电桥放大器的原理与应用738.pdf

《电桥放大器的原理与应用738.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电桥放大器的原理与应用738.pdf（19页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、桥式放大器的原理与应用 摘要：电阻式传感器常用于非电测量仪器中，通过测量电阻式传感器中电阻的相对变化来检测一些非电量。电阻式传感器通过电桥连接，将测得的非电量转换成电压或电流信号，经放大器进一步放大。这种由电阻式传感器电桥和运算放大器组成的运算放大器电路称为桥式放大器。桥式放大器是非电气测试系统中常用的放大电路 1 。本文将主要介绍桥式放大器的原理、应用、存在的问题及解决方法。关键词：桥式放大器；非电测量；非线性误差 介绍 在现代电子技术的发展中，电子检测技术得到了广泛的应用。在非电检测中，常使用电阻传感器将压力、光、热、湿度、流量等一些非电物理量转化为电阻变化。，然后转换为电压进行测量。由于

2、传感器的变化量往往是在参考状态的初始值的基础上发生变化的，为了获得纯粹的变化量，一般采用桥式电路来抑制初始值。当桥式电路的输出较小时，需要使用集成运算放大器与之配合，从而形成广泛使用的电阻桥式读出放大器 2 。本文将对桥式放大器做一些研究，首先解释它们的基本原理，然后讨论它们的应用和应用中的问题和解决方案。1 个桥式放大器 1.1 单端反相输入桥式放大器 图 1 显示了单端反相输入桥式放大器电路。图中电桥对角线 a、b 两端的开路输出电压abU为 图 1 单端反相输入桥式放大器 UZZZZZZU)(313424ababU由运算放大器 A 放大。由于电桥电源U是浮动U的，因此没有电流流入总和1R

3、。2R因为 a 点是虚地，所以两端0U反馈1R的电压是固定abU的，即 所以得到 如 果 让)1(3421RZRZZZ，,是 传 感 器 电 阻 的 相 对 变 化 率,RR/,那么我们有 可以看出，单臂反相输入桥式放大器的增益与桥臂电阻无关，增益相对稳定。只需调整1R或2R轻松实现电路增益的调整。但该电路的桥式电源必须暂停，给电路设计带来麻烦，而且电路输出电压0U和桥臂电阻的相对变化率是非线性10U的。1.2 个差分输入桥式放大器 如图 2 所示，传感器电桥的两个输出端分别与差分运算放大器的两个输入端相连，形成一个差分输入桥式放大器。图 2 差分输入桥式放大器 RR 2曾经有过：如果运放处于

4、理想工作状态，即NIuu，我们可以得到：UZZZZZZRRRU)(313424211023142011324-(1)()()Z ZZ ZRUURZZZZ201(1)412RUUR2(1),222INREEuuuRR 设定可变电阻的变异系数，1，RR 2上式可简化为：其中E是桥式电路的参考电压值。分析这个公式，我们可以看到：1）当它较小时，桥式放大器的输出电压与变量呈线性关系，即此时非线性误差可以忽略不计。2)在u的简化过程中，基于假设，RR 2得到输出电压的简化表达式；由于电桥电阻包含在输出电压的表达式中R，温度变化将直接影响R电桥元件的尺寸和工作。放大器增益的温度特性，因此设计R时要求求和的

5、温度稳定性RR 2较好；如果2R桥梁荷载的影响不明显。(3)该电路的主要优点是电路组成简单，只需要一个高共模抑制比的仪器运放，灵敏度高。1.3 宽偏移桥式放大器 输出电压和输出电压只有很小的时候才具有良好的线性关系，当它们很大时（约 0.10.2），非线性逐渐变得显着。为了)1(R使输出电压与传感器电阻的相对变化率之间具有线性关系，可以将传感器形成的可变桥臂连接到运算放大器的反馈回路中，如图 3 所示 4 .图 3 宽偏移桥式放大器 如果运算放大器处于理想工作状态，则bauu 放大器 A 的两个输入端的输入电压au和bu输出电压ou分别为 22(1)41()2REuR22EuRR1122121

