DE102007033228A1

DE102007033228A1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zum Übertragen eines zweiwertigen Signals

Info

Publication number: DE102007033228A1
Application number: DE102007033228A
Authority: DE
Inventors: Sascha Pawel; Jan Thalheim
Original assignee: CT Concept Technologie AG
Current assignee: Ct- Concept Holding Ag Biel Ch
Priority date: 2006-07-18
Filing date: 2007-07-17
Publication date: 2008-01-24
Also published as: US20080068062A1; CH698721B1; US7728680B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen eines zweiwertigen Signals (USIGNAL) über einen Kanal, wobei nach einem Wechsel eines Signalpegels des zweiwertigen Signals (USIGNAL) eine Impulsfolge ausgegeben wird und im Anschluss an die Impulsfolge ein Gegenpuls (19, 21) ausgegeben wird. Die Erfindung betrifft ferner eine Schaltungsanordnung zum Übertragen eines zweiwertigen Signals (USIGNAL) mit einem magnetisch gekoppelten Spulenpaar (9), welches eine Eingangsspule (10) und eine Ausgangsspule (11) umfasst, wenigstens zwei Treiberstufen (17.1, 17.2), die jeweils mit einem Anschluss der Eingangsspule (10) verbunden sind, und einer Auswerteschaltung (13), die mit den Anschlüssen der Ausgangsspule (11) verbunden ist, wobei zwischen einer Treiberstufe (17.1) und einem Anschluss der Eingangsstufe (10) eine Kapazität (CTRENN) vorgesehen ist und die Eingangsspule (10) und die Ausgangsspule (11) jeweils zwei Spulenabschnitte (10.1, 10.2, 11.1, 11.2) mit gegensinnigem Wicklungssinn umfassen, wobei die Spulenabschnitte mit gleichsinnigem Wicklungssinn (10.1, 11.1, 10.2, 11.2) der Eingangsspule und der Ausgangsspule magnetisch gekoppelt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Übertragen eines zweiwertigen Signals gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Schaltungsanordnung zum Obertragen eines zweiwertigen Signals gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 16 und ein magnetisch gekoppeltes Spulenpaar gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 25.
Unter einem zweiwertigen Signal wird ein Signal verstanden, das einen ersten Signalpegel und einen zweiten Signalpegel aufweisen kann.
Damit eine ein Signal erzeugende Schaltung und eine durch das Signal angesteuerte Schaltung potentialmässig getrennt sind, ist es üblich, eine Potentialbarriere in Form eines magnetisch gekoppelten Spulenpaars zur Signal- und Energieübertragung einzusetzen. Das zeitveränderliche magnetische Feld des Spulenpaars vermittelt zwischen den galvanisch getrennten Schaltungen bzw. Systembereichen. Eine oder mehrere Eingangsspulen fungieren für jede einzelne Signalübertragung als Sender des Signals. Durch das Magnetfeld des Spulenpaars wird das Signal auf eine oder mehrere momentan nicht aussendende Spulen gekoppelt, die dem Signalempfang dienen (sog. Ausgangs- oder Empfängerspulen). Eine geeignete Schaltungsanordnung auf der Ausgangs- bzw. Empfängerseite extrahiert aus dem Ausgangssignal der Ausgangsspule das ursprünglich gesendete Signal bzw. dessen Informationsgehalt.
Im Falle der Übertragung eines zweiwertigen Signals kann das ausgesendete Signal ein kontinuierliches Signal, ein moduliertes Signal und insbesondere eine Pulsfolge oder einen Einzelpuls umfassen. Üblicherweise werden einzelne oder mehrere unkorrelierte Einzelpulse in einem im Vergleich zur Pulsdauer langen Abstand voneinander ausgesendet (2 und 4, oberste Signalfolge).
Aus der Patentanmeldung US 2005/0156699 A1 und der Patentschrift EP 0 935 263 B1 sind Verfahren bekannt, bei der ein Spulenpaar mit einer Frequenz betrieben wird, bei der die Impedanz einer Spulenpaar-Äquivalenzschaltung ihr Maximum hat und die geringer ist als die Resonanzfrequenz des Spulenpaars. Es ist eine grössere Anzahl anregender Zyklen von der Senderseite aus erforderlich.
Auch beim Verfahren der Puls-Pausen-Modulation, bei dem das zu übertragende Signal zwei- oder mehrwertig in der Ein- bzw. Ausschaltzeit einer kontinuierlich gesendeten Rechteckfolge kodiert ist, ist eine hohe Anzahl anregender Zyklen auf der Senderseite erforderlich (S. Zeltner, M. Billmann, M. März, E. Schimanek, "A compact IGBT driver for high temperature applications", Proceedings PCIM 2003, Seiten 211 bis 216).
Aus der US 6,262,600 B1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem für die Übertragung eines zweiwertigen Signals über ein Potentialbarriere ein periodisches Signal erzeugt wird, dessen Frequenz von dem momentanen Pegel des zu übertragenden. Signals abhängig zwei unterschiedliche Werte annimmt. Mit diesem Verfahren ist ebenso wie mit dem Puls-Pausen-Modulationsverfahren und dem von der Resonanzfrequenz des Spulenpaars abhängigen Verfahren eine gleichzeitige Übertragung von Signal und Energie über einen gemeinsamen Kanal möglich. Die Verfahren führen jedoch zu einer hohen Verlustleistung und die Demodulation auf der Empfängerseite erfordert die Verarbeitung einer gewissen Mindestanzahl von Signalzyklen. Dies bedingt eine Verzögerung der Übertragung sowie eine gewisse Unbestimmtheit der Verzögerungszeit (so genannter Jitter). Die Verzögerungszeit kann durch die Anhebung der Modulationsfrequenz innerhalb der technischen Grenzen des Gesamtsystems verringert werden. Dies kann jedoch eine weitere Erhöhung der Verlustleistung zur Folge haben.
Werden die Einzelpulse nicht in Form einer geschlossenen Signalfolge wie beispielsweise einer Sinuswelle, einer Rechteckfolge oder ähnlichem, sondern ge trennt voneinander gesendet, so kann der Abstand zwischen den einzelnen Impulsen beispielsweise gleichförmig sein (homogene Impulsfolge), oder der zeitliche Abstand zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Impulsen kann ungleichmässig sein, indem er mit zunehmendem zeitlichen Abstand zu dem vorangegangenen Pegelwechsel des zu übertragenden Signals zunimmt ( DE 102 28 543 A1 ).
Aus der Patentanmeldung US 2004/0101036 A1 ist ein Übertragungsverfahren bekannt, bei dem ein erster Kanal und ein zweiter Kanal für die Übertragung verwendet werden. Ein Ankündigungssignal, das mindestens einen Impuls umfasst, wird über den ersten Kanal übertragen. Ein Datensignal wird innerhalb eines Zeitfensters über den zweiten Kanal übertragen, wobei das Zeitfenster für eine vorgeschriebene Zeitdauer nach dem Ankündigungssignal geöffnet ist. Hierdurch kann das Datensignal von etwaigen Störsignalen unterschieden werden. Es ist jedoch ein systemseitiger Mehraufwand durch die zur Verfügungsstellung von zwei unabhängigen Kanälen erforderlich. Ferner werden Störungen, die auftreten, nachdem das Zeitfenster geöffnet wurde und bevor es sich wieder schliesst, nicht herausgefiltert, sondern wirken sich gegebenenfalls auf das Datensignal aus. Je breiter das Zeitfenster ist, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Störungen. Die Störwahrscheinlichkeit kann dadurch verringert werden, dass das Datensignal wiederholt gesendet wird.
Aus der Patentanmeldung US 2003/0151442 A1 ist ein Übertragungsverfahren mit einem Kanal bekannt, welches die Eigenschaften des als Übertrager verwendeten magnetisch gekoppelten Spulenpaars mit einbezieht. Die Flanken des zu übertragenden Signals werden in kurze Impulse umgesetzt. Zur Erhöhung der Störsicherheit kann jeder Impuls mehrfach gesendet werden. Der magnetische Übertrager übersetzt die primärseitigen Impulse in entsprechende Impulse auf der Sekundärseite. Die maximale Arbeitsfrequenz der elektronischen Schaltung, die den magnetischen Übertrager ansteuert, liegt unter dessen Arbeitsfrequenzbereich. Jedem Impuls auf der Primärseite entspricht eine Abfolge von zwei Impulsen auf der Sekundärseite, wobei die Polaritäten der Impulse auf der Sekundärseite zueinander invers sind. Eine Auswerteschaltung unterbindet bei in kurzzeitiger Folge auftretenden sekundären Impulsen oder bei gleichzeitigem Auftreten getrennter sekundärer Impulse eine Weiterleitung der sekundären Impulse zu einem Speicherelement.
