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传感器电桥输出只有毫伏级:增益先算,还是误差先算?
浏览量:58
2026-10-24 11:42:54
模拟测量

面试官给你四个电阻组成的桥式传感器,并说满量程信号只有数毫伏,却要接入3.3V系统的ADC。此时直接说“加个1000倍放大器”通常不够,电桥的激励、共模、失调、带宽和ADC量程必须一起核算。

读图抓住关键量

电桥输出不是某一个桥臂对地的电压,而是两个中点间的差分电压。平衡时理想差分输出为零,但两个中点往往都带有较高的共模电位。对单电源放大器,还要检查输入共模范围及输出摆幅,不能假设能从0V线性放大到供电上限。

惠斯通电桥原理图,包含激励源、桥臂与差分输出测试点

计算顺序

先确定激励源。电桥输出和激励电压直接相关;精度需求高时考虑比率测量,使ADC参考与桥路激励存在确定关系。

再算差分满量程及零点。例如满量程±10mV、零点失调可能±2mV,只按10mV设计增益会忽略偏移造成的输出余量问题。

然后确定放大链路。依据ADC输入范围选择增益、偏置电平、仪表放大器或差分放大方案,并核算噪声、失调、失调漂移和CMRR。

最后看校准与保护。传感器断线、桥臂失配、过压、启动阶段输出以及滤波器建立时间都需要处理。

面试官可能追问

为什么用仪表放大器?它便于放大小差分信号并抑制共模,但仍须核算输入共模范围和增益与输出摆幅间的约束。激励源不稳会怎样?电桥输出随激励变化,可考虑比率测量、稳定激励和软件校准,但不能把随机噪声都归因于激励波动。

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