本文所介绍的电桥平衡指示器由集成运算放大器组成,整机体积小、重量轻、耗电省,有较高的显示精度,可以代替中学物理实验室笨重的磁电式检流电表。
附图为指示器电路,IC\(_{1}\)和IC2为四集成运算放大器LM324N中的二个。这里将运算放大器开环应用作为比较器。电路中R\(_{0}\)为已知电阻(电阻箱),Rx为待测电阻,W为滑线式惠斯通电桥的电阻线,R\(_{1}\)为限流电阻,LED1和LED\(_{2}\)分别为红、绿发光二极管,R2、R\(_{3}\)为LED的限流电阻。

当R\(_{x}\)=R0时,惠斯通电桥的滑动压触键P位于W的中点,电桥平衡,BP间电压为零,即运算放大器IC\(_{1}\)及IC2的两个输入端(同相和反相输入端)间电压为零,从运算放大器的特性可知,LED\(_{1}\)和LED2都不发光。当P点位于中点偏上的位置时,IC\(_{1}\)的同相输入端电位比反相输入端高,IC1输出端为高电位,红发光二极管LED\(_{1}\)发光;而IC2的反相输入端的电位比同相输入端高,IC\(_{2}\)输出端为低电位,绿发光二极管LED2不发光。反之,当P点位于滑线中点偏下位置时,IC\(_{1}\)和IC2的输入端电位与刚才相反,LED\(_{1}\)不发光,LED2发绿光。这样可从二个发光二极管的发光情况判断P点位置,即平衡点的位置,改变R\(_{0}\)或Rx后,只要P点位置指示平衡,W的两部分滑线长度之比就能满足公式:L\(_{1}\)/L2=R\(_{0}\)/Rx,这样就能根据公式算出R\(_{x}\)的阻值。
整机体积极小,可安装在滑线板上,电源用三节干电池,LM324N也可改用四电压比较器LM339,但价格较高。减小R\(_{1}\)值可提高灵敏度,但耗电增加。(姜立中)