DE2407892C3

DE2407892C3 - Input stage of a receiver of a balanced signal transmission device

Info

Publication number: DE2407892C3
Application number: DE19742407892
Authority: DE
Inventors: Niels Soenderborg Thun (Dänemark)
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Filing date: 1974-02-19
Publication date: 1976-10-14

Description

Die Erfindung betrifft eine Eingangsstufe eines Empfängers einer erdsymmetrischen Signalübertragungseinrichtung, bei der das Signal in Form eines eingeprägten Stroms über eine Doppelleitung übertragbar und empfangsseitig über einen Widerstand geleitet ist.The invention relates to an input stage of a receiver of a balanced signal transmission device, in which the signal in the form of an impressed current can be transmitted over a double line and is routed on the receiving side via a resistor.

Derartige Signalübertragungseinrichtungen werden in der Regel zur übertragung von Meßwerten in Form analoger oder digitaler Signalean eine entfernt liegende Auswertungsstelle verwendet. Es ist jedoch auch möglich, sie zur übertragung von Infoimationssignalen. wie Sprachsignalen, zu verwenden.Such signal transmission devices are generally used to transmit measured values in the form analog or digital signals to a remote evaluation point. However, it is also possible they for the transmission of infoimation signals. like voice signals.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (DT-OS 20 63 992) wird empfangsseitig an einem einzigen, zwischen den beiden Leitungen der Doppelleitung liegenden Widerstand eine dem übertragenen Strom proportionale Spannung zur Auswertung oder Weiterverarbeitung abgegriffen. Hierbei besteht die Gefahr, daß eine empfangsseitige Erdung, die häufig notwendig ist oder bei unvollkommener Isolation gegenüber Erde auftritt, dazu führen kann, daß sich symmetrisch eingekoppelte Störströme voll in der empfangsseitigen Ausgangsspannung auswirken. Ferner ergäbe sich bei Anschluß der Empfangsseite an eine Gleichspannungsquelle für die Stromversorgung gleichstrommäßig eine Unsymmetrie.In a known device of this type (DT-OS 20 63 992), a single, between the two lines of the double line a resistance to the transmitted current proportional voltage tapped for evaluation or further processing. Here is the There is a risk of earthing at the receiving end, which is often necessary or if the insulation is imperfect occurs with respect to earth, can lead to symmetrically coupled interference currents fully in the affect the receiving output voltage. Furthermore, when the receiving end is connected, this would result in a DC voltage source for the power supply has a direct current unbalance.

Es ist ferner bekannt (»Telemetering Systems« von Bordon und Mayo —Wells, Reinhold Publishing Corporation, New York, 1959, S. 77), zur Fernübertragung einer Meßgröße einen erdunsymmetrischen, mit einer Wechselspannung gespeisten Stromkreis zu verwenden. Auf Seiten der Meßstelle liegen zwei antiparallelgeschaltete Gleichrichter jeweils in Reihe mit einem Teil eines Drehwiderstandes, dessen Schleifer in Abhängigkeit von seiner Meßgröße verstellbar und mit dem einen Pol der Speisespannungsquelle verbunden ist. Auf der Empfangsseite liegen ebenfalls zwei antiparallelgeschaltete Gleichrichter in Reihe mit jeweils einer der Spulen eines Kreuzspulmeßgerätes. Der Verbindungspunkt der Spulen liegt am anderen Pol der Speisespannungsquelle. In Abhängigkeit von der Schleiferstellung fließt in der einen Spule ein anderer Strom als in der anderen Spule. Der Zeiger des Kreuzspulmeßgeräts stellt sich dabei auf die Drehwinkellage des resultierenden Magnetfeldes beider Spulen ein. Eine hierbei zwischen der Hin- und Rückleitung eingekoppelteIt is also known ("Telemetering Systems" by Bordon and Mayo-Wells, Reinhold Publishing Corporation, New York, 1959, p. 77), for the long-distance transmission of a measured variable an unbalanced-earth, to use a circuit supplied with an alternating voltage. On the part of the measuring point are two anti-parallel rectifiers in series with a part of a rotary resistor, its Grinder adjustable as a function of its measured variable and with one pole of the supply voltage source connected is. There are also two anti-parallel rectifiers on the receiving side in series with one of the coils of a cross-coil measuring device. The connection point of the Coil is at the other pole of the supply voltage source. Depending on the position of the grinder a different current flows in one coil than in the other coil. The pointer of the cheese meter adjusts itself to the angular position of the resulting magnetic field of both coils. One here coupled between the forward and return lines

