专利名称：多功能异形电桥的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及多功能异形电桥，属测量技术、6控技术与电子设备领域，特别是电桥技术 领域。
背景技术：
常用的惠斯顿电桥是一种简约的单极型对式无源电桥(如图i所示)，惠斯顿电桥是一项 历史较为悠久的技术，用途很普遍，特别是在测量仪器设备领域中用途更是非常广泛。
惠斯顿电桥由两支桥臂组成，而每支桥臂由二个串接的电阻构成，桥臂跨接在激励端与 接地端之间，激励端接参考电源，桥臂中点即二个串接电阻的公共端为桥臂的信号端。
惠斯顿电桥的原理在电桥的激励端上加一个参考电源，当接在两支桥臂信号端之间的 灵敏电流计没有电流通过即电桥两支桥臂信号端的电位一致时，电桥处于平衡状态，两支 桥臂的电阻比值相等，由此即可确定四个电阻之间的阻值关系。
惠斯顿电桥的电阻对应标准电阻或各种传感器电阻，电桥结构非常简单、原理直观明了。 惠斯顿电桥是一种利用阻值关系进行测算的电路。
随着技术的发展，电子仪器设备对电桥呈现出多样化的要求，要求电桥具备多种功能， 如两个桥臂激励独立、提供电压与电流及功率简便的测算方式、两支桥臂获得不同的激励 功率控制、多支桥臂之间电阻值的关联运算等，而惠斯顿电桥难以满足要求，或在应用时使 相关测算与整定电路变得非常复杂。
发明内容
本发明的目的是提供电压与电流及功率简便的测算方式、两个桥臂或桥膊激励独立或者 两支桥臂或桥膊获得不同激励功率控制的多功能异形电桥电桥。
本发明提供了采用下述技术方案实现的单极型与双极型二种多功能异形电桥。 一种单极型异形电桥，通常采用单电源供电，有对式、复式、链式、树式四种结构型式 单极型对式电桥由一个单极性桥干与一个单极性桥枝组成，桥干有信号输出端xl与激励
输出端x2、接地端，桥枝有信号输入端yl与激励输入端y2、比例控制端uk、信号输出端zl 与激励输出端z2、接地端，桥干的输出端xl与x2分别接桥枝的输入端yl与y2。 单极型对式电桥结构框图如图2所示。
单极型复式电桥由单极性桥干与单极型复式半桥组成，复式半桥有信号输入端wl与激 励输入端w2、接地端及m个比例控制端ukl、 uk2、…、ukm，桥干的输出端xl与x2分别 接半桥的输入端wl与w2;复式半桥由m个单极性桥枝Ql、 Q2、…、Qm组成，桥枝Qi的输入端yl与y2分别接半桥的输入端wl与w2，桥枝Qi的控制端uk接为电桥的比例控制端 uki，其中i=l、 2、…、m，通常2《m《100。
单极型复式电桥结构框图如图3所示。
单极型链式电桥由单极性桥干与单极型链式半桥组成，链式半桥有信号输入端wl与激 励输入端w2、接地端及n个比例控制端ukl、 uk2、…、ukn，桥干的输出端xl与x2分别 接半桥的输入端wl与w2;链式半桥由n个单极性桥枝Ql、 Q2、…、Qn组成，桥枝Ql的 输入端yl与y2分别接为半桥的输入端wl与w2，后一个桥枝的输入端yl与y2分别接前一 个桥枝的输出端zl与z2，桥枝Qi的控制端uk接为电桥的比例控制端uki，其中i=l、 2、…、 n，通常2《n《50。
单极型链式电桥结构框图如图4所示。
单极型树式电桥由单极性桥干与单极型桥冠组成，桥冠有信号输入端wl与激励输入端 w2、接地端，桥干的输出端xl与x2分别接桥冠的输入端wl与w2;桥冠由单极性桥枝组成， 组成单极型桥冠的桥枝有2 10层，第1层由1 20个桥枝组成、每个桥枝的输入端yl与 y2分别接桥冠的输入端wl与w2，第1层至第9层每个桥枝的输出端后接0 20个桥枝、 后一层桥枝的输入端yl与y2分别接相应的前一层桥枝的输出端zl与z2，每层桥枝数不同吋 为1，每个桥枝的控制端iik接为电桥相应的比例控制端。
单极型树式电桥结构框图如图5所示。
所述的单极性桥干由无源桥臂X或压流桥臂X与参考电源+Vp组成，桥臂X有激励端 x2、信号端xl、接地端分别接为桥干的激励输出端x2、信号输出端xl、接地端，桥臂X的 激励端x2接参考电源+Vp。
采用无源桥臂、压流桥臂构成的单极性桥干分别称为无源桥干、压流桥干。 所述的单极性桥枝主要由控制器与无源桥臂Z或压流桥臂Z组成，控制器有输入端cl 与c2、控制端uk、输出端dl与d2，控制器的输入端cl与c2、控制端uk分别接为桥枝的输 入端yl与y2、控制端uk，桥臂Z有激励端z2、信号端zl、接地端分别接为桥枝的激励输出 端z2、信号输出端zl、接地端，控制器的输出端d2接桥臂Z的激励端z2，控制器的输出端 dl与桥臂Z的信号端zl构成电桥的一组通常外接电流计或测算控制器Gk的输出端。 采用无源桥臂、压流桥臂构成的单极性桥枝分别称为无源桥枝、压流桥枝。 所述的无源桥臂X由电阻R01与R02组成，电阻R02跨接在激励端x2与信号端xl之 间，电阻ROl跨接在信号端xl与接地端之间，即屯阻ROl与R02组成串接电路。
所述的压流桥臂X由电阻R01与压控电流源P02组成，压控电流源P02有电压输入端
8d、电流输出端co,压控电流源P02的输入端ci与输出端co分别接激励端x2与信号端xl， 电阻R01跨接在信号端xl与接地端之间，即电阻R01与压控电流源P02组成串接电路。 无源桥臂X与压流桥臂X电路原理图如图6a、图6b所示。
