一個用可規劃邏輯陣列設計與實現之電化學分析儀

本論文使用可規劃邏輯陣列(FPGA)設計一個可應用於生物感測器之電化學分析儀。相較於傳統電化學分析儀所採用的單晶片設計方式，使用可規劃邏輯陣列(FPGA)所設計之電化學分析儀具有更高電化學分析效能，因FPGA具有電路可平行同步運算之特點，而此特性可同時進行高速信號掃描與高速電流量測，對植入式生物感測器(例如，帕金森氏症之多巴胺掃描檢測)而言特別重要，因植入式生物感測器一般電極面積很微小，且反應電流也很小，故需高速信號掃描以提升電流信號。本論文所設計之電化學分析儀可以執行四種常用的電化學分析方法:線性掃描伏安法、微分脈波伏安法、方波伏安法、循環伏安法。本電化學分析儀是由一個FPGA、兩個運算放大器(OPA)、一個12位元數位類比轉換器(DAC)、一個自動範圍電流電壓轉換電路、以及一個12位元的類比數位轉換器(ADC)所組成。其中FPGA是用來控制DAC、ADC、以及自動範圍電流電壓轉換電路的電阻選擇，運算放大器是用來作為感測器的回授控制，DAC是用來產生感測器所需要的激發信號，自動範圍電流電壓轉換電路是用來將感測器之電流轉換成電壓，ADC用來量測感測器之反應電壓，此反應電壓將經由FPGA傳送到個人電腦。在實驗過程中，即時的實驗結果可利用LabVIEW觀測與分析。在系統驗證方面，本分析儀將採用平版印刷電極感測器，針對三個不同濃度的赤血鹽進行循環伏安法量測，並將結果與商用分析儀進行比較驗證，實驗結果顯示，所提出之分析儀具有高速運算、低成本以及低功率消耗等特點