AT391959B - Coupler for electrically isolated transmission of a bivalent signal by means of a pulse transformer - Google Patents

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Dau Ges M B H & Co Kg
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; Arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0264Arrangements for coupling to transmission lines
    • H04L25/0266Arrangements for providing Galvanic isolation, e.g. by means of magnetic or capacitive coupling

Description

Nr. 391959 No. 391959

Die Erfindung bezieht sich auf einen Koppler zur potentialgetrennten Übertragung eines zweiwertigen Signales mittels eines Impulstransformators, an dessen Sekundärwicklung das übertragene Signal über eine bistabile Speicherschaltung abnehmbar ist. The invention relates to a coupler for electrically isolated transmission of a bivalent signal by means of a pulse transformer to the secondary winding of the transmitted signal over a bistable memory circuit is removable.

Aus dem Bestreben, elektrische Informationssysteme störfest gegen die elektromagnetische Beeinflussung zu machen, ergibt sich ein Bedarf an galvanisch isolierten Koppelelementen (im weiteren Koppler genannt), die zweiwertige elektrische Signale möglichst zeitrichtig von einem Stromkreis in einen anderen, davon elektrisch isolierten übertragen können. to make an effort to electrical information systems immune to electromagnetic interference, there is a need for galvanically isolated coupling elements (hereinafter called a coupler), the divalent electrical signals can be transmitted at the correct time from one circuit to another, which is electrically insulated as possible. Dabei sollen große Potentialdifferenzen und deren zeitliche Änderungsgeschwindigkeiten zwischen den beiden Stromkreisen zulässig sein, ohne daß dadurch eine Verfälschung des übertragenen Signals eintritt. In this case, should be allowed, without thereby occurs a distortion of the transmitted signal large potential differences and the temporal change rates between the two circuits. Wichtig erscheint, daß - im Gegensatz zur Kopplung mit Hilfe eines einfachen Transformators - auch die statischen Zustände des Signals trotz der potentialgetrennten Übertragung richtig wiedergegeben werden. play correctly and the static states of the signal despite the potential free transfer - in contrast to the coupling using a simple transformer - that seems important.

Eine verbreitete Maßnahme der statischen Übertragung von zweiwertigen Signalen besteht in der Verwendung von Optokopplern. A common measure of the static transfer of bivalent signals is the use of optocouplers. Die beiden Zustände der elektrischen Variablen werden dabei durch die optischen Zustände dunkel und hell einer Leuchtdiode dargestellt und ohne elektrische Verbindung zu einem Fototransistor übertragen, der in Entsprechung zum optischen Signal elektrisch leitend oder gesperrt erscheint. The two states of the electrical variables are here represented by a light emitting diode, the optical states of dark and light and transmitted without any electrical connection to a photo transistor which appears electrically conductive in correspondence to the optical signal or blocked. Die Asymmetrie dieser beiden Zustände bzw. ihrer Übergänge liegt auf der Hand und ist der Grund für viele Mängel im Einsatz der Optokoppler. The asymmetry of these two states and their transitions is obvious and is the cause of many shortcomings in the use of optocouplers. Die aus der Sicht der zeitlichen Symmetrie günstigere transformatorische Kopplung hat den Nachteil, daß statische Zustände nicht übertragen werden können. The more favorable from the viewpoint of temporal symmetry transformer coupling has the disadvantage that static conditions can not be transferred. Dieser Nachteil kann vermieden werden, wenn in einem magnetischen also transformatorisch gekoppelten (im Gegensatz zum optischen also elektromagnetisch gekoppelten) Koppler auf der Primärseite Impulse zum Zeitpunkt der Zustandsänderungen des Eingangssignals in der der Richtung des Überganges entsprechenden Polarität erzeugt werden, diese Impulse durch einen Transformator übertragen werden und auf der Sekundärseite ein Flipflop setzen, welches den gesetzten Zustand bis zum nächsten Impuls speichert. This disadvantage can be avoided if in the direction of transition corresponding polarity are generated in a magnetic thus transformer coupled (as opposed to optical thus electromagnetically coupled) coupler on the primary side pulses at the time of changes in state of the input signal, these pulses transmitted through a transformer are and rely on the secondary side of a flip-flop which stores the state until the next pulse. Beispiele für derartige Koppler sind zu finden in "Pulse Transformers" Pulse Transformers & quot; examples of such couplers can be found in quot &; von Μ. of Μ. A. Nadkami und S. Ramesh Bhat, Tata Mc Graw-Hill, New Delhi, 1985 oder im Skriptum zur Vorlesung Elektronik 1 von H. Leopold, Institut für Elektronik der Technischen Universität Graz, 1985. A. Nadkami and S. Ramesh Bhat, Tata McGraw-Hill, New Delhi, 1985, or in the Lecture Notes electronics 1 by H. Leopold Institute of Electronics at the Technical University of Graz., 1985

Bei diesen bekannten Lösungen ergibt sich zumeist der Nachteil eines relativ hohen Schaltungsaufwandes. In these known solutions, the disadvantage of relatively high circuit complexity arises mostly.

