基于多层PCB的ME-C^(4)D电极设计及其性能研究

文章针对微芯片电泳电容耦合式非接触电导检测(microchip electrophoresis-capacitively coupled contactless conductivity detection, ME-C^(4)D)电极存在检测信号信噪比低、稳定性差的问题,提出一种基于多层印制电路板(printed circuit board, PCB)的ME-C~4D电极。通过与相同结构的单层PCB电极对比实验发现,多层PCB电极的噪声最大电平降低至5.5 mV、信噪比提升1倍,且检测信号具有较好的稳定性。通过实验对多层PCB电极结构参数进行优化,使检测系统对K^(+)、Na^(+)、Li^(+)3种离子混合溶液的检测限和离子浓度分辨能力达到0.050 mmol/L,且检测结果具有较好的线性度和可重复性。实验证明,采用多层PCB电极,不仅改善了ME-C^(4)D系统的检测灵敏度和离子浓度分辨率,同时扩大了系统的最佳离子浓度检测范围。

基于SoPC的电泳芯片电导检测系统

探讨了一种基于SoPC的电泳芯片电导检测系统设计方案。采用MAX038函数发生器产生同步的正交信号源,采用双差分减法器实现阻抗到电压的变换,并利用双相锁定放大器实现电导幅值及相位检测,以FPGA内嵌NiosII软核处理器为系统控制核心,运用SoPC Builder定制高速采集控制器、FFT控制器以及运用IP核FFTV2.1.3构建实时高速长度为1 024点的FFT变换模块实现电泳芯片电容耦合非接触电导时、频域分析。文中具体阐述了系统软、硬件架构及自定制NiosII处理的FFT算法指令等。仿真结果表明:该方案能进行复杂数据处理,具有快速实时处理能力,能有效保证系统的抗干扰性和测量准确度。