12V轉(zhuǎn)5V 12A 24V轉(zhuǎn)12V 15A 大電流降壓IC 外置MOS 低靜態(tài)功耗運(yùn)放

帶寬（50-300MHZ）高速運(yùn)放 高精密運(yùn)放AD827JN 發(fā)燒雙運(yùn)放著名高速運(yùn)放

高速250MHZ 高精密單通道ADA4084 2 4通道運(yùn)放廠家 現(xiàn)貨庫存

低功耗運(yùn)放型號 OPA277 2277 4277 OK8552 ok522廠家貨源

微功耗單運(yùn)放 雙運(yùn)放廠家型號OPA2350 MAX9943 MAX9944 AD812

低靜態(tài)運(yùn)放電路圖紙型號 MCP6024T OPA211和OPA8236V OPA1662及OPA1664

超低低靜態(tài)500nA 微功耗運(yùn)放OPA2347UA 高速（50-400MHZ）運(yùn)放廠家

高速（50-300MHZ）TLC271單雙通道運(yùn)放 高精密運(yùn)放SGM8522 nA微功耗運(yùn)放

低功耗運(yùn)放廠家OPA2348 OPA2349原裝替換 微功耗nA雙運(yùn)放

ADI深度丨支持RF無線傳輸?shù)膒H傳感監(jiān)測方案分析

如果系統(tǒng)精度、效率和可靠性至關(guān)重要，那么設(shè)計(jì)傳感器節(jié)點(diǎn)無線數(shù)據(jù)傳輸以用于遠(yuǎn)程監(jiān)控就會(huì)是一個(gè)相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。

而溶液的pH值是許多行業(yè)需要考慮的一種測量，今天我們分享的參考設(shè)計(jì)的目的是評估pH玻璃探針的特性，從而解決硬件和軟件設(shè)計(jì)的不同挑戰(zhàn)，并提出一種利用射頻收發(fā)器模塊從探針無線傳輸數(shù)據(jù)的解決方案。

第一部分：pH探針

pH值定義

水溶液可分為酸性、堿性和中性三類。在化學(xué)中，酸堿度通過一種數(shù)值尺度來衡量，稱為pH值。依據(jù)嘉士伯基金會(huì)的定義，pH值代表氫離子濃度。此尺度是一個(gè)對數(shù)尺度，范圍為1到14。pH值的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

pH = –log(H+)

因此，如果氫離子濃度為1.0 × 10–2摩爾/升，則

pH = –log(1.0 × 10–2) = 2

蒸餾水等水溶液的pH值為7，這是一個(gè)中性值。pH值小于7的溶液為酸性溶液，大于7的溶液為堿性溶液。對數(shù)尺度反映了一種溶液相對于另一種溶液的酸性程度。

例如，pH值為5的溶液，其酸度是pH值為6的溶液的10倍，是pH值為8的溶液的1000倍。

pH指示器

有很多辦法可測量水溶液的pH值，包括通過石蕊試紙指示器或使用玻璃探針。

石蕊試紙

石蕊試紙指示器通常由從地衣提取的染液制成，可用來指示pH水平。一旦與溶液接觸，試紙就會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致其顏色改變，由此指示pH水平。這一類大體上包括兩種方法：

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將已知pH值對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)顏色與利用緩沖溶液浸入測試液體的指示器顏色進(jìn)行比對；

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將pH試紙先浸沒在指示器中，然后浸入測試液體中，將其顏色與標(biāo)準(zhǔn)顏色進(jìn)行比對。雖然上述兩種方法很容易實(shí)現(xiàn)，但是溫度和測試溶液中的雜質(zhì)很容易引起誤差。

· 

pH玻璃探針

最常用的pH指示器是pH探針。它由一個(gè)玻璃測量電極和一個(gè)參比電極構(gòu)成。典型玻璃探針由玻璃薄膜及其中封入的鹽酸(HCl)溶液組成。外殼內(nèi)部有一根鍍AgCl的銀線，其充當(dāng)參比電極并與HCL溶液接觸。玻璃膜外部的氫離子擴(kuò)散通過玻璃膜，置換相應(yīng)數(shù)量的鈉離子(Na+)，多數(shù)玻璃中一般都存在鈉離子。這種正離子很敏銳，大部分限定在玻璃表面上濃度較低的一側(cè)薄膜上。Na+的多余電荷在傳感器輸出端產(chǎn)生一個(gè)電壓。