In leistungselektronischen Systemen treten häufig zwischen der Primär- und der Sekundärseite, d.h. zwischen der Eingangs- und der Ausgangsseite, eines magnetischen Übertragers instationäre Spannungen auf (sog. dU/dt-Störungen). Die Zeitdauer dieser Störungen liegt üblicherweise über der Dauer der Impulse auf der Sekundärseite. Durch ein Anheben der Erfassungsschwelle der Auswerteschaltung kann ein fehlerhaftes Ansprechen der Auswerteschaltung verhindert werden, jedoch wird gleichzeitig auch die Sensitivität der Auswerteschaltung vermindert. Es könnte auch ein zweiter Übertragungspuls nach dem Abklingen der Störung gesendet werden, was jedoch eine Erhöhung der Signaldurchlaufzeit zur Folge hätte.
Zur Ansteuerung der Eingangsspule eines magnetischen Übertragers bzw. eines magnetisch gekoppelten Spulenpaars sind Schaltungsanordnungen bekannt, bei denen jeder Anschluss der Eingangsspule mit einer Leistungsstufe verbunden ist (beispielsweise mittels einer Vollbrücken-Schaltung). Ferner sind Schaltungsanordnungen bekannt, bei denen lediglich ein Anschluss der Eingangsspule gegen ein festes Bezugspotential angesteuert wird. Beide Schaltungsanordnungen können sowohl mit Gleichstrom als auch mit Wechselstrom betrieben werden. Bei einer Gleichstromschaltung wird üblicherweise keine Kapazität zwischen dem Treiberausgang und dem Anschluss der Eingangsspule vorgesehen, während bei einer Wechselstromschaltung ein stationärer Stromfluss durch die Eingangsspule mittels einer Kapazität unterbunden wird. Durch das Abklingen des Stroms durch die Eingangsspule infolge der Aufladung der Kapazität entsteht zu jedem in die Ausgangsspule induzierten Hauptpuls ein Gegenpuls (so genannter backswing) mit entgegengesetzter Polarität.
1 zeigt eine mit Gleichstrom betriebene bekannte Schaltungsanordnung 1 mit einem magnetisch gekoppelten Spulenpaar 2, das eine Eingangsspule 3 und eine Ausgangsspule 4 aufweist, wobei an einen nicht näher bezeichneten Anschluss der Eingangsspule 3 eine Treiberstufe 5 angeschlossen ist. Die von der Treiberstufe erzeugte Spannung U_TREIBER hat die Form von Impulsen gleicher Zeitdauer, deren Abstand der Zeitdauer der Impulse entspricht. In die Ausgangsspule 4 wird als Folge der durch die Treiberspannung U_TRETBER hervorgerufenen zeitlichen Anderungen des Stroms durch die Eingangsspule 3 eine Spannung U_AUS induziert, die pro Wechsel des Signalpegels der Treiberspannung U_TREIBER einen Impuls aufweist, wobei bei steigender Flanke der Treiberspannung U_TREIBER ein Impuls positiver Polarität und bei fallender Flanke der Treiberspannung U_TREIBER ein Impuls negativer Polarität erzeugt wird (vgl. 2).
3 zeigt eine bekannte Wechselstrom-Schaltungsanordnung 1 mit einem magnetisch gekoppelten Spulenpaar 2, das eine Eingangsspule 3 und eine Ausgangsspule 4 aufweist, wobei an jeden Anschluss der Eingangsspule 3 eine Treiberstufe 5 angeschlossen ist. Die Treiberstufen 5 können beispielsweise in Form einer Vollbrückenschaltung ausgeführt sein. Zwischen einem Anschluss der Eingangsspule 3 und einer Treiberstufe 5 ist eine Kapazität C_TRENN vorgesehen. Die beiden Treiberstufen 5 schalten im Gegentakt, d.h. entweder die eine Treiberstufe 5 sendet ein Signal U_TREIBER1 oder die andere Treiberstufe 5 sendet ein Signal U_TREIBER2, wobei das Signal jeweils durch einen Impuls gebildet wird, dessen Zeitdauer konstant ist. Sobald ein Signalpegelwechsel erfolgt ist, lädt sich die Kapazität C_TRENN in Richtung des neuen stationären Endwertes der an der Eingangsspule anliegenden Spannung U_EIN um und es fliesst ein Strom durch die Eingangsspule. Der Stromanstieg ruft auf der Ausgangsseite einen Impuls 6 hervor (vgl. 4). Während die Spannung über der Kapazität C_TRENN zunimmt, verringert sich die über der Eingangsspule 3 abfallende Spannung und der Wert des Stroms geht zurück. Durch die Änderung des Stromwerts wird auf der Ausgangsseite ein Gegenpuls 7 induziert.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Übertragung eines zweiwertigen Signals zu schaffen, durch welche eine hohe Unempfindlichkeit gegen Störungen und eine geringe Verlustleistung ermöglicht werden.
Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein magnetisch gekoppeltes Spulenpaar bereitzustellen, welches sich durch eine hohe Störunempflindlichkeit auszeichnet.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit dem Merkmalen des Anspruchs 1, eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 16 und ein magnetisch gekoppeltes Spulenpaar mit den Merkmalen des Anspruchs 25 gelöst.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird zum Übertragen eines zweiwertigen Signals über einen Kanal nach einem Wechsel des Signalpegels des zweiwertigen Signals eine Impulsfolge und im Anschluss an die Impulsfolge ein Gegenpuls ausgegeben. Der Ausdruck "nach einem Wechsel" wird auch als "bei einem Wechsel" verstanden. Eine Impulsfolge sei vorliegend dahingehend definiert, dass sie mindestens zwei Impulse umfasst. Die Impulse der Impulsfolge werden vorzugsweise unmittelbar aufeinander ausgegeben. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird das zweiwertige Signal bevorzugt über eine Potentialbarriere übertragen, wobei die Potentialbarriere vorzugsweise ein magnetisch gekoppeltes Spulenpaar umfasst, dem eingangsseitig eine Kapazität vorgeschaltet ist.
Durch den Einsatz nur eines Kanals für die Übertragung wird der Mehraufwand gering gehalten, der beispielsweise entstünde, wenn zwei unabhängige magneti sche Koppelelemente zur Übertragung über zwei Kanäle vorgesehen sind. Durch das Ausgeben einer Impulsfolge, die durch einen Gegenpuls abgeschlossen wird, kann ein Zeitfenster etabliert werden, während dessen die Empfängerseite ein Signal empfangen kann. Auf diese Weise wird der Einfluss kurzzeitiger, stark schwankender Störungen, wie beispielsweise in leistungselektronischen Umgebungen auftretende dU/dt-Störungen, vermindert. Wird ein Impuls der Impulsfolge nicht korrekt erkannt, bieten die nachfolgenden Impulse Redundanz in der Übertragung.
Es werden vorteilhafterweise nicht kontinuierliche Übertragungssignale in Form von Impulsen einer Impulsfolge eingesetzt. Hierdurch kann ein systembedingtes so genanntes Jitter vermieden und die Verlustleistung der Übertragung verringert werden. Es ist eine hohe Robustheit gegen einkoppelnde Störungen aus system- oder umgebungsbedingten Magnetfeldern, Verschiebungsströmen und/oder elektromagnetischen Wellen gegeben. Das erfindungsgemässe Verfahren ist insbesondere bei planaren Luftspulen anwendbar, die auf einer Leiterplatte aufgedruckt sein können, so dass eine magnetische Flussführung über Ferrite oder andere hochpermeable Materialien nicht erforderlich ist.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens schalten zur Erzeugung der Impulsfolge wenigstens zwei Treiberstufen, die eingangsseitig des Spulenpaars vorgesehen sind, derart, dass bei jedem Schaltvorgang eine Stromänderung gleicher Richtung durch die Kapazität erzeugt wird, wobei jede Stromänderung in einer Ausgangsspule des Spulenpaars einen Impuls der Impulsfolge erzeugt. Die Treiberstufen setzen das zu übertragende zweiwertige Signal direkt in entsprechende Übertragungssignale um. Eine Pulsmodulation oder der Einsatz eines so genannten one shot timers kann entfallen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens gibt in einem Anfangszustand eine erste Treiberstufe einen ersten Spannungswert und eine zweite Treiberstufe einen zweiten Spannungswert aus, der verschieden von dem ersten Spannungswert ist. Nach einem Wechsel des Signalpegels des zweiwertigen Signals gibt die zweite Treiberstufe den ersten Spannungswert aus. Nach einer vorgegebenen Zeitdauer gibt dann die erste Treiberstufe den zweiten Spannungswert aus. Bei steigender Flanke des zweiwertigen Signals ist der erste Spannungswert vorzugsweise höher als der zweite Spannungswert und bei fallender Flanke des zweiwertigen Signals ist der erste Spannungswert vorzugsweise niedriger als der zweite Spannungswert.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens gibt in einem Anfangszustand eine erste Treiberstufe einen ersten Spannungswert und eine zweite Treiberstufe einen zweiten Spannungswert aus, der verschieden von dem ersten Spannungswert ist. Nach einem Wechsel des Signalpegels des zu übertragenden zweiwertigen Signals gibt die zweite Treiberstufe einen dritten Spannungswert aus, der verschieden von dem ersten und von dem zweiten Spannungswert ist. Nach einer vorgegebenen Zeitdauer gibt die erste Treiberstufe den dritten Spannungswert aus und nach einer weiteren vorgegebenen Zeitdauer gibt die zweite Treiberstufe den ersten Spannungswert aus. Wiederum nach einer weiteren vorgegebenen Zeitdauer gibt die erste Treiberstufe den zweiten Spannungswert aus. In entsprechender Weise können weitere Spannungswerte vorgesehen sein, zwischen denen die Treiberstufen umschalten können.