Ziel der Erfindung ist es diesen Nachteil zu vermeiden und einen Koppler der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet und von seiner Konzeption her sowohl zur Erreichung einer hohen Datenübertragungsrate als auch für Anwendungen, bei denen sich nur selten ändernde Zustände des zweiwertigen Eingangssignales übertragen weiden müssen geeignet ist. The aim of the invention is to avoid this disadvantage and to provide a coupler of the type mentioned, which is characterized by a simple structure and its conceptually both to achieve a high data transfer rate as well as for applications where only rarely changing states of divalent must graze transmitted input signal is suitable.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Anfang und das Ende der Primärwicklung des Impulstransformators mit verschiedenen Anschlüssen einer Schaltung, die durch einen nichtinvertierenden Verstärker gebildet ist, verbunden sind, die an diesen in Abhängigkeit vom an ihrem Eingang ankommenden Signalen zumindest kurzzeitig unterschiedliche Potentiale liefert, wobei der Eingang und der Ausgang des nichtinvertierenden Verstärkers mit der Primärwicklung verbunden sind und der Anfang und das Ende der Sekundärwicklung mit dem Ein- und Ausgang eines nichtinvertierenden Verstärkers verbunden ist, an dem das übertragene Signal abnehmbar ist. This is according to the invention achieved in that the beginning and the end of the primary winding of the pulse transformer with different connections of a circuit, which is formed by a non-inverting amplifier are connected, which supplies to this, depending on the incoming on its input signals, at least briefly different potentials, wherein the input and the output of non-inverting amplifier are connected to the primary winding and the beginning and the end of the secondary winding to the input and output of non-inverting amplifier is connected, on which the transmitted signal is removable.

Durch diese Maßnahmen ist es möglich Signale von einem Stromkreis in den anderen zu übertragen, wobei der Ausgang des Kopplers so lange in dem einen logischen Zustand verbleibt, bis ein weiteres Signal am Eingang des Kopplers einlangt. By these measures it is possible to signals from one circuit to the other to transmit the output of the coupler as long as in the remaining a logic state until a further signal at the input of the coupler thereof is received.

Außerdem ist dadurch auch sichergestellt, daß nur während einer durch die Laufzeit der Signale durch den Verstärker bedingten Zeitspanne unterschiedliche Potentiale an den Anschlüssen der Primärwicklung des Kopplers liegen. Moreover, this also ensures that the coupler are only during a caused by the delay of the signals by the amplifier span different potentials at the terminals of the primary winding. Diese Zeitspanne reicht aber aus um das am Eingang des Kopplers anstehende Signal zu übertragen. However, this period is sufficient to the present at the input of the coupler signal to be transmitted. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform liegt auch darin, daß der Zeitpunkt der Zustandsänderung des logischen Zustandes am Eingang des Kopplers mit sehr hoher Genauigkeit auf dessen Sekundärwicklung, bzw. den Ausgang des Kopplers übertragen wird. A further advantage of this embodiment lies in the fact that the timing of the state change of the logical state at the input of the coupler with very high accuracy on the secondary winding, and the output is transmitted of the coupler. Außerdem können die Signale mit einer sehr hohen Frequenz übertragen werden, wodurch sich eine hohe Datenübertragungsrate ergibt. In addition, the signals can be transmitted with a very high frequency, resulting in a high data transfer rate.

In diesem Zusammenhang ist es besonders günstig, wenn der mit der Primärwicklung verbundene nichtinvertierende Verstärker durch einen logischen Puffer oder zwei kaskadierende Invertoren gebildet ist, deren Eingang gegebenenfalls ein weiterer Verstärker vorgeschaltet ist In this context, it is particularly favorable when the primary winding connected to the non-inverting amplifier is formed by a logic buffer or cascading two invertors, the input of which is connected upstream, optionally, a further amplifier

Weiters ergibt sich durch die vorgeschlagenen Maßnahmen der Vorteil, daß eine Mitkopplung des nichtinvertierenden Verstärkers mit der Sekundärwicklung des Impulstransformators entsteht, wodurch der Verstärker nur zwei stabile Zustände annehmen kann. Further, results from the measures proposed in the advantage that a positive feedback of the non-inverting amplifier is produced with the secondary winding of the pulse transformer, can assume only two stable states whereby the amplifier.

Dabei kann weiters vorgesehen sein, daß das Signal des mit der Sekundärwicklung verbundenen nicht invertierenden Verstärkers über einen weiteren Verstärker abnehmbar ist. It can further be provided that the signal of the non inverting amplifier connected to the secondary winding is removable via a further amplifier.

Bei Anwendungen, bei denen z. For applications for which. B. analoge Signale übertragen werden sollen, deren Betrag durch die Zeit oder das Tastverhältnis codiert sind, ist es wünschenswert bei der Übertragung Zeitabweichungen, bzw. Abweichungen in der Übertragungsgeschwindigkeit für beide Signalübergangsrichtungen möglichst zu vermeiden, was mit der erfindungsgemäßen Lösung in einem wesentlich weitgehenderem Maße gelingt, als mit den für solche Zwecke zumeist eingesetzten Optokopplern. B. analog signals to be transmitted, the amount of which is encoded by the time or duty cycle, it is desirable in the transmission time deviations, and to avoid deviations in the transmission rate for both signal transition directions as possible, which with the inventive solution in a much more far alia dimensions succeed than with the usually used for such purposes optocouplers.

