DE102013113598A1 - Arrangement for transmitting digital signals via a galvanically isolating interface and field device comprising such an arrangement - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) zum Übertragen von digitalen Signalen über eine galvanisch trennende Schnittstelle (3) von einer Primärseite zu einer Sekundärseite, umfassend eine Leiterplatte (PCB) mit einer Primärspule (L1) und einer Sekundärspule (L2), wobei die Primärspule (L1) auf der Primärseite auf zumindest einer ersten Lage der Leiterplatte angeordnet ist, wobei die Sekundärspule (L2) auf der Sekundärseite auf zumindest einer zweiten Lage der Leiterplatte (PCB) angeordnet ist, so dass sich die Primärspule (L1) und die Sekundärspule (L2) gegenüberliegen, wobei die Primärspule (L1) und die Sekundärspule (L2) die galvanisch trennende Schnittstelle (3) zum Übertragen von digitalen Signalen bilden, und wobei in der Leiterplatte (PCB) zwischen der Primärspule (L1) und der Sekundärspule (L2) eine Ableitstruktur (2) angeordnet ist, welche die Primärspule (L1) und/oder die Sekundärspule (L2) vor durch kapazitive Kopplung zwischen Primärspule (L1) und Sekundärspule (L2) verursachten Störströmen abschirmt, insbesondere dadurch, dass die Störströme auf die Ableitstruktur (2) abgeleitet werden. Die Erfindung betrifft weiter ein Feldgerät.The invention relates to an arrangement (1) for transmitting digital signals via a galvanically separating interface (3) from a primary side to a secondary side, comprising a printed circuit board (PCB) having a primary coil (L1) and a secondary coil (L2), wherein the primary coil (L1) is arranged on the primary side on at least a first layer of the printed circuit board, wherein the secondary coil (L2) is arranged on the secondary side on at least one second layer of the printed circuit board (PCB), so that the primary coil (L1) and the secondary coil ( L2), wherein the primary coil (L1) and the secondary coil (L2) form the galvanically separating interface (3) for transmitting digital signals, and wherein in the printed circuit board (PCB) between the primary coil (L1) and the secondary coil (L2) a Ableitstruktur (2) is arranged, which the primary coil (L1) and / or the secondary coil (L2) before by capacitive coupling between the primary coil (L1) and Seku Outer coil (L2) shields interference currents, in particular by the fact that the interference currents are discharged to the discharge structure (2). The invention further relates to a field device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Übertragen von digitalen Signalen über eine galvanisch trennende Schnittstelle und ein Feldgerät, insbesondere einen Transmitter, umfassend eine solche Anordnung.The invention relates to an arrangement for transmitting digital signals via a galvanically isolating interface and a field device, in particular a transmitter, comprising such an arrangement.

Es ist bekannt, dass über in Leiterplatten (englischer Ausdruck: printed circtuit board, kurz PCB) integrierten Spulen, so genannte Printspulen, Daten übertragen werden können. Dabei befindet sich je auf einer Seite einer Leiterplatte – häufig auf einer Oberflächenlage – zumindest eine Leiterbahn, die so ausgestaltet ist, dass sie als elektrische Spule fungiert. Die Spule ist dabei etwa schneckenförmig in Kreis- oder Rechteckanordnung ausgestaltet.It is known that data can be transferred via so-called print coils integrated in printed circuit boards (printed circuit board, or PCB). In each case, on one side of a printed circuit board - often on a surface layer - there is at least one printed conductor which is configured such that it functions as an electrical coil. The coil is designed approximately helically in a circle or rectangular arrangement.

Dabei koppeln die auf gegenüberliegenden Seiten der Leiterkarte angeordneten Leiterbahnen induktiv miteinander und können zur Übertragung digitaler Signale genutzt werden. Man spricht hierbei auch von Printübertragern.In this case, arranged on opposite sides of the printed circuit board interconnect inductively with each other and can be used to transmit digital signals. This is also referred to as Printübertragern.

Auf diesem Weg können die Anforderungen des Explosionsschutzes Exi (Zündschutzart eigensicher) an eine ausreichende dielektrische Isolierung zwischen beiden Seiten der galvanischen Trennung einfach sichergestellt werden, ohne dass extra spezifizierte und nach den Anforderungen der Explosionschutznormen ausgelegte Signaltransformatoren verwendet werden müssen. Durch den Verzicht auf Transformatoren können auch die Systemkosten gesenkt werden.In this way, the requirements of explosion protection Exi (type of protection intrinsically safe) to a sufficient dielectric isolation between the two sides of the galvanic isolation can be easily ensured without the need for specially specified and designed according to the requirements of the explosion protection standards signal transformers. By eliminating transformers, the system costs can be reduced.

Folgende Probleme, bestehen jedoch bei Verwendung der Printübertrager: Die Signalstärken sind durch die schlechte induktive Kopplung sehr schwach. Die Printspulenpaare sind nicht nur induktiv, sondern auch stark kapazitiv miteinander verkoppelt, was EMV-Probleme durch das kapazitive Überkoppeln von Störsignalen generiert. Um unter Anwesenheit von EMV-Störungen ein ausreichend gutes Signal-zu Rausch Verhältnis zu erzielen, müssen die Printspulen eine vergleichsweise große Leiterplattenfläche aufweisen, die damit nicht für die Bauteilebestückung zur Verfügung steht. Dadurch, dass der ohmsche Widerstand der Printspulen im Verhältnis zu ihrer Induktivität sehr hoch ist, können die Spulen keine hohen Impedanzen treiben. Damit wird z. B. für die Sekundärseite die Eingangskapazität einer angeschlossenen Empfangsschaltung sehr bedeutsam.The following problems, however, exist when using the print transformer: The signal strengths are very weak due to the poor inductive coupling. The pairs of print coils are not only inductive, but also highly capacitively coupled with each other, which generates EMC problems due to the capacitive coupling of interference signals. In order to achieve a sufficiently good signal-to-noise ratio in the presence of EMC interference, the print coils must have a comparatively large printed circuit board surface, which is thus not available for component assembly. Because the ohmic resistance of the print coils is very high in relation to their inductance, the coils can not drive high impedances. This is z. B. for the secondary side, the input capacitance of a connected receiving circuit very significant.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Printübertrager störfester zu machen und so zu modifizieren, dass sie auch bei eingeschränktem Bauraum eingesetzt werden können.The invention has for its object to make the known print transformer more resistant to interference and to modify so that they can be used even in a limited space.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung umfassend eine Leiterplatte mit einer Primärspule und einer Sekundärspule, wobei die Primärspule auf der Primärseite auf zumindest einer ersten Lage der Leiterplatte angeordnet ist, wobei die Sekundärspule auf der Sekundärseite auf zumindest einer zweiten Lage der Leiterplatte angeordnet ist, so dass sich die Primärspule und die Sekundärspule gegenüberliegen, wobei die Primärspule und die Sekundärspule die galvanisch trennende Schnittstelle zum Übertragen von digitalen Signalen bilden, und wobei in der Leiterplatte zwischen der Primärspule und der Sekundärspule eine Ableitstruktur angeordnet ist, welche die Primärspule und/oder die Sekundärspule vor durch kapazitive Kopplung zwischen Primärspule und Sekundärspule verursachten Störströmen abschirmt, insbesondere dadurch, dass die Störströme auf die Ableitstruktur abgeleitet werden.The object is achieved by an arrangement comprising a printed circuit board with a primary coil and a secondary coil, wherein the primary coil is arranged on the primary side on at least a first layer of the printed circuit board, wherein the secondary coil is arranged on the secondary side on at least one second layer of the printed circuit board in that the primary coil and the secondary coil are opposite one another, the primary coil and the secondary coil forming the galvanically separating interface for transmitting digital signals, and wherein in the printed circuit board between the primary coil and the secondary coil, a diverting structure is arranged, which the primary coil and / or the secondary coil shields caused by capacitive coupling between the primary coil and secondary coil interference currents, in particular by the fact that the interference currents are dissipated to the Ableitstruktur.