6、(-)ooauu Ru RuRuuRRRR331buRuRR RR 3在 这 种情况下，上式可以写成 其中是R传感器的标称电阻。分析上式可知，输出信号电压与偏移量成正比。一般测量系数高的半导体应变片和热敏电阻都可以使用这种电路。需要注意的问题：(1)为了增强桥式电路的抗共模干扰能力，元器件要匹配。两个输入电阻的电阻值1R必须相等。(2)改变灵敏度（或调整增益）时，需要调整两个电阻值以使输入电压保持为零，因此该电路的校准非常困难。(3)本电路的量程大，但灵敏度低。需要注意的是，如果过大，由于工作电路输入失调电流的影响，会在输出端产生误差。放大器 5 。1.4 线性桥式放大器 图 4 是具有出色线

7、性度的桥式放大器电路。该电路允许宽范围的变化，保持输入电压非线性误差小于0.1%。图4中的桥式电路由三个电阻R和可变电阻)1(R组成，由三个运放组成，A 为桥式差分放大电路，桥式参考电压-E由运放 A1 提供E，由 A1 和 A2 提供结合。其中 A2 为单位增益反相器。图 4 具有出色线性度的桥式放大器 33222113113-(1)()-oRRRRRuuuRRRRRR1-oRuuRR分析该图，可以得到电桥的输出电压为：其中E是施加在桥接电路上的电压，分别由 A1 和 A2 确定，E如 输出电压ou代入上式，可得E，即 式中：E为电路的参考电压值，可通过分析上式得到，E为E非线性关系。E代入

8、输出电压表达式，有：上式是图 1 所示电桥电路输出电压的表达式。4.对这个公式的分析表明，输出电压ou与偏移量呈非线性关系。为了使其线性化，桥组件应满足以下条件公式，即 将这个条件表达式代入输出电压ou表达式，参考电压表达式E可以简化为电桥参考电压E为 桥式电路的输出电压表示为ou 分析上式可知：(1)虽然桥上的参考电压与失调有关，并且是非线性函数，但在给定条件表达式时，输出电压ou和失调是线性的。2）输出电压ou与偏移量成正比，E起到线性补偿的作用。2(1)212foREuR21oREEuR2121-(1)2fEERRRR212(1)221-(1)2fofRERuRRRR1212fRRRR(

9、1)2EE2(1)2foREuR(3)参考电压E可以是直流或交流，但其幅值应相当稳定。在调整电路中，R应根据电桥的灵敏度来选择电阻和的值，然后fR根据1R关系)/21(/21RRRRf确定电阻和2R。图 4 所示的电路是一个实用电路。一般可以1R选择阻值=fR30k，3R=10k，2R=5k1，=2k2。根据该值，fR可以确定R这些值之和的变化范围。如果R该值较大，则可以重新选择其他电阻值。E对于参考电压，一般选择 2DW 或 LM399 等温度系数特性较好的稳压器 7C 来完成，或者采用有源电路设计的高精度参考电压源作为参考电压 6 。2 桥式放大器性能提升 2.1 消除电桥非线性误差 由于

10、桥臂传感器电阻的变化与桥的不平衡输出电压之间存在非线性特性，特别是当电阻值变化较大时，不平衡输出电压的非线性更为严重，极大地影响了不平衡测量。桥。精度限制了它的应用范围 7 。电桥直接输出的不平衡电压信号很小，必须通过放大器放大数百倍甚至数千倍。放大器的失调电压及其漂移也是影响系统测量精度的重要因素。为提高系统测量精度，有必要研究不平衡输出电压和放大器失调电压的非线性误差对系统精度的影响，为提高测量系统精度提供理论指导 8 。我们现在讨论几种使用电桥非线性和放大器失调电压作为主要误差对象来减少测量误差的有源电桥。2.1.1电压反馈可变电压源励磁桥 如图 5 所示，放大器 A1 为仪表放大器，失

11、调电压为1osV，放大倍数为 A。放大器A2 为高精度电压反馈放大器，失调电压为2osV。反馈放大率为K。32RRR+RRR FKRFA1A2VV+V-Vos2Vos1V0E0I1 I2图 5 电压反馈消除电桥非线性误差电路 忽略放大器的输入电流，从图 5 我们得到：10VI RV-20VI RV 02-(1)OosVKEVK 10(-)/2IVVR 2-0(-)/(2)IVVRR 0-1(-)osEVVVA 可由上式得到：210-(1)-2(2)42-ososRAVKVRARR VAERRRAK 由上式可知，满足电桥输出线性化响应的条件是02RAKR将上AK/2式代入简化为：201(2)-(

