[发明专利]基于开关电容原位自校准技术的LC振荡器磁敏生物传感器

摘要

本发明公开了一种基于片上开关电容原位自校准技术的LC振荡器磁敏生物传感器，属于生物传感器技术领域，该传感器包括CMOS片上的n个LC振荡器传感单元、n个用于LC振荡器原位自校准的开关电容、电源管理模块、缓冲器、编码/译码器、混频器、低通滤波器，以及片外频率计数器；其中，n个开关电容与n个LC振荡器传感单元组成传感器微阵列，n为正整数；每个LC振荡器传感单元的输出端接一个开关电容。在实现良好噪声抑制效果的基础上，节省片上面积，降低了成本和复杂度，提高了检测灵敏度。经过流片实验验证，应用该原位校准技术的生物芯片各项指标均达到同类技术的最高水平。

主权项

一种基于片上开关电容原位自校准技术的LC振荡器磁敏生物传感器，采用片上LC振荡器作为检测模块，利用磁颗粒引起的感值变化来检测输出频率的变化，其特征在于，该传感器包括：CMOS片上的n个LC振荡器传感单元、n个用于LC振荡器原位自校准的开关电容、电源管理模块、缓冲器、编码/译码器、混频器、低通滤波器，以及片外频率计数器；其中，n个开关电容与n个LC振荡器传感单元组成传感器微阵列，n为正整数；每个LC振荡器传感单元的输出端接一个开关电容，电源管理模块的输出连接编/译码器与检测区使能信号电路的输入，并通过编/译码器与检测区使能信号电路的n个输入端分别连接LC振荡器阵列中n个LC振荡器单元的电源端；传感器微阵列的输出端接缓冲器的输入端，缓冲器的输出端接混频器的输入端，混频器的本振端接片外的外加本振信号，混频器的输出端接低通滤波器的输入端，低通滤波器的输出端接缓冲器的输入端，缓冲器的输出端为芯片输出，并接片外的频率计数器；所述LC振荡器传感单元由两个nMOS管、第一电容、一个差分电感组成，开关电容和LC振荡器传感单元中各元器件的连接关系为：第一nMOS管和第二nMOS管的源端接在一起，再接电流源的一端，电流源的另一端接地；第一nMOS管的栅端接第二nMOS管的漏端，第二nMOS管的栅端接第一nMOS管的漏端；第一nMOS管的漏端依次接第一电容、开关电容、差分电感的左端，第二nMOS管的漏端依次接第一电容、开关电容、差分电感的右端，差分电感的中间端为电源端。