所述的无源桥臂Z由电阻Rll与R12组成，电阻R12跨接在激励端z2与信号端zl之间， 电阻Rll跨接在信号端zl与接地端之间，BP:电阻Rll与R12组成串接电路。
所述的压流桥臂Z由电阻Rll与压控电流源P12组成，压控电流源P12有电压输入端ci、 电流输出端co，压控电流源P12的输入端ci与输出端co分别接激励端z2与信号端zl，电阻 Rll跨接在信号端zl与接地端之间，即电阻Rll与压控电流源P12组成串接电路。
无源桥臂Z与压流桥臂Z电路原理图如图7a、图7b所示。
所述的控制器有比例型、常规型、简约型三种形式
所述的比例型控制器由电压乘法器Mil与M12组成，乘法器有二个输入端和一个输出 端，乘法器Mil的一个输入端与输出端分别接为控制器的输入端cl与输出端dl，乘法器 M12的一个输入端与输出端分别接为控制器的输入端c2与输出端d2，乘法器Mil与M12 的另一个输入端同时接控制器的控制端uk。
所述的常规型控制器由电压跟随器Fll与F12组成，跟随器有一个输入端与一个输出端， 跟随器Fll的输入端与输出端分别接为控制器的输入端cl与输出端dl，跟随器F12的输入 端与输出端分别接为控制器的输入端c2与输出端d2，控制端uk悬空。
所述的简约型控制器是将输入端cl与输出端dl直接连接、输入端c2与输出端d2直接 连接，控制端uk悬空；但单极型异形电桥不包括由无源桥臂构成的单极性桥干及由简约型控 制器与无源桥臂构成的单极性桥枝的组合形式。
比例型、常规型、简约型控制器电路原理图如图8a、图8b、图8c所示。
所述的压控电流源采用U-I转换电路形式，其特征在于压控电流源由U-I转换电路S1 与S2、电阻Rs组成，转换电路S1由运放A1、晶体管T1、电阻R1组成，转换电路S2由运 放A2、晶体管T2、电阻R2组成，晶体管T1与T2的极性互补；运放A1的同相输入端为转 换电路Sl的电压输入端并接为压控电流源的输入端ci，运放Al的输出端接晶体管Tl的栅 极，运放A1的反相输入端接晶体管T1的发射极，晶体管T1的发射极通过电阻R1接地、集 电极接为转换电路S1的电流输出端、并通过电阻Rs接电源+Pv;运放A2的同相输入端为转 换电路S2的电压输入端并接转换电路S1的输出端，运放A2的输出端接晶体管T2的栅极， 运放A2的反相输入端接品体管T2的发射极，晶体管T2的发射极通过电阻R2接电源+Pv、 集电极为转换电路S2的电流输出端并接为压控电流源的输出端co。压控电流源电路原理图如图9所示。
压控电流源采用电压一电流一电压一电流方式实现电压与电流的变换，同时实现控制对象即电流驱动对象的同源接地，极大地方便了驱动对象的电压与电流检测；压控电流源中的晶体管一般采用绝缘栅双极晶体管IGBT或场效应管MOS或场效应单极晶体管MOSFET，也可以采用放大倍数较大的双极型晶体管。
单极型电桥采用压流桥臂时，压控电流源的输入电压与输出电流呈比例关系，压控电流源不仅给对应的桥臂电阻提供了电流驱动，同时桥臂电阻的功率与压控电流源的输出电压(即桥臂电阻的电压)、输入电压的乘积成比例，方便了桥臂电阻的功率测算桥臂电阻的阻值与压控电流源的输出电压、输入电压的商值成比例，方便了桥臂电阻的阻值测算。
单极型电桥采用常规型控制器时，控制器对所在桥枝的桥臂提供一个独立功率驱动，各桥臂的激励功率相互独立，控制器对所在桥枝的桥臂提供了一个驱动缓冲。
单极型电桥采用比例型控制器时，桥干桥臂的激励功率可以通过参考电源控制，而对所在桥枝桥臂的激励功率可以通过控制端的控制电压进行控制，控制器所在桥枝的桥臂与桥干桥臂的激励电压比值与控制电压值成线性关系。
单极型复式、链式电桥具有多组电阻比例关系与压控电流源系数比例关系的运算功能。
单极型树式电桥具有有灵活的结构形式、多组电阻比例关系与压控电流源系数比例关系的运算功能。
一种双极型异形电桥，通常采ffl双电源供电，有对式、复式、链式、树式四种结构型式双极型对式电桥由一个双极性桥干与一个双极性桥枝组成，桥干有随励输出端xl与主激输出端x2、接地端，桥枝有随励输入端yl与主激输入端y2、比例控制端uk、随励输出端zl与主激输出端z2、接地端，桥干的输出端xl与x2分别接桥枝的输入端yl与y2。双极型对式电桥结构框图如图10a、图10b所示。
双极型复式电桥由双极性桥干与双极型复式半桥组成，复式半桥有随励输入端wl与主激输入端w2、接地端及m个比例控制端ukl、 uk2、…、ukm，桥干的输出端xl与x2分别接半桥的输入端wl与w2;复式半桥由m个双极性桥枝Ql、 Q2、、 Qm组成，桥枝Qi的输入端yi与y2分别接半桥的输入端wl与w2,桥枝Qi的控制端uk接为电桥的比例控制端uki，其中i=l、 2、…、m，通常2《m《100。
双极型复式电桥结构框图如图11所示。
双极型链式电桥由双极性桥干与双极型链式半桥组成，链式半桥有随励输入端wl与主激输入端w2、接地端及n个比例控制端ukl、 uk2、…、ukn,桥干的输出端xl与x2分别接半桥的输入端wl与w2;链式半桥由n个双极性桥枝Ql、 Q2、…、Qn组成，桥枝Ql的输入端yl与y2分别接为半桥的输入端wl与w2，后一个桥枝的输入端yl与y2分别接前一个桥枝的输出端zl与z2，桥枝Qi的控制端uk接为电桥的比例控制端uki，其中i=l、 2、…、n，通常2《n《50。