12、1)442ososVARRAVREVARRR 从上式可以看出，理论上电桥的输出可以得到线性化的响应。但由于反馈放大器的增益不能精确设置A/2，该电路的非线性校正效果取决于增益设置的准确性，在一定程度上限制了其使用。放大器 A1 的失调电压及其漂移经 A 倍放大后直接输出，测量误差较大。从上式也可以看出，放大器 A 2 的失调电压对其漂移影响不大。2.1.2 电流反馈单臂桥 单臂电桥工作时，信号响应的输出误差为负。前面对过压反馈可变电压源电源的分析可以得到线性化的输出响应，电流反馈电流源也可以用来线性化电桥的输出响应 9 。根据电桥非线性误差的特点，线性化校正的指导思想是给电桥供电的电流源随着电

13、桥输出的增大而增大。根据这一指导思想，电路设计如图 6 所示。图 6 电流反馈线性化校正电路 其中，A1 为仪表放大器，其失调电压为1osV。放大倍数为 A，A2 为高精度直流电压反馈放大器，其失调电压为2osV，反馈电阻为FR。通过解析分析，求解了电桥线性化输出的条件。忽略放大器的输入电流，从电路图 6 中我们得到：202(-)/(-)/ossosIV VREVKR 21-osVVI R-22-()osVVIRR 12III 12/(2)/2IIRRR 0-1(-)osEVVVA 可由上式得到：由上式可知，满足电桥输出线性化响应的条件为0*ARRRRF：ARRF,将上式简化为：34A 2A

14、1V o s 1RR+RRRR FR sV o s 2VV-V+II1I2Eo2210*(-)*(4)-(4*-*)4*-*FososFossFFFFRR RAV VA RR VRRR VERR RRR RRAR RRR RRA2201(1-)-(1)444ososossVRVRVAREVARVRR由以上推导可知，电桥的线性化输出是有条件的，即反馈电阻为AR。准确设置电阻是一项非常繁琐的工作，而且调整不准确，影响非线性校正的效果。放大器 A1的失调电压及其漂移会导致测量出现较大误差。2.1.3 放大器控制电流输出型电桥 前两个校正电路是桥路输出不平衡电压，现在改变桥路不平衡输出方式，利用放大器

15、反馈使桥路输出不平衡电流 10 ，设计电路如图 7 所示。图 7 放大器反馈控制线性化电路 将连接到传感器的桥臂放入放大器的反馈回路中。桥式电源的低压侧由放大器A1 的输出进行伺服控制。当传感器的电阻发生变化时，伺服放大器的输出电压也会发生变化。这会导致电桥输出中的电流不平衡，从而通过放大器 A2 和反馈电阻器FR产生输出电压。图中，放大器 A1 为电桥提供虚点和伺服控制电桥电压，放大器 A2起电流-电压转换的作用。放大器 A1 和 A2 是高精度直流电压反馈放大器，偏移电压1osV为2osV.从电路我们可以得到：11(-)/osIV VR 22(-)/osIV VR 32FIII 321(-

16、)/osIVVR 02FFosEI RV 可由上式得到：A 2A 1V o s1R+RRRRR FVV o s2EoI1I2I3IFV 1 在公式中RRAF/2。从以上分析可以看出，这种放大器反馈方式可以实现桥路输出的线性化，无需任何调整环节，电路简单，易于实现，系统增益调整简单；由上式可知，放大器 A2 的失调电压与放大器 A1 的失调电压相同。电压是减法关系。当使用两个相同型号的双极放大器时，两个放大器的失调电压漂移方向相同。在相同温度下，变化比较接近，具有很好的补偿效果。保守估计还将失调电压及其漂移的影响降低了 5 倍。因此，失调电压及其漂移对测量精度的影响很小，是一种理想的测量电路 1

