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Posted 2021-04-12 多德伟

你不一定要点蓝字关注我的

写在前面

哇，今天把昨天的bug解决了，是因为我把环境变量变到E盘，而数据库没有及时更新，导致新的数据库中没有数据，所以一旦输入数据就会报错！在shell环境下输入db.create_all（）就解决了，学这本书真的需要很大的耐心！

今天实现了用户认证中的注册新用户和用户登录功能，这部分就欠缺邮件验证注册和数据库存储，上手实践都没时间敲整理，把中午整理的电化学仪器原理部分放上来~

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电化学仪器

电化学仪器通常包括一个执行控制电机电势的恒电位仪[或者一个恒电流仪，用以控制通过电解池的电流]，和一个产生所需干扰信号的函数发生器，以及可以测量和显示i、E和t的记录和显示系统。仪器与电化学池连接，典型的是一个包括有工作电极、对电极和参比电极的三电极电解池。在现代仪器中，恒电势仪以及放大器和其他控制用于控制电流和电压的模块，是一些由运算放大器构建的模拟器件。模拟器件是能够处理连续信号如电压的电子系统。函数发生器也可为以一种模拟器件，但所需的信号常常由计算机产生的数字信号通过数-模转换器转换后输入到恒电势仪中。模拟信号可由长条记录纸或X-Y记录仪以及示波器记录，但信号的接受更常用的是通过一个数-模转换器传入计算机，由计算机来进行信号传输和记录。

电化学主要的变量都是模拟量，首先关心的是模拟域控制和测量电压、电流和电量的线路。适用于这些工作的最佳线路元件是运算放大器。在理解它们如何组装成为仪器前，必须了解他们的性质。

运算放大器

运算放大器是有着特殊性质的器件，它几乎总是作为封装的集成线路。对放大器的组成不感兴趣；确切的讲，我们关心的是它作为电路中的一个单元的行为。

在下图中注明的是放大器必须用的几根连线。首先是电源线。通常这些器件需要两个电源，其中一个是15V，另一个是-15V，他们都相对于电源所限定的称为“地”的电路的公共点。所进行的很多测量可和大地有关，也可和大地无关。除了电源线外，还有输入和输出连接线，通常输出的一端是接地的。大部分放大器的两个输入端并不一定必须接地；因此两个输入端都是浮地的。重要的参数是两个输入端之间的电压差。

在电路图中，电源线总是存在的，因此放大器可以绘成下图：

两个输入端以图中所示的符号来标明。上方的称为反相输入端，下方的被称为同相输入端。放大器的基本性质是它的输出e0与放大了的电压差es反相。es是反相输入端相对于同相输入端的电压。即

e0=-Aes

式中，A为开环增益。

输入端的名称是来源于es这个差值。可把体系绘成有两个独立的输入e-和e+，它们都是相对“地”来测量的。这样，输出就是：

e0=-Ae-+Ae+

即反相放大了的信号e-和同相放大了的信号e+之和。因为es = e- - e+故上述两个方程式等价。

理想的运算放大器有几个重要的性质。首先，它的开环增益实际上是无限大，因此最小的输入电压es也会 使他的输出达到电源的极限可利用值[通常是±（13~14V）]。需要最大可能的放大倍数后面会有赘述。现在需要注意的是，如果理想放大器在任一电路中，工作在输出端处于电压极限范围中的任一值时，那么两个输入端必须有相同的电压。

！！！理想放大器还具有无限大的输入阻抗。因此，它们可以在不从电压源引入电流的情况下引入输入电压。这种性质使得能在没有干扰的情况下测量电压。另一方面，理想器件也可以对其负载提供任意所需的电流，因此实际上它有零输出阻抗。最后，理想放大器的带宽无限大，即它能如实的响应任意频率的信号。

在许多电路的讨论中，假设它为理想行为，因为这样可以简化讨论。对于大多数电化学应用，所用器件工作的很好，非理想性可以忽略。然而在必要的情况下，必须认识到它的非理想性质。

15.1.2非理想性

运算放大器在很多教材中都有讨论，下面列举一些重要特性：

（1）开环增益

实际器件对于直流信号A值的范围是104-108。常用放大器的典型A值是105。开环增益与频率有关。高频时他将下降，这个特性是影响放大器的有效工作范围的一个问题。

（2）带宽

高频时实际器件性能的衰退可以用以下几种方法测量。对于一个小幅度的输入信号，开环增益为1的频率称为单位增益带宽。根据器件设计目标不同，此带宽可以低至100Hz或高于1GHz。常用放大器的典型值是5~20MHz。由于运算放大器的大多数应用是基于高开环增益，有效带宽通常比单位增益带宽低一个或两个数量级。

另一个描述高频时放大器局限性的参数是转换速度，这是为了响应输入端一个大幅度阶跃，输出电压变化的最大速度。实际值是10~100V/us。常用器件转换速率的数量级为20～70V/ μs; 这样对于达到它们的满输出范围, 所需要的最短时间大约是1～10μs。

高频响应的第三个特征是稳定时间( settling time)。该值用于在给定反馈-稳定电路中工作的放大器。经常应用一种单位增益的反相器(15. 2. 2 节)。在输入端施加一个完全理想的阶跃函数, 则测量的稳定时间是围绕新的平衡输出值某一定误差范围内(通常为0. 1%～0. 01%) 输出达到稳定所需要的时间。稳定时间的大小取决于应用放大器的电路。可以很容易地在10μs 或更大的时标上(也就是带宽小于100kHz) 得到精确可靠的性能是现今放大器的特点。如果仔细地设计电路和选择元件可以达到低于10μs 的时标(带宽高于100kHz)。正如下面将要叙述的那样, 要在3μs 以下的时标上建立可靠的运算放大器电路是相当困难的。

（3）输入阻抗

实际器件的输入阻抗是105 ～101 3 Ω。一般放大器的典型值约为106 ～101 2 Ω。对于更为需要的场合, 例如监控高电阻电压源(如玻璃电极) 和用于积分器, 特别要寻求较高的阻抗。

（4）输出限度

放大器的电压限度是受电源控制的, 它们通常与电源电压十分接近。大多数器件的电压限度是±(13～14) V。在电流达到限度之前它将被自由地提供给负载上, 电流限度的典型值是±(5～100)mA。有着较大电流或电压输出限度的特殊器件是有的, 但是运算放大器电路中的高输出功率常常是由下面叙述的扩增部件(booster stages) 得到的。

(5) 偏置电压在实际器件中, 通常零输入电压将不产生零输出电压, 输出端有一个非零的偏置。大多数放大器都有通过外接可调电阻得到零偏置的装置。

(6) 其他性质在一些应用中, 器件的噪声和漂移以及它们对温度的稳定性都是需要关注的。这些问题在电化学仪器中常常是次等重要的。

我今天才知道，我之所以漂泊就是在向你靠近。

--《廊桥遗梦》