Bei erfindungsgemäßen Kopplern, die im wesentlichen für die Übertragung von Eingangssignalen mit sich selten ändernden logischen Zuständen, wie sie z. In the inventive couplers essentially for the transmission of input signals with seldom changing logic states, as such. B bei Türkontakten von sicherheitstechnischen Einrichtungen -2- B at door contacts of safety equipment -2-

Nr. 391 959 gegeben sind, vorgesehen sind und bei welchen Kopplern das übertragene Signal von da Sekundärwicklung über eine wiedertriggerbare Speicherschaltung abnehmbar ist, kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen sein, daß die mit dem Anfang und dem Ende der Primärwicklung verbundene Schaltung zwei Eingänge aufweist, an deren einem Eingang ein periodisches Signal und an deren anderem Eingang das zu 5 übertragende Signal anliegt und deren beide Ausgänge in der Ruhelage den selben logischen Zustand einnehmen und die je nach logischem Pegel am mit dem zu übertragenden Signal beaufschlagten Eingang beim Auftreten eines Signalüberganges bestimmter Richtung am mit dem z. Nr. 391959 are given, are provided and in which couplers the transmitted signal from that secondary winding via a retriggerable memory circuit is detachable, According to a further feature of the invention it can be provided that the circuit connected to the beginning and the end of the primary winding two inputs having, at its one input a periodic signal and abuts the to 5 transmitted signal at the other input and the two outputs in the rest position occupy the same logical state and depending on the logical level at the applied signal to be transmitted input upon occurrence of a signal transition certain direction on the z. B. periodischen Signal beaufschlagten Eingang kurzzeitig unterschiedliche Potentiale liefern, wobei die logische Schaltung zwei D-Flip-Flops aufweist, deren eine Eingänge miteinander verbunden und vom zu übertragenden Signal beaufschlagbar sind und deren 10 Takteingänge miteinander und dem vom periodischen Signal beaufschlagten Eingang verbunden sind und der Rücksetzeingang des einen D-Flop-Flops mit dessen invertierendem Ausgang und der eine Setzeingang des anderen D-Flip-Flops mit dessen nichtinvertierendem Ausgang verbunden ist und die beiden übrigen Ausgänge der beiden D-Flip-Flops mit der Primärwicklung des Impulstransformators verbunden sind und daß der mit der Sekundärwicklung verbundene nichtinvertierende Verstärker und der mit diesem verbundene Verstärker durch je ein 15 UND-Gatter gebildet sind, und die beiden einen Eingänge der UND-Gatter miteinander und mit einem Anschluß der Sekundärwicklung und die beiden anderen Eingänge der UND-Gatter miteinander verbunde supply B. periodic signal applied input briefly different potentials, wherein the logic circuit flip D-flops has two, one of which inputs connected together and are acted upon by the signal to be transmitted and its 10 clock inputs are connected together and acted upon by the periodic signal input and the reset input of a D-flop-flop to its inverting output and a set input of the other D flip-flop is connected to its non-inverting output and the remaining two outputs of the two D flip-flops are connected to the primary winding of the pulse transformer, and that connected to the secondary winding non-inverting amplifier and is connected to this amplifier are each formed by a 15 aND gates, and the two one inputs of the aND gates together and to a terminal of the secondary winding and the other two inputs of the aND gates with each other composites n sind und einen Rücksetzeingang für die Sekundärseite des Kopplers bilden, wobei der zweite Anschluß der Sekundärwicklung mit dem Ausgang des einen UND-Gatters verbunden ist und am Ausgang des zweiten UND-Gatters das übertragene Signal abnehmbar ist 20 Durch diese Maßnahmen wird ein großes Maß an Sicherheit gewährleistet, daß der statische Zustand des übertragenen Signales für lange Zeit sicher aufrechterhalten wird. n and constitute a reset input for the secondary side of the coupler, wherein the second terminal of the secondary winding to the output of an AND gate is connected and at the output of the second AND gate, the transmitted signal is removably 20 Through these measures, a great deal is to security ensures that the static state of the transmitted signal for long time is reliably maintained. Dabei kann der statische Zustand des übertragenen Signales z. Here, the static state may be, of the transmitted signal. B. auch über Monate oder Jahre aufrecht erhalten werden, wobei auch ein sehr hohes Maß an Störsicherheit gegeben ist. B. also be maintained for months or years, is being given a very high degree of noise immunity.

Weiters ergibt sich durch diese Maßnahmen auch ein sehr einfacher schaltungstechnischer Aufoau. Furthermore, a very simple circuit technology Aufoau results from these measures. Die 25 Übertragung einer Änderung des zu übertragenden Eingangssignales erfolgt dabei nicht sofort bei dessen Änderung sondern bei der diesem Ereignis folgenden Signifikaten Änderung des periodischen Signales. The 25 transmission of a change in the input signal to be transmitted the periodic signal takes place immediately after a change but in this event following signified change. Weiters ergibt sich bei dieser Lösung auch der Vorteil, daß, wenn sich der logische Zustand des Ausganges des Kopplers aufgrund einer Störung ändern sollte, dieser bei der nächsten Änderung des periodischen Signales der Ausgang des Kopplers wieder in den durch das zuletzt übertragene Eingangssignal bestimmten logischen Zustand zurückkehrt. Furthermore, also the advantage is obtained with this solution is that if the logic state should change the output of the coupler due to a disturbance, that of the periodic signal of the output of the coupler certain back to by the last transmitted input signal at the next change of logic state returns. Dadurch 30 wird auch eine sehr hohe Sicherheit des logischen Zustandes des Ausganges des Kopplers sichergestellt. This 30 also has a very high security of the logic state ensures the output of the coupler.

Außerdem ist es dadurch auch ermöglicht, daß der Ausgang des Kopplers beim Anlegen an die Versorgungsspannung in einen definierten logischen Zustand gebracht wird. Moreover, it is thereby also enabling the output of the coupler is brought upon application of the supply voltage in a defined logic state.

