本發(fā)明屬于水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水溶液的電阻率采樣電路。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)發(fā)展的不斷進(jìn)步，無(wú)論是在工業(yè)還是生活方面，人們對(duì)于水質(zhì)的要求日益提高，水的電導(dǎo)率是評(píng)價(jià)水質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，而水溶液的電阻率是推算水溶液的電導(dǎo)率的重要依據(jù)；但是由于水溶液的電阻率會(huì)受到很多方面的影響，人們目前使用的水溶液電阻率檢測(cè)裝置的檢測(cè)值往往不穩(wěn)定且誤差較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種通過(guò)穩(wěn)定方波信號(hào)進(jìn)行水溶液的電阻率精密檢測(cè)的電路。

本發(fā)明包括穩(wěn)壓模塊、電壓反向模塊、單片機(jī)、方波產(chǎn)生模塊、電壓比較模塊、方波切檔輸出模塊、電壓跟隨模塊、電導(dǎo)電極、信號(hào)放大模塊和模擬量輸出模塊。所述的穩(wěn)壓模塊通過(guò)穩(wěn)壓芯片將外部輸入的3.3v電壓穩(wěn)壓到2.5v提供給單片機(jī)、方波產(chǎn)生模塊及電壓反向模塊。所述的電壓反向模塊將穩(wěn)壓模塊提供的2.5v電壓轉(zhuǎn)化為-2.5v提供給方波產(chǎn)生模塊；所述的方波產(chǎn)生模塊在單片機(jī)的控制下通過(guò)第一邏輯芯片產(chǎn)生第一方波信號(hào)，并通過(guò)電阻分壓的方式得到與第一方波信號(hào)峰值不同且周期相等的第二方波信號(hào)和第三方波信號(hào)。所述的單片機(jī)控制電壓比較模塊向方波切檔輸出模塊發(fā)送指令；所述的方波切檔輸出模塊選擇第一方波信號(hào)、第二方波信號(hào)或第三方波信號(hào)中的一個(gè)作為第四方波信號(hào)傳輸?shù)诫妷焊S模塊。所述的電壓跟隨模塊產(chǎn)生一個(gè)與第四方波信號(hào)波形完全相同的第五方波信號(hào)并傳輸給電導(dǎo)電極。第五方波信號(hào)經(jīng)過(guò)電導(dǎo)電極后降壓為第六方波信號(hào)并輸入信號(hào)放大模塊；所述的信號(hào)放大模塊將第六方波信號(hào)放大為第七方波信號(hào)。所述的模擬量輸出模塊將第七方波信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流電壓信號(hào)傳輸給單片機(jī)。

所述的電壓比較模塊包括雙運(yùn)算放大器；雙運(yùn)算放大器由第二運(yùn)算放大器和第三運(yùn)算放大器組成。所述的第二運(yùn)算放大器的正向輸出端接第八電阻r8的一端；第八電阻r8的另一端接單片機(jī)的第二管腳；第二運(yùn)算放大器的正供電電壓端接第六電容c6的一端及5v電壓；第六電容c6的另一端接地；第二運(yùn)算放大器的負(fù)供電電壓端接地。第二運(yùn)算放大器的反向輸出端接第十電阻r10的一端；第十電阻r10的另一端接第十一電阻r11、第九電阻r9及第十三電阻r13的一端；第九電阻r9的另一端接5v電壓；第十一電阻r11的另一端接地；第十三電阻r13的另一端接第三運(yùn)算放大器的反向輸入端。第三運(yùn)算放大器的正向輸入端接第十二電阻r12的一端；第十二電阻r12的另一端接單片機(jī)的第三管腳；第二運(yùn)算放大器的輸出端即電壓比較模塊的第一輸出端；第三運(yùn)算放大器的輸出端即電壓比較模塊的第二輸出端。

