田社平，茅旭初

(上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海200240)

传感器电桥电路是一种重要的信号检测变换电路，在信号检测中得到广泛应用［1]。但由于其固有的非线性，使仪器仪表在整个刻度范围内灵敏度不一致，致使对系统的分析处理复杂化。在实际应用中，为了消除非线性误差，常采用半桥差动或全桥差动电路，以改善非线性误差和提高输出灵敏度［2]。

电桥电路的分析是“测控电路”课程教学中重要的教学内容之一。笔者在讲授该部分内容时，常有学生提出，如果电桥电路不采用半桥差动或全桥差动形式，如何校正其非线性?本文根据笔者的教学实践，试对这一问题作一分析。

1 电桥电路的工作原理

为方便起见，本文所述的电桥电路指由电阻桥臂构成的直流激励电路。电桥电路的工作形式是将传感器电阻接入电桥的桥臂，根据传感器电阻桥臂的数量，常见的有单桥电路、半桥电路和全桥电路等，如图1所示。

对图1(a)电路，当被测量为零时，传感器的电阻为R，ΔR=0，电桥平衡，电路输出uo=0。当被测量发生变化，使得传感器电阻为R+ΔR时，电路的输出电压为

图1 接入传感器的不同电桥电路

由上式可知，电桥的输出电压uo与ΔR之间呈非线性关系。当ΔR≪1时，uo与ΔR之间呈近似线性关系，电路的灵敏度为S=uo/(ΔR/R)=uS/4。

图1(b)电路的输出电压为

由上式可知，当电桥采用半桥差动的工作形式时，电桥的输出uo与ΔR之间呈线性关系。

图1(c)电路的输出电压为

可见，当传感器电阻同方向发生变化(同时增加或减少)时，采用图1(c)电路形式，则电桥的输出uo与ΔR之间呈非线性关系。……