[参考译文] LMP91000：LMP91000偏置电压和测量点

您好 Alex、

感谢您的澄清。

为了检查 RE 引脚上的电压、我们需要使用 CE 引脚将其短接、并在没有电化学条的情况下将其设置为40mV。

我遇到的一点困惑是、我在工作电极上观察到600mV 的电压、在参考电极上观察到40mV 的电压、这个相同的电压反映在模拟输出引脚上。 我只想确认一下、在本例中、工作电极的电压是否与模拟输出引脚成正比？

期待您的意见。

此致。

尊敬的 Alex：

感谢您详细解释系统中 WE 引脚、Vref 分频器和 VOUT 的行为。 您可以在此处澄清内部零电压如何设置基线以及电池响应如何影响输出、这非常有帮助。 感谢您花时间提供这样一个清晰和彻底的解释。

期待随着项目的推进与我们保持联系。

此致、

e2e.ti.com/.../Five-Parameter-Strips-Introduction-2.pdf

您好 Alex、

我附上了我正在使用的电化学条形传感器的数据表。 我需要 在将 Vref 设置为2.5V 时使用300mV 的工作电压对其进行测试 。您能否确认此设置应遵循哪种配置？

具体而言、我想将工作电极(WE)和参考电极(RE)设置为 相对于内部零电压300mV。 此外、您能否说明在该配置中、计数器电极(CE)上应预期的电压？

感谢您就此提供指导。

下面是我的设置

Vref 分频器- 20%
偏置电压—8%
Tai Gain - 14K Ω
R Load - 100 Ω  
基准源- 100欧姆
偏置极性-正
FET 触发-禁用
工作模式- 3个导联安培计量单元

在工作电极上获取电压- 500mV
计数电极- 300mV

根据该条带、我必须在 WE 和 RE 上管理相同的电压？

此致、
Nikunj

您好 Alex、

我使用此设置时偏置为12%、在测试过程中观察到大约200mV  当外部短接时、在 CE 和 RE 上 。 不过、这也是我测量 CE 电压时的情况 而不将其与 RE 短接 我看  在 CE 时为3V3 多路复用器。

现在,我 未连接传感器条带 —我只是在配置和测试 LMP91000的要求 独立安装。 我将附上一张设置和测量值的照片、以供您参考。

您能否确认在未连接条图的情况下是否会出现此行为？ 或者、如果我在配置中可能缺少某些内容、该怎么办？

谢谢、
Nikunj

您好 Alex、

我已经使用下面的 LMP91000设置完成了测试、但每次我使用生物传感器条获得新的电压时、都会用到这些设置。 我的条带偏置电压为300 mV、响应时间为3到5秒

系统设置：

Nikung,

对我来说、您的设置似乎还可以。 我在这里有点困惑、您是否会获得不同化学浓度的不同电压？ 这不是所需的输出吗？ 此外、您是否要打开和关闭传感器并立即进行测试？ 我知道每个传感器都不同、但通常这些传感器需要几个小时才能稳定下来。 如果您想停止测量、可以使用 FET 短路功能将 LMP91000置于低功耗状态、但一旦您将其打开并连接传感器、便不会将其关闭。

此致

-亚历克斯·汤普森

您好 Alex、

感谢您的答复。

我现在已经分享了生物传感器条带的数据表。 根据葡萄糖条规格、反应时间为3到5秒。 但是、我们目前遇到的输出与当前设置不可靠且不一致的问题。

例如、使用50mg/dL 控制解决方案进行测量时、条带输出的读数如0.48V、0.512V 和1.01V。 同样、对于350mg/dL 控制解决方案、我可以看到0.6V、0.5V 和0.55V 等电压值。 因此、很难获得可靠的结果。

我想问这种不一致是否与增益电阻器、Vref BIAS 或 Vref 分压器设置的选择有关。 是否可以使用100 kΩ 外部电阻进行增益设置？ 此外、温度传感器是否会影响测量结果？

应用控制解决方案时、基准电极上的输出电压为300mV。 此时、我将使用8%的 Vref 偏置和20%的 Vref 分压器。 我还想确认在此配置中使用10 Ω RLoad 电阻是否合适。

作为参考、我在测试中使用2.5V 外部电压基准。

期待您的建议。

此致、

Nikunj,

我知道响应时间约为秒、但我们通常看到、这些传感器在上电后需要数小时才能稳定下来。 在测量之前、条带传感器被偏置和激活了多长时间/对我来说、这看起来像是传感器没有稳定。

