DE102008001436A1

DE102008001436A1 - Driver unit for emission signal, particularly ultrasonic sensor at transformer, has connection for feeding actual signal as measurement of flow through central tap of transformer

Info

Publication number: DE102008001436A1
Application number: DE102008001436A
Authority: DE
Inventors: Martin Reiche
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-04-28
Filing date: 2008-04-28
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2028-04-29
Also published as: CN101571589B; FR2930648B1; CN101571589A; FR2930648A1; RU2498388C2; RU2009115785A; DE102008001436B4

Abstract

The driver unit has a connection for feeding an actual signal as measurement of the flow through a central tap of a transformer (2). A subtractor is provided for producing a difference signal depending on the actual signal and a reference signal. A multiplexer is arranged to forward the difference signal to different exits for different sub periods of an emission signal. An independent claim is included for driving an emission signal by which the emission signal is converted into current through the primary side of the transformer.

Description

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Treiber für ein Sendesignal, insbesondere eines Sendesignals für einen Ultraschallsensor. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Treiben eines Sendesignals.The The present invention relates to a driver for a transmission signal, in particular a transmission signal for an ultrasonic sensor. In addition, the invention relates to a method for driving a transmission signal.

Eine der Erfindung zugrunde liegende Problematik wird beispielhaft an einer Treiberstufe für einen Ultraschallsender erläutert. 1 zeigt einen Ultraschallwandler 1, der über einen Übertrager 2 mit einer Steuerungseinrichtung 3 verbunden ist. Eine elektrische Versorgung 4 und eine Datenübermittlung erfolgt durch Anschlüsse 5. Die Steuerungseinrichtung 3 beinhaltet eine Prozessoreinheit 6, die das Senden und Empfangen von Ultraschallsignalen steuert. Ein Spannungsregler 7 stabilisiert eine Versorgungsspannung. Ein Oszillator 8 stellt ein primäres Taktsignal bereit, z. B. 1 MHz. Die Prozessoreinheit 6 generiert aus dem primären Taktsignal ein Taktsignal mit einer Antriebsfrequenz für den Ultraschallwandlers 1, z. B. von 50 kHz. Das Taktsignal wird typischerweise mit einer Dauer von 300 μs für einen Ultraschallpuls erzeugt, d. h. mit je fünfzehn 10 μs langen Halbperioden des 50 kHz Taktsignals. Zwei Schalttransistoren der Treiberstufe 9 werden mit dem Taktsignal getriggert bzw. durchgeschaltet.An underlying problem of the invention is exemplified in a driver stage for an ultrasonic transmitter. 1 shows an ultrasonic transducer 1 that has a transformer 2 with a control device 3 connected is. An electrical supply 4 and a data transmission takes place through connections 5 , The control device 3 includes a processor unit 6 which controls the transmission and reception of ultrasonic signals. A voltage regulator 7 stabilizes a supply voltage. An oscillator 8th provides a primary clock signal, e.g. 1 MHz. The processor unit 6 generates from the primary clock signal a clock signal with a drive frequency for the ultrasonic transducer 1 , z. B. of 50 kHz. The clock signal is typically generated with a duration of 300 μs for one ultrasonic pulse, ie with fifteen half cycles of 10 μs each of the 50 kHz clock signal. Two switching transistors of the driver stage 9 are triggered with the clock signal or switched through.

Die Steuerungseinrichtung 3 mit der Prozessoreinheit 6, der Spannungsregler 7, dem Oszillator 8 und der Treiberstufe 9 kann monolithisch z. B. als ASIC hergestellt sein.The control device 3 with the processor unit 6 , the voltage regulator 7 , the oscillator 8th and the driver stage 9 can monolithic z. B. be made as an ASIC.

Die Treiberstufe 9 ist als Detailansicht in 2 dargestellt. An die Zuleitungen 10, 11 wird im Rhythmus des Taktsignals alternierend eine Hälfte der Periode des Taktsignals angelegt. Die beiden Feldeffekttransistoren 12, 13 öffnen alternierend zwei Strompfade 14, 15. Die beiden Strompfade sind mit Enden 16, 17 einer Primärwicklung des Übertragers 2 verbunden.The driver stage 9 is as a detailed view in 2 shown. To the supply lines 10 . 11 is alternately applied to the rhythm of the clock signal half of the period of the clock signal. The two field effect transistors 12 . 13 alternately open two rungs 14 . 15 , The two current paths are with ends 16 . 17 a primary winding of the transformer 2 connected.

Eine Stromquelle 18, die in Serie zu den Feldeffekttransistoren 12, 13 geschaltet ist, begrenzt den Stromfluss. Die Stromquelle 18 verbindet die Feldeffekttransistoren 12, 13 mit einem Massenpotential der Steuerungseinrichtung 3. Die Stromquelle 18 wird beim Herstellungsprozess kalibriert, um eine definierte Ausgangsleistung des Ultraschallwandlers 1 zu erreichen.A power source 18 , in series with the field effect transistors 12 . 13 is switched, limits the current flow. The power source 18 connects the field effect transistors 12 . 13 with a mass potential of the control device 3 , The power source 18 is calibrated in the manufacturing process to a defined output power of the ultrasonic transducer 1 to reach.

