Вимірювальний перетворювач електрохімічного потенціалу досліджуваного розчину-електроліту

Вимірювальний перетворювач електрохімічного потенціалу досліджуваного розчинуелектроліту, який містить іонно-селективний польовий транзистор, джерело струму в колі витоку іонно-селективного польового транзистора, перший вивід якого заземлено, операційний підсилювач, нешвертуючий вхід якого з'єднано з витоком іонно-селективного польового транзисто Винахід відноситься до електрохімічних сенсорів, дані сенсори широко застосовуються для рН+, рК+, рі\іа+-метрм в медицині, в харчовій та в ХІМІЧНІЙ промисловостях Відомий вимірювальний перетворювач електрохімічного потенціалу досліджуваного розчинуелектроліту містить іонно-селективний польовий транзистор, операційний підсилювач, джерело струму та джерело напруги Джерело напруги, перший вивід якого заземлений, а другий під'єднано до стоку іонно-селективного польового транзистора, забезпечує задану величину напруги на стоці іонно-селективного польового транзистора, а джерело струму, перший вивід якого заземлено, а другий з'єднаний з витоком іонно-селективного польового транзистора, забезпечує певну величину струму через іонно-селективний польовий транзистор Вихід операційного підсилювача під'єднано до затвору іонно-селективного польового транзистора, а інвертуючий вхід до витоку цього ж транзистора, нешвертуючий вхід операційного підсилювача заземлено На виході операційного підсилювача формується напруга, яка є функцією електрохімічного потенціалу досліджуваного розчину [Chemical Sensors II, Paper presented at Eurosensors XII, 13-16 Septembrer 1998, Evaluation ПОТЕНЦІАЛУ видається під відповідальність власника патенту ДОСЛІДЖУВАНОГО ра, та опорний резистор, який відрізняється тим, що додатково містить перший і другий резистори зворотного зв'язку, причому опорний резистор ввімкнено між другим виводом джерела струму та витоком іонно-селективного польового транзистора, другий вивід опорного резистора під'єднано до нешвертуючого входу операційного підсилювача, вихід якого з'єднано з стоком іонно-селективного польового транзистора та першим виводом першого резистора зворотного зв'язку, другий вивід якого з'єднано з інвертуючим входом операційного підсилювача та першим виводом другого резистора зворотного зв'язку, другий вивід якого з'єднано з першим виводом опорного резистора та другим виводом джерела струму of hydrogen sensivity and measuring range of testing the electrical characteristics of sensing elements, S Gumemjuk, В Podlepetsky, M Nikiforova and К Ledovsky, 1052-1054] Даний вимірювальний перетворювач електрохімічного потенціалу досліджуваного розчину електроліту потребує спеціальної ізоляції розчину, що погіршує точність вимірювання та надійність Відомий вимірювальний перетворювач електрохімічного потенціалу досліджуваного розчину електроліту, який містить іонно-селективний польовий транзистор, джерело струму в колі витоку іонно-селективного польового транзистора, перший вивід якого заземлено, операційний підсилювач, нешвертуючий вхід якого з'єднано з витоком іонно-селективного польового транзистора та опорний резистор [Chemical Sensors II, Paper presented at Eurosensors XII, 13-16 Septembrer 1998, A new ISFET sensor interface circuit, Bohuslav Palan, Fihpe Vinci dos Santos, JeanMichel Karam, 171-173] Стік іонно-селективного польового транзистора з'єднаний з виходом першого операційного підсилювача та інвертуючим входом першого операційного підсилювача, нешвертуючий вхід першого операційного підсилювача з'єднано з другим виво ю ю 00 48575 дом опорного резистора та першим виводом першого джерела струму, другий вивід першого джерела струму під'єднано до живлення Інвертуючий вхід другого операційного підсилювача з'єднаний з його виходом, вихід другого операційного підсилювача з'єднаний з першим виводом опорного резистора, перший вивід другого джерела струму заземлено Однак даний перетворювач електрохімічного потенціалу досліджуваного розчину-електроліту має значну КІЛЬКІСТЬ елементів та характеризується складністю схеми, що приводить до погіршення надійності В основу винаходу поставлене завдання створити вимірювальний перетворювач електрохімічного потенціалу досліджуваного розчинуелектроліту, в якому введення нових елементів