所述的方波切檔輸出模塊包括第二邏輯芯片；所述的第二邏輯芯片采用74hc4052d邏輯芯片。第二邏輯芯片的x3、y0、y1、y2、y3、vss及ycom管腳均接地。第二邏輯芯片的vdd管腳接第七電容c7的一端及5v電壓；第七電容c7的另一端接地；第二邏輯芯片的vee管腳接第八電容c8的一端及-5v電壓；第八電容c8的另一端接地。第二邏輯芯片的x0管腳接方波產(chǎn)生模塊的第一方波信號(hào)輸出端；第二邏輯芯片的x1管腳接方波產(chǎn)生模塊的第二方波信號(hào)輸出端；第二邏輯芯片的x2管腳接方波產(chǎn)生模塊的第三方波信號(hào)輸出端；第二邏輯芯片的xcom管腳即方波切檔輸出模塊的輸出端。

所述的雙運(yùn)算放大器采用lm358dr雙運(yùn)算放大器。

所述的穩(wěn)壓模塊包括穩(wěn)壓芯片，所述的穩(wěn)壓芯片采用tl431acdbzr穩(wěn)壓芯片。第一電阻r1的一端接3.3v電壓，另一端接穩(wěn)壓芯片的陰極、參考極及第一電容c1的一端；穩(wěn)壓芯片陽(yáng)極及第一電容c1的另一端均接地；穩(wěn)壓芯片的陰極即穩(wěn)壓模塊的輸出端。

所述的電壓反向模塊包括第一運(yùn)算放大器；所述的第一運(yùn)算放大器的反向輸入端接第三電阻r3及第二電阻r2的一端，第三電阻r3的另一端接穩(wěn)壓模塊的輸出端；第二電阻r2的另一端接第一運(yùn)算放大器的輸出端。第一運(yùn)算放大器的正向輸入端接第四電阻r4的一端，第四電阻r4的另一端接地；第一運(yùn)算放大器的正供電電壓端接第三電容c3的一端及5v電壓，第三電容c3的另一端接地；第一運(yùn)算放大器的負(fù)供電電壓端接第二電容c2的一端及-5v電壓；第二電容c2的另一端接地。第一運(yùn)算放大器的輸出端即電壓反向模塊的輸出端。

所述的單片機(jī)采用stm8l052r8單片機(jī)。單片機(jī)的vdd1、vdd2、vdd3及vdda管腳接3.3v電壓；單片機(jī)的vref+管腳接穩(wěn)壓模塊的輸出端vout1，單片機(jī)的vss1、vss2、vss3及vssa管腳接地。

所述的方波產(chǎn)生模塊包括第一邏輯芯片；所述的第一邏輯芯片采用74hc4053d邏輯芯片。第一邏輯芯片的a、c、y1c、y0c、y1a、y0a、vss、yc及ya管腳均接地；第一邏輯芯片的b管腳接單片機(jī)的第一管腳，單片機(jī)的第一管腳具有pwm輸出功能；第一邏輯芯片的y1b管腳接穩(wěn)壓模塊的輸出端；第一邏輯芯片的y0b管腳接電壓反向模塊的輸出端；第一邏輯芯片的vdd管腳接第四電容c4的一端及5v電壓；第四電容c4的另一端接地。第一邏輯芯片的vee管腳接第五電容c5的一端及-5v電壓；第五電容c5的另一端接地。第一邏輯芯片的yb管腳接第五電阻r5的一端；第五電阻r5的另一端接第六電阻r6的一端；第六電阻r6的另一端接第七電阻r7的一端；第七電阻r7的另一端接地。第一邏輯芯片的yb管腳即方波產(chǎn)生模塊的第一方波信號(hào)輸出端；第五電阻r5接第六電阻r6的那端即方波產(chǎn)生模塊的第二方波信號(hào)輸出端；第六電阻r6接第七電阻r7的那端即方波產(chǎn)生模塊的第三方波信號(hào)輸出端。

所述的電壓跟隨模塊包括第四運(yùn)算放大器。所述第四運(yùn)算放大器的正向輸入端接第十四電阻r14的一端及方波切檔輸出模塊的輸出端；第十四電阻r14的另一端接地。第四運(yùn)算放大器的反向輸入端與輸出端相連。第四運(yùn)算放大器的正供電電壓端接第十電容c10的一端及5v電壓；第十電容c10的另一端接地；第四運(yùn)算放大器的負(fù)供電電壓端接第九電容c9的一端及-5v電壓；第九電容c9的另一端接地。第四運(yùn)算放大器的輸出端即電壓跟隨模塊的輸出端。

