0　引　言

电化学领域中经常要检测一些已知溶液中分析物的浓度, 因此, 在对分析物进行检测时, 需要对其产生的伴随信号进行分析。一般情况下, 所产生的伴随信号为电压信号或者电流信号, 并且同被分析物的浓度成比例关系。通过对所得的电压或电流信号进行数据对比, 可以得到溶液中分析物的浓度值。恒电位仪是电化学传感器的接口, 其作用是将外部激励信号准确地施加于传感器上, 驱动样品溶液发生电化学反应, 并对产生的响应信号做相应的预处理(如, 信号转换、放大、滤波等)。恒电位仪的出现, 不仅解决了电化学研究过程中因反应造成外部激励信号值偏离的问题, 而且, 促进了电化学检测与分析领域的多元化发展。因此, 恒电位仪在电化学检测系统构成中占据了至关重要的地位。

1　三电极恒电位仪

本文采用电流型三电极电化学传感器恒电位仪。三电极体系与两电极体系的主要区别在于:除工作电极和辅助电极之外, 加入了参比电极。三电极恒电位仪的优势在于:1)参比电极是非极化电极, 有着稳定的电势, 其作用是作为控制和测量工作电极电势的参照点。而两电极体系只有工作电极和辅助电极, 在测试中只能控制二者之间的电势差, 并不能控制工作电极的电势;2)三电极的参比电极紧靠工作电极, 实质是采用减小液间距离的方式来减小溶液电阻。而两电极体系则是通过微小的电流来减小电阻。当有电流流过时, 引起二电极的辅助电极的电压变化, 进而使得引起工作电极电位的改变。理想的三电极恒电位仪电路主要由运算放大器、三电极体系、溶液分析物和读出电阻四部分构成, 。其中三电极体系由工作电极(WE)、参比电极(RE)和辅助电极(CE)构成。工作电极的作用是在外加电位Vbias下, 使待测溶液发生电化学反应, 从而测定该电极上产生的电流;辅助电极和工作电极构成一个导通回路;而参比电极作为工作电极和辅助电极的基准电极。

2　结　论

本文设计了一种基于电流镜的三电极电化学传感器CMOS恒电位仪电路。该电路的电流传感范围为20 pA～20 μA, 动态范围达120dB。相比于标准的单端恒电位仪电路, 该电路具有较高的动态范围和较低的功耗, 更能够满足电化学检测系统的需要。