交流信号转直流信号电路设计

　　当U_i>0时，运放U1A的输出电压U_1a<0，二极管D₂导通，D₁截止，运放U1A工作在深度负反馈状态。此时这个电路相当于反相比例电路^[1]，

　　U_o1=-R₂/R₁*U_i (1)

　　因此时式(1)中U_i>0，故U_o1为负值。

　　当U_i<0时，运放U1A的输出电压U_1a>0，二极管D₁导通，D₂截止，运放U1A也处于深度负反馈状态，其反相输入端为虚地点，因此D₂的正极电压U_o1=0。

　　由于R₁=R₂，故U_o1的电压波形为变送模块输入信号U_i同幅值的负半周波形。见图3负半轴波形^[3]。

　　反相求和电路

　　该部分电路由U1B及周边器件构成。由反相求和电路^[1]可得：

　　U_o/R₆=-(U_o1/R₅+U_o2/R₄) (2)

　　由图2可知，R₆=R₄=2*R₅，U_o2=U_i，而U_o1为U_i的负半周。由公式(2)得：

　　当U_i>0时，U_o1=-U_i，U_o=U_i;
　　当U_i<0时，U_o1=0，U_o=-U_i;

　　所以U_o=|Ui|。经过半波整流和反相求和电路之后，输入的正弦波形已变成频率为原来2倍，幅值与原来相同，脉动系数为0.67的直流电(没有电容C₁和C₂的情况)。见图3正半轴波形^[3] 。此直流电还需要通过滤波电容C2变成平滑的直流电，以便后面的光电隔离电路使用。

　　光电隔离电路

　　交流转直流变送模块作为过程控制系统信号采集的前级仪器，其直流信号输出通常是连接到二次仪表或其他数据采集模块上。为了降低输入交流信号对输出直流信号以及后级仪表干扰，采取了在模块的输入级和输出级之间增加线性光耦和隔离电源的措施。借助光耦，输入信号在经过了电压→电流→发光→电流→电压的传递过程同时也实现了信号前后级无电气联系的光电隔离。因此线性光耦是模块中实现光电隔离功能的重要器件，其性能将对整个变送模块的精度产生重要影响。此处设计采用的线性光耦是SLC800，它具有线性度好，隔离电压高，可靠性好，价格低等优点。其内部结构原理图及在此次设计中的应用电路如图4所示。