Новый метод балансировки полного моста Уитстона для резистивных датчиков с высокой допусковой вариацией

Мост Уитстона (WB) широко применяется в прецизионных измерениях с тензодатчиками и резистивными датчиками. Поддержание баланса в полной мостовой конфигурации становится всё более сложной задачей при больших допусках резисторов — особенно в печатной электронике, где такие вариации распространены. Традиционные методы компенсации часто приводят к росту сложности схемы, затрат и введению дополнительных источников ошибок. В статье предлагается новый метод балансировки полностью резистивных WB, использующий два опорных напряжения для компенсации выходного смещения даже при допусках резисторов сверх 0.1%. Метод демонстрирует устойчивую работу при уровнях допусков до 20% при сохранении высокой линейности. Результаты моделирования подтверждают достижение сбалансированной работы и точного выхода даже при низкоточных резисторах (1%). Относительно идеальной чувствительности (V_CC − V_EE) предложенная техника сохраняет наихудшую чувствительность 0.8·(V_CC − V_EE), при теоретически нулевом выходном смещении в условиях баланса. Погрешность линейности остается ниже 0.5% от полного шкального выхода (FSO), соответствуя характеристикам традиционных мостовых схем с несоответствием резисторов. Разрешающая способность опорных напряжений вводит небольшое предсказуемое смещение, независимое от вариаций питания, ограниченное разрешением самой опоры. Экспериментальная валидация на лабораторном стенде подтверждает моделирование: при резисторах с допуском 10% максимальное отклонение между измеренным и теоретическим выходом составило 2.4 мV, что является пренебрежимо малой величиной при оценке относительных изменений сопротивления.