您的建议是可能的,但您必须注意一些问题。最大的问题是晶体管不会使测量失真。您没有给出任何精度要求,但假设它是 10 位 A/D,并且您不希望晶体管增加超过 1 个错误计数。在 3.3 V 刻度上,10 位 A/D 的计数为 3.2 mV。在两个电阻相等的情况下,晶体管因此下降不能超过 6.5 mV。这完全排除了双极晶体管。
AP 通道 FET 可以做到这一点。同样,如果您希望晶体管增加的误差不超过 0.1%,则当两个电阻相等时,它需要低于 200 mΩ,在最坏的情况下为一半。
可以找到 100 mΩ P 沟道 FET,但 N 沟道 FET 数量更多,并且具有更好的特性,尤其是在这些低电压下。我会改用 N 通道低压侧开关:
IRLML2502 仅在 2.5 V 栅极驱动下保证最大 80 mΩ,因此几乎不会增加误差。如果需要更低的误差,那么除了分压器之外,您还可以测量 R2 的底部,然后可以在固件中考虑开关上的压降。
添加:
您现在已经通过说您确实在使用桥接电路来改变问题。当使用模拟仪表移动显示测量值时,这是有道理的,但在使用现代微控制器时是不必要的。使用普通的微控制器 A/D,您已经有了一个桥接器,因为 A/D 结果与电源范围成比例。实际上,桥的另一侧是内置在微型中的。使用另一个外部电桥和第二个 A/D 输入只会增加错误。如果您对分压器输出的 0.1% 电压精度感到满意,那么只需使用上面的电路即可。
一些微控制器具有单独的负 A/D 电压参考线。例如,这称为 Microchip PIC 线上的 Vref-。您可以从 R2 的底部驱动 Vref- 以忽略 Q1 两端的电压。但是,请检查 Vref- 引脚的有效范围。这可能不允许高到 Vdd。这实际上是一种情况,您可以使用绝对最大额定值而不是操作值。当传感器电路关闭时,您只关心 A/D 是否损坏,而不是它是否正常工作。当然,如果您将 A/D 用于其他用途,则此方案将不起作用。
更多关于桥梁:
有人建议在这种情况下使用“桥”电路更好,并且可以抵消上述电路中 Q1 的任何电压下降。情况并非如此,至少我对“桥”电路的解释不是这样。以下是我认为这座桥的连接方式:
R1 是被测量的可变电阻传感器。R2、R3 和 R4 是已知值的固定电阻。SW1 是用于在不使用时关闭该电路以节省电力的开关。进行测量时,SW1 关闭。在此原理图中,假设 SW1 是一个完美的开关,R5 单独显示以表示其导通电阻。
桥式电路的目的是在 V1 和 V2 之间提供差分电压。当仪表需要大量电流并且可以直接连接在 V1 和 V2 之间时,这在老式模拟仪表中很有用。请注意,电压 V1-V2 仍与 Vdd 成正比。这个电路不是与 Vdd 无关,因此与通过 R5 的电流引起的电源电压明显误差无关。桥式电路仅在一种情况下独立于 Vdd,即 V1-V2 为零时。这就是为什么使用桥式电路的旧模拟仪表将它们与精确校准的变量 R3 结合起来的原因。您不会将仪表上显示的 V1-V2 测量值用作直接测量值,而是将 R3 设置为反馈,使 V1-V2 为零。在这种特殊情况下,Vdd 无关紧要,V1 和 V2 之间的电表阻抗也无关紧要。
我们今天在这里使用微控制器 A/D 输入的情况完全不同。这些 A/D 不是为差分测量设置的,而且我们也没有经过校准的可靠方法来改变 R3。但是,我们可以针对 GND 到 Vdd 范围进行相当准确的电压测量。
如果 R5 为 0,则 V1 处的电压与 Vdd 的比率仅取决于 R1。由于微控制器中的传感器电路和 A/D 都产生并测量相对于 GND 到 Vdd 范围的电压,因此该范围的精确值会被抵消。
唯一的问题是当 R5 在某个范围内不为零且未知时。即使考虑到相对于 Vdd 范围,这也会给 V1 添加一个未知误差。实际上,传感器产生的电压是 Vlow 到 Vdd 范围的固定部分,而微控制器将其测量为 GND 到 Vdd 的固定部分。处理此问题的最简单方法是确保 Vlow 是 Vdd 的足够小部分,以便可以忽略此错误。
使用桥式电路的建议显然是为了同时测量 V1 和 V2 可以消除此误差。如果 R3 和 R4 众所周知,则 V2 是 Vlow 的直接函数,但会被 R4、R3 分压器衰减。可以高精度测量 V2,推断 Vlow,并将结果用于校正 V1 读数。但是,R4、R3 分压器没有优势。如果需要对 Vlow 进行校正,最好直接测量。 在任何情况下,测量 V2 都不会比直接测量 Vlow 更好。由于我们最好测量 Vlow,因此不需要 V2,因此产生 V2 没有意义。因此可以消除 R3 和 R4,留下任何可以称为“桥”电路的东西。