自動量程控制在DNA電化學(xué)信號采集儀中的應(yīng)用
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如圖2所示，對于AD5242，RW1B1=(D／256)×1+60；對于AD5254，RW2B2=(D／256)×10+75；W1和W2之間的電阻RW1W2=RW1B1+RW2B2。各個量程的具體設(shè)計見表4。
2.4 軟件設(shè)計
自動量程控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計如圖3所示。其具體工作過程如下：
當(dāng)A／D采樣值S超出了量程上限或下限，則先判斷當(dāng)前量程是否達(dá)到了最高檔或最低檔量程，若沒有達(dá)到，則向上或向下?lián)Q檔，然后重新采樣；否則，就說明信號超出了檢測的范圍。
如果S處于當(dāng)前檔量程范圍內(nèi)，則處理器就會把采樣值保存下來并發(fā)送給上位機，結(jié)束一次采樣。
3實驗結(jié)果及分析
對于微安級的小電流，在各個量程檔的檢測結(jié)果如圖4所示，當(dāng)K=1e-006 A／V(1檔)時，數(shù)據(jù)的線性度最好，最準(zhǔn)確；而隨著檔級的逐漸升高，數(shù)據(jù)的線性度越來越差。所以，本儀器將靈敏度K自動設(shè)置為1檔，檢測結(jié)果與圖4中的1一致，從而實現(xiàn)了自動量程控制的效果，無需手動設(shè)置靈敏度。圖中I為電流；U為掃描電壓。
對于毫安級的電流，在各個量程檔的檢測結(jié)果如圖5所示。當(dāng)K=1e-003 A／V(4檔)時，可采集到所有電流信號，且數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確；而隨著檔級的降低，電流信號逐漸超出了檢測范圍，但在可檢測的范圍內(nèi)線性度較好。對于此信號，隨著電流信號接近零，本儀器的靈敏度K將從4檔逐漸轉(zhuǎn)到1檔，然后又隨著電流的增大逐漸轉(zhuǎn)到1檔，從而實現(xiàn)了自動量程控制，效果如圖5中的4所示。
由實驗可知，自動量程控制系統(tǒng)避免了手動設(shè)置靈敏度，實現(xiàn)了量程檔的自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了電流信號的寬范圍的準(zhǔn)確檢測。
4結(jié) 語
本文介紹了以DSP為核心的DNA電化學(xué)信號采集儀，重點講述了其中自動量程控制系統(tǒng)的設(shè)計。自動量程控制的方式拓展了由DNA生化反應(yīng)引起的電流信號的檢測范圍，并且提高了采樣的準(zhǔn)確性，達(dá)到了儀器的寬檢測范圍、高精度等性能要求。 電化學(xué)工作站相關(guān)文章:電化學(xué)工作站原理
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