仪电压的改变而变化。全差分像素积分器和相关运算放大器使用参考输人共模反馈。这将确保工作电极在积分阶段和在读出阶段保持在所需的电压数值。此外,两个差分运算放大器输出节点的获得的电压相同,主要采用了标准的单端口解决方案,每个电极对应一个积分器。

   开关%的主要作用是在读出阶段使电压保持在‰M,通过它将工作电极连接到%M。此外,它降低了开关△的漏电流并使其信号保持独立。积分运算放大器使用了折叠共源共栅拓扑结构,可以实现轨到轨的满幅输出电压摆幅。而上述设计仔细考虑了在像素电路顺序读出所有的地址时漏电的影响,直接在像素中进行模-数转换和数字数据存储完全绕过了这个问题。一个用于128阵列传感器氧化还原反应的单斜坡模-数转换器芯片在图6.21[3°]中给出。