使用电化学传感器的单电源、微功耗有毒气体探测器

流入WE引脚的电流对于每ppm气体浓度低于100 nA；因此将此电流转换为输出电压需要具有极低输入偏置电流的跨阻放大器。ADA4505-2运算放大器在室温下具有最大输入偏置电流为2 pA的CMOS输入，因此很适合这种应用。

2.5 V ADR291为电路建立伪地基准电压，因此支持单电源供电同时消耗极低的静态电流。

放大器U2-A从CE引脚吸取足够的电流，以便在传感器的WE和RE引脚间保持0 V电位。RE引脚连接到U2-A的反相输入；因此其中无电流流动。这意味着电流从WE引脚流出，随气体浓度呈现线性变化。跨阻放大器U2-B将传感器电流转换为与气体浓度成正比的电压。

此电路笔记选择的传感器是Alphasense CO-AX一氧化碳传感器。表1显示与此常见类型的一氧化碳传感器相关的典型规格。

警告：一氧化碳是有毒气体，一旦浓度高于250 ppm便有危险；测试本电路时应格外小心。

跨阻放大器的输出电压为：

其中IWE是流入WE引脚的电流， RF 是跨阻反馈电阻（图1中显示为R8）。

CO-AX传感器的最大响应是100 nA/ppm，其最大输入范围为2000 ppm的一氧化碳。因此，最大输出电流为200 μA，最大输出电压由跨阻电阻决定，如公式2所示。

使用5 V电源为电路供电可在跨阻放大器U2-B的输出端产生2.5 V的可用范围。为跨阻反馈电阻选择11.5 kΩ电阻可提供4.8 V的最大输出电压，从而提供大约8%的超量程能力。

传感器使用65 nA/ppm的典型响应时，公式3显示与一氧化碳的ppm有函数关系的电路输出电压。

电阻R4将噪声增益保持在合理水平。选择此电阻的值需权衡两个因素决定：噪声增益的幅度和暴露于高浓度气体时传感器的建立时间误差。对于本例，R4 = 33 ?，由此可计算噪声增益等于349，如公式4所示。

跨阻放大器的输入噪声在输出端表现为由噪声增益放大。对于本电路，我们仅关注低频噪声，因为传感器工作频率极低。ADA4505-2的0.1 Hz至10 Hz输入电压噪声为2.95 μV p-p；因此，输出端噪声为1.03 mV p-p，如公式5所示。