双极型链式电桥结构框图如图12所示。
双极型树式电桥由双极性桥干与双极型桥冠组成，桥冠有随励输入端wl与主激输入端w2、接地端，桥干的输出端xl与x2分别接桥冠的输入端wl与w2;桥冠由双极性桥枝组成，组成双极型桥冠的桥枝有2 10层，第1层由1 20个桥枝组成、每个桥枝的输入端yl与y2分别接桥冠的输入端wl与w2，第1层至第9层每个桥枝的输出端后接0 20个桥枝、后一层桥枝的输入端yl与y2分别接相应的前一层桥枝的输出端zl与z2，每层桥枝数不同时为1，每个桥枝的控制端uk接为电桥相应的比例控制端。
双极型树式电桥结构框图如图13所示。
所述的双极性桥干由控源桥膊X与参考电源+Vp组成，桥膊X有主激端x2、随励端xl、接地端分别接为桥干的主激输出端x2、随励输出端xl、接地端，桥膊X的主激端x2接参考电源+Vp。采用控源桥膊构成双极性桥干也称为控源桥干。
双极性桥枝有平衡桥枝与控源桥枝二种形式
所述的平衡桥枝主要由控制器与平衡桥膊Z组成，控制器有输入端cl与c2、控制端uk、输出端dl与d2,控制器的输入端cl与c2及控制端uk分别接为桥枝的输入端yl与y2及控制端uk，桥膊Z有主激端z2、随励端zl、信号端zO，控制器的输出端dl与d2分别接桥膊Z的随励端zl与主激端z2并分别接为桥枝的随励输出端zl、主激输出端z2，平衡桥膊Z的信号端z0对地构成电桥的一组通常外接电流计或测算控制器Gk的输出端。
所述的控源桥枝主要由控制器与控源桥膊Z组成，控制器有输入端cl与c2、控制端uk、输出端dl与d2，控制器的输入端cl与c2、控制端uk分别接为桥枝的输入端yl与y2、控制端uk，桥膊Z有主激端z2、随励端zl、接地端分别接为桥枝的主激输出端z2、随励输出端zl、接地端，控制器的输出端d2接桥膊Z的主激端z2，控制器的输出端dl与控源桥膊Z的信号端zl构成电桥的一组通常外接电流计或测算控制器Gk的输出端。
所述的控源桥膊X由电阻R01与R02及运放AO组成，电阻R02跨接在主激端x2与固定端x0之间，电阻R01跨接在随励端xl与固定端x0之间，同相输入端接地的运放AO的输出端与反相输入端分别接随励端xl与固定端xO, S卩电阻R01与R02及运放AO组成反相比例放大器。控源桥膊X电路原理图如图14所示。
所述的平衡桥膊Z由电阻Rll与R12组成，电阻R12跨接在主激端z2与信号端z0之间，电阻Rll跨接在随励端zl与信号端z0之间，g卩电阻Rll与R12组成串接电路。平衡桥膊Z电路原理图如图15所示。
所述的控源桥膊Z由电阻Rll与R12及运放Al组成，电阻R12跨接在主激端z2与固定端z0之间，电阻Rll跨接在随励端zl与固定端z0之间，同相输入端接地的运放Al的输出端与反相输入端分别接随励端zl与固定端z0，即电阻Rll与R12及运放Al组成反相比例放大器。
控源桥膊Z电路原理图如图16所示。
所述的双极性电桥的控制器有比例型、常规型、简约型三种形式，且与单极性电桥控制器对应的三种形式分别相同。
双极型电桥的桥膊电阻通常一个为标准电阻、另一个为传感器电阻，其主激端电压与随励端电压其中一个为传感器电阻的电压、另一个与传感器电阻的电流成比例关系，传感器电
阻的功率与主激端电压、随励端电压的乘积成比例，传感器电阻的功率测算非常方便；传感器电阻的阻值与传感器电阻电压、标准电阻电压的商值成比例，传感器电阻的阻值测算非常方便。
双极型电桥采用常规型控制器时，控制器对所在桥枝的桥膊提供一个独立功率驱动，各桥膊的激励功率相互独立，控制器对所在桥枝的桥膊提供了一个驱动缓冲。
双极型电桥采用比例型控制器时，桥干桥膊的激励功率可以通过参考电源控制，而对所在桥枝桥膊的激励功率可以通过控制端的控制电压进行控制，控制器所在桥枝的桥膊与桥干桥膊的激励电压比值与控制电压值成线性关系。
双极型复式、链式电桥具有多组屯阻比例关系的运算功能。
双极型树式电桥具有灵活的结构形式、多组电阻比例关系的运算功能。
树式电桥的桥梢没有后接桥枝的桥枝；
树式电桥的子树桥枝及其所有后接的桥枝。
树式电桥的结构也称为嵌套结构，层数即为嵌套深度，每个桥枝后接的桥枝数即为桥枝的散支数。树式电桥包含了对式、复式、链式三种电桥的结构特征。
异形电桥的电阻实际应用时釆用热稳定性高的标准电阻与测量用的各类电阻性传感器，通过标准电阻阻值或压控电流源系数与传感器阻值相互关系的测算以及传感器电压、电流或功率的测算与比较获得所需相关物理量或相关参数。本发明多功能异形电桥采用电阻、运放、晶体管、乘法器、跟随器等电子元器件，具有结构简洁合理、功能丰富、适用范围广泛、使用方便等特点，具有很高的实用价值。
图l惠斯顿电桥电路原理图。
图2单极型对式电桥结构框图。
图3单极型复式电桥结构框图。
图4单极型链式电桥结构框图。
图5单极型树式电桥结构框图。
图6a、 6b无源桥臂X与压流桥臂X电路原理图。
图7a、 7b无源桥臂Z与压流桥臂Z电路原理图。
图8a、 8b、 8c比例型、常规型、简约型控制器电路原理图。
图9压控电流源电路原理图。
图10a、 10b双极型对式电桥结构框图。
图ll双极型复式电桥结构框图。
图12双极型链式电桥结构框图。
图13双极型树式电桥结构框图。