Durch die Anzahl der Spannungswerte, welche die Treiberstufen ausgeben, können auf der Empfänger- bzw. Ausgangsseite entsprechend viele Impulse einer Impulsfolge erzeugt werden. Der zweite und alle weiteren Impulse der Impulsfolge wiederholen die Information, dass in dem zu übertragenden zweiwertigen Signal ein Wechsel des Signalpegels stattgefunden hat. Durch das Aussenden mehrerer Impulse wird der Zeitabschnitt, während dessen die Empfängerseite das zu übertragende zweiwertige Signal erkennen kann, verlängert. Eventuelle Störungen des ersten Impulses der Impulsfolge führen somit nicht zu einer fehlerhaften Signalübertragung, sondern können lediglich zu einer Laufzeitverlängerung um die Zeitdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten bzw. einem späterliegenden nicht gestörten Impuls der Impulsfolge führen.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden mittels einer Auswerteschaltung die Potentiale der Ausgänge der Ausgangsspule des magnetisch gekoppelten Spulenpaars jeweils unter Erzeugung je eines Auswertesignals mit einem Referenzpotential verglichen. Bei gegensinnigen Auswertesignalen kann auf eine gültige Signalübertragung erkannt werden. In Abhängigkeit von den Auswertesignalen kann dann eine Speicherstufe gesetzt oder rückgesetzt werden. Das Referenzpotential wird vorzugsweise durch den Mittelwert der Potentiale der Anschlüsse der Ausgangsspule gebildet. Dies ist insbesondere für monolithisch integrierte Schaltungsanordnungen von Vorteil.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Referenzpotential auf ein Über- und/oder ein Unterschreiten von vorgegebenen Schwellwerten überwacht, wobei bei einem Über- und/oder Unterschreiten die Verarbeitung der an den Anschlüssen der Ausgangsspule vorherrschenden Potentiale unterbrochen wird. Auf diese Weise können Störungen, insbesondere so genannte Gleichtaktstörungen, erkannt und eine Weiterverarbeitung eines potentiell ungültigen Potentials unterbunden werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden die Auswertesignale mittels eines Filters gefiltert. Der Filter ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass Impulse mit einer vorgegebenen geringen Dauer unterdrückt werden. Auf diese Weise können nur kurzzeitig existente, als gültig erscheinende Zustände, die beispielsweise durch die Laufzeiten durch die Auswerteschaltung entstehen können, aus geblendet werden. Der Ausgang des Filters kann dann den aktuellen logischen Zustand der Signalübertragungsstrecke ausgegeben, der in einen Speicher übernommen und dort bis zum Auftreten einer Zustandsänderung in Form eines Wechsels des Signalpegels des zu übertragenden zweiwertigen Signals gehalten werden kann.
Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung zum Übertragen eines zweiwertigen Signals weist ein magnetisch gekoppeltes Spulenpaar, welches eine Eingangsspule und eine Ausgangsspule umfasst, wenigstens zwei Treiberstufen, die jeweils mit einem Anschluss der Eingangsspule verbunden sind, und eine Auswerteschaltung auf, die mit den Anschlüssen der Ausgangsspule verbunden ist. Zwischen einer Treiberstufe und einem Anschluss der Eingangsstufe ist eine Kapazität vorgesehen. Die Eingangsspule und die Ausgangsspule umfassen jeweils zwei Spulenabschnitte mit gegensinnigem Wicklungssinn, wobei die Spulenabschnitte mit gleichsinnigem Wicklungssinn der Eingangsspule und der Ausgangsspule magnetisch miteinander gekoppelt sind.
Von aussen auf die Eingangsspule und/oder die Ausgangsspule des magnetisch gekoppelten Spulenpaars einwirkende Magnetfeldstörungen koppeln in die Spulenabschnitte mit gegensinnigem Wicklungssinn vorteilhafterweise derart ein, dass die resultierenden in die Ausgangsspule induzierten Störspannungen sich einander vollständig oder teilweise aufheben. Eine Sendevorrichtung bzw. eingangsseitig vorgesehene Treiberstufen regen die Eingangsspule dagegen derart mit einem Strom an, dass die in die Spulenabschnitte der Ausgangsspule induzierten Teilspannungen einander additiv überlagern. Die Ausgangsspannung der Ausgangsspule des magnetisch gekoppelten Spulenpaars stellt die Summe der in die einzelnen Spulenabschnitte der Ausgangsspule induzierten Spannungen dar.
Gemäss einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung sind die Anschlüsse der Ausgangsspule über zwei, vorzugsweise gleichwertige, in Serie geschaltete Widerstände miteinander verbunden, wo bei ein Mittenanschluss der Widerstände mit einem festen Potential verbunden ist. Durch die Wahl des festen Potentials kann ein günstiger Arbeitspunkt für die nachfolgende Auswerteschaltung eingestellt werden.
Gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung weist die Auswerteschaltung einen Komparator je Anschluss der Ausgangsspule auf, der dazu dient, das an dem jeweiligen Anschluss anliegende Potential mit einem Referenzpotential zu vergleichen. Die Auswerteschaltung ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass sie das Referenzpotential aus dem Mittelwert der Potentiale der Anschlüsse der Ausgangsspule bildet. Auf diese Weise kann ein zusätzlicher Anschluss eingespart werden, was insbesondere bei monolithisch integrierten Schaltungsanordnungen von Vorteil ist.
Gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die Komparatoren derart ausgebildet, dass sie ein Spannungsoffset an ihren jeweiligen Eingängen beinhalten. Der Spannungsoffset wird auch als Nullpunktverschiebung bezeichnet. Differenzeingangsspannungen unterhalb des Spannungsoffsets werden nicht von den Komparatoren berücksichtigt. Dies führt zu einer Erhöhung der Störsicherheit.
Gemäss einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine Bereichsüberwachung oder Überwachungsschaltung vorgesehen, die dazu dient, ein ermitteltes Referenzpotential auf eine Schwellwertüber- und/oder -unterschreitung hin zu überwachen. Auf diese Weise kann bei Störungen, insbesondere bei Gleichtaktstörungen, eine Weiterverarbeitung der an den Anschlüssen der Ausgangsspule vorherrschenden Potentiale unterbunden werden.
Das erfindungsgemässe magnetisch gekoppelte Spulenpaar weist eine Eingangsspule und eine Ausgangsspule auf und kennzeichnet sich dadurch aus, dass zwischen der Eingangsspule und der Ausgangsspule eine kapazitive Abschirmung vorgesehen ist, die einseitig kontaktiert mit einem festen Potential verbunden ist. Die kapazitive Ab schirmung ist vorzugsweise als fingerartige Struktur ausgebildet. Die fingerartige Struktur kann auch als kammartige Struktur bezeichnet werden. Die fingerartige Struktur kann beispielsweise aus Kupferleitbahnen gebildet sein.
Anstelle der gesamten zwischen der Eingangsspule und der Ausgangsspule des magnetisch gekoppelten Spulenpaars vorherrschenden Kapazität wirkt nunmehr nur der Anteil, welcher direkt von der Eingangsspule auf die Ausgangsspule koppelt. Dieser kapazitive Anteil wird durch diejenigen elektrischen Feldlinien bestimmt, welche von der Eingangsspule ausgehend nicht auf der kapazitiven Abschirmung enden. Die geometrische Anordnung der kapazitiven Abschirmung ist bevorzugt derart, dass dieser Teil der Feldlinien erheblich geringer ist als die Gesamtzahl der Feldlinien. Der auf die kapazitive Abschirmung eingebrachte Verschiebungsstrom wird gegen das gewählte feste Potential abgeleitet und beeinflusst die Weiterverarbeitung der in der Ausgangsspule induzierten Spannung nicht.
Die Ausgestaltung der kapazitiven Abschirmung als fingerartige Struktur, insbesondere mit schmalen Leiterbahn-Fingern, vermindert die Abschwächung des von der Eingangsspule auf die Ausgangsspule koppelnden magnetischen Feldes, da durch diese Ausgestaltung Wirbelstromverluste innerhalb der kapazitiven Abschirmung vermindert werden können. Eine Signaldämpfung durch induzierte Wirbelströme wird somit minimiert.
