CN102314188B - 电路装置和输入组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电路装置，为了在该电路装置中实现对在第一箝位点(X1)和第二箝位点(X2)之间的电压进行限制而提出，在第一串联支路(1)和第二串联支路(2)之间布置用于接通和增强电压的另一个电子元件(V2)，其中第二元件(V2)的输入端(20)通过第四电阻(R4)与第三元件(V3)的输出端(31)连接，并且在第二串联支路(2)和第二元件(V2)之间布置了用于产生第二基准电压(VREF_2)的装置(40)，由此可实现当通过负载电阻(RL)的电流中断时，使得在第一箝位点(X1)处的电压下降。

Description

电路装置和输入组件
技术领域
本发明涉及一种用于对在第一箝位点(Klemmpunkt)和第二箝位点之间的电压进行限制的电路装置，电路装置包括：第一串联支路和第二串联支路，其中在这两个支路之间施加工作电压；布置在串联支路之间的、用于接通和增强电压的第三电子元件，第三电子元件具有：输入端，第一基准电压连接在该输入端上；和输出端，该输出端通过第二电阻与第一电子元件的输入端连接，以用于接通和增强电压，其中第一电子元件这样布置在串联支路之间，即当在箝位点之间布置了负载电阻时，电流可以从第一支路经过这些箝位点、第一元件并且经过第一电阻流向串联支路。
背景技术
这种电路装置由本领域技术人员已知为用于产生在箝位点之间的输出电压的电流源或电压源。
这种已知的电路装置的缺点是，当在箝位点之间未布置负载时，或者例如在通向箝位点之间所连接的负载的导线中出现断线时，或者负载电阻处于高欧姆的状态时，开路电压会设定不被允许的较高值。
发明内容
因此，本发明的目的在于，这样扩展根据现有技术已知的电路装置，即实现对开路电压进行限制。
该目的通过权利要求1的特征组合来实现。
这样的电路装置有利地使用在输入组件中，输入组件设计用于连接电阻温度测量传感器。
在本发明的第一设计方案中，通过用于接通和增强电压并且使用第一基准电压的第二电子元件这样扩展根据现有技术已知的电路装置，即对于例如应在第一和第二箝位点处出现断线的情况，可实现在第一箝位点处的电压下降。
这种过电压限制对于现有的电流-和/或电压比例来说可任意确定大小，并且在具体的实际情况中能在现有的电路装置中良好地调节。特别是在输入组件中、例如模拟输入组件、如其使用在过程自动化中那样，该电路装置是有利的，这是因为避免了例如在电阻温度探测器(RTD-输入端)中对于输入组件的相邻的输入通道产生的干扰性的影响、如由于升高的开路电压而引起的影响。
晶体管、场效应晶体管、MOS-场效应晶体管、或者运算放大器可以单独或也可以以组合形式作为电子元件使用。
附图说明
在图中更详细地描述了其他的特征和一个实施例。图中示出：
图1是根据现有技术的电路装置，和
图2是扩展的电路装置，用于限制在第一箝位点和第二箝位点之间的电压。
具体实施方式
根据图1示出了电路装置的现有技术。对于一个测量变换器而言，负载电阻例如连接在第一箝位点X1上和第二箝位点X2上。这个负载电阻优选地设计为PT-电阻，也就是取决于温度的电阻。在此情况下，即相对于这个负载电阻出现断线，会在箝位点X1和X2处出现不允许的高电压值。为了避免该故障，如在图2中所示，图1中的电路装置配有其它的元件，以便对在第一箝位点X1和第二箝位点X2之间的电压进行电压限制。
根据图2示出了一个电路装置，其通过加入其它的电路技术方面的措施和组件来解决这个在第一箝位点X1和X2之间过电压的问题。在第一串联支路1与第二串联支路2之间布置了第三电子元件V3用于接通和增强电压，其中在两个串联支路1，2之间施加了工作电压Ub。第三电子元件V3设计为运算放大器。这个第三元件V3具有输入端30。在这个输入端30处施加了第一基准电压VREF_1。此外在串联支路之间布置了第一电子元件V1，其中，如果在箝位点X1和X2之间布置了负载电阻RL，则电流可以从第一串联支路1经过箝位点X1，X2流过第一元件，并且可以经过第一电阻R1朝向第二串联支路2流出。第三元件V3的输出端31通过第二电阻R2与第一元件V1的输入端10连接。为了控制第一元件V1可以驱使电流从第三元件V3经过输出端31流入第一元件V1。该电流在对于第一元件V1的晶体管设计中设定为用于第一晶体管的基极电流IB_v1。
为了限制在箝位点X1和X2之间的不必要的高开路电压，此外在第一串联支路1和第二串联支路2之间布置了第二电子元件V2，以用于接通和增强电压，其中第二元件V2的输入端20通过第四电阻R4与第三元件V3的输出端31连接。此外在第二串联支路2和第二元件V2之间布置了用于产生第二基准电压VREF_2的装置40。当通过负载电阻RL的电流中断或者负载电阻RL设定了不被允许的高欧姆值时，通过这个电路技术方面的措施可以实现降低第一箝位点X1处的电压。
第三元件V3设计为运算放大器，并且在这个电路中，运算放大器的部分输出电压会反馈到逆转的输入端上，该反馈借助于反馈导线32实现，其中反馈的电压借助于分压器实现，该分压器由负载电阻RL的串联电路、第一电子元件V1和第一电阻R1实现，而它们布置在第一串联支路1和第二串联支路2之间的串联电路中。利用用于计算分压器的规则可以确定该电路的增强程度。
只要电流路径3可以经过第一箝位点X1和第二箝位点X2朝向第二串联支路构成，其中第一电子元件V1设计为第一晶体管，电流就能相应地流过第一晶体管的集电极。因此这个通过第一基准电压VREF_1和第一电阻R1来确定的电流流经负载电阻RL。第三电子元件V3的输出电压UA_V3的值大概设定为VREF_1+UBE_V1+IB_V1*R2，该值大约相应于第一基准电压VREF_1+0.8伏特。如果负载电阻RL非常大或甚至流经负载电阻RL的电流完全中断，则电阻R1上的电压UR1的值将降到第一基准电压值VREF_1以下。第三电子元件V3、相应的是运算放大器，现在尝试在其输入端30，32处重新产生平衡，其中平衡意味着输入电压差要尽可能地达到零。在此，第三元件V3使其输出电压UA_V3升高。如果该输出电压UA_V3随后超过阈值电压VREF_2+UBE_V2+IB_V2*R4，则第二元件V2开始导电。这样引起了在箝位点X1上的电压的降低。在完全接通第二元件V2时，其中第一元件V1然后同样完全接通，则在第一箝位点X1和第二箝位点X2之间的输出电压差等于在第二基准电压VREF_2和第一基准电压VREF_1之间的差值。
因此，可以通过选择两个基准电压VREF_1和VREF_2良好地确定在电路装置的箝位点X1，X2上的输出电压。第二基准电压VREF_2可以在装置的一种设计方案中由一个或者多个二极管组成。第二元件V2的开关点的影响将通过第二基准电压VREF_2、其基极-发射极电压UB_V2的大小和第四电阻R4上的电压降确定。另一种改变开关点的可能性是，在第四电阻R4和第二元件V2的输入端20之间加入一个或多个二极管，在高电压的情况下也可以是Z-二极管。在第二元件V2设计为晶体管时，输入端20相应于该晶体管的基极接口。
利用该电路装置可以在一个广泛的范围内简单地确定过电压限制的大小，并且良好地匹配于当时实际的情况。证明为非常有利的是，在模拟输入组件中应用了所提到的电路装置的情况下，特别是在RTD-输入端中避免了过调制效应。该过调制效应的干扰性迄今为止是非常明显的，这是因为它们在输入组件中的相邻通道上非常明显。