Um eine fertigungstechnisch einfache Herstellung der erfmdungsgemäßen Koppler zu ermöglichen ist es vorteilhaft, wenn die Windungen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung des Impulstransformators aus auf 35 einem flexiblen, isolierenden Träger aufgebrachten Leiterbahnen bestehen, die zu einer durchgehenden Spule verbunden sind. A production-technically simple manufacture of the inventive coupler to enable it is advantageous if the turns of the primary winding and the secondary winding consist of the pulse transformer of applied at 35 a flexible insulating carrier conductor tracks which are connected to form a continuous coil.

Auf diese Weise erübrigt sich das doch relativ aufwendige Wickeln der Spulen auf einem Toroidkem. In this way, the relatively expensive winding of the coils is not necessary but on a Toroidkem.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. Dabei zeigen: They show:

Fig. 1 bis 3 schematisch erfindungsgemäße Koppler, und 40 Fig. 4a und 4b schematisch eine Wicklung und Spule für den Impulstransformator eines erfmdungsgemäßen Kopplers. Fig. 1 to 3 schematically coupler according to the invention, and 40 Fig. 4a and 4b schematically a winding and coil for the pulse transformer of an inventive coupler.

Der Koppler entsprechend Fig. 1 ist für Anwendungen vorgesehen, bei denen die Zustandsänderungen des Eingangssignals in kurzen Abständen erfolgen, sowie für Anwendungen, bei denen der Zeitpunkt der Zustandsänderungen möglichst genau übertragen werden soll. The coupler according to Fig. 1 is intended for applications where the state changes of the input signal carried out at short intervals, as well as for applications in which the timing of the changes of state to be transmitted as closely as possible. Bei der Übertragung digitaler Daten ist es 45 wünschenswert, die maximal übertragbare Frequenz der Zustandsänderungen möglichst groß zu machen, um eine hohe Datenübertragungsrate zu erzielen. In the transmission of digital data, it is 45 desirable to make the maximum transmittable frequency of state changes as large as possible in order to achieve a high data transfer rate. Bei Anwendungen, bei denen zum Beispiel analoge Signale übertragen werden sollen, deren Betrag durch die Zeit oder das Tastverhältnis codiert sind, muß die Genauigkeit in der Zeit möglichst groß sein, bzw. die Übertragungsgeschwindigkeiten für beide Signalübergangsrichtungen möglichst gleich sein, um die zu übertragene Größe nicht zu verändern. to be transmitted in applications where, for example, analog signals, the amount of which is encoded by the time or duty cycle, the accuracy in time must be large as possible, or the transmission rates for both signal transfer directions to be as equal as possible in order to be transmitted size not to change. Der elektromagnetische Koppler eignet sich daher 50 auch gut für Anwendungen, in denen es auf eine möglichst schnelle Übertragung einer Zustandsänderung ankommt (zum Beispiel in schnellen logischen Schaltungen oder zum Ansteuem von Leistungs-(Schalt)· transistoren). Therefore, the electromagnetic coupler 50 is also well suited for applications in which there is a rapid as possible transmission of a state change arrives (for example, in fast logic circuits or Ansteuem of power (switching) transistors ·).

Beim Koppler entsprechend Fig. 1 wird die Änderung des Zustandes des Eingangssignals am Eingang (I) des nichtinvertierenden Verstärkers (1) sofort mit einem Impuls über einen Impulstransformator (3), (4) auf die 55 Sekundärseite des Kopplers übertragen. When coupler according to Fig. 1, the change of state of the input signal at the input (I) of the non-inverting amplifier (1) is immediately transmitted with a pulse of a pulse transformer (3), (4) the 55 secondary side of the coupler. Dort wird ein Flipflop gesetzt, das den Zustand des Eingangssignals bis zum nächsten Signalübergang speichert. There, a flip-flop is set which stores the state of the input signal until the next signal transition.

Die Erzeugung der in ihrer Polarität der Richtung der Änderung zugeordneten Impulse geschieht auf Grund der Tatsache, daß sich die Änderung des Zustandes am Eingang des nichtinvertierenden Verstärkers (2) erst nach einer bestimmten Laufzeit an seinem Ausgang auswirkt. The generation of the assigned in polarity of the direction of change of pulses occurs due to the fact that the change of state has an effect at the input of non-inverting amplifier (2) only after a certain period at its output. Für diese Laufzeit des Signals durch den Verstärker (2) 60 befinden sich die Anschlüsse der Verstärker (1) und (2) und somit die beiden Anschlüsse der Primärwicklung (3) des Impulstransformators auf verschiedenen Potentialen. the terminals of the amplifier (1) and (2) and thus the two connectors are the primary winding (3) of the pulse transformer at different potentials for this delay of the signal through the amplifier (2) 60th Die Polarität der Spannung an der Primärwicklung (3) wird dabei von der Richtung der Zustandsänderung bestimmt, die Dauer des Spannungspulses hängt von der -3- The polarity of the voltage across the primary winding (3) is determined by the direction of the state change, the duration of the voltage pulse depends on the -3-

Nr. 391 959 No. 391959

Laufzeit des Eingangssignals durch den Verstärker (2) ab. Run time of the input signal by the amplifier (2).

