電橋電路都怎么接呢？

我們使用 4 個(gè)電阻來(lái)組成一個(gè)電橋，但是不一定都是檢測(cè)四個(gè)電阻，今天先來(lái)了解一下不同的電橋接線方式，都有哪些不同點(diǎn)。

先看一下 四分之一橋的測(cè)量

如上圖中所示，我們?cè)陔姌蛑兄唤尤胍粋€(gè)可變電阻作為測(cè)量傳感器，這是，通過(guò)分壓可以計(jì)算出 Vout 的計(jì)算公式：我們化簡(jiǎn)這個(gè)公式之后從上面的公式中可以看出，Vout 的輸出只是近似的和△R 成正比，但是由于分母是 2*R + △R，因此這里并不是線性的，假如△R << R，那么我們可以近似的認(rèn)為他們是線性的關(guān)系。因此分母中△R 的占比重這部分，可以稱為電橋電路的固有非線性度。如何進(jìn)一步減小這個(gè)固有非線性度呢？我們可以把原來(lái)的電壓激勵(lì)改為恒流激勵(lì)，如下圖所示的鏈接圖

根據(jù)上圖的恒流激勵(lì)來(lái)計(jì)算 Vout 的電壓，其公式如下：從最后化簡(jiǎn)的公式來(lái)看，分母部分同電壓激勵(lì)的公式有所不同，2R 變成了 4R，其實(shí)相當(dāng)于整體擴(kuò)大了 2 倍，也就是相對(duì)的，△R 降低了 2 倍。這樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也就可以將固有非線性度降低 1/2。上面的是四分之一橋的情況

還有半橋鏈接的情況

半橋鏈接電路中，我們將變化方向相同的兩個(gè)可變電阻傳感器布置在對(duì)角的兩個(gè)之路上，相同的分壓原理，我們可以計(jì)算出如下比例公式：從公式中可以看出，它和四分之一電橋相同，都存在一個(gè)固有的非線性度，因?yàn)楣街械姆帜覆糠忠廊淮嬖谝粋€(gè)△R。相同的，我們將電壓激勵(lì)改為恒流激勵(lì)也可以將固有的非線性度降低 1/2。不同的是，這里的比例系數(shù)擴(kuò)大了 2 倍，這里的原因就是上下兩個(gè)可變電阻的變化方向相同，因此變化量增大了一倍，這將導(dǎo)致我們的 Vout 輸出也會(huì)擴(kuò)大一倍，更大的輸出信號(hào)使得我們的動(dòng)態(tài)范圍加倍，更好的實(shí)現(xiàn) ADC 測(cè)量。同理，如果我們將兩個(gè)可變電阻放置在橋的同一側(cè)，事情將出現(xiàn)一些改變。

上圖的計(jì)算公式：

可以看到，如果將兩個(gè)可變電阻布置在電橋的同一支路中，簡(jiǎn)化公式的分母中沒(méi)有△R 這一項(xiàng)，因此這樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就沒(méi)有了固有的非線性度。無(wú)論電壓激勵(lì)還是恒流激勵(lì)都是如此。當(dāng)然，這里肯定還是會(huì)包括傳感器實(shí)際的一些生產(chǎn)工藝特性方面的非線性度。

接下來(lái)看一下全橋電路

從簡(jiǎn)化公式可知，此時(shí)的 Vout 和△R 恰好成正比。四個(gè)可變電阻傳感器組成的電橋的優(yōu)勢(shì)在于，它的靈敏度是半橋電路的兩倍，是四分之一橋的 4 倍。另外，全橋電路中不存在固有的非線性度。