R1
WE -
0V
OP2
+
EL与电流成正比
相当于再外加一个电压，抵消溶液 欧姆降补偿 电阻压降。
辅助功能－滤波
R
二阶压控滤波器
正常信号 噪音干扰后的信号
WE -
OP2
滤波
+
电流输出
噪音最主要成分是50Hz交流电的干扰！
消除方法 1. 滤波 2. 屏蔽 3. 采样频率调整为20ms的整数倍
恒电流
-
E
电压跟随
输入阻抗高，~1012W，电位测量准确
21
RE WE
应用:测量开路电位
虚地
R
i
i 00+
Vout
Vout= -iR
电流～电压转化
应用:测量电流
i=-Vout/R 1/R为电流灵敏度
RF
Ri
i
Vj
Vi
Ri
i 0-
Vout
i Vi Ri
0+
Vout
i RF
RF Ri
Vi
A RF 为放大倍数 Ri
模拟项目1
每次测量前其它参数都要设置正常，
仅改变一个参数
参比电极断路（RE=1000M） 辅助电极断路（CE=1000M） 工作电极断路（WE=1000M） 参比电极接地（节点57接地） 辅助电极接地（节点45接地） 工作电极接地（节点59接地）
测量节点49 （参比电极） 、55 （电流输出）， 58 （工作电极） ， 59 （辅助电极）的电压值
节点号
模拟窗口右键属性
读取电压
所有节点都显示
m代表10-3 n代表10-9
电路中重要元件说明
电流检测电阻 参比电极
辅助电极 溶液电阻 极化电阻 工作电极
模拟电路参数设置的注意事项与要求
1. 当电阻设置在10000MW以上代表断路 2. 当电阻设置在0.001W以下代表短路 3. R1 R2 R3三个阻值要保持相等，一般不需要修改 4. 运放不需要更改类型 5. 模拟时，可对其它元件进行适当修改
1.250 0.625
0.039
10100111
ED=6.523V
误差＝ED －EA=0.010V
A/D测量时，最后一位数字会有偏差(1), 因此
测量误差为：
DE
E0 2n
A/D位数(n)越高，误差越小。
恒电位仪A/D转换器的位数一般为20、16、 14、 12位等。
对于A/D位数较低的恒电位仪，电流测量过程常出现台阶， 此时应该提高电流灵敏度（如1mA100mA)。
槽压VCW＝ V58
实验预想控制的电压、电流 E1=S1+S2 I1=E1/(Ru+Rf)
实际电压、电流 E2=V58-V49 I2=(V55-V58)/Ri
测试结果1
V49 V55 V58 V59 VCW E1 I1 E2 I2
正常状态
RE断路 CE断路 WE断路 RE接地 CE接地 WE接地
模拟项目2
OP3
+
i
RE
i
WE
EI
-
RI
OP1 +
CE
RF
WE
CE
i EI RI
i
EI
RI
-
与恒电位不同，参比电极对电流控制 反相放大器
+
无影响，它只负责电位测量！
恒电位仪主要技术参数
2263恒电位仪 的技术参数
电压调制范围： ±10V 槽压：±20V 最大(小)电流： ±200mA(120fA ) 电流灵敏度与分档：200mA~200nA 7挡 采样速率：50 kHz A/D精度:16 bits D/A精度:16 bits 电位上升时间：1ms 溶液电阻补偿范围:20MW～20W 计算机通讯接口类型:USB 其它附属功能（如交流阻抗，外输入/输出接口）、 软件功能、是否支持用户开发等
参比与辅助电极短路 参比与工作电极短路 辅助与工作电极短路
为了方便连线，可添加电阻， 把阻值设在0.001W以下
同样测量节点49 （参比电极） 、55 （电流输出）， 58 （工作电极） ， 59 （辅助电极）的电压值
RE~CE短路 RE~WE短路 CE~WE短路
测试结果2
V49 V55 V58 V59 VCW E1 I1 E2 I2
RE
E
t
i CE
溶液电阻
E 峰位移动，峰宽化 EL Ef WE
Ef＝E－ EL EL＝i*Ru 电流越大，溶液电阻压降越明显
