LOG104在Wheatston应变测量桥路中的应用
| Parameter | LTC2053 | LT1789-1 | LT1168 | LT1167 | |
| SupplyOpeartion | Voltage(V) | 2.7~5.5 | 2.2~36 | ±2.3~±18 | ±2.3~±18 |
| Current(mA) | 1.1 | 0.095 | 0.53 | 1 | |
| OffsetVoltage(uV,Max) | 10 | 100 | 40 | 40 | |
| OffsetVoltageDrift(uV/℃,Max) | 0.05 | 0.5 | 0.3 | 0.3 | |
| OffsetVoltage(nA,Max) | 10 | 40 | 0.25 | 0.35 | |
| CMMR(Min,G=100,dB) | 105 | 100 | 120 | 120 | |
| GainError(Av=1,Max) | 0.01% | 0.2% | 0.02% | 0.02% | |
| GainNonlinearity(ppm,Av=1,Max) | 12 | 75 | 6 | 6 | |
| InputNoiseVoltage(uVp-p，0.1~10Hz) | 2.5 | 1 | 0.28 | 0.28 | |
等值跟随Wheatston应变电桥输出变化
对桥源失调电压为 的应变电桥，经过上述处理后进入对数运算电路的电流量为
其中I1为理想电流值，
为失调电流系数。
其中，对于具有确定参数和桥压值的应变电桥有
，代入式（16）得
将式（12）代入式（17）中
这里，由于
，代入式（18）中
由式（19）可知，应变电桥输出信号经对数运算后得到的输出函数与应变值成单值函数关系，与电阻R3、R4值无关。只要确定I1、I2的输入范围，对数方程即可确定。这里，由于I1、I2的输入范围为100nA～100μA，C值调整为0.5V，则对数运算放大器的输出为
这个输出关系的曲线仿真图，如图3所示。
从中可以看到，对于应变电桥的应变范围为1μm/m～1000μm/m时，输出电压范围为＋1.5V～0V。从中可以看到，一个微应变可以产生的最小输出电压（从第999个微应变到第1000变化时）为0.22mV，最大输出电压（从第1个微应变到第2个微应变变化时）0.15V，可见此设计在小应变时电路的灵敏度远远高于大应变时电路的灵敏度。造成这种现象的主要原因是：上述设计直接将桥源输入设定为LOG104的上限参考值，使得测量结果由小到大逐渐逼近参考电流，由于输出函数为衰减率渐小的对数函数，所以导致上述现象的发生；因此，只要将桥源输入设定为下限参考值（通过增大R1电阻阻值实现），使测量结果远离此参考电流，既可使大测量范围时的电路灵敏度得到提高。
通过这个现象，可以实现灵敏度区间要求不同的测量电路设计：对小应变区间灵敏度要求高时，采取上限设定参考；对大应变区间灵敏度要求高时，采取下限设定参考。这样，测量电路就会取得意想不到的输出效果。同时，由式（19）可以看出，输出函数中不包含桥源的影响项，附加电阻R3、R4最终也只是作为设定对数运算放大器输入范围而用，并没有对输出造成影响，这样就实现了桥源误差的滤除功能。并且，经过这种电路处理后，测量电路的很大一部分误差影响就可在系统标定时作为常量直接从测量结果中剔除，从而使电路设计得到精简。根据不同需要，后续结果可以采用14位以上的ADC芯片处理；也可将测量结果直接进行反对数运算以达到应用要求。
结论
综上所述，本文采用对数电路LOG104滤除了Wheatston应变电桥桥源失调对测量输出造成的误差影响，简化了补偿电路，设计出一种满足在恶劣工业环境应用的应变电桥处理电路，为其它有相似要求的传感器电路设计提供了可供借鉴的方法。
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