二极管双T型交流电桥

二极管双T型交流电桥

二极管双T型交流电桥是用于差动电容传感器的测量电路，利用两个特性完全相同的二极管交替导通，使差动电容充放电，在负载上产生与电容差值成正比的直流电压，从而将差动结构中两个电容器的电容量之差转换为可测量的电信号，实现线性化输出。

功能

• 提取差动电容传感器中 $C_1$ 和 $C_2$ 的差值 $\Delta C=C_1-C_2$
• 将电容差值转换为电压或电流信号（输出电压 $U_o\approx KEf(C_1-C_2)$）
• 配合差动结构实现线性化测量，改善非线性特性

工作原理

高频电源提供幅值为 $E$ 的方波。正半周时 $V{D}_1$ 导通、$V{D}_2$ 截止，对 $C_1$ 充电；负半周时 $C_1$ 通过 $R_1$、$R_L$ 放电。负半周时 $V{D}_2$ 导通、$V{D}_1$ 截止，对 $C_2$ 充电；正半周时 $C_2$ 通过 $R_2$、$R_L$ 放电。

当 $C_1=C_2$ 时，流过 $R_L$ 的平均电流为0。当 $C_1\ne C_2$ 时，输出电压为 $U_o\approx KEf(C_1-C_2)$，其中 $K=\frac{R(R+2R_L)}{(R+R_L{)}^2}·R_L$ 为常数。

特点

• 线路简单，不需要附加相敏检波和整流电路
• 可直接得到较高的直流输出电压
• 输出信号的上升时间取决于负载电阻，对于1kΩ负载电阻，上升时间约20μs
• 可用来测量高速机械运动
• 输出电压与电源电压的幅值和频率有关

应用场景

主要用于变极距型差动电容传感器的信号调理，是差动结构实现灵敏度提高和非线性改善的关键电路环节。