图14控源桥膊X电路原理图。
图15平衡桥膊Z电路原理图。
图16控源桥膊Z电路原理图。
图17a无源桥干与控制器为比例型的无源桥枝组成的单极型对式电桥电路原理图。图17b压流桥干与控制器为比例型的压流桥枝组成的单极型对式电桥电路原理图。图18a无源桥干与控制器为常规型的无源桥枝组成的单极型对式屯桥电路原理图。图18b压流桥干与控制器为常规型的压流桥枝组成的单极型对式电桥电路原理图。图19压流桥干与控制器为简约型的压流桥枝组成的单极型对式电桥电路原理图。图20a无源桥干与复式无源半桥组成的单极型复式电桥结构框图。图20b压流桥干与复式压流半桥组成的单极型复式电桥结构框图。图21a无源桥干与链式无源半桥组成的单极型链式电桥结构框图。图21b压流桥干与链式压流半桥组成的单极型链式电桥结构框图。图22a无源桥干与无源桥冠组成的单极型树式电桥结构框图。图22b压流桥干与压流桥冠组成的单极型树式电桥结构框图。
13图23a控源桥干与控制器为比例型的平衡桥枝组成的双极型对式电桥电路原理图。 图23b控源桥干与控制器为比例型的控源桥枝组成的双极型对式电桥电路原理图。 图24a控源桥干与控制器为常规型的平衡桥枝组成的双极型对式电桥电路原理图。 图24b控源桥干与控制器为常规型的控源桥枝组成的双极型对式电桥电路原理图。 图25a控源桥干与控制器为简约型的平衡桥枝组成的双极型对式电桥电路原理图。 图25b控源桥T与控制器为简约型的控源桥枝组成的双极型对式电桥电路原理图。 图26a控源桥干与复式平衡半桥组成的双极型复式电桥结构框图。 图26b控源桥干与复式控源半桥组成的双极型复式电桥结构框图。 图27a控源桥干与链式平衡半桥组成的双极型链式电桥结构框图。 图27b控源桥干与链式控源半桥组成的双极型链式电桥结构框图。 图28a控源桥干与平衡桥冠组成的双极型树式电桥结构框图。 图28b控源桥干与控源桥冠组成的双极型树式电桥结构框图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明进行详细描述。
实施例1
如图17a所示的单极型对式电桥由一个无源桥干与一个无源桥枝组成，桥干的输出端xl
与x2分别接桥枝的输入端yl与y2;无源桥干由无源桥臂X构成，无源桥枝由比例型控制器
与无源桥臂Z组成；控制器的输出端d2接桥臂Z的激励端z2，控制器的输出端dl与桥臂Z
的信号端zl构成电桥的一组输出端且外接灵敏电流计Gk。当电流计Gk为零即电桥平衡吋，
组成桥臂X的电阻R01和R02与组成桥臂Z的电阻Rll和R12的关系为 及02 _ i 12
如图17b所示的单极型对式电桥由一个压流桥干与一个压流桥枝组成，桥干的输出端xl 与x2分别接桥枝的输入端yl与y2;压流桥干由压流桥臂X构成，压流桥枝由比例型控制器 与压流桥臂Z组成；控制器的输出端d2接桥臂Z的激励端z2，控制器的输出端dl与桥臂Z 的信号端zl构成电桥的一组输出端且外接灵敏电流计Gk。当电流计Gk为零即电桥平衡时， 组成桥臂X的电阻R01和压控电流源P02与组成桥臂Z的电阻Rll和压控电流源P12的关 系为
纖—幻2
其中K02、 K12分别为压控电流源P02、 P12的电阻系数。如图18a所示的单极型对式电桥由一个无源桥干与一个无源桥枝组成，桥干的输出端xl
与x2分别接桥枝的输入端yl与y2;无源桥干由无源桥臂X构成，无源桥枝由常规型控制器
与无源桥臂Z组成；控制器的输出端d2接桥臂Z的激励端z2，控制器的输出端dl与桥臂Z
的信号端zl构成电桥的一组输出端且外接灵敏电流计Gk。当电流计Gk为零即电桥平衡时，
组成桥臂X的电阻R01和R02与组成桥臂Z的电阻Rll和R12的关系为 搬一 7 12
如图18b所示的单极型对式电桥由一个压流桥干与一个压流桥枝组成，桥干的输出端xl 与x2分别接桥枝的输入端yl与y2;压流桥干由压流桥臂X构成，压流桥枝由常规型控制器 与压流桥臂Z组成；控制器的输出端d2接桥臂Z的激励端z2，控制器的输出端dl与桥臂Z 的信号端zl构成电桥的一组输出端且外接灵敏电流计Gk。当电流计Gk为零即电桥平衡时， 组成桥臂X的电阻R01和压控电流源P02与组成桥臂Z的电阻Rll和压控电流源P12的关
系为
腿—幻2
其中K02、 K12分别为压控电流源P02、 P12的电阻系数。
如图19所示的单极型对式电桥由一个压流桥千与一个压流桥枝组成，桥干的输出端xl 与x2分别接桥枝的输入端yl与y2;压流桥千由压流桥臂X构成，压流桥枝由简约型控制器 与压流桥臂Z组成；控制器的输出端d2接桥臂Z的激励端z2，控制器的输出端dl与桥臂Z 的信号端zl构成电桥的一组输出端且外接灵敏电流计Gk。当电流计Gk为零即电桥平衡时， 组成桥臂X的电阻R01和压控电流源P02与组成桥臂Z的电阻Rll和压控电流源P12的关
系为
i:02 —〖12
其中K02、 K12分别为压控电流源P02、 P12的电阻系数。
如图20a所示的单极型复式电桥由无源桥干与复式无源半桥组成，桥干的输出端xl与
x2分别接半桥的输入端wl与w2;复式半桥ttjm个无源桥枝Ql、 Q2、…、Qm组成，桥枝
Qi的输入端yl与y2分别接半桥的输入端wl与w2，桥枝Qi的控制端uk接为电桥的比例控