Werden die jeweiligen Ableitstrukturen wie oben angesprochen verbunden, so leiten diese den überwiegenden Anteil der sich ausbildenden Störströme ab. Damit werden diese Störströme jetzt an der Primärspule und Sekundärspule vorbeigeleitet. Insbesondere die schwächeren sekundärseitigen Signale der für den Empfang genutzten Sekundärspule sind jetzt von weit schwächeren Störkomponenten beeinflusst.If the respective discharge structures are connected as mentioned above, then they divert the predominant portion of the forming interference currents. Thus, these interference currents are now bypassed the primary coil and secondary coil. In particular, the weaker secondary-side signals of the secondary coil used for the reception are now influenced by far weaker interference components.

Für eine einfache und kostengünstige Herstellung ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung die Primärspule und/oder die Sekundärspule als Leiterbahn auf/in der Leiterplatte ausgestaltet, und die Ableitstruktur ist als Leiterbahn in der Leiterplatte ausgestaltet.For an easy and inexpensive production, the primary coil and / or the secondary coil is designed as a conductor on / in the circuit board in an advantageous embodiment, and the Ableitstruktur is configured as a conductor in the circuit board.

Vorteilhafterweise umfassen die Primärspule, Sekundärspule und Ableitstruktur jeweils zwei Lagen der Leiterplatte, wobei die Ableitstruktur zumindest eine Primärableitstruktur und eine Sekundärableitstruktur umfasst und die Primärableitstruktur der Primärspule und die Sekundärableitstruktur der Sekundärspule zugeordnet sind.Advantageously, the primary coil, secondary coil and diverting structure each comprise two layers of the printed circuit board, wherein the diverting structure comprises at least one primary winding structure and a secondary conductive structure and the primary winding structure of the primary coil and the secondary winding structure of the secondary winding are assigned.

In einer bevorzugten Ausgestaltung befinden sich die Primärableitstruktur und die Sekundärableitstruktur auf verschiedenen Lagen der Leiterplatte, insbesondere auf zwei verschiedenen inneren Lagen der Leiterplatte. Alternativ können die Primärableitstruktur und die Sekundärableitstruktur auf der gleichen inneren Lage der Leiterplatte angeordnet sein.In a preferred embodiment, the primary baffle structure and the secondary baffle structure are located on different layers of the printed circuit board, in particular on two different inner layers of the printed circuit board. Alternatively, the primary baffle structure and the secondary baulk structure may be disposed on the same inner layer of the printed circuit board.

Befinden sich die Primärableitstruktur und die Sekundärableitstruktur auf verschiedenen Lagen der Leiterplatte, wird bevorzugt ein Abstand zwischen den entsprechenden Lagen gewählt, der die Vorschriften der „Zündschutzart eigensicher” berücksichtigt. Es kann somit eine galvanische Trennung erreicht werden, die diesen Anforderungen genügt. So ist beispielsweise der Abstand bei entsprechendem Leiterplattenmaterial circa 1 mm.If the primary baffle structure and the secondary baffle structure are located on different layers of the printed circuit board, it is preferable to choose a distance between the corresponding layers which takes into account the regulations of the "type of protection intrinsically safe". It can thus be achieved a galvanic separation that meets these requirements. For example, the distance is about 1 mm with appropriate printed circuit board material.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Primärspule und die Sekundärspule je eine Oberflächenlage, und je eine innere Lage der Leiterplatte. Die Primärspule bzw. die Sekundärspule wird somit aus einer Leiterbahn auf je einer Oberflächenlage und einer Innenlage der Leiterplatte gebildet. According to a preferred embodiment, the primary coil and the secondary coil each comprise a surface layer, and an inner layer of the printed circuit board. The primary coil or the secondary coil is thus formed from a conductor track on each of a surface layer and an inner layer of the printed circuit board.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Ableitstruktur keine flächigen Teilsegmente sondern lediglich zusammenhängende, möglichst dünne Einzelleitungen, insbesondere ist die Ableitstruktur fächer-, mäander-, oder schneckenförmig ausgestaltet. Wichtig dabei ist insbesondere, dass die Struktur im mathematisch-topologischen Sinne eine einfach zusammenhängende Fläche bildet, d. h. dass von den dünnen Einzelleitern keine „Leerräume” etwa in Form etwa einer Leiterschleife umschlossen werden. Beispielsweise wäre eine gitterförmige Struktur nicht optimal, da sich um die Maschen des Gitters herum Leiterschleifen bilden können, die für Primär- und Sekundärspule als Kurzschlusswindung wirken können.In an advantageous embodiment, the discharge structure comprises no flat sub-segments but only contiguous, as thin as possible individual lines, in particular the discharge structure is fan-shaped, meandering, or helical configured. It is particularly important that the structure in the mathematical-topological sense forms a simply coherent surface, d. H. that the thin individual conductors do not surround any "empty spaces", for example in the form of a conductor loop. For example, a lattice-shaped structure would not be optimal because conductor loops can form around the meshes of the grid, which can act as a short-circuit winding for the primary and secondary coils.

Besonders bevorzugt ist die Ableitstruktur mit Masse verbunden. Weiter ist besonders bevorzugt, dass die Primärableitstruktur mit Masse der Primärseite, und die Sekundärableitstruktur mit Masse der Sekundärseite verbunden sind. Werden die jeweiligen Ableitstrukturen mit den jeweiligen Massepotentialen verbunden, so leiten diese den überwiegenden Anteil der sich ausbildenden Störströme ab. Damit werden diese Störströme jetzt an den Spulen vorbeigeleitet.Particularly preferably, the dissipation structure is connected to ground. Furthermore, it is particularly preferred that the primary baffle structure are connected to ground of the primary side, and the secondary baffle structure to ground of the secondary side. If the respective Ableitstrukturen connected to the respective ground potentials, so they derive the vast majority of the forming interference currents. Thus these disturbing currents are now bypassed the coils.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die digitalen Signale in Form von Impulsen bei Pegelwechseln übertragen, insbesondere entspricht ein digitaler Pegelwechsel 0 -> 1 einem positiven Impuls und ein Pegelwechsel 1 -> 0 einem negativen Impuls, oder umgekehrt. So können die Signale mit relativ geringer Leistung übertragen werden.In an advantageous embodiment, the digital signals are transmitted in the form of pulses at level changes, in particular a digital level change 0 -> 1 corresponds to a positive pulse and a level change 1 -> 0 a negative pulse, or vice versa. So the signals can be transmitted with relatively low power.

Um dies zu realisieren umfasst die Anordnung bevorzugt eine Treiberschaltung zum Einkoppeln der digitalen Signale in die Primärspule, wobei die Treiberschaltung eine Ausgangsimpedanz aufweist und über einen Koppelkondensator an die Primärspule angeschlossen ist. Bei geeigneter Dimensionierung von Koppelkondensator und Ausgangsimpedanz ist es möglich, unerwünschte Serienresonanzschwingungen vorteilhaft zu unterdrücken.In order to realize this, the arrangement preferably comprises a driver circuit for coupling the digital signals into the primary coil, wherein the driver circuit has an output impedance and is connected to the primary coil via a coupling capacitor. With suitable dimensioning of coupling capacitor and output impedance, it is possible to suppress unwanted series resonance vibrations advantageous.

In einer vorteilhaften Ausführungsform bildet der Koppelkondensator und die Primärspule einen Serienresonanzkreis mit einer Resonanz und einer Periodendauer, und die durch die Ausgangsimpedanz und den Koppelkondensator gebildete Dämpfungszeitkonstante ist mit t1 = R1·C1 größer oder gleich 10% der Periodendauer. Um dies zu realisieren wird der Koppelkondensator entsprechend groß gewählt. In einer zusätzlichen Ausführungsform ist die Dämpfungszeitkonstante t1 kleiner als der Kehrwert der Übertragungsfrequenz der digitalen Signale. Die eigentlichen digitalen Signale werden somit nicht durch überlagernde Resonanzen des Schwingkreises gestört.In an advantageous embodiment, the coupling capacitor and the primary coil form a series resonant circuit with a resonance and a period duration, and the damping time constant formed by the output impedance and the coupling capacitor is greater than or equal to 10% of the period duration with t1 = R1 * C1. To realize this, the coupling capacitor is selected to be correspondingly large. In an additional embodiment, the damping time constant t1 is less than the reciprocal of the transmission frequency of the digital signals. The actual digital signals are thus not disturbed by overlapping resonances of the resonant circuit.