Störspannung — ähnlich wie es hier in i- i g. ! fur l/_s, dargestellt ist — würü'e bei gleichem Widerstand der Spulen durch beide den gleichen zusätzlichen Strom treiben. Dies hätte eine Veränderung der Spulenströme und gleiche Beträge zur Folge. Soweit die Spulenströme ohne Störeinfluß nicht gleich waren. nur in der mittleren Stellung des Schleifers sind sie gleich, ändern sich beide Ströme auf Grund des Störeinflusses nicht im gleichen Verhältnis. Die Folge ist eine Änderung der Drehwinkellage des aus der vektoriellen überlagerung der Spulenfelder resultierenden Magnetfeldes, d. h. ein Meßfehler. Auch Änderungen des Leitungswiderstandes, des Drehwiderstandes und der Spulenwiderstände, die thermisch oder alterungsbedingt sein können, beeinflussen die Genauigkeit der Anzeige des Meßergebnisses. Die Zeigerstellung folgt der Drehwinkelstellung des Schleifers nicht linear. Sie ist ferner nicht nur von der Frequenz einer Störspannung, sondern auch von der Frequenz der Speisewechselspannung abhängig. Alle diese Abhängigkeiten sind bei Erdsymmetrie und übertragung eines eingeprägten Signalstroms weitgehend vermieden.Interference voltage - similar to what is shown here in i- i g. ! for 1 / _s - would drive the same additional current through both coils with the same resistance. This would result in a change in the coil currents and the same amounts. As far as the coil currents were not the same without interference. They are only the same in the middle position of the wiper, if the two currents do not change in the same ratio due to the interference. The consequence is a change in the angular position of the magnetic field resulting from the vectorial superposition of the coil fields, ie a measurement error. Changes in the line resistance, the rotary resistance and the coil resistances, which can be thermal or aging, also affect the accuracy of the display of the measurement result. The pointer position does not follow the angle of rotation of the grinder linearly. Furthermore, it is not only dependent on the frequency of an interference voltage, but also on the frequency of the AC supply voltage. All these dependencies are largely avoided in the case of earth symmetry and the transmission of an impressed signal current.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Eingangsstufe für die Signalübertragungseinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die Störungen in höherem Maße unterdrückt und trotz cmpfangsseitiger Gleichspannungsversorgung auch gleichspannungsmäßig symmetrisch ist.The invention is based on the object of a Specify input stage for the signal transmission device of the type mentioned, the interference to a greater extent suppressed and despite cm reception DC voltage supply is also symmetrical in terms of DC voltage.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der empfangsseitige Widerstand in zwei gleiche in Reihe geschaltete Meßwiderstände aufgeteilt ist. in deren Verbindungszweig eine geerdete Gleichspannungsquelle liegt, und daß die durch die Hin- und Rückleitung der übertragungsleitung fiießenden Ströme in einen allein der Summe dieser beiden Ströme proportionalen Arbeitsstrom umsetzbar sind. Durch diese Aufteilung des empfangsseitigen Widerstands in zwei gleiche Meßwiderstände ergibt sich empfangsseitig ein weitgehend erdsymmetrischer Aufbau, bei dem symmetrisch eingekoppelte Störwechselströme nicht in der Ausgangsspannung auftreten, wozu auch die alleinige Abhängigkeit des ausgangsseitigen Arbeitsstroms von der Summe der in der Hin- und Rückleitung der übertragungsleitung fließenden Ströme beiträgt. Diese Abhängigkeit sorgt gleichzeitig dafür, daß auch die empfangsseitige Betriebsspannung nicht im Ausgangssignal in Erscheinung tritt.According to the invention, this object is achieved in that the receiving-side resistance in two the same series-connected measuring resistors is divided. in their connection branch a grounded DC voltage source is, and that the flow through the forward and return lines of the transmission line Currents can be converted into an operating current that is proportional to the sum of these two currents alone are. This division of the resistance on the receiving side into two equal measuring resistors results At the receiving end there is a largely symmetrical structure with symmetrically coupled interfering alternating currents do not occur in the output voltage, including the sole dependency of the output side Working current from the sum of in the outward and return lines of the transmission line flowing currents contributes. This dependency ensures at the same time that the operating voltage on the receiving side is also ensured does not appear in the output signal.

Vorzugsweise ist der Arbeitsstrom gleich der halben Summe der beiden Ubertragungsleitungsströme. Da beide Ströme gleich sind, ist der Arbeitsstrom exakt gleich dem übertragenen Strom.The working current is preferably equal to half the sum of the two transmission line currents. There Both currents are the same, the working current is exactly the same as the transmitted current.

Im einzelnen kann dies dadurch erreicht werden, daß die Summe der an den empfangsseitigen Meßwiderständen auftretenden Spannungsabfälle vermindert um eine dem Arbeitsstrom proportionale Spannung einem Differenzverstärker zuführbar ist, durch dessen Ausgangssignal ein vom Arbeitsstrom durchflossenes Stromstellglied derart steuerbar ist, daß die Eingyngsspannung des Differenzverstärkers gleich null ist. Hierbei handelt es sich um einen Regelvorgang, der dafür sorgt, daß der Arbeitsstrom in einem festen Verhältnis zur Summe der in beiden Leitungen der Doppelleitung fließenden Ströme bleibt und bei entsprechender Wahl der Proportionalitätsfaktoren gleich der halben Summe dieser Ströme ist. Störsignale werden hierbei selbsttätig ausgeregelt, oder sie kompensieren sich bei gegensinnigen Vorzeichen in der Summe.In detail, this can be achieved by adding the sum of the measuring resistors at the receiving end occurring voltage drops reduced by a voltage proportional to the operating current can be fed to a differential amplifier, through whose output signal a through which the working current flows Current control element can be controlled in such a way that the input voltage of the differential amplifier is the same is zero. This is a regulating process that ensures that the working current is in a steady state Relation to the sum of the currents flowing in both lines of the double line remains and with a corresponding Choice of proportionality factors is equal to half the sum of these currents. Interfering signals are automatically adjusted here, or they compensate for opposite signs in the Total.