Gemäss weiterem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen magnetisch gekoppelten Spulenpaars ist der Ausgangsspule oder/und der Eingangsspule eine magnetische Abschirmung, insbesondere eine massive leitfähige Fläche, zum Schutz vor magnetischen Störfeldern zugeordnet. Hierzu kann räumlich nahe der Ausgangsspule oder/und der Eingangsspule, jedoch nicht zwischen der Ausgangs- und der Eingangsspule, eine massive leitfähige Fläche aufgebracht werden. Die magnetische Abschirmung kann Leiterkartengrundmaterial (beispielsweise den Glasfaserver bundwerkstoff FR4) und eine beispielsweise aus Kupfer bestehende leitfähige Schicht umfassen. Die von einem magnetischen Wechselfeld aus der Umgebung in der magnetischen Abschirmung hervorgerufenen Wirbelströme schirmen das unmittelbare Umfeld der Abschirmung ab. Die Stärke der massiven leitfähigen Fläche bestimmt die Effizienz der Abschirmung bei gegebener Frequenz der einkoppelnden Störung.
Das erfindungsgemässe magnetisch gekoppelte Spulenpaar kann vorteilhafterweise bei der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung eingesetzt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus den anhand der Zeichnung nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Schaltungsanordnung zur Übertragung eines zweiwertigen Signals,
2 der Verlauf von Signalen bei der Schaltungsanordnung nach 1,
3 eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Schaltungsanordnung zur Übertragung eines zweiwertigen Signals,
4 der Verlauf von Signalen bei der Schaltungsanordnung nach 3,
5 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung,
6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung,
7 der Verlauf von Signalen bei der Schaltungsanordnung nach 6,
8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung,
9 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen magnetisch gekoppelten Spulenpaars und
10 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen magnetisch gekoppelten Spulenpaars.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen strukturell bzw. funktionell gleich wirkende Komponenten.
Die 1 bis 4 sind in der Beschreibungseinleitung im Zusammenhang mit der Würdigung des Standes der Technik beschrieben. Es wird auf diese Beschreibungsteile verwiesen.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung 8. Es ist ein magnetisch gekoppeltes Spulenpaar 9 vorgesehen, welches eine Eingangsspule 10 und eine Ausgangsspule 11 aufweist. Es ist eine Sendevorrichtung 12 vorgesehen, über die ein zu übertragendes zweiwertiges Signal in die Schaltungsanordnung 8 eingespeist wird. Zwischen einem Ausgang der Sendevorrichtung 12 und einem Eingang der Eingangsspule 10 ist eine Kapazität, insbesondere eine Trennkapazität, C_TRENN vorgesehen. Die Sendevorrichtung 12 weist vorzugsweise eine nicht dargestellte Treiberstufe für jeden Anschluss der Eingangsspule 10 auf. Die Anschlüsse der Ausgangsspule 11 sind mit Eingängen einer nicht näher bezeichneten Empfängervorrichtung verbunden, die eine Auswerteschaltung 13 umfasst, der ein Filter zugeordnet sein kann.
Das magnetisch gekoppelte Spulenpaar 9 stellt eine differentielle magnetische Anordnung dar. Die Eingangsspule 10 und die Ausgangsspule 11 umfassen jeweils zwei Spulenabschnitte 10.1, 10.2 bzw. 11.1, 11.2 mit gegensinnigem Wicklungssinn, d.h. die Spulenabschnitte 10.1 und 10.2 der Eingangsspule weisen einen gegensinnigen Wicklungssinn auf und die Spulenabschnitte 11.1 und 11.2 der Ausgangsspule 11 weisen ebenfalls einen gegensinnigen Wicklungssinn auf. Die Spulenabschnitte 10.1 und 11.1 bzw. 10.2 und 11.2 der Eingangsspule und der Ausgangsspule sind magnetisch miteinander gekoppelt. Das heisst, der Spulenabschnitt 10.1 der Eingangsspule 10 ist magnetisch mit dem Spulenabschnitt 11.1 der Ausgangsspule 11 gekoppelt. Entsprechend ist der Spulenabschnitt 10.2 der Eingangsspule 10 magnetisch mit dem Spulenabschnitt 11.2 der Ausgangsspule 11 gekoppelt. Die zwischen den Spulenabschnitten 10.1 und 10.2 bzw. 11.1 und 11.2 vorgesehenen Mittenanschlüsse der in Serie geschalteten Spulenabschnitte sind nicht mit der Sende- oder Empfangsvorrichtung 12, 13 oder einem anderen Anschlusspunkt der Schaltungsanordnung 8 ausserhalb des Spulenpaares 9 verbunden. Das heisst, die Mittenanschlüsse der in Serie geschalteten Spulenabschnitte 10.1 und 10.2 bzw. 11.1 und 11.2 werden nicht abgegriffen.
Eine Gesamtumkehr der Wicklungssinne der Spulenabschnitte 10.1, 10.2, 11.1, 11.2 des magnetisch gekoppelten Spulenpaars 9 ist möglich. Die Gegeninduktivität des magnetisch gekoppelten Spulenpaars 9 wird mit M bezeichnet. Die Koppelkapazitäten des magnetisch gekoppelten Spulenpaars 9 werden mit C_K1 und C_K2 bezeichnet.
Von aussen einwirkende Magnetfeldstörungen koppeln in die gegensinnig orientierten Spulenabschnitte 10.1 und 10.2 bzw. 11.1 und 11.2 derart ein, dass sich die resultierenden in die Ausgangsspule 11 induzierten Störspannungen vollständig oder teilweise aufheben. Speist die Sendevorrichtung 12 dagegen in die Eingangsspule 10 einen Strom ein, so überlagern sich die in die Ausgangsspule 11 induzierten Teilspannungen der Spulenabschnitte 11.1 und 11.2 additiv.
Zwei in Reihe geschaltete Widerstände R₁ und R₂, die vorzugsweise den gleichen Wert haben, sind parallel zur Ausgangsspule 11 angeordnet und mit deren Anschlüssen verbunden, so dass die Ausgangsspannung der Ausgangsspule 11 über ihnen abfällt. Der zwischen den Widerständen R₁ und R₂ liegende Verbindungspunkt ist mit einem festen Potential P₁ verbunden. Das Potential P₁ kann beispielsweise durch die ausgangsseitige Betriebsspannung gebildet werden. Durch die Wahl des Potentials P₁ kann ein günstiger Arbeitspunkt für die nachfolgende Empfängervorrichtung bzw. die Auswerteschaltung 13 eingestellt werden.
Die Auswertung der über der Ausgangsspule 11 abfallenden Ausgangsspannung erfolgt durch den Vergleich jedes der beiden Potentiale der Anschlüsse der Ausgangsspule 11 mit einem Referenzpotential. Das Referenzpotential steht bevorzugterweise in einem festen Verhältnis zu dem Potential P₁ des Verbindungspunkts zwischen den Widerständen R₁ und R₂. Das Potential P₁ kann als Referenzpotential verwendet werden. Alternativ kann das Potential P₁ und somit das Referenzpotential aus den Potentialen der Anschlüsse der Ausgangsspule 11, beispielsweise durch eine Mittelwertbildung, gebildet werden.
Von der Sendevorrichtung 12 zu übertragende Signale koppeln als differentielle Grössen in die Ausgangsspule 11 ein und verursachen über dieser einen Gesamtspannungsabfall, während beispielsweise als Gleichtaktsignale einkoppelnde Störungen, insbesondere so genannte dU/dt-Störungen, im Wesentlichen keine oder nur eine geringe Potentialdifferenz zwischen den Anschlüssen der Ausgangsspule 11 hervorrufen. Die Energie der Störsignale wird im Wesentlichen symmetrisch von beiden Widerständen R₁ und R₂ gegen das Potential P₁ abgeleitet.
Die Auswerteschaltung 13 vergleicht das an jedem Anschluss der Ausgangsspule 11 anliegende Potential mit dem Referenzpotential und gibt für jeden der Vergleiche ein logisches Signal aus. Bedingt dadurch, dass die Ausgangsspule 11 zwei Spulenabschnitte 11.1 und 11.2 mit gegensinnigem Wicklungssinn umfasst, weichen die Potentiale an den Anschlüssen der Ausgangsspule 11 in gegensinniger Richtung vom Referenzpotential ab, sobald ein Signal übertragen wird. Störungen, wie beispielsweise kapazitive Stromeinprägungen auf die Anschlüsse der Ausgangsspule 11 führen hingegen typischerweise zu einer gleichsinnigen Potentialänderung an den Anschlüssen der Ausgangsspule 11 (so genannte Gleichtaktstörung). Derartige Störeinprägungen sind in der 5 durch die parazitären Koppelkapazitäten C_K1 und C_K2 des magnetisch gekoppelten Spulenpaars berücksichtigt, wobei jeweils eine Koppelkapazität C_K1, C_K2 jeweils einen Anschluss der Eingangsspule 10 mit einem Anschluss der Ausgangsspule 11 verbindet. Gesendete Signale können somit von Störeinflüssen aus der Systemumgebung unterschieden werden, da bei der Sendung eines Signals sich die Potentiale an den Anschlüssen der Ausgangsspule gegensinnig verhalten, während sich bei einem Störeinfluss die Potentiale gleichsinnig ändern.
