电桥放大器的原理及应用 精品
电桥的放大原理与应用

电桥的放大原理与应用1. 什么是电桥?电桥是一种电路,由四个电阻组成,用来测量电阻或测量未知电阻与已知电阻的比值。
它的主要作用是通过比较电路的不平衡性,确定未知电阻的值。
2. 电桥的原理电桥的原理基于电阻器的串并联性质,利用电桥平衡条件来求解未知电阻和测量电阻的比值。
电桥通常由以下四个电阻组成:•未知电阻(R_1)•已知电阻(R_2)•相等电阻(R_3)•变阻器(R_x)电桥的原理可以简单概括为,通过调节变阻器的阻值,使电桥达到平衡状态,即电桥的两个对角线上的电位差为零。
在平衡状态下,可以根据电桥的平衡条件推导出未知电阻的值。
3. 电桥的平衡条件电桥平衡条件可以用以下方程表示:R_1/R_2 = R_3/R_x其中,R_1和R_2是已知电阻的阻值,R_3是相等电阻的阻值,R_x是变阻器的阻值。
在电桥平衡的情况下,可以通过测量已知电阻和调节变阻器的值来求解未知电阻的值。
这是电桥的基本应用。
4. 电桥的应用4.1 电阻测量电桥最常见的应用是测量电阻。
通过将未知电阻与已知电阻进行比较,可以求解出未知电阻的值。
4.2 温度测量电桥可以通过热敏电阻或热电偶作为未知电阻,来测量温度的变化。
通过测量电桥平衡点的变化,可以精确测量温度。
4.3 湿度测量电桥还可以通过湿度传感器作为未知电阻来测量湿度。
湿度传感器的电阻值与湿度呈反比关系,通过测量电桥平衡点的变化,可以得到湿度的值。
4.4 气体浓度测量电桥可以通过气体传感器作为未知电阻,来测量气体的浓度。
气体传感器的电阻值与气体浓度呈正比关系,通过测量电桥平衡点的变化,可以得到气体浓度的值。
4.5 声音测量电桥可以通过压电传感器作为未知电阻,来测量声音的强度。
压电传感器的电阻值与声音的强度呈正比关系,通过测量电桥平衡点的变化,可以得到声音的强度。
5. 总结电桥是一种常用的测量电路,通过比较电路的不平衡性来测量未知电阻或测量电阻的比值。
电桥的工作原理是基于电阻器的串并联性质,利用电桥平衡条件来求解未知电阻的值。
惠斯通电桥后端放大电路

惠斯通电桥后端放大电路1.引言1.1 概述概述惠斯通电桥后端放大电路是一种重要的电子电路,广泛应用于精密测量和传感器技术领域。
该电路通过恰当地配置电阻和电容元件,实现对电桥输出信号的放大和处理,从而提高测量精度和信号质量。
电桥是一种基于电阻变化原理的测量装置,在各种测量场合中被广泛应用。
其工作原理是根据被测量物体的电阻变化而产生的电桥差电压来确定被测量物体的参数,如压力、温度、湿度等。
然而,电桥输出的差电压通常很小,需要通过后端放大电路来进行放大。
后端放大电路可以将电桥的微小差电压信号放大到可测量的范围,使其能够被传感器或其他测量设备准确读取和处理。
这种放大电路通常由一系列放大器和滤波器组成,其中放大器负责信号放大,滤波器用于去除噪声和干扰,以提高信号的清晰度和稳定性。
惠斯通电桥后端放大电路的特点是具有高放大因子、低噪声、高精度和高稳定性。
它在各种测量和控制系统中起着至关重要的作用,可以提高系统的性能和可靠性。
本文将重点介绍惠斯通电桥后端放大电路的原理和应用。
首先,将详细解析惠斯通电桥的工作原理和传感器的基本原理,然后深入探讨后端放大电路在电桥测量中的作用和特点。
通过对这些内容的理解和学习,我们可以更好地理解和应用惠斯通电桥后端放大电路,从而提高测量的准确性和可靠性。
在本文的结论部分,将总结惠斯通电桥后端放大电路的重要性,并展望未来的发展方向。
相信通过对该电路的研究和应用,可以进一步推动测量和传感器技术的发展,为各个领域的精密测量和控制提供更好的解决方案。
文章结构部分的内容可以参考如下编写:1.2 文章结构本文将分为三个部分进行阐述:引言、正文和结论。
引言部分会对文章的主题进行概述,介绍惠斯通电桥后端放大电路的背景和重要性。
同时还会说明本文的目的,即对惠斯通电桥后端放大电路的原理、应用和作用进行深入探讨。
正文部分将详细介绍惠斯通电桥的原理和应用,包括其基本原理的解释和工作原理的推导。
同时还会阐述惠斯通电桥在实际中的应用情况,并探讨其在各个领域中的重要作用。
