휘트스톤 브리지
전자 저울과 같은 전자식 측정기기들은 센서 물질의 저항 변화를 감지하여 대상을 측정합니다. 측정기기의 감도를 높이기 위해서는 미세한 저항값의 변화를 정밀하게 측정할 수 있어야 합니다.
이 때 주로 사용하는 회로로서 휘트스톤 브리지(Wheatstone Bridge) 회로가 있습니다. 휘트스톤 브리지 회로는 저항 4개를 이용하여 구성합니다.
센서로 사용할 때는 4개의 저항 중 하나의 저항을 센서 물질로 대체하고 측정은 저항 사이의 전위차를 측정합니다.
회로의 위-아래에 입력전압 V0를 가하면, 좌-우에서 출력전압 VG가 나옵니다.
휘트스톤 브리지 회로는 저항값의 미묘한 변화에 대해 출력전압 VG가 큰 폭으로 변하기 때문에 저항값을 비교적 정밀하게 측정할 수 있습니다.
휘트스톤 브리지의 전위차 구하기
휘트스톤 브리지의 상단에 전압 V0를 가한 경우, 검류계 G의 양단에 걸리는 전압은 다음과 같이 구할 수 있습니다.
\[ V_{ G }={ V }_{ 0 }(\frac { { R }_{ 3 } }{ { R }_{ 1 }+{ R }_{ 3 } } -\frac { { R }_{ 4 } }{ { R }_{ 2 }+{ R }_{ 4 } } ) \]
휘트스톤 브리지의 평형조건
검류계 G의 양단에 걸리는 전압 VG가 '0'이 될 때 평형이라고 합니다. 평형이 될 조건은 다음과 같습니다.
4개의 저항 중에 어느 1개의 저항값을 모를 때, 위의 수식을 이용하면 쉽게 계산해 낼 수 있습니다.