您的设置是否仍然没有出现问题、您询问是否可以将100K Ω 的外部增益电阻器与已选择的120K Ω 内部 TIA 增益一起放置？ 我不会这样做、您需要选择一个内部 TIA 增益电阻器或仅选择一个外部增益电阻器。

谢谢

-亚历克斯·汤普森

您好 Alex、

感谢您的答复。

我现在已经使用外部增益电阻器在禁用内部 TIA 增益电阻器的情况下进行了测试、但我仍然无法获得一致的结果。 我们还有另一个葡萄糖计装置使用相同的原理与这些条带,它提供了准确的结果,稳定时间仅为5-10秒。 我们也测试了相同稳定时间的设置、但遗憾的是、我们仍然看到不一致的结果。

我附上了 LMP91000原理图和布局设计 供您审查(2层 PCB)。 您能否验证它们并建议是否需要进行任何更改？

此外、根据我们的条带制造商的说法、我们需要这样做 WE 和 RE 之间的电压为300mV 但是、使用我们当前的设置—使用2.5V 的外部 VREF、VZERO 的20% VREF 和12%的偏置—我可以解决问题 工作电极上为500mV 。 这是否会导致读数出现问题？

此外、在使用多个条带进行测试期间、有时我可以获得一致的结果；在其他情况下、即使使用相同的控制解决方案、输出电压也会有很大差异。

例如、对于 350 mg/dL 控制溶液 、我得到不同的电压 0.21V、0.265V、0.98V 和1.1V 不同尝试次数。

您认为调整增益或任何其他设置是否有助于提高一致性？ 请您就此提出建议。

感谢您的支持。

此致、
Nikunj

Nikung,

WE 引脚是否应该具有300mV (以 GND 为基准)(0V)或+300mV (以 RE 引脚为基准)？ 您的 RE 引脚读数是否也为500mV？

-亚历克斯·汤普森

您好 Alex、

感谢您的答复。

设置(所有测试均相同)：

• Vsee 电压= 2.5V

• Vref 分频器= 20%

• 偏置电压= 12%

• TIA 增益外部= 47kΩ(禁用内部增益电阻器时)

• R Load = 10Ω

不带条带：

• 我们以 GND (0)= 0.5V 为基准

• RE、以 WE = 0V 为基准

• RE 以 GND = 0V 为基准

• 以 WE 为基准的 CE =连续变化、最大值2.8V

• CE 以 GND 为基准= 3.31V

• ADC 电压读数= 0.494V

带板条(外部增益电阻器47kΩ、无控制解决方案)：

• 我们以 GND (0)= 0.5V 为基准

• RE、以 WE = 0V 为基准

• RE 以 GND = 0V 为基准

• 以 WE 为基准的 CE =持续变化、最大值为1.1V

• 以 GND 为基准的 CE =持续变化、最大值为3.1V

• ADC 电压读数= 0.484V

具有内部增益35kΩ(无条带)：

• 我们以 GND (0)= 0.502V 为基准

• RE、以 WE = 0V 为基准

• RE 以 GND = 0V 为基准

• Ve 的 CE =连续变化、最大1.9V

• CE、以 GND 为基准= 3.304V

• ADC 电压读数= 0.484V

带板条(内部增益电阻器35kΩ、无控制解决方案)：

• 我们以 GND (0)= 0.502V 为基准

• RE、以 WE = 0V 为基准

• RE 以 GND = 0V 为基准

• Ve 的 CE =持续变化、最大值为0.7V

• CE 以 GND 为基准= 3.3V

• ADC 电压读数= 0.484V

带带状电缆(外部增益电阻器47kΩ、尿酸控制解决方案1.5mg/dL)：

试用1：

• 我们以 GND (0)= 0.5V 为基准

• RE、以 We =从0.254V 开始、稳定在0.084V

• RE 以 GND 为基准= 0.201V

• CE (以 WE 为基准= 0.5V)