电桥放大器的原理及应用

电桥放大器的原理及应用摘要:在非电量测量仪器中经常采用电阻传感器,通过对电阻传感器中电阻的相对变化的测量来检测一些非电量。
电阻传感器都是通过电桥的连接方式,将被测非电量转换成电压或电流信号,并用放大器做进一步放大。
这种由电阻传感器电桥和运放组成的运放电路被称为电桥放大器。
电桥放大器是非电量测试系统中常见的一种放大电路[1]。
本文将主要介绍电桥放大器的原理、应用及应用中出现的问题和解决办法。
关键词:电桥放大器;非电量测量;非线性误差The Principle and Application of the Bridge Amplifier Abstract:Resistive sensors are often used in non-power measuring instruments and the measurement of the resistor's relative change in resistive sensor can be used to detect some of the non-electricity. Resistive sensors are based on the connection of the bridge and the measured non-electricity is converted into a voltage or current signal and then amplifier further amplification. The op amp circuit composed of resistive sensor bridge and op amp is called Bridge Amplifier. Bridge Amplifier is a common kind of amplifier circuit in a non-electricity test system.This article will focus on the Bridge Amplifier's principles,applications,application problems and solutions.Keywords: Bridge amplifier;Non-power measurement;Nonlinearity error引言在现代电子技术的发展中,电子检测技术得到了广泛的应用,在非电量的检测中, 常常使用电阻传感器将一些非电物理量如压力、光、热、湿度、流量等转换为电阻量的变化, 然后再转换为电压进行测量。
电桥差分放大电路

电桥差分放大电路
电桥差分放大电路(Bridge Differential Amplifier Circuit)是一种常用于测量和放大微小信号的电路结构。
它通常由四个电阻和至少一个差分放大器构成,具有差分输入和单端输出的特点。
电桥差分放大电路的基本原理是通过电桥的非平衡输出信号来检测并放大输入信号。
电桥通常由两个垂直的电阻和两个平行的电阻组成,其中一个势点用作输入信号,另一个势点作为参考点。
当输入信号应用到电桥中时,如果存在差异或非平衡,即输入信号与参考电平之间的差异,则会产生一个差分电压。
这个差分电压被传输到差分放大器中进行放大。
差分放大器通常是由一个差分对组成,包括两个晶体管(或运算放大器)和与之配套的电流源。
差分放大器通过放大电桥的差分输入信号,并输出到单端输出端,这样就可以获得输入信号的放大版本。
电桥差分放大电路在测量和控制应用中非常常见,特别是在传感器信号检测和放大、变量测量、噪声抑制等方面。
它能够提供较高的信号放大增益和较好的抗干扰能力,使得在微弱的信号条件下仍能得到准确和可靠的输出结果。
需要注意的是,电桥差分放大电路的设计和调整需要对电桥网络和差分放大器的参数有一定的理解,以确保电路的稳定
性和性能。
此外,融入适当的滤波和放大电路保护措施也是必要的,以进一步提高电路的精度和可靠性。
电桥的放大原理与应用实例

