張文海

(西安思源學(xué)院，陜西 西安 710038)

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基于電流傳輸器的檢測(cè)電路的研究

張文海

(西安思源學(xué)院，陜西 西安 710038)

摘要：本文探討了一種基于電流模技術(shù)的小電阻變量測(cè)量電路，該電路由電流傳輸器和運(yùn)算放大器構(gòu)成。其設(shè)計(jì)方案降低了電橋電路的復(fù)雜性，輸出信號(hào)是傳統(tǒng)橋式電路的四倍，能適用于多個(gè)傳感器的檢測(cè)而不需增加額外電路。實(shí)現(xiàn)了利用電流模技術(shù)設(shè)計(jì)的電流傳輸器對(duì)傳統(tǒng)電阻橋電路的改進(jìn)。設(shè)計(jì)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、功耗低，在電子測(cè)量、儀器儀表等實(shí)際應(yīng)用中具有推廣和使用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：電流模；檢測(cè)；電流傳輸器；傳感器

1電阻橋檢測(cè)電路原理

用于小電阻變量測(cè)量的電阻橋是由被連接成四邊形的四個(gè)阻抗、跨接在其中一條對(duì)角線(xiàn)上的激勵(lì)源和跨接在另一個(gè)對(duì)角線(xiàn)上的電壓檢測(cè)器構(gòu)成。它能感應(yīng)一些參數(shù)的變化范圍，包括溫度、壓力、張力和位移?？捎蓤D1所示的電壓型電阻橋?qū)崿F(xiàn)。

圖1　電壓型電阻橋檢測(cè)電路

電阻橋工作的初始狀態(tài)即四個(gè)電阻相等時(shí)，被測(cè)非電量為零，電橋平衡，輸出電壓為零；當(dāng)被測(cè)非電量變化而不為零時(shí)，引起阻抗參數(shù)值變化，使電橋不衡，即輸出電壓不為零。被測(cè)非電量越大，電橋輸出電壓也越大，這樣就把非電量變化轉(zhuǎn)換成電橋電壓的變化。分析圖1可知，電橋平衡時(shí)，R1=R2=R3=R4=R，若一個(gè)電阻變化，假設(shè)是R4，即R4=R+ΔR，則電橋產(chǎn)生一個(gè)非零電壓ΔV，經(jīng)一個(gè)運(yùn)算放大器放大后，則輸出為：

式中AV是運(yùn)放的增益。由于在參數(shù)測(cè)量中ΔR<

2檢測(cè)電路研究

利用運(yùn)算放大器和第二代電流傳輸器，設(shè)計(jì)一種涉及電壓和電流的混合型方法電阻橋檢測(cè)電路，如圖2所示：

圖2　單電阻檢測(cè)電路

電路中R1和R3代表了測(cè)量電阻，分別用于工作測(cè)量和溫度補(bǔ)償測(cè)量。電阻R2用來(lái)調(diào)整測(cè)量系統(tǒng)的輸出電壓的放大系數(shù)。基于電流傳輸器的特性為：Iy=0，Vx=Vy，Iz=Ix，當(dāng),Y端接地，X端電壓為0。又由于電壓運(yùn)算放大器的高增益保證了反相輸入端電流近似為零，設(shè)其端電壓為VZ。則有：

對(duì)于高增益或A→∞，上式可以寫(xiě)為：

3結(jié)論

基于電流傳輸器設(shè)計(jì)的混合型電阻橋檢測(cè)電路與傳統(tǒng)的電壓型電路相比，組成電橋的器件減少，只用了兩個(gè)電阻，是傳統(tǒng)橋式電路的一半，降低了電橋的復(fù)雜性；基本輸出電壓增大，是電壓型電阻橋的四倍；可適用于多個(gè)傳感器的檢測(cè)而不需附加電路；電路中沒(méi)有共模輸入信號(hào)，對(duì)電路器件的要求降低，同時(shí)提高了電路抗干擾的能力。由于電流傳輸器是一種高速、低功耗器件，因此降低了檢測(cè)電路的功耗。利用電流模技術(shù)設(shè)計(jì)的電流傳輸器實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)電阻橋電路的改進(jìn)，所設(shè)計(jì)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、功耗低，在實(shí)際應(yīng)用中具有推廣和使用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：張文海(1993.06-)，男，漢族，浙江省寧波市人，本科學(xué)歷，西安思源學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)。

中圖分類(lèi)號(hào)：TP216

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-1602(2016)14-0027-01