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          交流信號(hào)轉(zhuǎn)直流信號(hào)電路設(shè)計(jì)

          作者:蔣伯華 袁克峰 袁峰 彭春文 孫宇輝 時(shí)間:2013-11-27 來(lái)源:電子產(chǎn)品世界 收藏

            摘要:為了解決傳感器交流輸出與儀器儀表直流輸入之間信號(hào)不匹配問(wèn)題,根據(jù)二極管的單向?qū)щ娦院瓦\(yùn)算的深度負(fù)反饋原理,設(shè)計(jì)了精密全波整流電路。經(jīng)實(shí)測(cè)證明,當(dāng)有效值在一定范圍內(nèi)變化時(shí),該電路可以實(shí)現(xiàn)的精確轉(zhuǎn)換。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/192736.htm

            引言

            工業(yè)測(cè)量和控制系統(tǒng)中,傳感器輸出信號(hào)為多種形式的模擬量,其多數(shù)不能被直接使用,而需要經(jīng)過(guò)變送電路將其轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的直流模擬信號(hào)(1~5V或4~20mA),再根據(jù)系統(tǒng)需要,用數(shù)據(jù)采集卡將直流模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成可參與計(jì)算和完成過(guò)程控制的數(shù)字量。目前市場(chǎng)上的儀器儀表多以直流輸入信號(hào)為主,而是傳感器輸出信號(hào)中較為多見(jiàn)的一種,為此需要設(shè)計(jì)一個(gè)交變送模塊,將多種交流信號(hào)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的量,以便于能夠被控制儀表、計(jì)算機(jī)或PLC等系統(tǒng)中的控制單元所識(shí)別。

            變送模塊整體結(jié)構(gòu)

            該模塊共由五個(gè)主要部分組成:輸入緩沖電路,全波精密整流電路,光電隔離電路,線性輸出電路和隔離電源。結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

            輸入緩沖電路

            傳感器的交流輸出多為電壓信號(hào)。為了降低信號(hào)源的負(fù)載,通常需要提高下一級(jí)的信號(hào)輸入阻抗,采用以運(yùn)放為核心的電壓跟隨器作為模塊的輸入級(jí)是有效的解決方式。由于傳感器產(chǎn)生的交流信號(hào)頻率范圍比較寬,選擇運(yùn)算時(shí)得考慮選擇寬頻,高速的特殊。例如,AD711就符合這方面要求,它具有1012Ω輸入阻抗,小信號(hào)輸入帶寬可達(dá)到4MHz[5]。

            全波精密整流電路

            該部分為全波精密整流電路,是整個(gè)模塊的核心部分。其輸出電壓為變送模塊輸入電壓的絕對(duì)值,因此也叫絕對(duì)值電路[1]。二極管具有單向?qū)щ娦?,是常用的整流元件,但二極管非線性比較大且有一個(gè)正向?qū)妷?,?dāng)信號(hào)幅度小于二極管的導(dǎo)通電壓時(shí),二極管處于截止?fàn)顟B(tài),使得整流出來(lái)的信號(hào)誤差非常大,為了提高精度,可利用運(yùn)算放大器的放大作用和深度負(fù)反饋來(lái)克服二極管非線性和正向?qū)▔航翟斐傻恼`差。

            全波精密整流電路分為兩部分,第一部分由運(yùn)放U1A及周邊器件構(gòu)成半波精密整流電路,第二部分由U1B及周邊器件構(gòu)成反相求和電路。詳見(jiàn)圖2。

            半波精密整流電路

            該部分電路工作分兩種情況:交流輸入信號(hào)Ui>0與Ui<0。

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