ZHCAD68 September 2023 INA823 , OPA2387 , XTR115 , XTR116
2.1 惠斯通電橋傳感器
惠斯通電橋是實(shí)現(xiàn)高精度傳感器測量的常用電路配置。該電橋由四個電阻元件組成，而這些元件在激勵電壓 (VEXC) 和地之間形成兩個并聯(lián)的分壓器。在最基本的形式中，只有一種元件的電阻可以改變。這種電阻變化會在兩個分壓器 VSIG+ 與 VSIG- 之間產(chǎn)生電壓差。需要測量這兩個點(diǎn)之間的電壓差 (VDIFF)。電壓差越大，電阻變化就越大，因此測量到的傳感器值變化也就越大。圖 2-2 展示了典型的惠斯通電橋配置，方程式 1 描述了 VDIFF、VEXC 和電阻式電橋元件之間相對于地的關(guān)系。
圖 2-2 惠斯通電橋基本配置所選傳感器的輸入電阻約為 1kΩ，在 VEXC 為 4.096V 時會消耗超過 4mA 的電流。因此，在電橋的兩側(cè)串聯(lián)放置了兩個 500Ω 電阻，使電流限制為 2mA，同時保持信號接近 1/2Vs，以避免后續(xù) INA 級中的共模限制。限流電阻 (RLIMIT) 的大小設(shè)定為可在惠斯通電橋上產(chǎn)生 2.096V 的激勵電壓。較大的限流電阻會降低有效激勵電壓，從而降低電橋靈敏度。圖 2-3、方程式 2 和方程式 3 描述了修改后的惠斯通電橋，并顯示了 RLIMIT 的計(jì)算公式。
圖 2-3 限流的惠斯通電橋配置該設(shè)計(jì)使用惠斯通電橋稱重傳感器，但可配置到惠斯通電橋中的任何傳感器都適用。施加到稱重傳感器的重量增加時，VDIFF 上產(chǎn)生的差分電壓也會隨之增加。有關(guān)所選稱重傳感器的更多詳細(xì)信息，請參閱附錄 1：稱重傳感器和實(shí)驗(yàn)設(shè)置。