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電気化学測定用超高入力インピーダンス低オフセットアンプの設計・製作

Design and fabrication of an ultra-high input impedance low offset amplifier for electro-chemical measurements

佐川 淳; 森山 清史; 錦沢 友俊; 中村 秀夫

Sagawa, Jun; Moriyama, Kiyofumi; Nishikizawa, Tomotoshi; Nakamura, Hideo

水溶液のpHやイオン濃度等を測定するための電気化学プローブは、一般的に非常に出力インピーダンスの高いセンサであり、その信号をデータ収録装置等の一般的な計測器により測定するためには、超高インピーダンスのプローブ出力を低インピーダンスに変換するためのインピーダンス変換用アンプが必要である。このような電気化学プローブに対しては専用の計測器が市販されているが、多チャンネルの時系列計測に適するものは市販品にほとんどない。そこで、このような用途に使用できる超高入力インピーダンス低オフセットアンプを設計・製作した。本アンプの概略仕様は、入力インピーダンス10G$$Omega$$以上,入力電圧範囲$$pm$$1V,ゲイン1$$sim$$20,応答時間約1s,出力電圧$$pm$$10V,出力インピーダンス50$$Omega$$,独立チャンネル数5chである。本報告書はこのアンプに関する独自の回路設計と実装にあたっての部品構成,作成した回路の特性試験結果、及び、製作方法等をまとめたものである。

Electro-chemical electrodes including pH probes, ion-selective electrodes (ISEs) etc. generally have very high output impedances. In order to measure their outputs with generic measurement devices like data recorders, we need impedance conversion amplifiers that convert the ultra-high impedance signals of the probes into low-impedance input signals for ordinary measurement devices. Although specially designed measurement devices for the electro-chemical probes are commercially available, there are very few products that can be applied for multi-channel time series data acquisition. Thus, we designed and fabricated an ultra-high impedance low-offset amplifier fit for this purpose. The primary specification of the amplifier is, input impedance $$>$$10G$$Omega$$, input range $$pm$$1V, gain 1$$sim$$20, response time about 1s, output range $$pm$$10V, output impedance 50$$Omega$$, and it has 5 independent channels. This report describes the originally developed design, selection of the element devices, test on the circuit characteristics, and instruction for fabrication.

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