Bevorzugt umfasst die Anordnung eine Empfangsschaltung zum Auskoppeln der digitalen Signale aus der Sekundärspule, wobei die Empfangsschaltung einen Schmitt-Trigger umfasst, wobei ein Kontakt der Sekundärspule mit dem Eingang des Schmitt-Triggers verbunden ist, und wobei die Empfangsschaltung eine Unterschaltung umfasst, die den Signalpegel des Ausgangs des Schmitt-Triggers bei Abwesenheit von Impulsen auf der Sekundärspule konstant beibehält, insbesondere ist der Ausgang des Schmitt-Triggers als Rückkopplung mit dem Eingang des Schmitt-Triggers verbunden. Wie erwähnt erfolgt die Übertragung der digitalen Signale in Impulsen. Mit der beschriebenen Empfangsschaltung kann gewährleistet werden, dass auch in Abwesenheit von Impulsen ein Signal am Ausgang anliegt.Preferably, the arrangement comprises a receiving circuit for coupling the digital signals from the secondary coil, wherein the receiving circuit comprises a Schmitt trigger, wherein a contact of the secondary coil is connected to the input of the Schmitt trigger, and wherein the receiving circuit comprises a subcircuit, the signal level the output of the Schmitt trigger constant in the absence of pulses on the secondary coil, in particular the output of the Schmitt trigger is connected as feedback to the input of the Schmitt trigger. As mentioned, the transmission of the digital signals takes place in pulses. With the described receiving circuit can be ensured that even in the absence of pulses, a signal is applied to the output.

In eine vorteilhaften Ausführungsform enthält die Sekundärseite eine mit einer ersten Versorgungsspannung betriebene Auswerteschaltung, welche die über die galvanisch trennende Schnittstelle übertragenen digitalen Signale verarbeitet, und der an die Sekundärspule angeschlossene Schmitt-Trigger mit einer von der ersten Versorgungsspannung abweichenden, insbesondere einer geringeren, zweiten Versorgungsspannung betrieben wird, und den Signalpegel am Ausgang des Schmitt-Triggers mittels eines Pegelumsetzers auf den Signalpegel der ersten Versorgungsspannung umgewandelt wird. So kann der Signalpegel am Ausgang auf den gewünschten Wert gesetzt werden, insbesondere wird der Signalpegel erhöht. Durch die beschriebene galvanische Trennung und die Übertragung über die Primärspule und Sekundärspule verliert das Signal an Amplitude, die durch den Pegelumsetzer für nachfolgende Bauteile wieder hochgesetzt wird.In an advantageous embodiment, the secondary side contains an evaluation circuit which is operated with a first supply voltage and processes the digital signals transmitted via the galvanically isolating interface, and the Schmitt trigger connected to the secondary coil with a second supply voltage deviating from the first supply voltage is operated, and the signal level at the output of the Schmitt trigger is converted by means of a level shifter to the signal level of the first supply voltage. Thus, the signal level at the output can be set to the desired value, in particular the signal level is increased. Due to the described galvanic isolation and the transmission via the primary coil and secondary coil, the signal loses amplitude, which is raised again by the level converter for subsequent components.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Unterschaltung zumindest ein Dämpfungsglied, insbesondere zumindest einen Widerstand, wobei das Dämpfungsglied insbesondere in der Rückkopplung zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Schmitt-Triggers angeordnet ist. So kann eine an der Sekundärspule auftretende Schwingung bedämpft werden.In a preferred embodiment, the subcircuit comprises at least one attenuator, in particular at least one resistor, wherein the attenuator is arranged in particular in the feedback between the output and the input of the Schmitt trigger. Thus, an oscillation occurring at the secondary coil can be damped.

Es ist entscheidend, dass zumindest die Sekundärableitstruktur vorhanden ist, die einen Signalpfad anbietet, der niederimpedanter ist als der Störsignalpfad über die Sekundärspule. Vorteilhafterweise ist im Fall zweilagiger Spulen (d. h. einer Oberflächenlage und einer Innenlage der Leiterplatte) dann der Eingang des Schmitt-Triggers mit der Innenlage der Leiterplatte verbunden, so dass von außen eingreifende elektrische Störfeldlinien unmittelbar nur die bezüglich der Störwirkung unkritischeren Leiterstrukturen erreichen können, welche nicht direkt an den empfindlichen Schmitt-Trigger-Eingang angeschlossen sind.It is critical that at least the secondary baffle structure be present, offering a signal path that is more low-impedance than the noise path across the secondary coil. Advantageously, in the case of two-layer coils (ie a surface layer and an inner layer of the printed circuit board) then the input of the Schmitt trigger connected to the inner layer of the circuit board, so that from outside interfering electric field lines can only directly reach the non-critical with respect to the interference effect conductor structures, which are not directly connected to the sensitive Schmitt trigger input.

Bevorzugt ist am Eingang des Schmitt-Triggers eine erste Diode mit Kathode gegen die zweite Versorgungsspannung und Anode gegen den Eingang des Schmitt-Triggers geschaltet, und eine zweite Diode ist mit Kathode gegen den Eingang des Schmitt-Triggers und Anode gegen Masse der Sekundärseite geschaltet. Mit einer derartigen Verschaltungen lassen sich gegebenenfalls ausbildende parasitäre Schwingungen, z. B. aufgrund unvermeidlicher Parallelkapazitäten, innerhalb der Spulen vorteilhaft unterdrücken.Preferably, at the input of the Schmitt trigger, a first diode with cathode is connected against the second supply voltage and anode against the input of the Schmitt trigger, and a second diode is connected with cathode against the input of the Schmitt trigger and anode against ground of the secondary side. With such interconnections can be optionally formed parasitic vibrations, z. B. due to unavoidable parallel capacitances, within the coils advantageously suppress.

Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Feldgerät, insbesondere einen Transmitter, der Prozessautomatisierungstechnik umfassend eine wie vorstehend beschriebene Anordnung.The object is further achieved by a field device, in particular a transmitter, the process automation technology comprising an arrangement as described above.

In einer Ausgestaltung werden die digitalen Signale einem Sensor zugeführt.In one embodiment, the digital signals are supplied to a sensor.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näherer erläutert. Es zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to the following figures. Show it

1 das erfindungsgemäße Feldgerät umfassend eine erfindungsgemäße Anordnung samt Sensor, 1 the field device according to the invention comprising an arrangement according to the invention, including a sensor,

2a die erfindungsgemäße Anordnung im Querschnitt, 2a the arrangement according to the invention in cross section,

2b die erfindungsgemäße Anordnung in einer Ausgestaltung im Querschnitt, 2 B the arrangement according to the invention in an embodiment in cross section,

2c die erfindungsgemäß Anordnung aus 2b in einer Draufsicht auf die Primärspule mit Ableitstruktur, und 2c the inventive arrangement 2 B in a plan view of the primary coil with dissipation structure, and

3 die Treiberschaltung und Empfangsschaltung der erfindungsgemäßen Anordnung. 3 the driver circuit and receiving circuit of the inventive arrangement.

Wenn nicht anderweitig beschrieben sind in den Figuren gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.Unless otherwise described, the same features are identified by the same reference numerals in the figures.

Die erfindungsgemäße Anordnung in seiner Gesamtheit hat das Bezugszeichen 1 und ist in 1 als Teil des erfindungsgemäßen Feldgeräts 20 dargestellt.The arrangement according to the invention in its entirety has the reference numeral 1 and is in 1 as part of the field device according to the invention 20 shown.