Ein besonders einfacher Aufbau der Eingangsstufe ergibt sich, wenn dafür gesorgt ist, daß zwischen dem nicht mit der empfangsseitigen Gleichspannungsquelle verbundenen Anschluß des ersten empfangsseitigen Meßwiderstands und der Verbindung des zweiten emplangsseitigen Meßwiderstands mit der empfangsseitigen Gleichspannungscjuelle der erste Längszweig einer empfangsseitigen Widerstandsbrücke und zwischen der Verbindung des ersten empfangsseitigen Meßwiderstands mit der empfangsseitigen Gleichspannungsquelle und dem nicht mit der empfangsseitigen Gleichspannungsquelle verbundenen Anschluß des zweiten Meßwiderstands der zweite Längszweig der empfangsseitigen Widerstandsbrücke liegt und im Querzweig der empfangsseitigen Widerstandsbrücke der Eingang des empfangsseitigen Differenzverstärkers liegt und daß der Arbeitsstrom zwischen zwei in Reihe liegenden Teilwiderständen in dem einen Längszweig der empfangsseitigen Widerstandsbrücke abgezweigt ist, die zwischen dem einen Pol der Gleichspannungsquelle und dem einen Eingangsanschluß des empfangsseitigen Differenzverstärkers liegen. Selbst wenn die Brücke nicht vollständig abgeglichen ist, kann sie zumindest zu einer erheblichen Verminderung des Einflusses der Betriebsgleichspannung und von unsymmetrischen Stönignalen beitragen. Db Ableitung des Arbeitsstroms aus einem Längszweig der Brücke ergibt eine einfache Art der Einführung einer dem Ist-Wert des Arbeitsstroms proportionalen Spannung mit entsprechendem Vorzeichen in den Querzweig der Widerstandsbrücke.A particularly simple structure of the input stage results if it is ensured that between the connection of the first receiving-side measuring resistor and the connection of the second receiving-side measuring resistor with the receiving-side DC voltage source, the first series branch of a receiving-side resistor bridge and between the connection of the The first receiving-side measuring resistor with the receiving-side DC voltage source and the connection of the second measuring resistor not connected to the receiving-side DC voltage source, the second series branch of the receiving-side resistance bridge is located and the input of the receiving-side differential amplifier is located in the cross-branch of the receiving-side resistance bridge and that the working current between two series partial resistors is in the a series branch of the resistance bridge on the receiving side is branched off, which between the one pole of the DC voltage ngsquelle and the one input terminal of the receiving-side differential amplifier. Even if the bridge is not completely balanced, it can at least contribute to a considerable reduction in the influence of the DC operating voltage and of asymmetrical noise signals. Db derivation of the working current from a series branch of the bridge results in a simple way of introducing a voltage proportional to the actual value of the working current with a corresponding sign in the cross branch of the resistance bridge.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß der mit dem einen Pol der Gleichspannungsquelle verbundene Teilwiderstand des einen Längszweiges der empfang>seitigen Widerstandsbrücke doppelt so groß wie einer der empfangsseitigen Meßwiderstände ist und die in jeweils einem der beiden Längszweige der empfangsseitigen Widerstandsbrücke zu beiden Seiten des Querzweiges sich diagonal gegenüberliegenden Widerstände einander gleich sind. Die Teilwiderstände sind dabei so bemessen, daß die Summen der Teilwiderstände des ersten Längszweiges der empfangsseitigen Widerstandsbrücke gleich der Summe des anderen Widerstands dieses Längszweiges und des einen empfangsseitigen Meßwiderstands ist. Dies führt einerseits zu einem vollständigen Abgleich der Brücke und andererseits zu einer Halbierung der Summe der Ubertragungsleitungsströme.It is preferably ensured that the one connected to one pole of the DC voltage source Partial resistance of a series branch on the receiving side Resistance bridge is twice as large as one of the measuring resistors on the receiving side and the in in each case one of the two series branches of the resistance bridge on the receiving side on both sides of the Transverse branch diagonally opposite resistances are equal to each other. The partial resistances are dimensioned so that the sums of the partial resistances of the first series branch of the receiving side Resistance bridge equal to the sum of the other resistance of this series branch and the one on the receiving side Measuring resistor is. On the one hand, this leads to a complete alignment of the bridge and on the other hand to halving the sum of the transmission line currents.

Ein besonders einfacher Aufbau der Stromstell glieder ergibt sich, wenn jedes Stromstellglied einer Transistor aufweist, der mit seinem Hauptstrompfac in der vom zu steuernden Strom durchflossenen Lei tung liegt. Insbesondere kann dafür gesorgt sein, dal; jedes Stromstellglied einen zweiten Transistor aufweist, der mit seinem Hauptstrompfad zwischen derr Steueranschluß und einem der Hauptanschlüsse de« ersten Transistors liegt. Diese Anordnung weist eine hohe Stromverstärkung bei geringem Eingangswiderstand auf. Sie ist verhältnismäßig temperaturunemp findlich und weitgehend rückwirkungsfrei. Diese Eigenschaften steigern die Konstanz des Verhältnisse; der Ströme zueinander. Ferner läßt sich diese Anord nung leicht in Form eines integrierten Schaltkreise: ausbilden.A particularly simple structure of the Stromstell members results when each current control element has a transistor, which with its Hauptstrompfac in the line through which the current to be controlled flows. In particular, it can be ensured that; each current actuator has a second transistor with its main current path between derr Control connection and one of the main connections of the first transistor is located. This arrangement has a high current gain with low input resistance. It is relatively temperature unemp sensitive and largely free of retroactive effects. These properties increase the constancy of the relationship; of the currents to each other. Furthermore, this arrangement can easily be in the form of an integrated circuit: form.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werder im folgenden an Hand von schematischen ZeichThe invention and its developments are shown below with reference to schematic drawings

nungen bevorzugter Ausführungsbeispiele naher beschrieben. Es zeigtDescriptions of preferred exemplary embodiments are described in more detail. It shows

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der übertragungseinrichtung ohne empfangsseitige Spannungsversorgung, s1 shows a basic circuit diagram of the transmission device without power supply on the receiving side, s

