Entwurf einer CMOS-integrierten, rauscharmen Stromausleseschaltung mit niedriger Eingangskapazität für die medizinische Diagnostik via biologischer Nanoporen

Abstract:
Diese Arbeit präsentiert eine hochauflösende und rauscharme Stromausleseschaltung, welche zur medizinischen Diagnostik via biologischer Nanoporen eingesetzt wird. Zur Anwendung als Nanoporensensor wird ein Mikro-Elektroden-Kavität-Array (MECA) direkt auf der hier vorgestellten CMOS-integrierten Schaltung aufgebaut. Die Messelektronik direkt unterhalb der Nanoporen zu platzieren ist sehr vielversprechend in Bezug auf eine minimierte Eingangskapazität was ein niedriges eingangsbezogenes Stromrauschen mit hoher Bandbreite ermöglichen soll. Die Stromausleseschaltung (ASIC) ist für verschiedene Strombereiche und Bandbreiten konfigurierbar und optimiert die Rauschunterdrückung. Die Schaltung ist in vier Verstärkerstufen unterteilt. Durch Rauschunterdrückungstechniken wird ein Rauschwert von nur 7 pArms in einer Bandbreite von 1 MHz erreicht. Die Schaltungen sind auf Transistorebene in einer 350 nm Standard-CMOSTechnologie implementiert und simuliert.