Eine Mittenabzweigung der Primärwicklung des Übertragers 2 wird von dem Spannungsregler 7 gespeist.A center tap of the primary winding of the transformer 2 is from the voltage regulator 7 fed.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt einen Treiber für ein Sendesignal an einen Übertrager, der primärseitig symmetrische Einspeisepunkte und eine Mittenanzapfung aufweist. Der Treiber beinhaltet einen Anschluss zum Einspeisen eines Ist-Signals als Maß eines Stroms durch die Mittenanzapfung des Übertragers; einen Subtrahierer zum Erzeugen eines Differenzsignals in Abhängigkeit des Ist-Signals und eines Soll-Signals; einen Multiplexer, der eingerichtet ist, das Differenzsignal für verschiedene Teilperioden des Sendesignals an verschiedene seiner Ausgänge weiterzuleiten. Je Ausgang des Multiplexers ist eine steuerbare Stromsenke vorgesehen, deren Steuereingang mit dem Ausgang des Multiplexers zum Umwandeln des Differenzsignals in ein Stromsignal verbunden ist. Je steuerbarer Stromsenke ist ein Anschluss vorgesehen, der zum Ausgeben der Strömsignale an Steuereingänge stromgesteuerter Stromquellen dient, deren Hauptstrompfade mit jeweils einem der symmetrischen Einspeisepunkte des Übertragers verbunden sind.The The present invention relates to a first aspect Driver for a transmission signal to a transmitter, the primary side having symmetrical feed points and a center tap. Of the Driver includes a connector for feeding an actual signal as a measure of one Current through the center tap of the transformer; a subtractor for generating a difference signal as a function of the actual signal and a desired signal; a multiplexer that is set up Difference signal for different subperiods of the transmission signal to various of his outputs forward. Each output of the multiplexer is a controllable Current sink provided, whose control input to the output of the multiplexer connected to convert the difference signal into a current signal is. For each controllable current sink, a connection is provided, the for outputting the current signals to control inputs current-controlled current sources whose main current paths each with connected to one of the symmetrical feed points of the transformer.

Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem zweiten Aspekt einen Treiber für ein Sendesignal. Ein Übertrager weist primärseitig symmetrische Einspeisepunkte und eine Mittenanzapfung auf. Eine Messeinrichtung ist mit der Mittenanzapfung zum Bestimmen eines Ist-Signals als Maß eines Stroms durch die Mittenanzapfung gekoppelt. Ein Subtrahierer dient zum Erzeugen eines Differenzsignals in Abhängigkeit des Ist-Signals und eines Soll-Signals. Ein Multiplexer ist eingerichtet das Differenzsignal für verschiedene Teilperioden des Sendesignals an verschiedene seiner Ausgänge weiterzuleiten. Je Ausgang des Multiplexers ist eine steuerbare Stromquelle mit deren Steuereingang mit dem Ausgang des Multiplexers zum Umwandeln des Differenzsignals in ein Stromsendesignal verbunden, wobei Hauptstrompfade der steuerbaren Stromquellen mit jeweils einem der primarseitigen symmetrischen Einspeisepunkte zum Einspeisen des Stromsendesignals in den Übertrager verbunden sind.The The present invention relates to a second aspect Driver for a transmission signal. A transformer has primary side symmetrical feed points and a center tap. A measuring device is with the center tap for determining an actual signal as Measure of one Current coupled through the center tap. A subtractor is used for generating a difference signal as a function of the actual signal and a desired signal. A multiplexer is set up the difference signal for different Forward subperiods of the transmission signal to various of its outputs. Each output of the multiplexer is a controllable current source with its control input to the output of the multiplexer to convert the differential signal is connected to a current transmission signal, wherein main current paths the controllable current sources each with one of the primary side symmetrical feed points for feeding the current transmit signal in the transformer are connected.

Die vorliegende Erfindung betrifft gemäß einem dritten Aspekt ein Verfahren zum Treiben eines Sendesignals, bei welchem das Sendesignal in einen Strom durch eine Primärseite eines Übertragers umgewandelt wird. Der Strom fließt synchron zu Teilperioden des Sendesignals alternierend von einem der wenigstens zwei primarseitige Einspeisepunkte zu einer primarseitigen Mittenanzapfung. Die Amplitude des Stroms wird geregelt, indem ein Ist-Signal als Maß des Stroms an der primärseitigen Mittenanzapfung des Übertragers abgegriffen wird; ein Differenzsignal in Abhängigkeit des Ist- Signals und eines Soll-Signals generiert wird; und synchron zu den Teilperioden des Sendesignals alternierend eine von wenigstens zwei steuerbaren Stromquellen, die jeweils mit einem der primärseitigen Einspeisepunkte gekoppelt sind, mit dem Differenzsignal derart angesteuert wird, dass der Strom durch die Stromquellen in den jeweiligen der primärseitigen Einspeisepunkte eingespeist wird.The present invention according to a third aspect relates to a method for driving a transmission signal in which the transmission signal is converted into a current through a primary side of a transformer. The current flows in synchronism with sub-periods of the transmission signal alternately from one of the at least two primary-side feed points to a primary side center tap. The amplitude of the current is regulated by tapping an actual signal as a measure of the current at the primary-side center tap of the transformer; a difference signal is generated as a function of the actual signal and of a desired signal; and in synchronism with the sub-periods of the transmission signal alternating one of we at least two controllable current sources, which are each coupled to one of the primary-side feed points, with the difference signal is driven such that the current is fed by the current sources in the respective primary-side feed points.

