基于GMR效应的新型生物传感器研究

制备出了结构为Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/MnIr/Ta,磁阻变化达9.2%的GMR自旋阀传感器,并用该种传感器对浓度为200μg/mL、直径2μm的生物免疫磁球溶液进行了检测。实验结果表明,该生物传感器可以对被测生物免疫磁球溶液产生平均350μV的电压输出信号,随着磁球溶液的继续增加,电压输出信号可以达到最大值450μV。除去背景干扰信号的影响,由磁球产生的有效电压输出信号为300μV。此外,交流励磁场的频率的增加也会使输出电压信号减小。     

基于GMR效应的新型生物传感器研究

制备出了结构为Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/MnIr/Ta，磁阻变化达9.2%的GMR自旋阀传感器，并用该种传感器对浓度为200μg/mL、直径2μm的生物免疫磁球溶液进行了检测。实验结果表明，该生物传感器可以对被测生物免疫磁球溶液产生平均350μV的电压输出信号，随着磁球溶液的继续增加，电压输出信号可以达到最大值450μV。除去背景干扰信号的影响，由磁球产生的有效电压输出信号为300μV。此外，交流励磁场的频率的增加也会使输出电压信号减小。     

磁导航智能车中的正弦波峰值检测电路设计

在智能车磁导航中通常以电磁线圈作为赛道路径识别传感器。测量出电磁线圈输出感应电动势为毫伏级的正弦波信号,而智能车控制电路需要0-5V的直流电压信号。以此为出发点,以NE555定时器为核心,设计了一种正弦波峰值检测电路。先用电磁线圈输出的正弦波产生一个控制信号,再用此控制信号触发采样保持器采样,最后保持并输出当前正弦波峰值电压。通过这种方法确保了信号检测的实时性、准确性和实用性。     

低矫顽力GMR磁传感器及其单畴模型的研究

在硅片上制备结构为Ta/NiFeCr/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/IrMn/Ta的IrMn顶钉扎自旋阀薄膜,并最终制成了一组基于此自旋阀结构的GMR磁传感器芯片.利用弱磁场下的退火工艺,改变薄膜易磁化轴的方向,当退火温度为150℃、外加磁场为120 Oe时,GMR芯片的矫顽力可以降至0.2 Oe以下.同时建立了一种自旋阀自由层的单畴模型,用以解释这一退火效应.利用Matlab计算GMR芯片的Meff-H曲线,所得到的计算结果与实验结果一致.所以,自旋阀自由层易磁化轴的方向与GMR磁传感器的性能有着密切的关系.     

采用超磁致伸缩薄膜的光纤磁场传感器

采用马赫-曾德尔干涉仪,对TbDyFe超磁致伸缩薄膜/光纤传感器的磁探测性能进行了实验测试.结果表明:在1 kHz调制频率附近,传感器对磁场具有最大的信号响应;在恒定直流磁场及调制磁场强度小于1 kA/m的条件下,系统输出信号大小随调制磁场强度线性增加;在35～50 kA/m的直流磁场范围内,传感器可探测的最小磁场变化为8.6×10-2A/m.     

基于PVDF的柔性压力传感器阵列的制备及仿真研究

采用湿法刻蚀制备了基于PVDF薄膜的柔性4×4压力传感器阵列,该传感器具有16个毫米尺寸的电容器单元。使用光学显微镜、原子力显微镜观测了传感器表面形貌,显示电极阵列的界面清晰,PVDF薄膜表面形貌平整。力电耦合效应测试的结果显示传感器的应力输入和电压输出具备高的信噪比和良好的线性关系,力电响应为12×10–3 V/kPa。受力-空载响应输出显示,对传感器施加20~80 kPa范围的脉冲压力,得到了输出0.26~0.98 V的电压信号,并且放电时间少于2.5 ms。结合仿真计算研究了传感器阵列之间的电势信号影响,结果表明相邻阵列单元间的信号干扰随着阵列所受压力增加而增加并且呈现线性关系,干扰信号为0.028×10~(–3) V/kPa,在1.4 mm~2尺寸时,低于178 kPa压力所产生的干扰信号可以近似忽略。     

热稳定自旋阀磁传感器及其性能优化研究

对一种Ta/NiFeCr/CoFe/Cu/CoFe/MnIr/Ta结构的顶钉扎自旋阀进行了优化.对自旋阀各层材料在整个结构中所起的作用进行了分析,并通过实验,研究自旋阀中每一层的厚度对磁电阻变化率(MR)的影响.最终得到了在80℃下磁电阻变化率高达10.5%的GMR自旋阀.     