所述的信號(hào)放大模塊包括第五運(yùn)算放大器。所述第五運(yùn)算放大器的正向輸入端經(jīng)過(guò)第十六電阻r16接地。第五運(yùn)算放大器反向輸入端接第十五電阻r15的一端及電導(dǎo)電極的輸出端；第十五電阻r15的另一端接第五運(yùn)算放大器的輸出端。第五運(yùn)算放大器的輸出端即信號(hào)放大模塊的輸出端。

所述的模擬量輸出模塊包括第六運(yùn)算放大器及第七運(yùn)算放大器。所述的第六運(yùn)算放大器的正向輸入端接地；第六運(yùn)算放大器的反向輸入端接第二十三電阻r23、第十九電阻r19的一端及第一二極管d1的負(fù)極；第十九電阻r19的另一端接第二二極管d2的正極；第二十三電阻r23的另一端接第十七電阻r17的一端及信號(hào)放大模塊的輸出端；第十七電阻r17的另一端接第二十四電阻r24的一端及第七運(yùn)算放大器的反向輸入端；第二十四電阻r24的另一端接第二二極管d2的正極；第二二極管d2的負(fù)極接第六運(yùn)算放大器的輸出端及第一二極管d1的正極。所述的第七運(yùn)算放大器的正向輸入端接第二十五電阻r25及第二十二電阻r22的一端；第二十五電阻r25的另一端接地；第二十二電阻r22的另一端接-5v電壓。第七運(yùn)算放大器的負(fù)向輸入端接第十八電阻r18及第十一電容c11的一端；第十八電阻r18及第十一電容c11的另一端均接第七運(yùn)算放大器的輸出端及第二十電阻r20的一端；第二十電阻r20的另一端接第二十一電阻r21及第十二電容c12的一端；第十二電容c12的另一端接地；第二十一電阻r21的另一端接第十三電容c13的一端及單片機(jī)的第四管腳，單片機(jī)的第四管腳具有a/d轉(zhuǎn)換功能；第十三電容c13的另一端接地。

所述的電導(dǎo)電極采用不銹鋼電導(dǎo)電極；電導(dǎo)電極的一端接電壓跟隨模塊的輸出端，另一端即電導(dǎo)電極的輸出端。

本發(fā)明具有的有益效果是：

1、本發(fā)明抗干擾能力強(qiáng)，能夠穩(wěn)定且精準(zhǔn)地檢測(cè)水溶液的電阻率。

2、本發(fā)明能夠自動(dòng)切換至合適的采樣方波進(jìn)行電阻率檢測(cè)。

3、本發(fā)明使用范圍廣，檢測(cè)精準(zhǔn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；

