传感器放大电路解读

只看该作者 · 2018-7-24 21:18

本帖最后由 muzimaye 于 2018-7-24 21:20 编辑

zyj9490 发表于 2018-7-24 21:09
还有增加传感器的电流，必须要在参比电极与工作电极间加一个电压差，这个有没有？这样才能电化学反应。没 ...

这个是指在参考电极（RE）和对电极（CE）之间吗，这两个之间有一个恒压源电路。

1万 · 2018-7-24 21:27

muzimaye 发表于 2018-7-24 21:18
这个是指在参考电极（RE）和对电极（CE）之间吗，这两个之间有一个恒压源电路。 ...

说白了，调节同相端的电压，电压差就上去了。

只看该作者 · 2018-7-24 21:28

muzimaye 发表于 2018-7-24 21:18
这个是指在参考电极（RE）和对电极（CE）之间吗，这两个之间有一个恒压源电路。 ...

做了测量，RE和CE之间的电压差很小，大约是0.1v不到的样子。
RE是2.5v，CE是2.6v左右

1万 · 2018-7-24 21:29

要学习一下电化学知识，发生极化反应，需要多少电压（极化电压）？

1万 · 2018-7-24 21:29

muzimaye 发表于 2018-7-24 21:28
做了测量，RE和CE之间的电压差很小，大约是0.1v不到的样子。
RE是2.5v，CE是2.6v左右 ...

产生不了极化电流，要加大，

只看该作者 · 2018-7-24 21:34

zyj9490 发表于 2018-7-24 21:03
至少现在量的数据跟理论相符的，不可能有0.3V，太大误差，注意二级的输入电阻不平，失调电流引发的失调电 ...

是否在不安装传感器时，Voff通过1MΩ的电阻提供输入电流，代替传感器的输入，这样来保证有一个稳定的输入。

1万 · 2018-7-24 21:36

muzimaye 发表于 2018-7-24 21:34
是否在不安装传感器时，Voff通过1MΩ的电阻提供输入电流，代替传感器的输入，这样来保证有一个稳定的输入 ...

VOFF要比同相端的电压高才有效。

只看该作者 · 2018-7-24 21:38

本帖最后由 muzimaye 于 2018-7-24 21:41 编辑

不能回复。只能跟帖，才能发附件。这是参考电路变送板的主要参数。
从这个里面可以看出，是存在零点偏移的。而且发现零点偏移在0.3v左右的SO2和CO,电路工作正常。而NO2、O3这两种其它传感器，电路零点在0.005mv的样子，装上传感器，工作也不正常，感觉传感器也怎么工作。

只看该作者 · 2018-7-24 22:01

网上有一篇**，在讲解这个电路，但是只讲了SO2的采样电路，第二级运放是正端输入的。在最前面讲解了恒电位电路，里面的结论是VCE=Vref，难道是这两个电极相等？
**的地址为：http://www.cnblogs.com/BlueMountain-HaggenDazs/p/4933145.html

只看该作者 · 2018-7-24 22:12

zyj9490 发表于 2018-7-24 20:57
试加一个标准电流源进去，标准电压+标准电阻模拟出一个电流，试下，如3.5V+100K电阻串接在47欧的电阻，形 ...

从给的资料里面，灵敏度为灵敏度
(nA/ppm) NO2 -425 ，也就是1ppm对应-425nA, 因为测量的气体只有100ppb左右，所以电流几十nA, 非常小。

电路的增益(mV/nA) 0.726

1万 · 2018-7-24 22:12

muzimaye 发表于 2018-7-24 22:01
网上有一篇**，在讲解这个电路，但是只讲了SO2的采样电路，第二级运放是正端输入的。在最前面讲解了恒电 ...

传感器的体电阻足够小，是可以近似的。

1万 · 2018-7-24 22:16

muzimaye 发表于 2018-7-24 22:12
从给的资料里面，灵敏度为灵敏度
(nA/ppm) NO2 -425 ，也就是1ppm对应-425nA, 因为测量的气体只有100ppb ...

