DE10057315A1

DE10057315A1 - Circuit for floating transfer of measurement signal has transformer with primary winding connected to chopper unit, secondary connected to passive rectifier unit, preferably with two diodes

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Publication number: DE10057315A1
Application number: DE2000157315
Authority: DE
Original assignee: SKORP MESSTECHNIK GmbH
Current assignee: DRAGO AUTOMATION GMBH, DE
Priority date: 2000-11-17
Filing date: 2000-11-17
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2020-11-18
Also published as: DE10057315B4

Abstract

The circuit has a transformer (10) with a primary winding (21) on the input side connected to a chopper unit (8) and a secondary winding (24) on the output side connected to a passive rectifier unit (27,28), preferably formed by two diodes. The transformer core is made of a ferrite material for low loss transfer.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum potentialfreien Übertragen eines Meßsignals, insbesondere eines Meßspannungssignals oder eines Meßstromsignals, mittels mindestens eines Übertragers.The present invention relates to a circuit arrangement for floating Transmitting a measurement signal, in particular a measurement voltage signal or a measuring current signal, by means of at least one transmitter.

Bekannterweise bieten sich für die Potentialtrennung elektrischer Meßstromkreise grundsätzlich optoelektrische Übertragungsmittel oder transformatorische Über tragungsmittel an. Der Einsatz optoelektrischer Übertragungsmittel bedingt hier bei, daß Offsetschaltungsmittel und Verstärker vorzusehen sind, um einerseits einen möglichst linearen Kennlinienbereich der optoelektrischen Übertragungs mittel ausnützen zu können und um andererseits eine ausreichende Auflösung, insbesondere bei kleinen zu übertragenden Meßsignalen, sicherzustellen. Um auch im Langzeitverhalten eine ausreichende Stabilität der Linearität und des Nullpunkts zu gewährleisten, muß bei der Auslegung und bei der Auswahl der Offsetschaltungsmittel ein nicht selten unverhältnismäßig großer Aufwand getrie ben werden.As is known, electrical measuring circuits are available for the electrical isolation basically optoelectric transmission means or transformer transmission carrier. The use of opto-electrical transmission means is necessary here in that offset circuit means and amplifiers are to be provided, on the one hand a linear range of the characteristic curve of the optoelectric transmission to be able to take advantage of means and, especially with small measurement signals to be transmitted. Around Adequate stability of linearity and of the long-term behavior To ensure zero point must be in the design and selection of the Offset switching means is often a disproportionately large effort be.

Zum Umgehen dieser Schwierigkeiten können nun transformatorische Übertra gungsmittel eingesetzt werden. Hierbei wird meist das Meßsignal mit einem Schalter oder mit mehreren, häufig zwei Schaltern zerhackt, das heißt in ein rechteckförmiges Wechselsignal umgeformt, transformatorisch in den Aus gangsstromkreis übertragen und dort wieder gleichgerichtet. Insbesondere bei einem Meßspannungssignal muß die Gleichrichtung von einem elektronischen Schalter erfolgen, weil durch die Flußspannung möglicher Gleichrichterdioden verursachte Spannungsabfälle das Meßsignal, insbesondere dessen Signalspan nung, verfälschen würden.To overcome these difficulties, transformative transmissions can now be used be used. Here, the measurement signal is usually with a Switch or with several, often two switches chopped, that is, into one Rectangular alternating signal reshaped, transformer in the off transmission circuit and rectified there again. Especially at A measurement voltage signal must be rectified by an electronic Switches are made because of the forward voltage of possible rectifier diodes caused voltage drops the measurement signal, especially its signal span would distort.

Dies führt zu einem erheblichen Aufwand, weil die ausgangsseitigen elektroni schen Schalter, zumeist bipolare Transistoren oder Feldeffekttransistoren, zum Präzisionsgleichrichten des Meßspannungssignals synchron zu den Zerhacker schaltern getaktet werden müssen; eine derartige Anordnung wird Synchron gleichrichtung genannt.This leads to considerable effort because the electronics on the output side rule switches, mostly bipolar transistors or field effect transistors, for Precision rectification of the measuring voltage signal synchronized with the chopper switches must be clocked; such an arrangement becomes synchronous called rectification.

