使用電化學傳感器的單電源、微功耗有毒氣體探測器

流入WE引腳的電流對于每ppm氣體濃度低于100 nA；因此將此電流轉換為輸出電壓需要具有極低輸入偏置電流的跨阻放大器。ADA4505-2運算放大器在室溫下具有最大輸入偏置電流為2 pA的CMOS輸入，因此很適合這種應用。

2.5 V ADR291為電路建立偽地基準電壓，因此支持單電源供電同時消耗極低的靜態(tài)電流。

放大器U2-A從CE引腳吸取足夠的電流，以便在傳感器的WE和RE引腳間保持0 V電位。RE引腳連接到U2-A的反相輸入；因此其中無電流流動。這意味著電流從WE引腳流出，隨氣體濃度呈現(xiàn)線性變化?？缱璺糯笃鱑2-B將傳感器電流轉換為與氣體濃度成正比的電壓。

此電路筆記選擇的傳感器是Alphasense CO-AX一氧化碳傳感器。表1顯示與此常見類型的一氧化碳傳感器相關的典型規(guī)格。

警告：一氧化碳是有毒氣體，一旦濃度高于250 ppm便有危險；測試本電路時應格外小心。

跨阻放大器的輸出電壓為：

其中IWE是流入WE引腳的電流， RF 是跨阻反饋電阻（圖1中顯示為R8）。

CO-AX傳感器的最大響應是100 nA/ppm，其最大輸入范圍為2000 ppm的一氧化碳。因此，最大輸出電流為200 μA，最大輸出電壓由跨阻電阻決定，如公式2所示。

使用5 V電源為電路供電可在跨阻放大器U2-B的輸出端產(chǎn)生2.5 V的可用范圍。為跨阻反饋電阻選擇11.5 kΩ電阻可提供4.8 V的最大輸出電壓，從而提供大約8%的超量程能力。

傳感器使用65 nA/ppm的典型響應時，公式3顯示與一氧化碳的ppm有函數(shù)關系的電路輸出電壓。

電阻R4將噪聲增益保持在合理水平。選擇此電阻的值需權衡兩個因素決定：噪聲增益的幅度和暴露于高濃度氣體時傳感器的建立時間誤差。對于本例，R4 = 33 ?，由此可計算噪聲增益等于349，如公式4所示。

跨阻放大器的輸入噪聲在輸出端表現(xiàn)為由噪聲增益放大。對于本電路，我們僅關注低頻噪聲，因為傳感器工作頻率極低。ADA4505-2的0.1 Hz至10 Hz輸入電壓噪聲為2.95 μV p-p；因此，輸出端噪聲為1.03 mV p-p，如公式5所示。