Zunächst soll auf ein erfindungsgemäßes Feldgerät 20 eingegangen werden bei dem die erfindungsgemäße elektronische Schaltung 1 eingesetzt wird. Über eine erste Schnittstelle 23 kommuniziert ein Verbraucher, etwa ein Sensor 21 mit dem Feldgerät 20, also beispielsweise einem Transmitter. Am Transmitter 20 ist ein Kabel 24 vorgesehen, an dessen anderem Ende eine zur ersten Schnittstelle 23 komplementäre zweite Schnittstelle 22 vorgesehen ist. Die Schnittstellen 22, 23 sind als galvanisch getrennte, insbesondere als induktive Schnittstellen ausgestaltet, die mittels einer mechanischen Steckverbindung miteinander koppelbar sind. Über die Schnittstellen 22, 23 werden Daten (bidirektional) und Energie (unidirektional, d. h. von Transmitter 20 zum Sensor 21) gesendet. Die Übertragung der Daten erfolgt in digitaler Form, worauf in der Beschreibung zur 3 näher eingegangen wird.First, it is intended to indicate a field device according to the invention 20 be received in which the inventive electronic circuit 1 is used. Via a first interface 23 communicates a consumer, such as a sensor 21 with the field device 20 So for example a transmitter. At the transmitter 20 is a cable 24 provided, at the other end to the first interface 23 complementary second interface 22 is provided. The interfaces 22 . 23 are designed as galvanically isolated, in particular as inductive interfaces which can be coupled to one another by means of a mechanical plug connection. About the interfaces 22 . 23 be data (bidirectional) and energy (unidirectional, ie from transmitter 20 to the sensor 21 ) Posted. The transmission of the data takes place in digital form, which is described in the description of 3 will be discussed in more detail.

Das Feldgerät 20 wird überwiegend in der Prozessautomatisierung angewendet. Bei dem Sensor 21 handelt es sich deswegen etwa um einen pH-, Redoxpotential-, auch ISFET-, Temperatur-, Leitfähigkeit-, Druck-, Sauerstoff-, insbesondere gelöster Sauerstoff-, oder Kohlenstoffdioxidsensor; um einen ionenselektiven Sensor; um einen optischen Sensor, insbesondere einen Trübungssensor, einen Sensor zur optischen Bestimmung der Sauerstoffkonzentration, oder einen Sensor zur Bestimmung der Anzahl von Zellen und Zellstrukturen; um einen Sensor zur Überwachung bestimmter organischer oder metallischer Verbindungen; um einen Sensor zur Bestimmung einer Konzentration einer chemischen Substanz, beispielsweise eines bestimmten Elements oder einer bestimmten Verbindung; oder um einen Biosensor, z. B. einen Glukosesensor. Ebenso ist ein Einsatz in Druck-, Füllstands-, Durchfluss- oder Temperaturmessstellen denkbar.The field device 20 is mainly used in process automation. At the sensor 21 it is therefore about a pH, redox potential, also ISFET, temperature, conductivity, pressure, oxygen, in particular dissolved oxygen, or carbon dioxide sensor; an ion-selective sensor; an optical sensor, in particular a turbidity sensor, a sensor for optically determining the oxygen concentration, or a sensor for determining the number of cells and cell structures; a sensor for monitoring certain organic or metallic compounds; a sensor for determining a concentration of a chemical substance, for example a particular element or a particular compound; or a biosensor, e.g. B. a glucose sensor. Similarly, use in pressure, level, flow or temperature measuring stations is conceivable.

Die erfindungsgemäße Anordnung 1 befindet sich im Transmitter 20. Der Transmitter 20 ist mit der Zündschutzart eigensicher ausgestaltet, also als Exi, (englisch: intrinsic safety). In diesen Geräten werden Stromstärke und Spannung auf Werte begrenzt, bei denen keine zündfähige Energie auftritt, sodass eine mögliche Funkenbildung keine Explosion von explosionsfähigen Brennstoff-Luft-Gemischen auslöst. Die Eigensicherheit wird dadurch erreicht, dass mögliche Funken beim Schalten oder bei einem Kurzschluss so wenig Energie freigeben, dass keine Zündung erfolgen kann. Der Innenwiderstand der speisenden Stromquellen ist besonders hoch. In solchen Stromkreisen sind Energiespeicher wie z. B. Kondensatoren nur innerhalb gewisser Grenzen zulässig.The inventive arrangement 1 is in the transmitter 20 , The transmitter 20 is designed with the type of protection intrinsically safe, ie as Exi, (English: intrinsic safety). In these devices, current and voltage are limited to values at which no flammable energy occurs, so potential sparking does not trigger an explosion of explosive fuel-air mixtures. The intrinsic safety is achieved by the fact that possible sparks during switching or in the event of a short circuit release so little energy that no ignition can take place. The internal resistance of the supplying current sources is particularly high. In such circuits energy storage such. B. capacitors only within certain limits.

Der Transmitter 20 ist als Zweileitergerät ausgestaltet. Die Anmelderin vertreibt solche Produkte beispielsweise unter dem Namen „Endress + Hauser Liquiline M CM42”.The transmitter 20 is designed as a two-wire device. For example, the applicant sells such products under the name "Endress + Hauser Liquiline M CM42".

2a zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung 1 im Querschnitt. Die Anordnung 1 umfasst eine Leiterplatte PCB aus einem elektrisch isolierendem Basismaterial, etwa FR4. Auf der Leiterplatte PCB befinden sich Leiterbahnen. Die Leiterbahnen werden aus einer dünnen Schicht Kupfer geätzt. Die oberste Lage (englischer Ausdruck: layer) soll mit PCB.top, die unterste Lage als PCB.bottom bezeichnet werden. Sowohl PCB.top als auch PCB.bottom sind Lagen auf der Oberfläche der Leiterplatte PCB, wobei PCB.top und PCB.bottom auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind. „Gegenüberliegend” soll in diesem Zusammenhang nicht ausschließen, dass die beiden Spulen L1, L2 versetzt zueinander angeordnet sind, d. h. dass ihre Zentren gegeneinander verschoben sind. 2a shows an arrangement according to the invention 1 in cross section. The order 1 includes a printed circuit board PCB from an electrical insulating base material, such as FR4. There are printed conductors on the printed circuit board PCB. The tracks are etched from a thin layer of copper. The top layer (English expression: layer) should be called PCB.top, the bottom layer PCB.bottom. Both PCB.top and PCB.bottom are layers on the surface of the PCB PCB, with PCB.top and PCB.bottom arranged on opposite sides. "Opposite" is not to exclude in this context that the two coils L1, L2 are offset from one another, ie that their centers are shifted from each other.

Die Leiterbahnen PCB.top und PCB.bottom sind so ausgestaltet, dass diese jeweils eine Spule L1 bzw. L2 bilden. Die Spulen L1 und L2 sind etwa ring- oder rechteckförmig schneckenförmig ausgestaltet, wie in 2b in der Draufsicht erkennbar. Auf einer ersten Lage der Leiterplatte wird eine Leiterbahn PCB.top schneckenförmig von außen in ein Zentrum geführt, um damit eine Spule auszubilden. Über eine zentral angeordnete Durchkontaktierung wird die Leiterbahn in eine zweite, unterhalb angeordnete Lage (nicht sichtbar) durchverbunden und nach außen geführt.The printed conductors PCB.top and PCB.bottom are designed such that they each form a coil L1 or L2. The coils L1 and L2 are designed approximately annular or rectangular helical, as in 2 B recognizable in the plan view. On a first layer of the printed circuit board, a printed circuit board PCB.top is guided from the outside into a center like a spiral to form a coil. Via a centrally arranged through-hole, the conductor track is interconnected (not visible) in a second, below arranged layer and led to the outside.