电桥的放大原理与应用实例1. 介绍电桥是一种电路中常用的测量仪器,广泛应用于电子、通信和自动控制等领域。
它通过搭建一个平衡电桥电路,利用电桥的失衡情况来测量电阻、电容、电感等物理量。
本文将介绍电桥的基本原理,以及一些应用实例。
2. 电桥的基本原理电桥是基于维尔斯通电桥原理工作的。
维尔斯通电桥是一种通过两个并联的电阻、两个串联的电阻以及一个待测电阻组成的电路。
电桥的工作原理是在电桥电路中施加一个电压,通过调节待测电阻,使电桥处于平衡状态。
当电桥平衡时,示数为零;当存在差异时,示数将产生偏差。
3. 电桥的应用实例3.1 温度测量利用电桥原理,可以实现对温度的测量。
一种常见的应用是使用电阻温度传感器,当温度发生变化时,其电阻值也会发生相应的变化。
通过将电阻温度传感器与一个已知的电阻串联组成电桥,测量电桥的失衡情况,可以推导出温度的变化。
3.2 液位测量电桥原理还可以用于液位的测量。
一种常见的应用是使用液位传感器,将其与一个可变电阻串联组成电桥。
当液位发生变化时,液位传感器的电阻值也会发生相应的变化,从而引起电桥的失衡。
通过测量电桥的失衡情况,可以推导出液位的变化。
3.3 压力测量电桥原理还可以用于压力的测量。
一种常见的应用是使用应变片作为传感器,将其与一个已知的电阻串联组成电桥。
当受力时,应变片发生形变,导致电桥失衡。
通过测量电桥的失衡情况,可以推导出压力的变化。
3.4 变送器变送器是一种常用于工业控制系统中的设备,用于将传感器测量到的物理量转换为电信号或标准信号输出。
电桥原理常用于变送器中,通过将传感器与一个电桥电路相连,再通过放大器对电桥信号进行放大,最终输出标准信号。
3.5 实时测量电桥原理可以应用于实时测量场合。
例如在实验室中,通过搭建电桥电路,可以测量实验中各种元件的电阻、电容、电感等参数。
通过实时监测电桥的示数,可以判断实验条件的变化,及时调整实验参数。
4. 总结通过本文的介绍,我们了解到电桥的基本原理和一些应用实例。
电桥的放大原理与应用 (2)

电桥的放大原理与应用1. 简介电桥是一种常用于测量电阻、电容、电感和传感器等的电路,其原理基于电阻的串并联组合与电压的分压原理。
电桥通常由四个电阻和一个功率源组成。
2. 电桥的基本原理电桥的基本原理是根据维也纳电桥原理,利用平衡条件来测量电阻的值。
维也纳电桥原理是在电桥上两边的电压差为零的条件下,根据电桥的结构和参数推导出待测元件的电阻值。
3. 电桥的平衡条件电桥达到平衡的条件是桥臂四个电阻之比等于电桥中的待测元件阻值与标准元件阻值之比。
具体而言,平衡条件可以表示为以下方程式:R1/R2 = R3/R4其中,R1和R2为电桥两边的电阻,R3和R4为电桥两边的待测元件和标准元件。
4. 电桥的放大原理当电桥实现平衡时,电桥输出电压为零。
为了测量微小的变化,可以引入放大器来放大输出信号。
常用的放大器有运算放大器和差分放大器。
放大器将微小的电桥输出信号放大至可测量范围,以提高测量精度和灵敏度。
5. 电桥的应用5.1 电阻测量电桥经常被用于测量未知电阻值。
通过调整电桥的各桥臂电阻,使得电桥输出电压为零,从而得到待测电阻的准确值。
5.2 电容测量电桥还可以用于测量电容值。
通过将待测电容与已知电容组成电桥,利用电桥平衡条件测量未知电容的等效电容值。
5.3 电感测量电桥也可用于测量电感值。
通过将待测电感与已知电感组成电桥,利用电桥平衡条件测量未知电感的等效电感值。
5.4 传感器测量电桥在传感器测量中有广泛的应用。
传感器的输出通常是微小的电压变化,通过将传感器的输出与电桥结合,并利用放大器来放大电桥输出信号,可以实现对传感器信号的准确测量。
6. 结论电桥作为一种常用的测量电路,通过电阻的串并联组合和电压的分压原理,实现了对电阻、电容、电感和传感器等的测量。
通过放大器的引入,可以放大微小的电桥输出信号,提高测量的精度和灵敏度。
在实际应用中,电桥的灵活性和可靠性使得其在科学研究和工程领域得到广泛应用。
电桥放大器的原理及应用

电桥放大器的原理及应用摘 要:在非电量测量仪器中经常采用电阻传感器,通过对电阻传感器中电阻的相对变化的测量来检测一些非电量。
