电桥传感器计算与仪表放大器的应用探讨

"本文主要探讨了电桥传感器的计算及其在实际应用中遇到的问题，特别是与仪表放大器的配合使用。电桥传感器的输出信号通常为差分形式，需要通过仪表放大器进行处理以实现高精度测量。文章着重讨论了惠斯登电桥的失调问题，以及电阻容差对失调电压的影响。还分析了传统三运放仪表放大器架构的局限性，并提出了几种克服失调的策略，包括外部电阻分流、减少第一级增益并添加额外放大器，以及采用高分辨率ADC和软件校正。最后，介绍了间接电流反馈仪表放大器如何在设计上解决这些问题。" 在电桥传感器中，惠斯登电桥是最常见的类型，其工作原理依赖于四个电阻的平衡状态来检测物理变化。然而，由于实际电阻的容差，电桥往往会出现失调，导致非零输出。失调电压VOS与激励电压VEX和电阻容差TOL有关，可能导致在放大后的信号中引入显著误差。为了减小这种影响，可以选择使用具有高增益和良好共模抑制比(CMRR)的仪表放大器。 仪表放大器如图2所示的传统三运放架构，其差分增益级会放大失调，需要通过参考端的反电压进行补偿。但当第一级饱和时，这种方法可能无效。为此，提出了三种可能的解决方案：一是外部电阻分流，但这在自动化生产中并不理想；二是减少第一级增益并添加额外放大器以获得所需增益，这会增加成本和复杂性；三是先用低增益放大，然后在数字域中校正失调，但这需要高分辨率ADC和额外的软件处理。 间接电流反馈仪表放大器（如AD8237和AD8420）提供了一种在放大前消除失调的新方法，优化了电桥传感器信号的处理，减少了对额外组件的需求，有助于提高系统的整体性能和精度。这种设计改进对于在低电源电压和有限空间条件下要求高精度测量的应用尤其重要，特别是在需要测量直流或极慢变化信号的场合。 电桥传感器的计算和设计涉及到多个因素，包括传感器的输出特性、仪表放大器的选择以及失调电压的管理。理解这些知识点对于开发高效、精确的测量系统至关重要。