2b zeigt eine Ausgestaltung. In 2b wird die Spule L1 gebildet durch zwei Einzelspulen, d. h. die Spule wird nach der Durchkontaktierung in eine zweite, unterhalb angeordnete Lage PCB.inner.L1 ebenfalls schneckenförmig wieder nach Außen geführt. Die in diesen beiden Lagen PCB.top, PCB.inner.L1 ausgebildeten Leiterstrukturen wirken damit als eine Spule. 2 B shows an embodiment. In 2 B the coil L1 is formed by two individual coils, that is, the coil is also guided helically to the outside after the via in a second, below arranged layer PCB.inner.L1. The conductor structures formed in these two layers PCB.top, PCB.inner.L1 thus act as a coil.

Die zwei Lagen PCB.top und PCB.inner.L1 bilden somit die Primärspule L1 auf einer ersten Seite der Leiterplatte PCB. Auf einer zweiten Seite der Leiterplatte PCB wird die Sekundärspule L2 gebildet aus den Lagen PCB.bottom und PCB.inner.L2. Diese beiden Spulen L1, L2 bilden einen Printübertrager 3 als galvanisch trennende Schnittstelle. Die Spulen L1 und L2 können wie in 2a aus einer Lage an Wicklungen oder wie in 2b aus zwei Lagen an Wicklungen bestehen. Selbstredend sind auch noch weitere Lagen an Wicklungen denkbar. Die Primärspule L1 befindet sich auf Primärseite, während sich die Sekundärspule L2 auf Sekundärseite befindet.The two layers PCB.top and PCB.inner.L1 thus form the primary coil L1 on a first side of the printed circuit board PCB. On a second side of the printed circuit board PCB, the secondary coil L2 is formed from the layers PCB.bottom and PCB.inner.L2. These two coils L1, L2 form a print transformer 3 as galvanic separating interface. The coils L1 and L2 can as in 2a from a layer of windings or as in 2 B consist of two layers of windings. Needless to say, even more layers on windings are conceivable. The primary coil L1 is on the primary side, while the secondary coil L2 is on the secondary side.

Eine vorteilhafte Ausführungsform bestehen darin, dass man für die Printspulen-Kupferlagen (also etwa PCB.top sowie PCB.bottom und deren jeweils darunter liegende Lage) in der Leiterkarte eine erhöhte Kupferdicke verwendet, z. B. 36 μm und mehr, während man für die Ableitstrukturen 2 nur Standard-Kupferdicken (z. B. 18 μm) nutzt.An advantageous embodiment consists in that one uses for the print coil copper layers (ie about PCB.top and PCB.bottom and their respective underlying layer) in the circuit board an increased copper thickness, z. B. 36 microns and more, while for the Ableitstrukturen 2 only uses standard copper thicknesses (eg 18 μm).

Der Durchmesser der Spulen L1 und L2 beträgt etwa 5 mm.The diameter of the coils L1 and L2 is about 5 mm.

Die kapazitive Verkopplung der dabei unmittelbar gegenüberliegenden innenliegenden Leiterstrukturen führt dazu, dass auf diesen Printübertrager 3 signifikante Störsignale eingekoppelt werden können, sofern eine Potentialdifferenz zwischen den Schaltkreisen der Primär- und Sekundärseite besteht. Es entsteht ein elektrisches Feld, wobei dieses elektrische Feld bei zeitlicher Veränderung Verschiebungsströme, so genannte Störströme, verursachen kann, welche sich in einer dem Nutzsignal überlagerten Störspannung äußern.The capacitive coupling of the directly opposite internal conductor structures leads to this print transformer 3 significant interference signals can be coupled, provided that there is a potential difference between the circuits of the primary and secondary side. The result is an electric field, wherein this electric field with time change displacement currents, so-called noise currents, cause, which manifest themselves in a superimposed on the useful signal noise.

Um dies zu vermeiden wird eine fächer-, mäander- oder schneckenförmige Ableitstruktur 2 verwendet. Im gezeigten Beispiel ist die Schirmstruktur fächerförmig ausgeführt. Entscheidend für die Funktionsweise des Prinzips ist jedoch nur, dass die zur Abschirmung verwendete Struktur sich aus dünnen Einzelleitungen, z. B. von einer Breite von höchstens 150 μm, zusammensetzt und im mathematischen Sinne ein „einfach zusammenhängendes Gebiet” bildet, d. h. dass die Einzelleitungen der Ableitstruktur 2 keinerlei Leiterschleife bilden, welche auf die Spulen L1 und L2 als Kurschlusswindung wirken könnte. Damit können in der Ableitstruktur 2 induzierte unerwünschte Wirbelströme keine Schleifen bilden, die große Flächen umschließen. Die sich maximal allenfalls ausbildenden Wirbelstromschleifen bilden sich somit entlang der Kanten der dünnen Einzelleiter, so dass hin- und rückfließende Stromkomponenten somit z. B. 150 μm beabstandet sind. Damit ist die von Wirbelströmen umschlossene Fläche innerhalb der Ableitstruktur 2 in einer Raumrichtung auf z. B. maximal 150 μm begrenzt, so dass die Primärspulen induktiv nicht signifikant beeinflusst werden. Durch die zur Vermeidung von Wirbelströmen erforderlichen Lücken innerhalb der z. B. fächerförmigen Topologie der Ableitstruktur 2 verschlechtert sich gegebenenfalls. die Ableitwirkung. Vorteilhafterweise wird daher auch der Abstand der Einzelleiter innerhalb der Ableitstruktur 2 so klein wie technologisch sicher beherrschbar gewählt, z. B. ebenfalls 150 μm. Der Abstand der Ableitstruktur 2 von den Spulen L1 und L2 sollte aufgrund der Lücken innerhalb der Ableitfläche daher vorteilhafterweise mindestens etwa so groß gewählt werden wie die Breite der Lücken innerhalb der Ableitstruktur 2, so dass die Ableitstruktur 2 einerseits bezüglich der kapazitiven Ableitwirkung nahezu ebenso wirksam ist, wie eine durchgehende Ableitfläche und andererseits bezüglich der induktiven Rückwirkung (als Kurzschlusswindung) auf das Spulenpaar L1/L2 vernachlässigbar ist.To avoid this, a fan-shaped, meandering or helical discharge structure is used 2 used. In the example shown, the umbrella structure is fan-shaped. However, it is only crucial for the functioning of the principle that the structure used for shielding consists of thin individual lines, for. B. of a width of at most 150 microns, composed and in the mathematical sense forms a "simply coherent area", ie that the individual lines of the Ableitstruktur 2 do not form any conductor loop, which could act on the coils L1 and L2 as Kurschlusswindung. This can be done in the dissipation structure 2 induced unwanted eddy currents do not form loops that enclose large areas. The eddy current loops that form at most as much as possible thus form along the edges of the thin individual conductors, so that flow components flowing back and forth are thus, for. B. 150 microns are spaced. Thus, the area enclosed by eddy currents within the Ableitstruktur 2 in a spatial direction on z. B. limited to 150 microns, so that the primary coils are inductively not significantly affected. By required to avoid eddy currents gaps within the z. B. fan-shaped topology of the dissipation structure 2 possibly worsens. the dissipation effect. Advantageously, therefore, the distance of the individual conductors within the Ableitstruktur 2 chosen as small as technologically secure controllable, z. B. also 150 microns. The distance of the dissipation structure 2 of the coils L1 and L2 should therefore advantageously be chosen at least as large as the width of the gaps within the Ableitstruktur due to the gaps within the Ableitfläche 2 so that the dissipation structure 2 On the one hand with respect to the capacitive Ableitwirkung is almost as effective as a continuous Ableitfläche and on the other hand with respect to the inductive reaction (as a short circuit winding) on the coil pair L1 / L2 is negligible.