电阻传感器都是通过电桥的连接方式,将被测非电量转换成电压或电流信号,并用放大器做进一步放大。
这种由电阻传感器电桥和运放组成的运放电路被称为电桥放大器。
电桥放大器是非电量测试系统中常见的一种放大电路[1]。
本文将主要介绍电桥放大器的原理、应用及应用中出现的问题和解决办法。
关键词:电桥放大器;非电量测量;非线性误差The Principle and Application of the Bridge AmplifierAbstract:Resistive sensors are often used in non-power measuring instruments and the measurement of the resistor's relative change in resistive sensor can be used to detect some of the non-electricity.Resistive sensors are based on the connection of the bridge and the measured non-electricity is converted into a voltage or current signal and then amplifier further amplification. The op amp circuit composed of resistive sensor bridge and op amp is called Bridge Amplifier. Bridge Amplifier is a common kind of amplifier circuit in a non-electricity test system.This article will focus on the Bridge Amplifier's principles,applications,application problems and solutions.Keywords: Bridge amplifier ;Non-power measurement ;Nonlinearity error引言在现代电子技术的发展中,电子检测技术得到了广泛的应用,在非电量的检测中, 常常使用电阻传感器将一些非电物理量如压力、光、热、湿度、流量等转换为电阻量的变化, 然后再转换为电压进行测量。
实验四电桥放大电路

实验四电桥放大电路一、实验目的:了解电桥放大电路的原理及应用;二、实验内容:1.反相输入电桥放大电路图4-1反相输入电桥放大电路传感器电桥(用可调电阻代替)接至运算放大器的反相输入端,称为反相输入电桥放大电路,如图4-1所示。
电桥对角线a、b两端的开路输出电压uab为:u ab =uZZZZZZ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-+313424若令Z1=Z2=Z4=R,Z3=R(1+δ),式中δ=△R/R,由a点虚地可推出u o:u o =()2/14112δδ+⎪⎪⎭⎫⎝⎛+uRR由上式知,δ〈〈1时,uo才与δ接近线性变化。
1.1所需组件与设备:实验主板;反相电桥实验模块;跳线若干;1.2实验步骤:(1)选择反相电桥实验模块,选择5K电阻接入R-IN1处,就构成图4-1反相输入电桥放大电路,接入的电阻是Z3,其中Z1、Z2、Z4均用3个5KΩ的电阻取代;(2)接通电源,U输入一直流电压,在DRVI上测出输出Uo,由上面的公式算出的u此时应为0,如输出的Uo不接近为0,检查线路并分析误差来源;o注:该电路要求输入的直流电压是浮置的,可采用电池提供的电压作为输入电压,将电池正负极接入板上的V+V-,将U-接入主板地,U+接主板输出,调节可调电阻,通过DRVI测出其电压值,再将U-U+接入反相电桥实验模块的U-U+;(3)将Z3电阻换成3.9K,在DRVI上测出输出Uo,与上面的公式算出的u进o 行比较,并作分析;(4)将Z3电阻换成4.7K、5.6K、5.7K,再进行步骤3。