• CE 以 GND 为基准= 0V

• ADC 电压读数= 0.776V

带板条(外部增益电阻器47kΩ、尿酸控制解决方案6mg/dL)：

• 我们以 GND (0)= 0.501V 为基准

• RE、以我们为基准=从0.284V 开始、稳定为0.092V

• RE 以 GND 为基准= 0.200V

• Ve 的 CE = 0.500V

• CE 以 GND 为基准= 0V

• ADC 电压读数= 0.665V

带板条(外部增益电阻器47kΩ、尿酸控制解决方案12mg/dL)：

试用1：

• 我们以 GND (0)= 0.502V 为基准

• RE (以 Ve 为基准)= 0.094V

• RE 以 GND 为基准= 0.201V

• 以 WE 为基准的 CE = 0.499V

• CE 以 GND 为基准= 0V

• ADC 电压读数= 1.02V

试用2：

• 我们以 GND (0)= 0.502V 为基准

• RE (以 WE 为基准)= 0.088V

• RE 以 GND 为基准= 0.200V

• Ve 的 CE = 0.500V

• CE 以 GND 为基准= 0V

• ADC 电压读数= 0.73V
  
  
  如您所见、不同的控制解决方案不会产生线性电压、我们的控制解决方案已通过标准实验室验证。 所以我担心的是 AFE 设置有问题、或者条带不正确、或者条带没有正确偏置。 目前、我的条带偏置电压为300mV。

Nikunj,

感谢您的详细答复。 我认为这里的偏置有问题。 您在最后一句话中提到、条带偏置电压为300mV、但在所有这些测试中、我看到 CE 为0V (相对于 GND)。 如果改变偏置百分比、CE 上是否会得到相对于 GND 的不同电压？ 我认为您的内部零设置正确、因为 WE 引脚始终在0.5V 左右浮动。

-亚历克斯·汤普森

您好 Alex、

感谢您的留言。

您提到了偏置可能存在问题—您能否澄清一下您是从 AFE 侧还是从条带的行为来看？

回答您的问题是的。当我改变偏置百分比时、CE 上的电压确实相对于 GND 产生了不同的电压、但这只是设置中的电压 不带板条、也不应用控制溶液 。

不过,当我测试时 插入条带并应用控制溶液 ,我一直得到 CE 上的电压为0V (以 GND 为基准) ,同时测量周围 200mV 时测得 。

请告诉我、这是否与您的预期一致、或者您是否认为还需要检查其他方面。

此致、
Nikunj

我应该提到、我的条带电流 的范围是1 μA 到30 μA 、所以我担心任何增益电阻器都可能导致问题？

Nikunj,

感谢您的信息。 我不认为电流输出太低、LMP91000可以检测到低于 nA 水平的电流。 通常需要进行非常低的电平电流测量布局优化、但我认为这不是几十 uA 电流电平的情况。

我想这个错误可能更多地表现在条带的行为上。 如果您可以非常改变偏置百分比并在没有带状标记的情况下在 CE 引脚上获得预期输出、则意味着 LMP91000正在发送正确的偏置电压。 我很难理解为什么、但这种条状传感器可能与 LMP91000不兼容。 这一请求可能为奇数、但您是否使用 LMP91000尝试过其他类型的传感器？ 比如氧传感器电池(比如来自 Alphasense)？ 我们知道这两款传感器与 LMP91000兼容、有助于验证您的设置和设计是否正常。 您分享的设计图像看起来不错、我只是想知道条带传感器是否有问题、它可能会使 CE 达到0V。

再次阅读数据表时、表明 WE 和 RE 引脚之间需要300mV 偏置。 LMP91000在 CE 引脚上具有偏置输出。 内部零点起作用、因为我们处于500mV 的值。 再说一次、该传感器可能实际上与 AFE 不兼容。 您可以尝试反向应用该条带吗？ 其中器件的 CE 引脚连接到传感器的 WE 引脚、反之亦然。 我想知道这是否会适当地偏置它。

此致

-亚历克斯·汤普森

您好 Alex、

非常感谢您花时间研究我们的问题和您的宝贵建议。 我们目前正在修改我们的条带设计。 如果需要进一步的帮助、我们将再次与您联系。

非常感谢您的支持！

此致、
Nikunj

您好 Alex、

感谢您的答复。

使用 LMP91000在3导联模式下测量尿酸和葡萄糖时：

• 电阻器 ：我在上观察到电压 CE 引脚以 GND 为基准。

• 具有正偏置极性的器件 ：上没有可测量的电压 CE 引脚以 GND 为基准 —CE 保持接近 GND。

LMP91000在正偏置模式下、CE 电压的这种预期行为是否存在、或者这可能表示存在配置问题或生物传感器板、是否在负偏置下工作？

Nikunj,

我认为这更能表明它是在消极的偏见下工作的。 这有点向后、因为条带传感器数据表规定必须在 WE 和 RE 之间施加正电压、而正电压又回到与这些器件一起使用的典型化学电池(在 CE 上施加偏置)。 因此、尝试负偏置可能会为您带来更好的结果。

不过、您是否在 CE 上观察到了所需的电压？ 如果 LMP91000上的偏置电压设置为-300mV、那么在 CE 上可以看到什么？  

-亚历克斯