Der erfindungsgemäße Treiber bildet zusammen mit einem für ihn vorgesehenen Übertrager eine Regelschleife. Hierdurch wird gewährleistet, dass die in den Übertrager eingespeisten Stromsignale einem Sollwert entsprechen. Zudem kennen falls nötig weitere externe Stromquellen in den Strompfad zwischen dem Treiber und dem Übertrager geschaltet werden. Diese weiteren Stromquellen benötigten aufgrund der Rückkopplung über die Regelungsschleife keinen Abgleich.Of the Driver according to the invention forms together with a for him provided transformer a control loop. This ensures that the in the transformer fed current signals correspond to a desired value. In addition, know if necessary other external power sources in the current path between the driver and the transmitter be switched. These other power sources needed due the feedback on the Control loop no adjustment.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und beigefügten Figuren erläutert. In den Figuren zeigen:The The present invention will be described below with reference to preferred embodiments and attached Figures explained. In the figures show:

1 einen Ultraschallsensor; 1 an ultrasonic sensor;

2 eine Treiberstufe des Ultraschallsensor; 2 a driver stage of the ultrasonic sensor;

3 Ausführungsform einer Treiberstufe; und 3 Embodiment of a driver stage; and

4 weitere Ausführungsform einer Treiberstufe. 4 further embodiment of a driver stage.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNGEMBODIMENTS OF THE INVENTION

3 zeigt eine erste Ausführungsform einer Treiberstufe 20. Die Treiberstufe 20 ist an eine Primärseite eines Übertragers 21 angeschlossen. Die Sekundärseite des Übertragers 21 kann beispielsweise an einen Ultraschallwandler 22 oder eine andere Last angeschlossen sein. 3 shows a first embodiment of a driver stage 20 , The driver stage 20 is to a primary side of a transformer 21 connected. The secondary side of the transformer 21 for example, to an ultrasonic transducer 22 or another load connected.

Der verwendete Übertrager 21 weist primarseitig zwei symmetrisch angeordnete Einspeisepunkte 23, 24 auf. Die Einspeisepunkte 23, 24 sind typischerweise die Enden der Primärwicklung des Übertragers 21. Der Übertrager 21 weist zudem primärseitig eine Mittenabzweigung 25 auf. Die Mittenabzweigung kann die Primärwicklung in zwei gleiche Abschnitte bis zu den Einspeisepunkten 23, 24 unterteilen.The used transformer 21 On the primary side, there are two symmetrically arranged entry points 23 . 24 on. The entry points 23 . 24 are typically the ends of the primary winding of the transformer 21 , The transformer 21 also has a middle branch on the primary side 25 on. The center tap can divide the primary winding into two equal sections up to the entry points 23 . 24 divide.

Ein Stromfluss kann in der Primärwicklung zwischen einem der Einspeisepunkte 23, 24 und der Mittenabzweigung erfolgen.A current flow can occur in the primary winding between one of the feed points 23 . 24 and the middle branch.

Die Treiberstufe 20 weist drei Anschlüsse 81, 83, 82 auf, die mit den Einspeisepunkten 23, 24 bzw. der Mittenabzweigung 25 zu verbinden sind.The driver stage 20 has three connections 81 . 83 . 82 on that with the entry points 23 . 24 or the center branch 25 to connect.

In den Anschluss 82 wird ein Ist-Signal 26 eingespeist. Das Ist-Signal 26 ist ein Maß für einen Strom, der durch eine Hälfte der Primärwicklung fließt, das heißt zwischen dem einen Einspeisepunkt 23 und der Mittenabzweigung 25 oder dem anderen Einspeisepunkt 24 und der Mittenabzweigung 25. In einer Ausgestaltung verbindet ein Messwiderstand (nicht dargestellt) die Mittenabzweigung 25 mit einem definierten Potential, z. B. der Masse. Der Spannungsabfall über dem Messwiderstand wird als Ist-Signal 26 an den Anschluss 82 angelegt. In einer anderen Ausgestaltung kann der Messwiderstand auch in der Treiberstufe 20 integriert sein und der Strom fließt aus der Mittenabzweigung 25 durch den Anschluss 82 in die Treiberstufe 20.In the connection 82 becomes an actual signal 26 fed. The actual signal 26 is a measure of a current flowing through one half of the primary winding, that is, between the one feed point 23 and the middle branch 25 or the other entry point 24 and the middle branch 25 , In one embodiment, a measuring resistor (not shown) connects the center tap 25 with a defined potential, e.g. B. the mass. The voltage drop across the measuring resistor is called the actual signal 26 to the connection 82 created. In another embodiment, the measuring resistor can also be in the driver stage 20 be integrated and the current flows from the center junction 25 through the connection 82 in the driver stage 20 ,

Das Ist-Signal 26 wird mittels einer Subtrahiererschaltung 27 mit einem Soll-Signal 28 verglichen. Die Subtrahiererschaltung 27 generiert ein Differenzsignal 29 aus dem Soll-Signal 28 und dem Ist-Signal 26. Das Soll-Signal 28 wird von einer Referenzquelle 29 bereitgestellt. Die Referenzquelle 29 kann eine Gleichspannungsquelle sein. Die Gleichspannung ist ungleich dem Massenpotential. Die Referenzquelle 29 kann auch ein Signalgenerator sein, der ein getaktetes Signal mit vordefinierter Amplitude und Länge ausgibt. Amplitude und Länge des getakteten Soll-Signals 28 können den Pegel und die Länge eines auszusendenden Ultraschallpulses definieren.The actual signal 26 is done by means of a subtractor circuit 27 with a desired signal 28 compared. The subtractor circuit 27 generates a difference signal 29 from the target signal 28 and the actual signal 26 , The target signal 28 is from a reference source 29 provided. The reference source 29 can be a DC voltage source. The DC voltage is not equal to the mass potential. The reference source 29 may also be a signal generator that outputs a clocked signal of predefined amplitude and length. Amplitude and length of the clocked desired signal 28 can define the level and length of an ultrasonic pulse to be transmitted.

