使用電化學傳感器的單電源、微功耗有毒氣體探測器

由于這是極低頻1/f噪聲，所以很難濾除。然而，傳感器響應也極低；因此可以利用這一點，使用截止頻率為0.16 Hz的極低頻率低通濾波器（R5和C6）。即使是這樣的低頻濾波器，與30秒的傳感器響應時間相比，它對傳感器響應時間的影響也可忽略。

電化學傳感器的一個重要特性是極長的時間常數。首次上電時，輸出建立最終值可能需要幾分鐘。當暴露于目標氣體濃度的中量程階躍時，傳感器輸出達到最終值的90%所需的時間可在25秒至40秒之間。如果RE與WE引腳間的電壓產生劇烈幅度變化，傳感器輸出電流建立最終值可能需要幾分鐘。這也同樣適用于傳感器周期供電的情況。為避免啟動時間過長，當電源電壓降至JFET的柵極-源極閾值電壓（約2.5 V）以下時，P溝道JFET Q1將RE引腳與WE引腳短接。

兩節(jié)AAA電池或2.3 V至5.5 V電源為此電路供電。Q2提供反向電壓保護，ADP2503將輸入電源調節(jié)至傳感器供電所需的5 V電壓。

常見變化

如果使用可編程變阻器（如AD5271 ），而不是固定跨阻電阻(R8)，本電路就可以用于不同的氣體傳感器，而無需改變材料清單。AD5271提供20 kΩ、50 kΩ或100 kΩ的標稱電阻值。由于有256個跳變位置，因此100 kΩ選項的階躍為390.6 Ω。AD5271的電阻溫度系數為5 ppm/°C，優(yōu)于大多數分立電阻；其電源電流為1 μA，對系統功耗的影響極小。

雖然兩節(jié)AAA電池就能為圖1所示電路供電數月之久，一些應用可能需要使用外部電源運行。實施雙電源配置的最有效方式是使用內置開關且具有機械斷開特性的電源插座，在將外部電源插頭插入插座時可自動移除電池電源。

本文所述電路具有極低的功耗。使用兩個 ADA4528-1 運算放大器代替ADA4505-2可大幅降低噪聲，提高精度，但功耗也會增加。ADA4528-1具有實際為零的失調漂移和業(yè)界領先的低輸入電壓噪聲。

同樣，ADR3425 可取代ADR291，從而獲得極低溫漂；但代價是功耗增加。

最后，圖1所示電路適用于與12位ADC接口，例如大多數混合信號微控制器中的內置轉換器。

對于必須測量氣體濃度ppm比例的應用，使用ADA4528-1和ADR3425使得電路性能適合與16位ADC接口，例如AD7798或AD7171。

電路評估與測試

本電路使用 EVAL-CN0234-SDPZ電路評估板和EVAL-SDP-CB1Z系統演示平臺(SDP)評估板。此外，連接兩個電路板需要EVAL-CN0234-SDPZ附帶的小適配板。EVAL-CN0234-SDPZ包括AD7798 16位Σ-Δ型ADC，用于對電路的輸出電壓進行數字化處理。

CN-0234評估軟件與SDP板通信，以從EVAL-CN0234-SDPZ電路評估板捕捉數據。

設備要求

需要以下設備：

·帶USB端口的Windows? XP、Windows Vista（32位）或Windows 7（32位）PC

·EVAL-CN0234-SDPZ電路評估板和適配板

·EVAL-SDP-CB1Z SDP評估板

·CN0234評估軟件

·兩節(jié)AAA電池

·校準氣體（建議使用低于250 ppm的CO）

開始使用

將CN0234評估軟件光盤放入PC的光盤驅動器，加載評估軟件。打開“My Computer（我的電腦）”，找到包含評估軟件光盤的驅動器，打開Readme 文件。按照Readme 文件中的說明安裝和使用評估軟件。

功能框圖

圖3顯示測試設置的功能框圖。EVAL-CN0234-SDPZ-SCH PDF文件提供了完整電路原理圖。此文件位于CN0234 設計支持中。

圖3. 測試設置功能框圖