制端uki;当每个桥枝输出端所接电流计为零即电桥达到平衡时，组成桥干的桥臂X的电阻
R01和R02与组成桥枝Qi的桥臂Zi的电阻Ril和Ri2有如下关系式 <formula>formula see original document page 15</formula> 濕 其中i=l、 2、…、m， m=50。如图20b所示的单极型复式电桥由压流桥干与复式压流半桥组成，桥干的输出端)d与
x2分别接半桥的输入端wl与w2;复式半桥由m个压流桥枝Ql、 Q2、、 Qm组成，桥枝
Qi的输入端yl与y2分别接半桥的输入端wl与w2，桥枝Qi的控制端uk接为电桥的比例控
制端uki;当每个桥枝输出端所接电流计为零即电桥达到平衡时，组成桥干的桥臂X的电阻
R01和压控电流源P02与组成桥枝Qi的桥臂Zi的电阻Ril和压控电流源Pi2有如下关系式 〖02 — — __《附2 题一 — i 21 —— 7 wl
其中K02、 Ki2分别为压控电流源P02、 Pi2的电阻系数，i=l、 2、…、m， m=50。 如图21a所示的单极型链式电桥由无源桥干与链式无源半桥组成，桥干的输出端xl与 x2分别接半桥的输入端wl与w2;链式半桥由n个无源桥枝Ql、 Q2、…、Qn组成，桥枝 Ql的输入端yl与y2分别接半桥的输入端wl与w2，后一个桥枝的输入端yl与y2分别接 前 -个桥枝的输出端zl与z2，桥枝Qi的控制端uk接为电桥的比例控制端uki;当每个桥枝 输出端所接电流计为零即电桥达到平衡时，组成桥干的桥臂X的电阻R01和R02与组成桥枝 Qi的桥臂Zi的电阻Ril和Ri2有如下关系式
i 一 ^TT ——…—i
其中i=l、 2、…、n， n=20。
如图21b所示的单极型链式电桥由压流桥干与链式压流半桥组成，桥干的输出端xl与 x2分别接半桥的输入端wl与w2;链式半桥由n个压流桥枝Ql、 Q2、…、Qn组成，桥枝 Ql的输入端yl与y2分别接半桥的输入端wl与w2，后一个桥枝的输入端yl与y2分别接 前一个桥枝的输出端zl与z2，桥枝Qi的控制端uk接为电桥的比例控制端uki;当每个桥枝 输出端所接电流计为零即电桥达到平衡时，组成桥干的桥臂X的电阻R01和压控电流源P02 与组成桥枝Qi的桥臂Zi的电阻Ril和压控电流源Pi2有如下关系式
"^T — ^TT 一—…—i
其中K02、 Ki2分别为压控电流源P02、 Pi2的电阻系数，i=l、 2、…、n， n=20。 如图22a所示的单极型树式电桥由无源桥干与无源桥冠组成，桥干的输出端xl与x2分 别接桥冠的输入端wl与w2;桥冠由无源桥枝组成，层数5,散支数IO，当每个桥枝输出端 所接电流计为零即电桥达到平衡时，构成每个桥枝的桥臂电阻的比值相等。
如图22b所示的单极型树式电桥由压流桥干与压流桥冠组成，桥干的输出端xl与x2分 别接桥冠的输入端wl与w2;桥冠由压流桥枝组成，层数5，散支数IO，当每个桥枝输出端 所接电流计为零即电桥达到平衡时，构成每个桥枝的桥臂压控电流源系数与电阻的比值相等。
16实施例2
如图23a所示的双极型对式电桥由一个控源桥干与一个平衡桥枝组成，桥干的输出端xl
与x2分别接桥枝的输入端yl与y2;控源桥干由控源桥膊X构成，平衡桥枝由比例型控制器
与平衡桥膊Z组成；控制器的输出端dl与d2分别接桥膊Z的随励端zl与主激端z2，平衡
桥膊Z的信号端z0对地构成电桥的一组输出端且外接灵敏电流计Gk。当电流计Gk为零即
电桥平衡时，组成桥膊X的电阻R01和R02与组成桥膊Z的电阻Rll和R12的关系为 搬_ i 12
如图23b所示的双极型对式电桥由一个控源桥干与一个控源桥枝组成，桥干的输出端xl
与x2分别接桥枝的输入端yl与y2;控源桥干由控源桥膊X构成，控源桥枝由比例型控制器
与控源桥膊Z组成；控制器的输出端d2接桥膊Z的激励端z2，控制器的输出端dl与桥膊Z
的信号端zl构成电桥的一组输出端且外接灵敏电流计Gk。当电流计Gk为零即电桥平衡时，
组成桥膊X的电阻R01和R02与组成桥膊Z的电阻Rll和R12的关系为 搬_ i 12
如图24a所示的双极型对式电桥由一个控源桥干与一个平衡桥枝组成，桥干的输出端xl
与x2分别接桥枝的输入端yl与y2;控源桥干由控源桥膊X构成，平衡桥枝由常规型控制器
与平衡桥膊z组成；控制器的输出端dl与d2分别接桥膊Z的随励端zl与主激端z2，平衡
桥膊Z的信号端z0对地构成电桥的一组输出端且外接灵敏电流计Gk。当电流计Gk为零即
电桥平衡时，组成桥膊X的电阻R01和R02与组成桥膊Z的电阻Rll和R12的关系为 廳—
如图24b所示的双极型对式电桥由一个控源桥干与 -个控源桥枝组成，桥干的输出端xl
与x2分别接桥枝的输入端yl与y2;控源桥千由控源桥膊X构成，控源桥枝由常规型控制器
与控源桥膊Z组成；控制器的输出端d2接桥膊Z的激励端z2，控制器的输出端dl与桥膊Z
的信号端zl构成电桥的一组输出端且外接灵敏电流计Gk。当电流计Gk为零即电桥平衡时，
组成桥膊X的电阻R01和R02与组成桥膊Z的电阻Rll和R12的关系为 搬_