Die Subtrahiererschaltung 27 ist mit einem Multiplexer 31 verbunden, wodurch das Differenzsignal 30 dem Multiplexer 31 zugeführt wird. Ein Steuereingang des Multiplexers 31 ist mit einem Signalgenerator 32 verbunden. Ansprechend auf ein Sendesignal 33 des Signalgenerators 32 verbindet der Multiplexer 31 alternierend seinen Eingang 34 mit einem seiner beiden Ausgänge 35, 36. Der Multiplexer 31 kann das Differenzsignal 29 während einer ersten Teilperiode des Sendesignals 33 an den ersten Ausgang 35 und während einer zweiten Teilperiode des Sendesignals 33 an den zweiten Ausgang 36 durchschalten.The subtracter circuit 27 is with a multiplexer 31 connected, causing the difference signal 30 the multiplexer 31 is supplied. A control input of the multiplexer 31 is with a signal generator 32 connected. In response to a transmission signal 33 the signal generator 32 connects the multiplexer 31 alternating its entrance 34 with one of its two outputs 35 . 36 , The multiplexer 31 can the difference signal 29 during a first sub-period of the transmission signal 33 to the first exit 35 and during a second sub-period of the transmission signal 33 to the second exit 36 by turn.

Das Sendesignal 33 weist in einer Ausgestaltung eine Frequenz auf, die zum Anregen eines Ultraschallwandlers geeignet ist. Beispielhafte Frequenzen liegen im Bereich von 20 kHz bis 100 kHz. Eine Periode des Sendesignals 33 kann ein 50% Tastverhältnis aufweisen, d. h. die beiden Teilperioden sind gleich lang. In anderen Ausgestaltungen oder Anwendungen können die beiden Teilperioden unterschiedlich lang sein. Die Signalform des Sendesignals 33 kann rechteckig, dreieckig, sägezahnförmig, sinusförmig etc. sein.The transmission signal 33 In one embodiment, it has a frequency suitable for exciting an ultrasonic transducer. Exemplary frequencies are in the range of 20 kHz to 100 kHz. One period of the transmission signal 33 can have a 50% duty cycle, ie the two subperiods are the same length. In other embodiments or applications, the two subperiods may be of different lengths. The signal form of the transmission signal 33 may be rectangular, triangular, sawtooth, sinusoidal, etc.

Der Signalgenerator 32 kann eine externe Quelle sein. Die Treiberstufe 20 weist in dem Fall einen zusätzlichen Anschluss zum Einspeisen des Sendesignals 33 auf.The signal generator 32 can be an external Be a source. The driver stage 20 in this case has an additional terminal for feeding the transmission signal 33 on.

Die Ausgänge 35, 36 des Multiplexers 31 sind jeweils mit einer steuerbaren Stromquelle 37, 38 verbunden. Die Stromquellen 37, 38 wandeln das Differenzsignal 30 in ein Stromsendesignal 39, 40 um. Das Stromsendesignal 39, 40 wird an Ausgängen 81, 83 der Treiberschaltung 20 ausgeben. Die Ausgänge 81, 83 sind mit den Einspeisepunkten 23, 24 des Übertragers 21 zu verbinden.The exits 35 . 36 of the multiplexer 31 are each with a controllable power source 37 . 38 connected. The power sources 37 . 38 convert the difference signal 30 in a current transmission signal 39 . 40 around. The current transmission signal 39 . 40 will be at outputs 81 . 83 the driver circuit 20 output. The exits 81 . 83 are with the entry points 23 . 24 of the transformer 21 connect to.

Je nach Teilperiode des Sendesignals 33 fließt das Stromsendesignal 39, 40 durch eine Hälfte der Primärwicklung des Übertragers 21 von einem Einspeisepunkt 23, 24 zu der Mittenabzweigung. Hierdurch wird die Periode des Sendesignals 33 an den Übertrager 21 übermittelt. Der Signalgenerator 32 definiert somit die Anregungsfrequenz des auszusendenden Ultraschallsignals, sofern die Last 22 auf Sekundärseite des Übertragers 21 ein Ultraschallwandler ist.Depending on the sub-period of the transmission signal 33 the current transmission signal flows 39 . 40 through one half of the primary winding of the transformer 21 from a feed-in point 23 . 24 to the middle branch. As a result, the period of the transmission signal 33 to the transmitter 21 transmitted. The signal generator 32 thus defines the excitation frequency of the ultrasonic signal to be transmitted, if the load 22 on the secondary side of the transformer 21 an ultrasonic transducer is.

Der Betrag und ggf. Dauer des Stromflusses wird durch das Differenzsignal 30 geregelt, dessen Betrag linear von dem Stromfluss der Stromsendesignale 39, 40 abhängt. Das Spannungspotential an der Mittenabzweigung 25 stellt sich dabei auf das Potential des Soll-Signals 28 ein.The amount and duration of the current flow is determined by the difference signal 30 whose amount is linear from the current flow of the current transmission signals 39 . 40 depends. The voltage potential at the middle branch 25 sets itself to the potential of the desired signal 28 one.

