交流信號轉(zhuǎn)直流信號電路設(shè)計(jì)

　　當(dāng)U_i>0時，運(yùn)放U1A的輸出電壓U_1a<0，二極管D₂導(dǎo)通，D₁截止，運(yùn)放U1A工作在深度負(fù)反饋狀態(tài)。此時這個電路相當(dāng)于反相比例電路^[1]，

　　U_o1=-R₂/R₁*U_i (1)

　　因此時式(1)中U_i>0，故U_o1為負(fù)值。

　　當(dāng)U_i<0時，運(yùn)放U1A的輸出電壓U_1a>0，二極管D₁導(dǎo)通，D₂截止，運(yùn)放U1A也處于深度負(fù)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(fù)半周波形。見圖3負(fù)半軸波形^[3]。

　　反相求和電路

　　該部分電路由U1B及周邊器件構(gòu)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(fù)半周。由公式(2)得：

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

　　所以U_o=|Ui|。經(jīng)過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2倍，幅值與原來相同，脈動系數(shù)為0.67的直流電(沒有電容C₁和C₂的情況)。見圖3正半軸波形^[3] 。此直流電還需要通過濾波電容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(zhuǎn)直流變送模塊作為過程控制系統(tǒng)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(shù)據(jù)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性光耦和隔離電源的措施。借助光耦，輸入信號在經(jīng)過了電壓→電流→發(fā)光→電流→電壓的傳遞過程同時也實(shí)現(xiàn)了信號前后級無電氣聯(lián)系的光電隔離。因此線性光耦是模塊中實(shí)現(xiàn)光電隔離功能的重要器件，其性能將對整個變送模塊的精度產(chǎn)生重要影響。此處設(shè)計(jì)采用的線性光耦是SLC800，它具有線性度好，隔離電壓高，可靠性好，價格低等優(yōu)點(diǎn)。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖及在此次設(shè)計(jì)中的應(yīng)用電路如圖4所示。