DD247510A1 - DIGITALLY CONTROLLABLE MEASUREMENT SWITCH WITH SIGNAL ADJUSTMENT - Google Patents

DIGITALLY CONTROLLABLE MEASUREMENT SWITCH WITH SIGNAL ADJUSTMENT Download PDF

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DD247510A1
DD247510A1 DD28872086A DD28872086A DD247510A1 DD 247510 A1 DD247510 A1 DD 247510A1 DD 28872086 A DD28872086 A DD 28872086A DD 28872086 A DD28872086 A DD 28872086A DD 247510 A1 DD247510 A1 DD 247510A1
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DD
German Democratic Republic
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input
signal
output
operational amplifier
resistor
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DD28872086A
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Inventor
Uwe Stech
Ralf Foerster
Peter Pratsch
Original Assignee
Magdeburger Armaturenwerke
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen digital ansteuerbaren Messstellenumschalter mit Signalanpassung fuer elektrisch analoge Signale. Die elektrisch-analogen Eingangssignale (Ue1 bis Uen) zum Bezugspotential sind ueber einen Widerstand 4 mit einem Eingang eines Operationsverstaerkers 3, der durch eine Diode 7 am Ausgang gekennzeichnet ist, je Kanal verbunden. Mit Hilfe einer Kanalauswahlschaltung wird der entsprechende Kanal angesprochen, wobei das digitale Steuersignal ueber einen digitalen elektronischen Schalter 2 direkt an den anderen Eingang des Operationsverstaerkers 3 gelangt. Das jeweilige Eingangssignal wird auf den Ausgang des Operationsverstaerkers 3 mit der durch die Widerstaende 4 und 5 festgelegten Signalverstaerkung uebertragen. Die Ausgaenge der Operationsverstaerker 3 sind zusammengeschaltet und liegen ueber einem Widerstand 6 an der positiven Betriebsspannung, wobei ihr gemeinsamer Punkt die Ausgangsklemme 1 darstellt, von der aus der Uebergang zur Informationsverarbeitungseinrichtung erfolgt. FigurThe invention relates to a digitally controllable measuring point switch with signal adaptation for electrically analog signals. The electrical-analog input signals (Ue1 to Uen) to the reference potential are connected via a resistor 4 to an input of an operational amplifier 3, which is characterized by a diode 7 at the output, per channel. With the aid of a channel selection circuit of the corresponding channel is addressed, the digital control signal via a digital electronic switch 2 passes directly to the other input of the Operationsverstaerkers 3. The respective input signal is transmitted to the output of the operational amplifier 3 with the signal amplification defined by the resistors 4 and 5. The outputs of the operational amplifiers 3 are connected together and are connected via a resistor 6 to the positive operating voltage, their common point being the output terminal 1 from which the transition to the information processing device takes place. figure

Description

-2- Z47 51U-2- Z47 51U

Der verwendete Meßstellenumschalter muß so aufgebaut sein, daß den Ausgang zwei komplementär angesteuerte Widerstände bilden. Das am Ausgang liegende Steuersignal ist mit dem Bezugspotential des Operationsverstärkers identisch. Im Falle der Auswahl eines Kanals muß das Potential am entsprechenden Schalterausgang mit dem Bezugspotential des Eingangssignals identisch sein, wobei alle anderen Schalterausgänge positives Potential besitzen müssen.The used Meßstellenumschalter must be constructed so that form the output of two complementary controlled resistors. The output control signal is identical to the reference potential of the operational amplifier. In the case of selecting a channel, the potential at the corresponding switch output must be identical to the reference potential of the input signal, with all other switch outputs having to have positive potential.

Der Operationsverstärker muß so beschaltet sein, daß am invertierenden Eingang über einen Widerstand R1 das zu bestimmende Eingangssignal und am nichtinvertierenden Eingang das Steuersignal vom Schaiterausgang liegt.The operational amplifier must be connected so that at the inverting input via a resistor R1, the input signal to be determined and the noninverting input is the control signal from the Schaiterausgang.