Das Ist-Signal 26 ist Maß für den Stromfluss durch die Mittenabzweigung 25 in eine Messeinrichtung, z. B. einen Messwiderstand. Die Amplitude des Ist-Signals 26 ist im Grundsatz nicht abhängig davon, durch welche Hälfte der Primärwicklung des Übertragers 21 der Strom fließt. Die Amplitude 21 variiert somit nicht von 0 auf den Maximalwert im Takt der Teilperioden des Sendesignals 33. Eine Variation der Amplitude des Ist-Signals 26 ergibt sich nur durch Bauteiltoleranzen des im wesentlichen symmetrischen Aufbaus, z. B. verschiedenem elektrischen Widerstand der beiden Hälften der Primärwicklung, Charakteristiken der Stromquellen 37, 38 oder weiterer externen Beschaltung. Diese Schwankungen machen nur wenige Prozent der mittleren Amplitude des Ist-Signals 26 aus. Entsprechend kann die Regelverstärkung der Regelschleife ausgelegt werden.The actual signal 26 is the measure of the flow of current through the middle branch 25 in a measuring device, for. B. a measuring resistor. The amplitude of the actual signal 26 is in principle not dependent on which half of the primary winding of the transformer 21 The power is on. The amplitude 21 thus does not vary from 0 to the maximum value in the cycle of the subperiods of the transmission signal 33 , A variation of the amplitude of the actual signal 26 arises only by component tolerances of the substantially symmetrical structure, eg. B. different electrical resistance of the two halves of the primary winding, characteristics of the power sources 37 . 38 or other external wiring. These fluctuations make up only a few percent of the mean amplitude of the actual signal 26 out. Accordingly, the control gain of the control loop can be designed.

Falls Signale von der Sekundärseite des Übertragers 21 erfasst werden sollen (Empfangsbetrieb), kann das Soll-Signal 28 auf ein Massenpotential der Treiberstufe 20 gelegt werden.If signals from the secondary side of the transformer 21 to be detected (receive mode), the desired signal 28 to a mass potential of the driver stage 20 be placed.

Die steuerbare Stromquelle 37, 38 kann monolithisch mit dem Multiplexer und der Subtrahiererschaltung als ein Bauteil in einem Bauelement integriert sein. Das Bauelement kann auf C-Mos Basis hergestellt sein. In einer Ausgestaltung ist die Treiberstufe 20 als ASIC implementiert. In anderen Ausgestaltungen kann die steuerbare Stromquelle 37, 38 in mehrere Baugruppen untergliedert sein. Einzelne der Baugruppen können als externe Baugruppen zu dem ASIC angeordnet sein.The controllable power source 37 . 38 may be monolithically integrated with the multiplexer and the subtracter circuit as a component in a device. The device can be manufactured on C-Mos basis. In one embodiment, the driver stage 20 implemented as ASIC. In other embodiments, the controllable power source 37 . 38 be divided into several modules. Individual ones of the assemblies may be arranged as external assemblies to the ASIC.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Treiberstufe 40. Die Treiberstufe 40 ist mit einem Übertrager 41 gekoppelt. Der Übertrager 41 weist zwei symmetrisch angeordnete Einspeisepunkte 42, 43 an der Primärwicklung auf. Ferner unterteilt eine Mittenabzweigung 44 die Primärwicklung in zwei gleiche Abschnitte. 4 shows a further embodiment of a driver stage 40 , The driver stage 40 is with a transformer 41 coupled. The transformer 41 has two symmetrically arranged entry points 42 . 43 on the primary winding. Further, a middle branch is divided 44 the primary winding into two equal sections.

Die Mittenabzweiung 44 ist über einen Messwiderstand 45 mit einem Massepotential 46 der Treiberstufe 40 verbunden. Der Spannungsabfall über dem Messwiderstand 45 erzeugt ein Ist-Signal 47. Der Spannungsabfall ist proportional zu dem Stromfluss von einem Einspeisepunkt 42, 43 zu der Mittenabzweigung 44. Das Ist-Signal 47 wird an einen Anschluss 84 der Treiberstufe 40 angelegt.The middle decay 44 is via a measuring resistor 45 with a ground potential 46 the driver stage 40 connected. The voltage drop across the measuring resistor 45 generates an actual signal 47 , The voltage drop is proportional to the current flow from a feed point 42 . 43 to the middle branch 44 , The actual signal 47 gets to a connection 84 the driver stage 40 created.

Einer Subtrahiererschaltung 48 wird das Ist-Signal 47 und ein Soll-Signal 49 zugeführt. Das Soll-Signal 49 wird von einer Referenzquelle 50 bereitgestellt. Die Soll-Signal 49 kann ein Gleichspannungssignal oder ein getaktetes Signal mit definierter Amplitude und Länge sein. Die Subtrahiererschaltung 48 generiert aus dem Ist-Signal 47 und dem Soll-Signal 49 ein Differenzsignal 51.A subtractor circuit 48 becomes the actual signal 47 and a desired signal 49 fed. The target signal 49 is from a reference source 50 provided. The desired signal 49 may be a DC signal or a clocked signal of defined amplitude and length. The subtracter circuit 48 generated from the actual signal 47 and the desired signal 49 a difference signal 51 ,

Die Subtrahiererschaltung 48 ist mit einem Multiplexer 52 verbunden. Der Multiplexer 52 weist zwei Schalter 53, 54 auf, die im Gegentakt das Differenzsignal 51 durchleiten. Der Takt für die beiden Schalter 53, 54 wird durch ein Sendesignal 70 eines Signalgenerators 55 vorgegeben. Während einer Teilperiode des Sendesignals 70 ist der eine Schalter 53 und während einer anderen Teilperiode der andere der Schalter 54 leitend geschaltet.The subtracter circuit 48 is with a multiplexer 52 connected. The multiplexer 52 has two switches 53 . 54 on, in push-pull the difference signal 51 by conduct. The clock for the two switches 53 . 54 is transmitted by a transmission signal 70 a signal generator 55 specified. During a partial period of the transmission signal 70 is that a switch 53 and during another sub-period, the other of the switches 54 switched on.