17、1 。2.2 桥式功放电源干扰问题及解决方法 在图 8 所示的普通桥式放大器中，放大器需要放大的信号是xRA、B 两点因变化而产生的差分信号，需要抑制 B 两点产生的干扰差分信号。当电桥处于平衡状态时，电源干扰信号在 A、B 点产生的干扰差信号为零。但由于xR这种变化，电桥处于不平衡工作状态，所以电源干扰信号必须0ESBESAeeE在 A、B 点产生干扰差信号，即干扰差信号必须经过运算放大器放大。共模增益与误差因子成正比，误差因子随变化而xR变化。可以看出，当xR变化较大时，普通桥式放大器抑制电源干扰信号的能力较差 12 。为了提高桥式放大器对电源干扰信号的抑制能力，应尽可能降低干扰差信号，即

18、降低误差系数。图 9 所示的改进后的桥式放大器对降低 A 点和 B 点之间的干扰差信号有很强的作用3R。图 8 中的恒流源代替了图 8 中的恒流源。8.2R9.下面对图 8 和图 9 所示的两种不同的桥式放大器进行分析比较。图 8 普通桥式放大器 图 9 改进型桥式放大器 43R 1R xR 3R 2AVoutEAB0212()(-)2osososA V REA VVVR432AR 1R xEVou tAB2.2.1 两种桥式放大器对干扰频率信号的抑制能力 假设电源线带来Ee的干扰频率Ee信号ESABe为对于改进后的桥式放大器，EeA、B 点形成的干扰差信号为ESABe：RRRR321重新设定

19、RRx/恒流源对干扰频率信号Ee的电阻值，NRRH图 8 中 A、B 点形成的干扰差信号为：Ee图 9 分别为 由上式可以看出，两个桥式放大器的误差因子为 从以上两个等式可以看出，两个桥式放大器的误差因素都与xR的变化有关。正因为如此1N，改进后的桥式放大器的误差系数远小于普通桥式放大器。并且由于运放输出端的干扰输出信号与误差因子成正比 13，如果运放对A、B 点干扰差信号的增益为EK，则对应的输出干扰频率信号为 两 个 桥 式 放 大 器 为EESABEoutEESABEoutKeUKeU，时，1两个桥式放大器输出的干扰频率信号之比为。由上式可以得出，如果在这个时候取，1200N改进后的桥式

20、放大器对的抑制能力是普通桥式放大器的Ee50.5 倍。可以看出，改进后的桥式放大器对工频干扰信号的抑制能力与普通桥式放大器相比有了很大的提高。2.2.2 两个桥式放大器抑制电源波动的能力 图 8 和图 9 中的桥式电源直流电源是，E恒流源的恒流I随着K电源的E波动而11ESESBESAESESABeeeee32123-(-)ESABESAESBExRReeeeRRRR-1-1*211EESee-(-)ESABESAESBExNRNReeeeRNRNRR(-1)2(-1)(1)()(1)()EESNNeeNNNN)(1()1(2NNNeeeeeESESBESAESESAB)1(2)(1(NNNe

21、eUUESABESABEoutEoutE波动E为 那么普通桥式放大器的输出信号随电源波动的相对误差为 对于图 9 所示的改进型桥式放大器，输出信号为 则改进后的桥式放大器的输出信号随电源波动的相对误差为：普通桥式放大器输出信号的相对误差和电源的波动取决于电源E的相对变化，而改进的桥式放大器的输出信号的相对误差和电源的波动取决于关于I恒流源恒流的相对变化。9 中恒流源的恒流I相对变化远小于桥式电源的相对变化E，所以满足如下关系 假设桥 式电 源的 相 对变化为E10%，恒流源的恒流随桥式电源波动的相对变化为 0.2%，改进后的桥式放大器抑制功率波动的能力是普通桥式放大器的 50 倍。.可以看出，

22、改进后的桥式放大器抑制功率波动的能力比普通的桥式放大器要强得多。3 桥式放大器应用示例 3.1 INA102 构成的桥式放大电路 EKRRRRKEEVxxBAout)(2()EKRRRRKEEVxxBAout)(2)(EEVVoutoutIKRRKEEVxBAout)()IKRRKEEVxBAout)()(IIVoutoutV outoutoutoutVVVV在现代数据采集系统中，电阻桥被广泛用作转换电路，将非电信号转换为电信号 14 。图 10 所示电路是由 INA102 集成芯片组成的电阻桥放大电路。使用该电路，可以测量由热敏电阻、光敏电阻、热电偶和应变计等敏感元件引起的扭矩、力、位移、光