Hierfür ist ein weiteres Übertragungsmittel erforderlich, um das Taktsignal den Zerhackerschaltern und den Gleichrichterschaltern gleichermaßen zur Verfügung zu stellen; ebenso darf das steuernde Taktsignal das Meßsignal nicht verfäl schen; insbesondere beim Einsatz stromgesteuerter bipolarer Transistoren zum Zerhacken oder zum Gleichrichten dürfen die steuernden Basis-Emitterströme nicht durch den Meßübertrager fließen, denn diese Basis-Emitterströme würden hier zu einem Übertragungsfehler führen. This requires a further transmission means to the clock signal Chopper switches and the rectifier switches are available equally to deliver; likewise the controlling clock signal must not falsify the measurement signal rule; especially when using current-controlled bipolar transistors for The controlling base emitter currents may chop or rectify do not flow through the transmitter because these base emitter currents would lead to a transmission error here.

Dem Problem des Übertragungsfehlers wird zumeist durch sehr aufwendige zu sätzliche Ansteuerübertrager begegnet, die die Steuerströme potentialfrei an die Zerhackertransistoren oder Gleichrichtertransistoren führen. Beim Einsatz von Feldeffekttransistoren führen die Gateströme, verursacht durch das steuernde Wechselspannungssignal an der Gate-Source-Kapazität, zu einem kapazitivem Störstrom und damit zum Übertragungsfehler.The problem of the transmission error is mostly caused by very complex encountered additional control transformers that transmit the control currents to the Chopper transistors or rectifier transistors. When using Field effect transistors carry the gate currents caused by the controlling AC signal at the gate-source capacitance, to a capacitive Interference current and thus a transmission error.

Verstärkt wirksam ist dieser Effekt durch die notwendigerweise hohe Wechsels pannungsamplitude an den Gates der Feldeffekttransistoren, die zum einwand freien Schalten erforderlich sind. Die hochfrequenten Anteile der rechteckförmi gen Steuerspannung begünstigen ebenfalls die kapazitiven Störströme.This effect is intensified by the necessarily high change voltage amplitude at the gates of the field effect transistors, which lead to the fault free switching are required. The high-frequency components of the rectangular The control voltage also favors the capacitive interference currents.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Meßsignalübertrager mit zwei Pri märwicklungen und mit zwei Sekundärwicklungen auszustatten, die jeweils von einem Schalter wechselweise an das Meßsignal geschaltet werden; in dieser An ordnung können die Steuersignale für das Meßsignal unschädlich nach Masse abgeleitet werden, wobei sich jedoch der Aufwand für den Meßsignalübertrager verdoppelt. Bei der Ansteuerung der Schalter muß in jedem Falle sichergestellt sein, daß zu jedem Zeitpunkt nur ein Zerhackerschalter oder Gleichrichterschalter geschaltet ist. Selbst geringe Schaltüberlappungen, das heißt ein geschalteter Zustand beider Schalter zum gleichen Zeitpunkt, würden hohe Übertragungsfeh ler bewirken.Another possibility is to use two Pri and two secondary windings, each of a switch can be switched alternately to the measurement signal; in this an order the control signals for the measurement signal harmless to ground can be derived, however, the effort for the measurement signal transmitter doubled. When activating the switch must be ensured in any case be that only one chopper switch or rectifier switch at any time is switched. Even slight switching overlaps, i.e. a switched one State of both switches at the same time, high transmission errors effect.

Bei einer Stromübertragung ist eine ausgangsseitige Synchrongleichrichtung nicht erforderlich, denn die Spannungsabfälle der Gleichrichterdioden haben kei nen Einfluß auf den zu übertragenden Meßstrom. Zum Sicherstellen des Schalt verhaltens der eingangsseitigen Zerhackerschaltung muß jedoch in jedem Falle ein großer Aufwand betrieben werden. Andere Ansätze zur Problembehebung, wie etwa das Wandeln der Eingangsgröße in eine proportionale Frequenz oder in ein proportionales Puls-Pausen-Verhältnis, das Übertragen dieser Größe und das anschließende Rückwandeln, erfordern einen noch größeren Aufwand.In the case of a power transmission, there is a synchronous rectification on the output side not necessary, because the voltage drops of the rectifier diodes have no NEN influence on the measuring current to be transmitted. To ensure the switching behavior of the input chopper circuit must, however, in any case a lot of effort to be done. Other approaches to troubleshooting such as converting the input variable to a proportional frequency or to a proportional pulse-pause ratio, transferring that size and that subsequent reconversion requires even greater effort.

Ausgehend von den dargelegten Problemen und Unzulänglichkeiten der konven tionellen Schaltungsanordnungen liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei der der Schaltungsaufwand gering ist und durch die eine sehr kostengünstige Realisierung bei sehr hoher Übertragungsgenauigkeit ermöglicht ist.Based on the problems and inadequacies of the conven tional circuit arrangements, the present invention has the task to provide a circuit arrangement of the type mentioned at the outset, in which the circuitry is low and because of the very inexpensive Realization with very high transmission accuracy is made possible.

Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung mit den im Anspruch 1 an gegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen ge kennzeichnet.This object is achieved by a circuit arrangement with the in claim 1 given characteristics solved. Advantageous configurations and practical Developments of the present invention are ge in the dependent claims features.

Die Schaltungsanordnung gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung verbindet demzufolge einen geringen Schaltungsaufwand mit einer sehr kostengünstigen Realisierung und mit einer sehr hohen Übertragungsgenauigkeit.The circuit arrangement according to the teaching of the present invention connects consequently a low circuit complexity with a very inexpensive Realization and with a very high transmission accuracy.

Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich einen Trennverstärker, aufweisend mindestens eine Schaltungsanordnung der vorstehend aufgeführten Art. Bei ei nem derartigen Trennverstärker handelt es sich um einen Meßverstärker, bei dem der Eingangskreis und der Ausgangskreis mittels der Schaltungsanordnung ge mäß der vorliegenden Erfindung voneinander isoliert sind. Diese galvanische Trennung der Signalquelle (Aufnehmer, Meßfühler, Sensor) von der Signalverar beitung ist beispielsweise bei medizinischen Geräten (→ Schutz des Patienten vor Überspannungen) und gegebenenfalls auch in der Verfahrenstechnik (→ Ex plosionsschutz) erforderlich; darüber hinaus werden durch die galvanische Tren nung elektromagnetische Einstreuungen vermindert oder reduziert, womit sich eine störsichere Meßwertverarbeitung ergibt. Finally, the present invention relates to a signal conditioner having at least one circuit arrangement of the type listed above Such isolation amplifier is a measuring amplifier in which the input circuit and the output circuit by means of the circuit arrangement ge are isolated from each other according to the present invention. This galvanic Separation of the signal source (transducer, sensor, sensor) from the signal processor Processing is, for example, for medical devices (→ protection of the patient before overvoltages) and possibly also in process engineering (→ Ex explosion protection) required; in addition, through the galvanic doors electromagnetic interference is reduced or reduced, which results in interference-free processing of measured values.

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:An embodiment of the present invention is described below the drawing explained in more detail. It shows:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung gemäß der vorliegen den Erfindung, in schematischer Prinzipdarstellung. Fig. 1 shows an embodiment of a circuit arrangement according to the present invention, in a schematic diagram.

Die anhand Fig. 1 veranschaulichte Schaltungsanordnung 100 ist zum potenti alfreien Übertragen eines Meß(gleich)spannungssignals oder eines Meß(gleich)stromsignals mittels eines Übertragers 20 ausgelegt. Hierzu ist der Übertrager 20 mit einer Primärwicklung 21 eingangsseitig an eine Zerhackerein heit 8 und mit einer Sekundärwicklung 24 ausgangsseitig an eine passive Gleich richtereinheit, bestehend aus zwei Gleichrichterdioden 27, 28, geschaltet.The circuit arrangement 100 illustrated with reference to FIG. 1 is designed for the potential-free transmission of a measurement (same) voltage signal or a measurement (same) current signal by means of a transmitter 20 . For this purpose, the transformer 20 with a primary winding 21 on the input side to a chopper unit 8 and with a secondary winding 24 on the output side to a passive rectifier unit, consisting of two rectifier diodes 27 , 28 .

Hierbei kann die Zerhackereinheit 8 aus einer besonders kostengünstigen inte grierten Analog-Multiplexereinheit der Standard-CMOS-Logikfamilie 4000 oder 74HC4000 bestehen; besonders vorteilhaft ist der Einsatz einer Analog- Multiplexereinheit vom Typ 4053, die wie in Fig. 1 dargestellt verschaltet ist. Dieser integrierte Schaltkreis ist intern wie ein elektronisch steuerbarer Umschal ter verschaltet und kann Spannungen bzw. Ströme schalten, die innerhalb der Versorgungsspannungsgrenzen des integrierten Schaltkreises liegen (die Versor gungsspannungsgrenzen sind im folgenden zur Vereinfachung nicht weiter be schrieben, wobei ein ordnungsgemäßer Betrieb der elektronischen Elemente vor ausgesetzt wird).The chopper unit 8 can consist of a particularly inexpensive integrated analog multiplexer unit of the standard CMOS logic family 4000 or 74HC4000; The use of an analog multiplexer unit of the type 4053 , which is connected as shown in FIG. 1, is particularly advantageous. This integrated circuit is internally interconnected like an electronically controllable changeover switch and can switch voltages or currents that lie within the supply voltage limits of the integrated circuit (the supply voltage limits are not described below for the sake of simplicity, with proper operation of the electronic elements before is exposed).

