應用簡介
有毒氣體存在于許多工業環境之中，比如油井、采礦、塑料生產、造紙等。隨著人們對個人安全的日益重視，對低功耗便攜式有毒氣體檢測器的需求正呈快速增長之勢。這種檢測器可以讓工人隨身攜帶，也可每隔一定距離安裝在工作現場。多數便攜式低功耗有毒氣體檢測器都是以電化學傳感器為基礎的，涵蓋工業環境中的多數常見氣體，比如一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)、硫化氫(H2S)、和二氧化氮(NO2)。與其他有毒氣體檢測方法相比，電化學傳感器具有功耗低、交叉靈敏度低、長期穩定性出色等特點，非常適合電池供電的便攜式應用。

系統設計考慮因素
低功耗
有毒氣體 檢測需要在盡可能無需維護的情況下持續地對環境進行監控。因而，盡量延長電池壽命對這種應用來說是非常重要的。由于電
化學氣體傳感器只需極少電流即可工作，因此剩下的信號調理和數據傳輸電路在實現系統低功耗方面發揮著關鍵作用。

高可靠性
在某些工業環境中，人的生命依賴于有毒氣體檢測器，為此這些檢測器需要高度可靠。高精度、抗干擾能力以及出色的長期穩定性，這些都是設計過程中需要考慮的重要因素。為了實現這一目標，就需要精確、強健、低漂移的信號鏈。

降噪
為了充分發揮電化學傳感器的動態范圍的優勢，在設計信號鏈時需要考慮降噪問題。

ADI 公司解決方案

對于電化學傳感器，工作電極(WE)檢測有毒氣體，并根據氣體濃度按比例產生電流，參考電極(RE)使工作電極的電壓保持穩定，以便傳感器工作于線性范圍之內，輔助電極(CE)可以使 WE 節點上產生的電流達到平衡。恒電位電路保持 RE 節點電壓，并提供 CE 節點產生的電流。I/V 電路把電流信號轉換為電壓信號傳送至 ADC(無論是集成在 MCU 中還是分立式)。包括 LCD 和鍵陣列在內的人機接口用于系統設置和顯示。LED、蜂鳴器和振動電機有助于提高警報的可靠性。

低功耗：正常條件下 1，實驗室電路中的 ADI 放大器、dc-to-dc 轉換器和基準電壓源需要消耗大約 100 μA 的電流。單電源工作模式可以避免雙極電源的功耗浪費問題 2。

高可靠性：ADI 致力于提供精確、低漂移的信號鏈產品，如放大器、基準電壓源和 ADC 等，以幫助設計師構造出精確、穩定的系統。相應的產品列于下面的主產品表中。另外，運算放大器反饋回路上 RC (R1、R2、C1、C2)濾波器、串聯電阻 Rs 和反饋電容 Cf 將使系統保持穩定，以抵消氣體傳感器極大的電容(mF 量級)帶來的影響。

降噪：由于受傳感器限制的慢速響應(約 30 秒)，ADC 之前的 RC (R3、C3)濾波器的截止頻率可以設為極低水平很低 1。不但可以降低系統的白噪聲，而且也可降低 1/f 噪聲，從而優化系統分辨率。關于 ADC 分辨率，ADI 提供多種選擇，例如分立式 16 位 ADC 和集成在 MCU 里的 12 位 ADC。

審核編輯 黃昊宇