隔离信号转换器是一种用于电气信号隔离、转换的装置。它可以将电气信号从一个电路隔离并转换为另一个电路的信号，同时利用绝缘材料或磁性环来提高这两个电路之间的隔离度。其工作原理基于变压器的自感耦合机制和串联电容机制。在传输电源端，通过变压器对信号进行转换后，转换出的信号可以被串联电容单元削弱系数，同时根据之后一个样品率低通滤波器进行抗噪声和干扰处理，最终得到带有高阻抗与隔离性质的信号输出端。
隔离信号转换器其组成部分可分为信号转换模块、隔离模块、电源模块及辅助电路四大类，具体如下：
一、信号转换模块：实现信号类型/量程转换
这是转换器的“信号处理核心”，负责将输入信号（如传感器输出的微弱信号、工业标准信号）转换为目标输出信号（如标准化的4-20mA、0-10V等），主要包括：
输入调理电路：
对原始输入信号进行预处理，如滤波（去除高频噪声）、放大（将微弱信号放大至可处理范围）、衰减（对高电压/大电流信号降压/限流）、线性化（修正传感器的非线性特性）等。例如，将热电偶输出的mV级信号放大为V级信号，或对脉冲信号进行整形。
转换电路：
通过模拟电路（如运算放大器、精密电阻网络）或数字电路（如A/D转换器、D/A转换器）实现信号类型转换。
模拟转换：适用于直流信号（如0-5V转4-20mA），通过电阻、电容等元件构成比例放大电路，直接调整信号的幅值和类型；
数字转换：先将模拟信号经A/D转换器转为数字量，经微处理器（MCU）处理后，再通过D/A转换器转为目标模拟信号，精度更高，可实现复杂转换逻辑（如非线性校正、量程切换）。
二、隔离模块：实现电气隔离与抗干扰
这是“隔离”功能的核心，通过物理隔离技术（如光电、电磁、电容）切断输入、输出、电源三者之间的电气连接，防止接地环路、共模干扰或高压串入，主要包括：
隔离元件：
光电耦合器：利用光信号传递信息，输入侧的发光二极管（LED）将电信号转为光信号，输出侧的光敏三极管/二极管将光信号转回电信号，实现电气隔离（隔离电压通常数千伏），适用于低频信号（如直流、低速脉冲）。
电磁隔离器（磁耦）：基于变压器原理，输入信号经调制后通过高频磁场耦合到次级，再解调为电信号，隔离性能更强（隔离电压可达数万伏），适用于高频信号或大动态范围信号（如高速数据、宽量程电流）。
电容隔离器：通过电容极板间的电场耦合传递信号，体积小、速度快，适用于高速数字信号或小型化设备。
隔离屏障：
除隔离元件外，模块内部通过绝缘材料（如陶瓷、环氧树脂）和空间布局（如分隔布线、接地隔离）强化隔离效果，确保输入、输出、电源回路之间的绝缘电阻≥10¹²Ω，满足工业级隔离耐压标准（如2.5kVrms、5kVrms）。
三、电源模块：提供隔离供电
为保证隔离效果，输入侧、输出侧及内部电路需独立供电，避免通过电源回路形成电气连接，因此隔离信号转换器通常内置隔离电源，主要包括：
直流-直流（DC-DC）隔离电源：
将外部输入电源（如24V DC、12V DC）转换为多路隔离的直流电源，分别为输入调理电路、隔离模块、输出转换电路供电。其核心是通过高频变压器实现原边与副边的电气隔离，与信号隔离模块配合，形成“信号-电源”双重隔离。
保护电路：
包含过压保护（如TVS二极管）、过流保护（如保险丝、限流电阻）、反接保护（如二极管整流桥），防止外部电源异常（如电压波动、反接）损坏内部电路。
四、辅助电路：保障稳定运行与功能扩展
滤波电路：
包括输入滤波（如RC低通滤波）和输出滤波（如LC滤波），进一步抑制电磁干扰（EMI）和射频干扰（RFI），确保输出信号的稳定性（如纹波≤1%）。
指示电路：
通过LED指示灯显示设备工作状态（如电源通断、信号正常传输），方便现场调试与故障排查。
外壳与接口：
金属或塑料外壳提供机械保护和电磁屏蔽（减少外部磁场干扰）；输入/输出接口通常为端子排、航空插头等，适配工业现场的接线需求（如螺钉固定、防松动设计）。
