KR101122581B1 - 차동 차이 증폭부를 이용한 정전압 분극 회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기준 전극과 작동 전극 사이의 전압과 외부 테스트 인가 전압을 차동 차이 증폭부로 입력함으로써 회로를 간소화하고, 저전압, 저전력으로 동작하는 차동 차이 증폭부를 이용한 정전압 분극 회로에 관한 것이다.
본 발명에 따른 분극 회로는 보조 전극, 기준 전극 및 작동 전극을 포함하는 센서부; 및 전압 전원부의 출력 전압을 입력으로 하는 제1 차동 입력단과 상기 기준 전극과 상기 작동 전극 사이의 전압을 입력으로 하는 제2 차동 입력단을 포함하는 차동 차이 증폭부를 포함하되, 상기 센서부는, 상기 보조 전극 및 상기 기준 전극 사이에 접속되는 보상 저항; 및 상기 기준 전극 및 상기 작동 전극 사이에 접속되며, 측정하고자 하는 전기 화학적 상태에 따라 저항값이 변하는 센싱 저항을 포함하며, 상기 차동 차이 증폭부의 출력 신호는 상기 보조 전극에 인가되는 것을 특징으로 한다.

Description

차동 차이 증폭부를 이용한 정전압 분극 회로{CONSTANT VOLTAGE POTENTIOSTAT CIRCUIT USING DIFFERENCIAL DIFFERENCE AMPLIFIER}
본 발명은 차동 차이 증폭부를 이용한 정전압 분극 회로에 관한 것으로써, 특히 기준 전극과 작동 전극 사이의 전압과 외부 테스트 인가 전압을 차동 차이 증폭부로 입력함으로써 회로를 간소화하고, 저전압, 저전력으로 동작하는 차동 차이 증폭부를 이용한 정전압 분극 회로에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 IT 원천기술개발사업 연구개발과제 중 생체신호 처리기반 Implantable System 개발의 기술개발의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호 : A1100-0702-0117, 과제명 : 전류법 기반 센서의 정전압 분극 장치 회로(Potentiostat Circuits for Amperometric Sensor)].
화학 센서, 환경 센서, 바이오 센서 등에는 일정 전압을 인가하고 정상 상태의 전류를 읽어내는 전류법 기반(amperometric)의 정전압 분극 장치(potentiostat)를 많이 사용한다.
최근에는 어레이형 센서 시스템이나 복합 센서 시스템의 개발로 인해 정전압 분극 장치의 소형 경량화 및 대용량 집적화가 요구되고 있다. 그러기 위해서는, 센 서 시스템을 측정 접속 회로와 센서를 일체형으로 조립하여 구현하거나, 센서를 측정 접속 회로에 내장하여 일체형으로 구현해야 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 정전압 분극 회로를 도시한 회로도로써, Martin, S.M. Gebara, F.H., T.D., R.B. "A low-voltage, chemical sensor interface for systems-on-chip: the fully-differential potentiostat", IEEE Proceedings of the International Symposium on Circuits and Systems, 2004. (ISCAS '04.), vol. 4, pp. 892-895, Vancouver, Canada, 2004에 개시되어 있다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 정전압 분극 회로는 보조 전극(AE:auxiliary electrode), 기준 전극(RE: reference electrode) 및 작동 전극(WE: working electrode) 등의 3개의 전극을 사용하는 센서와 연산 증폭기 A1, A2 및 A3를 포함한다.
도 1에 도시된 정전압 분극 회로의 회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.
센서의 기준 전극(RE)과 작동 전극(WE) 사이에 전압이 인가되면, 기준 전극(RE)과 작동 전극(WE)의 전압 차이만큼의 전위가 A1의 비반전 입력단자로 인가된다. A1의 출력단자를 통해 출력된 전위는 Vsrc에 인가되는 전압에 따라 그 전위가 변하여 A2의 비반전 입력단자로 입력된다. 즉, 기준 전극(RE)과 작동 전극(WE)의 전위가 0V인 경우, Vsrc에 인가되는 전압이 A2의 비반전 입력단자로 입력되어 A2의 출력단자를 통해 출력된다. 반면에, 기준 전극(RE)과 작동 전극(WE)의 전위가 0V가 아닌 경우, 기준 전극(RE)과 작동 전극(WE)의 전위와 Vsrc에 인가되는 전압의 차이만큼의 전위가 A2의 출력단자를 통해 출력된다. A2의 출력단자를 통해 출력된 전위 는 보조 전극(AE)으로 인가되고, 센서에 의해 검출된 전류 Is는 A3와 Rf에 의해 전압으로 변환되어 출력된다.
