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電化學(xué)工作站內(nèi)部電路的四種組成部分
電化學(xué)工作站是一種控制工作電極和參比電極之間電位差的電子儀器。其中,，工作電極和參比電極都是電化學(xué)電解池里的組成部分,。電化學(xué)工作站通過向輔助電極或?qū)﹄姌O中注入電流來控制工作電極和參比電極兩者間的電位差。
內(nèi)部電路由四個部分組成,，以下作詳細的介紹,。即便你對電學(xué)不熟悉，也可以從下面的信息中了解一二,。
放大器上的×1表示這是一個單位增益差分放大器。電路的輸出電壓即為兩個輸入信號的差值,。
內(nèi)部電路由四個部分組成,，以下作詳細的介紹。
1,、靜電計
靜電計電路測量的是參比電極和工作電極間的電位差,。其輸出信號有兩個主要的功能：一個是可以作為電化學(xué)工作電路中的反饋信號；一個是可以用于計算測量電解池的電壓,。
理想的靜電計具有零輸入電流和無限大的阻抗,。流經(jīng)參比電極的電流會改變它的電勢。在實際應(yīng)用中,，所有靜電計的輸入電流幾乎無限接近零,，因此上述的現(xiàn)象通常可以忽略,。
靜電計有兩個重要參數(shù)：帶寬和輸入阻抗,。帶寬表征的是當(dāng)靜電計被一個低阻抗源驅(qū)動時，其可測得的AC頻率,。靜電計的帶寬必須高于電化學(xué)工作站中其他電子組成部分的帶寬,。
靜電計輸入電容和參比電極電阻共同組成RC濾波器。如果濾波器的時間常數(shù)太大,，它會限制靜電計的有效帶寬,，還會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。小的輸入電容可以獲得更穩(wěn)定的操作,，同時增加儀器對高阻抗參比電極的耐受性,。
2、I/E轉(zhuǎn)換器
簡化示意圖中的電流電壓(I/E)轉(zhuǎn)換器測量的是電解池電流,。它迫使電解池電流流經(jīng)一個電流測試電阻Rm,。通過Rm 上的電壓降計算出電解池的電流。
在一些實驗中,，電解池電流變化不大,。在其他的一些實驗,，如腐蝕實驗中，電流經(jīng)常能變化到七個數(shù)量級以上,。在這種情況下,，你將不能夠僅通過使用一個單獨的電阻去測量如此大范圍的電流。我們可以將許多不同的Rm電阻自動組合接入I/E電路,。這樣可以測量各種不同大小的電流,，每次測量可以依據(jù)電流大小選定合適的電阻。I/E自動變換量程程序常用來選擇合適的電阻值,。
I/E轉(zhuǎn)換器的帶寬強烈地依賴于它的敏感度,。測量小電流需要大的Rm電阻。I/E轉(zhuǎn)換器中的離弦電容形成一個帶Rm的RC濾波器,，限制了I/E的帶寬,。沒有電化學(xué)工作站能夠準確測量100kHz下的10nA電流，因為這個電流范圍的帶寬太低了以至于無法測定100kHz的頻率,。這個效應(yīng)在EIS測量中非常非常重要,！
3、調(diào)整放大器
調(diào)整放大器是一個伺服放大器,。它可以將實際測得的電解池電壓與預(yù)期電壓相類比,，并向電解池中灌輸電流迫使兩者相同。
需要注意的是,，實際測得的電壓被輸入調(diào)整放大器的負輸入端,。測量電壓中的正擾動將導(dǎo)出一個負的調(diào)整放大器輸出信號。這個負的輸出信號將抵消原來的擾動,。這種控制線路被稱為負反饋,。
在正常情況下，電解池電壓會被控制成與信號源電壓相同,。調(diào)整放大器的輸出都有一個極限值,。
4、信號
信號電路是一個電腦控制的電壓源,。它通常是數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出信號,，其中數(shù)模轉(zhuǎn)換器將電腦生成的數(shù)值轉(zhuǎn)換成電壓。
合理地選擇編號順序可以使電腦產(chǎn)生恒壓,，電壓斜升,，甚至數(shù)字電路輸出信號中的正弦波。
當(dāng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器用于生成一個波形例如一個正弦波或者一個斜升時,，波形是一個等效模擬波形的數(shù)值近似,，其中含有小的電壓階躍。這些電壓階躍的大小受數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分辨率的限制,，比率本身將更新成新的數(shù)字,。