CN1014195B - 双线回路电路 - Google Patents

Abstract

本电路包括：回路3，该回路在使用时，信号电流在其内流动；供电电压产生电路1；信号电流变换电路2；切换装置5，在任一瞬间它不是使供电电压产生电路就是使信号电流变换电路接入该回路内，供电电压产生电路和信号电流变换电路的输出都加在公共的负载4上，负载4控制切换装置的操作；和一对电容器6和7，它们分别跨接在供电电压产生电路和信号电流变换电路的输出端上。

Description

本发明涉及双线回路电路。

在遥测或自动控制系统中，通常所说的4-20mA发信机经常和双线回路一起使用，通过对电流值在4mA和20mA两极限值之间的发信机电流的模拟控制，使得信息在回路上传输。这种发信机可以看作是一个4mA恒电流发生器和一个可提供叠加在4mA上的另一16mA的信号电流发生器。

英国专利GB-A-1417292公开了这种电路，其中，4-20mA发信机接在与信号/电源变换器串联的回路中，信号/电源变换器利用环路中表示零信号的4mA剩余电流为负载产生供电电压;信号/电源变换器将高于4mA极限值的任一信号电流变换成为与该信号电流成正比的电压，所产生的信号电压加在该负载上。就此，该负载接受变换器的供电电压和信号电压，这两种电压是从4-20mA发信机的回路电流得来的。该负载可以是任一种适当型式的控制、指示或报警电路，或是信号调整装置。

这种公知电路的优点是负载不需要单独的电源。

然而，在这种公知的电路中，供电电压产生电路是与变换器中的信号变换电路串联的，这就向回路引入了附加的电压降。在许多电路中，传送电压的有效总回路是有限的，鉴于安全或其它原因，所引入的附加电压降必须从对回路中其它装置有效的那个数值中减掉。

此外，普通的作法是在回路中连接一个二极管，以防止偶然的反 极性或作为一个测试点，例如用来连接模拟动圈测量仪。在这个二极管上跨接一台测试仪器来把环路电流转移到该测试仪中是很需要的，但这将对该测试仪可以得到的电压设置了严格的限制。

本发明的目的是提供一种双线回路电路，它包括：一个回路，在使用时信号电流在其内流动;一个供电电压产生电路;一个信号电流变换电路;一个切换装置，在任一瞬间它的动作不是把供电电压产生电路就是把信号电流变换电路接入回路内，供电电压产生电路和信号电流变换电路的输出都加到一个公共负载上，这个负载控制着切换装置的动作;和一对电容器，它们分别跨接在供电电压产生电路和信号电流变换电路的输出端上。

按照本发明的电路，如上所述，回路电流是从4-20mA发信机得到的，它交替地供给供电电压产生电路和信号电流变换电路。当回路电流供给信号电流变换电路和相应的信号电压存入相关的电容器时，回路中的信号被取样。当回路电流不供给供电电压产生电路时，其输出由相关联的电容器维持。切换装置的动作是由两个电容器上各自电压允许下降的数值来控制的，这就决定了切换装置的动作时间，也就是供电电压产生电路和信号电流转换电路各自接入回路的时间。

本发明将通过实例并结合以下附图予以说明，其中：

图1是上述公知电路的方框图;

图2是本发明电路的方框图;

图3是图2所示电路的电路图。

图1示出上述公知的电路，它包括供电电压产生电路1和信号电流变换电路2，它们串联连接在双线回路3内，双线回路3传载着从4-20mA发信机得到的环路电流I。供电电压产生电路1和信号电流变换电路2的输出送到负载4上，负载4可以是任何一种适当型 式的控制，指示或报警电路，或是信号调整装置。供电电压产生电路1利用环路3中的4mA剩余电流（这个电流表示零信号），产生供电电压供给负载4。信号电流变换电路2，将信号回路3上的任何信号电流和4mA剩余电流变换成为与那个电流成正比的电压。就此，该负载4接受电源电压和来自电路1与2的信号电压，这两种电压是从回路3中的电流得来的。

