电化学气敏元件需要恒定的偏置才能正确准确地工作，这可能会消耗大量的功率。正常的电源管理系统在处于空闲或睡眠模式时试图保持一切关闭。然而，电化学传感器需要几十分钟甚至几个小时才能稳定下来。因此，传感元件及其偏置电路必须始终处于通电状态。此外，所需的偏置电压通常是相当低的连接到1 AA电池的消费类应用。

MAX40108是一款低功耗、高精度运算放大器(运放)，工作电源电压低至0.9 V，专为仪表类应用而设计。此外，该器件具有轨对轨输入和输出，随时间和温度的变化仅消耗25.5 μA的典型电源电流和1 μV的典型零漂输入偏置电压，使其成为各种低功耗应用的理想器件，如乙醇和CO气体传感器等消费类产品。

概述

图1显示了乙醇或一氧化碳等电化学传感器的框图。该系统由一个低压运放组成，该运放直接由1.5 V AA/AAA电池供电，在系统其余部分处于休眠模式时为电化学传感器提供偏置电流，以节省功耗。第一个运算放大器U1为电化学电池的参比电极供电。第二个运放U2配置为跨导放大器，将传感器的电流输出转换为电压输出，经放大后由微控制器数字化。这是由MAX44260 U3完成的，MAX44260 U3是一个1.8 V, 15 MHz低偏置，低功率，轨对轨输入/输出(I/O)运放。ES是电化学传感器。

电化学传感器的原理图可以在网上找到。

乙醇传感器评价

在这个乙醇传感器评估中，使用的传感器是SPEC 3SP_Ethanol_1000包装110-202，如图2所示。

这种SPEC乙醇传感器产生的电流与捕获气体的体积成正比。它是一个三电极装置:WE, RE和CE。

WE:工作电极。这个WE偏置在0.7 V，用于感应气体蒸汽。

RE:参比电极。该RE在电解液中提供稳定的0.6 V偏置电压的电化学电位，不暴露于气体蒸气中。

CE:对电极(CE)。

当有气体存在时，CE导电。导通水平与气体浓度成正比，然后系统可以用电测量气体浓度。

在此气体传感器评估中，气体颗粒需要与SPEC传感器物理接触。换句话说，乙醇传感器基本上只测量存在于传感器本身精确位置的气体。因此，为了准确有效地检测乙醇和一氧化碳等气体，应将传感器放置在气体浓度预计会扩散到的位置。在这个实验中，棉签浸在乙醇溶液中，放在SPEC传感器的正前方。

图3用蓝色曲线描述了乙醇蒸气的捕获过程。绿色曲线是包括微控制器在内的整个系统的电流消耗，典型值为90毫安。然而，在V(DD) = 0.9 V和T(a) = 25°C时，MAX40108本身的电流消耗仅为25.5 μA，如图4所示。

当处于空闲模式时，微控制器每10秒唤醒一次以监测乙醇蒸气。当蒸汽存在时，微控制器开始测量蒸汽浓度，如蓝色曲线所示。红线为1.5 V左右的AA电池电压，黄线为CE电压。

为了观察乙醇传感器对蒸汽浓度的响应效果，将棉签移到离传感器更远的地方。结果被捕获，如图5所示。正如预期的那样，蒸汽浓度蓝色曲线的幅值相应减小。

一氧化碳传感器评估

与乙醇不同，一氧化碳是一种潜在的有毒气体，来自汽油甚至无害的蜡烛的不完全燃烧过程。因此，在进行一氧化碳气体实验时，实施适当的通风以确保健康和安全是很重要的。在这次评估中，使用蜡烛在一个隐蔽的罐子中产生CO气体，并使用相同的传感器SPEC 3SP_Ethanol_1000 Package 110-202来捕获CO气体浓度。

图6描绘了蓝色曲线所示的CO气体捕获过程。绿色曲线是包括微控制器在内的整个系统的电流消耗，通常为90ma。

与乙醇评估一样，当处于空闲模式时，微控制器每10秒唤醒一次以监测CO气体。当检测到气体时，微控制器开始测量其浓度，如蓝色曲线所示。红线为AA电池电压约1.5 V，黄线为CE电压。

结论

为了准确测量消费和工业应用中的乙醇和CO气体，需要在低至0.9 V的电源电压下工作的低功率、高精度运算放大器。MAX40108器件专为捕获和有效测量常见气体(如乙醇和CO)而设计，不仅具有25.5 μA的低电流消耗，而且在8球WLP封装中具有1.22 mm × 0.92 mm的微小尺寸。该放大器具有关闭模式，可进一步节省电力，这对于可穿戴设备，便携式医疗系统和工业物联网(IIoT)(如压力，流量，液位，温度和接近测量)是必不可少的。