差分电路与桥式电路的区别

差分电路差分电路是具有“对共模信号抑制，对差模信号放大”特征的电路。一、基本概念a.三极管有一个温度特性，温度升高的时候,集电极电流会上升.反之下降。b.如果两个三极管的特性十分接近(配对)，那温度变化的时候,这两个管子的集电极电流变化也会基本相同。二、目标:消除温度影响为了消除温度对电路的影响,可以设计一个特殊的电路来消除。没有差分电路时，当温度升高的时候，集电极电流将上升，流过集电极电阻的电流也升高。这样一来，集电极电阻两端的电压也会升高，VCC不变，从而导致集电极电压下降，U1下降了，假设下降了v，结果总的输出为:U1-U2v。U2是接地的等于零.，所以输出为:U1v。由于受温度升高的的影响，输出下降了v，影响到了放大器的性能。下图是带差分的.温度升高的时候,同样U1会下降,但同时U2也下降了.假设U1受温度影响下降了v1，U2受温度影响下降了v2，结果总的输出为（U1-v1)-(U2-v2)。如果可以保证两个差分管的性能基本一致(配对的一个方面),那v1和v2应该相同.也就是v1=v2.再看总的输（U1-v1)-(U2-v2)=U1-v1-U2+v2=U1-U2+v2-v1,因为v2=v1.所以输出为U1-U2.。结果,由于受温度影响而产生的电压变化v1,v2被消除了。差分电路是具有这样一种功能的电路。该电路的输入端是两个信号的输入，这两个信号的差值，为电路有效输入信号，电路的输出是对这两个输入信号之差的放大。设想这样一种情景，如果存在干扰信号，会对两个输入信号产生相同的干扰，通过二者之差，干扰信号的有效输入为零，这就达到了抗共模干扰的目的。桥式测量电路R1、R2、R3、R4为4个应变片电阻，组成了桥式测量电路，Rm为温度补偿电阻，e为激励电压，V为输出电压。若不考虑Rm，在应变片电阻变化以前，电桥的输出电压为：V=eRRRRRR434211由于桥臂的起始电阻全等，即R1=R2=R3=R4=R，所以V=0。当应变片的电阻R1、R2、R3、R4变成R+△R1、R+△R2、R+△R3、R+△R4时，电桥的输出电压变为：V=eRRRRRRRRRRRR434211通过化简，上式则变为：V=4eRRRRRRRR4321也就是说，电桥输出电压的变化与各臂电阻变化率的代数和成正比。如果四个桥臂应变片的灵敏系数相同，且RR=Kε，则上式又可写成：V=(4eKε1-ε2+ε3-ε4）式中K为应变片灵敏系数，ε为应变量。上式表明，电桥的输出电压和四个轿臂的应变片所感受的应变量的代数和成正比。在电阻应变式称重传感器中，4个应变片分别贴在弹性梁的4个敏感部位，传感器受力作用后发生变形。在力的作用下，R1、R3被拉伸，阻值增大，△R1、△R3正值，R2、R4被压缩，阻值减小，△R2、△R4为负值。再加之应变片阻值变化的绝对值相同，即△R1=△R3=+△R或ε1=ε3=+ε△R2=△R4=-△R或ε2=ε4=-ε因此，V=4eK×4ε=eKε。若考虑Rm，则电桥的输出电压变成：V=eRmRRRRRRRR222=eRRRmRR2=RmRR2Kεe令SU=eV，则SU=RmRR2KεSU称为传感器系数或传感器输出灵敏度。对于一个高精度的应变传感器来说，仅仅靠4个应变片组成桥式测量电路还是远远不够的。由于弹性梁材料金相组织的不均匀性及热处理工艺、应变片性能及粘贴工艺、温度变化等因素的影响，传感器势必产生一定的误差。为了减少传感器随温度变化产生的误差，提高其精度和稳定性，需要在桥路两端和桥臂中串入一些补偿元件。如：初始不平衡值的补偿、零载输出温度补偿、输出灵敏度温度补偿等。