ブリッジ回路

ブリッジ回路は、 2 つの回路分岐 (通常は互いに並列) が、最初の 2 つの分岐の中間点に接続された 3 番目の分岐によって「ブリッジ」される電気回路のトポロジーです。ブリッジはもともと実験室での測定を目的として開発されたもので、中間ブリッジ ポイントの 1 つは、そのように使用される場合に調整可能であることがよくあります。ブリッジ回路は現在、計測、フィルタリング、電力変換など、線形と非線形の両方で多くの用途に使用されています。^{[1] [2]}

最もよく知られているブリッジ回路であるホイートストン ブリッジは、サミュエル ハンター クリスティによって発明され、チャールズ ホイートストンによって普及したもので、抵抗の測定に使用されます。これは 4 つの抵抗器で構成され、2 つの抵抗値は既知のR ₁とR ₃ (図を参照)、1 つの抵抗値は測定対象R _x、もう 1 つの抵抗値は可変で較正済みR ₂です。2 つの反対の頂点はバッテリーなどの電流源に接続され、他の 2 つの頂点には検流計が接続されます。可変抵抗器は検流計の指示値がゼロになるまで調整されます。これにより、可変抵抗器とその隣の抵抗器 R1 の比が、未知の抵抗器とその隣の抵抗器 R3 の比に等しいことがわかり、未知の抵抗器の値を計算できるようになります。

ホイートストンブリッジは、交流回路のインピーダンスの測定や、抵抗、インダクタンス、静電容量、散逸率の個別測定にも応用されています。その変種はウィーンブリッジ、マクスウェルブリッジ、ヘビサイドブリッジ（相互インダクタンスの影響の測定に使用）として知られています。^[3]すべて、共通ソースを共有する 2つの分圧器 の出力を比較するという同じ原理に基づいています。

電源設計において、ブリッジ回路またはブリッジ整流器は、電流を整流する、つまり、未知または交流の極性を既知の極性の直流に変換するために使用される ダイオードまたは同様のデバイスの配置です。

一部のモーター コントローラーでは、モーターの回転方向を制御するために H ブリッジが使用されます。

右の図から、ブリッジ電流はI _{5として表されます。}

テブナンの定理によれば、ブリッジ負荷R ₅に接続されたテブナン等価回路を見つけ、任意の電流I _{5 を}使用すると、次のようになります。

テブナン源（V _th）は次の式で与えられます。

${\displaystyle V_{th}=\left({\frac {R_{2}}{R_{1}+R_{2}}}-{\frac {R_{4}}{R_{3}+R_{4}}}\right)\times U}$

テブナン抵抗（R _th）:

${\displaystyle R_{th}={\frac {(R_{1}+R_{3})\times (R_{2}+R_{4})}{R_{1}+R_{3}+R_{2}+R_{4}}}}$

したがって、ブリッジを通る電流（I _{5 ）は}オームの法則によって表される。

${\displaystyle I_{5}={\frac {V_{th}}{R_{th}+R_{5}}}}$

負荷（R ₅ ）の両端の電圧（V _{5 ）は、}電圧分割器の式で表されます。

${\displaystyle V_{5}={\frac {R_{5}}{R_{th}+R_{5}}}\times V_{th}}$

• ファントム回路- 電話における平衡ブリッジ回路の使用
• ラティスフィルタ- ブリッジトポロジーをオールパスフィルタに適用したもの

• Jim Williams、「ブリッジ回路: ゲインとバランスの融合」、Linear Technology アプリケーション ノート 43、1990 年 6 月。
• ブリッジ回路 - オンライン ブックの第 8 章。