Ausleseschaltung für resistiven Biosensor

Da Sie nicht viel Strom benötigen (0,5 V / 10 Ω = 50 mA), würde ich sagen, dass die Verwendung eines ziemlich klobigen Operationsverstärkers als Transimpedanzverstärker die Aufgabe erfüllen würde.

Die Ausgabe wird sein:$V_{out} = I_{load} * R_{feedback} + V_{inPositive}$

Das erste Schema hat den Vorteil, dass der Ausgang keinen Offset hat. Sie benötigen jedoch eine negative Spannungsschiene.
Die zweite Version benötigt keine negative Spannungsschiene, aber der Ausgang hat einen zusätzlichen Offset von 0,5 V.

In beiden Schaltungen muss der Operationsverstärker in der Lage sein, den Strom zu liefern, der durch den Biosensor fließt. Bei einem nominalen 10-Ω-Sensor und 0,5 V sind dies 50 mA, was ziemlich bedeutend ist, sodass Sie einen ziemlich klobigen Operationsverstärker benötigen. Allerdings würden Sie am Ende wahrscheinlich ein ähnliches Gerät für das Stromquellen- und Instrumentierungsverstärkerdesign benötigen, sodass es hier keinen wirklichen Vorteil gibt.

Unter der Annahme, dass Ihr Sensor nicht auf 0 Ω geht, wäre es wahrscheinlich eine gute Idee, eine Offset-Subtraktion und Skalierung des Ausgangs des Transimpedanzverstärkers vorzunehmen, damit Sie Ihren gesamten ADC-Bereich nutzen.
Wenn Sie mir weitere Informationen zu Ihrem System geben können, kann ich Ihnen wahrscheinlich dabei helfen.

Bearbeiten: Phil Frost stellte eine Frage zu den Kommentaren zum OP, die die Frage aufwarfen, ob der 50-mA-Strom durch den Sensor tatsächlich benötigt wird, damit er ordnungsgemäß funktioniert, oder ob die Schaltung nur eine einfache Funktion erzeugen würde -Spannungsabfall messen.

Wenn die Schaltung nur einen leicht zu messenden Spannungsabfall erzeugen soll, gibt es andere Schaltungstopologien, die mit einem kleineren Laststrom einfacher zu implementieren wären.

Weitere Bearbeitung:

Tatsächlich benötigt die Sensor- / Chemiereaktion keine bestimmte Spannung. Ich bin mir nicht sicher, ob es eine gute Wahl war oder nicht, aber ich habe 0,5 V aufgenommen, nur um einen vernünftigen Spannungsabfall zu haben.

In diesem Fall würde ich die Erregerspannung auf ~0,1 V senken. Dies würde Ihnen einen Laststrom von ~ 10 mA geben, was gut im Bereich der meisten Operationsverstärker liegt, aber nicht so klein ist, dass Rauschen zu einer bedeutenden Überlegung wird.
Außerdem würde ich wahrscheinlich die zweite Topologie von oben verwenden, da bei diesem Layout die Präzisionsreferenzspannung keine signifikante Strommenge liefern muss, was bedeutet, dass Sie eine üblichere Spannungsreferenz und einen Spannungsteiler verwenden könnten Generieren Sie Ihre 0,1-V-Referenz.
Um eine angemessene Verstärkung aufrechtzuerhalten, müssen Sie den Rückkopplungswiderstand erhöhen.

Schließlich würde ich eine Kapazität über den Rückkopplungswiderstand hinzufügen, um die Möglichkeit zu verhindern, dass das System oszilliert. Da dies eine Bio-Feedback-Sache ist, werden Sie nicht viele hochfrequente Signale in der Quelle haben, sodass wir das System ohne allzu große Probleme von einigen hundert Hz auf einige kHz herunterregeln können .

Wir bekommen dann so etwas wie:

Sie müssen wahrscheinlich die Werte anpassen, damit sie funktionieren (ich habe zum Beispiel gerade den Wert des Rückkopplungskondensators aus meinem Hinterteil gezogen), aber es sollte ein guter Anfang sein.