圖2為本發(fā)明中穩(wěn)壓模塊的電路原理圖；

圖3為本發(fā)明中電壓反向模塊的電路原理圖；

圖4為本發(fā)明中單片機(jī)的電路原理圖；

圖5為本發(fā)明中方波產(chǎn)生模塊的電路原理圖；

圖6為本發(fā)明中電壓比較模塊的電路原理圖；

圖7為本發(fā)明中方波切檔輸出模塊的電路原理圖；

圖8為本發(fā)明中電壓跟隨模塊的電路原理圖；

圖9為本發(fā)明中信號(hào)放大模塊的電路原理圖；

圖10為本發(fā)明中模擬量輸出模塊的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，一種水溶液的電阻率采樣電路，包括穩(wěn)壓模塊101、電壓反向模塊102、單片機(jī)103、方波產(chǎn)生模塊104、電壓比較模塊105、方波切檔輸出模塊106、電壓跟隨模塊107、電導(dǎo)電極108、信號(hào)放大模塊109和模擬量輸出模塊110。穩(wěn)壓模塊101通過(guò)穩(wěn)壓芯片將外部輸入的3.3v電壓穩(wěn)壓到2.5v提供給單片機(jī)103、方波產(chǎn)生模塊104及電壓反向模塊102。電壓反向模塊102將穩(wěn)壓模塊101提供的2.5v電壓轉(zhuǎn)化為-2.5v提供給方波產(chǎn)生模塊104；方波產(chǎn)生模塊104在單片機(jī)103的控制下通過(guò)第一邏輯芯片產(chǎn)生第一方波信號(hào)，并通過(guò)電阻分壓的方式得到與第一方波信號(hào)峰值不同且周期相等的第二方波信號(hào)和第三方波信號(hào)。單片機(jī)103控制電壓比較模塊105向方波切檔輸出模塊106發(fā)送指令；方波切檔輸出模塊106選擇第一方波信號(hào)、第二方波信號(hào)或第三方波信號(hào)中的一個(gè)作為第四方波信號(hào)傳輸?shù)诫妷焊S模塊107。電壓跟隨模塊107產(chǎn)生一個(gè)與第四方波信號(hào)波形完全相同的第五方波信號(hào)并傳輸給電導(dǎo)電極108，第五方波信號(hào)的負(fù)載能力遠(yuǎn)大于第四方波信號(hào)。電導(dǎo)電極108放入待檢測(cè)水溶液中，第五方波信號(hào)經(jīng)過(guò)電導(dǎo)電極108降壓后第六方波信號(hào)并輸入信號(hào)放大模塊109，信號(hào)放大模塊109將第六方波信號(hào)放大為第七方波信號(hào)，放大倍數(shù)為第一方波信號(hào)的峰值電壓除以第四方波信號(hào)的峰值電壓。模擬量輸出模塊110將第七方波信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流電壓信號(hào)傳輸給單片機(jī)103，單片機(jī)103根據(jù)直流電壓信號(hào)得出待檢測(cè)水溶液的電阻率。

如圖2所示，穩(wěn)壓模塊101包括穩(wěn)壓芯片u1，穩(wěn)壓芯片u1采用tl431acdbzr穩(wěn)壓芯片。第一電阻r1的一端接3.3v電壓，另一端接穩(wěn)壓芯片u1的陰極、參考極及第一電容c1的一端；穩(wěn)壓芯片u1陽(yáng)極及第一電容c1的另一端均接地；穩(wěn)壓芯片u1的陰極即穩(wěn)壓模塊101的輸出端vout1。

如圖3所示，電壓反向模塊102包括第一運(yùn)算放大器u2a；第一運(yùn)算放大器u2a的反向輸入端接第三電阻r3及第二電阻r2的一端，第三電阻r3的另一端接穩(wěn)壓模塊101的輸出端vout1；第二電阻r2的另一端接第一運(yùn)算放大器u2a的輸出端。第一運(yùn)算放大器u2a的正向輸入端接第四電阻r4的一端，第四電阻r4的另一端接地；第一運(yùn)算放大器u2a的正供電電壓端接第三電容c3的一端及5v電壓，第三電容c3的另一端接地；第一運(yùn)算放大器u2a的負(fù)供電電壓端接第二電容c2的一端及-5v電壓；第二電容c2的另一端接地。第一運(yùn)算放大器u2a的輸出端即電壓反向模塊102的輸出端vout2。

如圖4所示，單片機(jī)103采用stm8l052r8單片機(jī)。單片機(jī)103的vdd1、vdd2、vdd3及vdda管腳接3.3v電壓；單片機(jī)103的vref+管腳接穩(wěn)壓模塊101的輸出端vout1，單片機(jī)103的vss1、vss2、vss3及vssa管腳接地。