Die Widerstände R1 und R 2, über die zum einen das Eingangssignal an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers gelangt und zum anderen den Ausgang mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers verbindet, bilden die Signalanpassung.The resistors R1 and R2, on the one hand passes the input signal to the inverting input of the operational amplifier and on the other hand connects the output to the inverting input of the operational amplifier, form the signal matching.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt die Schaltungsanordnung des Meßstellenumschalters mit Signalanpassung.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawing shows the circuit arrangement of the measuring point switch with signal adjustment.

An den Eingängen des digitalen elektronischen Schalters 2, der von einem C MOS-Gatter dargestellt wird, liegt ein digitales Steuersignal (Usi bis Usn) zur Kanalauswahl, wobei das Steuersignal vom Gatterausgang an den nichtinvertierenden Eingang des jeweiligen Operationsverstärkers 3 gelangt.At the inputs of the digital electronic switch 2, which is represented by a C MOS gate, is a digital control signal (U s i to U sn ) for channel selection, wherein the control signal from the gate output to the non-inverting input of the respective operational amplifier 3 passes.

Der Operationsverstärker 3 ist dadurch charakterisiert, daß sich an seinem Ausgang eine Diode 7 befindet. Am invertierenden Eingang dieses Operationsverstärkers 3 gelangt über einen Widerstand 4 das zu bestimmende Eingangssignal (Uei bis Uen). Über den Widerstand 5 ist der Ausgang des Operationsverstärkers 3 mit dem Widerstand 4 und dem entsprechenden Eingang des Operationsverstärkers 3 verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 3 liegt über Diode 7 und Widerstand 6 an der positiven Betriebsspannung und bildet gleichzeitig die Ausgangsklemme 1.The operational amplifier 3 is characterized in that there is a diode 7 at its output. At the inverting input of this operational amplifier 3 passes through a resistor 4, the input signal to be determined (U e i to U en ). Via the resistor 5, the output of the operational amplifier 3 is connected to the resistor 4 and the corresponding input of the operational amplifier 3. The output of the operational amplifier 3 is connected via diode 7 and resistor 6 to the positive operating voltage and at the same time forms the output terminal. 1

Ein Kanal dieses Meßstellenumschalters wird also durch ein C MOS-Gatter 2, einen Operationsverstärker 3, die Diode 7, die Widerstände 4,5 und 6 sowie das dazugehörige Steuersignal dargestellt.A channel of this Meßstellenumschalters is thus represented by a C MOS gate 2, an operational amplifier 3, the diode 7, the resistors 4,5 and 6 and the associated control signal.

Durch eine Kanalauswahlschaltung gelangt immer nur ein Steuersignal an den Eingang eines C MOS-Gatters 2, wobei in der dargestellten Schaltungsanordnung ein C MOS-NAND-Gatter zum Einsatz kam. Dieses negierte Steuersignal steht dem Operationsverstärker 3 am nichtinvertierenden Eingang als Bezugspotential so lange zur Verfügung, bis von der Kanalauswahlschaltung ein neuer Kanal angesprochen wird. In dieser Zeit wird nun das über Widerstand 4 am invertierenden Eingang anliegende Eingangssignal an den Ausgang des Operationsverstärkers 3 mit der durch die Widerstände 4 und 5 vorgenommenen Signalverstärkung übertragen. Der Widerstand 6 begrenzt den Ausgangsstrom. Die Ausgänge aller Operationsverstärkers können auf Grund der Dioden 7 am Ausgang miteinander verbunden werden und bilden die Ausgangsklemme 1, von der aus das Ausgangssignal zur Informationsverarbeitungseinrichtung übertragen wird. Mit dieser Anordnung ist es möglich, eine automatische Abfrage nahezu beliebig vieler Meßstellen elektrisch gesteuert durchzuführen und gleichzeitig die einzelnen Eingangsspannungen (Uei bis Uen) zu verstärken, womit auf getrennte Meßverstärker verzichtet werden kann. Die Verarbeitungsgeschwindigkeit wird durch den Verstärkertyp begrenzt.By a channel selection circuit always passes only a control signal to the input of a C MOS gate 2, wherein in the illustrated circuit arrangement, a C MOS-NAND gate was used. This negated control signal is available to the operational amplifier 3 at the noninverting input as a reference potential until a new channel is addressed by the channel selection circuit. During this time, the input signal present at the inverting input via resistor 4 is now transmitted to the output of the operational amplifier 3 with the signal amplification effected by the resistors 4 and 5. The resistor 6 limits the output current. The outputs of all operational amplifiers can be connected to each other at the output due to the diodes 7 and form the output terminal 1, from which the output signal is transmitted to the information processing device. With this arrangement, it is possible to carry out an automatic query virtually any number of measuring points electrically controlled and at the same time to amplify the individual input voltages (U e i to U s ), which can be dispensed with separate measuring amplifier. The processing speed is limited by the type of amplifier.