도 1에 도시된 정전압 분극 회로를 저전압으로 동작시키는 경우, 연산 증폭기는 입력되는 신호의 전 범위에서 동작되지 않으므로 센서 신호를 구동하기가 어려울 뿐만 아니라, 검출되는 신호의 범위가 좁아 정확한 측정이 어렵다는 단점이 있다.
도 1에 도시된 정전압 분극 회로의 문제점을 개선하기 위하여 도 2의 회로가 제안되었다.
도 2는 종래 기술에 따른 완전 차동형 정전압 분극 회로를 도시한 회로도로써, Martin, S.M. Gebara, F.H., T.D., R.B. "A low-voltage, chemical sensor interface for systems-on-chip: the fully-differential potentiostat", IEEE Proceedings of the International Symposium on Circuits and Systems, 2004. (ISCAS '04.), vol. 4, pp. 892-895, Vancouver, Canada, 2004에 개시되어 있다.
도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 완전 차동형 정전압 분극 회로는 보조 전극(AE), 기준 전극(RE) 및 작동 전극(WE) 등의 3개의 전극을 사용하는 센서와 연산 증폭기 A4, A5, A6, A7 및 A8을 포함한다.
도 2에 도시된 완전 차동형 정전압 분극 회로는 완전 차동 증폭기를 사용하므로 신호의 동작 범위를 넓힐 수 있어 정확한 신호를 검출할 수 있다. 하지만, 도시된 바와 같이, 다수의 연산 증폭기와 저항을 사용하므로, 옵셋 전압의 오차가 커지고, 저항의 부정합에 의해 오차가 발생할 확률이 커진다. 뿐만 아니라, 회로가 복잡해지고, 전력 소모가 많다는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 기준 전극과 작동 전극 사이의 전압과 외부 테스트 인가 전압을 차동 차이 증폭부로 입력함으로써 회로를 간소화하고, 저전압, 저전력으로 동작시킬 수 있는 차동 차이 증폭부를 이용한 정전압 분극 회로를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 분극 회로는 보조 전극, 기준 전극 및 작동 전극을 포함하는 센서부; 및 전압 전원부의 출력 전압을 입력으로 하는 제1 차동 입력단과 상기 기준 전극과 상기 작동 전극 사이의 전압을 입력으로 하는 제2 차동 입력단을 포함하는 차동 차이 증폭부를 포함하되, 상기 센서부는, 상기 보조 전극 및 상기 기준 전극 사이에 접속되는 보상 저항; 및 상기 기준 전극 및 상기 작동 전극 사이에 접속되며, 측정하고자 하는 전기 화학적 상태에 따라 저항값이 변하는 센싱 저항을 포함하며, 상기 차동 차이 증폭부의 출력 신호는 상기 보조 전극에 인가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 분극 회로는 상기 기준 전극과 상기 작동 전극은 각각 상기 제2 차동 입력단의 비반전 입력단자 및 반전 입력단자에 접속될 수 있으며, 상기 작동 전극에 접속된 전류-전압 변환 증폭부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
삭제
본 발명에 따른 상기 차동 차이 증폭부의 출력 신호는 하기의 수학식 1에 의해 계산되는 것이 바람직하다(
Figure 112009009785428-pat00001
는 차동 차이 증폭부의 개루프 이득,
Figure 112009009785428-pat00002
및
Figure 112009009785428-pat00003
은 제1 차동 입력단에 인가되는 전압,
Figure 112009009785428-pat00004
및
Figure 112009009785428-pat00005
은 제2 차동 입력단에 인가되는 전압).