如圖5所示，方波產(chǎn)生模塊104包括第一邏輯芯片u4；第一邏輯芯片u4采用74hc4053d邏輯芯片。第一邏輯芯片u4的a、c、y1c、y0c、y1a、y0a、vss、yc及ya管腳均接地；第一邏輯芯片u4的b管腳接單片機(jī)103的pwm管腳；第一邏輯芯片u4的y1b管腳接穩(wěn)壓模塊101的輸出端vout1；第一邏輯芯片u4的y0b管腳接電壓反向模塊102的輸出端vout2；第一邏輯芯片u4的vdd管腳接第四電容c4的一端及5v電壓；第四電容c4的另一端接地。第一邏輯芯片u4的vee管腳接第五電容c5的一端及-5v電壓；第五電容c5的另一端接地。第一邏輯芯片u4的yb管腳接第五電阻r5的一端；第五電阻r5的另一端接第六電阻r6的一端；第六電阻r6的另一端接第七電阻r7的一端；第七電阻r7的另一端接地。第一邏輯芯片u4的yb管腳即方波產(chǎn)生模塊104的第一方波信號(hào)輸出端x1；第五電阻r5接第六電阻r6的那端即方波產(chǎn)生模塊104的第二方波信號(hào)輸出端x2；第六電阻r6接第七電阻r7的那端即方波產(chǎn)生模塊104的第三方波信號(hào)輸出端x3。

如圖6所示，電壓比較模塊105包括雙運(yùn)算放大器；雙運(yùn)算放大器采用lm358dr雙運(yùn)算放大器，雙運(yùn)算放大器由第二運(yùn)算放大器u5a和第三運(yùn)算放大器u5b組成。第二運(yùn)算放大器u5a的正向輸出端接第八電阻r8的一端；第八電阻r8的另一端接單片機(jī)103的pf01管腳；第二運(yùn)算放大器u5a的正供電電壓端接第六電容c6的一端及5v電壓；第六電容c6的另一端接地；第二運(yùn)算放大器u5a的負(fù)供電電壓端接地。第二運(yùn)算放大器u5a的反向輸出端接第十電阻r10的一端；第十電阻r10的另一端接第十一電阻r11、第九電阻r9及第十三電阻r13的一端；第九電阻r9的另一端接5v電壓；第十一電阻r11的另一端接地；第十三電阻r13的另一端接第三運(yùn)算放大器u5b的反向輸入端。第三運(yùn)算放大器u5b的正向輸入端接第十二電阻r12的一端；第十二電阻r12的另一端接單片機(jī)的pf06管腳；第二運(yùn)算放大器u5a的輸出端即電壓比較模塊105的第一輸出端a；第三運(yùn)算放大器u5b的輸出端即電壓比較模塊105的第二輸出端b。

如圖7所示，方波切檔輸出模塊106包括第二邏輯芯片u6；第二邏輯芯片u6采用74hc4052d邏輯芯片。第二邏輯芯片u6的x3、y0、y1、y2、y3、vss及ycom管腳均接地。第二邏輯芯片u6的vdd管腳接第七電容c7的一端及5v電壓；第七電容c7的另一端接地；第二邏輯芯片u6的vee管腳接第八電容c8的一端及-5v電壓；第八電容c8的另一端接地。第二邏輯芯片u6的x0管腳接方波產(chǎn)生模塊104的第一方波信號(hào)輸出端x1；第二邏輯芯片u6的x1管腳接方波產(chǎn)生模塊104的第二方波信號(hào)輸出端x2；第二邏輯芯片u6的x2管腳接方波產(chǎn)生模塊104的第三方波信號(hào)輸出端x3；第二邏輯芯片u6的xcom管腳即方波切檔輸出模塊106的輸出端xa。

如圖8所示，電壓跟隨模塊107包括第四運(yùn)算放大器u7；第四運(yùn)算放大器u7的正向輸入端接第十四電阻r14的一端及方波切檔輸出模塊106的輸出端xa；第十四電阻r14的另一端接地。第四運(yùn)算放大器u7的反向輸入端與輸出端相連。第四運(yùn)算放大器u7的正供電電壓端接第十電容c10的一端及5v電壓；第十電容c10的另一端接地；第四運(yùn)算放大器u7的負(fù)供電電壓端接第九電容c9的一端及-5v電壓；第九電容c9的另一端接地。第四運(yùn)算放大器u7的輸出端即電壓跟隨模塊107的輸出端xb。

電導(dǎo)電極108采用不銹鋼電導(dǎo)電極；電導(dǎo)電極108的一端接電壓跟隨模塊107的輸出端xb，另一端即電導(dǎo)電極108的輸出端xc。

