Активные мостовые схемы с наименьшим числом элементов

Схема самой простой по числу используемых элементов активной мостовой схемы представлена на рис. 10.2.

Рис.10.2. Активная мостовая схема с нулевым выходным сопротивлением

Считаем, что отношение моста равно 1 и под действием физической величины резистивный чувствительный элемент имеет вид . На рис.10.2. цифрами обозначены позиции, где в схеме располагается резистивный чувствительный элемент. Пусть, например, он расположен на позиции 3. Тогда схема, выглядит так, как это показано на рис.10.2б. Выходное напряжение можно записать в следующем виде:

.

Проводя аналогичные вычисления выходного напряжения в зависимости от позиции чувствительного элемента, можно получить:

;

;

;

.

Данные схемы с различным расположением чувствительного элемента обладают, по сравнению с мостовыми, нулевым выходным сопротивлением и выходным сигналом, изменяющимся относительно нулевого уровня, отсутствием синфазной составляющей. Располагая чувствительный элемент в обратной связи операционного усилителя (позиция 4), можно получить преобразование без нелинейности. Однако это не всегда удаётся, поскольку часто один из зажимов чувствительного элемента в силу конструктивных особенностей оказывается гальванически соединённым с нулевой точкой, т.е. чувствительный элемент установлен на позиции 3. По сравнению с мостовой схемой, кроме отмеченных достоинств, в два раза повышена чувствительность.

Общим недостатком рассмотренных схем является недостаточная чувствительность. Для обеспечения повышенной чувствительности широкое распространение получили схемы с добавлением, по сравнению с рассмотренными, двух идентичных резисторов .

Активные мостовые схемы на основе одного ОУ и повышенной чувствительности

Мостовая схема на основе одного ОУ и повышенной чувствительности схема представлена на рис. 10.3.

Рис.10.3. Активная мостовая схема на основе одного ОУ с повышенной чувствительностью

Здесь, как и прежде, цифрами указаны позиции, на которые устанавливается чувствительный элемент. Найдём выходное напряжение схемы при условии, что чувствительный элемент установлен на позицию 1.

.Проводя вычисления, можно получить: .

Обеспечив значительную чувствительность, выполним неравенство , с учётом чего можно записать:

; ; ; .Из полученных выражений видно, что чувствительность рассмотренной измерительной схемы в  раз выше, чем предыдущей. В остальном, данная схема не отличается от предыдущей. В сущности, это аналог просто мостовой. Однако, всем этим схемам свойственна нелинейность.