Fig. 2 die Einrichtung nach Fig. 1 mn sende- und empfangsseitiger Gie'chspannungsquelle zur Spannungsversorgung,Fig. 2 the device according to Fig. 1 mn send and receiving-side DC voltage source for power supply,

F i g. 3 ein Prinzipschaltbild der Übertragungseinrichtung mit empfangsseitiger Einga-gsstufe bei empfangsseitiger Anordnung der Belriebsgleichspannungsquelle, F i g. 3 shows a basic circuit diagram of the transmission device With input stage on the receiving side with the supply side arrangement of the DC voltage source,

F i g. 4 ein ausführlicheres Schaltbild der Einrichtung nach Fig. 3 undF i g. 4 shows a more detailed circuit diagram of the device according to FIGS. 3 and

Fig. 5a un4 5b Ersatzschaltbilder der empfangszeitigen Emgangsstufe unter verschiedenen Bedingungen zur Ermittlung der Werte der Meß- und Brücken widerstände.Fig. 5a and 5b equivalent circuit diagrams of the receiving time Receiving stage under different conditions to determine the values of the measurement and Bridge resistances.

Die sendeseitige Stromgeneratoranordnung G bewirkt die Umformung eines dem zu übertragenden Signal, z. B. einem Meßsignal, proportionalen Stroms /_s in Ströme /, und /,, die einander gleich und dem Strom I_s starr proportional sind, wobei der Proportionalitätsfaktor gleich 1 sein kann. Die Stromgeneratoranordnung G enthält zwei gleichsinnig in Reihe geschaltete im wesentlichen gleiche Stromgeneratoren G₁ und G₂. deren Verbindungsleitung geerdet sein kann. Die übertragung erfolgt über eine erdsvmmetrische verdrillte Doppelleitung, deren Hin- und Rückleitung jeweils einen Gesamtleitungswiderstand von R_L - R_L1 + R₁₂ hat.The current generator arrangement G on the transmission side effects the conversion of a signal to be transmitted, e.g. B. a measurement signal, proportional current / _s in currents /, and / ,, which are equal to each other and rigidly proportional to the current I _s , wherein the proportionality factor can be equal to 1. The current generator arrangement G contains two essentially identical current generators G ₁ and G ₂ connected in series in the same direction. whose connecting line can be grounded. The transmission takes place via a grounded twisted pair line, the outgoing and return lines each have a total line resistance of R _L - R _L1 + R ₁₂ .

Zwischen den Enden 1 und 2 der übertragungsleitung liegt ein in zwei gleiche Meßwiderstände R_W1 und K_w2 aufgeteilter McUwidersland. an dem eine dem Strom /_v proportionale Spannung (.', zur weiteren Verarbeitung b/w. Auswertung abnehmbar i·-:. Die Verbindungsleitung der Meßwiderstände /?„. und R_U2 ist geerdet.Between the ends 1 and 2 of the transmission line there is a _{McUwidersland} _{divided into two equal measuring resistors R W1} and K w2. at which a _{voltage proportional to the current / v} (. ', can be removed for further processing b / w. evaluation i · - :. The connecting line of the measuring resistors /? „. and R _U2 is grounded.

Die Einkopplung cnes unsymmetrischen Störsiunals ist in F i g. 1 durch eine einseitig geerdete, mit der Doppelleitung über Störwiderstände Z₁ und Z, verbundene Spannungsquelle mit der Klemmenspannung U_s, schematisch dargestellt. Die Einkopplung eines asymmetrischen Störsignals ist durch einen Storstromgenerator mit dem beispielsweise induktiv eingeprägten Störstrom /_s-, in der Rückleitung der Doppelleitung dargestellt. Λ, be/eichnel den Erdwiderstand. The coupling in of the asymmetrical interference signal is shown in FIG. 1 by a voltage source earthed on one side and connected to the double line via interference resistors Z ₁ and Z, with the terminal voltage U _s , shown schematically. The coupling of an asymmetrical interference signal is shown by a interference current generator with, for example, inductively impressed interference current / _s -, in the return line of the double line. Λ, be / calibrated the earth resistance.

Zunächst sei der Fall betrachtet, daß nur eine symmetrische Störspannung i'_s, an einer beliebigen Stelle der übertragungsleitung eingekoppelt werde, so daß der Leitungswidersland von dieser Stelle bis zum Ende der Leitung den Wert R₁₂ und bis zum Anfang den Wert R,, aufweist. Dann gilt für die Ausgangsspannung V_A /wischen Leitungsenden 1 und 2 mitFirst, consider the case that only a symmetrical interference voltage i ' _{s is} coupled in at any point on the transmission line, so that the line cross country from this point to the end of the line has the value R ₁₂ and to the beginning the value R ,, . Then applies to the output voltage V _A / between line ends 1 and 2 with

sowie bei sehr großem Innenwiderstand der Stromgeneratoren as well as with very high internal resistance of the power generators

so daß bei symmetrischer Anordnung von Hin- und Rückleitung, z. B. durch Verdrillung, mit Z₁ - Z₂ der Einfluß der Störspannung l/_s, völlig verschwindet"so that with a symmetrical arrangement of outward and return lines, z. B. by twisting, with Z ₁ - Z ₂ the influence of the interference voltage l / _s , completely disappears "

Aber auch bei endlichen oder sehr kleinen Innenwiderständen der Stromgeneratoren G₁ und G₂ tritt die Störspannung U_Sl nicht in der Ausgangsspannung U_A in Erscheinung, wenn beide gleich ausgebildet und folglich ihre Innenwiderstände gleich sind.But even with finite or very small internal resistances of the current generators G ₁ and G ₂ , the interference voltage U _Sl does not appear in the output voltage U _A if both are of the same design and consequently their internal resistances are the same.

