Low-Noise Current Sensing System for Nanopore

이성재; 이상현; 송한민; 변성준; 이강윤

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자료유형: 학술저널

저자정보: 이성재 (성균관대학교) 이상현 (성균관대학교) 송한민 (성균관대학교(자연과학캠퍼스)) 변성준 (성균관대학교) 이강윤 (성균관대학교)

저널정보: 한국과학기술원 정보전자연구소 IDEC Journal of Integrated Circuits and Systems IDEC Journal of Integrated Circuits and Systems Vol.10 No.1

발행연도: 2024.1

수록면: 40 - 45 (6page)

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In this paper, a high-gain low-noise current signal detection system ASIC for biosensors is proposed. A resistive feedback transimpedance amplifier (TIA) was used for the biosensor that required a bias voltage, and the structure was designed to stably display the current flowing through the biosensor on the self-made graphical user interface (GUI) even when the bias voltage was changed. This paper introduces a proposed technique for the automatic calibration of current between sensors in an integrated biosensor featuring an array structure. The method involves controlling the gate bias voltage of the sensor to achieve the desired calibration. To optimize the circuit design, pseudo-resistors are employed, allowing for the implementation of a high-gain MOSFET resistor while minimizing the required area. Additionally, noise reduction is achieved through the utilization of a chopper technique. By using pseudo-resistors, a large resistor for high gain can be implemented as a MOSFET to reduce area, and noise is reduced using a chopper technique. The sensing circuit, specifically designed for biosensors, demonstrates exceptional performance with a gain of 160 dBΩ and input-referred noise of 4 pArms. The circuit is realized using 130 nm CMOS process technology, showcasing its feasibility in practical biosensing applications. The chip area is 17mm2 and the power consumption is 10mW.

#Biosensors #Nanopore #Gate Bias Circuit #Transimpedance Amplifier #Programmable Gain Amplifier

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