Durch Störungen, insbesondere die oben beschriebenen Gleichtaktstörungen, kann es vorkommen, dass die Potentiale an den Anschlüssen der Ausgangsspule 11 Werte annehmen, die den Arbeitsbereich der Auswerteschaltung 13 überschreiten können. In einem solchen Fall wäre eine sichere Signalauswertung gefährdet, da die Störungen in dem aus den Potentialen gebildeten Referenzpotential enthalten wären, welches als arithmetisches Mittel aus den Potentialen gebildet wird. Um dies zu vermeiden umfasst die Schaltungsanordnung 8 eine Bereichsüberwachung 14, deren Eingänge vorzugsweise mit den Anschlüssen der Ausgangsspule 11 und dem Potential P₁ verbunden sind.
Wird mittels der Bereichsüberwachung 14 erkannt, dass das Referenzpotential vorgegebene Schwellwerte über- und/oder unterschreitet, so wird die Weiterverarbeitung der an den Anschlüssen der Ausgangsspule 11 anliegenden Potentiale unterbunden. Die Bereichsüberwachung 14 gibt hierzu vorzugsweise ein entsprechendes Signal an die Auswerteschaltung 13 weiter. Mittels logischer Verknüpfung werden die Ausgangssignale der Auswerteschaltung 13 und der Bereichsüberwachung 14 ausgewertet, wobei im Falle von Ausgangssignalen der Auswerteschaltung 13 mit gegensinniger Polarität bei gleichzeitiger Nichtüberschreitung der Schwellwerte durch das Referenzpotential auf eine gültige Signalübertragung erkannt wird. Das als gültig erkannte Ausgangssignal wird mittels eines nicht dargestellten Filters einer Filterung unterworfen um kurzzeitige, als gültige Zustände erscheinende Ausgangssignale herauszufiltern, die infolge der Laufzeiten durch die Schaltungsanordnung entstehen können. Am Ausgang des Filters ist anschliessend der aktuelle logische Zustand der Schaltungsanordnung bzw. der aktuelle Wert des zu übertragenden zweiwertigen Signals abgreifbar. Dieser Wert wird in einen Speicher 15 übernommen bzw. der Speicher 15 wird entsprechend gesetzt, bis eine Änderung des Signalpegels des zu übertragenden zweiwertigen Signals erfolgt. Dann wird der Speicher 15 zurückgesetzt.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung 8, wobei der Einfachheit halber die Auswerteschaltung, die Bereichsüberwachung und der Speicher nicht gezeigt sind. Die Schaltungsanordnung 8 entspricht im wesentlichen der in der 5 dargestellten Schaltungsanordnung, wobei die Sendevorrichtung 12 als Ansteuerschaltung 16 mit zwei nachgeschalteten Treiberstufen 17.1, 17.2 dargestellt ist, wobei jede Treiberstufe 17.1, 17.2 mit einem Ausgang der Ansteuerschaltung 16 und einem Anschluss der Eingangsspule 10 verbunden ist. Die Trennkapazität C_TRENN ist zwischen dem Ausgang einer Treiberstufe 17.1 und einem Anschluss der Eingangsspule 10 angeordnet.
Die Ansteuerschaltung 16 wandelt ein zu übertragendes zweiwertiges Eingangssignal U_SIGNAL in entsprechende Treiberspannungen U_TREIBER1 und U_TREIBER2 um. Die Treiberspannungen U_TREIBER1, U_TREIBER2 fallen zwischen dem Ausgang einer Treiberstufe 17.1, 17.2 und Masse an.
In der 7 sind beispielhaft Verläufe der in der Schaltungsanordnung 8 nach 6 auftretenden Signale dargestellt. In einem Anfangszustand gibt eine erste Treiberstufe 17.1 einen ersten Spannungswert aus, der vorzugsweise positiv ist. Die zweite Treiberstufe gibt einen zweiten Spannungswert aus, der kleiner als der erste Spannungswert ist. Vorzugsweise gibt die zweite Treiberstufe im Anfangszustand einen Spannungswert von 0 Volt aus. Über der Kapazität C_TRENN liegt somit im Anfangszustand eine konstante Spannung an; es fliesst kein Strom. Im Anfangszustand wird die erste Treiberstufe somit sozusagen in dem Zustand logisch high betrieben, während die zweite Treiberstufe in dem Zustand logisch low betrieben wird. Zu dem Zeitpunkt t₁, zu dem das zweiwertige Signal U_SIGNAL einen Wechsel des Signalpegels aufweist (hier beispielhaft eine steigende Flanke), schaltet die Ansteuerschaltung 16 die zweite Treiberstufe 17.2 auf logisch high um, so dass sie den ersten Spannungswert ausgibt, der dem Spannungswert entspricht, den die erste Treiberstufe 17.1 ausgibt. Dies hat zur Folge, dass die über der Kapazität C_TRENN abfallende Spannung transient auf einen neuen Wert übergeht, was wiederum einen in die Eingangsspule 10 hineinfliessenden Strom zur Folge hat, der in der Ausgangsspule einen positiven Spannungspuls 18 der Ausgangsspannung U_AUS hervorruft. Zu einem frei wählbaren, vorgegebenen Zeitpunkt t₃ schaltet die Ansteuerschaltung 16 die erste Treiberstufe 17.1 auf logisch low um, d.h. die erste Treiberstufe 17.1 gibt nun den Spannungswert 0 Volt aus. Dies führt dazu, dass über der Trennkapazität C_TRENN erneut eine Spannung entsteht, die wie zuvor einen Strom durch die Eingangsspule 10 fliessen lässt. Daraufhin fällt über der Ausgangsspule 11 ein zweiter positiver Spannungsimpuls 18 ab.
Mit diesen beiden Impulsen 18 ist der Sendevorgang für den Wechsel des Signalpegels des zweiwertigen Signals U_SIGNAL für den Fall zweiwertiger Ausgänge der Treiberstufe 17.1 und 17.2 abgeschlossen. Der in die Eingangsspule 10 eingebrachte Strom fliesst so lange weiter, bis über der Kapazität C_TRENN erneut eine konstante Spannung abfällt, die dem Zustand der Ausgänge der Treiberstufe 17.1 und 17.2 entspricht. Eine Abnahme des Stroms durch die Eingangsspule 10 führt zu einer Erhöhung der Selbstinduktionsspannung der Eingangsspule 10, die der Abnahme des Stroms durch die Eingangsspule 10 entgegenwirkt. Die Abnahme des Stroms ruft in der Ausgangsspule 11 einen negativen Spannungsimpuls hervor, der als Gegenpuls 19 zu den beiden vorher aufgetretenen Spannungsimpulsen 18 wirkt.
Der vorgegebene Zeitpunkt t₃, bei dem die Treiberstufe 17.1 auf 0 Volt umschaltet, ist vorzugsweise wesentlich grösser als die übliche Querverriegelungszeit zwischen zwei Treiberstufen 17.1 und 17.2. Die Zeitdauer zwischen dem Umschalten der zweiten Treiberstufe 17.2 und der ersten Treiberstufe 17.1 t₃ – t₁ kann mit beispielsweise 200–300 ns so dimensioniert sein, dass Störungen, insbesondere Gleichtaktstörungen, nicht oder im Wesentlichen nicht während der gesamten Zeitdauer auftreten können.
Für die Übertragung eines Wechsels des Signalpegels mit gegensinniger Polarität (hier beispielhaft eine fallende Flanke) werden die Treiberstufen 17.1 und 17.2 mit entsprechend invertierten logischen Pegeln bzw. Spannungswerten durch die Ansteuerschaltung 16 angesteuert. Im Anfangszustand ist nun die erste Treiberstufe 17.1 auf logisch low bzw. sie gibt einen Spannungswert von 0 Volt aus, während die zweite Treiberstufe 17.2 auf logisch high ist, d.h. einen ersten positiven Spannungswert ausgibt. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Bezeichnungen lediglich positiv und negativ einen beschreibenden, beispielhaften Charakter haben.