探針類似于一塊電池。當(dāng)把探針置于溶液中時(shí)，測量電極產(chǎn)生一個(gè)電壓，其大小取決于溶液中氫的活性，然后將該電壓與參比電極的電位進(jìn)行比較。隨著溶液酸性的增強(qiáng)（pH值變低），玻璃電極電位相對于參比電極陽性增強(qiáng)(+mV)；隨著溶液堿性的增強(qiáng)（pH值變高），玻璃電極電位相對于參比電極陰性增強(qiáng)(-mV)。這兩個(gè)電極之差即為測得電位。在理想情況下，典型的pH探針在25°C下會(huì)產(chǎn)生59.154 mV/pH單位，通常用能斯脫方程表示如下：

其中：

E = 氫電極電壓，活性未知

a = ±30 mV，零點(diǎn)容差

T = 環(huán)境溫度(25°C)n = 1（25°C），價(jià)（離子上的電荷數(shù)）

F = 96485庫侖/摩爾，法拉第常數(shù)

R = 8.314 伏特-庫侖/°K摩爾，阿伏加德羅氏數(shù)

pH = 未知溶液的氫離子濃度

pHISO = 7，參比氫離子濃度

方程表明，產(chǎn)生的電壓取決于溶液的酸度和堿度，并以已知方式隨氫離子活性而變化。溶液溫度的變化會(huì)改變其氫離子的活性。當(dāng)溶液被加熱時(shí)，氫離子運(yùn)動(dòng)速度加快，結(jié)果導(dǎo)致兩個(gè)電極間電位差的增加。另外，當(dāng)溶液冷卻時(shí)，氫活性降低，導(dǎo)致電位差下降。根據(jù)設(shè)計(jì)，在理想情況下，當(dāng)置于pH值為7的緩沖溶液中時(shí)，電極會(huì)產(chǎn)生零伏特電位。典型pH探針的規(guī)格如下表所示。

表1. pH玻璃探針的典型規(guī)格

pH探針在本研究中起著重要作用，因?yàn)閿?shù)據(jù)可靠性取決于傳感器的精度和可靠性。選擇pH探針時(shí)，有兩個(gè)重要因素需要考慮：

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緩沖溶液溫度改變之后的穩(wěn)定時(shí)間

· 

· 

pH值改變之后的穩(wěn)定時(shí)間

替代兼容產(chǎn)品：

德州儀器：TLV314 TLV341 TLV341A TLV2314 TLV342 TLV342A TLV4314  TLV342S

圣邦微電子：SGM8621  SGM8622  SGM8624  SGM8623

Microchip：MCP601 MCP601R MCP6L1R MCP602 MCP6L2 MCP604 MCP6L4 MCP603 MCP603R

思瑞浦： TP1561 TP2431 TP1562 TP2432 TP1564 TP2434 TP1561N

Intesil：ISL28113  ISL28213  ISL28413

RENESAS：HA1630Q4

替代兼容產(chǎn)品：

德州儀器：OPA374 LMV821-N TLV2361 LMV710 OPA2374 LMV822-N TLV2362 LMV712 OPA4374 LMV824-N

圣邦微電子：SGM8631  SGM8632  SGM8634  SGM8633

Microchip：MCP6491  MCP6492  MCP6494

思瑞浦：TP2421  TP2422  TP2424

安森美：NCS2003 NCS2003A NCS20032  NCS20034

意法半導(dǎo)體：TSV91x TSV91xA TSV91x TSV91xA TSV91x TSV91xA

替代兼容產(chǎn)品：

德州儀器：LMV721 TLV316 LMV722 TLV2316 TLV4316

圣邦微電子：SGM721  SGM722  SGM724  SGM723