惠斯通电桥是由四个电阻组成的电桥电路，这四个电阻分别称为电桥的桥臂。惠斯通电桥利用电阻的变化测量物理量的变化：单片机采集可变电阻两端的电压并作处理，即可计算出相应物理量的变化，是一种精度很高的测量方式，其电路形式如图 1 所示。

图 1　惠斯通电桥电路

电桥中有三个电阻的阻值是固定的，分别为 R1、R2、R3，第四个电阻 Rx 是可变的。Rx 发生变化时，图中 B、D 两点之间的电压随之变化，通过采集这一电压变化即可知道环境中物理量的变化，从而实现测量的目的。采用电桥结构的好处在于：测量结果取决于两对桥臂的比例关系，而与电源电压的绝对值无关，因此可以抑制电源波动带来的误差，也便于用差分放大电路抑制共模干扰。下面通过实例介绍电桥电路的计算方法。

一、电桥电路的计算

假设流过 R1、R2 桥臂的电流为 I₁，流过 R3、Rx 桥臂的电流为 I₂，电桥供电电压为 V_CC，如图 2 所示。

图 2　电桥各支路的电流与电压

通过欧姆定律可以计算出每个电阻两端的电压。在 R1 和 R2 组成的桥臂上，R1、R2 将 V_CC 分压，R2 两端得到的电压即为 V₁；在 R3 和 Rx 组成的桥臂上，R3、Rx 将 V_CC 分压，R3 两端得到的电压即为 V₂。下面分别用欧姆定律计算 V₁ 和 V₂。

流过电阻 R1 和 R2 的电流 I₁：

R2 两端的电压 V₁：

流过电阻 R3 和 Rx 的电流 I₂：

R3 两端的电压 V₂：

V₁ 和 V₂ 的电压差 ΔV：

由此可以看出：如果 4 个电阻都相等，即 R1 = R2 = R3 = Rx，则 ΔV = 0，电桥处于平衡状态；Rx 发生变化会导致 ΔV 发生变化，两者之间存在确定的对应关系。

二、电桥的典型应用

实际使用中通常将其中三个电阻的阻值固定，把另外一个电阻换成热敏电阻、压敏电阻、PT100 等敏感元件，即可用电桥测量物理量。以 PT100 为例：随着环境温度的变化，PT100 的阻值发生变化，导致 ΔV 发生变化；将差分电压 ΔV 经差分运放放大后送入单片机的 AD 采样，再对照 PT100 的电阻—温度对应表，就可以知道当前环境的温度。热敏电阻、压敏电阻等元件也可按同样思路接入电桥，用于温度、压力等物理量的测量。