Other Parts Discussed in Thread: OPA703, OPA391, TINA-TI
工具/软件：
尊敬的团队：
我将使用 OPA703来实现下面给出的电路。该电路可 从此处获得。
我不完全了解上述电路。下面给出了我的问题。
我想知道该电路如何保持参考电极和工作电极的电位相同。
在这里您可以看到工作电极连接到 IC1和参考电极连接到 IC2。它们不在公共回路中。然后该电路如何在工作电极和参考电极上保持相同的电势。
此致
Hari
尊敬的 Hari：
Unknown 说：可否知道此电路如何保持参考电极和工作电极的电位相同。
我附上恒电位仪应用手册以供您参考。
Unknown 说：然后此电路如何在工作电极和参考电极上保持相同的电势。
在3电极系统内部、它有离子电解质、通过电极和液体界面传导离子或电流。 参考电极放置在非常靠近工作电极的位置、Working 与 Reference 之间的参考电势通过3电极单元内的离子传导保持。
请看一下 youtube.com 上的视频剪辑、我在这里列出了一个。 有很多关于主题的视频剪辑。 这涉及电化学、在3电极系统内部发生氧化还原反应的电子设备。 我不会在这里解释它的工作原理。
https://www.youtube.com/watch?v=pzB122dTij8
在运算放大器方面、 OPA391 或 LMP7721或 其他几款低 Ib 电流运算放大器是恒电位仪应用的理想选择。
https://www.ti.com/lit/ug/snou004/snou004.pdf
如果您有其他问题、请告诉我。
此致、
Raymond
尊敬的 Raymond：
非常感谢。
我是连接这个 氯传感器 从 Alphasense。 这是零偏置传感器。
我遵循 Alphasense 提供的参考设计、只需进行极少的更改。在参考设计 Alphasense 中、建议使用双电源作为运算放大器。但我将使用3.3V 的单电源
下面是参考设计的电路。
我的修改后的电路如下所示。系统的电源为3.3V。我唯一做的更改是、在两个运算放大器的同相输入的参考设计中、您可以看到两个运算放大器的非反相输入端均接地。在我的设计中、我在两个运算放大器的同相输入端提供了 Vdd/2的电压。请问以下电路是否正常。
尊敬的 Hari：
[引用 userid="433553" url="~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1510064/opa703-potentiostat-clarification-needed/5806151 #5806151"]我遵循 Alphasense 提供的参考设计并进行最小更改。在参考设计 Alphasense 中、建议对运算放大器使用双电源。但我将使用3.3V 的单电源[/报价]取决于您选择的是哪一个 Cl2细胞、底部有集成 Ag/AgCl 参考电极、上部没有。 请记住、Ag/AgCl 是一种化学参考电极(在饱和 KCl 溶液中、Ag/AgCl 电势约为198mV)、 相当于电子参考电极。 您需要一个或另一个、而不是两个。 它们在 Cl2 3电极细胞内等效。
重新等级为单电源轨为运算放大器供电、是的、您可以使用所绘制电路来偏置同相输入、只需要几百 mV 的偏置电压。 下图用于偏置计数器电极、其3.3/2对于 Cl2细胞过高。 请查阅制造商的建议。
以下电路中的 Vbias = Vcc/2是可以接受的(我认为由于您的增益、该电路应该更低)这是为了建立输出的工作点、0ppm Cl2浓度可能在 Vbias 点以上运行。
由于大气中不含 Cl2气体或很少的气体、您只需在最小 VCM 线性工作范围以上设置200-500mV。 对于 OPA391运算放大器、由于电路的增益较高(高达220V/V)、我将配置 Vbia = 0.2Vdc。 您需要选择低 Vos 运算放大器、因为运算放大器的增益非常高。 否则、输出端的失调电压误差可能会很大。 温度漂移也是一个因素。 (您可能能够消除 Vos 错误、但必须在每次测量中完成)。
