信號鏈基礎知識之橋接
測量現(xiàn)實世界現(xiàn)象的許多傳感器都以改變電阻的形式表現(xiàn)其輸出:熱敏電阻為溫度敏感型電阻,應變計隨作用力而改變電阻大小,諸如此類。系統(tǒng)設計人員面對的挑戰(zhàn)是如何精確地測量電阻。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/188365.htm圖 1 簡易分壓器
圖 1 顯示的是您如何使用一個分壓器測量電阻。VE 表示激發(fā)電壓。RG 值為:
就大多數(shù)傳感器而言,如果 R1 和 RG 的值大約相等,則該電路往往會產(chǎn)生非常小的電壓變化,且具有較大的失調電壓。當失調量未知時,要進行測量非常困難且關系也為非線性。增加一個分壓器并差分測量輸出可以消除大失調量,請見圖 2。
圖 2 增加第二個分壓器并進行差分測量
該電路的輸出電壓為:
其假設,靜止 RG 約等于 R1,同時所有 R1 均非常近似。橋接傳感器幾乎總是以這種方法來構建。請注意,關系仍為非線性。
圖 3 繪制橋接的傳統(tǒng)方法
圖 3 所示的電路與圖 2 所示的電路具有相同的電氣特性。這就是繪制橋接傳感器的常見方法。請注意,圖 2-3 所示橋接并非真的與您在學校所學的惠斯通橋接相同。
圖 4 所示的惠斯通橋接是一款我們所熟悉的電路,主要用于高精度地測量電阻。1833 年, Hunter Christie 發(fā)明了這種電路,隨后 Charles Wheatstone 對其進行了研究,并做了廣泛的分析,Wheatstone 橋接便因此得名。Wheatstone 還首次運用獨特的鉆石形風格繪制這種電路,并一直沿用至今。
圖 4 Wheatstone 橋接
Wheatstone 橋接的原理是:如果交叉分支的三個電阻和電流均已知,則可計算得到第四個電阻。使用一個高靈敏度電流計,可以非常精確地探測到零電流,因此能夠非常精確地實施測量。所以,當電流為零時,橋接獲得平衡,而第四個電阻與其他三個電阻相等――但只有在這三個電阻都相等的條件下,如圖 2-3 所示。
當前,大多數(shù)人都測量電壓差分而非電流,與圖 2-3 所示情況類似。
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