23、、温度和其他非电量。图 10 INA102 集成芯片构成的桥式放大电路 该电路的电压放大倍数为 1000，因此其输出电压为)(100012uuuo。为抑制交流干扰，应在电阻桥式传感器和放大器之间使用屏蔽线。因为INA102 有 9 个极其精密的金属膜电阻，它的温度稳定性也很好 高，因此具有高增益精度。使用时无需外接电阻，应用非常方便，即通过连接 INA102的不同引脚可以获得不同的增益：1、10、100、1000。INA102 芯片部分包含三个集成运算放大器和多个 RC 组件。它具有放大微弱差分信号的能力，因此在数据检测系统中常被用作前置放大器。在使用中，当电压放大倍数较小时（如 K10），I

24、NA102可以很好地满足失调电压和漂移的要求。当电压放大倍数较大时（如 K=100），由不平衡偏置电流引起的失调电压误差较大，常使用输出失调调整电路来调整INA102 的失调电压。3.2 自动零桥放大器 图 11 所示电路是根据动态调零原理设计的具有自动调零性能的桥式放大电路。该电路对外部环境干扰和外部电路产生的零点漂移有很好的抑制作用。电路结构简单，可以实现微弱信号的无干扰放大，大大提高信噪比测量信号的比值，可以满足更高的要求。.检测要求 15 。图 11 自动零稳桥式放大电路 图中三个电阻0R、敏感元件tR和电压源E组成电桥，将非电气物理量转换为电压信号输入到放大器 A1。运算放大器 A1

25、 构成增益可调的差分放大器，运算放大器A2 和电阻4R用作输出采样电路，运算放大器A3 用作积分器。5R 调零时，模拟电子开关 S1 闭合，S2 闭合。此时，若运放 A1 的反相端有因环境变化或漂移引起的信号输入，则运放 A1 有相应的输出电压信号。经电阻采样后4R，送入积分器5RA3 的反相输入端。0UA3 将逐渐上升的电压输出到3UA1 的同相端。该电压与 A1 的反相输入信号相互作用1U，降低 A1 的输出。一段时间后，即可输出00U电压，稳压过程结束。因此，在不输入被测信号的情况下，消除了外界环境的干扰和电路部分的零漂。测量时，开关 S1 闭合，S2 断开，积分器 A3 无输入电压信号

26、，积分电容C保持上一次调零结束时的电压值，即电容C具有存储等效干扰的功能电压和零漂移。此时，若将传感器放入被测系统，在原有环境的作用下，运放 A3 的放大输出为消除环境干扰和零漂后的电压。这样，由运算放大器 A1、A2、A3 组成的闭环系统可以实现自动稳零，可以有效地检测到被扰动的微弱信号。以测温为例，当被测物体处于有干扰的环境中时，测温前先将传感器在现场环境中调零，然后将传感器置于被测物体中，开始正式的测温。在实验过程中，先设置一个固定值。当桥式电源发生变化0RRtE时，电压1U也会发生变化，E这种变化代表了环境干扰和零漂的影响。根据以上对自动稳零原理的分析，此时电容C保持调零34ER0Rt

27、R0R0R1R2R2RwA1A2S2S1R1R3A3R4R5U0C阶段的电压信号。然后它开始变化tR，因为tR温度的变化代表了被测温度的变化，所以E在温度变化的情况下仍然可以测量温度值。实验结果表明，1U该电路的输出电压在80mV变化调零后 7 分钟内保持在 0.18mV。可以看出，该电路具有较好的稳零效果。该桥式放大电路具有结构简单、实用、零稳定性好等特点。为了改善电路的特性，可以使用低漂移的集成运算放大器。积分电容要求电容大，漏电小。一般模拟电子开关的导通电阻为onR几百欧，3R阻值在几十万欧的量级，即onRR 3模拟电子开关S1 和 S2 的导通电阻onR可以忽略不计。这种电路属于间歇式

