DE2422958B2

DE2422958B2 - Circuit arrangement for the potential-free transmission of binary signals

Info

Publication number: DE2422958B2
Application number: DE19742422958
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl.-Ing. 6236 Eschborn Franck; Dirk 6370 Oberursel Witt
Original assignee: Hartmann and Braun AG
Current assignee: ABB Training Center GmbH and Co KG
Priority date: 1974-05-11
Filing date: 1974-05-11
Publication date: 1980-03-20
Also published as: DE2422958A1; DE2422958C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur potentialfreien Übertragung von Binärsignalen mit einem Übertrager, dessen Primärwicklung die Binärsignale zugeführt werden und dessen Sekundärwicklung an eine Logikschaltung angeschlossen ist.The invention relates to a circuit arrangement for the potential-free transmission of binary signals with a transformer, whose primary winding the binary signals are fed to and whose secondary winding is connected to a logic circuit.

Für die galvanisch getrennte Übertragung von binären Signalen werden im wesentlichen zwei Methoden angewendet. Bei der einen Methode werden die Signale auf optischem Wege übertragen, wozu häufig auf der Senderseite eine Licht emittierende Diode gewählt wird. Deren Lichtfluß wird von den zu übertragenden Signalen gesteuert und trifft auf einen Phototransistor als Empfänger. Die Anordnung einer Leuchtdiode mit einem Phototransistor ist als Bauteil marktüblich und für Isolationsspannungen in der Größenordnung Kilovolt ausgelegt. Nachteilig ist, daß die zur Lichterzeugung verwendeten Leuchtdioden einen vergleichsweise sehr hohen Betriebsstrom bei einer sehr ungünstigen Spannung benötigen.There are essentially two methods used for the galvanically isolated transmission of binary signals applied. In one method, the signals are transmitted optically, which is often the case a light-emitting diode is selected on the transmitter side. Their light flow is from the to be transmitted Signals controlled and hits a phototransistor as a receiver. The arrangement of a Light-emitting diode with a phototransistor is a standard component on the market and for insulation voltages in the Order of magnitude kilovolts. The disadvantage is that the light-emitting diodes used to generate light require a comparatively very high operating current at a very unfavorable voltage.

Die zweite Methode, Binärsignale potentialfrei zu übertragen, verwendet die magnetische Kopplung mit Impuls-Transformatoren. Dabei werden die zu übertragenden Binärsignale der Primärseite des Transformators zugeführt. Handelt es sich um Signale mit rechteckförmigem Kurvenverlauf, dann werden in der Sekundärseite des Transformators Impulse induziert, die in Abhängigkeit von den Transformatorkennwerten mit einer Dachschräge behaftet sind. Das bedeutet, daß Singale nur bis zu einer gewissen Dauer ohne Unterschreitung ihrer Logikpegel übertragen werden können. Wird die Signaldauer zu groß gemacht, so sinkt die Sekundärspannung unter den Logikpegel ab und die nächste Rückflanke des Signals schwingt um den abgesunkenen Betrag in entgegengesetzter Richtung über. Außer diesen die Übertragungszeit begrenzenden Eigenschaiten sind für die Aussteuerung des Impuls-Transformators relativ hohe Ströme aufzuwenden. The second method of transferring binary signals potential-free uses the magnetic coupling Pulse transformers. The binary signals to be transmitted are the primary side of the transformer fed. In the case of signals with a rectangular shape, the The secondary side of the transformer induces pulses that depend on the transformer parameters are afflicted with a sloping roof. This means that Singals can only be used up to a certain duration without Can be transmitted below their logic level. If the signal duration is made too long, so the secondary voltage drops below the logic level and the next trailing edge of the signal swings around the decreased amount in the opposite direction. Besides these, which limit the transmission time Properties require relatively high currents to be used to control the pulse transformer.