2.同相输入电桥放大电路图4-2同相输入电桥放大电路传感器电桥(用可调电阻代替)接至运算放大器的同相输入端,称为同相输入电桥放大电路,如图4-2所示。
若令Z1=Z2=Z4=R,Z3=R(1+δ),式中δ=△R/R,由虚地可推出u o:u o =()2/14112δδ+⎪⎪⎭⎫⎝⎛+-uRR由上式知,δ〈〈1时,uo才与δ接近线性变化。
2.1所需组件与设备:实验主板;同相电桥实验模块;跳线若干;2.2实验步骤:(1)选择同相电桥实验模块,选择5K电阻接入R-IN2处,就构成图4-2同相输入电桥放大电路,接入的电阻是Z3,其中Z1、Z2、Z4均用3个5KΩ的电阻取代;(2)接通电源,U输入一直流电压,在DRVI上测出输出Uo,由上面的公式算出的uo此时应为0,如输出的Uo不接近为0,检查线路并分析误差来源;注:该电路要求输入的直流电压是浮置的,可采用电磁提供的电压作为输入电压,将电磁正负极接入板上的V+V-,将U-接入主板地,U+接主板输出,调节可调电阻,通过DRVI测出其电压值,再将U-U+接入反相电桥实验模块的U-U+;(3)将Z3电阻换成3.9K,在DRVI上测出输出Uo,与上面的公式算出的uo进行比较,并作分析;(4)将Z3电阻换成4.7K、5.6K、5.7K,再进行步骤3。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
电桥放大器的原理及应用摘要:在非电量测量仪器中经常采用电阻传感器,通过对电阻传感器中电阻的相对变化的测量来检测一些非电量。
电阻传感器都是通过电桥的连接方式,将被测非电量转换成电压或电流信号,并用放大器做进一步放大。
这种由电阻传感器电桥和运放组成的运放电路被称为电桥放大器。
电桥放大器是非电量测试系统中常见的一种放大电路[1]。
本文将主要介绍电桥放大器的原理、应用及应用中出现的问题和解决办法。
关键词:电桥放大器;非电量测量;非线性误差The Principle and Application of the Bridge Amplifier Abstract:Resistive sensors are often used in non-power measuring instruments and the measurement of the resistor's relative change in resistive sensor can be used to detect some of the non-electricity. Resistive sensors are based on the connection of the bridge and the measured non-electricity is converted into a voltage or current signal and then amplifier further amplification. The op amp circuit composed of resistive sensor bridge and op amp is called Bridge Amplifier. Bridge Amplifier is a common kind of amplifier circuit in a non-electricity test system.This article will focus on the Bridge Amplifier's principles,applications,application problems and solutions.Keywords: Bridge amplifier;Non-power measurement;Nonlinearity error引言在现代电子技术的发展中,电子检测技术得到了广泛的应用,在非电量的检测中, 常常使用电阻传感器将一些非电物理量如压力、光、热、湿度、流量等转换为电阻量的变化, 然后再转换为电压进行测量。
