电桥放大电路在线视频

大家好

本节我们将介绍电桥放大电路

本节的学习目标为

1.能够分析电桥放大电路的工作原理

2.能够利用电桥放大电路

对桥路输出信号进行放大

我们依然从一个工程案例入手

托盘称在称量重物时，是利用电阻式应变片

来感应承重梁的变形

从而反映重物重量

我们把应变片连接成差动电桥

桥路的差动输出uo反应

应变片阻值的相对变化

如果我们想对这样的桥路

输出信号进行放大

就需要我们今天要讲的电桥放大电路

首先我们来看电桥放大电路的概念

由传感器电桥和运算放大器

组成的放大电路

或者由传感器和运算放大器构成的

电桥都称为电桥放大电路

他的应用场合为：电感式、电阻应变式、电容式

传感器的信号放大

以上传感器经常通过电桥转换电路

输出电压或电流信号

并用运算放大器做进一步放大

或者由传感器和运算放大器直接

构成电桥放大电路

输出放大了的电压信号，如图所示

为一个差动输入的电桥放大电路

传感器的信号变化

转换为电阻R的阻值变化

阻值的变化再转化为桥路的输出信号

其中δ为电阻相对变化力

即△R/ R

我们来尝试分析一下此电路

我们把电桥对称分成两半

形成如图所示的等效电路

我们再把半桥部分变形得到

下面的等效电路

对于这样的电路

我们需要先求得运算放大器反相端和

同相端的电压ua

与ub

再根据虚短

利用ua=ub

即可以得出输出与输入之间的关系

我们利用叠加原理来求取反相端电压ua

先让桥路电压由短路uo作用

其等效电路图，如图所示

相当于两个阻值为R的电阻并联后

再与R₁

串联形成分压

从而得出ua₁等于

R/（2R₁+R）*uo

当

u作用，uo短路

等效电路，如图所示

相当于R₁与R₂并联后

再与R串联

因为R₁等于R₂远远大于R

可以得到ua₂=1/2u

这样ua=u

和uo同时作用

信号的代数和

即可以得到ua等于

uo*（R/（R+2R₁））加上

u/2

接下来我们分析运算放大器N的

同相端电压ub

其等效电路

如图所示

在电阻R₁等于R₂

远远大于R的情况下

ub等于这样的一个式子，即为

R与R（1+δ）的分压

此时我们得到了ua和ub

利用虚短，令ua等于ub

得出了uo与输入信号

δ的关系

从此式中我们可以看出

输出uo与输入信号δ

呈非线性关系

我们再分析一个由传感器和

运放构成的电桥放大电路

如图所示

传感器的变化对应于电阻值R₂的

阻值变化

电阻R₂作为了运算放大电路

N的反馈电阻

其等效电路，如图所示

我们利用叠加原理，求取反相端和同相端电压

ua和ub，先求ua

当u短路uo作用

其等效电路，如图所示

可以求出ua₁等于

uo*R₁/（R₁+R₂）

当u作用

uo短路，其等效电路如图所示

可以求出

ua₂等于

u*R₂/（R₁+R₂）

此时我们就可以得到ua等于

ua₁+ua₂

ub呢，为电阻R₁和R₃

对输入信号u的分压

所以可以得到ub=u*R₃/（R₁+R₃）

依据虚短路

我们令同相端电压和反相端电压

ua=ub

可以得到输出信号uo与输入信号R₂

之间的关系

当R₃=R

R2 =R(1+δ)时

输出uo与δ的关系，为此式所示

从该式中可以看出

输出与电阻的相对变化率呈线性关系

回到本节开始的案例

我们用桥路放大电路

可以放大测量电桥的输出信号

从而获得所称物体的重量

我们对本节进行一下总结

在本节里我们主要讲了

电桥放大电路的概念

以及分析了两个电桥放大电路

一个输出uo与输入呈非线性关系

另外一个电路输出与输入成线性关系

在课下，大家可以分析一下单端输入的

电桥放大电路的工作原理

本节就讲到这里，再见