[發(fā)明專利]一種單分子熱導(dǎo)信號差分放大可調(diào)增益檢測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310207914.4
• 申請日: 2023-03-07
• 公開（公告）號: CN116418298A
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 洪文晶;袁梓鋒;方朝
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號: H03F1/02
• 分類號: H03F1/02;H03F3/45;H03G3/30
• 代理公司: 廈門原創(chuàng)專利事務(wù)所(普通合伙) 35101
• 代理人: 王桂婷

本發(fā)明涉及一種單分子熱導(dǎo)信號差分放大可調(diào)增益檢測系統(tǒng)，所述差分放大可調(diào)增益檢測系統(tǒng)包括第一放大模塊、第二放大模塊、差分放大模塊；所述第一放大模塊用于接收所述芯片熱激發(fā)熱導(dǎo)電流信號，所述第一放大模塊包括依信號走向相連接的真對數(shù)放大電路、第一低通濾波電路、第一儀器放大電路，所述第二放大模塊用于接收所述激勵信號，所述第二放大模塊包括依信號走向相連接的第二低通濾波電路、第二儀器放大電路；所述差分放大模塊連接所述第一放大模塊、第二放大模塊，所述差分放大模塊用于接收所述第一放大模塊的輸出信號、所述第二放大模塊的輸出信號，進(jìn)行差分放大，從而從所述單分子芯片器件的輸出信號中提取得到含有單分子熱導(dǎo)交流信號的信號。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及增益檢測系統(tǒng)領(lǐng)域，具體指有一種單分子熱導(dǎo)信號差分放大可調(diào)增益檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

納米尺度的熱傳輸研究對于新型納米電子設(shè)備的開發(fā)至關(guān)重要，特別是對于研究單分子中的熱傳輸，理解以分子結(jié)代表的在原子和分子尺度上理解電荷和能量傳輸規(guī)律具有重要的基礎(chǔ)意義，并且有望揭示沒有經(jīng)典類似物的量子現(xiàn)象。在納米級設(shè)備的背景下，金屬原子級接觸和單分子結(jié)代表了微型化的最終極限，并已成為揭示與電荷和能量傳輸相關(guān)的先前未知量子效應(yīng)的范例系統(tǒng)。

但是，在納米尺度下研究單分子的熱傳輸?shù)娜匀皇且豁椘D巨的挑戰(zhàn)，并且迄今為止仍然難以捕獲或檢測到。雖然通過使用皮瓦分辨率的量熱掃描探針，已經(jīng)可以測量單分子結(jié)的熱導(dǎo)率。但是其精確測量、表征單分子結(jié)中的熱量傳輸、耗散和轉(zhuǎn)仍然有很長的路要走。設(shè)計這樣一個檢測電路和高效穩(wěn)定的信號檢測裝置至關(guān)重要。對于單分子熱導(dǎo)信號檢測，噪聲、震動等其他干擾是影響檢測準(zhǔn)確度的原因之一，同時單分子熱導(dǎo)信號測量范圍很大，信號跨度從毫安到皮安，同時當(dāng)信號微弱，低至皮安級時，難以提取，這也是設(shè)計電路的難點之一。目前暫時沒有類似先進(jìn)的電路裝置可以直接拿來使用。因此需要提出一種新的檢測電路，以滿足單分子熱導(dǎo)信號檢測中精度高、穩(wěn)定性高、低噪聲、量程大、增益可調(diào)的使用要求。

針對上述的現(xiàn)有技術(shù)存在的問題設(shè)計一種單分子熱導(dǎo)信號差分放大可調(diào)增益檢測系統(tǒng)是本發(fā)明研究的目的。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明在于提供一種單分子熱導(dǎo)信號差分放大可調(diào)增益檢測系統(tǒng)，能夠有效解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的至少一個問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種單分子熱導(dǎo)信號差分放大可調(diào)增益檢測系統(tǒng)，用于接入單分子芯片器件并對所述單分子芯片器件的輸出信號進(jìn)行放大，所述單分子芯片器件的輸出信號包括芯片熱激發(fā)熱導(dǎo)電流信號和激勵信號，所述差分放大可調(diào)增益檢測系統(tǒng)包括第一放大模塊、第二放大模塊、差分放大模塊；

所述第一放大模塊用于接收所述芯片熱激發(fā)熱導(dǎo)電流信號，所述第一放大模塊包括依信號走向相連接的真對數(shù)放大電路、第一低通濾波電路、第一儀器放大電路，所述真對數(shù)放大電路的輸入端接入所述芯片熱激發(fā)熱導(dǎo)電流信號，所述真對數(shù)放大電路對所述芯片熱激發(fā)熱導(dǎo)電流信號進(jìn)行對數(shù)放大，所述第一低通濾波電路對所述真對數(shù)放大電路的輸出信號進(jìn)行低通濾波，所述第一儀器放大電路對所述第一低通濾波電路的輸出信號進(jìn)行儀器放大；

所述第二放大模塊用于接收所述激勵信號，所述第二放大模塊包括依信號走向相連接的第二低通濾波電路、第二儀器放大電路，所述第二低通濾波電路對所述激勵信號進(jìn)行低通濾波，所述第二儀器放大電路對所述第二低通濾波電路的輸出信號進(jìn)行儀器放大；

所述差分放大模塊連接所述第一放大模塊、第二放大模塊，所述差分放大模塊用于接收所述第一放大模塊的輸出信號、所述第二放大模塊的輸出信號，所述差分放大模塊包括依信號走向相連接第三低通濾波電路、差分放大電路，所述第三低通濾波電路對所述第一放大模塊的輸出信號、所述第二放大模塊的輸出信號進(jìn)行低通濾波，所述差分放大電路對所述第三低通濾波電路的輸出信號進(jìn)行差分放大，從而從所述單分子芯片器件的輸出信號中提取得到含有單分子熱導(dǎo)交流信號的信號。