由于传感器的变化量常常是在一个参考状态的初始值基础上进行变化, 为了获取纯变化量, 一般利用电桥电路来抑制初始值。
在电桥电路的输出较小时, 又需要用集成运算放大器与之配合, 这样就形成了应用广泛的电阻电桥传感放大器[2]。
本文将对电桥放大器做一些研究,先阐述其基本原理,然后再讨论其应用及在应用中出现的问题和解决方法。
1电桥放大器1.1 单端反相输入电桥放大器图1所示为单端反相输入电桥放大器电路。
图中,电桥对角线a 、b 两端的开路输出电压ab U 为图1 单端反相输入电桥放大器ab U 通过运算放大器A 进行放大。
由于电桥电源U 是浮置的,所以U 在1R 和2R 中无电流流过。
因a 点为虚地,故0U 反馈到1R 两端的电压定是ab U -,即于是可得若令)1(3421δ+====R Z R Z Z Z ,,δ为传感器电阻的相对变化率,R R /∆=δ,则有由此可知,单臂反相输入电桥放大器的增益与桥臂电阻无关,增益比较稳定,只需要调节1R 或2R ,就可以方便的实现电路增益的调节。
但该电路的电桥电源一定要浮置,这给电路设计带来麻烦,而且电路输出电压0U 与桥臂电阻的相对变化率δ是非线性关系,只有当1<<δ时,0U 与δ才近似按线性变化[3]。
1.2 差动输入电桥放大器图2所示电路是把传感器电桥两输出端分别与差动运算放大器的两输入端相连,构成差动输入电桥放大器。
UZ Z Z Z Z Z U )(313424ab +-+=UZ Z Z Z Z Z R R R U )(3134242110+-+=+23142011324-(1)()()Z Z Z Z R U U R Z Z Z Z =+++201(1)412R U U R δδ=++图2 差动输入电桥放大器当R R >>2时有:若运算放大器为理想工作状态,即N I u u =,可得:设可变电阻的变化系数1<<δ,且R R >>2,则上式可以简化为:式中E 为桥路的参考电压值。
分析该式可知:⑴ 当δ很小时,电桥放大器的输出电压与变量呈现线性关系,即此时非线性误差才可以忽略。
⑵在u 的简化过程中,基于假设条件,即R R >>2,获得了输出电压的简化式;由于输出电压的表达式中含有电桥电阻R ,因此,温度的变化将直接影响电桥元件R 的大小,直接影响运放增益的温度特性,因而在设计时要求R 和2R 的温度稳定性要好;如果R R >>2,则电桥负载的影响将不明显。
⑶该电路的主要优点是电路组成简单,只需要一个具有高共模抑制比的仪用运放,而且灵敏度较高。
1.3 宽偏移电桥放大器上面两种电桥放大器,只有当δ很小时,输出电压和δ之间才具有较好的线性关系,当δ较大时(约大于0.1~0.2)时,非线性就变得逐渐显著起来。
为了使输出电2(1),222I N R E E u uu R R δδ+=+=++22(1)41()2R Eu R δδ=++22Eu R Rδ=压与传感器电阻相对变化率δ成线性关系,可把传感器构成的可变桥臂)1(δ+R 接在运算放大器的反馈回路中,如图3所示[4]。
图3 宽偏移电桥放大器若运算放大器为理想工作状态,此时b a u u =,则放大器A 两输入端输入电压a u 、b u 和输出电压o u 分别为当R R =3时,上式可写成式中,R 为传感器的名义电阻。
分析上式表明,输出信号电压与偏移量成正比。
一般具有高测量系数的半导体应变计、热敏电阻等均可采用这种电路。
需要注意的问题:⑴ 为增强桥路抗共模干扰能力,元件应当匹配。
两个输入电阻1R 的电阻值必须相等。
⑵ 在改变灵敏度(或者调解增益)时,需要调解两个电阻值以保持输入电压为零,所以该电路的校准很困难。
⑶ 该电路的量程较大,但灵敏度较低,而且还要注意,当δ过大时,由于运算放大器输入失调电流的影响将会在输出端产生误差[5]。
1.4 线性电桥放大器如图4所示的电路是一种线性优良的电桥放大器电路。
该电路允许δ在很宽的范围内变化,保持输入电压的非线性误差小于0.1%。
