丹凤千字科普：mv测量值是什么意思（详细资料介绍）

电阻电桥基础概述：准确测量与关键技术点分析

电阻电桥作为一种测量电阻及其他模拟量的工具，其历史已经很久远。本文旨在详细阐述电桥电路的基础，并演示如何在实际环境中利用电桥电路进行精确测量。文章将详细介绍电桥电路应用中的一些关键问题，如噪声、失调电压和失调电压漂移、共模电压以及激励电压等，并探讨如何连接电桥与高精度模数转换器（ADC）以获得最高性能。

一、概述

电阻电桥最初用于精确测量电阻值，无需精确的电压基准或高阻仪表。在实际应用中，电阻电桥很少按照最初的目的使用，而是广泛用于传感器检测领域。本文首先分析了电桥电路受欢迎的原因，并讨论了测量电桥输出时的关键因素。

二、电桥的基本配置

电桥的基本配置是惠斯通电桥。当电桥输出Vo是Vo+和Vo-之间的差分电压时，随着待测参数的变化，一个或多个电阻的阻值会发生改变。阻值的改变会引起输出电压的变化。对于大部分电桥应用，可以使用公式来计算输出电压Vo，它是激励电压和电桥所有电阻的函数。

了解不同检测元件配置下的结构非常重要。但有时传感器内部可能存在配置未知的电桥。这种情况下，了解具体的配置不是很重要。制造商会提供相关信息，如灵敏度的线性误差、共模电压等。之所以将电桥作为首选方案，是因为其能够通过简化结构来实现对微小电阻变化的精确测量。

三、关键技术与问题

在测量低输出信号的电桥时，需要考虑很多因素。其中最主要的五个因素是：激励电压、共模电压、失调电压、失调漂移和噪声。

1. 激励电压：任何桥路的输出都直接与其供电电压成正比。必须保持桥路的供电电压稳定。从电桥激励获取ADC的基准电压是一种有效的方法，可以消除由于Ve变化而引起的增益误差。

2. 共模电压：电桥电路的一个缺点是它的输出是差分信号和共模电压。通常，差分信号在进入ADC前必须经过电平转换。共模电压的影响以及将其转换为单端信号时的问题是需要关注的关键技术点。

3. 失调电压：电桥和测量设备的失调电压会影响实际信号的测量。只要信号保持在有效测量范围，对这些漂移的校准将很容易。防止产生死点的方法是在电路中提供一个正偏置。

4. 失调漂移：这是电桥电路需要解决的重要问题。为了实现低的失调漂移，可能需要一些有效的失调调整方法，如硬件失调调整、软件失调调整或两者结合。

5. 噪声：处理小信号输出的电桥时，噪声是个很大的难题。降低噪声的方法包括将噪声阻挡在系统之外、减少系统内部噪声、降低电噪声以及软件补偿或DSP。

四、高精度模数转换器（ADC）在电桥测量中的应用

目前，具有低噪声PGA的24位和16位-ADC为电阻电桥测量提供了一个完美的方案，解决了量化电桥模拟输出时的主要问题。这些ADC具有极高的共模抑制比，无需担心较小的共模电压变化。它们还可以进行自动零校准，以消除ADC的失调误差。对于处理噪声有三种方法，其中一种是内部数字滤波器，可以消除高频噪声的影响并降低电源的低频噪声。电源抑制比的典型值可以达到100dB以上。在实际应用中还讨论了实用的电路技巧如单运算放大器、差分与仪表电路以及双电源供电等电路结构来辅助电桥的测量工作。这些技巧旨在简化信号调理并降低噪声和失调漂移的影响。新型模数转换器大大简化了电桥的测量工作并提供了高效、准确的解决方案。

结论：电阻电桥在精确测量电阻及其他模拟量方面发挥着重要作用。通过深入了解其基础知识和应用中的关键技术点并运用适当的技巧和方法如使用高精度模数转换器可以进一步优化其性能并获得更准确可靠的测量结果。