Der Ausgang 71, 72 der Schalter 53, 54 ist jeweils mit einem Gate eines Feldeffekttransistors 56, 57 verbunden. Source von den Feldeffekttransistoren 56, 57 liegt auf einem Massepotential 46 der Treiberstufe 40. Drain liegt an der Basis von nachfolgenden Bipolartransistoren. Die Feldeffekttransistoren 56, 57 sind ”low-side” angeordnet. Unter low-side ist zu verstehen, dass der Hauptstrompfad der Feldeffekttransistoren 56, 57 zwischen Last und Masse geschaltet ist.The exit 71 . 72 the desk 53 . 54 is each connected to a gate of a field effect transistor 56 . 57 connected. Source from the field effect transistors 56 . 57 is at a ground potential 46 the driver stage 40 , Drain is at the base of subsequent bipolar transistors. The field effect transistors 56 . 57 are arranged "low-side". Under low-side is to be understood that the main current path of the field effect transistors 56 . 57 is switched between load and ground.

Die Feldeffekttransistoren 56, 57 bilden eine spannungsgesteuerte Stromsenke, wobei der Stromfluss durch das Differenzsignal 51 vorgeben ist. Ansprechend auf das Sendesignal des Signalgenerators 55 fließt alternierend ein Stromsignal 59, 60 durch einen der beiden Feldeffekttransistoren 56, 57. Der Stromfluss erfolgt von einer externen Quelle, z. B. Spannungsversorgung 58, in die Treiberstufe 40 hinein. Die externe Quelle kann auf einem höheren elektrischen Potential liegen, als die Stromversorgung für die Beschaltung der Treiberstufe 40.The field effect transistors 56 . 57 form a voltage-controlled current sink, the current flow through the difference signal 51 is pretend. In response to the transmission signal of the signal generator 55 alternately flows a current signal 59 . 60 through one of the two field effect transistors 56 . 57 , The flow of current is from an external source, eg. B. power supply 58 , into the driver stage 40 into it. The external source may be at a higher electrical potential than the power supply for the driver stage 40 ,

Extern von der Treiberstufe 40 sind zwei bipolare Transistoren 61, 62 vorgesehen. Deren Emitter ist mit der externen Quelle 58 verbunden. Kollektor ist jeweils mit einem Einspeisepunkt 42, 43 des Ü bertragers 41 gekoppelt. Die bipolaren Transistoren 61, 62 sind somit ”high-side” angeordnet. Der Hauptstrompfad der bipolaren Transistoren 61, 62 ist zwischen die Versorgung und Last, d. h. den Übertrager, geschaltet.Externally from the driver stage 40 are two bipolar transistors 61 . 62 intended. Their emitter is with the external source 58 connected. Collector is each with a feed point 42 . 43 of the transferor 41 coupled. The bipolar transistors 61 . 62 are thus arranged "high-side". The main current path of the bipolar transistors 61 . 62 is connected between the supply and the load, ie the transformer.

Das Stromsignal 59, 60 von der Treiberstufe 40 wird über zwei Ausgänge 85, 86 an die Basis von externen bipolaren Transistoren 61, 62 angelegt. Die Feldeffekttransistoren 56, 57 steuern somit den Basisstrom der bipolaren Transistoren 61, 62. Im Gegentakt werden die Basisströme der beiden bipolaren Transistoren 61, 62 im Rhythmus der Teilperioden des Sendesignals 70 an und aus geschaltet. Folglich fließt ein Strom, ein Stromsendesignal 80, 81, von der externen Quelle 58 abwechselnd durch einen der Hauptstrompfade der bipolaren Transistoren 61, 62. Das Stromsendesignal fließt abwechselnd durch eine der beiden Hälften der Primärwicklung über den Messwiderstand 45 nach Masse 46 oder einem anderen Bezugspotential ab.The current signal 59 . 60 from the driver stage 40 will have two outputs 85 . 86 to the base of external bipolar transistors 61 . 62 created. The field effect transistors 56 . 57 thus control the base current of the bipolar transistors 61 . 62 , In push-pull, the base currents of the two bipolar transistors 61 . 62 in the rhythm of the subperiods of the transmission signal 70 switched on and off. Consequently, a current flows, a current transmission signal 80 . 81 , from the external source 58 alternately through one of the main current paths of the bipolar transistors 61 . 62 , The current transmit signal flows alternately through one of the two halves of the primary winding via the measuring resistor 45 to mass 46 or another reference potential.