图4的桥式电路有三个电阻R和1122121(-)[]o o a u u R u R uR u u R R R R +=+=++331b uR u R R =+33222113113-[(1)()-]o R R R R R u u u R R R R R R =+=++1-o Ru u R Rδ=+可变电阻)1(δ+R 构成桥路,并有三个运放构成,A 为电桥差动放大电路,电桥参考电压'-E 由运放A1提供,E +由A1和A2的组合提供。
其中A2为单位增益反相器。
图4 线性优良的电桥放大器分析该图,可得该桥路的输出电压为:式中'E 为加在桥路两端的电压,分别由A1和A2决定,且'E 为将输出电压o u 代入上式,可以得到'E ,即式中:E 为电路的参考电压值,分析上式可得,'E 和E 是非线性关系,将'E 代入输出电压表达式,则有:上式即为图4所示桥路的输出电压的表达式。
分析该式可知,输出电压o u 与偏移量δ是非线性关系,为了使其线性化,可取桥路元件满足以下条件式,即2'(1)212f o R E u R δδ=++21'o R E E u R =+21'21-(1)2f EE R R R R δδ=++212(1)221-(1)2fo f R ER u R R R R δδδδ++=++将该条件式代入输出电压o u 表达式和参考电压'E 的表达式,化简可得桥路参考电压'E 为因此,该桥路的输出电压o u 的表达式为分析上式可知:⑴ 尽管桥路两端参考电压与偏移量δ有关,且是非线性函数,但当给定条件式时,输出电压o u 与偏移量δ是线性关系。
⑵ 输出电压o u 与偏移量δ成正比,因此E 起到线性补偿作用。
⑶ 参考电压E 可以是直流,也可以是交流,但其幅度应该相当稳定。
在调整电路中,应根据电桥灵敏度选取电阻R 和f R 的值,再由关系式)/21(/21R R R R f +=确定电阻1R 和2R 。
图4所示电路是一个实用电路,一般可以选取电阻值1R =30k Ω,2R =10k Ω,3R =5k1Ω,f R =2k2Ω。
根据f R 的值可以确定R 值和δ的变化范围。
若R 值很大,可重新选取其它电阻值。
E 为基准电压,一般选用温度系数特性良好的稳压管如2DW7C 或LM399来完成,或者用有源电路来设计高精度基准电压源作为基准电压[6]。
2 电桥放大器的性能改善2.1 消除电桥非线性误差由于桥臂传感器电阻的变化与电桥不平衡输出电压之间呈现非线性特性,尤其在电阻值变化较大时,不平衡输出电压的非线性愈加严重,因而极大地影响了不平衡电桥的测量准确度,限制了它的应用范围[7]。
电桥直接输出的不平衡电压信号很小,必须通过放大器放大几百倍,甚至上千倍,放大器失调电压及其漂移也是影响系统测量准确度的重要因素。
为了提高系统测量的准确度,必须研究不平衡输出电压的非线性误差和放大器失调电压对系统准确度的影响,为提高测量系统准确度提供理论指导[8]。
现在我们以电桥非线性和放大器失调电压为主要误差对象,讨论了几种减小测量误差的有源电桥。
2.1.1 电压反馈可变电压源激励电桥1212f R R R R=+'(1)2E E δ=+2(1)2f o R E u Rδ=+如图5所示,其中放大器A1为仪用放大器,失调电压为1os V ,放大倍数为A 。
放大器A2为高准确度的电压反馈放大器,失调电压为2os V 。
反馈放大倍数为K 。
图5 电压反馈消除电桥非线性误差电路忽略放大器的输入电流,由图5得:10V I R V +=+-20V I R V =+02-(1)O os V KE V K =++10(-)/2I V V R+= 2-0(-)/(2)I V V R R =+∆0-1(--)os E V V V A+=由以上各式可求得:210-(1)-2(2)42-os os RAV K V RA R R V AE R R RAK ∆+∆+∆=+∆∆上式可知,满足电桥输出线性化响应的条件为02=∆-∆RAK R ,即A K /2=,将该式代入上式化简为:201(2)--(1)442os os V A R RAV R E V A R R R +∆∆∆=+从上式中可以看出,理论上,电桥的输出可得到线性化响应。