[發(fā)明專利]一種具有歐姆壓降自動補(bǔ)償功能的快速掃描電路

在審

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• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN109542153A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章政煥;鄔楊波;陳庚;謝建軍;郭智勇
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33226
• 代理人: 方小惠

本發(fā)明公開了一種具有歐姆壓降自動補(bǔ)償功能的快速掃描電路，包括交流電源、掃描主體電路、反饋補(bǔ)償電路、第一整形電路、第二整形電路、頻率檢測電路以及補(bǔ)償模塊，第一整形電路的輸入端和掃描主體電路的輸入端連接，第二整形電路的輸入端和掃描主體電路的輸出端連接，頻率檢測電路的第一輸入端和第一整形電路的輸出端連接，頻率檢測電路的第二輸入端和第二整形電路的輸出端連接，補(bǔ)償模塊的第一輸入端與頻率檢測電路的第一輸出端連接，補(bǔ)償模塊的第二輸入端與頻率檢測電路的第二輸出端連接，補(bǔ)償模塊的第三輸入端與掃描主體電路的輸出端連接，補(bǔ)償模塊的輸出端和掃描主體電路的反饋端連接；優(yōu)點(diǎn)是操作簡便，可以及時(shí)補(bǔ)償自激振蕩。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種快速掃描電路，尤其是涉及一種具有歐姆壓降自動補(bǔ)償功能的快速掃描電路。

背景技術(shù)

伏安法通過改變電極電位的掃描速率來考察所研究體系的電化學(xué)性質(zhì)，并可作循環(huán)掃描以獲取其它電化學(xué)技術(shù)無法獲取的反向信息，為目前常用的一種電化學(xué)技術(shù)。伏安法可方便地提供化學(xué)或生物化學(xué)物種氧化還原過程的熱力學(xué)參數(shù)，還可直接洞察各種電化學(xué)反應(yīng)的動力學(xué)信息，如：測定體系的異相電子傳遞速率常數(shù)、考察體系的多步電子傳遞過程、檢測反應(yīng)中間體的產(chǎn)生與反應(yīng)和研究電子轉(zhuǎn)移的伴隨化學(xué)反應(yīng)等。

伏安法所使用的電位掃描速率越高，其所能分辨的動力學(xué)時(shí)間窗口就越向低端延伸，更快的異相或均相反應(yīng)可以被研究，更短壽命的中間體可以被跟蹤，這樣可以大大擴(kuò)展對電子轉(zhuǎn)移和化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的認(rèn)識。因此，快速掃描電路設(shè)計(jì)技術(shù)是進(jìn)一步推動伏安法發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。快速掃描伏安法輸出電流中包含兩種電流分量：其一是掃描電壓通過電極電容所產(chǎn)生的充電電流i_c，即背景電流，該背景電流沒有包含電化學(xué)檢測所需的信息；其二為電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的法拉第電流i_f。隨著掃描速度的增加背景電流線性增大，若不加控制，則背景電流有淹沒法拉第電流之勢，由此導(dǎo)致輸出信號信噪比的降低。

文獻(xiàn)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.)中提出了一種雙運(yùn)放快速掃描電路，其電路圖如圖1所示，電化學(xué)池的等效電路圖如圖2所示。該雙運(yùn)放快速掃描電路采用正反饋歐姆壓降補(bǔ)償技術(shù)實(shí)現(xiàn)，包括交流電源Vs、掃描主體電路和反饋補(bǔ)償電路，掃描主體電路由電化學(xué)池、兩個(gè)運(yùn)算放大器運(yùn)放A1和A2和五個(gè)電阻(R、R、R₁、R_f和R_s)組成，反饋補(bǔ)償電路由一個(gè)滑動變阻器R_w1組成，掃描主體電路的輸入端接入交流電源Vs，掃描主體電路的反饋端與滑動變阻器R_w1的滑動端連接，掃描主體電路的輸出端和滑動變阻器R_w1的一端連接。該雙運(yùn)放快速掃描電路的輸出電壓可以表示為：

該雙運(yùn)放快速掃描電路的工作原理是：運(yùn)算放大器A2的輸出電壓通過滑動變阻器R_W1正反饋回運(yùn)算放大器A1的同相輸入端，疊加于輸入掃描信號，由此補(bǔ)償電化學(xué)池的溶液電阻所造成的歐姆電壓降，消除電化學(xué)池的溶液電阻所帶來的伏安曲線歪曲，最終獲得較好的伏安信號。但使用手動調(diào)節(jié)滑動變阻器R_W1實(shí)現(xiàn)正反饋補(bǔ)償?shù)姆椒y以控制溶液電阻壓降補(bǔ)償情況，若操作不當(dāng)，電路極易出現(xiàn)自激振蕩的情況，該缺陷的存在使得電路難以滿足操作簡便的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種正反饋補(bǔ)償操作簡便，可以及時(shí)消除自激振蕩情況的具有歐姆壓降自動補(bǔ)償功能的快速掃描電路。