CN111669128A - 一种电化学检测用途微弱信号采样电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电化学检测用途微弱信号采样电路。本发明在外部工作电极电路接口W无电流输入时,场效应管Q1处于静态,内阻较小;当接口W有电流输入时,场效应管栅极G与源极S极加上正向电压,由P沟道结型场效应管的特性可知此时内阻非常大,漏源极电流基本为0,对工作电极电路输入信号没影响,微弱电流信号直接经过放大器OPA1放大。信号经过OPA1后再经过二级放大器OPA2放大达到理想的电压信号,总的放大倍数为两级放大倍数的乘积。
Description
技术领域
本发明属于模拟电路技术领域,涉及一种电化学检测用途微弱信号采样电路,具体涉及一种针对电化学工作站前端模拟传感电路,该结构适用于多种电化学仪器的工作电极电路,用于检测和采集电化学反应时产生的微弱电流。
背景技术
随着现代社会科技日益飞速发展,人们对电化学分析仪器的精度要求越来越高,而此类仪器产品离不开传感电路对微弱的模拟信号的实时采集。在现代的高精度电化学工作站中,传感电路采集到的模拟量很微弱,需要通过传感电路接口电路进一步进行放大、滤波等处理才能传送到微处理器中进行逻辑处理反馈给用户。但是,电化学反应产生的弱信号电流在毫安级(mA)、微安级(uA)、纳安级(nA),这就要将电流信号放大才能进一步处理。
为实现弱信号的检测,通常采用将电流信号转化为电压信号再做放大处理。尽管电压信号放大容易,但很容易受转换电阻与外界干扰。为了提高放大倍数,需增加反馈电阻的阻值。电阻越大,噪声越大,当反馈电阻过大时,电路会产生自激,信号容易受干扰,增加了电路的设计难度。
发明内容
本发明目的是针对现有技术的不足,提供电化学检测用途微弱信号采样电路,避免微弱电流信号在I/V转换时受电阻的精度与温度的影响。
为了解决上述技术问题,本发明提供的用于电化学检测用途的微弱信号的采样电路,其特征在于:包括与外部工作电极电路的连接口W,与外部参考电极电路的连接口Ref,场效应管Q1,放大器OPA1-OPA3,电阻R1-R6,电容C2;其中,连接口W与场效应管Q1的源极S、放大器OPA1的负输入端、电阻R3的一端连接,接口Ref与场效应管Q1的漏极D、放大器OPA1的正输入端、放大器OPA3的负输入端、放大器OPA3的输出端连接;场效应管Q1的栅极接外部控制端;放大器OPA3的正输入端与电阻R1的一端、电阻R2的一端连接;放大器OPA1的输出端接电阻R3的一端、放大器OPA2的正输入端;放大器OPA2的负输入端与电阻R4的一端、电阻R5的一端连接;放大器OPA2的输出端与电阻R5的另一端、电容C2的一端、电阻R6的一端连接后作为输出端;电阻R1的另一端接VDD,电阻R2的另一端、电阻R6的另一端、电容C2的另一端接地;放大器OPA1、放大器OPA2、放大器OPA3的电源端接VDD,接地端接地;
作为优选,所述场效应管Q1为P沟道结型场效应管。
本发明的有益效果在于:本发明直接放大电流信号,少了I/V转换,避免I/V转换时受电阻的精度与温度的影响,同时电路采用两级放大,每一级的放大倍数相对减小,这样即避免了前置放大器对干扰信号的放大,也降低了放大器由于反馈电阻过大而产生的噪声干扰。
附图说明
图1为电化学检测用途微弱信号采样电路图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式,对本发明作进一步详细说明。
图1为用于电化学检测用途微弱信号采样电路,包括与外部工作电极电路的连接口W,与外部参考电极电路的连接口Ref,场效应管Q1,放大器OPA1,放大器OPA2,放大器OPA3;其中,连接口W与场效应管Q1的源极S连接,同时与放大器OPA1的负输入端连接,连接口Ref与场效应管Q1的漏极D连接,同时与放大器OPA1的正输入端连接,连接口Ref还分别与放大器OPA3的负输入端、输出端连接;放大器OPA1与放大器OPA2串联,放大器OPA1和放大器OPA2构成两级放大电路。放大器OPA1的负输入端与输出端并联有电阻R3,放大器OPA2的负输入端与输出端并联有电阻R5。
放大器OPA2的输出端通过电阻R6与接地端连接,且电阻R6并联有电容C2,放大器OPA3的正输入端通过电阻R1与电源端连接,并通过电阻R2与接地端连接。场效应管Q1为P沟道结型场效应管。放大器OPA3是一个电压跟随器,由于电压跟随器输入电阻很大,输入极对输出极的影响较小,电路中,电压跟随器可以统一前置放大器OPA1的参考基准电压。在外部工作电极电路接口W无电流输入时,场效应管Q1处于静态,内阻较小;当接口W有电流输入时,场效应管栅极G与源极S极加上正向电压,由P沟道结型场效应管的特性可知此时内阻非常大,漏源极电流基本为0,对工作电极电路输入信号没影响,微弱电流信号直接经过放大器OPA1放大。微弱电流信不用I/V转换,避免电阻的精度与及阻值随温度变化时对转换电路的影响。电流信号的前置放大器OPA1根据具体情况设置放大倍数。此级放大倍数不宜过高,太高容易放大更微弱的噪声。信号经过OPA1后再经过二级放大器OPA2放大达到理想的电压信号,总的放大倍数为两级放大倍数的乘积(OPA1*OPA2)。
Claims (2)
1.一种电化学检测用途微弱信号采样电路,其特征在于包括与外部工作电极电路的连接口W,与外部参考电极电路的连接口Ref,场效应管Q1,放大器OPA1-OPA3,电阻R1-R6,电容C2;连接口W与场效应管Q1的源极S、放大器OPA1的负输入端、电阻R3的一端连接,接口Ref与场效应管Q1的漏极D、放大器OPA1的正输入端、放大器OPA3的负输入端、放大器OPA3的输出端连接;场效应管Q1的基极接外部控制端;放大器OPA3的正输入端与电阻R1的一端、电阻R2的一端连接;放大器OPA1的输出端接电阻R3的一端、放大器OPA2的正输入端;放大器OPA2的负输入端与电阻R4的一端、电阻R5的一端连接;放大器OPA2的输出端与电阻R5的另一端、电容C2的一端、电阻R6的一端连接后作为输出端;电阻R1的另一端接VDD,电阻R2的另一端、电阻R6的另一端、电容C2的另一端接地;放大器OPA1、放大器OPA2、放大器OPA3的电源端接VDD,接地端接地。
2.如权利要求1所述的一种电化学检测用途微弱信号采样电路,其特征在于所述场效应管Q1为P沟道结型场效应管。
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CN114660215A (zh) * | 2022-05-25 | 2022-06-24 | 山东科技大学 | 一种气相色谱仪fid检测电路 |
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2020
- 2020-06-10 CN CN202010524027.6A patent/CN111669128A/zh active Pending
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