提高噪声性能的传感器偏置电路制造技术

本公开涉及提高噪声性能的传感器偏置电路。提供在处理来自电化学传感器的信号时改善噪声性能的技术。在例子中，接口电路可包括：第一放大器，被配置为向所述电化学传感器的反电极提供电压；第二放大器，被配置为从所述电化学传感器的工作电极接收传感器信息并且使用所述传感器信息提供浓度信息。在某些例子中，所述第一放大器的输入可以直接耦合到所述第二放大器的输入，以衰减所述第一放大器或第二放大器在由所述第二放大器提供的浓度信息内的噪声。

【技术实现步骤摘要】
提高噪声性能的传感器偏置电路
技术介绍
电化学传感器可以感测各种材料，通常以气体或液体形式，并且可以在感测环境中提供这种材料的浓度的电气表示。在其他应用中，化学浓度信息可用于制造、勘探、安全监测、医疗诊断和治疗或其组合。电化学传感器可以基于各种技术。一些技术提供非常小的信号，但同时以非常经济的方式提供可靠的精确信息。处理这种电化学传感器的小信号的改进可以有助于提供使用这种传感器的进一步的精度和灵活性。
技术实现思路
提供在处理来自电化学传感器的信号时改善噪声性能的技术。在例子中，接口电路可包括：第一放大器，被配置为向所述电化学传感器的反电极提供电压；第二放大器，被配置为从所述电化学传感器的工作电极接收传感器信息并且使用所述传感器信息提供浓度信息。在某些例子中，所述第一放大器的输入可直接耦合到所述第二放大器的输入，以衰减所述第一放大器或第二放大器在由所述第二放大器提供的浓度信息内的噪声。本概述旨在提供本专利申请的主题的概述。它并不打算提供对本专利技术的排他或详尽的解释。包括详细描述以提供关于本专利申请的进一步信息。附图说明在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述相似的组件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示相似组件的不同实例。举例来说，附图通常以举例的方式而非限制性地说明本文件中所讨论的各种实施例。图1描述用于零偏置电化学传感器的示例偏置电路。图2描述用于零偏置电化学传感器的示例偏置电路。图3示出了用于具有多个输出的零偏置电化学传感器的示例偏置电路。图4示出了用于具有多个输出的电化学传感器的示例偏置电路。图5总体示出了可以在传感器的输出快速变化时保护电化学传感器的中断的示例偏置电路。图6概括地示出了用于改善用于电化学传感器的接口电路的噪声性能的示例方法的流程图。图7大致示出了用于在处理从电化学传感器接收到的信号时提供动态增益调整的方法的流程图。具体实施方式本专利技术人已经认识到用于降低用于控制和处理电化学传感器的信号的感测电路中的噪声的设备和方法。通常，电化学传感器使用偏置信号来产生包括传感器正在感测的环境内的化学浓度的表示的感测信号。电化学传感器的端子或电极可以包括但不限于工作电极、参考电极和反电极。工作电极通常会响应目标化学物质，并可能导致化学物质的氧化或还原。氧化或还原过程可以产生指示感测环境中化学品浓度的电流。感应电路可以使用参考电极在工作电极上保持一个固定的电位。对于零偏置传感器，传感电路可以将工作电极和参考电极保持在相同的电位。对于非偏置传感器，传感电路可以保持参考电极和工作电极之间的偏移。反电极可以用工作电极和传感电路的传感电子元件完成一个传感电路。反电极可以引起与工作电极相反的化学过程，例如，如果工作电极在氧化和氧化目标化学品，如果工作电极在减少，则还原目标化学品。可以允许反电极的电位浮动并且可以随着目标化学物质的浓度在感测环境中变化而改变。通常，反电极的电势不如通过反电极偏置传感器那么重要，以保持参考电极和工作电极之间的期望电势。通常，感测电路可以包括两个放大器。第一放大器可用来使用参考电极的反馈偏置反电极。可以使用第二放大器，例如互阻抗放大器来将通过工作电极提供的电流转换成指示感测环境内的目标化学浓度的电压。在传统的感测电路中，参考发生器可以提供用于输入到第一放大器的第一参考和用于输入到第二放大器的第二参考。这种配置导致在第一和第二放大器中产生噪声，并且还导致产生第一和第二放大器的每个参考。在某些例子中，第一个参考和第二个参考可以是相同的。图1示出了用于零偏置电化学传感器101的示例偏置电路100。偏置电路100可以包括第一放大器102、第二放大器103、参考发生器104以及第一和第二校准电阻器(R负载、RTIA)。在某些例子中，偏置电路100可以包括用于如上所述的常规使用的可选参考发生器105。第一放大器102可以偏置反电极(CE)并且可以接收来自参考电极(RE)的反馈。第二放大器103与第一校准电阻器(RTIA)配合可以接收来自工作电极(WE)的电流，并且可以提供指示或代表电化学传感器101的感测环境中的目标化学物质浓度的电压(VOUT)。代替接收第二参考信号，第一放大器102的非反相输入可以连接到第二放大器103的反相输入。这种连接将在第一放大器102处提供参考信号，其与由参考发生器104经由第二放大器103的输入之间的虚拟短路提供的参考信号(V零)相同。除了消除与可以被禁用的可选参考发生器105相关联的噪声之外，与第二放大器103相关联的噪声可以被第一放大器102感测并且可以被施加到第一校准电阻器(R负载)的两侧，因此不会从第二放大器103的噪声产生噪声电流。来自参考发生器104的噪声并不表现为信号噪声电流，因为它出现在工作电极(WE)和参考电极(RE)上。图2示出了用于零偏置电化学传感器201的示例偏置电路200。偏置电路200可以包括第一放大器202、第二放大器203、参考发生器205以及第一和第二校准电阻器(R负载、RTIA)。在某些例子中，偏置电路200可以包括用于如上所述的常规使用的可选参考发生器104。第一放大器202个可偏压反电极(CE)，可以接收来自参考电极(RE)的反馈，并且可以从参考发生器205接收参考电压(V偏压)。第二放大器203可以从工作电极(WE)接收电流，并且可以在电化学传感器201的感测环境中提供指示或代表目标化学物质浓度的电压(VOUT)。第二放大器203的非反相输入可以不接收第二参考信号连接到参考电极(RE)。这样的连接可以在第二放大器203处提供参考信号，该参考信号与由参考发生器205经由第一放大器202的输入之间的虚拟短路提供的参考信号(V偏压)基本相同。除了消除与可以被禁用的可选参考发生器204相关联的噪声之外，与第一放大器202相关联的噪声可以被第二放大器203感测并且可以施加到第一校准电阻器(R负载)的两侧，因此不会由第一放大器202的噪声产生噪声电流。由于参考发生器105出现在工作电极(WE)和参考电极(RE)上，因此来自参考发生器105的噪声不会表现为信号噪声电流。图3示出了具有多个输出(WE1、WE2)的零偏置电化学传感器301的示例偏置电路300。偏置电路300可以包括第一放大器302、第二放大器303、第三放大器313、参考发生器305以及包括与每个工作电极(WE1、WE2)相关联的负载电阻器(R负载1、R负载2)的多个校准电阻器(R负载1、RTIA1、R负载2，RTIA2)。在某些例子中，偏置电路300可以包括用于如上所述的常规使用的可选参考发生器304。第一放大器302可以偏置反电极(CE)，可以接收来自参考电极(RE)的反馈并且可以接收来自参考发生器305的参考电压(V偏压)。第二放大器303可接收来自第一工作电极(WE1)的电流，并可提供指示或代表电化学传感器301的感测环境中的第一目标化学物质浓度的第一电压(VOUT1)。第三放大器313可以从第二工作电极(WE2)接收电流并且可以提供指示或代表电化学传感器301的感测环境中的第二目标化学物质的浓度的第二电压(VOUT2)。代替接收第二参考信号，第二放大器303和第三放大器313的非反相输入可以连接到参考电极(RE)。这样的连接可以在第二放大器3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电化学传感器的接口电路，该接口电路包括：第一放大器，被配置为向所述电化学传感器的反电极提供电压；第二放大器，被配置为从所述电化学传感器的工作电极接收传感器信息并且使用所述传感器信息提供浓度信息；和其中所述第一放大器的输入直接耦合到所述第二放大器的输入，以衰减所述第一放大器或第二放大器在由所述第二放大器提供的浓度信息内的噪声。