Ru通常在10W以上，当电流达mA级时，电位误差～10mV 必须考虑欧姆降补偿（利用电位阶跃测量溶液电阻）
信号输入 R
外输入 R
欧姆降补偿
R
-
Ri
OP3
+
-
OP1 +
CE
RE
Si=1mA
Si=100mA
简易恒电位仪电路示意
-1.0 V
RE
-1.0 V
-
-1.0 V
+
CE
电压信号输入
WE 0V
工作电极相对于参比电极的电压为1V, 即通常所说的工作电极的电压为1V
实用恒电位仪典型电路
R
1.0 V
OP3
+
电流灵敏度 Ri
信号输入 R 0V
-1.0 V
-
OP1 +
CE
1.0 V
？
i
1
E’
恒电位仪可以控制单根电极的 界面电位，从而研究它的电化 学特性。
现代恒电位仪的结构框图
通讯协议
USB,串口，GPIB（并口）
计算机
单片机
缓存
状态控制
D/A A/D
恒电位电路 电解池 电流转化
电子线路基础
电源、运算放大器、A/D与D/A
直流电源
变压
～
220V
正电源
整流
负电源
滤波
地，0V
对于恒电位仪，电源电压10～100V，它决定最大槽压
40
节点号 模拟时，需要指定节点号
元件属性与设置
一、 双击元件或者鼠标右键打开器件的属性页
对于电阻、电容、信号（电）源，主要是设置Value值
连线
每个元件两端都有引脚，鼠标移近会出现黑圆点
模拟
菜单“Analysis” “ Transient…”
主要参数
初始值 起止时间
节点号
模拟结果
三个常用工具 1. 显示网格 2. 显示标签 3. 读取电压
11
02
13
0
0
…
D/A
1
1
18
0.039 低位
通过电阻阵列进行等比分压＋加法电路
10100111
E=6.523V
A/D 转化器与D/A相反，它把模拟信号转为数字信号
E EA=6.513V
t EA
比较器
数字信号 D/A ED
逐次比较, 直到ED>EA
基准电压 E0，如10.000V
5.000V
2.500
恒电位仪的原理与使用
目的与要求
熟练掌握电化学最基本仪器－－恒电位 仪的原理与使用 较优化地设置恒电位仪实验参数 恒电位仪故障分析与排除
内容
恒电位仪的原理
1、溶液等效电路与三电极体系 2、电子线路基础 3、恒电位仪典型电路与结构 4、恒电位仪主要技术参数
恒电位仪模拟
恒电位仪使用与故障排除
1、基本实验技术与实验参数设置 2、常见故障与排除
RE
WE 0V
WE相对于RE的电压为-1.0V 与输入信号相同
R1
OP2
+ 电流输出
辅助功能－外输入
R
-
OP3
-(Ei+Eext)
+
电流灵敏度 Ri
Ei
Eext 外输入
0V
R
-
OP1 +
CE
-(Ei+Eext)
RE
WE 0V
R WE相对于RE的电压＝ Ei + Eext
R1
OP2
+ 电流输出
辅助功能－欧姆降补偿
二、恒电位仪的软件模拟
Electronics Workbench V5.0c
熟悉恒电位仪的原理与特点 课后练习，尤其是测量异常条件下的参数
软件使用
一、 打开文件“Potent.web”
恒电位仪电路
元件类型
信号源
电阻、电容 运算放大器
用鼠标选中具体器件，往工作窗口下拖
元件说明
电阻，阻值为10kW 标号为R1
反相放大
A>1 放大
Vout
RF Ri
(Vi
Vj)
加法运算
A<1 衰减
i Vi Ri
i
RF
0V
Ri
i Vi -
Vout
Vi +
Vi
i
0 Vi Ri
Vi
Vout RF
Vout
(1
RF Ri
)Vi
放大倍数 A 1 RF Ri
同相放大
数模转化器 D/A
计算机的CPU 、单片机只能处理不连续的二进制的数据（0、1） 即数字。但自然界的物理量决大部分是模拟量，即它们是连续
变化的。二者的联系要通过模数转化器（A/D) 和数模转化器 （D/A)这两个桥梁。
数字信号
模拟信号
计算机
单片机 D/A 恒电位电路
板载内存 A/D
电流转化
D/A转化器可以把数字信号转为模拟信号
基准电压 E0，如10.000V