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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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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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