巨磁阻生物传感器阵列及专用锁相放大器设计

摘要

EW_GI是基于GMR(巨磁阻)传感器,用于检测血样中特种病毒的正在研发的生物芯片系统.叙述了其巨磁阻传感器阵列以及后端锁相放大IC电路的设计及实现.该阵列包含32个GMR传感器单元和2个传感器参考单元,形成多路的半桥式惠斯通电桥,用于感应绑定磁球的附加磁场。每个单R,(100μm×100 μm)由长1 mm、宽7μm的巨磁电阻蜿蜒而成，该电阻采用[Ag(2 nm)/NiFe(6 nm)/Cu(2.2 nm)/CoFe(4 nm)]20结构,采用Ag作为镜面层,其饱和磁场小于等于30 mT,GMR值约6 ％,单个传感器电阻约为780 Ω.配套的锁相放大芯片包括了信号通道、参考通道、前置低噪声放大器、带通滤波器、可控增益放大器、相敏检测电路、正交移相电路、差分直流放大电路八个部分,整个设计功耗小于50 mW@Vcc=3V。