如图25a所示的双极型对式电桥由一个控源桥干与一个平衡桥枝组成，桥干的输出端xl 与x2分别接桥枝的输入端yl与y2;控源桥干由控源桥膊X构成，平衡桥枝由简约型控制器 与平衡桥膊z组成；控制器的输出端dl与d2分别接桥膊Z的随励端zl与主激端z2，平衡 桥膊Z的信号端z0对地构成电桥的一组输出端且外接灵敏电流计Gk。当电流计Gk为零即电桥平衡时，组成桥膊X的电阻R01和R02与组成桥膊Z的电阻Rll和R12的关系为 搬—i 12
丽—^TT
如图25b所示的双极型对式电桥由一个控源桥干与一个控源桥枝组成，桥干的输出端xl
与x2分别接桥枝的输入端yl与y2;控源桥千由控源桥膊X构成，控源桥枝由简约型控制器
与控源桥膊Z组成；控制器的输出端d2接桥膊Z的激励端z2，控制器的输出端dl与桥膊Z
的信号端zl构成电桥的一组输出端且外接灵敏电流计Gk。当电流计Gk为零即电桥平衡时，
组成桥膊X的电阻R01和R02与组成桥膊Z的电阻Rll和R12的关系为 纖一 i 12
如图26a所示的双极型复式电桥由控源桥干与复式平衡半桥组成，桥干的输出端xl与
x2分别接半桥的输入端wl与w2;复式半桥由m个平衡桥枝Ql、 Q2、、 Qm组成，桥枝
Qi的输入端yl与y2分别接半桥的输入端wl与w2，桥枝Qi的控制端uk接为电桥的比例控
制端uki;当每个桥枝输出端所接电流计为零即电桥达到平衡时，组成桥干的桥膊X的电阻
R01和R02与组成桥枝Qi的桥膊Zi的电阻Ril和Ri2有如下关系式 ，—^ —— i w2
丽—^TT —^T——嵐
其中i=l、 2、…、m， m=50。
如图26b所示的双极型复式电桥由控源桥干与复式控源半桥组成，桥干的输出端xl与
x2分别接半桥的输入端wl与w2;复式半桥由m个控源桥枝Ql、 Q2、…、Qm组成，桥枝
Qi的输入端yl与y2分别接半桥的输入端wl与w2，桥枝Qi的控制端uk接为电桥的比例控
制端uki;当每个桥枝输出端所接电流计为零即电桥达到平衡时，组成桥干的桥膊X的电阻
R01和R02与组成桥枝Qi的桥膊Zi的电阻Ril和Ri2有如下关系式 搬_更——— i w2 ^01 —沼1 ——嵐 其中i=l、 2、…、m， m=50。
如图27a所示的双极型链式电桥由控源桥干与链式平衡半桥组成，桥干的输出端xl与 x2分别接半桥的输入端wl与w2;链式半桥由n个平衡桥枝Ql、 Q2、、 Qn组成，桥枝 Ql的输入端yl与y2分别接半桥的输入端wl与w2，后一个桥枝的输入端yl与y2分別接 前一个桥枝的输出端zl与z2，桥枝Qi的控制端uk接为电桥的比例控制端uki;当每个桥枝 输出端所接电流计为零即电桥达到平衡时，组成桥干的桥膊X的电阻R01和R02与组成桥枝 Qi的桥膊Zi的电阻Ril和Ri2有如下关系式i — ^TT ——…_ i
其中i=l、 2、…、n， n=20。
如图27b所示的双极型链式电桥由控源桥干与链式控源半桥组成，桥干的输出端xl与 x2分别接半桥的输入端wl与w2;链式半桥由n个控源桥枝Ql、 Q2、、 Qn组成，桥枝 Ql的输入端yl与y2分别接半桥的输入端wl与w2，后一个桥枝的输入端yl与y2分别接 前一个桥枝的输出端zl与z2，桥枝Qi的控制端uk接为电桥的比例控制端uki;当每个桥枝 输出端所接电流计为零即电桥达到平衡时，组成桥干的桥膊X的电阻R01和R02与组成桥枝 Qi的桥膊Zi的电阻Ril和Ri2有如下关系式
丽—一 i 一…—i
其中i=l、 2、…、n， n=20。
如图28a所示的双极型树式电桥由控源桥干与平衡桥冠组成，桥干的输出端xl与x2分 别接桥冠的输入端wl与w2;桥冠由平衡桥枝组成，层数5，散支数IO，当每个桥枝输出端 所接电流计为零即电桥达到平衡时，构成每个桥枝的桥膊电阻的比值相等。
如图28b所示的双极型树式电桥由控源桥干与控源桥冠组成，桥干的输出端xl与x2分 别接桥冠的输入端wl与w2;桥冠由控源桥枝组成，层数5,散支数IO，当每个桥枝输出端 所接电流计为零即电桥达到平衡时，构成每个桥枝的桥膊电阻比值相等。
权利要求
1.一种双极型异形电桥，有对式、复式、链式、树式四种结构型式；其特征在于双极型对式电桥由一个双极性桥干与一个双极性桥枝组成，桥干有随励输出端x1与主激输出端x2、接地端，桥枝有随励输入端y1与主激输入端y2、比例控制端uk、随励输出端z1与主激输出端z2、接地端，桥干的输出端x1与x2分别接桥枝的输入端y1与y2；双极型复式电桥由双极性桥干与双极型复式半桥组成，复式半桥有随励输入端w1与主激输入端w2、接地端及m个比例控制端uk1、uk2、…、ukm，桥干的输出端x1与x2分别接半桥的输入端w1与w2；复式半桥由m个双极性桥枝Q1、Q2、…、Qm组成，桥枝Qi的输入端y1与y2分别接半桥的输入端w1与w2，桥枝Qi的控制端uk接为电桥的比例控制端uki，其中i＝1、2、…、m，通常2≤m≤100；双极型链式电桥由双极性桥干与双极型链式半桥组成，链式半桥有随励输入端w1与主激输入端w2、接地端及n个比例控制端uk1、uk2、…、ukn，桥干的输出端x1与x2分别接半桥的输入端w1与w2；链式半桥由n个双极性桥枝Q1、Q2、…、Qn组成，桥枝Q1的输入端y1与y2分别接为半桥的输入端w1与w2，后一个桥枝的输入端y1与y2分别接前一个桥枝的输出端z1与z2，桥枝Qi的控制端uk接为电桥的比例控制端uki，其中i＝1、2、…、n，通常2≤n≤50；双极型树式电桥由双极性桥干与双极型桥冠组成，桥冠有随励输入端w1与主激输入端w2、接地端，桥干的输出端x1与x2分别接桥冠的输入端w1与w2；桥冠由双极性桥枝组成，组成双极型桥冠的桥枝有2～10层，第1层由1～20个桥枝组成、每个桥枝的输入端y1与y2分别接桥冠的输入端w1与w2，第1层至第9层每个桥枝的输出端后接0～20个桥枝、后一层桥枝的输入端y1与y2分别接相应的前一层桥枝的输出端z1与z2，每层桥枝数不同时为1，每个桥枝的控制端uk接为电桥相应的比例控制端。