Die Analog-Multiplexereinheit vom Typ 4053 weist einen Steuereingang 14 auf, an dem mit einem elektrischen Logikpegel die Stellung des Schalterelements 15 bestimmt werden kann. Durch eine interne Anpassung des Ansteuersignals an die Schaltstufen wird sichergestellt, daß zu keinem Zeitpunkt beide internen Schalter geschlossen sind, so daß es unter keinen Umständen zu Schaltüberlappungen kommt (die Hersteller dieser integrierten Analog-Multiplexereinheiten spezifizieren eine sogenannte "break before make"-Zeit, in der beide Schalter mit Sicherheit unterbrochen sind; zusätzliche Bauteile zum Anpassen des Steuersignals und zum Vermeiden von Schaltüberlappungen können mithin entfallen).The type 4053 analog multiplexer unit has a control input 14 at which the position of the switch element 15 can be determined using an electrical logic level. An internal adaptation of the control signal to the switching stages ensures that at no time both internal switches are closed, so that there is no switching overlap under any circumstances (the manufacturers of these integrated analog multiplexer units specify a so-called "break before make" time, in which both switches are interrupted with certainty; additional components for adapting the control signal and avoiding switching overlaps can therefore be omitted).

Am Steuereingang 14 wird nun das Zerhackertaktsignal 10 angelegt. Dieses Taktsignal 10 am Steuereingang 14 bewirkt, daß das Schaltelement 15 wechsel weise den Strompfad von Bezugszeichen 11 zu Bezugszeichen 13 bzw. den Strompfad von Bezugszeichen 12 zu Bezugszeichen 13 schaltet. Die zugehörige Taktoszillatoreinheit 9 kann beispielsweise durch einen integrierten Oszillator baustein der gleichen Logikfamilie gebildet sein, etwa vom Typ 4047.The chopper clock signal 10 is now applied to the control input 14 . This clock signal 10 at the control input 14 causes the switching element 15 to alternately switch the current path from reference number 11 to reference number 13 or the current path from reference number 12 to reference number 13 . The associated clock oscillator unit 9 can be formed, for example, by an integrated oscillator module of the same logic family, for example of type 4047 .

Zum Speisen der Zerhackereinheit 8 ist eine Verstärkereinheit 6 vorgesehen, die durch einen kostengünstigen Standard-Operationsverstärker gebildet ist. Der ein gangsseitige Eingangswiderstand 3 dient zum einen dazu, dem Plus-Eingang 4 der Verstärkereinheit 6 einen Strompfad für den Eingangsruhestrom zur Verfü gung zu stellen, und zum anderen liefert der Eingangswiderstand 3 der gesamten Übertragungsschaltung einen definierten Eingangswiderstandswert, so daß der Eingangswiderstand 3 sehr hochohmig dimensioniert werden kann.An amplifier unit 6 , which is formed by an inexpensive standard operational amplifier, is provided for feeding the chopper unit 8 . The input-side input resistor 3 serves on the one hand to provide the positive input 4 of the amplifier unit 6 with a current path for the input quiescent current, and on the other hand the input resistor 3 of the entire transmission circuit provides a defined input resistance value, so that the input resistor 3 has a very high impedance can be dimensioned.

Beim Ansteuern durch eine niederohmige Meßspannungsquelle, die an den er sten Eingangsanschluß 1 der Schaltungsanordnung sowie an den zweiten Ein gangsanschluß 2 der Schaltungsanordnung angeschaltet wird, kann der Ein gangswiderstand 3 gänzlich entfallen. Hingegen kann der Eingangswiderstand 3 bei der Ansteuerung durch eine hochohmige Meßstromquelle, die an den ersten Eingangsanschluß 1 der Schaltungsanordnung sowie an den zweiten Eingangs anschluß 2 der Schaltungsanordnung angeschaltet wird, weiterhin als Strom- Spannungswandler fungieren; der Meßstrom wird dann am Eingangswiderstand 3 in eine Meßspannung gewandelt, die am ersten Eingangsanschluß 1 der Schal tungsanordnung sowie am zweiten Eingangsanschluß 2 der Schaltungsanord nung ansteht und die auf den hochohmigen Plus-Eingang 4 der Verstärkereinheit 6 wirkt. In diesem Zusammenhang ist der Eingangswiderstand 3 beim Einsatz als Strom-Spannungswandler in bevorzugter Weise niederohmig zu dimensionieren. When driven by a low-impedance measuring voltage source, which is connected to the most input terminal 1 of the circuit arrangement and to the second input terminal 2 of the circuit arrangement, the input resistance 3 can be dispensed with entirely. On the other hand, the input resistor 3 can continue to function as a current-voltage converter when driven by a high-impedance measuring current source which is connected to the first input connection 1 of the circuit arrangement and to the second input connection 2 of the circuit arrangement; the measuring current is then converted to a measuring voltage at the input resistor 3 , which is at the first input terminal 1 of the circuit arrangement and at the second input terminal 2 of the circuit arrangement, and which acts on the high-resistance plus input 4 of the amplifier unit 6 . In this context, the input resistance 3 is preferably dimensioned to have a low resistance when used as a current-voltage converter.

