惠斯通电桥简介

Merit Sensor 压力传感器的核心是惠斯通电桥，它由硅蚀刻隔膜上的一组四个电阻器组成。 当压力施加到隔膜上时，电阻会受到压力，从而改变它们的电阻。

在理想设置中，所有电阻器都将完美匹配且完全不受温度影响。

然而，在现实世界中，每个电阻器的电阻值之间存在差异。 此外，温度也会改变电阻值。 由于温度引起的电阻值和总电桥输出的变化称为电阻温度系数或 TCR。

更多来自Google的 应用 要求一个 压力传感器 独立于温度运行。 在这些应用中，必须补偿压力传感器的 TCR。

TCR 补偿有两种通用方法——被动和主动。

在无源补偿中，需要测量各个桥电阻器的值以确定补偿电阻器所需的值。

在主动补偿中，微控制器、信号调节器或模拟电路记录各种温度和压力条件下的电桥输出，并相应地调整传感器输出。

桥接配置

一种。 闭合 - 连接所有电阻器的桥（见图 1）。

图 1 – 封闭桥

在封闭的电桥中，无法测量单个电阻器，因为电桥的其他三个电阻器总是会产生影响。

湾半开 - 分为两个分支并在一端连接的桥梁（见图 2）。

图 2 – 半开桥

与封闭桥相反，半开桥允许对每个电阻进行测量，如果需要确定传感器的性能，这是一个好处。 半开桥还允许根据需要添加有源或无源补偿。

半开桥需要额外的电气连接。

C。 全开 – 分为两个分支的桥梁，两端开放（见图 3）。

图 3 – 全开桥

与半开桥类似，全开桥允许测量每个电阻。 除了能够使用有源或无源补偿之外，桥的每一半都可以独立供电和测量。 这是有益的，因为压力传感器应用中常用的一些信号调节器需要两个独立的分支。
然而，全开桥配置需要比半开配置所需的额外电连接。

实现示例

一种。 闭合 – 由于无法在闭合电桥中测量单个电阻器，因此闭合电桥可用于有源补偿或传感器输出因温度变化而波动可接受的应用中。

图 4 描绘了一个具有有源补偿的闭合电桥。

图 4 – 带有接口设备的闭合桥接器（信号调节 ASIC、微控制器、模拟电路等）

温度独立性不重要的闭式桥的合适应用的一个例子是压力开关，其中绝对压力测量并不像知道您已经达到压力阈值那么重要。

湾半开 - 有源补偿可应用于半开桥，如上图 4 所示。 无源补偿也可以应用于半开桥，如下图 5 所示。

图 5 – 带无源补偿的半开桥

图 5 中带有无源补偿的半开桥的实现显示了增加的组件以及关闭桥所需的额外电气连接 (Vin+)。 顾名思义，附加电阻可实现跨度、零位和输出阻抗补偿。 在所需条件下进行开桥测量后，需要添加这些组件。

C. 全开——全开桥有多种实现方式。 除了用作全开桥之外，它还可以用作半开桥（图 5）或封闭桥（图 4）。 图 6 说明了全开桥如何用于两种功能——温度和压力。

图 6 – 具有两个功能的全开桥

在该实现中，桥的一半用作温度传感器，另一部分用作压力传感器。 只有一半的压力输出信号会出现，因为只有一半电桥的电压摆幅。 然而，这为测量实际芯片温度的方法带来了额外的好处。 与环境温度测量相比，温度测量将允许更准确的温度补偿输入。

为您的应用选择合适的配置

在做出有关桥梁配置的决定时，应考虑整个传感系统。 首先，用户必须决定温度独立性是否重要，如果重要，是否 主动或被动补偿 将会被使用。 如果选择有源补偿并使用信号调节器或其他电子设备，则必须满足该设备的要求。

请谨慎使用，因为具有相似功能的设备可能有非常不同的要求。

如前所述，每种配置都有其自身的优点和缺点。 全开桥增加的电气连接增加了组装的复杂性，但允许更大的灵活性以及更轻松地解决桥接问题的能力。

最终，桥梁配置的选择应基于对系统的彻底分析。

 

 

 

 

 

 

 

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