一个差阻流细胞计前端与基线电流取消
IEEE transactions on biomedical circuits and systems
|July 1, 2025
概括
我们开发了一种节能模拟前端 (AFE) 电路,用于阻抗流细胞计. 这种电路增强了对小颗粒的信号检测,改善了流量细胞计的性能.
科学领域:
- 电气工程 电气工程
- 生物医学工程 生物医学工程
- 微流体学 微流体学
背景情况:
- 基于阻抗的流细胞计需要敏感的读出电路来检测细胞或粒子属性.
- 现有的模拟前端 (AFE) 电路经常面临基线电流,TIA和和噪声的挑战,限制性能.
- 强大的AFE对于微流体系统中准确有效的粒子分析至关重要.
研究的目的:
- 设计和演示用于阻抗式流细胞计的高性能模拟前端 (AFE) 电路.
- 通过创新的电路设计,解决现有AFE的局限性,例如TIA和噪声.
- 验证AFE在微流体流动电池中检测小颗粒的能力.
主要方法:
- 设计了一种使用180nm CMOS 工艺的新型 AFE 电路,具有数字调节和校准的取消电流路径.
- 将AFE与三电极传感器拓进行接口,用于中心电极激发和差电流输出.
- 实现了使用离芯片ADC和自动算法的数字校准,以实现精确操作.
- 描述了AFE的性能,包括输入参考电流噪声密度和激发频率范围.
主要成果:
- 在浮动输入的情况下,在1MHz激发时,实现了低输入参考电流噪声密度1.7 \text{pA}/\sqrt{\text{Hz}}$.
- 在微流体流动电池中检测出直径为3um的颗粒,证实了其实用性.
- 在0.5MHz至10MHz的激发频率范围内运行,功耗为15.6mW.
- 取消电流路径有效地防止了TIA和,从而实现了更高的增益和更好的噪声排斥.
结论:
- 开发的AFE电路为基于阻抗的流量细胞计提供了高性能和高功率效率.
- 数字调节的取消电流路径是克服TIA和和增强信号完整性的关键.
- 该AFE的粒子检测能力证明其适用于先进的微流体诊断应用.