Die Verstärkereinheit 6 erhält am Plus-Eingang 4 die Meßspannung bzw. eine Spannung, die als Spannungsabfall vom Eingangswiderstand 3 durch einen po tentiellen Meßstrom hervorgerufen ist. Da nun die Verstärkereinheit 6 in Form des Operationsverstärkers mittels der Ausgangsstufe die Spannungsdifferenz zwi schen dem Plus-Eingang 4 und dem Minus-Eingang 5 - von parasitären Effekten einmal abgesehen - zu Null regelt, stellt sich am zwischen den zweiten Eingangs anschluß 2 der Schaltungsanordnung und den Minus-Eingang 5 der Verstär kereinheit 6 geschalteten Zwischenwiderstand 16 - ein ordnungsgemäßer Betrieb vorausgesetzt - eine Spannung ein, die dem Betrag nach gleich der Meßspan nung ist; diese Spannung wirkt über eine Rückwirkungsleitung 17 auf den Minus- Eingang 5 der Verstärkereinheit 6.The amplifier unit 6 receives the measuring voltage or a voltage at the plus input 4, which is caused as a voltage drop from the input resistor 3 by a po tential measuring current. Since now the amplifier unit 6 in the form of the operational amplifier by means of the output stage regulates the voltage difference between the plus input 4 and the minus input 5 - apart from parasitic effects - to zero, it turns on between the second input terminal 2 of the circuit arrangement and the minus input 5 of the amplifier unit 6 switched intermediate resistor 16 - assuming proper operation - a voltage that is equal in magnitude to the measuring voltage; this voltage acts via a feedback line 17 on the minus input 5 of the amplifier unit 6 .

Der Ausgang 7 der Verstärkereinheit 6 treibt durch die Zerhackereinheit 8 einen eingangsseitigen Strom 11, der seinerseits am Zwischenwiderstand 16 einen Spannungsabfall verursacht, der dem Betrag nach gleich der Meßspannung ist. Dieser durch die Zerhackereinheit 8 in einen rechteckförmigen Wechselstrom ge wandelte eingangsseitige Strom 11 wird auf die Primärwicklung 21 des Übertra gers 20 geführt. Ein Rückleiter 22 der Primärwicklung 21 des Übertragers 20 ist über zwei eingangsseitige Kondensatoren 18, 19 wechselspannungsmäßig niede rohmig an den eingangsseitigen Strompfad geschaltet.The output 7 of the amplifier unit 6 drives a current 11 on the input side through the chopper unit 8 , which in turn causes a voltage drop across the intermediate resistor 16 which is equal in magnitude to the measurement voltage. This ge through the chopper 8 into a rectangular alternating current converted input-side current 11 is guided to the primary winding 21 of the transmitter 20 . A return conductor 22 of the primary winding 21 of the transformer 20 is connected via two capacitors 18 , 19 on the input side in a low-voltage AC manner to the input-side current path.

Der rechteckförmige Wechselstrom wird vom Übertrager 20 in den Aus gangsstromkreis übertragen und gleichgerichtet; hierzu sind an der Sekundär wicklung 24 des Übertragers 20 zwei die passive Gleichrichtereinheit bildende Gleichrichterdioden 27, 28 vorgesehen. Ein Rückleiter 23 der Sekundärwicklung 24 des Übertragers 20 ist über zwei ausgangsseitige Kondensatoren 25, 26 wechselspannungsmäßig niederohmig an den ausgangsseitigen Strompfad ge schaltet. The rectangular alternating current is transmitted from the transformer 20 into the output circuit and rectified; for this purpose, two rectifier diodes 27 , 28 forming the passive rectifier unit are provided on the secondary winding 24 of the transformer 20 . A return conductor 23 of the secondary winding 24 of the transformer 20 is switched via two output-side capacitors 25 , 26 in terms of AC voltage to the output-side current path with low resistance.

