交流电桥电路：利用平衡比率精确测量阻抗
正如直流电桥电路实现精确电阻测量，交流电桥电路延伸此原理，利用平衡分压器和灵敏零点检测器测定未知阻抗——电阻、电容、电感。
电桥电路如何工作？
电桥电路由两并联分压器组成，同一源电压供电。零点检测表跨接分压器；电桥平衡时检测表读零伏，指示零点条件。
平衡电桥在指示器显示“零点”或最小读数。
四电阻任一可作未知元件；其值从三已知校准电阻比率推导。平衡时电桥满足方程：
用电桥测电阻优势在于源电压不影响结果。更高供电电压提高零点检测灵敏度，允许更精细不平衡检测，但不引入系统误差。
阻抗电桥
阻抗电桥同理工作；但平衡方程涉及复量，要求电桥对臂幅值相位均等才能得零读数。零点检测器须能检测极小交流电压——示波器、灵敏电动式表、耳机（音频范围）常用。
交流零点检测器
音频耳机配阻抗匹配变压器可作有效交流零点检测器。耳机典型低阻抗（≈8 Ω），降压变压器将低电流信号匹配至耳机阻抗，增强灵敏度。
封闭式耳机配此简单电路可检测 0.1 µA 以下电流。同性能可用 120/6 V 电力变压器或 1000:8 Ω 音频变压器实现。按钮开关允许检测器响应直流至 2 MHz 以上信号；每次按压听“咔哒”声。
调节电桥达平衡态时，按压开关耳机不再产生咔哒声或音调。
通用交流阻抗电桥
任意复阻抗下，电桥臂表示为阻抗 Z 盒。平衡要求对边阻抗比相等：
幅值相位均须匹配；否则残余电压持续跨零点检测器。
多功能电桥配置
电桥电路可测几乎任意电参数——电容、电感、电阻、品质因数——通过平衡未知量对已知标准。视配置，未知值可直接从校准设定读取或经数学关系计算。
简单电桥示例
下列对称电桥阐述基本概念。每例中调节校准无功元件（电感或电容）至电桥平衡。
测量未知电感的对称电桥。
测量未知电容的对称电桥。
温氏电桥
温氏电桥引入并联电阻-电容标准抵消实电容固有电阻。此配置平衡未知串联 RC 组合，实现电容和损耗电阻同时测量。
调节标准电阻 (Rs) 和电容 (Cs) 至平衡，未知电容 (Cx) 和电阻 (Rx) 由测得设定推导。
麦克斯韦-温氏电桥
麦克斯韦-温氏电桥（常称麦克斯韦电桥）用校准电阻电容对测量电感。因感性容性相移相反，电容可在对称布局中抵消电感阻抗，消除互感误差。
用可变标准电容 (Cs) 和并联电阻 (Rs)，电桥在频率无关点平衡，甚至混频条件下也能准确测电感。
解决杂散电容
零点检测器与地间杂散电容可引入测量误差。若交流电源一侧接地，泄漏路径减少、杂散电流增加，问题尤甚。
缓解此问题用瓦格纳接地（或瓦格纳大地）。它是分压器，将零点检测器置虚拟地而无直接连接，从而消除泄漏电流。
双位置开关允许通过比较零点检测器在电桥和瓦格纳配置下读数验证瓦格纳接地；两者均零确认接地良好。
关键要点
- 交流电桥电路同理直流电桥，但要求复阻抗比相等才能平衡。
- 交流电桥零点检测器可用示波器、电动式表、阻抗匹配耳机。
- 平衡电桥可能涉及多重调节以匹配幅值相位。
- 频率敏感电桥在元件值已知时可作精确频率计。
- 瓦格纳大地技术通过维持零点检测器虚拟地减少杂散电容误差。
相关工作表
- 交流网络分析工作表
工业技术