2.1 AC/DC转换电路原理

图2是输入交流电压0~5V,输出直流电压0~10V的AC/DC转换电路原理图。该电路由同相运放电路A1、线性检波电路A2、有源滤波电路A3、反相放大电路A4构成。整个转换电路的电源由基准电源提供。

图中A1构成转换电路的输入级，由于线性检波器A2采用并联负反馈运放，其输入阻抗较低。因此在A2前加接一级同相运放A1后不仅能提高输入阻抗，还可提高灵敏度，从图中可看出，Vout1=2Vin,因Vin=0~5V,故Vout1=0~10V.

A2及D1、D2以及C1、R2、R3、R组成线性半波平均值检波器。当输入电压Vout1为正半周期间，因Vout1从运放反相输入端输入，故运放输出端A点的电压为负值。由于这时运放工作于反相放大状态，其反相输入端为虚地点，接近零电位，而A点为负电位，故D2导通，A点被箝位于-0.6V左右，导致D1截止。显然检波器的输出电压Vout2为零。当输入电压Vout1为负半周期间，A点电压为正值。那么D2截止，D1导通。这时，检波器相当于反相运算放大器。在Vout2正、负一个周期内的输出电压可用下式表示：

因R2=R3=20kΩ，所以当Vout1≤0时，Vout2=-Vout1,其工作波形如图3所示。由于在负半周检波过程中二极管D1和运放A2相串联，不处于负反馈

网络内，在运放放大倍数很高条件下，很容易推导出检波器闭环增益主要取决于反馈网络的R3、C1及输入电阻R2,而与D1无关。因此，由D1的伏安特性而引起的非线性影响将大大减小了。从而说明图2的电路是一个线性检波电路。在整个周期内，当Vout1=0~10V时，半波检波的平均值电压Vout2=0~4.5V.图中C1起略微缩窄频带的作用，以滤去混入输入信号中的极窄脉冲干扰。

为获得平滑的直流电压Vout3以及带负载能力，在检波器后加接RC有源低通滤波器A3.当选用R6=20kΩ、C2=100uF/25V时，滤波器的截止频率R6 C2/2π远小于工频频率，滤波效果较好。

图中A4为反相放大器，以提高灵敏度和扩大量程。R8选用50kΩ的电位器，通过调整R8,即可使输入交流电压为240V时，Vout4=10V,从而完成0~240V交流信号到0~10V直流信号的线性转换输出。