Der Kern des Übertragers 20 ist aus einem Ferritwerkstoff gebildet, wobei derarti ge handelsübliche Ferritkerne verlustarm hohe Frequenzen übertragen können. Die Frequenz der Zerhackereinheit 8 wird in diesem Zusammenhang so hoch di mensioniert, daß die Verluste des Übertragers 20 infolge der sich ergebenden sehr kleinen magnetischen Flußdichte vernachlässigbar sind; mithin ist der aus gangsseitige Strom 12 in etwa gleich dem eingangsseitigen Strom 11.The core of the transmitter 20 is formed from a ferrite material, with such commercially available ferrite cores being able to transmit high frequencies with little loss. The frequency of the chopper 8 is dimensioned so high in this context that the losses of the transmitter 20 due to the resulting very small magnetic flux density are negligible; consequently, the current 12 on the output side is approximately equal to the current 11 on the input side.

Um ausgangsseitig eine Spannung abgreifen zu können, ist zwischen den ersten Ausgangsanschluß 30 der Schaltungsanordnung und den zweiten Ausgangsan schluß 31 der Schaltungsanordnung ein Ausgangswiderstand 29 geschaltet; der übertragene ausgangsseitige Strom 12 verursacht am Ausgangswiderstand 29 einen Spannungsabfall, der hochohmig als Ausgangsspannung am ersten Aus gangsanschluß 30 der Schaltungsanordnung und am zweiten Ausgangsanschluß 31 der Schaltungsanordnung abgegriffen werden kann. Soll ausgangsseitig ein Ausgangsstrom abgegriffen werden, so Kann der Ausgangswiderstand 29 auch entfallen.In order to be able to tap a voltage on the output side, an output resistor 29 is connected between the first output connection 30 of the circuit arrangement and the second output connection 31 of the circuit arrangement; the transmitted output-side current 12 causes a voltage drop across the output resistor 29 , which can be tapped at the first output terminal 30 of the circuit arrangement and the second output terminal 31 of the circuit arrangement as a high-resistance output voltage. If an output current is to be tapped on the output side, the output resistor 29 can also be omitted.

Bei Gleichheit des Zwischenwiderstands 16 und des Ausgangswiderstands 29 ist die Eingangsspannung am ersten Eingangsanschluß 1 der Schaltungsanordnung sowie am zweiten Eingangsanschluß 2 der Schaltungsanordnung gleich der Aus gangsspannung am ersten Ausgangsanschluß 30 der Schaltungsanordnung so wie am zweiten Ausgangsanschluß 31 der Schaltungsanordnung. Durch Variation des Zwischenwiderstands 16 und/oder des Ausgangswiderstands 29 kann ein beliebiger Übertragungsfaktor für die Schaltungsanordnung eingestellt werden. If the intermediate resistor 16 and the output resistor 29 are identical, the input voltage at the first input terminal 1 of the circuit arrangement and at the second input terminal 2 of the circuit arrangement is equal to the output voltage at the first output terminal 30 of the circuit arrangement and at the second output terminal 31 of the circuit arrangement. Any transmission factor for the circuit arrangement can be set by varying the intermediate resistor 16 and / or the output resistor 29 .

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

erster Eingangsanschluß der Schaltungsanordnung
first input connection of the circuit arrangement

22

zweiter Eingangsanschluß der Schaltungsanordnung
second input connection of the circuit arrangement

33

Eingangswiderstand, insbesondere Ohmscher Eingangswiderstand
Input resistance, especially ohmic input resistance

44

Plus-Eingang der Verstärkereinheit Plus input of the amplifier unit

66

55

Minus-Eingang der Verstärkereinheit Minus input of the amplifier unit

66

Verstärkereinheit, insbesondere Operationsverstärker
Amplifier unit, in particular operational amplifier

77

Ausgang der Verstärkereinheit Output of the amplifier unit

66

88th

Zerhackereinheit
chopper

99

Taktoszillatoreinheit
Clock oscillator unit

1010

Taktsignal
clock signal

1111

, .

1313

erster Strompfad der Zerhackereinheit first current path of the chopper unit

88th

1212

, .

1313

zweiter Strompfad der Zerhackereinheit second current path of the chopper unit

88th

1414

Steuereingang der Zerhackereinheit Control input of the chopper unit

88th

1515

Schalterelement der Zerhackereinheit Switch element of the chopper unit

88th

1616

Zwischenwiderstand, insbesondere Ohmscher Zwischenwiderstand
Intermediate resistance, especially ohmic intermediate resistance

1717

eingangsseitige Rückwirkungsleitung
feedback line on the input side

1818

erstes eingangsseitiges kapazitives Element, insbesondere erster eingangsseitiger Kondensator
first input-side capacitive element, in particular first input-side capacitor