[수학식 1]
Figure 112009009785428-pat00006
또한, 본 발명에 따른 상기 센서부의 출력 전류는 하기의 수학식 5에 의해 계산되는 것이 바람직하다(
Figure 112009009785428-pat00007
는
Figure 112009009785428-pat00008
에 걸리는 전압,
Figure 112009009785428-pat00009
는 전원 전압부의 출력 전압,
Figure 112009009785428-pat00010
는 상기 기준 전극 및 작동 전극 사이에 구비되는 센싱 저항).
[수학식 5]
Figure 112009009785428-pat00011
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 차동 차이 증폭부를 이용한 정전압 분극 회로는 기준 전극과 작동 전극 사이의 전압과 외부 테스트 인가 전압을 저전압으로 동작이 가능한 차동 차이 증폭부로 인가하므로써 회로를 간소화할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 차동 차이 증폭부를 이용한 정전압 분극 회로의 간소화로 인해 저전력으로 동작할 수 있다는 장점이 있다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 차동 차이 증폭부를 이용한 정전압 분극 회로를 도시한 회로도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 차동 차이 증폭부를 이용한 정전압 분극 회로는 센서부(100) 및 차동 차이 증폭부(200)을 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 차동 차이 증폭부를 이용한 정전압 분극 회로는 전류-전압 변환 증폭부(300)을 더 포함할 수 있다.
센서부(100)는 보조 전극(AE), 기준 전극(RE) 및 작동 전극(WE)을 포함한다. 또한, 센서부(100)는 보상 저항(Rs) 및 센싱 저항(RFW)를 포함한다.
작동 전극(WE)은 전위를 제어하며, 전류를 측정하기 위한 전극으로써 전류-전압 변환 증폭부(300)의 비반전 입력단자에 접속된다. 기준 전극(RE)은 작동 전극(WE)의 기준이 되는 전극이며, 보상 저항(Rs)은 전류 측정의 기준이 되는 전극으로써, 차동 차이 증폭부(200)의 출력단에 접속된다.
기준 전극(RE)과 작동 전극(WE)은 각각 제1 차동 입력단(210)의 비반전 입력단자와 반전 입력단자에 접속되어, 기준 전극(RE)과 작동 전극(WE) 사이로 인가된 전압을 피드백하여 각각 제1 차동 입력단(210)의 비반전 입력단자 및 반전 입력단자로 입력한다.
보상 저항(Rs)은 보조 전극(AE)과 기준 전극(RE) 사이에 접속되며, 센서 부(100)로 입력되는 차동 차이 증폭부(200)의 출력 신호를 안정화시킨다.
센싱 저항(RFW)은 기준 전극(RE)과 작동 전극(WE) 사이에 접속되며, 측정하고자 하는 값에 따라 그 저항값이 변한다. 따라서, 센싱 저항(RFW)의 저항값의 변화에 따라 센서부(100)의 출력 전류도 변한다.
차동 차이 증폭부(200)는 4개의 입력단자 즉, 제1 차동 입력단(210)의 비반전 입력단자(Vpp)와 반전 입력단자(Vpn) 및 제2 차동 입력단(230)의 비반전 입력단자(Vpn)와 반전 입력단자(Vnn)을 포함한다.
제1 차동 입력단(210)은 전압 전원부(250)의 출력 전압, 즉 외부 테스트테스트 전압을 입력으로 하며, 제2 차동 입력단(230)은 기준 전극(RE)과 작동 전극(WE) 사이의 전압, 즉 센싱 저항(RFW)에 걸리는 전압인
Figure 112009009785428-pat00012
을 입력으로 한다. 제1 차동 입력단(210)은 비반전 입력단인 것이 바람직하며, 제2 차동 입력단(230)은 반전 입력단인 것이 바람직하다.
제1 차동 입력단(210)의 비반전 입력단자(Vpp)와 반전 입력단자(Vpn) 및 제2 차동 입력단(230)의 비반전 입력단자(Vpn)와 반전 입력단자(Vnn)로 전압이 인가되면, 차동 차이 증폭부(200)의 출력 신호
Figure 112009009785428-pat00013
은 다음의 수학식 1을 통해 구할 수 있다(여기서,
Figure 112009009785428-pat00014
는 차동 차이 증폭부(200)의 개루프 이득,
Figure 112009009785428-pat00015
및
Figure 112009009785428-pat00016
은 제1 차동 입력단(210)에 인가되는 전압,
Figure 112009009785428-pat00017
및
Figure 112009009785428-pat00018
은 제2 차동 입력단(230)에 인가되는 전압).
