Sollten wir heutzutage Weizensteinbrücken verwenden?

Für die Messung von Dehnungsmessstreifen ist die Wheatstone-Brücke die historische Wahl.

In einer viertel Wheatstone-Brücke ( typischerweise $350 \Omega$ (?)) Mit einem Verstärker mit hoher Eingangsimpedanz und einer gewissen Brückenleistungsspannung $V$ beträgt das Verhältnis zwischen der Brückenausgangsspannung für jeden Widerstand 1/4, was das gleiche Verhältnis in a ist Spannungsteiler zwischen der Ausgangsspannung eines beliebigen Widerstands im Vergleich zu einer stabilen Spannungsreferenz von $V/2$ .

Ein Spannungsteiler mit einer Spannungsreferenz hätte ein Spannungsrauschen von etwa 35,16 nV / rtHz (von einer Spannungsreferenz von 35 nV / rtHz plus zwei Widerstände), und die Wheatstone-Brücke ein Spannungsrauschen von 4,86 ​​nV / rtHz (von vier Widerständen) Dies sollte für die meisten ADC-Systeme ausreichen (?) (dh für 24 Bit, 0-5 V-Bereich: 300 nV Auflösung).

$0.02\%$ $2 \ ppm/C^\circ$$4\ ppm/C^\circ$$0.005\%$$2 \ ppm/C^\circ$$8 \ ppm/C^\circ$

Warum also Wheatstone-Brücken benutzen?

Was Sie vermissen, ist, dass der übliche Zweck der Verwendung einer Wheatstone-Brücke darin besteht, zwei Sensoren auszugleichen. Dh. Wenn wir eine Wheatstone-Brücke verwenden, haben wir normalerweise zwei variable Widerstände oder Stromquellen, die wir so ausgleichen möchten.

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Sie kommen zu Recht zu dem Schluss, dass die Wheatstone-Brücke nicht der ideale Weg ist, wenn wir nur einen Sensor zum Messen haben und nicht zwei, die wir ausgleichen möchten.

Das Problem bei der Verwendung einer Spannungsreferenzversion besteht darin, dass die Schaltung von der Differenz zwischen zwei genauen Spannungsquellen, V und Vref, abhängt. In der Wheatstone-Brücke gibt es nur eine Spannungsquelle und es gibt eine Fehleraufhebung.

Genaue Spannungsreferenzen sind verrauscht und schwer zu filtern, ohne an Genauigkeit zu verlieren. Sie haben eine gute Langzeitstabilität für die Spannung, aber viele haben eine schlechte Kurzzeitstabilität.

Die Wheatstone-Brücke und ihre Variationen werden immer noch häufig bei der Konstruktion von Messgeräten verwendet. Es gibt viele reale Messfehler, die nicht nur Widerstandsrauschen sind, und eine Brückenschaltung hilft oft.