Die Ableitstruktur 2 kann wie in 2b gezeigt auch aus zwei Lagen, d. h. einer Primärableitstruktur 2.1 und einer Sekundärableitstruktur 2.2, bestehen, wobei die Primärableitstruktur 2.1 mit der Masse der Primärseite und die Sekundärableitstruktur 2.2 mit der Masse der Sekundärseite verbunden sind. In einer bevorzugten Ausgestaltung befinden sich die Primärableitstruktur und die Sekundärableitstruktur – wie eben beschrieben – auf verschiedenen Lagen der Leiterplatte, insbesondere auf zwei verschiedenen inneren Lagen der Leiterplatte. Alternativ können die Primärableitstruktur und die Sekundärableitstruktur auf der gleichen inneren Lage der Leiterplatte angeordnet sein. Befinden sich die Primärableitstruktur und die Sekundärableitstruktur auf verschiedenen Lagen der Leiterplatte, wird bevorzugt ein Abstand zwischen den entsprechenden Lagen gewählt, der die Vorschriften der „Zündschutzart eigensicher” berücksichtigt. Der Abstand zwischen Primärableitstruktur und Sekundärableitstruktur beträgt dann etwa 1 mm.The dissipation structure 2 can be like in 2 B shown also from two layers, ie a primary lead structure 2.1 and a secondary tapping structure 2.2 , exist, wherein the primary lead structure 2.1 with the mass of the primary side and the secondary circuit structure 2.2 connected to the ground of the secondary side. In a preferred embodiment the primary lead structure and the secondary lead structure - as just described - on different layers of the circuit board, in particular on two different inner layers of the circuit board. Alternatively, the primary baffle structure and the secondary baulk structure may be disposed on the same inner layer of the printed circuit board. If the primary baffle structure and the secondary baffle structure are located on different layers of the printed circuit board, it is preferable to choose a distance between the corresponding layers which takes into account the regulations of the "type of protection intrinsically safe". The distance between the primary baffle structure and secondary baffle structure is then about 1 mm.

Die Konsequenz des Einbaus der Ableitstruktur 2 ist, dass Primär- und Sekundärseite zwar weiterhin kapazitiv verkoppelt sind und damit auch weiterhin kapazitive Störströme zwischen Primär- und Sekundärseite fließen. Werden die jeweiligen Ableitstrukturen wie oben angesprochen mit den jeweiligen Massepotentialen verbunden, so leiten diese den überwiegenden Anteil der sich ausbildenden Störströme ab. Damit werden diese Störströme jetzt an den Spulen L1, L2 vorbeigeleitet. Insbesondere die schwächeren sekundärseitigen Signale der für den Empfang genutzten Sekundärspule L2 sind jetzt von weit schwächeren Störkomponenten beeinflusst.The consequence of the installation of the dissipation structure 2 is that the primary and secondary side are still capacitively coupled and thus continue to flow capacitive interference currents between the primary and secondary side. If the respective arrester structures are connected to the respective ground potentials as mentioned above, then these divert most of the interfering currents that form. Thus, these interference currents are now bypassed the coils L1, L2. In particular, the weaker secondary-side signals of the secondary coil L2 used for the reception are now influenced by far weaker interference components.

Die Ableitstruktur 2 wird gebildet aus einer inneren Lage PCB.inner.2 in der Leiterplatte PCB. Bei der oben genannten Ausführungsform mit zwei Ableitstrukturen 2.1 und 2.2 wird die Ableitstruktur gebildet durch die zwei inneren Lagen PCB.inner.2.1 und PCB.inner.2.2.The dissipation structure 2 is formed from an inner layer PCB.inner.2 in the printed circuit board PCB. In the above embodiment with two Ableitstrukturen 2.1 and 2.2 the dissipation structure is formed by the two inner layers PCB.inner.2.1 and PCB.inner.2.2.

Für die Wirksamkeit der Abschirmung 2 ist vor allem wichtig, dass die Sekundärspule L2 keine Störströme weiterleiten. Da die Signalpegel auf der Primärseite weit stärker sind, sind auch Ausführungsformen denkbar, bei denen nur eine, dann vorteilhafterweise sekundärseitig angeschlossene Ableitstruktur 2.2 vorhanden ist.For the effectiveness of the shield 2 It is especially important that the secondary coil L2 does not pass any interference currents. Since the signal levels on the primary side are much stronger, embodiments are also conceivable in which only one, then advantageously secondary side connected Ableitstruktur 2.2 is available.

Es ist entscheidend, dass zumindest eine sekundärseitige Ableitstruktur 2.2 vorhanden ist, die einen Signalpfad anbietet, der niederimpedanter ist als der Störsignalpfad über die Sekundärspule L2. Vorteilhafterweise wird deswegen auch der erste Anschluss L2.1 der Sekundärspule, der an den Eingang 7.in des Schmitt-Triggers 7 (siehe unten) geht, an der Innenlage PCB.inner.L2 der Leiterplatte PCB abgegriffen und der unkritischere Anschluss L2.2 in der Oberflächenlage PCB.bottom geführt.It is crucial that at least one secondary-side dissipation structure 2.2 is present, which offers a signal path which is less impedance than the Störsignalpfad via the secondary coil L2. Advantageously, therefore, the first terminal L2.1 of the secondary coil, which is connected to the input 7.in the Schmitt trigger 7 (see below), tapped on the inner layer PCB.inner.L2 PCB PCB and led the less critical port L2.2 in the surface layer PCB.bottom.

Ein Nachteil des Einbaus der Ableitstruktur 2 besteht darin, dass die Spulen L1, L2 stärker kapazitiv gegen das jeweilige (primärseitige bzw. sekundärseitige) Erd- bzw. Massepotential verkoppelt sind. Die Ableitstruktur 2 wirkt quasi als Kondensatorplatte, welche einer durch die innen liegende Leiterstruktur gebildeten zweiten Kondensatorplatte gegenüber liegt. In Kombination mit dem hohen ohmschen Widerstand resultiert daraus eine Verringerung der generierten Signalpegel. Bei Einbau der Schirmstruktur werden an die Auswertung der elektrischen Signale deswegen höhere Anforderungen gestellt.A disadvantage of the installation of the dissipation structure 2 is that the coils L1, L2 are more capacitive coupled to the respective (primary side or secondary side) earth or ground potential. The dissipation structure 2 acts as a kind of capacitor plate, which is opposite to a second capacitor plate formed by the internal conductor structure. In combination with the high ohmic resistance, this results in a reduction of the generated signal levels. When installing the shield structure, higher demands are placed on the evaluation of the electrical signals.

Die Treiberschaltung 4 und Empfangsschaltung 5 zur Ansteuerung und Auswertung für den Printübertrager 3 sieht sich im Kern mit den folgenden zwei Herausforderungen konfrontiert: Stromaufnahme der Schaltung sowie geringe Signalpegel und sehr schnelle Signaltransienten auf der Sekundärseite.The driver circuit 4 and receiving circuit 5 for control and evaluation for the print transformer 3 sees itself confronted with the following two challenges: power consumption of the circuit as well as low signal levels and very fast signal transients on the secondary side.

Beim Einsatz im explosionsgeschützten Bereich ist ein typisches Merkmal der elektrischen Schaltungen, dass diese sich aus einem extrem limitierten Leistungsbudget versorgen müssen. Die unmittelbare Konsequenz besteht z. B. darin, dass sehr stromsparende Operationsverstärker oder Komparatoren eingesetzt werden müssen. Nun besteht jedoch der unmittelbare physikalische Zusammenhang, dass rauscharme und schnelle Analogschaltungen zwangsläufig höhere Stromaufnahmen aufweisen als stärker rauschende langsame Schaltkreise.When used in the explosion-proof area, a typical feature of electrical circuits is that they have to provide themselves from an extremely limited power budget. The immediate consequence is z. Example is that very low-power operational amplifier or comparators must be used. However, there is the immediate physical connection that low-noise and fast analog circuits inevitably have higher power consumption than more noisy slow circuits.

