电桥放大器的原理及应用
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。
数字电桥原理

数字电桥原理数字电桥是一种用于测量电阻、电容、电感等电性元件参数的仪器,它通过比较电路中各支路的电压大小来实现测量。
数字电桥原理是基于电桥平衡条件的,即在电桥平衡时,电桥两端的电压为零。
数字电桥原理的核心在于利用电桥平衡条件来计算未知元件的参数,下面我们来详细了解一下数字电桥的原理。
首先,我们来看一下数字电桥的基本结构。
数字电桥一般由电桥主电路、电桥平衡检测电路和数字显示部分组成。
电桥主电路包括四个电阻,它们分别是未知电阻R、已知电阻R1、R2和R3。
电桥平衡检测电路用于检测电桥是否达到平衡状态,一般采用差动放大器进行检测。
数字显示部分用于显示电桥平衡时的电阻值。
在数字电桥工作时,首先需要将待测元件与电桥连接,然后通过调节电桥中的已知电阻R1、R2和R3,使得电桥平衡。
当电桥平衡时,电桥两端的电压为零,此时可以利用电桥平衡条件来计算未知元件的参数。
数字电桥原理的核心在于利用电桥平衡条件进行计算。
在电桥平衡时,根据基尔霍夫定律和欧姆定律,可以得到以下关系式:R/R1 = R3/R2。
通过上述关系式,可以利用已知电阻R1、R2和R3的数值,以及电桥平衡时的电压值,来计算未知电阻R的数值。
同样的原理也适用于测量电容和电感等元件的参数。
除了基本的数字电桥原理外,数字电桥还有许多衍生的应用,如交流电桥、谐振电桥等。
这些衍生的应用在工程领域具有重要的应用价值,可以用于测量各种电性元件的参数。
总的来说,数字电桥原理是基于电桥平衡条件的,通过比较电路中各支路的电压大小来实现测量。
它具有测量精度高、稳定性好等优点,在工程领域具有广泛的应用。
希望通过本文的介绍,能够让读者对数字电桥原理有更深入的了解。
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。
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。
利用multisim设计惠斯通电桥差分放大器电路

利用multisim设计惠斯通电桥差分放大器电路1.引言1.1 概述概述部分的内容:概述部分旨在介绍本文的主题,即利用Multisim设计惠斯通电桥差分放大器电路。
在当前电子技术的发展中,电路设计和仿真软件的应用越来越广泛,Multisim作为一款功能强大、易于使用的电路设计工具,被广泛应用于电子教学、科研和工程实践领域。
而惠斯通电桥差分放大器电路作为一种常用的信号放大器电路,具有放大稳定性好、噪声水平低等优点,在传感器信号放大、测量控制系统等领域得到了广泛应用。
本文将重点讨论如何利用Multisim这一工具进行惠斯通电桥差分放大器电路的设计。
在引言部分,首先将简要介绍本文的结构和目的,为读者提供概览。
接着,文章将通过正文部分详细阐述设计的关键要点和步骤,包括电路分析、参数计算和电路优化等内容。
最后,在结论部分对所设计的电路进行总结,并展望未来的发展方向。
通过本文的阅读,读者将能够了解到如何利用Multisim这一工具进行惠斯通电桥差分放大器电路的设计,掌握设计的关键要点,并能够根据实际需求进行电路参数的计算和优化,从而能够更好地应用于实际工程和科研中。
1.2文章结构文章结构部分的内容应该包括对整篇文章的组织结构进行介绍和说明。
下面是一种可能的写法:文章结构本文按照以下结构进行组织。
首先在引言部分进行概述,介绍了设计惠斯通电桥差分放大器电路的目的和意义。
接下来,正文部分将详细介绍设计过程中的两个关键要点。
其中,第一个要点将重点阐述如何使用Multisim软件进行电路设计和仿真,包括电路元件的选取、参数设置以及仿真结果的分析。
第二个要点将着重讲解惠斯通电桥差分放大器电路的原理及其在实际应用中的优势。
最后,结论部分对整个设计过程进行总结,并展望了未来该电路在相关领域中的应用前景。
通过以上结构的设计,本文将全面介绍利用Multisim设计惠斯通电桥差分放大器电路的过程和关键要点,旨在帮助读者更好地了解该电路的原理和应用价值。
桥式放大电路原理