【技术特征摘要】
2017.05.04 US 15/586,9221.一种用于电化学传感器的接口电路，该接口电路包括：第一放大器，被配置为向所述电化学传感器的反电极提供电压；第二放大器，被配置为从所述电化学传感器的工作电极接收传感器信息并且使用所述传感器信息提供浓度信息；和其中所述第一放大器的输入直接耦合到所述第二放大器的输入，以衰减所述第一放大器或第二放大器在由所述第二放大器提供的浓度信息内的噪声。2.权利要求1所述的接口电路，包括具有耦合到所述第一放大器的输入的输出的偏置发生器。3.权利要求2所述的接口电路，其中所述偏置发生器的输出耦合到所述第一放大器的非反相输入。4.权利要求3所述的接口电路，其中所述第一放大器的反相输入直接耦合到所述第二放大器的输入。5.权利要求4所述的接口电路，其中所述第一放大器的反相输入直接耦合到所述第二放大器的非反相输入。6.权利要求2所述的接口电路，其中所述第一放大器的输入被配置为耦合到所述电化学传感器的参考电极。7.权利要求1所述的接口电路，包括被配置为调整所述第二放大器的增益的控制器。8.权利要求7所述的接口电路，包括：负载电阻，被配置为将所述电化学传感器的工作电极耦合到所述第二放大器的反相输入；和耦合在所述第二放大器的输出和所述第二放大器的反相输入之间的反馈电阻。9.权利要求8所述的接口电路，其中所述控制器被配置为调整所述负载电阻或所述反馈电阻中的至少一个以调整所述第二放大器的增益。10.权利要求1所述的接口电路，包括具有耦合到所述第二放大器的输入的输出的偏置发生器。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王汉卿，J·J·欧唐纳，
申请(专利权)人：亚德诺半导体集团，
类型：发明
国别省市：百慕大群岛,BM