Das Flipflop auf der Sekundärseite des Kopplers, das den Zustand des Eingangssignals bis zum nächsten übertragenen Impuls speichert, besteht aus einem nichtinvertierenden Verstärker (5), dessen Eingang und Ausgang mit der Sekundärspule (4) des Impulstransformators verbunden sind. The flip-flop on the secondary side of the coupler, which stores the state of the input signal until the next transmitted pulse, consists of a noninverting amplifier (5) whose input and output to the secondary coil (4) of the pulse transformer are connected. Wenn kein Impuls übertragen wird, ist der Verstärker (5) durch die Sekundärspule des Transformators mitgekoppelt und kennt daher nur zwei stabile Zustände: Entweder ist die Ausgangsspannung und damit die Eingangsspannung des Verstärkers gleich seiner minimalen Ausgangsspannung oder die Ausgangsspannung und damit die Eingangsspannung ist gleich dem Maximalwert der Ausgangsspannung des Verstärkers. If no pulse is transmitted, the amplifier (5) is fed back through the secondary coil of the transformer and therefore has only two stable states: either the output voltage and the input voltage of the amplifier equal to its minimum output voltage or the output voltage and the input voltage is equal to the maximum value of the output voltage of the amplifier. Befindet sich der Verstärker (5) zum Beispiel im Zustand Ausgangsspannung gleich Minimalwert der Ausgangsspannung (logisch LOW) und wird in der Sekundärspule ein Spannungsimpuls induziert, der die Eingangsspannung so weit erhöht, daß der Verstärker seine Ausgangsspannung vergrößert, so befinden sich der Verstärker bei genügender Dauer des induzierten Spannungsimpulses am Ende des Impulses im anderen stabilen Zustand (Ausgangsspannung gleich Maximalwert der Ausgangsspannung, logisch HIGH). the amplifier (5) is, for example, in the state the output voltage is equal to the minimum value of the output voltage (logic LOW) and inducing a voltage pulse in the secondary coil, the increased so the input voltage that the amplifier increases its output voltage, so there is the amplifier with sufficient duration of the induced voltage pulse at the end of the pulse in the other stable state (output voltage equal to the maximum value of the output voltage, logic HIGH). Wird nun ein Spannungsimpuls umgekehrter Polarität übertragen, so wird der Verstärker wieder in den Zustand logisch LOW gesetzt. Now, a voltage pulse of reversed polarity transmitted, so the amplifier is again set LOW in the condition. Somit ist der Zustand auf der Empfängerseite eindeutig der Richtung des Signalüberganges auf der Senderseite zugeordnet. Thus, the state is assigned on the receiver side is clearly the direction of the signal transition on the transmitter side.

Unmittelbar nach dem Einschalten der Stromversorgung auf der Sekundärseite des Kopplers ist die Lage des Speicher-Flipflops unbestimmt. Immediately after turning on the power supply at the secondary side of the coupler, the location of the memory flip-flop is uncertain. Dies kann bei manchen Anwendungen, wie zum Beispiel beim Ansteuem eines Leistungstransistors oder bei Regelschaltungen, wo dadurch eine falsche Stellung eines Stellgliedes verursacht werden kann, störend wirken. This can, in some applications, such as when Ansteuem a power transistor or control circuits, which characterized a wrong position of an actuator can be caused disturbing. Dieser Nachteil kann beseitigt werden, wenn die Sekundärseite des Kopplers so ausgebildet wird, daß ein zusätzlicher Eingang vorhanden ist, mit dem das Hipflop in einen definierten Zustand gesetzt werden kann, unabhängig davon, ob die Primärseite des Kopplers arbeitet oder nicht. This disadvantage can be eliminated if the secondary of the coupler is formed so that an additional input is provided, with which the Hipflop can be set in a defined state, independently of whether the primary side of the coupler is operating or not. Eine solche Schaltung ist in Fig. 3 dargestellt. Such a circuit is shown in Fig. 3. Der Verstärker (5) ist bei dieser Ausführungsform durch ein UND-Gatter (12) gebildet, dessen Ausgang und einer seiner beiden Eingänge mit der Sekundärspule (4) des Impulstransformators verbunden ist. The amplifier (5) is formed in this embodiment by an AND gate (12) whose output and one of its two inputs connected to the secondary coil (4) of the pulse transformer is connected. Der andere Eingang des UND-Gatters (12) dient als Rück-Setzeingang (R) des dadurch gebildeten Hipflops. The other input of the AND gate (12) serves as a return-setting input (R) of the Hipflops formed thereby. Liegt am Eingang (5) ein Signal logisch LOW, so ist der Ausgang des UND-Gatters (12) ebenfalls logisch LOW, unabhängig davon, ob in der Sekundärwicklung des Impulstransformators Impulse induziert werden oder nicht Wird der Zustand am Eingang (R) logisch HIGH, so speichert das Flipflop (12) den Zustand logisch LOW so lange, bis ein in der Sekundärwicklung induzierter Impuls mit der geeigneten Polarität das Flipflop in den Zustand logische HIGH setzt. Located at the entrance (5) a signal LOW logic, so the output of the AND gate LOW (12) also logically, regardless of whether pulses are induced in the secondary winding of the pulse transformer or not the state at the input (R) logically HIGH , the flip-flop (12) stores the state logic LOW until an induced in the secondary winding pulse sets flip-flop in the state logic HIGH with the appropriate polarity. Der Verstärker (6) nach der Fig. 1 besteht hier ebenfalls aus einem UND-Gatter (13) und entnimmt das zu übertragende Signal aus Gründen einer möglichst geringen Laufzeit dem Eingang des Hipflop (12). The amplifier (6) of FIG. 1, here also made of an AND gate (13) and takes the signal to be transmitted, for reasons of a small running time from the input of the Hipflop (12). Der andere Eingang des UND-Gatters (13) ist mit dem Rück-Setzeingang (R) verbunden. The other input of the AND gate (13) is connected to the return-setting input (R) of the. Dies geschieht im Interesse einer möglichst kurzen Laufzeit des Rücksetz-Signals vom Eingang (B) zum Ausgang (0). This is done in the interest of a short running time of the reset signal from the input (B) to the output (0). Für Anwendungen, bei denen gefordert wird, daß sich selten ändernde Zustände des 2-wertigen Eingangssignals richtig übertragen werden (zum Beispiel der Zustand eines Türkontaktes in einer sichheitstechnischen Einrichtung), es also nicht darauf ankommt, die Zustandsänderung möglichst schnell, sondern den statischen Zustand des Signals möglichst sicher über eine lange Zeit (evtl. Tage oder Jahre) hinweg zu übertragen, wurde ein Koppler gemäß Fig. 2 vorgesehen. For applications where it is required that rarely changing states of the two-valued input signal is transmitted correctly (for example, the state of a door contact in a sichheitstechnischen device), so it does not matter, the status change as quickly as possible, but the static state of the transmit signal safe as possible for a long time (perhaps days or years) of time, a coupler is shown in FIG. 2 are provided. Hier bewirkt nicht die Zustandsänderung des zu übertragenden Signals am Eingang (D), sondern ein Signalübergang bestimmter Richtung am Eingang (Cp) die Erzeugung von in ihrer Polarität dem Zustand des Eingangssignals (D) zugeordneten Impulsen, die vom Impulstransformator (3), (4) übertragen werden. effected here is not the state change of the certain signal to be transmitted at the input (D), but a signal transition direction at the input (Cp) the generation of in polarity to the state of the input signal (D) associated with the pulses from the pulse transformer (3), (4 ) be transmitted. Daher ist zum Unterschied zum vorher beschriebenen Koppler eine Übertragung des Zustandes des Eingangssignals möglich, auch wenn sich dieses über einen längeren Zeitraum nicht verändert. Therefore, a transfer of the state of the input signal is in contrast to the previously described possible couplers, even if this does not change over a longer period. Ändert sich der Zustand des Signals am Eingang (D), so wird diese Änderung im Unterschied zum vorher beschriebenen Koppler nicht sofort, sondern erst beim nächsten darauffolgenden signifikanten Signalübergang am Eingang (Cp) übertragen. the state of the signal changes at the input (D), this change is not immediately transmitted, in contrast to the previously described coupler but until the next following significant signal transition at the input (Cp). Wird an den Eingang (Cp) ein periodisches Signal gelegt, so wird der Zustand des Signals am Eingang (D) in periodischen Abständen übertragen. Is applied a periodic signal to the input (Cp), the state of the signal at the input (D) is transmitted at periodic intervals. Bleibt der Zustand des Signals am Eingang (D) dabei unverändert, so ändert sich auch der Zustand des Speicher-Hipflops (5) auf der Sekundärseite nicht. If the status of the signal at the input (D) unchanged, so also the state of the memory Hipflops (5) does not change on the secondary side. Ändert sich der Zustand am Eingang (D), so ändert das Hipflop auf der Sekundärseite bei dem nächsten darauf folgenden signifikanten Signalübergang am Eingang (Cp) an der the state changes at the input (D), the Hipflop changes on the secondary side at the next succeeding significant signal transition at the input (Cp) at the