2. 按权利要求l所述的双极型异形电桥，其特征在于所述的双极性桥干由控源桥膊X与参考电源+Vp组成，桥膊X有主激端x2、随励端 xl、接地端分别接为桥干的主激输出端x2、随励输出端xl、接地端，桥膊X的主激端x2 接参考电源+Vp;双极性桥枝有平衡桥枝与控源桥枝二种形式；所述的平衡桥枝主要由控制器与平衡桥膊Z组成，控制器有输入端cl与c2、控制端 uk、输出端dl与d2，控制器的输入端cl与c2及控制端uk分别接为桥枝的输入端yl与 y2及控制端uk，桥膊Z有主激端z2、随励端zl、信号端z0，控制器的输出端dl与d2分别接桥膊Z的随励端zl与主激端z2并分别接为桥枝的随励输出端zl、主激输出端z2， 平衡桥膊Z的信号端zO对地构成电桥的一组通常外接电流计或测算控制器Gk的输出端； 所述的控源桥枝主要由控制器与控源桥膊Z组成，控制器有输入端cl与c2、控制端 uk、输出端dl与d2，控制器的输入端cl与c2、控制端uk分别接为桥枝的输入端yl与 y2、控制端uk，桥膊Z有主激端z2、随励端zl、接地端分别接为桥枝的主激输出端z2、 随励输出端zl、接地端，控制器的输出端d2接桥膊Z的主激端z2，控制器的输出端dl 与控源桥膊Z的信号端zl构成电桥的一组通常外接电流计或测算控制器Gk的输出端。
3. 按权利耍求2所述的双极型异形电桥，其特征在于所述的控源桥膊X由电阻R01与R02及运放A0组成，电阻R02跨接在主激端x2与 固定端xO之间，电阻ROl跨接在随励端xl与固定端xO之间，同相输入端接地的运放AO 的输出端与反相输入端分别接随励端xl与固定端xO， g卩电阻ROl与R02及运放A0组 成反相比例放大器；所述的平衡桥膊Z由电阻Rll与R12组成，电阻R12跨接在主激端z2与信号端z0 之间，电阻Rll跨接在随励端zl与信号端zO之间，B卩电阻Rll与R12组成串接电路；所述的控源桥膊Z由电阻Rll与R12及运放Al组成，电阻R12跨接在主激端z2与 固定端zO之间，电阻Rll跨接在随励端zl与固定端zO之间，同相输入端接地的运放A1 的输出端与反相输入端分别接随励端zl与固定端z0，即电阻Rll与R12及运放Al组 成反相比例放大器。
4. 按权利要求2或权利要求3所述的双极型异形电桥，所述的控制器有比例型、常规型、简 约型三种形式，其特征在于所述的比例型控制器由电压乘法器Mil与M12组成，乘法器有二个输入端和一个输 出端，乘法器Mll的一个输入端与输出端分别接为控制器的输入端cl与输出端dl，乘法 器M12的"个输入端与输出端分别接为控制器的输入端c2与输出端d2，乘法器Mil与 M12的另一个输入端同时接控制器的控制端uk;所述的常规型控制器由电压跟随器Fll与F12组成，跟随器有一个输入端与一个输出 端，跟随器Fll的输入端与输出端分别接为控制器的输入端cl与输出端dl，跟随器F12 的输入端与输出端分别接为控制器的输入端c2与输出端d2，控制端uk悬空；所述的简约型控制器是将输入端cl与输出端dl直接连接、输入端c2与输出端d2直 接连接，控制端uk悬空。
5. —种单极型异形电桥，有对式、复式、链式、树式四种结构型式；其特征在于单极型对式电桥由一个单极性桥干与一个单极性桥枝组成，桥干有信号输出端xl与 激励输出端x2、接地端，桥枝有信号输入端yl与激励输入端y2、比例控制端uk、信号 输出端zl与激励输出端z2、接地端，桥干的输出端xl与x2分别接桥枝的输入端yl与 y2;单极型复式电桥由单极性桥干与单极型复式半桥组成，复式半桥有信号输入端wl与 激励输入端w2、接地端及m个比例控制端ukl、 uk2、…、ukm，桥干的输出端xl与 x2分别接半桥的输入端wl与w2;复式半桥由m个单极性桥枝Ql、 Q2、…、Qm组成， 桥枝Qi的输入端yl与y2分别接半桥的输入端wl与w2，桥枝Qi的控制端uk接为电桥 的比例控制端uki，其中i=l、 2、…、m，通常2《m《100;单极型链式电桥由单极性桥干与单极型链式半桥组成，链式半桥有信号输入端wl与 激励输入端w2、接地端及n个比例控制端ukl、 uk2、…、ukn，桥干的输出端xl与x2 分别接半桥的输入端wl与w2;链式半桥由n个单极性桥枝Ql、 Q2、…、Qn组成，桥 枝Ql的输入端yl与y2分别接为半桥的输入端wl与w2，后一个桥枝的输入端yl与y2 分别接前一个桥枝的输出端zl与z2，桥枝Qi的控制端uk接为电桥的比例控制端uki， 其中i=l、 2、…、n，通常2《n《50;单极型树式电桥由单极性桥干与单极型桥冠组成，桥冠有信号输入端wl与激励输入 