Ebenso wirkt sich ein eingeprägter Störstrom /_Sr nicht aus. Dieser wird auf Grund des starr bleibenden Verhältnisses von /_s zu J₁ und I₂ ausgeregelt.An applied interference current / _{Sr also has} no effect. This is corrected on the basis of the remaining fixed ratio of / _s to J ₁ and I ₂ .

Will man nun zur Stromversorgung sendeseitig eine Gleichspannungsquelle t/_s und/oder empfangsseitig eine Gleichspannungsquelle U_f vorsehen, so wird diese zwischen den sendeseitigen Erdpunkt e_s und den einen Stromgenerator G₁ bzw. den empfangsseitigen Erdpunkt e_E und den einen Meßwiderstand R_M2 gelegt. Bei Verwendung zweier Spannungsquellen U_s und U_E liegen diese gleichsinnig in Reihe und jeweils mit dem gleichen Pol an Erde.If you want to provide a DC voltage source t / _s on the transmitting side and / or a direct voltage source U _{f on the} receiving side, this is placed between the transmitting-side earth point e _s and the one current generator G ₁ or the receiving-side earth point e _E and the one measuring resistor R _M2 . When using two voltage sources U _s and U _E , these are in the same direction in series and each with the same pole to earth.

Es ist aber auch möglich, bei Verwendung nur einer einzigen Gleichspannungsquelle, die ein Gleichspannungsnetz speist, die für den Anschluß der Gleichspannungsquellen vorgesehenen Anschlüsse der übertragungseinrichtung mit diesem Gleichstromversorgungsnetz zu verbinden, so daß die für den Anschluß der gleichnamigen Pole der Gleichspannungsquellen vorgesehenen Anschlüsse der übertragungseinrichtung galvanisch miteinander verbunden sind.But it is also possible, when using only a single DC voltage source, a DC voltage network feeds the connections of the transmission device provided for the connection of the DC voltage sources to be connected to this DC power supply network, so that for the connection of the poles of the same name of the DC voltage sources provided connections of the transmission device are galvanically connected to one another.

(3)(3)

Bei der Einrichtung nach Fig. 2 ist zwar jede Spannungsquelle U_s und U_f bestrebt, einen Strom über den Erdwiderstand R_e zu treiben, doch heben sich diese bei Gleichheit der Ströme 7, und I₂ auf. Der Erdwiderstand R_e kann daher als praktisch unendlich groß angesehen werden. Dagegen verursacht die empfangsseilige Gleichspannungsquelle U_L gleichspannungsmäßig eine Unsymmetrie, die jedoch, wie nachstehend erläutert wird, kompensiert werden kann. Wechselspannungsmäßig und damit für induktiv und/oder kapazitiv eingekoppelte Störsignale bleibt die Symmetrie jedoch erhalten, da es auf einfache Weise möglich ist. den Wechselstromwiderstand einer Gleichspannungsquelle sehr klein zu halten, z. B. durch überbrückung mittels Kondensatoren hoher Kapazität und damit kleinen kapazitiven Widerstand für die Störsignalfrequenzen.In the device according to FIG. 2, each voltage source U _s and U _f endeavors to drive a current via the earth resistance R _e , but these cancel each other out if the currents 7 and I _{2 are} equal. The earth resistance R _e can therefore be regarded as practically infinite. In contrast, the DC voltage source U _{L connected to} the receiver causes an asymmetry in terms of DC voltage, which, however, as will be explained below, can be compensated. In terms of alternating voltage and thus for inductively and / or capacitively coupled interference signals, the symmetry is retained, since it is possible in a simple manner. to keep the AC resistance of a DC voltage source very small, e.g. B. by bridging by means of capacitors of high capacitance and thus small capacitive resistance for the interfering signal frequencies.

F i g. 3 stellt rechts das Prinzipschaltbild der empfangsseitigen Eingangsstufe mit einer Gleichspannungsquelle U_E dar.F i g. 3 shows the basic circuit diagram of the receiving-side input stage with a DC voltage source U _E on the right.

Diese Eingangsstufe setzt die einander gleichen, dem sendeseitigen Signalstrom I_s proportionalen Ströme 7, und I₂ in einen unsymmetrischen Arbeitsstrom / _A um, der über einen einseitig geerdeten Arbeitswiderstand R_A geleitet wird, an dem eine dem Strom 7_S proportionale Spannung U_A zur Weiterverarbeitung bzw. Auswertung abnehmbar ist.This input stage converts the same currents 7 and I ₂ , which are proportional to the transmit-side signal current I _s , into an asymmetrical working _{current / A} , which is passed through a working resistor R _A grounded on one side, at which a voltage U _A proportional to _{the current 7 S is used} Further processing or evaluation can be removed.