Aus der US-PS 3 760198 ist eine Schaltung zur potentialfreien Übertragung von Signalimpulsen mit einem Übertrager bekannt, bei der die Ausgänge zweier NAND-Gatter mit der Primärwicklung des Übertragers verbunden sind. Der zu übertragende Puls öffnet beide Gatter, so daß an den beiden anderen Gattereingängen eingespeiste synchrone Taktimpulse entgegengesetzter Polarität einen Wechselstromfluß in der Primärwicklung erzeugen, dessen Frequenz der Taktfrequenz entspricht. Unter der Voraussetzung, daß die Pulsdauer der Taktimpulse klein im Vergleich zur Dauer des zu übertragenden Pulses ist, wird in der Sekundärwicklung eine Wechselspannung gleicher Taktfrequenz induziert. Um aus der Wechselspannung eine dem Eingangsimpuls entsprechende Ausgangsspanming zu gewinnen, ist ein Vollweggleich-US Pat. No. 3,760,198 discloses a circuit for floating Transmission of signal pulses with a transmitter known, in which the outputs of two NAND gates are connected to the primary winding of the transformer. The pulse to be transmitted opens both gates, so that synchronous clock pulses fed in at the other two gate inputs are opposite Polarity generate an alternating current flow in the primary winding, the frequency of which is the clock frequency is equivalent to. Provided that the pulse duration of the clock pulses is small compared to Is the duration of the pulse to be transmitted, an alternating voltage is the same in the secondary winding Clock frequency induced. To convert the alternating voltage to an output voltage corresponding to the input pulse to win is a complete match

richter vorgesehen, der die zwischen der Mittelanzapfung und dem jeweiligen Wicklungsteil der Sekundärwicklung induzierten Spannungsanteil gleichrichtet. Aus der DE-OS 2121592 ist eine Schaltungsanordnung zur potentialfreien Übertragung von längen-judge provided between the center tap and the respective winding part of the secondary winding rectifies induced voltage component. From DE-OS 2121592 a circuit arrangement is for potential-free transmission of length

modulierten Gleichspannungssignalen mit einem UND-Gatter bekannt, bei der Gleichspannungssignale an dem einen Eingang und die Impulse eines Generators an dem anderen Eingang des UND-Gatters gelegt sind. Dessen Ausgang ist über eine Impuls-modulated DC voltage signals with an AND gate known in the DC voltage signals at one input and the pulses from a generator at the other input of the AND gate are laid. Its output is via a pulse

übertrager an eine Gleichrichterschaltung angeschlossen. Bei einer Schaltungsvariante weist der Impulsübertrager eine Gegentaktsekundärwicklung auf, dei en Enden an zwei Eingängen eines NOR-Gatters liegen, wobei das Gatter als gleichrichtendes EIement dient.transformer connected to a rectifier circuit. In one circuit variant, the pulse transformer has a push-pull secondary winding on, the ends of which are connected to two inputs of a NOR gate, the gate being used as a rectifying element serves.

Diese beiden bekannten Schaltungsanordnungen sind zur Übertragung von pulsförmigen Signalen auch längerer Dauer geeignet. Sie haben jedoch den Nachteil, daß ein Taktgeber benötigt wird. Eine korrekteThese two known circuit arrangements are also used for the transmission of pulse-shaped signals suitable for longer periods. However, they have the disadvantage that a clock is required. A correct one

so Signalübertragung erfolgt nur unter der Bedingung, daß die Dauer der Taktimpulse stets kürzer ist als die Signaldauer.so signal transmission takes place only under the condition that the duration of the clock pulses is always shorter than that Signal duration.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur potentialfreien Übertra-The invention is based on the object of providing a circuit arrangement for potential-free transmission

J¹J gung von Binärsignalen anzugeben, die ohne Verwendung eines Hilfstaktgebers zur Übertragung von Signalen beliebiger Länge geeignet ist.J ¹ J Specify the generation of binary signals that are suitable for the transmission of signals of any length without the use of an auxiliary clock generator.

Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch gekennzeichneten Merkmale erfindungsgemäß gelöst.The object is achieved according to the invention by the features characterized in the patent claim.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below explained.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Übertrager bezeichnet, dessen Primärwicklung 2 das zu übertragende Bi-In the drawing, 1 denotes a transformer, the primary winding 2 of which is the binary to be transmitted

■r> närsignal zugeführt ist. Seine Sekundärwicklung 3 ist mit den beiden Steuereingängen 5 und 6 eines bistabilen Schaltelementes 4 verbunden, dessen Ausgangsklemme 9 das Binäisignal potentialfrei entnommen werden kann. Das bistabile Schaltelement besteht vorzugsweise aus zwei Invertern 7 und 8. Zwischen dem Ausgang 5 des ersten Inverters 7 und dem Eingang 6 des zweiten Inverters 8 liegt die Sekundärwicklung 3 des Übertragers. Die beiden Inverter zeigen ein bistabiles Kippverhalten, da das am Ausgang 9 des zweiten Inverters 8 anliegende Signal über die Leitung 11 elektrisch auf den Eingang 10 des ersten Inverters 7 mitgekoppelt ist.■ r> närsignal is supplied. Its secondary winding is 3 connected to the two control inputs 5 and 6 of a bistable switching element 4, the output terminal of which 9 the binary signal can be taken potential-free. The bistable switching element consists preferably from two inverters 7 and 8. Between the output 5 of the first inverter 7 and the input 6 of the second inverter 8 is the secondary winding 3 of the transformer. The two inverters show a bistable flip-flop behavior, since the signal present at the output 9 of the second inverter 8 via the Line 11 is electrically coupled to the input 10 of the first inverter 7.

Liegt an der Primärseite des Übertragers ein impulsförmig verlaufendes Signal beliebiger Dauer an,There is a pulse on the primary side of the transformer running signal of any duration,

bo dann wird in der Sekundärwicklung jedesmal ein Impuls induziert, wenn sich der Pegel des Eingangssignals ändert. Jeder in der Sekundärwicklung induzierte Impuls überlagert sich dem Pegel am Eingang 5, 6 der Kippschaltung, die dadurch einen der Summebo then there is a pulse in the secondary winding every time induced when the level of the input signal changes. Each induced in the secondary winding The impulse is superimposed on the level at the input 5, 6 of the flip-flop circuit, which creates one of the sum

h5 der Pegel zugeordneten Kippzustand einnimmt und über beliebig lange Zeit speichert. Die Kippschaltung wechselt ihren Zustand von der einen in die andere stabile Lage erst, wenn das Binärsignal seinen Logik-h5 assumes the tilting state assigned to the level and saves for any length of time. The toggle switch changes its state from one to the other stable position only when the binary signal has reached its logic

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indert. Für die Aufrechterhaltung des Logikpegels am Aus-Schaltungsanordnung nach der Erfindung be- gang 9 sorgt allein die Kippschaltung 4. Da die vorgeim Vergleich zu einem einfachen Impulsüber- schlagene Anordnung nur auf die Pegeländerungen weniger Leistung zur Aussteuerung, denn dem des Eingangssignals reagiert, kann das Eingangssignal gssignal wird nur dann Leistung entnommen, > kapazitiv an die Primärwicklung des Übertragers an- :ine Änderung seines Logikpegels auftritt. Im gekoppelt werden, zum Beispiel über einen Kondeniistand nimmt die Schaltung keinen Strom auf. _Sator 12, wie in der Zeichnung dargestellt.inderts. The flip-flop 4 alone ensures that the logic level at the off circuit arrangement according to the invention is maintained Input signal gssignal is only taken from power> capacitively to the primary winding of the transformer: a change in its logic level occurs. When coupled, for example via a capacitor, the circuit does not consume any current. _S ator 12 as shown in the drawing.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Circuit arrangement for the potential-free transmission of binary signals with a transformer, whose primary winding the binary signals are fed to and its secondary winding is connected to a logic circuit, characterized by the following features

a) the logic circuit is a bistable switching element formed from two inverters (7, 8),

b) the output (5) of the first inverter (7) is connected to the input via the secondary winding (3) (6) of the second inverter (8) connected,

c) ain output (9) of the second inverter, which is connected to the input (10) of the first inverter connected, the transmitted signals are removable.