Claims (4)

1. Digital ansteuerbare Meßstellenumschalter mit Signalanpassung für analoge Spannungssignale, gekennzeichnet dadurch, daß je Kanal der nichtinvertierende Eingang eines Operationsverstärkers (3) an den Ausgang eines digitalen elektronischen Schalters (2) angeschlossen ist und am Eingang dieses digitalen elektronischen Schalters (2) ein digitales Steuersignal anliegt und der invertierende Eingang des Operationsverstärkers (3) einerseits über einen Widerstand R1 (4) mit einem analogen Spannungssignal und andererseits über den Widerstand R 2 (5) mit dem Ausgang des Meßstellenumschalters verbunden ist, wobei dieser Ausgang über einen Widerstand R3 (6) an eine positive Versorgungsspannung und über eine Diode (7) an den Ausgang eines Operationsverstärkers (3) angeschlossen ist.1. Digitally controllable Meßstellenumschalter with signal conditioning for analog voltage signals, characterized in that each channel of the non-inverting input of an operational amplifier (3) to the output of a digital electronic switch (2) is connected and at the input of this digital electronic switch (2) a digital control signal is applied and the inverting input of the operational amplifier (3) on the one hand via a resistor R1 (4) with an analog voltage signal and on the other hand via the resistor R 2 (5) connected to the output of the Meßstellenumschalters, said output via a resistor R3 (6) to a positive supply voltage and via a diode (7) to the output of an operational amplifier (3) is connected. 2. Meßstellenumschalter nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Ausgang des digitalen elektronischen Schalters (2) für den durchgeschalteten Kanal auf dem Bezugspotential des analogen Spannungssignals und für den gesperrten Kanal auf einem Potential liegt, das größer als die analoge Eingangsspannung ist.2. Meßstellenumschalter according to item 1, characterized in that the output of the digital electronic switch (2) for the through-channel at the reference potential of the analog voltage signal and for the locked channel is at a potential which is greater than the analog input voltage. 3. Meßstellenumschalter nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß als digitaler elektronischer Schalter (2) ein C MOS-Gatter verwendet werden kann.3. Meßstellenumschalter according to item 2, characterized in that as a digital electronic switch (2), a C MOS gate can be used. 4. Meßstellenumschalter nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß über die Widerstände R1 (4) und R2(5)die Signalanpassung erzielt wird.4. Meßstellenumschalter according to item 1, characterized in that on the resistors R1 (4) and R2 (5), the signal matching is achieved. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft einen digital ansteuerbaren Meßstellenumschalter mit Signalanpassung, mit dem es möglich ist, elektrisch-analoge Signale im Multiplexbetrieb einer Informationsverarbeitungseinrichtung zuzuführen.The invention relates to a digitally controllable Meßstellenumschalter with signal adjustment, with which it is possible to supply electrical-analog signals in multiplex operation of an information processing device. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Elektronische Meßstellenumschalterfür Signalspannungen werden z.Zt. durch Feldeffekttransistoren (FET) in unterschiedlichen Anordnungen und häufig auch bereits mit Dekoder und Ansteuerelektronik monolitisch integriert realisiert. Auch in der DD-PS 225498 werden Feldeffekttransistoren als Schalter verwendet. Diese Meßstellenumschalter benötigen auf Grund ihres beträchtlichen Durchgangswiderstandes eine Impedanzanpassung, üblicherweise mittels einer Operationsverstärkerschaltung an die nachgeschaltete Informationsverarbeitungseinrichtung. Sollen auch bipolare Eingangsspannungen durchgeschaltet werden, so ist die Ansteuerung der Feldeffekttransistoren als elektronische Schalter nur mit einem erheblichen schaltungstechnischen Aufwand möglich, da die Steuerspannungen üblicherweise unipolar im TTL- bzw. C MOS-Pegel anliegen. Ein weiterer Nachteil von Meßstellenumschaltern mit FET ist die endliche Sperrdämpfung, die die Anzahl der anschließbaren Eingangskanäle begrenzt. Nachteilig ist weiterhin die mit steigender Frequenz erhebliche Reduzierung der Sperrdämpfung, welche zu einer Verfälschung des durchgeschalteten Kanals durch Störspannungen eines gesperrten Kanals führen kann. Alle bisher bekannten