[수학식 1]
Figure 112009009785428-pat00019
제1 차동 입력단(210)에 인가되는 전압은 전류-전압 변환 증폭부(300)의 출력 전압, 즉
Figure 112009009785428-pat00020
이며, 제2 차동 입력단(230)에 인가되는 전압은 기준 전극(RE)과 작동 전극(WE) 사이의 전압, 즉
Figure 112009009785428-pat00021
이므로 수학식 1은 다음의 수학식 2로 표현할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112009009785428-pat00022
이때,
Figure 112009009785428-pat00023
에 인가되는 전압은 다음의 수학식 3으로 표현할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112009009785428-pat00024
(단,
Figure 112009009785428-pat00025
).
수학식 1을 수학식 3에 대입하면, 다음과 같다.
Figure 112009009785428-pat00026
이것을
Figure 112009009785428-pat00027
에 관하여 정리하면, 다음의 수학식 4와 같다.
[수학식 4]
Figure 112009009785428-pat00028
여기서,
Figure 112009009785428-pat00029
가 충분히 크면 기준 전극(RE)과 작동 전극(WE) 사이의 전압은 전압 전원부(250)의 출력 전압과 실질적으로 동일하다는 것을 알 수 있다.
차동 차이 증폭부(200)의 출력단은 센서부(100)의 보조 전극(AE)에 접속되며, 센서부(100)로부터 출력되는 전류
Figure 112009009785428-pat00030
는 다음의 수학식 5를 통해 구할 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112009009785428-pat00031
즉, 센서부(100)의 출력 전류
Figure 112009009785428-pat00032
은 센싱 저항(RFW)에 걸리는 차동 차이 증폭부(200)의 출력 신호임을 알 수 있다.
전류-전압 변환 증폭부(300)는 작동 전극(WE)에 접속되어 센서부(100)의 출력 전류를 전압으로 변환한다.
본 발명에 따른 차동 차이 증폭부를 이용한 정전압 분극 회로의 회로의 동작을 설명하면 다음과 같다.
Figure 112009009785428-pat00033
가 인가되면,
Figure 112009009785428-pat00034
에는
Figure 112009009785428-pat00035
의 출력 전압값과 동일한 전압이 인가된다. 즉,
Figure 112009009785428-pat00036
가 된다.
Figure 112009009785428-pat00037
는 측정하고자 하는 전기 화학적 상태에 따라 그 저항값이 변한다. 전기 화학적 상태에 따라
Figure 112009009785428-pat00038
의 저항값이 변하면
Figure 112009009785428-pat00039
을 일정하게 유지하기 위하여 차동 차이 증폭부(200)는
Figure 112009009785428-pat00040
을 조절한다. 조절된
Figure 112009009785428-pat00041
은 전류-전압 변환 증폭부(300)에 의해
Figure 112009009785428-pat00042
으로 출력되고, 출력된
Figure 112009009785428-pat00043
을 측정하면, 전기 화학적 상태에 따른
Figure 112009009785428-pat00044
의 변화를 측정할 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 차동 차이 증폭부의 구현예를 도시한 회로도이다.
도 4를 참조하면, 차동 차이 증폭부가 입력되는 신호의 전 범위에서 동작할 수 있도록 차동 차이 증폭부의 입력단, 즉, A(Vpp 및 Vpn)와 B(Vnp 및 Vnn)를 NMOS 쌍과 PMOS 쌍으로 병렬 연결하여 레일-투-레일(rail-to-rail) 형태로 연결하였다. 그러므로써 상기 차동 차이 증폭부에 입력되는 전원 전압의 범위 내에서 모든 신호 영역을 입력시킬 수 있도록 구현하였다. 뿐만 아니라, A와 B의 출력을 폴디드 캐스코드(folded cascode) 구조로 구현하여 차동 차이 기능이 수행되도록 하였다.