桥式放大电路原理桥式放大电路的原理是基于差动放大器的工作原理。
差动放大器由两个互补工作的晶体管或场效应管组成,其输出是两个晶体管的共同集电极电流的差值。
输入信号被分别对应于两个晶体管,通过差动放大器的放大作用,可以增加输入信号的幅度。
在桥式放大电路中,有两个输入和一个输出端口。
两个输入端口之间的电阻称为电桥,由两个相等的电阻和两个相等的输入电阻组成。
输出端口连接到差动放大器的输出端。
当输入信号施加在桥式放大电路的输入电阻上时,通过电桥产生的电压被差动放大器放大。
放大后的信号通过输出端口输出。
1.输入电压施加在电桥上,导致在电桥的两个输入电阻上产生电压差。
2.电桥将产生的电压差传递给差动放大器。
3.差动放大器根据差动信号的大小来控制输出信号的强度。
4.放大后的信号通过输出端口输出。
1.高增益:差动放大器的放大倍数高,可以将微弱的输入信号放大到较高的幅度。
2.抗干扰性强:差动放大器可以抵消噪声和干扰,提高信号质量。
3.输入和输出的电阻可调:通过调节电桥的电阻,可以实现输入和输出的电阻的可调范围,适应不同的应用需求。
然而,桥式放大电路也存在一些缺点:1.成本较高:由于需要使用多个元件和电桥,桥式放大电路的成本较高。
2.复杂的设计:桥式放大电路的设计相对复杂,需要仔细考虑元件的选择和安装。
3.操作稳定性有限:桥式放大电路对于环境中的温度和湿度等变化比较敏感,可能会对放大结果产生不可忽略的影响。
总结来说,桥式放大电路是一种通过差动放大器将输入信号放大的电路结构。
它能够有效地提高信号的强度和质量,适用于需要增强信号的各种应用场景。
然而,它的设计相对复杂,成本较高,对环境的变化敏感等缺点需要注意和克服。
功率放大电路工作原理

功率放大电路工作原理功率放大电路是指能够将输入信号的功率放大的电路。
在现代电子设备中,功率放大电路被广泛应用于音频放大、射频放大等领域。
本文将介绍功率放大电路的工作原理,帮助读者更好地理解其工作原理。
首先,功率放大电路的基本结构包括输入端、输出端和放大器。
输入端接收输入信号,经过放大器放大后,输出到输出端。
放大器是功率放大电路的核心部件,它能够将输入信号的功率放大到一定的水平,以满足实际应用的需求。
在功率放大电路中,放大器通常采用晶体管、场效应管等器件。
这些器件能够根据输入信号的变化,控制电流或电压的变化,从而实现对输入信号的放大。
在放大器中,通常还会加入负载电阻、耦合电容等元件,以提高放大器的稳定性和线性度。
功率放大电路的工作原理可以通过以下步骤来解释,首先,输入信号经过输入端进入放大器,放大器根据输入信号的变化,控制输出端的电流或电压变化;其次,输出端的信号经过负载电阻等元件,最终输出到外部电路。
在这个过程中,放大器起到了将输入信号功率放大的作用。
在实际应用中,功率放大电路通常需要满足一定的性能要求,比如输出功率、频率响应、失真度等。
为了实现这些性能要求,设计功率放大电路需要考虑放大器的工作点、负载匹配、反馈电路等因素。
通过合理的设计,可以使功率放大电路达到较好的性能指标。
除了单级功率放大电路外,还有级联放大、并联放大等多种功率放大电路结构。
这些结构能够根据实际应用的需求,灵活地组合使用,以满足不同的功率放大要求。
总的来说,功率放大电路是现代电子设备中不可或缺的部分,它能够将输入信号的功率放大到一定水平,满足实际应用的需求。
通过合理的设计和优化,可以使功率放大电路达到较好的性能指标,为各种电子设备的正常工作提供保障。
综上所述,功率放大电路的工作原理是基于放大器对输入信号功率的放大,通过合理的设计和优化,能够实现对输入信号的有效放大,满足实际应用的需求。
希望本文能够帮助读者更好地理解功率放大电路的工作原理,为相关领域的研究和应用提供参考。
- 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=+出,对测量产生较大的误差。
从上式也可以看出,放大器A2的失调电压及其漂移影响较小。
2.1.2 电流反馈单臂电桥单臂电桥工作时,信号响应输出误差为负,前面分析过电压反馈可变电压源供电可以得到线性化的输出响应,同样可以采用电流反馈电流源的方式线性化电桥的输出响应[9]。
根据电桥非线性误差的特性,线性化校正的指导思想是给电桥供电的电流源随着电桥输出增大而增大。
根据这一指导思想设计电路如图6所示。
图6 电流反馈线性化校正电路其中A1为仪用放大器,其失调电压为1os V 。