та зв'язків ДОЗВОЛЯЄ зменшити КІЛЬКІСТЬ елементів і тим самим підвищити надійність перетворювача Поставлене завдання досягається тим, що вимірювальний перетворювач електрохімічного потенціалу досліджуваного розчину-електроліту, який містить іонно-селективний польовий транзистор, джерело струму в колі витоку іонноселективного польового транзистора, перший вивід якого заземлено, операційний підсилювач, нешвертуючий вхід якого з'єднано з витоком іонноселективного польового транзистора та опорний резистор, згідно винаходу, вимірювальний перетворювач електрохімічного потенціалу досліджуваного розчину-електроліту додатково містить перший і другий резистори зворотного зв'язку, причому опорний резистор ввімкнено між другим виводом джерела струму та витоком іонноселективного польового транзистора, другий вивід опорного резистора під'єднано до нешвертуючого входу операційного підсилювача, вихід операційного підсилювача з'єднано з стоком іонноселективного польового транзистора та першим виводом першого резистора зворотного зв'язку, другий вивід якого з'єднано з інвертуючим входом операційного підсилювача та першим виводом другого резистора зворотного зв'язку, другий вивід якого з'єднано з першим виводом опорного резистора та другим виводом джерела струму Введення нових елементів та ВІДПОВІДНИХ ЗВ'ЯЗКІВ дозволяє спростити схему вимірювального перетворювача електрохімічного потенціалу досліджуваного розчину-електроліту і тим самим покращити надійність перетворювача електрохімічного потенціалу досліджуваного розчинуелектроліту, без погіршення характеристик даного перетворювача На фіг зображена схема вимірювального перетворювача електрохімічного потенціалу досліджуваного розчину-електроліту, де 1 - іонноселективний польовий транзистор, 2 - джерело струму, 3 - операційний підсилювач, 4- опорний резистор, 5 -перший резистор зворотного зв'язку, 6 - другий резистор зворотного зв'язку, 7 - досліджуваний розчин-електроліт Вимірювальний перетворювач містить іонноселективний польовий транзистор 1, витік якого з'єднано з другим виводом опорного резистора Ro 4 та нешвертуючим входом операційного підсилю вача 3, перший вивід опорного резистора Ro 4 з'єднаний з другим виводом другого резистора R2 зворотного зв'язку 6 та другим виводом джерела струму 2, перший вивід джерела струму 2 заземлено, стік іонно-селективного польового транзистора 1 з'єднаний з виходом операційного підсилювача 3 та з першим виводом першого резистора Ri зворотного зв'язку 5, другий вивід першого резистора Ri зворотного зв'язку 5 з'єднаний з інвертуючим входом операційного підсилювача 3 та першим виводом другого резистора R2 зворотного зв'язку 6 Значення опорного резистора Ro 4 набагато менше за значення резисторів Ri, R2 зворотного зв'язку 5,6 отже струм потече через опорний резистор Ro 4 Джерело струму 2 забезпечує відкривання іонно-селективного польового транзистора 1 так, що на його витоці формується вихідна напруга При ЗМІНІ електрохімічного потенціалу досліджуваного розчину-електроліту 7, який знаходиться між каналом іонно-селективного польового транзистора 1 та його заземленим затвором, змінюється порогова напруга іонно-селективного польового транзистора 1, яка є інформативним параметром досліджуваного розчину-електроліту 7 Враховуючи, що затвор іонно-селективного польового транзистора заземлено, порогова напруга іонно-селективного польового транзистора чисельно рівна напрузі, яка формується на його витоці Ця напруга служить вихідним сигналом схеми На опорному резисторі Ro 4 падає напруга Uo Оскільки така сама напруга падає на другому резисторі R2 зворотного зв'язку 6, то стум зворотного зв'язку l z визначається як Ur IQ -R O Напруга виходу операційного підсилювача ІІд, З визначається як = -U Напруга між стоком та витоком USD іонноселективного польового транзистора 1 визначається наступним чином UCD=UA-UD=-U I R OIRI R 1 C ГЛо Таким чином значення струму через іонноселективний польовий транзистор 1 та падіння напруги між стоком та витоком цього транзистора не залежить від параметрів розчину-електроліту 7, а отже є стабільними в процесі вимірювання Це забезпечує високу точність вимірювання, а водночас і підвищує надійність перетворювача 48575 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71