[發明專利]用于確定化學敏感場效應晶體管的測量值的方法和裝置

有效

• 申請號: 201210182116.2
• 申請日: 2012-06-05
• 公開（公告）號: CN102818833A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: T.齊博爾德;P.內夫
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李少丹;李家麟

技術領域

本發明涉及用于確定化學敏感場效應晶體管的測量值的一種方法、用于確定化學敏感場效應晶體管的測量值的一種裝置以及一種相應的計算機程序產品。

背景技術

在對于一種化學物質敏感的傳感器中，輸出信號與樣本或要分析的介質中化學物質的濃度有關。但在此該傳感器不提供濃度的絕對信號。相反，該信號受到持續的或“隱藏”的變化或漂移。為了對付這個，可以采用另一傳感器來作為參照傳感器。該參照傳感器在理想情況下與該傳感器一樣受到相同的老化過程和環境影響，并從而具有相同的變化或漂移。那么就可以由該信號和該參照信號來推斷在樣本中化學物質的濃度。

US?6703241?B1描述了用于在人工嗅覺裝置中利用傳感器配置來降低信號漂移的一種方法。

發明內容

在此背景下，借助本發明，根據主權利要求介紹了用于確定化學敏感場效應晶體管的測量值的方法，另外還介紹了用于確定化學敏感場效應晶體管的測量值的裝置，以及最后還介紹了相應的計算機程序產品。有利的擴展參見相應的從屬權利要求和下文說明。

本發明所基于的知識是，采用用于測量樣品中物質的一個傳感器和一個參照傳感器來提供一個不確定的信號，但其中這種不確定性可以通過采用調節回路以及采用由該調節回路的調節器所輸出的信號而被補償。該信號具有噪聲。尤其在低頻下所謂的1/f噪聲占主導地位。其在MOS場效應晶體管中由...造成。另外，要測量物質的濃度變化與總信號電平相比僅總是最小地改變該信號。因此為了確定該測量結果可以有利地采用一個間接量。比如可以采用與該信號直接相關的一個調節反饋值，以推斷實際的測量結果。通過合適地選擇調節參數，該反饋值可以精確地并且以可忽略的偏差來代表該信號。同樣該反饋值的電壓范圍可以整個地被充分利用。從而該濃度可以以高的精確度來表示。

基于化學敏感場效應晶體管的化學傳感器可以造價合理地通過在此所推薦的措施關于其測量敏感性而被改善，以改善信噪比以及降低環境影響。

一種化學傳感器可以由兩個化學敏感場效應晶體管（ChemFET）以及本發明的用于時鐘同步地微分（differentiellen）測量該化學敏感場效應晶體管輸出的一種電路來實現。在測量基于化學敏感場效應晶體管的化學傳感器的信號時該主要問題從而能夠有利地利用一個單獨的簡單電路而被解決。本發明以簡單的方式解決了該問題，使得作為真正測量信號的溝道電流變化比作為背景信號的溝道電流小幾個數量級。此外通過降低測量帶寬實現了信噪比的改善。在此所介紹的電路可以與一種“switched?biasing（開關控制偏置）”降噪相結合。

本發明提出了用于確定化學敏感場效應晶體管測量值的一種方法，其中該方法具有以下的步驟：

提供一個第一信號和一個第二信號，其中至少該第一信號利用一個放大系數而被放大；

給該化學敏感場效應晶體管供給該第一信號，以獲得輸出信息，并給參照晶體管供給該第二信號，以獲得參照信息，其中給該化學敏感場效應晶體管施加被測流體，并且該參照晶體管位于參照環境中；

把該輸出信息與該參照信息相比較，以響應于比較結果來匹配該放大系數；以及

分析該放大系數，以獲得測量值。

本發明另外還提出了用于確定化學敏感場效應晶體管測量值的一種裝置，其中該裝置具有以下的特征：

用于提供第一信號和第二信號的裝置，其中至少該第一信號利用放大系數而被放大；

用于給該化學敏感場效應晶體管供給該第一信號以獲得輸出信息、并用于給參照晶體管供給該第二信號以獲得參照信息的裝置，其中給該化學敏感場效應晶體管施加被測流體，并且該參照晶體管位于一個參照環境中；

用于把該輸出信息與該參照信息相比較、以響應于比較結果來匹配該放大系數的裝置；以及

用于分析該放大系數、以獲得測量值的裝置。

通過本發明的以一種裝置形式的該實施變化方案，也可以快速而有效地解決本發明所基于的任務。