28、高精度测量电路，特别是在干扰变化缓慢的环境中，具有很强的抑制干扰作用。该电路与单片机系统连接时，利用单片机中的定时器来控制模拟开关的闭合，使测量过程更简单，功能更丰富。桥式放大器在电子秤中的应用 3.3.1 传感器选择 在电子秤中，传感器是一个很重要的部件，所以传感器的选择也很重要，不仅要注意它的量程和参数，还要考虑所配置的各种电路的设计难度和程度。它。设计性价比等 传感器量程的选择可根据秤的最大称量值、选用的传感器个数、秤体自重、最大偏心载荷和动载荷等因素综合评价确定。生成。一般来说，传感器的范围越接近分配给每个传感器的负载，其称重就越准确。但在实际使用中，由于施加在传感器上的载荷除了被称量

29、的物体外，还包括秤体的自重、皮重、偏心载荷和振动冲击，因此在选择传感器量程时要考虑很多因素。考虑确保传感器的安全性和使用寿命。传感器量程的计算公式是在充分考虑影响秤体的各种因素后，通过大量实验确定的。本例称重范围为 0-600g，重量误差不超过 0.1kg。为保证电子秤称重结果的准确性，克服传感器在低量程段线性度差的缺点。传感器的量程应根据皮带秤的最大流量来选择。在实际工作中，要求称重传感器的有效范围在 20%到 80%之间。线性好，精度高。称重误差应控制在0.01Kg 以内，并应考虑秤台的自重、振动和冲击等分量，不应因超重而损坏传感器。根据设计要求确定传感器的额定负载为 1Kg，允许过载为

30、150%FS，精度为 0.05%，最大量程误差为0.1kg，可以满足精度要求系统。综合考虑，本例采用 SP20C-G501 电阻应变传感器，其最大量程为 1Kg。称重传感器由组合的 S 型梁结构和带过载保护的金属箔应变计组成。由于惠斯通电桥具有抑制温度变化影响、抑制干扰、补偿方便等优点，因此传感器具有测量精度高、温度特性好、工作稳定等优点。广泛用于各种结构的动态和静态测量。各种电极的初级仪表。称重传感器主要由弹性体、电阻应变片电缆等组成，其工作原理如图 12 所示。图 12 称重传感器示意图 本设计的测量电路采用最常见的桥式测量电路，即电阻应变传感器半桥测量电路。它的两个应变片和两个电阻器连接

31、在弹性梁上，用来测量弹性梁因重力变化而产生的应变所引起的电阻变化。其测量原理：用应变片测量时，附在弹性体上。当弹性体受力变形时，应变片的敏感栅也发生变形，其电阻值也发生变化，通过转换电路转换成电压或电流的变化。由于部分电路采用惠更斯电桥，当弹性体在负载下发生变形时，输出信号电压可由下式给出：上述等式表明，电桥的输出电压与四个电桥臂的应变仪所经历的应变量的代数和成正比。3.3.2 放大器电路的选择 称重传感器的输出电压幅度范围为 0 至 20mV。A/D 转换的输入电压要求为 02V，因此放大环节必须有 100 倍左右的增益。由于本例中的电阻变化率仅为 0.2%，如此小的电阻变化不仅难以直接准确

32、测量，而且直接处理也不方便。因此，必须使用转换电路将应变片的R/R 变化转换为电压或电流变化，但这个电压或电流信号非常小，需要增加增益放大电路来转换这个电压或电流。当前的。电流信号被转换成241234()(24)1234RRRRRREoutEinRRRRRRA/D 转换器可以接收的电压或电流信号。在预处理电路部分，我们考虑以下解决方案：方案一：使用普通的低温漂运算放大器组成预处理电路；普通低温漂运放组成多级放大器会引入大量噪声。由于 A/D 转换器对精度要求很高，几毫伏的干扰信号会直接影响最终的测量精度。因此，不应使用此方案。方案二：差分放大器主要由高精度、低漂移的运算放大器组成，形成预处理电