Bei bzw. nach dem Wechsel des Signalpegels (hier beispielhaft eine fallende Flanke) im Zeitpunkt t₂ schaltet die zweite Treiberstufe angesteuert von der Ansteuerschaltung 16 von logisch high auf logisch low um, d.h. sie gibt einen Spannungswert von 0 Volt aus. Nach einer vorgegebenen Zeitdauer t₄ – t₂ schaltet nun die erste Treiberstufe 17.1 auf logisch high um, d.h. sie gibt einen ersten positiven Spannungswert aus. Jeweils bei den Umschaltzeitpunkten der Treiberstufen 17.1 und 17.2 wird in der Ausgangsspule 11 ein Spannungsimpuls 20 negativer Polarität induziert, wobei der zeitlich letzte Spannungsimpuls 20 von einem Gegenpuls 21 positiver Pola rität gefolgt wird, der auf einem abklingenden Strom durch die Eingangsspule 10 basiert.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren werden für jeden Wechsel des Signalpegels des zu übertragenden zweiwertigen Signals zwei (Spannungs-)Impulse in die Ausgangsspule 11 induziert. Dies hat gegenüber der Induktion von nur einem Impuls eine Erhöhung der Zeitdauer zur Folge, während der ein Wechsel des Signalpegels des zu übertragenden zweiwertigen Signals durch eine auf der Ausgangsseite des Spulenpaars 9 angeordneten Empfängerschaltung detektierbar ist. Grundsätzlich genügt bereits der zeitlich erste der beiden Spannungsimpulse 18 bzw. 20 zur Erkennung eines Wechsels des Signalpegels. Durch den zweiten bzw. weitere Impulse 18, 20 wird die Übermittlung dieser Information wiederholt. Dadurch wird die Zeitdauer, während derer der Signalpegelwechsel erkannt werden kann, verlängert. Es wird sozusagen ein Zeitfenster für die Übertragung des Signalpegelwechsels etabliert. Eventuelle Störungen des ersten Impulses 18, 20 führen somit nicht zu einer fehlerhaften Signalübertragung, sondern der Wechsel des Signalpegels kann noch durch eine Auswertung der zweiten bzw. weiterer Impulse 18, 20 erfolgen.
Bei Treiberstufen, die mehr als zwei Spannungswerte ausgeben können, kann sich das erfindungsgemässe Verfahren wie folgt gestalten: Es wird beispielhaft von Treiberstufen mit dreiwertigen Treiberausgängen mit den Ausgangsspannungswerten 0 Volt, U₁ und U₂, wobei es sich bei den Spannungswerten U₁ und U₂ um positive Spannungswerte handelt und der Spannungswert U₂ grösser ist als der Spannungswert U₁ ausgegangen. Bei entsprechender Ansteuerung der Treiberstufen kann in der Ausgangsspule 11 eine Impulsfolge bestehend aus vier aufeinanderfolgenden Impulsen gefolgt von einem Gegenpuls generiert werden. Initial gibt die erste Treiberstufe den Spannungswert U₂ aus, während die zweite Treiberstufe einen Spannungswert von 0 Volt ausgibt. Beim Wechsel des Signalpegels, insbesondere bei einer steigenden Flanke, des zu übertragenden zweiwertigen Signals schaltet die zweite Treiberstufe auf den Spannungswert U₁ um. Hierdurch wird ein erster Spannungsimpuls in der Ausgangsspule 11 erzeugt. Nach einer vorgegebenen Zeitdauer schaltet die erste Treiberstufe auf den Spannungswert U₁ um. Hierdurch wird ein zweiter Spannungsimpuls in der Ausgangsspule 11 generiert. Nach einer weiteren vorgegebenen Zeitdauer schaltet die zweite Treiberstufe auf den Spannungswert U₂ um. Hierdurch wird ein dritter Spannungsimpuls in der Ausgangsspule 11 erzeugt. Nach einer weiteren vorgegebenen Zeitdauer schaltet die erste Treiberstufe auf 0 Volt um. Dies führt zur Erzeugung eines vierten Spannungsimpulses in der Ausgangsspule 11. Die erzeugten Spannungsimpulse haben alle die gleiche Polarität.
Die Reihenfolge der Schaltvorgänge der Treiberstufen kann beliebig variiert werden, solange die durch die Änderung der Ausgangsspannung der Treiberstufen hervorgerufene Änderung des Stromflusses durch die Kapazität C_TRENN die gleiche Polarität hat wie die vorherige Stromänderung. Für den komplementären Wechsel des Signalpegels, insbesondere bei einer fallenden Flanke, des zu übertragenden zweiwertigen Signals werden die Treiberstufen entsprechend invers angesteuert. In analoger Weise können durch das Einfügen zusätzlicher Ausgangspegel der Treiberstufen beliebig viele aufeinanderfolgende Pulse gleicher Polarität erzeugt werden, die von einem Gegenpuls entgegengesetzter Polarität gefolgt werden. Der Zeitversatz zwischen den Schaltvorgängen der Treiberstufen, die zu einer in die Ausgangsspule 11 induzierten Impulsfolge führen, ist vorzugsweise erheblich länger als die übliche Verriegelungszeit innerhalb der Treiberstufen bzw. zwischen diesen.
8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung 8, die gegenüber den in den 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispielen einen Spannungsteiler 22 und eine detaillierte Darstellung der Auswerteschaltung 13 beinhal tet. Die Treiberstufen 17.1 und 17.2 führen je nach Ansteuerung durch die Ansteuerschaltung 16 das zu übertragende zweiwertige Signal U_SIGNAL entweder auf das Potential vdd_PRIM oder das Potential gnd_PRIM. Von der Einspeisung des zweiwertigen Signals bis zur dielektrischen Trennung zwischen der Eingangsspule 10 und der Ausgangsspule 11 kann auch die Bezeichnung Primärseite der Schaltungsanordnung 8 gewählt werden. Entsprechend wird die Seite zwischen der dielektrischen Trennung zwischen der Eingangsspule 10 und der Ausgangsspule 11 und der Speicherstufe 15 der Schaltungsanordnung 8 auch als Sekundärseite bezeichnet. Die Bezeichnungen Primärseite und Sekundärseite sind rein beschreibender Natur, da alle Bauelemente auf der Sekundärseite auch auf die Primärseite verlagert werden können, wenn alle Bauelemente auf der Primärseite auf die Sekundärseite verlagert werden. Die Funktion der Schaltungsanordnung 8 bleibt hierdurch unberührt.
Die Eingangsspule 10 besteht aus zwei in Reihe geschalteten spiralförmigen Spulenabschnitten in Form von zwei in Reihe geschalteten spiralförmigen Leiterzügen 10.1, 10.2. Der Wicklungssinn der beiden spiralförmigen Leiterzügen 10.1 und 10.2 ist gegensinnig. Die spiralförmigen Leiterzüge 10.1, 10.2 sind vorzugsweise als gedruckte Schaltungen auf einer Leiterkarte ausgeführt. Entsprechend besteht die Ausgangsspule 11 aus zwei Spulenabschnitten in Form von zwei in Reihe geschalteten spiralförmigen Leiterzügen 11.1 und 11.2, die gegensinnig gewickelt sind. Die eingangsseitigen und die ausgangsseitigen spiralförmigen Leiterzüge 10.1, 10.2, 11.1, 11.2 sind vorzugsweise übereinander angeordnet. Zwischen ihnen befindet sich in axialer Richtung vorzugsweise das dieelektrisch isolierende Material der Leiterkarte (zu der Anordnung der spiralförmigen Leiterzüge vgl. auch die 8 und 9).
Parallel zu den Anschlüssen der Ausgangsspule 11 liegen zwei in Serie geschaltete Widerstände R₁ und R₂, deren Verbindungspunkt auf das sekundärseitige Betriebsspannungspotential oder Mittenpotential vdd_SEK geführt ist. Um bei integrierten Ausführungen der Sekundärseite der Schaltungsanordnung 8 die Anzahl der Eingänge einer Empfänger- bzw. Auswerteschaltung 13 zu minimieren und um vorteilhafterweise eine Überschreitung des Arbeitsbereiches einer Auswerteschaltung zu erkennen, wird das sekundärseitige Betriebsspannungspotential vdd_SEK nicht direkt als Referenzpotential für die Potentiale an den Anschlüssen der Ausgangsspule 11 verwendet, sondern aus eben diesen Potentialen an den Anschlüssen der Ausgangsspule 11 als arithmetischer Mittelwert gebildet. Hierzu werden zwei in Reihe geschaltete Widerstände R₃ und R₄ parallel zur Ausgangsspule 11 gelegt, und mit deren Anschlüssen verbunden, wobei an deren Verbindungspunkt P₂ ein Potential abgegriffen werden kann, welches bei Gleichwertigkeit der Widerstände R₃ und R₄ gleich dem arithmetischen Mittelwert der an den Anschlüssen der Ausgangsspule 11 anliegenden Potentiale ist und ein Abbild des Mittenpotentials vdd_SEK ist, falls der Widerstand R₁ dem Widerstand R₃ und der Widerstand R₂ dem Widerstand R₄ entspricht.