Dabei werden die an den Meßwiderständen R_Ml und R_M2 abfallenden Spannungen, die im wesent-The voltages falling across the measuring resistors R _Ml and R _M2 , which are essentially

υ /υ /

lichen den Strömen I₁ und /₂ proportional sind, abgegriffen und im gleichen Verhältnis summiert und um eine dem Arbeitsstrom I_A proportionale Ausgangsspannung eines im Idealfalle rückwirkungsfrei arbeitenden Strommeßgliedes SAf vermindert, so daß sich eine Differenzspannung U₁, ergibt, für die gilt:Lichen are proportional to the currents I ₁ and / ₂ , tapped and summed up in the same ratio and reduced by an output voltage proportional to the working current I _{A of} a current measuring element SAf, which ideally works without feedback, so that a differential voltage U ₁ results, for which the following applies:

(4)(4)

Diese Differenzspannung U_n wird in einem Differenzverstärker A verstärkt und steuert über ein Slromstellglied S den Arbeitsstrom I_Λ so. daß U_D gleich null ist. Dann giltThis differential voltage U _n is amplified in a differential amplifier A and controls the operating current I _Λ so via a current control element S. that U _{D is} equal to zero. Then applies

(5)(5)

Dieser Strom I_Λ ist unabhängig von L',. Da beide Ströme /, und /, voraussetzungsgemäß einander und dem Signalstrom /_s gleich sind, sich überdies gleichsinnige, einander gleiche Störströme in der Summe /, + /, aufheben, ist der Arbeitsstrom I_A zum einen gleich /_s und zum anderen auch unabhängig von derartigen Störströmen.This current I _Λ is independent of L ',. Since both currents /, and /, are the _{same as each other and the signal current / s} , and interfering currents in the same direction, equal to each other in the sum /, + /, cancel each other out, the working current I _{A is} on the one hand equal / _s and on the other hand also independent of such interference currents.

Fig. 4 stellt eine spezielle Ausführungsform der Anordnung nach Fig. 3 dar. Der nicht mit der Gleichspannungsquelle U₁ verbundene Anschluß desFig. 4 shows a special embodiment of the arrangement according to FIG. 3. The terminal of the not connected to the DC voltage source U ₁

einen Meßwiderstands R_W1 bzw. R_W2 ist jeweils übe einen Längszweig R,_t. R₁₂ bzw. R₁ ₄. R₁₃ eine Widerstandsbrücke mit dem an der Gleichspannungs quelle U₁. angeschlossenen Anschluß des anderer Meßwiderstands R_SI2 bzw. R_V} verbunden, so dai die Meßwiderstände R_wl. Λ_Λ/2 und Brückenwider stände R,, bis R_;4 ein Kreuzglied bilden. Im Brücken querzweig liegt der Eingang des Differenzverstär kers A. der ebenfalls aus der Gleichspannungsquelk U₁ gespeist wird. Der mit dem Meßwiderstand R_w; verbundene Widerstand R₁₂ besteht aus zwei Teilwiderständen R₁₂₁ und R₁₂₂. Vom Verbindungspunkt der Teilwiderständc R₁₂₁ und R,₂₂ zweigt dei Arbeitsstromkreis ab, in dem das Stromstellglied 5 liegt. Dieses enthält (wie die Stromstellglieder S₁ und S₂ auf der Sendeseite) einen mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke unmittelbar im Arbeitsstromkreis liegenden Transistor T₁ und einen Feldeffekt-Transistor T₂. der mit der Basis und dem Kollektor des Transistors T₁ nach Art einer Darlington-Schaltung verbunden ist. Der Emitter des Transistors T₂ ist mit dem Ausgang des Differenzverstärkers A verbunden. Unter der vereinfachenden Annahme, daß die Meßwiderstände R„, und R_W2 sehr klein gegenüber den Brückenwiderständen sind, so daß der Spannungsabfall an den Meßwiderständen im wesentlichen nur durch die Ströme /, und I₂ bestimmt ist und mita measuring resistor R _W1 or R _W2 is in each case via a series branch R, _t . R ₁₂ or R ₁ ₄ . R _{13 is} a resistor bridge with the DC voltage source U ₁ . connected terminal of the other measuring resistor R _SI2 or R _V} , so that the measuring resistors R _wl . Λ _{Λ / 2} and bridge resistances R ,, to R _{; 4 form} a cross member. The input of the differential amplifier A. which is also fed from the DC voltage source U _{1 is located in the bridges.} The one with the measuring resistor R _w; connected resistor R ₁₂ consists of two partial resistors R ₁₂₁ and R ₁₂₂ . From the junction of the partial resistances R ₁₂₁ and R, ₂₂ , the working circuit branches off in which the current control element 5 is located. This contains (like the current actuators S ₁ and S ₂ on the transmitting side) a transistor T ₁ with its collector-emitter path directly in the working circuit and a field effect transistor T ₂ . which is connected to the base and the collector of the transistor T ₁ in the manner of a Darlington pair. The emitter of the transistor T ₂ is connected to the output of the differential amplifier A. Under the simplifying assumption that the measuring resistors R n, and R _{W2 are} very small compared to the bridge resistors, so that the voltage drop across the measuring resistors is essentially only determined by the currents I _{, and I 2} and with

U_n = U₁ - U₂ , U _n = U ₁ - U ₂ ,

U₂ U ₂

^Kl 3 + ^K1A ^K l 3 + ^K 1A

^RliRli

L₁ ^ /,«,, + (L₁. - '·*■««'-RTpj-'XY' ^Λ R₁₁ + R₁₂ + R L ₁ ^ /, «,, + (L _1. - '· * ■« «' - RTpj-'XY ' ^Λ R ₁₁ + R ₁₂ + R

U₀= U₁-U₂ * U ₀ = U ₁ -U ₂ *

R_L2 R _L2

Γ+ RJ Γ + RJ

Wählt manOne chooses

Mit U_n —► 0 ergibt sichWith U _n - ► 0 results

R,R,

(10)(10)

(15)(15)