33、路；差分放大器具有高输入阻抗、高增益的特点，可用普通运算放大器（如 OP07）制作。差分放大器。图 13.使用高精度低漂移运算放大器设计的差分放大器 一般来说，集成仪表放大器具有较高的共模抑制比和输入阻抗，因此在传统电路设计中，集成仪表放大器用作前置放大器。然而，绝大多数集成仪表放大器，尤其是集成仪表放大器，都具有与增益相关的共模抑制比：增益越高，共模抑制比越大。当集成仪表放大器用作心电图前置放大器时，由于极化电压的存在，前置放大器的增益只能达到几十倍，这使得集成仪表放大器作为前置放大器的共模抑制比。不可能很高。有的同学尝试在前置放大器的输入端加一个隔直电容（高通网络），以防止极化电压使高增益

34、前置放大器饱和。但由于信号源的高阻值和两路输入的不平衡，隔直电容（高通网络）将等量的共模干扰变成差模干扰，适得其反，严重损害性能的信号源。放大器。为了实现信号的释放，其设计电路如图 13 所示。该电路的主要特点：1）前级采用运算放大器 A1 和 A2 组成并联差分放大器。理论上不难证明，在运放的理想条件下，并联差分放大器的输入阻抗是无穷大的，共模抑制比也是无穷大的。34A1A2A3R 11.1KR 320 KR 410 KR 410 KR 320 KR 320 KR 410 KR 24KU0U1U2更值得一提的是，理论上，并联差分放大器的共模抑制比与电路外围电阻的精度和阻值无关。(2)在并联差

35、分放大器组成的前置放大器和仪表放大器组成的后级放大器之间放置阻容耦合电路，可以提高后级仪表放大器的增益，从而提高共模电路的模抑制比。健康状况。同时，南宇前置放大器的输出阻抗很低，采用共模驱动技术，避免了电阻中的阻容元件不对称（匹配）引起的共模干扰转换电容耦合电路进入差模干扰。情况发生。(3)后级电路采用廉价的仪表放大器将双端信号转换成单端信号输出。由于 RC耦合电路的隔直作用，后级的仪表放大器可以获得更高的增益，从而获得更高的共模抑制比。总之 本文从桥式放大器的分类入手，阐述了四种常见桥式放大器的基本原理，从单端反相输入桥式放大器到差分输入桥式放大器，再到宽偏置桥式放大器，最后介绍一款优秀的桥

36、式放大器。线性发展。下面给出桥式放大器的应用实例，详细讨论桥式放大器的实际应用。最后介绍了桥式放大器的性能提升，主要从桥式输出非线性的改善和电源干扰的抑制两个方面。参考资料：1 楚友，肖斌，等。测控电路与装置M.:航空航天大学,2002:6-7.2 春明.电阻桥式传感器放大器的性能改进J.水产学院学报,1993,8(4):43-49.3 国雄测控电路（第四版）M:机械工业,2012:42-44.4 夏哲雷.自调零桥式放大器J自动化与仪器仪表，1993，8(4)：49-50。5 HJ Kuno 和 DL 英语。毫米波 IMPATT 放大器的非线性和大信号特性J IEEE Trans,1973,2

37、1(1):703-706。6 吴道提.非电测量技术（第三版）M:交通大学,2004:97-112.7 朱武，嘉敏。利用放大器反馈控制消除电桥非线性误差J光学精密工程,2007,15(6):910-914.8 光达，王洪轩.桥式应变传感器信号线性度的标定方法J.光学精密工程,1998,6(2):95-99.9 文成，树人。应变测量中单臂桥输出的线性化J.大学学报，2004 年，27（1）：29-31。10 许楚，石兆云，石超华，等超大应变测量中输出线性化的解决方案J.实验力学,1998,13(2):257-261.11 范德军，任涛，狄 消除传感器电桥非线性误差的方法J 仪器技术和传感器，1998，(4)：37-42。12 常权，王鲁佳 差分电路实验中的反相现象及其分析J 大学学报，1991，13（1）：86-92。13 唐纳德A尼门。微电子电路分析与设计（第三版）M纽约：麦格劳-希尔教育公司，2007：13-21。14 哈里特里特利。机电一体化设计中的传感器M纽约：Marcel Dekker，Incorporated，1986：35-40。15 邢毅.一种输出电压无非线性误差的桥式电路传感器J.物理实验,2006,26(9):30-32.