如圖9所示，信號(hào)放大模塊109包括第五運(yùn)算放大器u8c；第五運(yùn)算放大器u8c的正向輸入端經(jīng)過(guò)第十六電阻r16接地。第五運(yùn)算放大器u8c反向輸入端接第十五電阻r15的一端及電導(dǎo)電極108的輸出端xc；第十五電阻r15的另一端接第五運(yùn)算放大器u8c的輸出端。第五運(yùn)算放大器u8c的輸出端即信號(hào)放大模塊109的輸出端xd。

如圖10所示，模擬量輸出模塊110包括第六運(yùn)算放大器u8b及第七運(yùn)算放大器u8d。第六運(yùn)算放大器u8b的正向輸入端接地；第六運(yùn)算放大器u8b的反向輸入端接第二十三電阻r23、第十九電阻r19的一端及第一二極管d1的負(fù)極；第十九電阻r19的另一端接第二二極管d2的正極；第二十三電阻r23的另一端接第十七電阻r17的一端及信號(hào)放大模塊109的輸出端xd；第十七電阻r17的另一端接第二十四電阻r24的一端及第七運(yùn)算放大器u8d的反向輸入端；第二十四電阻r24的另一端接第二二極管d2的正極；第二二極管d2的負(fù)極接第六運(yùn)算放大器u8b的輸出端及第一二極管d1的正極。第七運(yùn)算放大器u8d的正向輸入端接第二十五電阻r25及第二十二電阻r22的一端；第二十五電阻r25的另一端接地；第二十二電阻r22的另一端接-5v電壓。第七運(yùn)算放大器u8d的負(fù)向輸入端接第十八電阻r18及第十一電容c11的一端；第十八電阻r18及第十一電容c11的另一端均接第七運(yùn)算放大器u8d的輸出端及第二十電阻r20的一端；第二十電阻r20的另一端接第二十一電阻r21及第十二電容c12的一端；第十二電容c12的另一端接地；第二十一電阻r21的另一端接第十三電容c13的一端及單片機(jī)103的tdsad管腳；第十三電容c13的另一端接地。

本發(fā)明的原理如下：

穩(wěn)壓模塊101的輸出端vout1穩(wěn)定輸出2.5v電壓；第一電阻r1起到限流的作用，保護(hù)穩(wěn)壓芯片u1不被燒壞。第一電容c1起濾波的作用，使輸出信號(hào)更加穩(wěn)定。

穩(wěn)壓模塊101的輸出端vout1輸出的電流通過(guò)第二電阻r2、第三電阻r3及第一運(yùn)算放大器u2a。得到以下關(guān)系式：

其中vout2為電壓反向模塊102的輸出端vout2的電壓值；r2為第二電阻r2的電阻值；r3為第三電阻r3的電阻值；vout1為穩(wěn)壓模塊101的輸出端vout1的電壓值。

r2＝r3，電壓反向模塊102的輸出端vout2穩(wěn)定輸出-2.5v電壓。第四電阻r4使兩個(gè)輸入端對(duì)地的電阻相同，使得第一運(yùn)算放大器u2a的偏置電流不會(huì)產(chǎn)生附加的失調(diào)電壓。第二電容c2及第三電容c3作為退耦電容，有利于控制輸入電壓的高頻紋波。

方波產(chǎn)生模塊104以穩(wěn)壓模塊101的輸出端vout1及電壓反向模塊102的輸出端vout2的電壓值為基準(zhǔn)；方波產(chǎn)生模塊104在單片機(jī)103輸出的pwn信號(hào)控制下，產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定第一方波信號(hào)。第一方波信號(hào)經(jīng)過(guò)第五電阻r5、第六電阻r6及第七電阻r7進(jìn)行分壓，產(chǎn)生3個(gè)周期相同，峰值不同的第一方波信號(hào)、第二方波信號(hào)及第三方波信號(hào)。第四電容c4及第五電容c5作為退耦電容，有利于控制輸入電壓的高頻紋波。