1919

zweites eingangsseitiges kapazitives Element, insbesondere zweiter eingangsseitiger Kondensator
second input-side capacitive element, in particular second input-side capacitor

2020

Übertrager
exchangers

2121

Primärwicklung des Übertragers Primary winding of the transformer

2020

2222

Rückleiter der Primärwicklung Return conductor of the primary winding

2121

des Übertragers of the transmitter

2020

2323

Rückleiter der Sekundärwicklung Return conductor of the secondary winding

2424

des Übertragers of the transmitter

2020

2424

Sekundärwicklung des Übertragers Secondary winding of the transformer

2020

2525

erstes ausgangsseitiges kapazitives Element, insbesondere erster ausgangsseitiger Kondensator
first output-side capacitive element, in particular first output-side capacitor

2626

zweites ausgangsseitiges kapazitives Element, insbesondere zweiter ausgangsseitiger Kondensator
second output-side capacitive element, in particular second output-side capacitor

2727

erste Diode der insbesondere passiven Gleichrichtereinheit
first diode of the in particular passive rectifier unit

2828

zweite Diode der insbesondere passiven Gleichrichtereinheit
second diode of the in particular passive rectifier unit

2929

Ausgangswiderstand, insbesondere Ohmscher Ausgangswiderstand
Output resistance, especially ohmic output resistance

3030

erster Ausgangsanschluß der Schaltungsanordnung
first output connection of the circuit arrangement

3131

zweiter Ausgangsanschluß der Schaltungsanordnung
I1 eingangsseitiger Strom
I2 ausgangsseitiger Strom
second output terminal of the circuit arrangement
I1 input current
I2 output current

Claims

1. A circuit arrangement for the potential-free transmission of a measurement signal, in particular a measurement voltage signal or a measurement current signal, by means of a transmitter ( 20 )
on the input side a primary winding ( 21 ) which is connected to a chopper unit ( 8 ), and
on the output side, a secondary winding ( 24 ), which is connected to a passive rectifier unit ( 27 , 28 ) formed by two diodes, preferably passive.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the core of the transformer ( 20 ) for low-loss transmission of high frequencies is formed from a ferrite material.

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the chopper unit ( 8 ) is designed high-frequency.

4. Circuit arrangement according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the chopper unit ( 8 ) has an integrated analog multipiexer unit, in particular based on standard CMOS logic.

5. Circuit arrangement according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the chopper unit ( 8 )
is internally connected in the manner of an electrically or electronically controllable switch and / or
is designed for switching currents or voltages within the supply voltage limits of the chopper unit ( 8 ).

6. Circuit arrangement according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the chopper unit ( 8 ) has at least one control input ( 14 ) at which the respective position of at least one switch element ( 15 ) can be determined by means of at least one electrical logic level.

7. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in that the control input ( 14 ) can be acted upon by a control signal which is internally adaptable to the switching stages of the chopper unit ( 8 ) that both internal switches are not closed at the same time.

8. Circuit arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that the control input ( 14 ) can be acted upon by a clock signal ( 10 ) through which the switch element ( 15 ) of the chopper unit ( 8 ) alternately a first current path ( 11 , 13 ) or one second current path ( 12 , 13 ) switches.

9. Circuit arrangement according to claim 8, characterized in that at least one clock oscillator unit ( 9 ) for generating the clock signal ( 10 ) is connected to the control input ( 14 ).

10. Circuit arrangement according to claim 9, characterized in that the clock oscillator unit ( 9 ) by at least one integrated oscillator module is formed on a similar or the same logic basis as the chopper unit ( 8 ).

11. Circuit arrangement according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that the chopper unit ( 8 ) by at least one amplifier unit ( 6 ), in particular by at least one operational amplifier, is fed.

12. Circuit arrangement according to at least one of claims 1 to 11, characterized in that at least one input resistor ( 3 ), in particular at least one ohmic input resistor, is connected between the first input terminal ( 1 ) of the circuit arrangement and the second input terminal ( 2 ) of the circuit arrangement ,

13. Circuit arrangement according to claim 11 and 12, characterized in that the input resistor ( 3 ) is designed for
to provide the preferably high-resistance plus input ( 4 ) of the amplifier unit ( 6 ) with a current path for the input (idle) current and / or
to provide the circuit arrangement with a defined input resistance value.

14. Circuit arrangement according to claim 12 or 13, characterized in that the input resistance ( 3 ) when switching a low-impedance measuring voltage source to the two input terminals ( 1 , 2 ) of the circuit arrangement is designed to be low-resistance or disappears.

15. Circuit arrangement according to claim 12 or 13, characterized in that the input resistor ( 3 ) when switching on a high-impedance measuring current source to the two input terminals ( 1 , 2 ) of the circuit arrangement
is designed to convert the measuring current into measuring voltage and / or
is designed with low resistance.

