交流信號轉直流信號電路設計

　　當U_i>0時(shí)，運放U1A的輸出電壓U_1a<0，二極管D₂導通，D₁截止，運放U1A工作在深度負反饋狀態(tài)。此時(shí)這個(gè)電路相當于反相比例電路^[1]，

　　U_o1=-R₂/R₁*U_i (1)

　　因此時(shí)式(1)中U_i>0，故U_o1為負值。

　　當U_i<0時(shí)，運放U1A的輸出電壓U_1a>0，二極管D₁導通，D₂截止，運放U1A也處于深度負反饋狀態(tài)，其反相輸入端為虛地點(diǎn)，因此D₂的正極電壓U_o1=0。

　　由于R₁=R₂，故U_o1的電壓波形為變送模塊輸入信號U_i同幅值的負半周波形。見(jiàn)圖3負半軸波形^[3]。

　　反相求和電路

　　該部分電路由U1B及周邊器件構成。由反相求和電路^[1]可得：

　　U_o/R₆=-(U_o1/R₅+U_o2/R₄) (2)

　　由圖2可知，R₆=R₄=2*R₅，U_o2=U_i，而U_o1為U_i的負半周。由公式(2)得：

　　當U_i>0時(shí)，U_o1=-U_i，U_o=U_i;
　　當U_i<0時(shí)，U_o1=0，U_o=-U_i;

　　所以U_o=|Ui|。經(jīng)過(guò)半波整流和反相求和電路之后，輸入的正弦波形已變成頻率為原來(lái)2倍，幅值與原來(lái)相同，脈動(dòng)系數為0.67的直流電(沒(méi)有電容C₁和C₂的情況)。見(jiàn)圖3正半軸波形^[3] 。此直流電還需要通過(guò)濾波電容C2變成平滑的直流電，以便后面的光電隔離電路使用。

　　光電隔離電路

　　交流轉直流變送模塊作為過(guò)程控制系統信號采集的前級儀器，其直流信號輸出通常是連接到二次儀表或其他數據采集模塊上。為了降低輸入交流信號對輸出直流信號以及后級儀表干擾，采取了在模塊的輸入級和輸出級之間增加線(xiàn)性光耦和隔離電源的措施。借助光耦，輸入信號在經(jīng)過(guò)了電壓→電流→發(fā)光→電流→電壓的傳遞過(guò)程同時(shí)也實(shí)現了信號前后級無(wú)電氣聯(lián)系的光電隔離。因此線(xiàn)性光耦是模塊中實(shí)現光電隔離功能的重要器件，其性能將對整個(gè)變送模塊的精度產(chǎn)生重要影響。此處設計采用的線(xiàn)性光耦是SLC800，它具有線(xiàn)性度好，隔離電壓高，可靠性好，價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。其內部結構原理圖及在此次設計中的應用電路如圖4所示。