또한, 두 개의 구동 트랜지스터는 각각 전원과 접지로 연결하여 출력단에서 인가되는 전압의 범위 내에서 동작이 가능하며, 출력단을 AB급 푸시풀(push-pull) 형태로 공통 소오스형 증폭기를 연결함으로써 이득을 얻게 하였다. 또한, VBP와 VBN의 바이어스 전압이 게이트로 들어가는 트랜지스터를 이용하여 두 개의 출력 구동 트랜지스터가 동시에 오프되는 것을 방지하였으며, 안정한 동작을 위하여 보상 캐패시터 Cc를 출력단과 캐스코드 단에 연결하였다. 바람직하게는, 보상 캐패시터 Cc는 출력 Vout과 출력 구동 트랜지스터의 게이트에 연결하지 않고, 게이트가 BIAS2 또는 BIAS3와 연결되는 트랜지스터의 소스에 연결하면, 적은 소모 전력으로 주파수 특성을 개선할 수 있다.
도 4에 도시된 차동 차이 증폭부의 입력단 바이어스 전류는 모두 3.4㎂이며, 출력단 구동 전류는 센서부의 부하 저항에 따라 1㎃까지 가변 구동되도록 구현하였다.
도 5a 내지 도 5c는 도 4의 차동 차이 증폭부를 이용한 모의 실험 결과 데이터의 일 예를 도시한 그래프이다.
도 5a는 차동 차이 증폭부의 이득을 도시한 그래프로써 차동 차이 증폭부의 이득은 약 97dB 정도이다.
도 5b는 차동 차이 증폭부의 위상 여유(phase margin)를 도시한 그래프로써 차동 차이 증폭부의 위상 여유는 약 101°이다.
도 5c는 차동 차이 증폭부의 공통모드 제거비(CMRR: Common Mode Rejection Ratio)를 도시한 그래프로써 차이 차동 증폭부의 공통모드 제거비는 약 170dB이다.
통상의 센서 시스템은 약 120dB 이상의 공통모드 제거비를 필요로 한다. 본 발명에 따른 차동 차이 증폭부는 약 170dB의 공통모드 제거비를 가지므로 센서에 부하 캐패시터가 추가되어도 안정적으로 동작할 수 있다.
도 6a 내지 도 6d는 도 3의 본 발명에 따른 차동 차이 증폭부를 이용한 정전압 분극 회로의 입출력 특성을 도시한 그래프이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 따른 차동 차이 증폭부를 이용한 정전압 분극 회로의 입출력 특성을 도시한 그래프로써, 센싱 저항(RFW)이 1㏁이고, 전류-전압 변환 증폭부(300)의 저항(
Figure 112009009785428-pat00045
)이 1㏁이며,
Figure 112009009785428-pat00046
가 10㎑의 정현파인 실시예를 도시한다.
도 6a는 차동 차이 증폭부(200)의 제1 차동 입력단(210)에 입력되는 신호, 즉 전압 전원부(250)의 입력 전압(
Figure 112009009785428-pat00047
)의 파형을 도시한다. 제1 차동 입력단(210)의 반전 입력단자(Vpn)에는 공통 전압 1.65V의 공통 전압을 인가하고, 비반전 입력단 자(Vpp)에는 공통 전압 1.65V에 10㎑의 피크치 50㎷ 신호를 추가하여 입력한다.
도 6b는 1㏁의 센싱 저항(RFW)에 인가되는 전류값, 즉 센서부(100)로부터 출력된 전류(
Figure 112009009785428-pat00048
)의 파형을 도시한다. 도 6b를 참조하면, 센싱 저항(RFW)에 피크값 전류 50㎁(=50㎷/1㏁)가 흐르는 것을 볼 수 있다.
도 6c는 작동 전극(WE)에 인가되는 신호, 즉
Figure 112009009785428-pat00049
의 파형을 도시한다. 도 6c를 참조하면, 도 6a에 도시된 전압 전원부(250)의 출력 전압(
Figure 112009009785428-pat00050
)와
Figure 112009009785428-pat00051
이 동일한 것을 알 수 있다.
