[发明专利]一种微型气相色谱仪热导检测器放大电路

说明书

一种微型气相色谱仪热导检测器放大电路，适用于检测领域。检测器放大电路由高共模电压全差分放大电路、超低噪声参考电压电路、低噪声电源组成。电路结构紧凑，体积小，工作稳定，适应性好，提高了工作效率，功耗低，且具有良好的抗干扰性和可靠性。

技术领域

本发明涉及一种微型气相色谱仪热导检测器放大电路，适用于检测领域。

背景技术

气相色谱法(GC)是目前对化学组分进行分析的主要手段之一。近年来，气相色谱仪在药物、农药残留、环境、食品、石油、石化、化工产品及高聚物分析等多个领域中发挥着举足轻重的作用。微型气相色谱仪(micro GC)具有体积小、功耗低、分析速度快、检测灵敏度高、动态范围宽等特点，可以满足野外、在线、快速分析等不同应用场合的需求。Agilent公司生产的Agilent 3000及其改进型3000+是micro GC的典型代表，可快速、准确、可靠地进行在线气体样品分析，已大量应用在石油、天然气、化工、燃料电池开发等领域。

为了解决“拖尾”现象，Agilent 3000+采用了一种新型热导检测器(thermalconductivity detector，TCD)工作电路—恒丝温电路(constant temperature circuit,CTC )。从实际应用情况来看，CTC电路较好地解决了“拖尾”现象。CTC输出信号的放大和数字化电路是micro GC的核心电路之一，与micro GC的动态范围、最低检出限等关键参数密切相关。Agilent 3000 +沿用Agilent 3000的放大电路和模数转换器(analog-to-digital, ADC ) ，取得了较好的效果。但在研制和使用过程中也发现了一些不足:原放大电路和ADC的功耗过大，导致有些核心元器件温度过高，这可能会缩短micro GC的使用寿命。为此，有必要对放大电路和ADC进行改进。

发明内容

本发明提供一种微型气相色谱仪热导检测器放大电路，电路结构紧凑，体积小，工作稳定，适应性好，提高了工作效率，功耗低，且具有良好的抗干扰性和可靠性。

本发明所采用的技术方案是：微型气相色谱仪热导检测器放大电路由高共模电压全差分放大电路、超低噪声参考电压电路、低噪声电源组成。

所述全差分放大电路由两个差分输入单端输出放大电路组成，分别为差分输入单端输出放大电路的正、反极性端输入电压，V0为单端放大电路的输出电压，R1为反馈电阻，R2为输入电阻，V4为加在放大器正输入端的偏置电压。全差分电路的放大倍数由反馈电阻R，和输人电阻R2决定，由此可实现差分输人信号的放大功能。

所述超低噪声参考电压电路采用ADI公司生产的具有3.5wV的峰峰值噪声低的温度漂移等优良性能的ADR431作为参考。由于ADC在工作时对参考电压有较强的“吸流”效应，而参考电压源的供电电流较小，因此容易在参考电压上产生“吸流纹波”。为了降低ADC工作时充放电对参考电压产生的冲击效应，在设计中增加了信号跟随电路，以增大电压参考的驱动能力，并且采用等效串联电阻(equivalent series resistance, ESR)较低的大容量表贴担电容进行旁路滤波，保证了参考电压的稳定性和低噪声。

所述低噪声电源采用高频直流-直流(DC-DC)开关电源和低压差线性稳定器(LDO)结合的方式进行供电，开关电源可获得较高的转换效率，而LDO则可有效抑制开关电源产生的噪声。选用的AD8674 、ADS1255等模拟器件的电源抑制比(PSRR)均大于70 dB，因此电源噪声对信号链路的影响可以忍受。本方案设计的电源转换效率为了进一步降低电源噪声，电源进入芯片的模拟电源管脚前均采用二型滤波器进行滤波，以进一步抑制电源噪声。

本发明的有益效果是：电路结构紧凑，体积小，工作稳定，适应性好，提高了工作效率，功耗低，且具有良好的抗干扰性和可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。