参考https://blog.csdn.net/y511374875/article/details/79090837

一个典型的恒压电路由三部分组成:
1.  如果需要，带有偏置电压的控制电路
2.  电流测量电路
3.  短路场效应晶体管，当电源断开时，工作电极与参考电极连接

 

电化学气体传感器为什么要加偏置电压？

为了保证传感器正常工作，并准确工作，和工作在线性区，有的传感器，是有源器件，这样的传感器就需要工作电压，有的传感器是无源器件，但是却是非线性器件，这样的传感器就必须加偏置电压，使其工作在接近线性的区域。

关于电源去耦https://blog.csdn.net/y511374875/article/details/53286282

采样的一些注意事项https://blog.csdn.net/y511374875/article/details/79090925

AAN 105-03知识点总结

IC2提供工作电极需要的电流

IC2的输入偏置电流要求小于5nA

开关闭合时，Q1高阻态，IC2提供使参考电极和工作电极相同电势的电流

有毒气体传感器的电容特别大，小偏移容易引起大震荡，所以要有低的失调电压，小于1mv甚至小于100uv最好

如果箔是参考电极，CO是氧化气体，对电极的电压是-300~-400mV（相对地），如果是氢离子而不是氧原子，这个电压可达-1.05V。如果减少气体（如NO2或CL2），将会迫使对电极去氧化水，以至于对电极的电压为+600~+800mV(相对于参考电极)，也取决于参考电极的类型。因此，必须要求IC2提供足够的电压摆动去驱动对电极到合适的电势，充分提供传感器需要的电流。如果做不到，在被测物浓度特别高的情况下，将会出现特别严重的非线性情况。最好允许IC2有上下1.1V的摆动（加上所有的偏置电压）。这意味着CO或H2S传感器的对电极通常应该是-350mV（对地），因此IC2需要一个负的电压供给。如果使用的是单端低压电源供给，要注意放大器的需求电流要有一个合适的上下浮动。

表一是各种传感器产生的最大稳态电流，没有一款传感器能产生超过210uA的电流，但对于一个通用的电路至少要有500uA，这个数值在经过检测的组合电路/传感器中可以被适当的减少。

当在一种电活性气体中打开传感器或连接的是一个新传感器时，传感器可能会产生几个mA的浪涌电流，可能导致IC1被钳住，这取决于当前IC1的驱动能力；在如此高的电流瞬态中，如果IC1的反相输入有一个大的反馈电阻，那么它不可能维持虚拟地。在电路连接前一定要先连接传感器。

一般来说，Alphasense公司的传感器工作在零偏模式下，然而一些传感器（如NO），需要偏置电压（正负150或300mv）。另外，传感器对某些气体的交叉灵敏度可以通过增加偏置电压来提高（对于单向量测量，交叉灵敏度就是干扰）。

注意事项：如果偏差不正确，性能也会下降。如果给一个不需要偏置电压的传感器偏置电压，会损坏这个传感器

如果你希望注入偏置电压，那么也要确保你的偏置电压是稳定的；几mV的改变可能影响气体的灵敏度，几mV的快速变化可能对传感器输出产生长达数小时的瞬态效应。偏置电路图如下图。

上图中，对地的10K电阻可以移除，去减少对Vbias的分流。

当仪器关闭时应该保持偏置，这可以通过使用一个随时都开着的按钮电池完成，在这种情况下，IC2的输入偏移量不是关键的。
临界的，但其随温度等的漂移必须要小。

电流测量电路：IC1是一个跨阻抗型的单级运放(电流转电阻)，传感器电流通过R4反射，产生相对于虚拟地的输出电压。

C3减少高频噪声。有时最好使用两个运算放大器来提供所需的输出；第一阶段应该使用低值的R4，让电路阻止传感器
在瞬态条件下的电流，然后是第二个电压增益阶段，以提供所需的输出。IC1的输入偏置电压会增加传感器的偏置电压(如工作电极将从0V偏移）所以输入偏移量应该保持在低水平。生成的电流可以是正的也可以是负的：在工作电极上氧化的传感器(如CO)产生电流进入IC2，同时减少工作电极(如cl2或NO 2)使电流下降。所以对于第二种情况，确保IC2有足够的电流下沉能力。

测量电路使用(负载电阻(Rload )和内部传感器的组合电阻)和(内部传感器电容)建立RC电路;Rload的选择是在最快响应时间(低电阻Rload)和最佳噪声(高电阻Rload)之间的折中（低电阻Rload):这种RC电路同时影响rms噪声和响应时间:响应时间随负载电阻的增加呈线性增加，噪声随负载电阻的增加迅速减小。由于其低阻抗特性在电路中，最好使用低噪声电流的运放(通常以牺牲噪声电压为代价)以获得最佳的整体噪音性能。

当传感器电流流过Rload时，传感器的偏置电位会发生微小变化。这就增加了传感器的稳定时间，因为传感器需要很短的时间去重新稳定当气体被应用时，但是这个瞬态通常不会被看见除非在高浓度的气体混合物和高R负载电阻。

参考下面的表1来计算测量电路所需的增益。如果你的探测器/仪器不使用全量程的传感器，只需将灵敏度乘以你的幅度，确定传感器的最大电流。因为敏感性是典型值，允许超过全比例典型值的20%输出到A/D转换器。

在无偏压传感器上添加短场效应晶体管是一种很常见的做法，以便当电源移除时参考电极和工作电极短接(有几十欧姆的剩余电阻)，只要使用电源，短路场效应晶体管正常开路，这种“零偏差”状态确保当您接通电路后切换时，传感器立即准备好。

如果你通过IC2提供偏置电压，那么当你关闭电路时，传感器会为零偏置，因此，当你重新施加一个偏置电压，它将需要一个重要的时间(可能数小时)让传感器重新建立平衡。建议，对于偏置电路，偏置电压始终要保持在开启状态，不使用短路场效应晶体管。这将不影响传感器的使用寿命。

理想的情况下，测量和控制电位器中的放大器直接安装在电位器的正下方。传感器保持最短的引线，因为是低阻抗和低传感器电流。

注意,有毒气体传感器敏感变量,通常±15%。所以你必须调整灵敏度在用于调整传感器灵敏度变化的软件。

对灵敏度的温度依赖性进行校正也是正常的;零电流不是通常温度校正，除非测量要求低，低精度浓度。