下面是用于测量溶液中 H+的 pH 电极传感器示例。 它与 Cl2气体传感器非常相似、它使用 Nernst 方程来计算浓度。 请确保您有一个非常精确和稳定的温度传感器(优于或等于+/-1C、非常重要)。 此外、布局应非常相似。
如果您有其他问题、请告诉我。
此致、
Raymond
尊敬的 Hari：
是的、可以完成。 如果您在 TINA-TI 中制作通用原理图、我将回顾一下。 请根据您的需求选择运算放大器。 OPA391价格合理、非常适合该传感应用。 您可以使用其他放大器、但您需要了解在选择运算放大器时的优缺点。
Cl2传感器的输出为电流、而不是电压。 因此、需要通过运算放大器将输出级配置为 TIA。 请告诉我您使用 Cl2传感器时的 Vbias 电压是多少。 由于 Cl2气体中不存在大气、因此输出阶段只能随着 Cl2气体浓度的增加而上升。 TIA 处的 Vbias 电压是 Cl2气体中的0ppm。 然后绘制输出电压与 Iin 的关系图、这是校准图。 请确保这在温度范围内是可重复的、这就是 T sensor 测量非常重要(如果 T 不准确、这就是主要误差源)的原因。
传感器的输出可能已经过温度补偿(请与制造商核实)、在这种情况下您无需使用 Nernst 方程(单元已经完成或线性化、并且您已为功能付费)。
此致、
Raymond
尊敬的 Raymond：
我 为我的仿真建模了 CL2传感器。请参阅下面的电路图。我还随附了仿真文件。
请告诉我您的想法。
e2e.ti.com/.../CL2_5F00_POTSTAT.TSC
此致
Hari
尊敬的 Hari：
电极差时、需要这个 TIA 电路。 我没有优化该电路、因为我不知道 WE (工作)电极处 Cl2单元的电容。
由于 Cl2气体的输出是电流源、因此需要实施 TIA 电路。 制造商提供的其他传感器可能输出电压。
BTW、"我的理解"基于数据表。 Cl2传感器可能在内部从电流转换为电芯的电压。 如果是这种情况、则电压增益电路正确。 但是、您需要将 Vbias 电压降低到200mV 范围、否则输出电压将饱和、如果偏置到1.65V、那么3.3V 电压轨的有用范围只为1.65V。
e2e.ti.com/.../Cl2-TIA-sensor.TSC
在 CE (计数器)电极上、我不相信您可以在电极上施加1.65V 电压。 对于这样的小型电池来说、它有点高、您需要咨询制造商。 数据表指出应为+/-150mV 或300mV。 我认为、300mV 对于单电源轨更合理。 否则可能会损坏气体池。
Ag/AgCl 基准仅在0.2V 范围内、同相输入连接到双电源轨中的 GND。
如果您有其他问题、请告诉我。
此致、
Raymond
尊敬的 Hari：
我对规格的解释是、正如我所模拟的那样、电流流入我们。 这里的 GND 节点连接到我们。 请要求制造商对此进行验证。
Cl2气体在 WE 减少,这意味着电子从我们流出,而按照惯例的电流流入 WE。 因此、我认为负电流是由该惯例指定的。 因此、TIA 电压应随着[CL2]浓度的增加而增加。
如果电芯在输出端提供电压、则不受支持。 如果传感器输出电压、则以下电路正确。 但我认为这是裸3电化学电池。
BTW、30ppm-50ppm Cl2气体对人类致命。 因此、我认为气室的 Cl2浓度只能感应到高达10ppm 的值。 再次与供应商核实、因为我不相信它的电流会达到-6uA (这是很多 ppm Cl2气体)。
TIA 电阻器中产生的电压始终从1.65V 减去。
输出电压取决于电流如何流过反馈电阻器。 检查 WE 处的电流方向。 如果它的流动与我所模拟的相反、那么您的计算是正确的。
此致、
Raymond