端w2、接地端，桥干的输出端xl与x2分别接桥冠的输入端wl与w2;桥冠由单极性桥 枝组成，组成单极型桥冠的桥枝有2 10层，第l层由1 20个桥枝组成、每个桥枝的 输入端yl与y2分别接桥冠的输入端wl与w2，第1层至第9层每个桥枝的输出端后 接0 20个桥枝、后一层桥枝的输入端yl与y2分别接相应的前一层桥枝的输出端zl与 z2，每层桥枝数不同时为l,每个桥枝的控制端uk接为电桥相应的比例控制端；所述的单极性桥干由无源桥臂X或压流桥臂X与参考电源+Vp组成，桥臂X有激励 端x2、信号端xl、接地端分别接为桥干的激励输出端x2、信号输出端xl、接地端，桥臂 X的激励端x2接参考电源+Vp;所述的单极性桥枝主要由控制器与无源桥臂Z或压流桥臂Z组成，控制器有输入端 cl与c2、控制端uk、输出端dl与d2,控制器的输入端cl与c2、控制端uk分别接为桥 枝的输入端yl与y2、控制端nk，桥臂Z有激励端z2、信号端zl、接地端分别接为桥枝 的激励输出端z2、信号输出端zl、接地端，控制器的输出端d2接桥臂Z的激励端z2， 控制器的输出端dl与桥臂Z的信号端zl构成电桥的一组通常外接电流计或测算控制器 Gk的输出端。
6. 按权利要求5所述的单极型异形电桥，其特征在于所述的无源桥臂X由电阻R01与R02组成，电阻R02跨接在激励端x2与信号端xl 之间，电阻R01跨接在信号端xl与接地端之间，即电阻R01与R02组成串接电路；所述的压流桥臂X由电阻R01与压控电流源P02组成，压控电流源P02有电压输入 端ci、电流输出端co,压控电流源P02的输入端ci与输出端co分别接激励端x2与信号 端xl,电阻R01跨接在信号端xl与接地端之间，B卩电阻R01与压控电流源P02组成串 接电路所述的无源桥臂Z由电阻Rll与R12组成，电阻R12跨接在激励端z2与信号端zl 之间，电阻Rll跨接在信号端zl与接地端之间，即电阻Rll与R12组成串接电路；所述的压流桥臂Z由电阻Rll与压控电流源P12组成，压控电流源P12有电压输入 端ci、电流输出端co,压控电流源P12的输入端ci与输出端co分别接激励端z2与信号 端zl，电阻Rll跨接在信号端zl与接地端之间，SP:电阻Rll与压控电流源P12组成串 接电路。
7. 按权利要求5所述的单极型异形电桥，所述的控制器有比例型、常规型、简约型三种形式， 其特征在于所述的比例型控制器由电压乘法器Mil与M12组成，乘法器有二个输入端和一个输 出端，乘法器Mll的一个输入端与输出端分别接为控制器的输入端cl与输出端dl，乘法 器M12的一个输入端与输出端分别接为控制器的输入端c2与输出端d2，乘法器Mil与 M12的另一个输入端同时接控制器的控制端uk;所述的常规型控制器由电压跟随器Fll与F12组成，跟随器有一个输入端与一个输出 端，跟随器Fll的输入端与输出端分别接为控制器的输入端cl与输出端dl，跟随器F12 的输入端与输出端分别接为控制器的输入端c2与输出端d2，控制端uk悬空；所述的简约型控制器是将输入端cl与输出端dl直接连接、输入端c2与输出端d2直 接连接，控制端uk悬空；但单极型异形电桥不包括由无源桥臂构成的单极性桥干及由简 约型控制器与无源桥臂构成的单极性桥枝的组合形式。
8. 按权利要求6所述的单极型异形电桥，所述的压控电流源采用U-I转换电路形式，其特征 在于压控电流源由U-I转换电路S1与S2、电阻Rs组成，转换电路S1由运放A1、晶 体管T1、电阻R1组成，转换电路S2由运放A2、晶体管T2、电阻R2组成，晶体管Tl 与T2的极性互补；运放A1的同相输入端为转换电路S1的电压输入端并接为压控电流源 的输入端ci，运放A1的输出端接晶体管T1的栅极，运放A1的反相输入端接晶体管T1的发射极，晶体管T1的发射极通过电阻R1接地、集电极接为转换电路S1的电流输出端、 并通过电阻Rs接电源+Pv;运放A2的同相输入端为转换电路S2的电压输入端并接转换 电路S1的输出端，运放A2的输出端接晶体管T2的栅极，运放A2的反相输入端接晶体 管T2的发射极，晶体管T2的发射极通过电阻R2接电源+Pv、集电极为转换电路S2的电 流输出端并接为压控电流源的输出端co。
9.按权利要求5所述的单极型异形电桥，其特征在于单极型异形电桥包括权利要求6、权 利要求7和权利要求8的所有技术特征。
全文摘要
本发明涉及多功能异形电桥，属测量技术、自控技术与电子设备领域。单极型与双极型电桥各有对式、复式、链式及树式四种结构型式。单极型电桥由电阻、压控电流源、乘法器或跟随器等组成，双极型电桥由电阻、运放、乘法器或跟随器等组成。当电桥平衡时，每支桥臂或桥膊的电阻比值相等。压流桥臂、平衡桥膊、控源桥膊的电压、电流及功率测算非常简便；比例型控制器使桥臂桥膊激励独立控制，各个桥臂桥膊可以获得不同的可控功率；复式、链式与树式电桥可实现多支桥臂桥膊之间电阻阻值的关联运算。多功能异形电桥具有结构简单、功能丰富、适用范围广泛、使用方便等特点，具有很高的实用价值。
文档编号G01R17/00GK101666822SQ20091019663
公开日2010年3月10日 申请日期2009年9月28日 优先权日2009年9月28日
发明者刘宇光, 霞 司, 张金龙, 明 朱, 黄美菊 申请人:上海大学