【个人经验分享】电桥式PT100+差分放大输出，输出和计算对不上？

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这篇帖子需要分析及计算的是一个惠斯通电桥组成的PT100的测温电路，原理图如下：

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**电桥的本质上是根据上图中电压V1和V2的电压差值，经过差分比例放大20倍后输出电压Vo给MCU，MCU通过Vo的值，反推PT100电阻的阻值。**在博客里有写Vo的公式：

Uo= （V1-V2）*（R8/R12）=20 * (V1-V2)

对此，其实我想说，**公式很理想，实际由于差分比例放大的输入阻抗，会导致输出电压Vo绝不是这个公式。**那么接下来就经过仿真去验证一下吧。

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仿真：

仿真使用的运放为理想运放，为了排除输入失调电压Vos，输入失调电流Ios带来的影响，将其均设为0，例如下图：

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按照帖子里给的计算公式理论计算值应该是1.4933V左右：

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但是实际仿真图如下，我们也设置Gain为20倍，将PT100设为130Ω，可以看到V1电压为182mV，V2电压为113mV，输出电压为1.385V，与计算公式对应不上。

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那么这个输出电压Vo就是由于差分比例放大电路的输入阻抗导致的测量误差 ，仿真图中的实际输出电压计算步骤如下：

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如果按照理想的公式去计算的话，差分比例放大器的外围电阻也会影响误差大小。例如将差分放大的比例电阻均增加10倍，增益不变，那么可以看到输出结果会靠近理论结果（误差变小）。

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理论上电阻越大，差分放大的输入阻抗就会越大，会越接近理论计算结果；但是实际上由于运算放大器的输入失调电流，不能无限的增加电阻阻值。

这种电桥也适合做三线法RTD电阻测量，三线法可以一定程度上减少线组带来的测量误差。感兴趣的道友自行了解，等效的仿真如下：

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总结： 使用桥式测量的时候要注意差分比例放大电路的输入阻抗。

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PT100测温在工业应用场合很常见，测量方法也很多，例如桥式测量，恒流测量，高精度ADC直接采集等等。。但是每一种测量都有每种的注意事项，如果处理不得当那么就会造成误差，导致测量精度达不到预期。