基于FPGA-MCU的電化學(xué)阻抗測試設(shè)備開發(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)測量技術(shù)中一種十分重要的研究方法。近些年來，阻抗法在電極反應(yīng)機理、電沉積、腐蝕和化學(xué)電源等研究領(lǐng)域中有著越來越多的應(yīng)用。同時，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，電化學(xué)工作站越來越成為化學(xué)研究常用設(shè)備之一，而交流阻抗譜測量也越來越成為電化學(xué)工作站所必需提供功能之一。
　　 西方國家交流阻抗譜測量儀器研究開展較早，成果也相對豐富，目前已開發(fā)出最高掃頻頻率達8MHz的儀器。國內(nèi)水平相對落后，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的阻抗譜測量儀器，對于縮小與國外差距，同時提供一種掃頻范圍適中、價格便宜的儀器供國內(nèi)化學(xué)研究領(lǐng)域使用具有重要意義。
　　 本文簡要介紹了電化學(xué)阻抗譜理論和設(shè)計中所采用的測量相位差方法——數(shù)字相關(guān)法。硬件設(shè)計方面，采用了結(jié)合MCU和FPGA 技術(shù)的數(shù)字信號發(fā)生器，使用了高性能運算放大器來搭建恒電位儀。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被測體

3、系的負面影響，硬件同步的雙通道采樣和自動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)能存儲更多采集數(shù)據(jù)，從而增加了積分時間，提高了測量精度。
　　 下位機是中起主控作用的是MCU，MCU負責(zé)接收和解釋來自上位機軟件的指令。
　　 軟件方面，介紹了一些下位機FPGA和MCU的編程思想。上位機應(yīng)用軟件是基于Windows XP開發(fā)的，它使用方便、功能強大，能夠圖形實時顯示測量結(jié)果，當(dāng)然這個不是本文重點。