基于FPGA-MCU的電化學(xué)阻抗測(cè)試設(shè)備開(kāi)發(fā).pdf

1、電化學(xué)阻抗法是一種暫態(tài)電化學(xué)技術(shù)，是電化學(xué)測(cè)量技術(shù)中一種十分重要的研究方法。近些年來(lái)，阻抗法在電極反應(yīng)機(jī)理、電沉積、腐蝕和化學(xué)電源等研究領(lǐng)域中有著越來(lái)越多的應(yīng)用。同時(shí)，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電化學(xué)工作站越來(lái)越成為化學(xué)研究常用設(shè)備之一，而交流阻抗譜測(cè)量也越來(lái)越成為電化學(xué)工作站所必需提供功能之一。
　　 西方國(guó)家交流阻抗譜測(cè)量?jī)x器研究開(kāi)展較早，成果也相對(duì)豐富，目前已開(kāi)發(fā)出最高掃頻頻率達(dá)8MHz的儀器。國(guó)內(nèi)水平相對(duì)落后，目前水平掃頻

2、范圍最高頻率在115KHz一下，因此，研制一種掃頻范圍高至1MHz的阻抗譜測(cè)量?jī)x器，對(duì)于縮小與國(guó)外差距，同時(shí)提供一種掃頻范圍適中、價(jià)格便宜的儀器供國(guó)內(nèi)化學(xué)研究領(lǐng)域使用具有重要意義。
　　 本文簡(jiǎn)要介紹了電化學(xué)阻抗譜理論和設(shè)計(jì)中所采用的測(cè)量相位差方法——數(shù)字相關(guān)法。硬件設(shè)計(jì)方面，采用了結(jié)合MCU和FPGA 技術(shù)的數(shù)字信號(hào)發(fā)生器，使用了高性能運(yùn)算放大器來(lái)搭建恒電位儀。數(shù)據(jù)采集方面，低偏置電流、高輸入阻抗的電壓跟隨的使用減少了對(duì)被測(cè)體

3、系的負(fù)面影響，硬件同步的雙通道采樣和自動(dòng)去直流偏置放大技術(shù)極大地提高了信噪比，大容量RAM的采用使系統(tǒng)能存儲(chǔ)更多采集數(shù)據(jù)，從而增加了積分時(shí)間，提高了測(cè)量精度。
　　 下位機(jī)是中起主控作用的是MCU，MCU負(fù)責(zé)接收和解釋來(lái)自上位機(jī)軟件的指令。
　　 軟件方面，介紹了一些下位機(jī)FPGA和MCU的編程思想。上位機(jī)應(yīng)用軟件是基于Windows XP開(kāi)發(fā)的，它使用方便、功能強(qiáng)大，能夠圖形實(shí)時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果，當(dāng)然這個(gè)不是本文重點(diǎn)。