Die Anschlüsse der Ausgangsspule 11 sind bevorzugt mit einem Spannungsteiler 22 verbunden, der die Potentiale an den Anschlüssen in den Arbeitsbereich der Auswerteschaltung 13 umsetzt. Der Spannungsteiler 22 ist vorzugsweise resistiv ausgeführt, d.h. bei seinen Bauteilen handelt es sich um Widerstände. Der Verbindungspunkt P₂ ist ebenfalls mit dem Spannungsteiler 22 oder einem ähnlichen Spannungsteiler verbunden. Das an dem Verbindungspunkt 2₂ vorliegende Potential wird somit ebenfalls in den Arbeitsbereich der Auswerteschaltung 13 umgesetzt. Das umgesetzte bzw. heruntergeteilte Potential am Verbindungspunkt P₂ fungiert als Referenzpotential für die nachfolgende Signalauswertung.
Die Auswerteschaltung 13 umfasst zwei Komparatoren 23, an deren invertierenden Eingängen jeweils das Referenzpotential anliegt. Die Komparatoren 23 weisen eine Übertragungscharakteristik auf, die ein positives Spannungsoffset bzw. eine positive Nullpunktverschiebung am Eingang beinhaltet. Das heisst, Referenzeingangsspannungen unterhalb eines bestimmten Wertes grösser 0 Volt, der dem Offset- bzw. der Nullpunktverschiebung entspricht, führen zu einem Ausgangszustand "low" bzw. zu einer Ausgangsspannung von 0 Volt. Dies erhöht die Störfestigkeit der Auswerteschaltung 13 insbesondere gegenüber Gleichtaktstörungen. Zur weiteren Erhöhung der Störsicherheit enthält die Übertragungscharakteristik der Komparatoren 23 vorzugsweise eine Spannungshysterese in bezug auf die Eingangssignale.
Der jeweilige nichtinvertierende Eingang der Komparatoren 23 wird mit einem Ausgang des Spannungsteiles 22 verbunden, über den jeweils ein umgesetztes bzw. herabgesetztes Potential eines Anschlusses der Ausgangsspule 11 ausgegeben wird.
Das Referenzpotential wird mittels einer Bereichsüberwachung 14 auf die Über- und/oder Unterschreitung von Schwellwerten, die in Form von einem Potentialband vorliegen, getestet. Hierfür weist die Bereichsüberwachung 14 vorzugsweise zwei nicht dargestellte Schmitt-Trigger auf. Liegt das Referenzpotential, beispielsweise in Folge von Störeinkopplungen, ausserhalb des Potentialbands, so sperrt eine Auswertelogik 24 der Auswerteschaltung 13 alle von den Komparatoren 23 in die Auswertelogik 24 eingehenden Signale und legt vorzugsweise die entsprechenden Eingänge auf logisch low, d.h. insbesondere auf 0 Volt.
Liegt das Referenzpotential innerhalb des Potentialbandes, so verarbeitet die Auswertelogik 24 die Ausgangssignale der Komparatoren 23 in folgender Weise: Liegen an den Ausgängen der Komparatoren 23 Signale gleicher Polarität und/oder mit dem gleichen binären bzw. logischen Wert an, so wird den Ausgängen der Auswertelogik 24 der Signalwert low bzw. 0 Volt zugewiesen, da der Zu stand der Ausgangssignale der Komparatoren 23 auf eine nicht gültige Übertragung des zu übertragenden zweiwertigen Signals U_SIGNAL hinweist. Liegen an den Ausgängen der Komparatoren 23 Signale gegensinniger Polarität bzw. logisch antivalente oder unterschiedliche binäre Signale, so wird der logische high-Pegel bzw. ein entsprechender Spannungswert des einen Komparators 23 auf den einen Ausgang der Auswertelogik 24 durchgegeben, während der andere Ausgang der Auswertelogik 24 auf dem Wert low bzw. auf 0 Volt verbleibt. Ist das Ausgangssignal des anderen Komparators logisch high, so gilt entsprechendes für den anderen Ausgang der Auswertelogik 24.
An die Ausgänge der Auswertelogik 24 ist jeweils eine Filterstufe 25.1, 25.2 eines Filters 26 angeschlossen, die Ausgangssignale, die einem logischen high entsprechen, deren Dauer eine vorgegebene Dauer unterschreitet, herausfiltert bzw. unterdrückt. Durch diese Filterung in Form einer Kurzpulsunterdrückung werden Störungen und infolge von Laufzeiteffekten insbesondere der Auswertelogik 24 auftretende Signale unterdrückt und von gültigen Signalen getrennt. Eine Filterstufe 25.1, 25.2 kann beispielsweise durch die asymmetrische Auf- und Entladung einer Kapazität mit einem nachgeschalteten Schmitt-Trigger gebildet sein.
Nicht durch eine Filterstufe 25.1 herausgefilterte Signale, deren Wert einem logischen high entspricht, führen zu einem Setzen des dem Filter 26 nachgeschalteten Speichers 15. Entsprechend führen Signale am Ausgang der anderen Filterstufe 25.2, die einem logischen high entsprechen, zu einem Rücksetzen des Speichers 15.
Am Ausgang des Speichers 15 liegt das rekonstruierte zweiwertige Signal an, wie es über die Ansteuerschaltung 16 gesendet und von der Sekundärseite der Schaltungsanordnung 8 rekonstruiert wurde.
Die Sekundärseite kann monolithisch integriert ausgeführt sein, wobei die monolithisch integrierte Ausführung vorzugsweise die Ausgangsspule 11 und die Wi derstände R₁ und R₂ nicht mitumfasst. Durch die monolithische Integration der Widerstände R₃ und R₄ erfolgt die Bildung des Referenzpotentials vorteilhafterweise unabhängig von Toleranzen externer Bauelemente, Kontaktierungsunsicherheit auf einer Leiterkarte und ungleichmässiger thermischer Belastung externer Widerstände.
Das magnetisch gekoppelte Spulenpaar 9, über welches die Sinalübertragung erfolgt, ist vorzugsweise planar ausgeführt und sieht keine magnetische Flussführung in einem höher-permeablen Material (so genannter Kern) vor. Materialien mit Permeabilitäten von deutlich grösser 1, insbesondere Ferrite und Ferrit-Komposite, kommen somit vorzugsweise nicht zum Einsatz.
Die 9 und 10 zeigen Ausführungsbeispiele magnetisch gekoppelter Spulenpaare 9. Das magnetisch gekoppelte Spulenpaar 9 kann als planarer Transformator ausgeführt sein, bei dem jeweils zwei in radialer Richtung gewickelte Spulen 10, 11 axial übereinander liegen, wobei die Spulen 10, 11 als planare Spiralen ausgeführt sein können, die als gedruckte Kupfer-Leitbahnen auf einem dielektrisch isolierenden Trägermaterial, beispielsweise dem Glasfaserverbundwerkstoff FR4, liegen können (vgl. linke Seite der 9 und 10).
Die in 9 und 10 gezeigten magnetisch gekoppelten Spulenpaare 9 sind jeweils aus einer Eingangsspule 10 und einer Ausgangsspule 11 gebildet, wobei in den Figuren links jeweils eine Draufsicht und recht jeweils ein Querschnitt des magnetisch gekoppelten Spulenpaars 9 dargestellt ist. Die Eingangsspule 10 und die Ausgangsspule 11 bestehen jeweils aus zwei gegensätzlich aufgewickelten Spulenabschnitten in Form von Spiralen. Zwischen der Eingangsspule 10 und der Ausgangsspule 11 liegt bevorzugt eine kapazitive Abschirmung 27, die als fingerartige bzw. kammartige Struktur ausgeführt ist, die vorzugsweise durch schmale Kupferleitbahnen gebildet ist. Die kapazitive Abschirmung 27 ist mit einem festen Potential verbunden, welches beispielsweise durch die Bezugs masse der Sekundärseite bzw. der Ausgangsseite des magnetisch gekoppelten Spulenpaars 9 gebildet wird.
Anstelle der gesamten zwischen der Eingangsspule 10 und der Ausgangsspule 11 vorliegenden Kapazität wirkt durch die kapazitive Abschirmung 27 nur derjenige Teil, welcher direkt von der Eingangsspule 10 auf die Ausgangsspule 11 koppelt. Diese Kapazität wird durch diejenigen elektrischen Feldlinien bestimmt, die von der Eingangsspule 10 ausgehend nicht auf der kapazitiven Abschirmung 27 enden. Die geometrische Anordnung der kapazitiven Abschirmung 27 ist vorzugsweise derart, dass der Anteil nicht auf der kapazitiven Abschirmung 27 endenden Feldlinien wesentlich geringer ist als die Gesamtanzahl der Feldlinien. Dies hat zur Folge dass die tatsächliche Koppelkapazität zwischen der Eingangsspule 10 und der Ausgangsspule 11 erheblich geringer ist als die Kapazität zwischen der Eingangsspule 10 und der Ausgangsspule 11 ohne die kapazitive Abschirmung 27. Durch eine geringe Koppelkapazität können beispielsweise Störeinstreuungen aus einem Stromnetz vermieden werden. Der auf der kapazitiven Abschirmung 27 durch die Feldlinien hervorgerufene Verschiebungsstrom wird gegen das feste Potential abgeleitet und beeinflusst somit die Weiterverarbeitung der in der Ausgangsspule 11 induzierten Spannung nicht.