Meßstellenumschalter benötigen für jeden Kanal einen Vorverstärker, wenn die anliegenden Signalspannungen unterschiedliche Pegel besitzen und die Signalverarbeitungseinrichtung zur besseren Ausnutzung der Genauigkeit möglichst gleiche Endwerte aller Eingangssignale benötigt.Electronic measuring point switches for signal voltages are currently being used. realized by field effect transistors (FET) in different arrangements and often already monolithically integrated with decoder and control electronics. Also in DD-PS 225498 field effect transistors are used as switches. These Meßstellenumschalter need due to their considerable resistance to an impedance impedance, usually by means of an operational amplifier circuit to the downstream information processing device. If bipolar input voltages are also to be switched through, then the control of the field-effect transistors as electronic switches is only possible with considerable circuit complexity, since the control voltages usually lie unipolar in the TTL or C MOS level. Another disadvantage of loop switches with FET is the finite stopband attenuation which limits the number of connectable input channels. Another disadvantage is the significant reduction of the stopband attenuation with increasing frequency, which can lead to a distortion of the through-connected channel due to interference voltages of a locked channel. All previously known Meßstellenumschalter need for each channel a preamplifier, if the applied signal voltages have different levels and the signal processing device needs for better utilization of accuracy as possible the same end values of all input signals. Ziel der ErfindungObject of the invention Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen elektronischen Meßstellenumschalter mit Signalanpassung zu entwickeln, der trotz eines geringeren Umfangs für die Schaltungsanordnung über eine hohe Umschaltgeschwindigkeit als auch über eine hohe Zuverlässigkeit verfügt.The object of the invention is to develop an electronic Meßstellenumschalter with signal matching, which has a high switching speed as well as a high reliability despite a lesser extent for the circuit arrangement. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Meßstellenumschalter zu schaffen, der die direkte Verarbeitung der Eingangssignale ohne Meßverstärker ermöglicht und digital ansteuerbar ist, wobei bipolare Eingangsspannungen durchgeschaltet werden können.The invention has for its object to provide an electronic Meßstellenumschalter, which allows the direct processing of the input signals without sense amplifier and digitally controlled, with bipolar input voltages can be switched through. Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß je Kanal der nichtinvertierende Eingang eines Operationsverstärkers mit einem Ausgang eines digitalen elektronischen Schalters verbunden ist und am Eingang dieses Schalters ein digitales Steuersignal anliegt. Am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers liegt über einen Widerstand R1 das zu bestimmende Eingangssignal und das eine Ende eines Widerstandes R2, wobei das andere Ende dieses Widerstandes R 2 mit dem Ausgang des Operationsverstärkers verbunden ist und alle Ausgänge wiederum miteinander verschaltet sind, sowie jeder Operationsverstärker am Ausgang eine Diode hat und über einen Widerstand R3 an der positiven Betriebsspannung liegt und gleichzeitig die Ausgangsklemme bilden.According to the invention this is achieved in that each channel of the non-inverting input of an operational amplifier is connected to an output of a digital electronic switch and applied to the input of this switch, a digital control signal. At the inverting input of the operational amplifier is via a resistor R1 to be determined input signal and the one end of a resistor R2, wherein the other end of this resistor R 2 is connected to the output of the operational amplifier and all outputs are in turn interconnected, and each operational amplifier at the output has a diode and is connected through a resistor R3 to the positive operating voltage and at the same time form the output terminal.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4405607A1 (en) * 1994-02-22 1995-08-24 Hey Tec Regelungstechn Gmbh Measurement and conversion circuit for different physical quantities

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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