Die digitalen Signale sollen im Folgenden zur Illustration ohne Einschränkung im Beispiel als UART-Signale betrachtet werden (englisch: Universal Asynchronous Receiver Transmitter, kurz UART). Dabei ist ein UART ist eine elektronische Schaltung, die zur Realisierung von digitalen seriellen Schnittstellen dient. Dabei kann es sich sowohl um ein eigenständiges elektronisches Bauelement (ein UART-Chip bzw. -Baustein) oder um einen Funktionsblock eines höherintegrierten Bauteils (z. B. eines Mikrocontrollers) handeln. Eine UART-Schnittstelle dient zum Senden und Empfangen von Daten über eine Datenleitung. Die Daten werden als serieller digitaler Datenstrom mit einem fixen Rahmen übertragen, der aus einem Start-Bit, fünf bis maximal neun Datenbits, einem optionalen Parity-Bit zur Erkennung von Übertragungsfehlern und einem Stopp-Bit besteht.The digital signals are to be considered below for illustration without limitation in the example as UART signals (English: Universal Asynchronous Receiver Transmitter, short UART). Here is a UART is an electronic circuit that serves to realize digital serial interfaces. This can be either an independent electronic component (a UART chip or component) or a functional block of a component with greater integration (eg a microcontroller). A UART interface is used to send and receive data over a data line. The data is transmitted as a serial digital data stream with a fixed frame consisting of a start bit, five to a maximum of nine data bits, an optional parity bit for detecting transmission errors and a stop bit.

Das Übertragungsverfahren gliedert sich in drei funktionale Teile. Zum einen die Ansteuerung des Übertragers 3 auf der Primärseite über eine Treiberschaltung 4, der Übertrager 3 selbst, und die Rekonstruktion des Signals auf der Sekundärseite über eine Empfangsschaltung 5.The transmission method is divided into three functional parts. First, the control of the transformer 3 on the primary side via a driver circuit 4 , the transmitter 3 itself, and the reconstruction of the signal on the secondary side via a receiving circuit 5 ,

Zur Signalübertragung mit lediglich niedrigen Leistungen wie im oben beschrieben Beispiel zu einem Sensor 21, ist es besonders sinnvoll Impulse für die Übertragung zu verwenden. Dabei werden die Flanken des Eingangssignals dig.in in kurze Impulse umgewandelt. Eine positive Flanke entspricht einem positivem Impuls, eine negative Flanke einem negativem Impuls (oder umgekehrt).For signal transmission with only low power as in the example described above to a sensor 21 , it is particularly useful to use pulses for transmission. The edges of the input signal dig.in are converted into short pulses. A positive edge corresponds to one positive pulse, negative edge negative pulse (or vice versa).

Über die Treiberschaltung 4 werden die digitalen Signale dig.in in die Primärspule L1 eingekoppelt. Die Treiberschaltung 4 umfasst eine Ausgangsimpedanz R1 und einen Koppelkondensator C1, der an die Primärspule L1 angeschlossen ist. Beispielsweise generiert die Treiberschaltung 4 ein Rechtecksignal, z. B. mittels einer Brückenschaltung in Form einer Halb- oder Vollbrücke. Der Vorteil einer aus zwei gegenphasig angesteuerten Halbbrücken gebildeten Vollbrücke besteht darin, dass um den Preis von mehr Schaltungsaufwand im Vergleich zur Halbbrücke in der Treiberschaltung 4 die doppelten Spannungspegel des Rechtecksignals generiert werden können. Vorteilhafterweise enthält die Treiberschaltung Digitalgatter z. B. der Familie 74LVC, welche die Vorteile niedriger Stromaufnahme, geringer Querstromverluste und geringer Ausgangsimpedanz miteinander vereinen. Die Halbbrücken würden dann durch die p- und n-Kanal-Transistoren der Digitalgatterausgänge gebildet.About the driver circuit 4 the digital signals dig.in be coupled into the primary coil L1. The driver circuit 4 includes an output impedance R1 and a coupling capacitor C1 connected to the primary coil L1. For example, the driver circuit generates 4 a square wave signal, e.g. B. by means of a bridge circuit in the form of a half or full bridge. The advantage of a full bridge formed from two half-bridges driven in antiphase is that at the cost of more circuit complexity compared to the half-bridge in the driver circuit 4 the double voltage level of the square wave signal can be generated. Advantageously, the driver circuit includes digital gate z. 74LVC family, which combine the advantages of low power consumption, low cross-flow losses and low output impedance. The half bridges would then be formed by the p and n channel transistors of the digital gate outputs.

Der Koppelkondensator C1 und die Primärspule L1 bilden einen Serienresonanzkreis mit einer Resonanz und einer Periodendauer T1. Die Dämpfungszeitkonstante t1 wird mit t1 = R1·C1 berechnet und die Komponenten so gewählt, dass die Dämpfungszeitkonstante t1 größer oder gleich 10% der Periodendauer T1 ist. Die Serienresonanz zwischen C1 und L1 ist damit so stark bedämpft, dass unerwünschte Oszillationen so stark unterdrückt werden, dass diese nicht zu einer Fehlfunktion der Schaltung führen können. Beispielsweise können L1 und C1 so dimensioniert werden, dass sich eine effektive Stromimpulsdauer von etwa 200 ns ergibt. In einer Ausgestaltung ist die Dämpfungszeitkonstante t1 kleiner als der Kehrwert der Übertragungsfrequenz der digitalen Signale.The coupling capacitor C1 and the primary coil L1 form a series resonant circuit having a resonance and a period T1. The damping time constant t1 is calculated with t1 = R1 * C1 and the components are chosen such that the damping time constant t1 is greater than or equal to 10% of the period T1. The series resonance between C1 and L1 is so heavily attenuated that unwanted oscillations are so strongly suppressed that they can not lead to a malfunction of the circuit. For example, L1 and C1 can be dimensioned to give an effective current pulse duration of about 200 ns. In one embodiment, the damping time constant t1 is less than the reciprocal of the transmission frequency of the digital signals.

Die Wandlung der digitalen Signale in Impulse ist in 3 durch das Bezugszeichen 6 symbolisiert. Für diese Wandlung gibt es verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten.The conversion of the digital signals into pulses is in 3 by the reference numeral 6 symbolizes. There are various design options for this transformation.

So kann etwa das digitale Signal, gegebenenfalls verstärkt, auf einen ersten Kontakt L1.1 der Primärspule L1 und invertiert auf einen zweiten Kontakt L1.2 der Primärspule L1 geleitet werden. Durch diese Beschaltung ergibt sich gegenüber Beschaltung ohne invertierenden Verstärker eine doppelte Spannung an der Primärspule L1 und damit ein erhöhtes Signal auf der Sekundärseite.For example, the digital signal, possibly amplified, can be conducted to a first contact L1.1 of the primary coil L1 and inverted to a second contact L1.2 of the primary coil L1. As a result of this wiring, compared with wiring without an inverting amplifier, a double voltage is produced at the primary coil L1 and thus an increased signal on the secondary side.

Für die Auswertung der etwa 200 ns-Impulse benötigt man schnelle Auswerteschaltungen, z. B. einen Komparator mit einer Propagationszeit von < 100 ns und externer Beschaltung für einen Schmitt-Trigger, welcher die gewünschte Hysterese realisiert. Derart schnelle Analog-Komparatoren benötigen jedoch sehr hohe Betriebsströme, die in der Praxis im Budget von Zweileitergeräten nicht unter zu bringen sind.For the evaluation of about 200 ns pulses you need fast evaluation circuits, z. B. a comparator with a propagation time of <100 ns and external circuitry for a Schmitt trigger, which realizes the desired hysteresis. However, such fast analog comparators require very high operating currents, which in practice can not be accommodated in the budget of two-wire devices.

An Stelle von schnellen Analog-Komparatoren werden Digitalgatter 7 mit Schmitt-Trigger-Eingang verwendet, bei denen Hysterese und Umschaltschwelle jedoch schlecht definiert und insbesondere nicht einstellbar ist. Insbesondere ist der Schmitt-Trigger 7 als low-power-Gatter, beispielsweise aus der 74AUP-Serie, ausgestaltet. Der Schmitt-Trigger 7 weist geringe Eingangskapazitäten auf und belastet damit die Signale der Sekundärspule L2 kapazitiv nur vergleichsweise schwach.Instead of fast analog comparators, digital gates are used 7 used with Schmitt trigger input, in which hysteresis and switching threshold, however, poorly defined and in particular is not adjustable. In particular, the Schmitt trigger 7 designed as a low-power gate, for example, from the 74AUP series. The Schmitt trigger 7 has low input capacitances and thus loads the signals of the secondary coil L2 capacitively only comparatively weak.