Rn + Rl2Rn + Rl2 Rhi + Ri-4Rhi + Ri-4 22

Will man die Brückenwiderstände weniger hoch-If you want to reduce the bridge resistances

so daß U_D unabhängig von U₁ wird, und wählt man ohmig im Verhältnis zu den Meßwiderständen R_m so that U _D becomes independent of U ₁ , and one chooses ohmic in relation to the measuring resistances R _m

und Rm₂ wählen, dann führt eine genauere Rechnung R^_n <k R_tl (11) ^zu folgender Bemessung des Kreuzgliedes. Hierbeiand select Rm ₂ , then a more precise calculation R ^ _n <k R _tl (11) ^{leads to the} following dimensioning of the cross member. Here

dann reduziert sich der Ausdruck für U_D zuthen the expression for U _{D is} reduced to

g g gg g g

sei auf Fig. 5a Bezug genommen, die allein das Kreuzglied darstellt. Danach gilt mitreference is made to Fig. 5a, which alone Cross member represents. Thereafter applies with

U_D * -YiI₁Ru₁ +
Wählt man U _D * -YiI ₁ Ru ₁ +
One chooses

Rmi — R.V2 —Rmi - R.V2 -

dann giltthen applies

Ii, * Λ(Z₁ Ii, * Λ (Z ₁

(12)(12)

(13)(13)

(14)(14)

und bei \_A — 0: and with \ _A - 0:

U₁₁ U ₁₁ = /μι · Κλπ . = / μι · Κλπ. (16)(16) hnhn = i|+i₄,= i | + i ₄ , (37)(37) U₁ U ₁ = U_n + /₄ · R_Ll , = U _n + / ₄ R _Ll , (18)(18) hH Ue - U_n Ue - U _n (19)(19) R_El + R_E2 R _El + R _E2 609 642/290609 642/290

it U/it U /

1010

und damitand thus

+ R₁ + R ₁

Weiter soll U_n von ülcichtakistörsignalcn frei sein. Diese Bedingung läßt sich wie folgt darstellen:Furthermore, U _n should be free of interference signals. This condition can be represented as follows:

, (30), (30)

R\R \

Ml + K₁₂ + ^ΛΛ/ΙMl + K ₁₂ + ^Λ Λ / Ι

Ferner giltFurthermore applies

L₂ = Ii-R₁..,. L ₂ = Ii-R ₁ ..,.

U₁₂ = -I/., + I₂) ■ K„2 + U₁ U ₁₂ = -I /., + I ₂ ) ■ K "2 + U ₁

^{/j =/ j =} Κϊ'Κϊ '

(201 5(201 5

(2.) ^I0 (22)(2.) ^I0 (22)

(23) '⁵ (241(23) ' ⁵ (241

ι, ο. /,ι, ο. /,

Damit (.,, unabhängig von /, ist. muli der Faktor bei / = 0 sein, alsoThus (. ,, independent of /,. Muli is the factor be at / = 0, so

Ui ' R 1.2Ui 'R 1.2

" \I2 °I.J ..1 + ^/.4 +" \ I2 ° IJ ..1 + ^ /. 4 +

_ a_ a

- ~ X7+ R₁., '- ~ X7 + R _1. , '

(25)(25)

Wählt man aus Symmetriegründen R_An = R_M2, dann zeigt ein Vergleich der beiden gleich Null zu setzenden Faktoren bei U_t: und /,., daß gelten muß _{If R An} = R _{M2 is} chosen for reasons of symmetry, then a comparison of the two factors to be set equal to zero at U _t: and /,

Dies ergibtThis gives

R\I2R \ I2

Re2 = Rn + Rm₁ ■ (33) Re2 = Rn + Rm ₁ ■ (33)

Aus Symmetriegründen wird ferner gewähltFor reasons of symmetry, it is also chosen

(26) ^Ei = Rn-i (34)(26) ^ Ei = Rn-i (34)

j±!±_jjy ±! ± _yy

R_E2 =R _E2 =

Damit erhält man für U₀ an der Stelle I₄ = 0 durch Einsetzen der soweit ermittelten Widerstände in dieThis gives I ₄ = 0 for U ₀ at the point by inserting the resistances determined so far into the

Hierbei ist die Belastung des Kreu.igliedes durch den Beziehungen für L/, und U₂ als deren Differenz
Differenzverstärker A vernachlässigt. Damit ist die
Differenzspannune U_n an der Stelle /,= 0 allein eine 35
Funktion von L'_f, /, und /₂.
An der StelleHere the load on the cross member is given by the relationships for L /, and U ₂ as their difference
Differential amplifier A neglected. That’s the
Differential voltage U _n at the point /, = 0 alone a 35
Function of L ' _f , /, and / ₂ .
At the point

Daran erkennt man, daß U_D bei Einhaltung derThis shows that U _D if the

,■ _ - , , , P₇. angegebenen Widerstandsverhältnisse unabhängig von, ■ _ -,,, P ₇ . specified resistance ratios regardless of

" ^Jl '" '·-'/, r = u ^UM ₄o den Absolutwerten der Widerstände linear mit der " ^Jl '"' · - '/, r = u ^UM ₄ o the absolute values of the resistances linearly with the

Summe /, + I₂ zusammenhängt.Sum /, + I ₂ related.

erhält man damit Im folgenden sei das Kreuzglied für den Fallone thus obtains In the following let the cross member for the case

/ ₄ ψ 0 und U_E = 0 betrachtet. Hierfür gilt das Ersatz-/ ₄ ψ 0 and U _E = 0 considered. The replacement

/ R\n + Ri ι Ri \ \ schaltbild nach Fig. 5b. Insbesondere wird ange- / R \ n + Ri ι Ri \ \ circuit diagram according to Fig. 5b. In particular,

k» ⁼ ( ρ ITp ITr" ~ ti r'^'r'i^¹' -»5 strebtk » ⁼ (ρ ITp ITr" ~ ti r '^'r'i ^ ¹ ' - »5 strives

V K₁ , + K₁₂ + Λ .in K Li ~ "(.4 + ^KM2/ V K ₁ , + K ₁₂ + Λ .in K Li ~ "(.4 + ^K M2 /

• 28) /., = 4- .Z₁₊ Z₂).• 28) /., = 4- .Z ₁₊ Z ₂ ).

