4. 电桥激励与比例测量
应变式、压阻式和部分称重传感器都依赖惠斯通电桥把微小电阻变化转换为差分电压。电桥输出本身非常小：以350 Ω电桥、2 mV/V灵敏度、5 V激励为例，满量程输出仅10 mV，而系统往往要分辨到1/100000甚至更高，也就是微伏级。此时激励源不再是“供电”这么简单，它直接进入测量方程，成为精度链的一环。本节围绕激励方式、激励误差、比例测量和接线制式展开。
恒压激励与恒流激励的本质差异
恒压激励下，电桥输出为 Vout = Vexc × S × ε，其中S为灵敏度（mV/V），ε为应变。输出与激励电压成正比，因此激励的任何波动都会1:1地传递到结果中。恒压的优点是电路简单、传感器互换性好、多只传感器并联方便；缺点是输出受激励精度和温漂直接影响，且电桥电阻随温度变化时，桥臂电流变化会带来额外误差。
恒流激励下，电桥输出为 Vout = Iexc × Rbridge × S × ε / 4（近似）。关键在于：当温度升高使桥臂电阻增大时，恒流源会同步抬高桥路电压，使输出对电阻温漂的敏感度下降。恒流激励对长线缆的压降不敏感，因为电流恒定，线阻只影响源端电压而不改变桥臂电流。代价是恒流源本身需要更高 compliance 电压，且多传感器串联/并联时匹配更复杂。
选择依据可以归纳为：短距离、单传感器、成本敏感时用恒压；长线缆、宽温区、高精度或需要抑制线阻影响时用恒流。若采用恒压但要求高精度，则必须让ADC参考电压与激励同源，即比例测量。
激励源噪声与温漂如何进入结果
激励噪声分两类：低频漂移（1/f噪声、热漂移）和高频噪声。低频漂移无法靠平均消除，必须靠比例测量或斩波稳定；高频噪声可通过滤波和过采样抑制。温漂方面，恒压源的输出电压温度系数若为50 ppm/℃，在-10~+50 ℃范围内变化60 ℃，激励变化达3000 ppm，即0.3%，直接造成0.3%的满量程误差，这在高精度称重中不可接受。
此外，激励源的内阻和线缆电阻会形成分压。假设激励源输出阻抗0.1 Ω，线缆往返电阻0.5 Ω，电桥350 Ω，则实际加到电桥上的电压比源端低约0.17%。这个误差随温度变化（铜电阻温度系数约3900 ppm/℃），会缓慢漂移。四线制正是为解决这一问题而出现。
比例式ADC消除激励波动的原理
比例测量的核心思想是：让ADC的参考电压与电桥激励来自同一节点。设ADC为差分输入、参考为Vref，则数字输出 D = (Vout / Vref) × 2^N。若Vout = Vexc × S × ε，且Vref = Vexc，则 D = S × ε × 2^N，激励Vexc被完全约掉。激励升高10%，Vout和Vref同时升高10%，比值不变，结果不变。
这就是比例式ADC（如HX711、ADS1232、CS5530等）在称重中广泛使用的原因。实现要点有三：第一，激励必须从参考输入同一对节点取出，不能从源端取；第二，参考输入和激励走线要对称，避免引入额外压降；第三，ADC的参考输入范围要覆盖激励电压，且共模在允许范围内。若采用恒流激励，则需在电桥供电回路中串入精密参考电阻，把电流转换为参考电压，同样实现比例。
四线制与六线制接法
两线制把激励和检测合在一对线上，线缆电阻直接与电桥串联，产生压降误差。四线制把激励电流回路（Force）和电压检测回路（Sense）分开：Force线承载电流，Sense线几乎不流电流，因此Sense端测到的就是电桥实际电压。ADC参考从Sense端取，即可消除线缆压降。四线制适用于恒压激励且线缆较长、电流较大的场合。
六线制在四线制基础上增加一对“反馈线”，用于远端反馈调节。激励源通过Sense线检测电桥端电压，并与内部基准比较，自动调整输出，使电桥端电压恒定。六线制适合线缆很长、线阻较大且要求高稳定度的场合，例如大型料仓称重或远距离传感器。六线制的代价是线缆更多、接插件更复杂，且反馈环路可能引入稳定性问题，需要适当补偿。
工程实现中的关键参数与判断
以一款24位比例式ADC为例，假设采用5 V恒压激励、350 Ω电桥、灵敏度2 mV/V、目标分辨率1/50000。满量程输出10 mV，1/50000对应0.2 μV。ADC的RMS噪声需低于0.2 μV，通常需要增益128、输出速率10 SPS、开启斩波。若激励源温漂为25 ppm/℃，在20 ℃温差下激励变化500 ppm，即2.5 mV。若采用比例测量，该变化被约掉；若不采用比例，则直接产生500 ppm误差，远超目标。
四线制接线时，Force线和Sense线应从电桥端子分别引出，Sense线尽量靠近电桥焊盘，避免与Force线共用一段走线。六线制中，Feedback线应与Sense线分开走，反馈环的补偿电容需根据线缆电容和源输出阻抗计算，典型值在10~100 nF，过大将导致振荡。实际调试时，可用万用表测量Sense端电压与源端电压之差：四线制下该差值应等于线缆压降，六线制下应接近零。
总结来看，激励方式决定误差传递路径，比例测量决定激励波动能否被约掉，接线制式决定线缆误差能否被消除。三者需要协同设计：高精度称重系统通常采用恒压或恒流激励、比例式ADC、四线或六线制接法，并在软件中完成零点与满量程校准，才能把微伏级信号稳定地转换为可信的重量读数。