低矫顽力GMR磁传感器及其单畴模型的研究

在硅片上制备结构为Ta/NiFeCr/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/IrMn/Ta的IrMn顶钉扎自旋阀薄膜,并最终制成了一组基于此自旋阀结构的GMR磁传感器芯片。利用弱磁场下的退火工艺,改变薄膜易磁化轴的方向,当退火温度为150℃、外加磁场为120Oe时,GMR芯片的矫顽力可以降至0.2Oe以下。同时建立了一种自旋阀自由层的单畴模型,用以解释这一退火效应。利用Mat-lab计算GMR芯片的Meff-H曲线,所得到的计算结果与实验结果一致。所以,自旋阀自由层易磁化轴的方向与GMR磁传感器的性能有着密切的关系。     

低矫顽力GMR磁传感器及其单畴模型的研究

在硅片上制备结构为Ta/NiFeCr/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/IrMn/Ta的IrMn顶钉扎自旋阀薄膜，并最终制成了一组基于此自旋阀结构的GMR磁传感器芯片。利用弱磁场下的退火工艺，改变薄膜易磁化轴的方向，当退火温度为150℃、外加磁场为120Oe时，GMR芯片的矫顽力可以降至0.2Oe以下。同时建立了一种自旋阀自由层的单畴模型，用以解释这一退火效应。利用Mat-lab计算GMR芯片的Meff-H曲线，所得到的计算结果与实验结果一致。所以，自旋阀自由层易磁化轴的方向与GMR磁传感器的性能有着密切的关系。     

无源温度标签中的超低功耗CMOS温度传感器设计

设计了一种适用于无源超高频(UHF)温度标签的超低功耗CMOS温度传感器电路.该电路利用衬底pnp晶体管产生随温度变化的电压信号,同时采用了逐次逼近寄存器(SAR)转换和∑-△调制相结合的模拟数字转换方式.为了降低电源电压波动以及采样电容电荷泄漏对传感器测温精度的不利影响,提出了一种具有漏电保护机制的采样电路.基于0.18 μm CMOS工艺设计实现了该传感器的电路和版图,其中版图面积为550 μm×450 μm,并利用Cadence Spectre仿真工具对电路进行了仿真.仿真结果表明,在-40～ 125℃,传感器的系统误差为-1.4～2.0℃,测温分辨率达到0.02℃;在1.2～2.6 V电源电压内,传感器输出温度波动小于0.3℃;在1.2V电源电压下传感器电路(不合控制逻辑及数字滤波器)的功耗仅为2.4μW.     

热稳定自旋阀磁传感器及其性能优化研究

对一种Ta/NiFeCr/CoFe/Cu/CoFe/MnIr/Ta结构的顶钉扎自旋阀进行了优化。对自旋阀各层材料在整个结构中所起的作用进行了分析,并通过实验,研究自旋阀中每一层的厚度对磁电阻变化率(MR)的影响。最终得到了在80℃下磁电阻变化率高达10.5%的GMR自旋阀。     

热稳定自旋阀磁传感器及其性能优化研究

对一种Ta/NiFeCr/CoFe/Cu/CoFe/MnIr/Ta结构的顶钉扎自旋阀进行了优化。对自旋阀各层材料在整个结构中所起的作用进行了分析，并通过实验，研究自旋阀中每一层的厚度对磁电阻变化率（MR）的影响。最终得到了在80℃下磁电阻变化率高达10.5%的GMR自旋阀。     

CMOS磁敏/光敏兼容传感器集成电路的设计

研制了一种新型的磁敏传感器和光敏象限传感器兼容的集成电路。该传感器采用0.6μm标准CMOS工艺制造,设计并实现了磁敏传感器、光敏象限传感器及其兼容的信号处理电路的单片集成,并采用有源预处理电路和相关二次采样电路进行磁敏和光敏信号的采集和降噪处理,具有较高的磁场灵敏度(0.0361T-1)感光灵敏度(2V/lx.s),实现了在一个芯片上同时传感磁信号和光信号的功能。     

12位100 MS/s流水线A/D转换器的参考电压缓冲器

分析了参考电压精度对流水线A/D转换器性能的影响,并通过Matlab建模仿真,得到了12位流水线A/D转换器对参考电压精度的要求,即参考电压精度要达到10位以上.提出了一种新型的参考电压缓冲器结构,通过增加两个静态比较器,有效地提高了缓冲器的精度.采用SMIC 0.35 μm 3.3 V CMOS工艺,为一个12位100 MHz采样频率的流水线A/D转换器设计了电压值为1.65 V±0.5 V的参考电压输出缓冲器.Hspice后仿真结果显示,各个工艺角下,缓冲器可将干扰对1 V的差分输出的影响控制在0.35 mV以内.该缓冲器可以达到10位以上精度,能够满足12位100 MS/s流水线A/D转换器的设计要求.     