Da U_n von U₁. unabhängig sein soll, muß der Faktor Damit lassen sich die Widerstände R_E2i und R_E22 ermitteln. Ferner ist zu berücksichtigen, daß der Differenzverstärker A den Strom I_A stets so steuert,Since U _n of U ₁ . is to be independent, the factor must be. This allows the resistances R _E2 i and R _{E22 to} be determined. Further, it should be noted that the differential amplifier A the current I _A is always so controls

daß U₀ = U₁-U₂ = 0 für alle Werte von /, und I₂ ist.
(29) 55 Da das Kreuzglied linear ist, muß gelten:that U ₀ = U ₁ -U ₂ = 0 for all values of /, and I ₂ .
(29) 55 Since the cross member is linear, the following must apply:

bei U₁ = 0 sein, also
Ry 1 + ^RiA be at U ₁ = 0, so
Ry 1 + ^R iA

^M + R 1.2 + R\l\ ^ M + R 1.2 + R \ l \

:3 + R/.-i + R.M2 : 3 + R /.- i + R.M2

1:31: 3

V₁ = SUaJiJz) V₁ = /(Z₁) = Z₁ V ₁ = SUaJiJz) V ₁ = / (Z ₁ ) = Z ₁

= 0.= 0.

+ R₁A + Run + + R ₁ A + Run +

\ JV ι 21 ~r Al₁ + t\ Rf: 21 + ^£22 \ JV ι 21 ~ r Al ₁ + t \ Rf: 21 + ^ £ 22

+ R\n + R11 + R \ n + R11

Rn + ß,vri Rn + ß, vri

^XE21 ^X E21

881881

uy 892uy 892

Mit R, = K₁₂₁ + R, 22 ^un<J ^Ri2 = Λ,., 4- Λ,,, erhält manWith R, = K ₁₂₁ + R, 22 ^{un <} J ^R i2 = Λ,., 4- Λ ,,, one obtains

Daraus folgtIt follows

1212th

Rl.2 + ^/ 21 Rl. 2 + ^ / 21

142142

143143

3 8813 881

Claims

Patent claims:

1. Input stage of a receiver of a signal transmission device balanced to ground, in which the signal can be transmitted in the form of an impressed current over a double line and is passed on the receiving side via a resistor, characterized in that the receiving side resistor is divided into two identical series-connected measuring resistors (R. _M j, Rau), in whose connecting branch there is a grounded DC voltage source (U _E ) , and that the currents (/ ,, I ₂ ) flowing through the forward and return lines of the transmission line are divided into one of the sum (/, 4- I ₂ ) These two currents proportional working current (I _Λ ) can be converted.

2. Input stage according to claim I, characterized in that the working current (I _A ) is equal to half the sum of the two line currents (/ ,, /,).

3. Input stage according to claim 1 or 2, characterized in that the sum of the _{voltage drops} _{occurring at the measuring resistors (R. W1} , R w2) reduced by a voltage proportional to the working current! / ,,) can be fed to a differential amplifier Ml through its output signal a current control element (S ) through which the working current (I _Λ ) flows can be controlled in such a way that the input voltage of the differential amplifier MI is equal to zero.

4. Input stage according to claim 3, characterized in that between the connection of the first measuring resistor (R _Afl ) and the connection of the second measuring resistor (Ri ₁₂ ) to the direct voltage source (U _1. ) _{Between the terminal not connected to the DC voltage source (L 'E)} first series branch (R _L1 , R _t2 ) of a resistance bridge and between the connection of the first measuring resistor (R _W1 ) to the DC voltage source (V _E ) and the terminal of the second measuring resistor (R _M2 ) not connected to the DC voltage source (L ' _E) second series branch (R _ß , Ä _{£ 4.} ) of the resistance bridge and the input of the differential amplifier (A) is in the cross branch of the resistance bridge and that the working current I / J between two series partial resistors (R _E21 , R _E22 ) in one The resistance bridge is branched off in the longitudinal direction, which lie between the one pole (+) of the direct voltage source (U _E ) and the one input terminal of the differential amplifier (A) .

5. Input stage according to claim 4, characterized in that the one pole (+) of the DC voltage source (U _k ) connected part resistance (^ £ 22) of a series branch of the resistor bridge twice as large as one of the measuring resistors (R _VI . R _U2 ) _{and the resistors (R n} . "Κι; Rf2- R-Ei) which are diagonally opposite one another in one of the two longitudinal branches of the resistance bridge on both sides of the transverse branch are the same.

6. Input stage according to claim 5, characterized in that the sum of the partial resistances (R _{f: 1} ) of the first series branch of the resistor bridge is equal to the sum of the other resistor (R _n ) of this series branch and one measuring resistor (R _VM ).

7. Input stage according to one of claims, to 6, characterized in that the Stromstellgl'ied (S) comprises a transistor (T ₁₎ which is located with its main current path in the to be controlled stream (Z ₄₎ carrying line.

8. Input stage according to claim 7, characterized in that the current actuator has a second Has transistor (T,) with its main current path between the control terminal and one of the main connections of the first transistor (T ",) is located.

9. Input stage according to claim 8, characterized in that the second transistor (T ₂ ) is a field effect transistor.