这么小的电流，要选偏置电流的运放，如CMOS运放，偏置电流要控制FA级，才能保证精度，还有布线是关键的，不应通过PCB 来走线了，这里就很有技术了。属于微电流放大器类了。用聚丙烯绝远线连到运放的输入脚。

1万 · 2018-7-24 22:45

估计问题比较多，我测1pa电流没问题。

只看该作者 · 2018-7-24 23:35

gxs64 发表于 2018-7-24 22:45
估计问题比较多，我测1pa电流没问题。

请教一下，你判断问题会在什么地方？
你的1pa电流是怎么测量的，设计时注意那些地方，希望能分享一下你的经验，谢谢。

只看该作者 · 2018-7-29 17:53

经过这段时间的测量，学习，请教。理解如下：
图中的第二级运放，目的是为了消除参考电压，同时为了滤波，一个很大的困惑为什么要采用发向放大。
采用反向放大后，相当于是正端要减负端，正端是参考电源2.5v，而第一级的输出2.55v以上，是大高于2.5v参考电压的，这相当于是一个差分电路，相减之后的值为负，而单电源中，不可能为负，导致输出其实为零。
不知道这样理解是否对？请高手给分析一下。
期待着高手指点！

只看该作者 · 2018-7-29 20:33

就这个电路说一下我的理解。我不是科班出生，如有错误，还望大家海涵。
这个电路和我见过的三电极的CO传感器的放大电路类似，想来大家原理都差不多。U4A的作用只是参考电极变化后的反馈，这通常是针对零电平漂移的，它的正输入端的2.5V电压也不是必需的，这个偏置电压与整个放大系统特别是U4B的正输入端的电压有关，也就是说，它们的值是可以作修改的，当然，在5V系统中，放大器线性摆幅最好的也的确是1/2电源电压，即是2.5V了。U4B是I/V转换电路，它的输出电压就是探头的输出电流在(R12+R17)上的压降。后级只是一个简单地R4/R6+1倍的放大器。按探头的输出电流的灵敏度计算，100ppm时，前级就能输出4.75V的变化电压，所以感觉这里的电路的后级是为其它小电流灵敏度的探头类型准备的，应该是厂家的DEMO板或是推荐电路，当你只用某一种探头的时候，完全可以只用前级输出到AD检测就可以了。再说说这里的参考电压侧的电阻网络分压，有点故弄玄虚，用4、5个阻来分压后的效果与用2个电阻分压的效果没什么分别，最终检测精度与这些都没有关系，还有像R12+R7这样子，完全可以用150K电阻替代，在电路噪音和效果上不会有任何差别。当然，这也许是我们作为民用级产品的设计理念的看法。电路设计前提是能达到功能，满足要求，越简化越好，带来的负面影响越小。像是故障率，可调试性等都会比复杂的电路好些。乱说一通，不要介意

只看该作者 · 2018-7-30 08:07

工作电极，参考电极测量都是2.5V，对电极（CE）是大于2.5V，在2.6-2.7V之间，请老师看一下，第一级的输出始终是高于2.5V的。

只看该作者 · 2018-7-30 08:10

各位高手，特别是了解熟悉电化学传感器的高手，上述问题困扰了很长时间，有指导解决此问题，我悬赏100金币，期待高手指点。

只看该作者 · 2018-7-30 17:38

传感器的型号是什么？或者说你能不能把dagtasheet贴出来？

只看该作者 · 2018-7-30 22:26

william008 发表于 2018-7-30 17:38
传感器的型号是什么？或者说你能不能把dagtasheet贴出来？

传感器的型号是NO2，根据资料，这个传感器为还原型，提供负电流。

NO2-B43F.pdf (292.26 KB)

从测试来看，在第一级放大电路之后，输出的电压大约在2.55v以上，是大于2.5v的，等于在中间参考点的上方，但是经过第二级放大电路，因为是反相放大，而且是取消掉2.5v的参考电压，这时得到的值应为负值，但是对单电源的运放来说，是否输出不了，导致输出为0伏。
这是我目前最大的困惑。
请分析一下，传感器在为负电流时，第一级的输出值的范围是多少，是否大于2.5v（参考电压），如果大于2.5v，第二级的反向反馈是否合理。

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