一款高精度低功耗电压基准的设计与实现

设计了一款高输出电压情况下的高精度低功耗电压基准电路.电路采用了比例采样负反馈结构达到较高和可控的输出电压,并利用曲率补偿电路极大地减小了输出电压的温度系数.针对较宽输入电压范围内的超低线性调整率规格,给出了多级带隙级联的电路结构.针对功耗和超低负载调整率的问题,电路采用了基于运算放大器的限流模式和内置大尺寸横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管的设计.该电路在CSMC 0.25 μm高压BCD工艺条件下进行设计、仿真和流片,测试结果表明,该电压基准输出电压为3.3V,温度系数为19.4×10-6/℃,线性调整率为5.6 μV/V,负载调整率为23.3 μV/V,工作电流为45 μA.     

一款高精度低电流的两级高电压电源调整电路

提出了一种改进的高输入电压调整电路结构,该电路结构在TSMC 0.25 μm BCD工艺平台进行验证.电路包括两个参考电压模块、两级调整电路和一个关断信号产生模块.介绍了初级电压调整和精确电压调整电路,可以产生稳定精确的输出电压,同时也提高了低输入电源电压时的输出电流能力.通过两级电源调整电路可以实现软启动功能,减小启动浪涌电压,提高启动性能.此外,关断模块产生可以可靠关闭高压模块和低压模块的两种控制信号,使得在待机模式下高压直流转换系统仅消耗极低的待机电流.该电路结构的输入电压可以在2.5～45 V宽幅范围内变化.在待机模式下,高压直流转换系统的待机电流最低仅300 nA,电源调整电路可以输出最高60 mA的负载电流.     

巨磁阻抗传感器在生物检测领域的研究进展

对巨磁阻抗(GMI)效应的产生以及基于GMI效应制备的生物传感器的优势进行了简单阐述,分析了GMI生物传感器应用于生物检测的工作原理,并对GMI生物传感器的制备方法以及主要的薄膜结构对GMI比值的影响进行了综合介绍,总结了GMI生物传感器在生物检测中的应用,并重点阐述了GMI生物传感器在免疫磁珠、肿瘤标志物、细菌、病毒...     

GMR生物传感器的原理及研究现状

GMR生物传感器包括三个部分,即免疫磁性微球、高灵敏度GMR传感器以及相关读出电路.与其他生物传感器相比,它具有灵敏度高、分辨力强、价格低、市场普及潜力大、设备小型化及测量过程自动化等优点.综述了GMR生物传感器的研究现状,对相关技术的工作原理进行了分析,提出了GMR生物传感器的应用前景和有待解决的问题.     

推荐一款4-20mA输入I/V转换前置处理电路

在与电流输出的传感器接口的时候,为了把传感器(变送器)输出的1-10mA或者4-20mA电流信号转换成为电压信号,往往都会在后级电路的最前端配置一个I/V转换电路,图1就是这种电路最简单的应用示意图。仅仅使用一只I/V转换取样电阻,就可以把输入电流转换成为信号电压,其取样电阻可以按照Vin/I=R求出,Vin是单片机需要的满度A/D信号电压,I是输入的最大信号电流。这种电路虽然简单,但是却不实用,首先,其实际意义是零点信号的时候,会有一个零点电流流过取样电阻,如果按照4-20mA输入电流转换到最大5V电压来分析,零点的时候恰好就是1V,这个1V在单片机资源足够的时候,可以由单片机软件去减掉它。可是这样一来,其     

智能车磁导航中的信号调理电路设计

以检测线圈作为磁导航智能车的赛道检测传感器,估算出检测线圈输出的感应电动势约为毫伏级,而智能车控制电路要求的信号是0-5 V的直流电压.以此为出发点,以宽带集成放大器MAX4451为核心,设计了可在单电源条件下工作、具有放大和正半周包络检波功能的信号调理电路,通过降低电路的直流偏置电压增大电路的输出摆幅.对于多个竖直放置的检测线圈及信号调理电路.通过比较输出电压的相对最大值作为判断赛道位置的依据,而不受赛道激磁频率、激磁电流变化的影响.