[实用新型]一种便携式电化学工作站电路

说明书

本实用新型提供了一种便携式电化学工作站电路，可应用于微量特征物的三电极电化学检测场合，具有体积小、成本低、易于使用和携带、测量精度高等优点。包括控制电路，基准电压发生电路，恒电位仪电路，三电极传感器，微电流检测电路，串口输出电路和用于给以上模块提供工作电源的供电电路。具体通过维持三电极传感器电极间电压稳定的恒电位仪电路、测试响应电流的微电流测试电路、去除干扰的滤波电路实现了系统测试的高精度。

技术领域

本实用新型属于电化学工作站技术领域，具体涉及一种便携式电化学工作站电路。

背景技术

随着微电子技术和电化学检测技术的快速发展，三电极测试体系得到了广泛的应用，在常规电学测量、特征物定量分析、电化学检测等方面，皆有重要的应用。三电极系统包含工作电极(Work electrode)、参比电极(Reference electrode)、对电极(Counterelectrode)，被广泛应用于电化学分析中，对推动电化学学科的发展起着重要作用。研究三电极系统的常用设备是电化学工作站。电化学工作站是电化学测量系统的简称。在物质的定性定量分析、常规电化学测试、电化学反应机理的研究等方面，电化学工作站都可以被使用。电化学工作站功能强大，但价格昂贵，并且体积较大，操作复杂，因此在检测三电极体系、或要求便携式检测的场合无法满足检测需求，使用受到限制。

因此，开发一种新型便携式电化学工作站电路以解决上述问题是有必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种便携式电化学工作站电路。

便携式电化学工作站电路具体包括控制器、基准电压发生电路、恒电位仪电路、三电极传感器、微电流检测电路、串口输出电路和供电电路。其中：

控制器，是微处理系统，具备数模转换芯片通信总线接口和模数转换芯片通信总线接口；

基准电压发生电路，包括数模转换芯片和模数转换芯片，其中数模转换芯片与控制器以数字通信总线连接，并在控制器控制下完成数模转换，生成模拟电平信号，作为激励信号；模数转换芯片与控制器以数字通信总线连接，并在控制器控制下完成模数转换，采集模拟电平信号，并转换为数值信号，通过数字通信总线传送到控制器。

三电极传感器，包括工作电极、对电极和参比电极。

恒电位仪电路，包括比较器电路A1和跟随器电路A2，基准电压发生电路产生的激励信号连接到比较器电路A1的同相输入端，比较器电路A1的输出端连接三电极传感器的参比电极，跟随器电路A2的同相输入端连接三电极传感器的对电极，跟随器电路A2的输出端连接跟随器电路A2的反相输入端，同时，跟随器电路A2的输出端连接比较器电路A1的反相输入端。

微电流检测电路，包括电压电流I-V转换电路、放大电路、滤波电路和采样电路。

进一步，数字通信总线包括I2C、SPI、串行口、并行口等方式。

进一步，恒电位仪电路可将基准电压发生电路产生的激励信号准确施加于三电极传感器的工作电极和参比电极之间，驱动三电极传感器发生电化学反应产生电流。

进一步，微电流检测电路中的电压电流I-V转换电路包括精密运算放大器A3、反馈电阻R3、滤波电容c3，精密运算放大器A3的反相输入端连接三电极传感器的工作电极，反馈电阻R3和滤波电容C3并联连接，一端连接精密运算放大器A3的输出端，另一端连接精密运算放大器A3的反相输入端。

进一步，反馈电阻R3是噪声较小的金属膜电阻。

进一步，微电流检测电路中的放大电路是负反馈电路放大电路，包括精密运算放大器A4、信号输入电阻R5、负反馈电阻R4。

进一步，微电流检测电路中的滤波电路是低通滤波电路，包括精密运算放大器A5，电阻R6、电阻R7、电阻R8，滤波电容C4、滤波电容C5。