[发明专利]一种具有欧姆压降自动补偿功能的快速扫描电路

说明书

本发明公开了一种具有欧姆压降自动补偿功能的快速扫描电路，包括交流电源、扫描主体电路、反馈补偿电路、第一整形电路、第二整形电路、频率检测电路以及补偿模块，第一整形电路的输入端和扫描主体电路的输入端连接，第二整形电路的输入端和扫描主体电路的输出端连接，频率检测电路的第一输入端和第一整形电路的输出端连接，频率检测电路的第二输入端和第二整形电路的输出端连接，补偿模块的第一输入端与频率检测电路的第一输出端连接，补偿模块的第二输入端与频率检测电路的第二输出端连接，补偿模块的第三输入端与扫描主体电路的输出端连接，补偿模块的输出端和扫描主体电路的反馈端连接；优点是操作简便，可以及时补偿自激振荡。

技术领域

本发明涉及一种快速扫描电路，尤其是涉及一种具有欧姆压降自动补偿功能的快速扫描电路。

背景技术

伏安法通过改变电极电位的扫描速率来考察所研究体系的电化学性质，并可作循环扫描以获取其它电化学技术无法获取的反向信息，为目前常用的一种电化学技术。伏安法可方便地提供化学或生物化学物种氧化还原过程的热力学参数，还可直接洞察各种电化学反应的动力学信息，如：测定体系的异相电子传递速率常数、考察体系的多步电子传递过程、检测反应中间体的产生与反应和研究电子转移的伴随化学反应等。

伏安法所使用的电位扫描速率越高，其所能分辨的动力学时间窗口就越向低端延伸，更快的异相或均相反应可以被研究，更短寿命的中间体可以被跟踪，这样可以大大扩展对电子转移和化学反应动力学的认识。因此，快速扫描电路设计技术是进一步推动伏安法发展的关键技术之一。快速扫描伏安法输出电流中包含两种电流分量：其一是扫描电压通过电极电容所产生的充电电流i_c，即背景电流，该背景电流没有包含电化学检测所需的信息；其二为电化学反应所产生的法拉第电流i_f。随着扫描速度的增加背景电流线性增大，若不加控制，则背景电流有淹没法拉第电流之势，由此导致输出信号信噪比的降低。

文献1(ZhiyongGuo,Xiangqin Lin*,Zhaoxiang Deng,“Undistorted cyclicvoltammograms at scan rates up to 2.5MV·s-1through positive feedbackcompensation of ohmic drop”,Chinese J.Chem.2004,22,913-919.)中提出了一种双运放快速扫描电路，其电路图如图1所示，电化学池的等效电路图如图2所示。该双运放快速扫描电路采用正反馈欧姆压降补偿技术实现，包括交流电源Vs、扫描主体电路和反馈补偿电路，扫描主体电路由电化学池、两个运算放大器运放A1和A2和五个电阻(R、R、R₁、R_f和R_s)组成，反馈补偿电路由一个滑动变阻器R_w1组成，扫描主体电路的输入端接入交流电源Vs，扫描主体电路的反馈端与滑动变阻器R_w1的滑动端连接，扫描主体电路的输出端和滑动变阻器R_w1的一端连接。该双运放快速扫描电路的输出电压可以表示为：

该双运放快速扫描电路的工作原理是：运算放大器A2的输出电压通过滑动变阻器R_W1正反馈回运算放大器A1的同相输入端，叠加于输入扫描信号，由此补偿电化学池的溶液电阻所造成的欧姆电压降，消除电化学池的溶液电阻所带来的伏安曲线歪曲，最终获得较好的伏安信号。但使用手动调节滑动变阻器R_W1实现正反馈补偿的方法难以控制溶液电阻压降补偿情况，若操作不当，电路极易出现自激振荡的情况，该缺陷的存在使得电路难以满足操作简便的特点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种正反馈补偿操作简便，可以及时消除自激振荡情况的具有欧姆压降自动补偿功能的快速扫描电路。