สะพานแอนเดอร์สัน

ในด้านอิเล็กทรอนิกส์สะพานแอนเดอร์สันเป็นวงจรบริดจ์ที่ใช้ในการวัดค่าความเหนี่ยวนำในตัวเองของขดลวด ช่วยให้สามารถวัดค่าความเหนี่ยวนำได้โดยใช้ส่วนประกอบวงจรอื่นๆ เช่น ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุ[ 1 ]
สะพานแอนเดอร์สันถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยอเล็กซานเดอร์ แอนเดอร์สันในปี พ.ศ. 2434 [ 2 ]เขาได้ดัดแปลงสะพานเหนี่ยวนำ-ความจุของแม็กซ์เวลล์เพื่อให้ได้การวัดค่าเหนี่ยวนำตัวเองที่แม่นยำมาก[ 3 ]
สภาวะสมดุล
เงื่อนไขสมดุลของวงจรบริดจ์แอนเดอร์สัน หรือเทียบเท่ากับค่าความเหนี่ยวนำและความต้านทานของขดลวดที่กำหนด สามารถหาได้โดยใช้เทคนิคการวิเคราะห์วงจรพื้นฐาน เช่น กฎกระแสของเคิร์ชฮอฟฟ์ (KCL), กฎกระแสของเคอร์เนล (KVL) และการใช้เฟเซอร์ พิจารณาแผนภาพวงจรบริดจ์แอนเดอร์สันในรูปที่กำหนด ให้เป็นความต้านทานไฟฟ้าของขดลวดที่กำลังพิจารณา เนื่องจากในอุดมคติแล้วถือว่าโวลต์มิเตอร์มีอิมพีแดนซ์เกือบเป็นอนันต์ กระแสในสาขาabและbcและกระแสในสาขาdeและecจึงถือว่าเท่ากัน เมื่อใช้กฎกระแสของเคิร์ชฮอฟฟ์ที่จุด d จะแสดงได้ว่า-
เนื่องจากการวิเคราะห์นี้ทำภายใต้สภาวะสมดุลของวงจรบริดจ์ จึงกล่าวได้ว่าแรงดันตกคร่อมโวลต์มิเตอร์นั้นแทบจะเป็นศูนย์ เมื่อใช้กฎแรงดันของเคิร์ชฮอฟฟ์กับวงจรที่เหมาะสม (ในทิศทางทวนเข็มนาฬิกา) จะได้ความสัมพันธ์ดังต่อไปนี้
เมื่อแก้สมการเหล่านี้แล้ว ในที่สุดเราก็จะสามารถหาค่าความเหนี่ยวนำและค่าความต้านทานของขดลวดได้ดังนี้
ข้อดี
สะพานแอนเดอร์สันยังสามารถใช้ในทางกลับกันได้ด้วย กล่าวคือ สามารถใช้เพื่อวัดค่าความจุของตัวเก็บประจุ ที่ไม่ทราบค่า โดยใช้ขดลวดเหนี่ยวนำที่มีค่าความเหนี่ยว นำ และค่าความต้านทานไฟฟ้าที่กำหนดไว้ล่วงหน้าด้วยความแม่นยำสูง ประเด็นที่น่าสนใจคือ ค่าความเหนี่ยวนำที่วัดได้ของขดลวดจะไม่เปลี่ยนแปลงแม้จะคำนึงถึงการสูญเสียไดอิเล็กตริกภายในตัวเก็บประจุแล้วก็ตาม ข้อดีอีกประการหนึ่งของการใช้สะพานที่ดัดแปลงนี้คือ ต่างจากตัวเก็บประจุแบบแปรผันที่ใช้ในสะพานแม็กซ์เวลล์มันใช้ตัวเก็บประจุแบบคงที่ซึ่งมีราคาถูกกว่ามาก[ 4 ]
ข้อเสีย
หนึ่งในปัญหาที่เห็นได้ชัดที่เกี่ยวข้องกับสะพานแอนเดอร์สันคือการคำนวณสมการสมดุลที่ค่อนข้างซับซ้อนเมื่อเทียบกับสะพานแม็กซ์เวลล์ การเชื่อมต่อวงจรและการคำนวณก็ยุ่งยากกว่าเมื่อเทียบกับ สะพานแม็กซ์เวลล์เช่นกัน[ 5 ]