Die externen bipolaren Transistoren 61, 62 werden verwendet, da sie typischerweise größere Ströme als Feldeffekttransistoren eines ASICs schalten können. Die Verlustleistung der bipolaren Transistoren 61, 62 kann über Kühlkörper abgeführt werden. In Abhängigkeit des ohmschen Widerstands des Übertragers 41 und der Impedanz der über das Übertragerverhältnis transponierten Last und der gewünschten Stromstärke des Signals wird das elektrische Potential der externen Quelle 58 ausgewählt. Typischerweise liegt dabei das elektrische Potential der externen Quelle 58 über der der Versorgung der Treiberstufe 40.The external bipolar transistors 61 . 62 are used because they can typically switch larger currents than field effect transistors of an ASIC. The power loss of the bipolar transistors 61 . 62 can be dissipated via heat sinks. Depending on the ohmic resistance of the transformer 41 and the impedance of the load transposed via the transformer ratio and the desired current strength of the signal becomes the electric potential of the external source 58 selected. Typically, this is the electrical potential of the external source 58 above the supply of the driver stage 40 ,

Die Mindestspannung der Spannungsversorgung 58 kann so ausgelegt werden, dass sie etwas größer als die Summe des Spannungsabfalls über dem bipolaren Transistor 61, 62, dem Spannungsabfall über der einer Halbwicklung der Primärseite des Übertragers 41 bei den gewünschten Amplituden der Stromsendesignale 80, 81 ist und dem Spannungsabfall über dem Messwiderstand 45 ist. Da in dem Hauptstrompfad keine weiteren Elemente in Serie geschaltet sind, ermöglicht dies eine niedrige Mindestspannung.The minimum voltage of the power supply 58 can be designed to be slightly larger than the sum of the voltage drop across the bipolar transistor 61 . 62 , the voltage drop across a half winding of the primary side of the transformer 41 at the desired amplitudes of the current transmit signals 80 . 81 is and the voltage drop across the measuring resistor 45 is. Since no other elements are connected in series in the main current path, this allows a low minimum voltage.

Das Potential des Ist-Signals 47 bleibt dennoch unterhalb des Versorgungspotentials der Treiberstufe 40. Dies wird durch die high-side Anordnung der bipolaren Transistoren 61, 62 und folglich der massen-nahen Anordnung der Last und des Messwiderstands 45 erreicht. Die Messung des Ist-Signals 47 erfolgt gegen Ground als festem Bezugspotential und muss nicht differentiell ausgeführt werden. Eine Pegelverschiebung in den Spannungsbereich des Treibers ist nicht notwendig Weitere Stromverstärkerstufen, z. B. Darlington-Schaltungen, können anstelle oder zusätzlich zu den bipolaren Transistoren 61, 62 verwendet werden.The potential of the actual signal 47 still remains below the supply potential of the driver stage 40 , This is due to the high-side arrangement of bipolar transistors 61 . 62 and consequently the mass-near arrangement of the load and the measuring resistor 45 reached. The measurement of the actual signal 47 takes place against ground as a fixed reference potential and does not have to be differentially executed. A level shift into the voltage range of the driver is not necessary. Further current amplifier stages, eg. As Darlington circuits, instead of or in addition to the bipolar transistors 61 . 62 be used.

Die externe Quelle 58 kann eine geregelte Spannungsversorgung aufweisen. Die vorliegende Treiberschaltung ermöglicht aber auch die Verwendung einer ungeregelten Spannungsversorgung 58.The external source 58 can have a regulated voltage supply. The present driver circuit also allows the use of an unregulated power supply 58 ,

Das Senden des Sendesignals des Signalgenerators 55 erfolgt solange, wie das Soll-Signal 49 auf einen Wert ungleich dem Massenpotential 46 eingestellt ist. Die Amplitude des gesendeten Signals regelt sich so ein, dass Ist-Signal 47 und Soll-Signal 49 übereinstimmen.Sending the transmission signal of the signal generator 55 takes place as long as the desired signal 49 to a value not equal to the mass potential 46 is set. The amplitude of the transmitted signal settles so that the actual signal 47 and desired signal 49 to match.

Wenn Signale von der Sekundärseite des Übertragers 41 erfasst werden sollen, wird das Soll-Signal 49 auf das Massenpotential 46 gelegt. Die beiden bipolaren Transistoren 61, 62 werden in Folge hochohmig geschaltet bis die Amplitude der Stromsendesignale 80, 81 auf Null abfällt und kein Strom mehr von der Spannungsquelle 58 zu der Mittenabzweigung 44 fließt. Die beiden bipolaren Transistoren 61, 62 werden dabei nicht übersteuert. Das Potential der Mittenabzweigung 44 entspricht dann dem Massenpotential 46 wegen der Ankopplung durch den Messwiderstand 45. Damit ist im Empfangsbetrieb die Primärseite des Übertragers auf ein ruhiges Potential gezogen und potentielle Störungen auf dem Bordnetz (conducted interference), die im Übertrager kapazitiv auf die Sekundärseite überkoppeln könnten, spielen keine Rolle.When signals from the secondary side of the transformer 41 to be detected, the target signal 49 to the mass potential 46 placed. The two bipolar transistors 61 . 62 are subsequently switched to high impedance until the amplitude of the current transmission signals 80 . 81 falls to zero and no more power from the voltage source 58 to the middle branch 44 flows. The two bipolar transistors 61 . 62 will not be overdriven. The potential of the middle branch 44 then corresponds to the mass potential 46 because of the coupling through the measuring resistor 45 , Thus, in the receiving mode, the primary side of the transformer is pulled to a quiet potential and potential interference on the electrical system (conducted interference), which could capacitively over-couple in the transformer to the secondary side, play no role.

Die vorhergehenden Ausführungsformen lassen sich kombinieren.The previous embodiments combine.

Weitere Ausgestaltungen sehen Übertrager vor, deren Primärwicklung mehrere Wicklungen aufweist, die sternförmig mit der Mittenabzapfung verbunden sind. Die Anzahl der Teilperioden des Sendesignals wird dann entsprechend der Anzahl der Wicklungen gewählt. Der Treiber wird angepasst, so dass die Anzahl der Ausgänge des Multiplexers und die Anzahl der steuerbaren Stromquellen der Anzahl der Wicklungen entsprechen.Further Embodiments provide transformers, their primary winding has several windings, the star-shaped with the center tap are connected. The number of subperiods of the transmission signal is then chosen according to the number of windings. The driver will be adjusted so the number of outputs of the multiplexer and the number of controllable current sources of Number of windings correspond.