Primärseite des Kopplers seinen Zustand entsprechend dem Zustand des Signals am Eingang (D). Primary side of the coupler state corresponding to the state of the signal at the input (D). Wenn das Flipflop auf der Sekundärseite des Kopplers durch eine Störung (z. B. der Versorgungsspannung) nicht den tatsächlichen Zustand des Eingangssignals wiedergibt, so dauert dieser falsche Zustand nur bis zum nächsten signifikanten Signalübergang am Eingang (Cp) an. When flip-flop on the secondary side of the coupler by a disturbance (for. Example, the supply voltage) does not reflect the actual state of the input signal, so this false state continues only until the next significant signal transition at the input (Cp). Beim vorher beschriebenen Koppler nach Fig. 1 bleibt der falsche Zustand bis zur nächsten Zustandsänderung des zu übertragenden Signals bestehen. The previously described coupler according to Fig. 1 of the false state will remain until the next state transition of the signal to be transmitted exist.

In Fig. 3 ist ein Beispiel für die Realisierung der logischen Schaltung (7) nach Fig. 2 unter Verwendung von zwei D-Hipflops (8), (9) dargestellt. In Fig. 3 is an example for the realization of the logic circuit (7) of Fig. 2 shown by using two D-Hipflops (8), (9). Die Eingänge (D) der beiden D-Hipflops sind miteinander verbunden. The inputs (D) of the two D-Hipflops are interconnected. Ebenso sind die Eingänge (Cp) miteinander verbunden. Likewise, the inputs (Cp) are connected together. Befindet sich nun der Eingang im Zustand logisch LOW und am Eingang (Cp) findet ein Signalübergang bestimmter Richtung statt, so wird sich am Zustand der Now the input in the state is LOW and the input (Cp) a signal transition takes place a certain direction, so at the state of

Ausgänge des D-Flipflops (8) nichts ändern ((Q) logischLOW, (Q) logisch HIGH). Outputs of the D flip-flop (8) not change ((Q) logischLOW, (Q) logic HIGH). Der Zustand der Ausgänge des D-Flipflops (9) ändert sich jedoch: Der Ausgang (Q) wird logisch HIGH, der Ausgang (Q) wird logisch -4- However, the state of the outputs of the D flip-flop (9) changes: The output (Q) is HIGH level, the output (Q) is logically -4-

Claims (5)