Claims (4)

1.一种用于对在第一箝位点(X1)和第二箝位点(X2)之间的电压进行限制的电路装置，所述电路装置包括：
-第一串联支路(1)和第二串联支路(2)，其中在所述两个串联支路(1，2)之间施加工作电压(Ub)，
-布置在所述串联支路(1，2)之间的、用于接通和增强电压的第三电子元件(V3)，所述第三电子元件具有：输入端(30)，第一基准电压(VREF_1)连接在所述输入端上；和输出端(31)，所述输出端通过第二电阻(R2)与第一电子元件(V1)的输入端(10)连接，以用于接通和增强电压，
-其中所述第一电子元件(V1)这样布置在所述串联支路(1，2)之间，即当在所述第一箝位点(X1)和所述第二箝位点(X2)之间布置了负载电阻(RL)时，电流可以从所述第一串联支路(1)经过所述第一箝位点(X1)和所述第二箝位点(X2)、所述第一电子元件(V1)并且经过第一电阻(R1)流向所述第二串联支路(2)，
其特征在于，此外在所述第一串联支路(1)和所述第二串联支路(2)之间布置了用于接通和增强电压的第二电子元件(V2)，其中所述第二电子元件(V2)的输入端(20)通过第四电阻(R4)与所述第三电子元件(V3)的所述输出端(31)连接，并且在所述第二串联支路(2)和所述第二电子元件(V2)之间布置了用于产生第二基准电压(VREF_2)的装置(40)，由此可实现当通过所述负载电阻(RL)的电流中断时，使得在所述第一箝位点(X1)处的电压下降，
其中，第三电子元件(V3)设计为运算放大器，运算放大器的部分输出电压会反馈到逆转的输入端上。
2.根据权利要求1所述的电路装置，其中所述用于产生所述第二基准电压(VREF_2)的装置设计为二极管装置。
3.根据权利要求1或2所述的电路装置，其中在所述第二电子元件(V2)的所述输入端(20)和所述第三电子元件(V3)的所述输出端(31)之间布置了另一个二极管装置，以用于改变所述第二电子元件(V2)的开关点。
4.一种设计用于连接电阻温度测量传感器的输入组件，所述输入组件具有根据权利要求1至3中任一项所述的电路装置，其中通过所述电路装置对于所述电阻温度测量传感器可实现对在箝位点(X1，X2)处的电压进行限制。
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