Τι είναι ένα κύκλωμα γέφυρας;

Ένα κύκλωμα γέφυρας είναι ένα ηλεκτρικό κύκλωμα που χρησιμοποιεί μια παράλληλη σύνδεση δύο σειρών σκελών εξαρτημάτων. Συνήθως έχει τέσσερα εξαρτήματα, με κρουνούς στη μέση των παράλληλων ποδιών για σύγκριση εξόδου ή για ειδικές εξόδους. Το κύκλωμα γέφυρας μπορεί να χρησιμοποιεί παθητικές συσκευές όπως αντιστάσεις, πυκνωτές, επαγωγείς, ακόμη και διόδους. Στην περίπτωση των διόδων, το κύκλωμα γέφυρας διόδου είναι κοινώς γνωστό ως ανορθωτής γέφυρας ή γέφυρα Graetz. Το κύκλωμα γέφυρας μπορεί επίσης να χρησιμοποιεί ενεργά εξαρτήματα όπως διπολικά τρανζίστορ και τρανζίστορ φαινομένου πεδίου.

Η γέφυρα Wheatstone είναι ένα κύκλωμα γέφυρας που χρησιμοποιεί τρεις γνωστές αντιστάσεις και μια άγνωστη αντίσταση στη θέση της αντίστασης δοκιμής. Για τροφοδοσία συνεχούς ρεύματος (DC) με τον αρνητικό ακροδέκτη γειωμένο, η τάση εξόδου στον κοινό κόμβο δύο αντιστάσεων σε σειρά εξαρτάται από την αναλογία των αντιστάσεων σε σειρά. Εάν η τάση τροφοδοσίας DC είναι 12 βολτ (V), με αντίσταση 6 κιλών (k-ohm) σε σειρά με άλλη αντίσταση 6 k-ohm, η έξοδος είναι +6 V που αναφέρεται στη γείωση. Σε περίπτωση που ένα άλλο ζεύγος σειράς είναι παράλληλο με το πρώτο σύνολο αντιστάσεων και οι αντιστάσεις είναι ίδιες – για παράδειγμα, 3 k-ohm σε σειρά με άλλα 3 k-ohm -, η τάση στον κόμβο κοινή και στα δύο 3 k -Οι αντιστάσεις ohm αναφέρονται επίσης στη γείωση +6 V και η προκύπτουσα τάση στους κοινούς κόμβους είναι 0 V. Η γέφυρα Wheatstone μπορεί να μετρήσει έμμεσα την αντίσταση με μηδενική ένδειξη τάσης, η οποία είναι συνάρτηση της διαφοράς τάσης μεταξύ των εξόδων του δύο διαιρέτες τάσης.

Οι εξειδικευμένες εκδόσεις της γέφυρας Wheatstone περιλαμβάνουν τη γέφυρα Kelvin και τη γέφυρα Maxwell. Η γέφυρα Kelvin είναι σαν μια γέφυρα Wheatstone με πρόσθετες αντιστάσεις που της επιτρέπουν να μετράει πολύ χαμηλές αντιστάσεις, ενώ η γέφυρα Maxwell μετρά την επαγωγή χρησιμοποιώντας μια γέφυρα με χωρητικότητα και αντίσταση. Όσον αφορά τις τάσεις προπορευόμενης και καθυστερημένης τάσης, ένας επαγωγέας σε σειρά με αντίσταση παράγει μια τάση υστέρησης κατά μήκος της αντίστασης. Εν τω μεταξύ, μια αντίσταση σε σειρά με χωρητικότητα παράγει επίσης μια τάση καθυστέρησης σε όλη την χωρητικότητα. Μια άγνωστη αυτεπαγωγή μπορεί να γίνει γνωστή ανιχνεύοντας μια μηδενική τάση στη γέφυρα σε μια δεδομένη χωρητικότητα.

Οι ταλαντωτές τύπου γέφυρας που δημιουργούν ημιτονοειδείς κυματομορφές περιλαμβάνουν το κύκλωμα γέφυρας Τ και τον ταλαντωτή γέφυρας Wien. Το κύκλωμα γέφυρας Τ χρησιμοποιεί μια γέφυρα και μια διάταξη Τ αντίστασης, χωρητικότητας και επαγωγής για τον έλεγχο της ημιτονοειδούς εξόδου για ταλαντωτές κυκλώματος γέφυρας Τ και ελέγχει την έξοδο και τις μετατοπίσεις φάσης για τα φίλτρα κυκλώματος γέφυρας Τ. Οι ταλαντωτές γέφυρας Wien χρησιμοποιούν ένα κύκλωμα γέφυρας αντίστασης χωρητικότητας για τον έλεγχο της ημιτονοειδούς εξόδου που δημιουργείται από τον ταλαντωτή. Υπάρχουν επίσης ειδικά κυκλώματα γέφυρας όπως η γέφυρα βρόχου Murray, η οποία χρησιμοποιείται για την εκτίμηση των θέσεων των σφαλμάτων στα καλώδια, και η γέφυρα Fontana, η οποία είναι ένας μετατροπέας από τάση σε ρεύμα χρησιμοποιώντας λειτουργικούς ενισχυτές.