参阅图2，图2示出本发明的布置，相应于图1所示部分的那些部分都使用了相同的编号。

在这个电路中，供电电压产生电路1和信号电流变换电路2是通过切换装置5的动作接入环路3的，其结果在任何瞬间，不是电路1就是电路2接入回路3内。切换装置5由负载4来控制。一对电容器6和7分别跨接在电路1和2的输出端上，这样，当电路1和2不工作时，它们不从电容器6和7上吸取电流。

照此电路，回路3的电流交替地供给电路1和2，因此，回路3的电压降保持到最小值。该电路的工作如上所述，电路1和2都可设计得只给出几百毫伏的电位差，因此，如图2所示，该布置可以跨接一个正偏二极管，由此截取环路电流，而无不利的影响。

参阅图3，该图示出图2所示电路的电路图。切换装置5包括一个低“导通”电阻的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）TR₁，当其栅极经线8从负载4收到高电平控制信号时，该管通过信号电流变换电路2切换输入的回路信号电流。同时，线8上的高电平控制信号切断供电电压产生电路1，于是，该电路1不再接收回路的任何电流。电路2是由电阻R_m和隔离部件组成的，输入回路信号电流通过电阻R_m流动，隔离部件的形式是MOSFET TR₂， 该管由线8上的来自负载4的高电平控制信号而选通，并允许电阻R_m上跨着正比于信号电流的电压，以给跨接在电路2输出端的电容器7充电。

当电路1被切断，不接收回路电流时，跨接在电路1输出端的电容器6向负载4提供所需的供电电压。

当线8上来自负载4的控制信号变为低电平时，晶体管TR₁和TR₂都被关断，而电路1导通，电路1由直流-直流变换器和一对二极管D₁和D₂组成通过二极管D₁和D₂将变换器的输出馈送给负载4并且给电容器6充电。输入的回路信号电流不供给电路2，所以全部电流都馈给电路1，这时电容器7靠晶体管TR₂与电阻R_m隔离，并且由运算放大器A₁缓冲，于是电容器7继续保持充电，直到下一个周期电路2再接通时为止。运算放大器A₁的输出端馈送信号电压到负载4的信号输入端。

负载4每隔一段时间送控制信号于线8，该时间足够短，以保证电容器6和7所储电压的下降不大于容许的下降值。

Claims (7)

1、一种双线回路电路包括：一个在使用时信号电流在其内流动的回路；一个供电电压产生电路；一个信号电流变换电路；一个切换装置，在任一瞬间它使供电电压产生电路或信号电流变换电路接入该回路，供电电压产生电路和信号电流交换电路的输出提供给一个公共负载；其特征在于：

一对电容器分别跨接在供电电压产生电路和信号电流变换电路的输出端，从而在工作过程中，在某一给定时刻另一个没有接入回路的供电电压产生电路或信号电流变换电路的输入被存贮在各自相关的电容器中以便提供给公共负载；公共负载控制切换装置的工作。

2、权利要求1所述的双线回路电路，其中，信号电流是从一个4-20mA发信机得出的。

3、权利要求1或者2所述的双线回路电路，其中，供电电压产生电路包括一个直流-交流变换器和若干可使变换器的输出加到负载上的二极管。

4、前述任何一权利要求所述的双线回路电路，其中，信号电流变换电路包括：一个电阻，信号电流通过该电阻而流动，跨在该电阻上的电压用来给相关联的电容器充电，和一个隔离部件，当信号电流不经过该电阻流动时，该隔离部件可使所述电阻与相关联的电容器隔离。

5、权利要求4所述的双线回路电路，其特征在于还包括一个运算放大器，它连接在与信号电流变换电路相关联的电容器和负载之间。

6、权利要求4或5所述的双线回路电路，其中，隔离部件包括一个晶体管。

7、如上述任一权利要求所述的双线回路电路，其中，切换装置包括一个晶体管。

Images