  1. Nr. 391 959 LOW. No. 391959 LOW. Da jedoch der Ausgang (Q) des D-Flipflops (9) mit dem Setzeingang (S) (aktiv LOW) desselben D-Flipflops verbunden ist, setzt sich das D-Flipflop (9) selbst wieder in den Zustand Ausgang (Q) logisch LOW bzw. Ausgang (Q) logisch HIGH zurück. However, since the output (Q) of the D flip-flop (9) to the set input (S) (active low) of the same D flip-flop is connected to the D-flip-flop (9) logically sets itself back to the state output (Q) LOW and output (Q) logic HIGH back. Die Dauer, fiir die der Ausgang (Q) des D-Flipflops (9) logisch HIGH ist, hängt von der Zeit ab, die von der Änderung des Zustandes am Ausgang (Q) von logisch HIGH nach logisch LOW bis zum Rücksetzen der Ausgänge (Q) bzw. (Q) verstreicht. The length of time For the output (Q) of the D flip-flop (9) is logic high, depends on the time of the state of the change at the output (Q) of logic HIGH until the outputs are reset (to logic LOW Q) or (Q) elapses. Für diese Zeit liegen die Enden der Primärwicklung (3) des Impulstransformators an verschiedenen Potentialen (Ausgang (Q) FF 8 logisch LOW, Ausgang (Q) FF 9 logisch HIGH). For this time the ends of the primary winding (3) of the pulse transformer at different potentials are (output (Q) FF 8 logic LOW, output (Q) 9 FF logical HIGH). Ist zum Zeitpunkt des signifikanten Signalüberganges am Eingang (Cp) der Eingang (D) logisch HIGH, so ändert sich der Zustand der Ausgänge des D-Flipflops (9) nicht und der Ausgang (Q) des D-Flipflops (8) wird kurzzeitig logisch HIGH (für die Zeitdauer bis sich das D-Flipflop (8) selbst wieder in den Zustand Ausgang (Q) logisch LOW bzw. Ausgang (Q) logisch HIGH zurücksetzt). Is the time of the significant signal transition at the input (Cp) of the input (D) logical HIGH, the state of the outputs of the D flip-flop (9) does not change and the output (Q) of the D flip-flop (8) become momentarily logic HIGH (for the time period until the D flip-flop (8) itself again (in the state of output Q) logic LOW and the output (Q) HIGH level reset). An der Primärwicklung (3) des Impulstransformators liegt daher wieder ein kurzer Spannungsimpuls, jedoch mit umgekehrter Polarität. It is therefore the primary winding (3) of the pulse transformer again a short voltage pulse, but with reversed polarity. Die an der Primärwicklung (3) des Impulstransformators liegenden Spannungspulse sind in ihrer Polarität also eindeutig dem Zustand des Signals am Eingang (D) zugeordnet. The across the primary winding (3) of the pulse transformer situated voltage pulses are thus uniquely associated with the state of signal at the input (D) in their polarity. Die Verwendung sehr schneller logischer Schaltungen in Siliziumgate-CMOS Technologie erlaubt es, die Windungszahlen der Spulen (3), (4) sehr klein zu machen. The use of very fast logic circuits in silicon gate CMOS technology makes it possible to make the number of turns of the coils (3), (4) very small. Ringkeme aus Ferrit mit 6 mm Durchmesser und die Inverterlaufzeit von ca. 3 ns ergeben Windungszahlen von je 4. Um das konstenintensive Wickeln eines Toriodtransformators zu umgehen, kann eine Wicklung gemäß der Fig. 4 verwendet werden, die aus auf einem flexiblen Träger (15) angeordneten Leiterbahnen (14) hergestellt ist, die so angeordnet sind, daß sich nach der Umschlingung des Transformatorkems (16) zu einer durchgehenden Spule verbunden sind. Ringkeme of ferrite with 6 mm diameter and the inverter duration of approximately 3 ns result of turns of each 4. To circumvent the konstenintensive winding a Toriodtransformators, a winding, according to the Fig. 4 are used, consisting of a flexible carrier (15) arranged strip conductors (14) is made, which are arranged so that (16) are connected to form a continuous coil after wrapping of the Transformatorkems. In Fig. 4a ist der flexible Träger (15) aus Isolierfolie im gestreckten Zustand und in Fig. 4b nach der Umschlingung des Kerns (16) dargestellt. In Fig. 4a the flexible support (15) made of insulating foil in the stretched state and in Fig. 4b is illustrated by the wrap of the core (16). PATENTANSPRÜCHE 1. Koppler zur potentialgetrennten Übertragung eines zweiwertigen Signales mittels eines Impulstransformators, an dessen Sekundärwicklung des übertragene Signal über eine bistabile Speicherschaltung abnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfang und das Ende der Primärwicklung (3) des Impulstransformators mit verschiedenen Anschlüssen einer Schaltung (1), (2); 1. A coupler for electrically isolated transmission of a bivalent signal by means of a pulse transformer to whose secondary winding of the transmitted signal over a bistable memory circuit is removable, characterized in that the beginning and the end of the primary winding (3) of the pulse transformer with different terminals of a circuit (1 ), (2); (7), die durch einen nichtinvertierenden Verstärker (2) gebildet ist, verbunden sind, die an diesen in Abhängigkeit vom an ihrem Eingang ankommenden Signalen zumindest kurzzeitig unterschiedliche Potentiale liefert, wobei der Eingang und der Ausgang des nichtinvertierenden Verstärkers (2) mit der Primärwicklung (3) verbunden sind und der Anfang und das Ende der Sekundärwicklung (4) mit dem Ein- und Ausgang eines nichtinvertierenden Verstärkers (5) verbunden ist, an dem das übertragende Signal abnehmbar ist. (7) passing through a non-inverting amplifier (2) is formed, are connected, which provides at least to this, depending on the incoming on its input signals briefly different potentials, wherein the input and the output of non-inverting amplifier (2) with the primary winding (3) are connected, and the beginning and the end of the secondary winding (4) with the input and output of a noninverting amplifier (5) is connected, on which the transmitted signal is removable.