Claims

Driver for a transmission signal ( 70 ) to a transformer ( 41 ), the primary side symmetrical feed-in points ( 42 . 43 ) and a center tap ( 44 ), wherein the driver includes: a connector ( 84 ) for feeding in an actual sig nals ( 47 ) as a measure of a current through the center tap ( 44 ) of the transformer ( 41 ); a subtractor ( 48 ) for generating a difference signal ( 51 ) as a function of the actual signal ( 47 ) and a desired signal ( 49 ); a multiplexer ( 52 ), which is set up, the difference signal ( 51 ) for different subperiods of the transmission signal ( 70 ) to several of its outputs ( 71 . 72 ), per output of the multiplexer ( 52 ) a controllable current sink ( 56 . 57 ) whose control input is connected to the output of the multiplexer ( 52 ) for converting the difference signal ( 51 ) into a current signal ( 59 . 60 ) connected is; each controllable current sink ( 56 . 57 ) a connection ( 85 . 86 ) for outputting the current signals to control inputs of current-controlled current sources whose main current paths each having one of the symmetrical feed-in points ( 42 . 43 ) of the transformer ( 41 ) are connected.

Driver for a transmission signal ( 33 ; 70 ) with: a transformer ( 21 ; 41 ), the primary side symmetrical feed-in points ( 23 . 24 ; 42 . 43 ) and a center tap ( 25 ; 44 ) having; a measuring device ( 45 ) with the center tap ( 25 ; 44 ) for determining an actual signal ( 26 ; 47 ) as a measure of a current through the center tap ( 25 ; 44 ), a subtractor ( 27 ; 48 ) for generating a difference signal ( 30 ; 51 ) as a function of the actual signal ( 26 ; 47 ) and a desired signal ( 28 ; 49 ); a multiplexer ( 31 ; 52 ), which is set up, the difference signal ( 30 ; 51 ) for different subperiods of the transmission signal ( 33 ; 70 ) to several of its outputs ( 35 . 36 ; 71 . 72 ), per output of the multiplexer ( 31 ; 52 ) a controllable power source ( 37 . 38 ; 56 . 61 . 57 . 62 ) whose control input is connected to the output of the multiplexer ( 31 ; 52 ) for converting the difference signal ( 30 ; 51 ) into a stream transmission signal ( 39 . 40 ; 80 . 81 ), whereby main current paths of the controllable current sources ( 37 . 38 ; 56 . 61 . 57 . 62 ) each having one of the primary-side symmetrical feed-in points ( 23 . 24 ; 42 . 43 ) for feeding in the current transmission signal ( 39 . 49 ; 80 . 81 ) are connected in the transformer.

Driver for a transmit signal according to claim 2, wherein the controllable current source comprises a controllable current sink ( 56 . 57 ) for converting the difference signal ( 51 ) into a current signal and a current-controlled current source ( 61 . 62 ) for providing the current transmission signal ( 80 . 81 ) as a function of the current signal ( 59 . 60 ) having.

Driver for a transmission signal according to claim 3, wherein a main current path of the controllable current sink ( 56 . 57 ) between a ground potential ( 46 ) and a control input of the current-controlled current source ( 61 . 62 ) and a main current path of the current-controlled current source ( 61 . 62 ) between a power supply ( 58 ) and the transformer ( 41 ) is switched.

Driver according to one of the preceding claims, wherein the current sink ( 56 . 57 ) has a field effect transistor.

Driver according to one of the preceding claims, wherein the current-controlled current source ( 61 . 62 ) has a bipolar transistor.

Driver according to one of the preceding claims 2 to 6, wherein the measuring device ( 45 ) a measuring resistor of the middle branch ( 44 ) coupled with a defined electrical potential.

Driver according to claim 7, wherein the measuring resistor is connected to a ground ( 46 ) connected is.

Driver according to one of the preceding claims, wherein a reference source ( 29 ; 50 ) for providing the desired signal ( 28 ; 49 ) is provided.

Driver according to claim 9, wherein the reference source ( 29 ; 50 ) for generating a clocked desired signal ( 28 ; 49 ) is set up with a defined amplitude and / or length.

Method for driving a transmission signal, in which the transmission signal is converted into a current through a primary side of a transformer ( 21 ; 41 ), wherein the current in alternation with sub-periods of the transmission signal alternately from one of the at least two primary-side feed points ( 23 . 24 ; 42 . 43 ) to a primary-side center tap ( 25 ; 44 ) and the amplitude of the current is regulated by: an actual signal ( 26 ; 47 ) as a measure of the current at the primary-side center tap ( 25 ; 44 ) of the transformer ( 21 ; 41 ) is tapped; a difference signal ( 30 ; 51 ) as a function of the actual signal ( 26 ; 47 ) and a desired signal ( 28 ; 49 ) is generated; and in synchronism with the subperiods of the transmission signal alternately one of at least two controllable current sources ( 37 . 38 ; 56 . 61 . 57 . 62 ), which are each coupled to one of the primary-side feed points, with the difference signal ( 30 ; 51 ) is controlled such that the current through the power sources ( 37 . 38 ; 56 . 61 . 57 . 62 ) is fed into the respective primary feed-in points.