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Brückenmessverstärker
8.2.4.1.4 Hintergrund-Info zur Viertelbrücken-Konfiguration
In Viertelbrückenkonfiguration erfolgt der Anschluss des externen ¼-Brückenzweig mit (mindestens) drei Kabeln,
wobei eine symmetrische Auslegung (gleicher Widerstand, also identische Länge und Querschnitt) der beiden
stromführenden Leitungen "+VB" und "-VB" erforderlich ist. Unter dieser Voraussetzung kompensiert sich deren
Einfluss bezüglich des Offsets (nicht bezüglich der Verstärkung): es entsteht kein Offset gegenüber dem Potential
der (konstanten) internen Halbbrücke.
Bei Verletzung dieser Symmetrie-Bedingung (z.B. bei Verwendung von nur zwei Kabeln und direktem Brücken
der Klemmen "–VB" und "+IN" am Verstärker) ergäbe sich folgende resultierende Offsetdrift, bedingt durch den
temperaturabhängigen Kabelwiderstand in Reihe mit der Brückenimpedanz:
Bei einer (einfachen) Kabellänge von 1 m:
Cu-Kabel 0,14 mm², 130 mΩ/m, Kabellänge l=1 m
Temperaturkoeffizient Cu:
Drift Rk:
Äquivalente Brückendrift (120 Ω Brücke)
Beispiel: Temperaturänderung dT = 20 K
Entsprechend anteilig wirken sich nicht ideal symmetrische Kabelwiderstände aus: z.B. würden 500 m Kabel mit
0,2% Widerstandsdifferenz zu gleicher Offsetdrift von 1,1 µV/V / K führen.
Neben dem Offset ist ein Verstärkungsfehler zu berücksichtigen, der durch das Verhältnis von Kabelwiderstand
und Brückenimpedanz gegeben ist. Er bleibt bei 120 Ω-Brücken unter 0,1% für Kabellängen von ca. 1 m:
(Cu-Kabel 0,14 mm², je 130 m Ω/m --> Kabel Rk/Rb = 1/1000 für l=0,9 m)
Zu seiner Kompensation können drei Verfahren unterschieden werden:
·
Anschluss einer zusätzlichen 4. Leitung: "+SENSE":
·
automatische rechnerische Kompensation unter der Voraussetzung von Kabelsymmetrie
·
online-Kompensationsverfahren das auch Temperaturdrift erfasst
·
anwendbar bei TF und DC-Modus
·
Auswertung des Spannungsabfalls am Kabel "-VB" durch Messung der Differenzspannung zwischen den
Klemmen "-VB" und "+IN":
·
automatische rechnerische Kompensation unter der Voraussetzung von Kabelsymmetrie
·
online-Kompensationsverfahren das auch Temperaturdrift erfasst
·
anwendbar nur bei DC
© 2023 imc Test & Measurement GmbH
Kabel Rk = 130 mΩ
4000 ppm / K
0,52 mΩ / K
¼ 0,52 mΩ / (K *120 Ω)
22 µV/V (dT =20 K)
imc CRONOS Systemfamilie - Handbuch, Edition 11 - 06.06.2023
Kapitel 8
= 1,1 µV/V / K
Seite 152
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