  2. 2. Koppler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Primärwicklung (3) verbundene nichtinvertierende Verstärker (2) durch einen logischen Puffer oder zwei kaskadierende Invertoren gebildet ist, deren Eingang gegebenenfalls ein weiterer Verstärker (1) vorgeschaltet ist. 2. A coupler according to claim 1, characterized in that the the primary winding (3) connected to the non-inverting amplifier (2) is formed by a logic buffer or cascading two invertors, the input of which is connected upstream, optionally, a further amplifier (1).
  3. 3. Koppler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des mit der Sekundärwicklung (4) verbundenen nicht invertierenden Verstärkers (5) über einen weiteren Verstärker (6) abnehmbar ist. 3. A coupler according to claim 1 or 2, characterized in that the signal of the secondary winding (4) connected to the non-inverting amplifier (5) is removable, via a further amplifier (6).
  4. 4. Koppler nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Anfang und dem Ende der Primärwicklung (3) verbundene Schaltung (7) zwei Eingänge aufweist, an deren einem Eingang (Cp) ein periodisches Signal und an deren anderem Eingang (D) das zu übertragende Signal anliegt und deren beide Ausgänge (Oj, O2) in der Ruhelage den selben logischen Zustand einnehmen und die je nach logischem Pegel am mit dem zu übertragenden Signal beaufschlagten Eingang (D) beim Auftreten eines Signalüberganges bestimmter Richtung am mit dem z. 4. comprises coupler according spoke 1, characterized in that with the beginning and the end of the primary winding (3) connected to the circuit (7) has two inputs, at the one input (Cp) is a periodic signal and whose other input (D) the transmitted signal is present and whose two outputs (Oj, O2) in the rest position occupy the same logical state and depending on the logical level at the applied signal to be transmitted input (D) upon the occurrence of a signal transition certain direction on the z. B. periodischen Signal beaufschlagten Eingang (Cp) kurzzeitig unterschiedliche Potentiale liefern, wobei die logische Schaltung (7) zwei D-FIip-Flops (8), (9) aufweist, deren eine Eingänge (D) miteinander verbunden und vom zu übertragenden Signal beaufschlagbar sind und deren Takteingänge miteinander und dem vom periodischen Signal beaufschlagten Eingang (Cp) verbunden sind und der Rücksetzeingang (R') des einen D-Flop-Flops (8) mit dessen invertierendem Ausgang (Q') und der eine Setzeingang (S') des anderen D-Flip-Flops (9) mit dessen nichtinvertierendem Ausgang (Q) verbunden ist und die beiden übrigen Ausgänge der beiden D-Flip-Flops (8), (9) mit der Primärwicklung (3) des -5- Nr. 391 959 Impulstransformators verbunden sind und daß der mit der Sekundärwicklung (4) verbundene nichtinvertierende Verstärker und der mit diesem verbundene Verstärker durch je ein UND-Gatter (12), (13) gebildet sind, und die beiden einen Eingänge der UND-Gatter (12,13) miteinander und mit einem supply B. periodic signal applied input (Cp) short time different potentials, wherein the logic circuit (7) comprises two D-FIip-flop (8), (9), (D) connected to one of which inputs one another and acted upon by the signal to be transmitted and whose clock inputs are connected together and acted upon by the periodic signal input (Cp) and the reset input (R ') of a D-flop-flop (8) to its inverting output (Q') and a set input (S ') of the other D flip-flop (9), whose non-inverting output (Q) and the remaining two outputs of the two D-type flip-flop (8), (9) to the primary winding (3) of the number -5-. 391959 pulse transformer are connected and that connected to the secondary winding (4) connected to the non-inverting amplifier and is connected to this amplifier are each formed by an aND gate (12), (13), and the two one inputs of the aND gate (12 and together with a 13) Anschluß der Sekundärwicklung (4) und die beiden anderen Eingänge der UND-Gatter (12), (13) miteinander verbunden sind und einen 5 Rücksetzeingang (R) für die Sekundärseite des Kopplers bilden, wobei der zweite Anschluß der Sekundärwicklung (3) mit dem Ausgang des einen UND-Gatters (12) verbunden ist und am Ausgang des zweiten UND-Gatters (13) das übertragene Signal abnehmbar ist Terminal of the secondary winding (4) and the other two inputs of the AND gate (12), (13) are connected to each other and a 5 reset input (R) for the secondary side of the coupler form, wherein the second terminal of the secondary winding (3) with the output of an aND gate (12) is connected and at the output of the second aND gate (13), the transmitted signal is removable
  5. 5. Koppler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungen der 10 Primärwicklung und der Sekundärwicklung des Impulstransformators aus auf einem flexiblen, isolierenden Träger (15) aufgebrachten Leiterbahnen (14) bestehen, die zu einer durchgehenden Spule verbunden sind. 5. A coupler according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the turns of the 10 primary winding and the secondary winding of the pulse transformer of on a flexible insulating support (15) applied conductor tracks (14) are connected to form a continuous coil. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 15 Hiezu 2 sheets drawings 15
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