Die Abschwächung des von der Eingangsspule 10 auf die Ausgangsspule 11 koppelnde magnetischen Feldes wird durch die Ausführung der kapazitiven Abschirmung 27 als kammartige Struktur mit schmalen Leitbahnfingern gering gehalten, da durch diese Ausgestaltung Wirbelstromverluste in der kapazitiven Abschirmung 27 minimiert werde.
Die Ausgangsspule 11 wird bevorzugt mittels einer magnetischen Abschirmung 28 vor magnetischen Störfeldern geschützt, die beispielsweise aus einer leistungselektronischen Systemumgebung einkoppeln können. Die magnetische Abschirmung 28 wird vorzugsweise räumlich nahe der Ausgangsspule, jedoch nicht zwischen der Eingangs spule 10 und der Ausgangsspule 11 vorgesehen. Entsprechend kann eine magnetische Abschirmung 29 für die Eingangsspule 10 vorgesehen sein, die räumlich nahe der Eingangsspule 10, jedoch nicht zwischen der Eingangsspule und der Ausgangsspule 11 vorgesehen ist. Die magnetischen Abschirmungen 28, 29 sind vorzugsweise als massive Kupferflächen ausgeführt. Die von einem gegebenenfalls einkoppelnden magnetischen Wechselfeld der Systemumgebung in den massiven Kupferflächen der magnetischen Abschirmungen 28, 29 hervorgerufenen Wirbelströme schirmen das unmittelbarer Umfeld der magnetischen Abschirmungen 28, 29 ab. Über die Stärke der Kupferflächen der magnetischen Abschirmungen 28, 29 kann die Abschirmungseffizienz bei gegebener Frequenz einer einkoppelnden Störung bestimmt werden.

Claims

Verfahren zum Übertragen eines zweiwertigen Signals (U_SIGNAL) über einen Kanal, wobei nach einem Wechsel eines Signalpegels des zweiwertigen Signals (U_SIGNAL) eine Impulsfolge ausgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die Impulsfolge ein Gegenpuls (19, 21) ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulse (18, 20) der Impulsfolge unmittelbar aufeinander ausgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweiwertige Signal (U_SIGNAL) über eine Potentialbarriere (9) übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Potentialbarriere ein magnetisch gekoppeltes Spulenpaar (9) umfasst, dem eingangsseitig eine Kapazität (C_TRENN) vorgeschaltet ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Impulsfolge wenigstens zwei Treiberstufen (17.1, 17.2), die eingangsseitig des Spulenpaars (9) vorgesehen sind, derart schalten, dass bei jedem Schaltvorgang eine Stromänderung gleicher Richtung durch die Kapazität (C_TRENN) erzeugt wird, wobei jede Stromänderung in einer Ausgangsspule (11) des Spulenpaars (9) einen Impuls (18, 20) der Impulsfolge erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Anfangszustand eine erste Treiberstufe (17.1) einen ersten Spannungswert und eine zweite Treiberstufe (17.2) einen zweiten Spannungswert ausgibt, der verschieden von dem ersten Spannungswert ist, dass nach einem Wechsel des Signalpegels die zweite Treiberstufe (17.2) den ersten Spannungswert ausgibt, und dass nach einem vorgegebenen Zeitpunkt (t₃) die erste Treiberstufe (17.1) den zweiten Spannungswert ausgibt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei steigender Flanke des zweiwertigen Signals (U_SIGNAL) der erste Spannungswert höher als der zweite Spannungswert ist und bei fallender Flanke des zweiwertigen Signals (U_SIGNAL) der erste Spannungswert niedriger als der zweite Spannungswert ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Anfangszustand eine erste Treiberstufe (17.1) einen ersten Spannungswert und eine zweite Treiberstufe (17.2) einen zweiten Spannungswert ausgibt, der verschieden von dem ersten Spannungswert ist, dass nach einem Wechsel des Signalpegels die zweite Treiberstufe (17.2) einen dritten Spannungswert ausgibt, der verschieden von dem ersten und dem zweiten Spannungswert ist, dass nach einer vorgegebenen Zeitdauer die erste Treiberstufe (17.1) den dritten Spannungswert ausgibt, dass nach einer weiteren vorgegebenen Zeitdauer die zweite Treiberstufe (17.2) den ersten Spannungswert ausgibt, und dass nach einer weiteren vorgegebenen Zeitdauer die erste Treiberstufe (17.1) den zweiten Spannungswert ausgibt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei steigender Flanke des zweiwertigen Signals (U_SIGNAL) der erste Spannungswert höher als der dritte Spannungswert und der dritte Spannungswert höher als der zweite Spannungswert ist und dass bei fallender Flanke des zweiwertigen Signals (U_SIGNAL) der erste Spannungswert niedriger als der dritte Spannungswert und der dritte Spannungswert niedriger als der zweite Spannungswert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Auswerteschaltung (13) die Potentiale der Anschlüsse der Ausgangsspule (11) des Spulenpaars (9) jeweils unter Er zeugung je eines Auswertesignals mit einem Referenzpotential verglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei gegensinnigen Auswertesignalen auf eine gültige Signalübertragung erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von den Auswertesignalen eine Speicherstufe (15) gesetzt oder rückgesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzpotential durch den Mittelwert der Potentiale der Anschlüsse der Ausgangsspule (11) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Referenzpotential auf Über- und/oder Unterschreiten von vorgegebenen Schwellwerten überwacht wird, wobei bei einem Über- und/oder Unterschreiten die Verarbeitung der Potentiale der Anschlüsse der Ausgangsspule (11) des Spulenpaars (9) unterbrochen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertesignale mittels eines Filters (25.1, 25.2, 26) zur Unterdrückung von Impulsen einer vorgegebenen geringen Dauer gefiltert werden.
Schaltungsanordnung zum Übertragen eines zweiwertigen Signals (U_SIGNAL) mit einem magnetisch gekoppelten Spulenpaar (9), welches eine Eingangsspule (10) und eine Ausgangsspule (11) umfasst, wenigstens zwei Treiberstufen (17.1, 17.2), die jeweils mit einem Anschluss der Eingangsspule (10) verbunden sind, und einer Auswerteschaltung (13), die mit den Anschlüssen der Ausgangsspule (11) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Treiberstufe (17.1) und einem Anschluss der Eingangsstufe (10) eine Kapazität (C_TRENN) vorgesehen ist und dass die Eingangsspule (10) und die Ausgangsspule (11) jeweils zwei Spulenabschnitte (10.1, 10.2, 11.1, 11.2) mit gegensinnigem Wicklungssinn umfassen, wobei die Spulenabschnitte mit gleichsinnigem Wicklungssinn (10.1, 11.1, 10.2, 11.2) der Eingangsspule und der Ausgangsspule magnetisch gekoppelt sind.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlüsse der Ausgangsspule (11) über zwei, vorzugsweise gleichwertige, in Serie geschaltete Widerstände (R₁, R₂) miteinander verbunden sind, wobei ein Mittenanschluss der Widerstände mit einem festen Potential (P₁; vdd_SEK) verbunden ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (13) einen Komparator (23) je Anschluss der Ausgangsspule (11) aufweist, der dazu dient, das an dem Anschluss anliegende Potential mit einem Referenzpotential zu vergleichen.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Komparatoren (23) derart ausgebildet sind, dass sie einen Spannungsoffset an ihren jeweiligen Eingängen beinhalten.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bereichsüberwachung (14) vorgesehen ist, die dazu dient, ein ermitteltes Referenzpotential auf eine Schwellwertüber- und/oder – unterschreitung hin zu überwachen.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den in Serie geschalteten Widerständen (R₁, R₂, R₃, R₄) und der Auswerteschaltung (13) ein Spannungsteiler (22) vorgesehen ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Eingangsspule (10) und der Ausgangsspule (11) eine kapazitive Abschirmung (27) vorgesehen ist, die einseitig kontaktiert mit einem festen Potential verbunden ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die kapazitive Abschirmung (27) als fingerartige Struktur ausgebildet ist.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsspule (11) eine magnetische Abschirmung (28, 29), insbesondere eine massive leitfähige Fläche, zum Schutz vor magnetischen Störfeldern zugeordnet ist.
Magnetisch gekoppeltes Spulenpaar mit einer Eingangsspule (10) und einer Ausgangsspule (11), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Eingangsspule (10) und der Ausgangsspule (11) eine kapazitive Abschirmung (27) vorgesehen ist, die einseitig kontaktiert mit einem festen Potential verbunden ist.
Magnetisch gekoppeltes Spulenpaar nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die kapazitive Abschirmung (27) als fingerartige Struktur ausgebildet ist.
Magnetisch gekoppeltes Spulenpaar nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsspule (11) eine magnetische Abschirmung (28, 29), insbesondere eine massive leitfähige Fläche, zum Schutz vor magnetischen Störfeldern zugeordnet ist.