般,4o含非线性分量,非线性误差随桥臂电阻变 化量增大而增加。若能保持电桥各支路的电流不变,则 电桥输出与桥臂电阻变化呈线性关系。 在半等臂桥(R=R2R=R4)或等臂桥(R1=R2=R=R4) 中,差动半桥(△R=-△R2或△R=-△R4)或差动全桥 (△R=-△R2,△R3=-△R4)的uo不含非线性输出。 以等臂电桥为例,单臂工作时电桥输出为: “=9 非线性误差为: △R 2R
一般,uO含非线性分量,非线性误差随桥臂电阻变 化量增大而增加。若能保持电桥各支路的电流不变,则 电桥输出与桥臂电阻变化呈线性关系。 在半等臂桥(R1 =R2 R3 =R4 )或等臂桥(R1 =R2 =R3 =R4 ) 中,差动半桥(ΔR1 = -ΔR2或ΔR3 = -ΔR4)或差动全桥 (ΔR1 = -ΔR2,ΔR3 = -ΔR4)的uO不含非线性输出。 以等臂电桥为例,单臂工作时电桥输出为: 非线性误差为: = R U R u B O 4 R R 2 =
差动半桥和差动全桥的灵敏度分别是单臂桥的2倍和 4倍,也即其灵敏度与参与变化的电阻个数成正比。另 外,差动电桥的非线性为零。 恒流源电桥 电桥由恒流源供电时,相同情况下(即初始供桥电 压不变),灵敏度与恒压源电桥相同,在差动半桥与差 动全桥方式,也无非线性误差,但对单臂桥,非线性误 差降低一倍(可理解为恒流源电桥的各支路电路变化比 恒压源小,从而导致非线性误差小)
差动半桥和差动全桥的灵敏度分别是单臂桥的2倍和 4倍,也即其灵敏度与参与变化的电阻个数成正比。另 外,差动电桥的非线性为零。 恒流源电桥 电桥由恒流源供电时,相同情况下(即初始供桥电 压不变),灵敏度与恒压源电桥相同,在差动半桥与差 动全桥方式,也无非线性误差,但对单臂桥,非线性误 差降低一倍(可理解为恒流源电桥的各支路电路变化比 恒压源小,从而导致非线性误差小)
恒流源单臂电桥的输出电压与非线性误差分别 IBR△R △R 为:uo= 和 R n=AR 为减少单臂桥、非等臂桥或非差动桥的非线性,电 阻相对变化量不宜过大,即电桥灵敏度不宜过大。 电桥灵敏度 电桥的输出电压最大预期变化与激励电压之比。 例,若U。=10V,电桥满度输出为10mV,则灵敏度为 1mVV。典型值为1~10mVV。 相同电桥灵敏度下,提高电桥的激励电压能提高电桥 的输出,但会增大功耗并可能引起电阻的自热误差
恒流源单臂电桥的输出电压与非线性误差分别 为: 和 为减少单臂桥、非等臂桥或非差动桥的非线性,电 阻相对变化量不宜过大,即电桥灵敏度不宜过大。 电桥灵敏度: 电桥的输出电压最大预期变化与激励电压之比。 例,若UB =10V,电桥满度输出为10mV,则灵敏度为 1mV/V。典型值为1~10mV/V。 相同电桥灵敏度下,提高电桥的激励电压能提高电桥 的输出,但会增大功耗并可能引起电阻的自热误差。 = R I R R u B O 4 R R 4 =
电桥类型与特点: 类型:直流和交流 交流桥的特点:对传输线电容很敏感,平衡调节 难,通频带受载频限制而较窄,传输电缆不宜过长。 随IC技术发展,各种低噪声、低漂移、高精度、高 共模抑制比的运算放大器不断出现,专用信号处理模块 和高精度直流电源模块日益成熟,在测试电路中,多采 用直流桥和直流信号处理器。 直流桥的优点:频响高,精度不亚于载频式交流 桥,不易受感应,易调平衡,传感器电缆可远比交流桥 的长。直流放大器原理上的缺点未彻底克服,需采取辅 助技术,但目前新型直流桥比交流桥得到更广的应用
电桥类型与特点: 类型:直流和交流 交流桥的特点:对传输线电容很敏感,平衡调节 难,通频带受载频限制而较窄,传输电缆不宜过长。 随IC技术发展,各种低噪声、低漂移、高精度、高 共模抑制比的运算放大器不断出现,专用信号处理模块 和高精度直流电源模块日益成熟,在测试电路中,多采 用直流桥和直流信号处理器。 直流桥的优点: 频响高,精度不亚于载频式交流 桥,不易受感应,易调平衡,传感器电缆可远比交流桥 的长。直流放大器原理上的缺点未彻底克服,需采取辅 助技术,但目前新型直流桥比交流桥得到更广的应用
2)电桥输出的线性化处理 用基本电桥测单电阻的变化时,存在非线性误差。 若引入运放,将电桥改变如图所示,则可理论上消除电 桥的非线性误差。分析可得电桥的输出电压为: 。=-UgD 电桥增益是普通单臂桥的两倍, 且即使△R值很大,输出仍呈线性。 由于输出信号很小,这种电桥通常 需后接第二个放大器。用于这个电 R+△R 路中的放大器需双电源,因为放 0u0 大器必须能给出负输出
2)电桥输出的线性化处理 用基本电桥测单电阻的变化时,存在非线性误差。 若引入运放,将电桥改变如图所示,则可理论上消除电 桥的非线性误差。分析可得电桥的输出电压为: 电桥增益是普通单臂桥的两倍, 且即使ΔR值很大,输出仍呈线性。 由于输出信号很小,这种电桥通常 需后接第二个放大器。用于这个电 路中的放大器需双电源,因为放 大器必须能给出负输出。 R R uO UB 2 = − R R R +U R + R S -US uO UB