Входные преобразователи. Обработка сигнала, страница 29

сбалансировать или нет. Например, индуктивность можно измерить, только применяя одну или больше других индуктивностей или конденсаторов, и невозможно измерить используя только резисторы. В общем случае мы должны осуществить регулировку двух элементов моста так, чтобы удовлетворить как условие баланса амплитуд, так и условие баланса фаз. Если все элементы моста являются идеальными резисторами, конденсаторами или катушками индуктивности, то комплексное условие баланса сводится только к амплитудному соотношению. Например, для моста Уитстона, предназначенного для измерения сопротивлений, остается только условие баланса амплитуд: R}R3 = R2R4 . Только один из этих элементов должен быть подстраиваемым.

Точность измерения с помощью моста определяется почти исключительно точностью, с которой известны импедансы, входящие в состав моста, поскольку неизвестный импеданс выражается через три других импеданса. Для повышения точности изменяемые импедансы часто перестраиваются только дискретно.

Чтобы достичь требуемой точности, разрешение, с которым перестраиваются элементы моста, должно быть очень высоким. Кроме того, нуль-детектор должен быть достаточно чувствительным, чтобы быть способным обнаружить изменение в элементе моста при его перестройке на наименьший шаг.

Точность может также значительно пострадать из-за паразитных им-педансов, связанных непосредственно с элементами моста или с другими компонентами схемы. Паразитные импедансы схемы являются результатом паразитной связи как между элементами, входящими в состав моста, так и между элементами моста и землей. Эти импедансы можно обнаружить, а затем устранить, правильно заземляя и экранируя мост. Паразитные импедансы вызваны неидеальностью элементов моста, например, наличием сопротивления потерь, индуктивности выводов и т. д. Величина этих импедансов в основном определяется конструкцией элементов моста.

На рис. 3.35 в качестве примера изображено так называемое заземление Вагнера, позволяющее избежать влияния паразитных импедансов схемы. Мост, содержащий компоненты Z1, Z2, Z3 и Z4, обладает паразитными емкостями на землю, которые обозначены как емкости выводов СА, СВ Сс и CD. Эти паразитные емкости влияют на баланс моста. Их влияние можно устранить, заземляя мостовую схему в точке соединения двух дополнительных импедансов Z5 и Z6. Сначала мы с помощью Z1 балансируем мост, состоящий из Z1, Z2, Z3 и Z4, затем переводим ключ S в другое положение и снова балансируем мост, который теперь состоит из элементов Z2, Z3, Z5 и Z6, на этот раз — с помощью элемента Z5. Этот процесс повторяется несколько раз до тех пор, пока оба моста не будут полностью сбалансированы. Когда это достигнуто, напряжение на конденсаторах СA и Cc по отношению к земле равно нулю. Конденсаторы CA и Сс включены параллельно с Z6 и Z5 и поэтому не оказывают влияния на условие баланса моста, состоящего из элементов Z1, Z2, Z3 и Z4.