[参考译文] 交流激励电桥电路的信号调节。

您好！

是的、这是可能的、并且会不时完成。 这里的关键是生成非常精确且稳定的振幅的正弦  

或者、您还可以测量励磁信号的振幅、并在软件中对振幅(励磁信号和电桥信号)进行一些振幅控制或分频。

对于非常嘈杂的信号、您甚至可以使用"同步解调"方法。 ->锁定放大器。

但是、在大多数标准应用中、这些复杂的方法将是技术上的过度使用

Kai

您能建议最好的方法来实现这一点吗？ 我知道一些振荡器拓扑或对 PWM 输出进行滤波以实现正弦波、但不确定应该是什么合适的选择。 此外、TI 是否提供任何可使任务更轻松的集成解决方案。

尊敬的 BC：

Q：通过 交流耦合仪表放大器的输入或使用直流修复器电路来消除所有直流失调电压。  这是否是消除偏移误差的可行解决方案？ 是否需要牢记任何设计注意事项？

您能告诉我们您使用的应用类型吗？

如果您只想在交流信号中去除直流组件、则可以在此类应用中使用电容耦合。 什么是输入差分信号幅值和频率？  所需的增益是多少等？  

最棒的

Raymond

是的、我希望从交流信号中移除与信号调节电路相关的任何直流偏移。 输入差分信号将为10mV p-p、尚未确定频率、将选择可实现最佳整体性能的信号。 ADC 将读取信号、因此根据所用 ADC 的基准、增益可以是200-500之间的任何值。 我正在考虑电容耦合、但我也遇到了这种情况(具有直流抑制功能的 TIPD191仪表放大器参考设计|德州仪器 TI.com)、这似乎更有优势。

您好！

我想 Raymond 想知道您从电桥发出的信号的带宽是多少。 而不是激励信号的频率。 他的想法是、当电桥信号已经是交流电时、您可以使用交流耦合。

但我认为我们的电桥信号的频率会降至直流、对吧？ 在这种情况下、您无法将该方法与 TIPD191中所示的直流伺服配合使用。

请告诉我们您的电桥信号的带宽是多少。

Kai

它是一个纯电阻式电桥、因此来自电桥的信号的频率应与激励信号的频率相同。

尊敬的 BC：

除了 Kai 的评论之外、我创建了一个粗略的仿真、并尝试了解设计要求。  

在以下示例中：使用10Vp 的交流激励基准信号。 我使用电阻器构建 惠斯通电桥、R9 可能是 您的交流频率感应传感器。  除了激励交流频率、传感器可能具有其自身针对外部影响条件的响应带宽。 我们需要有特性图或说明。  

如果使用交流激励基准驱动信号、则仪表放大器的输入端不应具有直流分量。 仪表放大器仅关注差分输入信号、共模信号将被抑制。 在本例中、CMRR =低于60Hz 145dB。  

正如 Kai 先前指出的、您确实需要一个精准稳定的交流基准励磁电压。  

当然、INA819在输入信号被放大后将具有一些直流分量(由于 Vos)、但这也可以很容易地消除(在讨论之外)。  

e2e.ti.com/.../INA819-AC-Excitation-Wheastone-07202021.TSC

最棒的

Raymond

您好 Raymond、

谢谢你...这也是我们的想法。 我想知道、在选择用于耦合的 R 和 C 值(当然、除截止频率外)时、R 和 C 值的顺序是多少、以实现所需的截止频率时、是否有任何考虑因素。 例如 、可通过使用100k 电阻器和100N 电容器或10k 电阻器和1U 电容器等实现15Hz 截止频率 在这种情况下、这将是更好的选择。 在选择值组合时通常考虑哪些因素？ 我从未  真正能找到有关这方面的直接答案。

尊敬的 BC：

由于您只关注交流激励信号、因此应考虑在激励频率和振幅下使振荡器电路为空。 该技术应该与标准的惠斯通电桥电路零方法非常相似、除非您在给定频率下使用阻抗。  

1.换能器在给定频率下的标称工作范围应为 R、C、幅值。 使用 LCR 表验证阻抗系数。 此外、您还需要了解电桥电路中使用的电阻器的频率特性。  此外、如果传感器是 R|||C 或 R+C 或其他一些复杂的 RC 或 L 网络、则需要了解传感器的模型。  

2.由于惠斯内是比例式测量、 因此有两种常见的传感器放置方式、请参阅下图。 例如、在下图中、Ra 和 Rs (Rx) 需要在给定激励频率下成对匹配、其中一个是基准、另一个是带载和不带载的换能器。  

3.关于 R 和 C 的选择，取决于 R 和 C 是串联的还是并联的，还是其他复杂网络。 获得传感器的 pspice 模型后、您可以对其进行仿真、并查看哪些配置对外部条件变化更敏感(这是您首选的配置)。 当然、您需要匹配惠斯通电桥的阻抗。  

4、仪表放大器只能与差分输入信号配合使用，它将抑制其输入端出现的共模信号。 INA819具有出色的 CMRR、可抑制输入 VCM 信号。 在145dB (增益= 100)下、它能够抑制1/10^(145/20)= 56nV/V 如果输入的 VCM 接近5Vpk，则输入信号将为5V/*56nV/V = 280nVpk，例如，您需要将电桥电路归零< 280nVpk。  

如果您有其他问题、请告知我们。  

最棒的

Raymond

您好 Raymond、

感谢您的详细回答。 但是、我指的是图中所示的交流耦合的 R 和 C 值、而不是电桥。

此外、您能否 建议生成稳定激励交流信号的最佳方法是什么？

您好！

是的、当然、但电桥中的电阻器以多快的速度变化？ 低至直流？ 最大速度是多少？ 我提出的原因是激励信号的频率必须远高于桥式信号的最大频率。  

Kai

尊敬的 BC：

我指的是图中所示的交流耦合的 R 和 C 值、而不是电桥。

您提到应用的惠斯通电桥纯属电阻性。 我想问您为什么要移除输入信号的直流分量。 我仍然不完全了解您的换能器的特性和应用要求。 您的应用是什么？

仪表放大器(IA)将抑制放大器输入端出现的共模电压。 我演示了 INA819中的 CMRR 计算。 IA 的输入会抑制大部分直流共模电压、包括直流电压。 只有输入端的差分信号才会被 IA 放大。  

此外、您能否 建议生成稳定激励交流信号的最佳方法是什么？

如前所述、生成稳定交流信号的最佳方法是通过锁相反馈环路。 当然、锁相环的输出必须能够驱动惠斯通电桥负载的电压振幅和电流。  

最棒的

Raymond  

如果系数大于10、则会很好

Kai