16. Circuit arrangement according to claim 14 or 15, characterized in that at the plus input ( 4 ) of the amplifier unit ( 6 )
a voltage caused by the measuring current as a voltage drop across the input resistor ( 3 ) or
the measuring voltage
is applied.

17. Circuit arrangement according to at least one of claims 11 to 16, characterized in that at least one intermediate resistor ( 16 ), in particular at least one ohmic intermediate resistor, between the second input terminal ( 2 ) of the circuit arrangement and the minus input ( 5 ) of the amplifier unit ( 6 ) is switched.

18. Circuit arrangement according to claim 16 or 17, characterized in that an intermediate voltage drops across the intermediate resistor ( 16 ),
their amount
at least approximately equal to the amount of the voltage drop caused by the measuring current as a voltage drop across the input resistor ( 3 ) or
is at least approximately equal to the magnitude of the measuring voltage and / or
which acts on the input-side feedback line ( 17 ) on the minus input ( 5 ) of the amplifier unit ( 6 ).

19. Circuit arrangement according to claim 17 or 18, characterized in that the output ( 7 ) of the amplifier unit ( 6 ) drives an input-side current ( 11 ) through the chopper unit ( 8 ), which was at the intermediate resistor ( 16 ) causes a voltage drop, the amount
is greater than the amount of the voltage caused by the measuring current as a voltage drop across the input resistor ( 3 ) or
greater than the magnitude of the measuring voltage
is.

20. Circuit arrangement according to claim 19, characterized in that
that the input-side current ( 11 ) can be converted into a rectangular alternating current by the chopper unit ( 8 ),
that this rectangular alternating current can be conducted to the primary winding ( 21 ) of the transformer ( 20 ),
that this rectangular alternating current can be transferred into the output circuit via the secondary winding ( 24 ) of the transformer ( 20 ) and
that this rectangular alternating current can be rectified on the output side by means of the rectifier unit ( 27 , 28 ).

21. Circuit arrangement according to at least one of claims 1 to 20, characterized in that the return conductor ( 22 ) of the primary winding ( 21 ) of the transformer ( 20 ) via at least two capacitive elements ( 18 , 19 ) on the input side, in particular via at least two capacitors on the input side, in terms of alternating voltage is connected to the input-side current path with low resistance.

22. Circuit arrangement according to at least one of claims 1 to 21, characterized in that the return conductor ( 23 ) of the secondary winding ( 24 ) of the transformer ( 20 ) via at least two output-side capacitive elements ( 25 , 26 ), in particular via at least two output-side capacitors , in terms of AC voltage, is connected in a low-resistance manner to an output-side current path provided for an output-side current ( 12 ).

23. Circuit arrangement according to claim 22, characterized in that the amount of the output-side current ( 12 ) is approximately equal to the amount of the input-side current ( 11 ).

24. Circuit arrangement according to at least one of claims 1 to 23, characterized in that at least one output resistor ( 29 ), in particular at least one ohmic output resistor, is connected between the first output terminal ( 30 ) of the circuit arrangement and the second output terminal ( 31 ) of the circuit arrangement.

25. Circuit arrangement according to at least one of claims 22 to 24, characterized in that the output resistor ( 29 ) is laid out for this
to tap on the output side a voltage caused by the current ( 12 ) as a voltage drop across the output resistor ( 29 ) and / or
to provide the circuit arrangement with a defined output resistance value.

26. Circuit arrangement according to claim 24 or 25, characterized in that the output resistor ( 29 ) when tapping an output voltage in the form of the voltage drop at the two output terminals ( 30 , 31 ) of the circuit arrangement is designed to be high-resistance.

27. Circuit arrangement according to claim 24 or 25, characterized in that the output resistor ( 29 ) when tapping an output current from the two output terminals ( 30 , 31 ) of the circuit arrangement is designed low-resistance or disappears.

28. Circuit arrangement according to at least one of claims 24 to 27, characterized in that a defined transmission factor can be selected for the circuit arrangement by varying the intermediate resistance ( 16 ) and / or the output resistance ( 29 ).

29. Circuit arrangement according to claim 28, characterized in that the amount of the input voltage applied to the two input connections ( 1 , 2 ) of the circuit arrangement is approximately equal to the amount of the output voltage applied to the two output connections ( 30 , 31 ) of the circuit arrangement, if the intermediate resistance ( 16 ) is approximately equal to the output resistance ( 29 ).

30. Isolation amplifier, having at least one circuit arrangement according to at least one of claims 1 to 29.