도 6d는 전류-전압 변환 증폭부(300)에서 출력되는 전압, 즉
Figure 112009009785428-pat00052
의 파형을 도시한다. 도 6d를 참조하면, 위상만 180°변화하고, 차동 차이 증폭부(200)에 입력된 신호와 동일한 10㎑의 피크치 50㎷ 신호가 출력되는 것을 볼 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 차동 차이 증폭부를 이용한 정전압 분극 회로는 차동 차이 증폭부(200)를 이용하여 회로를 간단하게 구현하여도 정상 동작을 수행하는 것을 볼 수 있다.
도 7은 도 3의 본 발명에 따른 차동 차이 증폭부를 이용한 정전압 분극 회로의 입출력 특성을 도시한 그래프로써,
Figure 112009009785428-pat00053
가 DC인 실시예를 도시한다.
제1 차동 입력단(210)의 반전 입력단자(Vpn)에는 공통 전압 1.65V의 공통 전압을 인가하고, 비반전 입력단자(Vpp)에는 0V부터 3.3V의 범위까지의 신호를 입력한다. 도 7에 도시된 바와 같이 전류-전압 변환 증폭부(300)에서 출력되는 전압은 3.3V에서 0V의 범위까지 출력되는 것을 알 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 차동 차이 증폭부를 이용한 정전압 분극 회로는 DC가 입력되어도 입력되는 신호의 전 범위 내에서 출력 신호도 동일하게 출력되는 것을 볼 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 여타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 이하의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 정전압 분극 회로를 도시한 회로도.
도 2는 종래 기술에 따른 완전 차동형 정전압 분극 회로를 도시한 회로도.
도 3은 본 발명에 따른 차동 차이 증폭부를 이용한 정전압 분극 회로를 도시한 회로도.
도 4는 도 3에 도시된 차동 차이 증폭부의 구현예를 도시한 회로도.
도 5a 내지 도 5c는 도 4의 차동 차이 증폭부를 이용한 모의 실험 결과 데이터의 일 예를 도시한 그래프.
도 6a 내지 도 6d는 도 3의 본 발명에 따른 차동 차이 증폭부를 이용한 정전압 분극 회로의 입출력 특성을 도시한 그래프.
도 7은 도 3의 본 발명에 따른 차동 차이 증폭부를 이용한 정전압 분극 회로의 입출력 특성을 도시한 그래프.

Claims (6)

  1. 보조 전극, 기준 전극 및 작동 전극을 포함하는 센서부; 및
    전압 전원부의 출력 전압을 입력으로 하는 제1 차동 입력단과 상기 기준 전극과 상기 작동 전극 사이의 전압을 입력으로 하는 제2 차동 입력단을 포함하는 차동 차이 증폭부
    를 포함하되,
    상기 센서부는,
    상기 보조 전극 및 상기 기준 전극 사이에 접속되는 보상 저항; 및
    상기 기준 전극 및 상기 작동 전극 사이에 접속되며, 측정하고자 하는 전기 화학적 상태에 따라 저항값이 변하는 센싱 저항을 포함하며,
    상기 차동 차이 증폭부의 출력 신호는 상기 보조 전극에 인가되는 것을 특징으로 하는 분극 회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준 전극과 상기 작동 전극은 각각 상기 제2 차동 입력단의 비반전 입력단자 및 반전 입력단자에 접속되는 것을 특징으로 하는 분극 회로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 작동 전극에 접속된 전류-전압 변환 증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분극 회로.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 차동 차이 증폭부의 출력 신호는 하기의 수학식 1에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 분극 회로(
    Figure 112009009785428-pat00054
    는 차동 차이 증폭부의 개루프 이득,
    Figure 112009009785428-pat00055
    및
    Figure 112009009785428-pat00056
    은 제1 차동 입력단에 인가되는 전압,
    Figure 112009009785428-pat00057
    및
    Figure 112009009785428-pat00058
    은 제2 차동 입력단에 인가되는 전압).
    Figure 112009009785428-pat00059
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센서부의 출력 전류는 하기의 수학식 5에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 분극 회로(
    Figure 112011039205993-pat00060
    는
    Figure 112011039205993-pat00061
    에 걸리는 전압,
    Figure 112011039205993-pat00062
    는 전원 전압부의 출력 전압,
    Figure 112011039205993-pat00063
    는 상기 기준 전극 및 작동 전극 사이에 구비되는 센싱 저항).
    Figure 112011039205993-pat00064
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