阅读说明：本技术 一种电化学检测用途微弱信号采样电路 (Weak signal sampling circuit for electrochemical detection ) 是由 余箫 胡佳薇 何佳艳 文薏凯 傅力 朱蕲 陆潇晓 于 2020-06-10 设计创作，主要内容包括：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。(The invention discloses a weak signal sampling circuit for electrochemical detection. According to the invention, when no current is input into the external working electrode circuit interface W, the field effect transistor Q1 is in a static state, and the internal resistance is small; when current is input into the interface W, forward voltage is applied to the grid G and the source S of the field effect transistor, the internal resistance is very high at the moment according to the characteristic of the P-channel junction type field effect transistor, the drain-source current is basically 0, the input signal of the working electrode circuit is not influenced, and the weak current signal is directly amplified through the amplifier OPA 1. The signal is amplified by a two-stage amplifier OPA2 after passing through an OPA1 to reach an ideal voltage signal, and the total amplification factor is the product of two-stage amplification factors.)

一种电化学检测用途微弱信号采样电路

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)。