[发明专利]一种分布式水体电导率检测电路及其关键模块

权利要求书

1.一种分布式水体电导率检测电路，其特征在于，由激励源特性程控设置电路、程控交流精密恒流源电路、电导率测量电极选择电路、电导率测量信号采集电路构成；

所述激励源特性程控设置电路，由1个有缘晶振、1个双四位的二进制计数器SN74LS393、1个模拟开关74HC4051、1个模拟开关74HC4053、2个双精密运放芯片OPA2277、1个基准芯片ADR4525、多个电阻和电容构成；

有缘晶振产生32.768kHz固定频率的交流信号，VCC模拟电压为5V，双四位二进制计数器分频，产生CK0~CK7，由模拟开关U3控制位SET0、SET1、SET2程控选择输出FCLK；控制位SET3使能位，控制U3工作；R17是大小为1KΩ的普通电阻；U5基准芯片输出+2.5V基准电压VREF，芯片对地有旁路电容；VREF经U6A阻抗变换并滤波定义为NREF是-2.5V电压，R1、R2为比例电阻选择大小为10KΩ的10ppm/℃低温漂、高精密电阻；U4是模拟开关，由控制位FCLK、SET4、SET5选择XO、X1、Y0、Y1、Z0、Z1输出；选择输出三个档位分别是SUQH、SQUM、SQUL；SQUH经过VREF和NREF选择输出幅度为±2.5V的方波；SUQM经过R3、R4、U7B阻抗变换并滤波定义，R3、R4分别选择大小为9KΩ、1KΩ的10ppm/℃低温漂、高精密电阻；SQUM为±0.25V的方波；SQUL经过R5、R6大小为9KΩ、1KΩ的10ppm/℃低温漂、高精密电阻阻抗变换得到±0.025V的方波；SQHM是SQUH和SQUM直接选择输出的±2.5V和±0.25V方波；SQU是SQHM和SQUL选择输出的±2.5V、±0.25V、±0.025V方波，其中SQU经过U6B跟随输出；

所述程控交流精密恒流源电路，由1个双精密运放芯片OPA2277、1个开关二极管BAV199和多个精密低温漂电阻构成；

SQU选择输出不同幅值的方波，恒流源IOUT输出不同大小驱动电流，R7、R8、R9、R10、R12、R13、R14、R15选用大小为10KΩ的10ppm/℃低温漂、高精密电阻，或：R12、R13、R14、R15采用温度特性匹配的精准电阻器网络芯片，使输出的工作电流具有极低的温度漂移特性；R11选用1KΩ的电阻；开关二极管D1对电路进行过流保护，防止出现过大电流对后续电路造成损害；

所述电导率测量电极选择电路，由4个单芯片CMOS模拟多路复用器ADG5208和两个连接器组成；

JX和JY为2个连接器代表X和Y两组电导率测量电极，XA、XB、XC、XD、XE、YA、YB、YC、YD、YE分别代表两组不同的电极；每个电极有两根线构成；4个单芯片CMOS模拟多路复用器都是由3位二进制地址线SET8、SET9、SET10控制输出，选择将XA、XB、XC、XD、XE、YA、YB、YC、YD、YE8路之一切换至公共输出D，SET11控制芯片使能；其中AGND为模拟地，供电电压为±9V是模拟电路供电电压；U9和U10公共输出分别是IOUT和AGND；U11和U12是电压输入端，分别输入测量差动电压的两端VIH和VIL；

所述电导率测量信号采集电路，由2个位移缓存器74HC595、1个可编译程控仪表放大器AD8253、1个精密运放AD8512、1个RMS-DC转换器LTC1968、1个24bitADC LTC2400、1个开关二极管BAV199和多个电阻电容组成；

U13由VREF提供+2.5V基准电压，VIH和VIL是测量电导率差动信号的输入端，RMSIN是输出单端对地的测量信号；SET12和SET13是2位地址线，能够程控设置输出信号放大1、10、100、1000倍；D2开关二极管在+5V电压和GND之间；信号RMSIN经电阻R16和精密运放U14A跟随，；U15是RMS-DC转换器作用是真有效值转换，两个输入信号通道IN1、IN2，IN2输入基准电压VREF，U15输出信号ADIN送U16，24bitADC采集，ADC基准电压是VREF由基准芯片提供，MSCK、MSDI、ADCS分别是时钟线、数据线、片选线；需电气隔离即可和微处理器交换信息。