[发明专利]用于毫米波生物医学传感器的CMOS低功耗直流读出电路

说明书

本发明涉及微传感器的信号处理技术，具体涉及用于毫米波生物医学传感器的CMOS低功耗直流读出电路，包括毫米波传感器正相检测信号V_IN+和负相检测信号V_IN–；第一功分电路、第二功分电路、移相电路、混频电路、第一低通滤波电路和第二低通滤波电路；第一功分电路、第二功分电路分别与移相电路和混频电路相连，移相电路与混频电路连接，混频电路分别连接第一低通滤波电路和第二低通滤波电路。该电路用于处理毫米波近场介电振荡型生物医学传感器的检测信号，基于标准的硅基CMOS工艺，实现了全集成、高灵敏度、低功耗和微型化的传感信号处理方案，具有即时、便携等优点，可广泛应用于毫米波生物医学传感器检测信号的即时处理领域。

技术领域

本发明属于微传感器的信号处理技术领域，特别涉及用于毫米波生物医学传感器的CMOS低功耗直流读出电路。

背景技术

近年来，采用标准硅基CMOS工艺的毫米波近场介电振荡型生物医学传感器广泛应用于基于频率随介电常数变化的含水生物医学目标的即时检测和特性表征(如：细胞、蛋白质、DNA和葡萄糖等)，具有高灵敏度、高精度、无标记、无损、微型化和低成本等优点。针对此类型传感器的检测信号有多种读出方法，例如使用介质探针、去嵌入S参数、测量传输系数和反射系数的相位等，但这些读出方法往往需要用到笨重的矢量网络分析仪(VNA)，难以在含水生物医学目标的即时检测和表征中真正达到微型化的目标。因此，需要在同样的CMOS工艺平台上设计出能够对传感器的检测信号进行处理且容易读出的电路，以产生更为简单的输出信号(如：数字电压值)，从而在真正意义上实现同时具备片上传感、信号处理和读出能力的全集成、微型便携的毫米波近场生物医学传感器芯片。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明提供一种用于毫米波生物医学传感器的CMOS低功耗直流读出电路。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：用于毫米波生物医学传感器的CMOS低功耗直流读出电路，包括毫米波传感器正相检测信号V_IN+和负相检测信号V_IN–；包括第一功分电路、第二功分电路、移相电路、混频电路、第一低通滤波电路和第二低通滤波电路；第一功分电路、第二功分电路分别与移相电路和混频电路相连，移相电路与混频电路连接，混频电路分别连接第一低通滤波电路和第二低通滤波电路；正相检测信号V_IN+或负相检测信号V_IN–输入第一功分电路和第二功分电路，第一功分电路和第二功分电路分别输出功率相同的第一正相本振信号V_LO+、第一负相本振信号V_LO–和第二正相本振信号V_LO+、第二负相本振信号V_LO–；其中一路正相本振信号V_LO+和负相本振信号V_LO–传送到移相电路，产生相移为的正相射频信号V_RF+和负相射频信号V_RF–，正相射频信号V_RF+、负相射频信号V_RF–和另一路正相本振信号V_LO+和负相本振信号V_LO–同时加载至混频电路的输入端，输出带有高次谐波分量的正相零中频信号V_IF+和负相零中频信号V_IF–，正相零中频信号V_IF+和负相零中频信号V_IF–经过第一低通滤波电路和第二低通滤波电路，输出正相直流电压信号V_DC,OUT+和负相直流电压信号V_DC,OUT–。