外部輸出的5v電壓通過(guò)第九電阻r9，第十一電阻r11分壓輸入第二運(yùn)算放大器u5a的反向輸入端，單片機(jī)輸出的電壓接u5a的正向輸入端，若正向輸入端的電壓值大于反向輸入端，則電壓比較模塊105的第一輸出端a輸出高電平。若第二運(yùn)算放大器u5a的正向輸入端的電壓值小于反向輸入端，則電壓比較模塊105的第一輸出端a輸出低電平。第三運(yùn)算放大器u5b的工作原理和第二運(yùn)算放大器u5a的相同。電壓比較模塊105的第一輸出端a與電壓比較模塊105的第二輸出端b組合控制方波切檔輸出模塊106輸出第一方波信號(hào)、第二方波信號(hào)及第三方波信號(hào)中的一個(gè)作為第四方波信號(hào)輸出到電壓跟隨模塊107。第八電阻r8與第十電阻r10使第二運(yùn)算放大器u5a的正向輸入端與反向輸入端對(duì)地的電阻相同，使第二運(yùn)算放大器u5a的正向輸入端與反向輸入端之間不會(huì)產(chǎn)生附加的失調(diào)電壓。第十二電阻r12，第十三電阻r13使第三運(yùn)算放大器u5b的正向輸入端與反向輸入端對(duì)地的電阻相同，使第三運(yùn)算放大器u5b的正向輸入端與反向輸入端之間不會(huì)產(chǎn)生附加的失調(diào)電壓。

電壓跟隨模塊107中的第十四電阻r14的作用是平衡第四運(yùn)算放大器u7虛地和保護(hù)電路的作用，第四運(yùn)算放大器u7產(chǎn)生一個(gè)與輸入的第四方波信號(hào)波形完全相同的第五方波信號(hào)并傳輸給電導(dǎo)電極，第五方波信號(hào)的負(fù)載能力遠(yuǎn)大于第四方波信號(hào)。

當(dāng)信號(hào)放大模塊109的輸出端xd的電壓值v1>0時(shí)，第一二極管d1導(dǎo)通，第二二極管d2截止，信號(hào)放大模塊109的輸出端xd的電壓值v1與第二二極管d2正極的電壓值v2的關(guān)系式為：

其中r19為第十九電阻r19的阻值；r23為第二十三電阻r23的阻值。

由于r19＝2×r23，因此可得：

v2＝-2v1

信號(hào)放大模塊109的輸出端xd電壓值v1、第二二極管d2的正極電壓值v2與第七運(yùn)算放大器u8d的輸出端電壓值v3的關(guān)系式為：

其中r17為第十七電阻r17的阻值；r24為第二十四電阻r24的阻值；r18為第十八電阻r18的阻值。

由于r17＝r24，因此可得：

當(dāng)信號(hào)放大模塊109的輸出端xd的電壓值v1<0時(shí)，第二二極管d2的正極電壓值v2＝0，信號(hào)放大模塊109的輸出端xd的電壓值v1、第二二極管d2的正極電壓值v2與第七運(yùn)算放大器u8d的輸出端電壓值v3的關(guān)系式為：

其中r17為第十七電阻r17的阻值；其中r18為第十八電阻r18的阻值。

簡(jiǎn)化得：

所以無(wú)論信號(hào)放大模塊109的輸出端xd的電壓值v1是正電壓還是負(fù)電壓，第七運(yùn)算放大器u8d的輸出端電壓值v3都是穩(wěn)定且相同的直流電壓。

模擬量輸出模塊110中的第二十二電阻r22和第二十五電阻r25，通過(guò)電阻分壓的方式，將大小為伏的電壓輸入到第七運(yùn)算放大器u8d的正向輸入端，實(shí)現(xiàn)調(diào)零的功能。式中，r22為第二十二電阻r22的阻值，r25為第二十五電阻r25的阻值。

第十一電容c11具有濾波的功能，保證了采樣電壓的穩(wěn)定。第二十二電阻r22、第十二電容c12、第二十三電阻r23和第十三電容c13構(gòu)成一個(gè)二階低通濾波電路，使得輸出到單片機(jī)103的tdsad管腳的電壓信號(hào)更加穩(wěn)定。