In einer Ausgestaltung wird der Schmitt-Trigger 7 mit einer einstellbaren Betriebsspannung VDD2 versorgt. Über den Umweg der Betriebsspannung VDD2 lässt sich damit die am Eingang 7.in wirksame Hysterese und Umschaltschwell-Höhe steuern.In one embodiment, the Schmitt trigger 7 supplied with an adjustable operating voltage VDD2. About the detour of the operating voltage VDD2 can thus be at the input 7.in control effective hysteresis and switching threshold altitude.

Um die Ausgangssignale des Schmitt-Triggers 7 auf die für die Weiterverarbeitung erforderlichen Logikpegel umzusetzen wird ein Pegelumsetzer 8 eingesetzt. Der Pegelumsetzer 8 wird mit einer weiteren, gegenüber der Betriebsspannung VDD2 erhöhten, Betriebsspannung VDD1 versorgt um die Pegel am Eingang 8.in auf einen höheren Wert zu setzen. Als Pegelumsetzer wird etwa ein Umsetzer aus der 74LVC-Familie eingesetzt, welche im Vergleich zu Logikfamilien wie 74AUP höhere Eingangskapazitäten aufweist, aber dafür auch höhere Ausgangsspannungen treiben kann und niederohmigere Ausgangstreiber verbaut hat. Der Pegelumsetzer 8 weist insbesondere einen niederohmigen Ausgang auf. Es ist eine Auswerteschaltung 11, z. B. ein Mikrocontroller, vorgesehen, der die über die galvanisch trennende Schnittstelle 3 übertragenen digitalen Signale verarbeitet. Der Ausgang ist als dig.out bezeichnet.To the output signals of the Schmitt trigger 7 To implement the logic levels required for further processing becomes a level shifter 8th used. The level converter 8th is supplied with a further, compared to the operating voltage VDD2 increased, operating voltage VDD1 to the level at the input 8.in set to a higher value. As a level converter, for example, a converter from the 74LVC family is used, which has higher input capacitances compared to logic families such as 74AUP, but can also drive higher output voltages and has installed lower-impedance output drivers. The level converter 8th has in particular a low-impedance output. It is an evaluation circuit 11 , z. As a microcontroller, provided that via the galvanically isolating interface 3 processed digital signals processed. The output is called dig.out.

Es ist weiter eine Unterschaltung 9 vorgesehen, die den Signalpegel am Ausgang 7.out des Schmitt-Triggers 7 in Abwesenheit von Impulsen konstant beibehält. Dazu umfasst die Unterschaltung 9 eine Rückkopplung des Ausgangs 7.out des Schmitt-Triggers 7 auf den Eingang 7.in des Schmitt-Triggers 7. Es ist zumindest ein Dämpfungsglied 10 vorgesehen, das die Schwingungen der Impulse an der Sekundärspule L2 abdämpft, insbesondere sich potentiell ausbildende Eigenresonanzschwingungen der Spule L2. Derartige störende Eigenresonanzschwingungen können z. B. durch parasitär wirksame Kondensatoren zwischen den Anschlüssen L2.1 und L2.2 erzeugt werden, welche zusammen mit der Induktivität L2 einen Parallelschwingkreis bilden können.It is still a subcircuit 9 provided that the signal level at the output 7.out the Schmitt trigger 7 constant in the absence of pulses. This includes the subcircuit 9 a feedback of the output 7.out the Schmitt trigger 7 on the entrance 7.in the Schmitt trigger 7 , It is at least an attenuator 10 provided that attenuates the vibrations of the pulses to the secondary coil L2, in particular potentially self-resonant vibrations of the coil L2. Such disturbing self-resonant vibrations can z. B. generated by parasitically effective capacitors between the terminals L2.1 and L2.2, which together with the inductance L2 can form a parallel resonant circuit.

Weiter sind am Eingang 7.in des Schmitt-Triggers 7 zwei Dioden D1 und D2 angeschlossen. D1 ist gegen die erste Betriebsspannung VDD2, D2 in gleicher Richtung gegen Masse geschaltet. Der Vorteil dieser Schaltungsmaßnahme ist aus folgendem Beispiel ersichtlich. Es wird angenommen, dass sich sowohl Ausgangs- als auch Eingangssignal initial auf einem logischen 0-Pegel befinden und der Schmitt-Trigger auf der Sekundärseite mit einer Versorgungsspannung VDD2 von 1 V betrieben wird.Next are at the entrance 7.in the Schmitt trigger 7 two diodes D1 and D2 connected. D1 is connected to ground in the same direction against the first operating voltage VDD2, D2. The advantage of this circuit measure is apparent from the following example. It is assumed that both the output and the input signal are initially at a logic 0 level and the Schmitt trigger on the secondary side is operated with a supply voltage VDD2 of 1 V.

Initial befinden sich somit sowohl die Signale 7.in und 7.out auf einem Spannungspegel von 0 V. Erfolgt ein Pegelwechsel 0 -> 1 am Eingangssignal der Primärseite, so wird in die Primärspule L1 ein positiver Strompuls eingeprägt. Dieser Impuls generiert an der Sekundärspule L2 ein Spannungssignal von beispielsweise 0,8 V. Die am Eingang des Schmitt-Triggers 7.in anliegende Spannung überschreitet damit die, beispielsweise bauartbedingte, sich bei VDD2/2 = 0.5 V befindliche Umschaltschwelle und führt dazu, dass der Ausgang des Schmitt-Triggers auf die Spannung VDD2 = 1 V umschaltet. Da die Sekundärspule L2 zwischen Schmitt-Trigger-Ausgang 7.out und -Eingang 7.in verschaltet ist, ergäbe sich nach erfolgter Umschaltung des Ausgangs am Eingang des Schmitt-Triggers ohne Diode D1 eine Spannung von etwa 1 V + 0.8 V = 1,8 V am Ausgang 7.in. Die Diode D1 leitet diese Überspannung jedoch ab, so dass am Eingang sich nur mehr eine Überspannung von VDD2 + Vdiode = 1 V + 0.4 V = 1.4 V einstellt. Die Diode D1 schützt damit einerseits den Eingang des Schmitt-Triggers 7.in vor Überspannung, anderseits sorgt sie dafür, dass transiente Überspannungen nicht zu Oszillationen hoher Spannungsamplitude führen, welche den Schmitt-Trigger 7 zu einem unerwünschten Umschalten auf den 0-Pegel anregen könnten.Initially, both the signals are located 7.in and 7.out at a voltage level of 0 V. If a level change 0 -> 1 occurs at the input signal of the primary side, then a positive current pulse is impressed into the primary coil L1. This pulse generates at the secondary coil L2 a voltage signal of, for example, 0.8 V. The input at the Schmitt trigger 7.in applied voltage thus exceeds the, for example, design-related, located at VDD2 / 2 = 0.5 V switching threshold and causes the output of the Schmitt trigger to the voltage VDD2 = 1 V switches. Since the secondary coil L2 between Schmitt trigger output 7.out and input 7.in is connected, would result after switching the output at the input of the Schmitt trigger without diode D1, a voltage of about 1 V + 0.8 V = 1.8 V at the output 7.in , However, the diode D1 derives this overvoltage, so that only an overvoltage of VDD2 + V diode = 1 V + 0.4 V = 1.4 V is set at the input. Diode D1 protects the input of the Schmitt trigger on the one hand 7.in before overvoltage, on the other hand, it ensures that transient overvoltages do not lead to oscillations high voltage amplitude, which the Schmitt trigger 7 could cause unwanted switching to the 0 level.

Diode D2 wirkt in entsprechender Weise zur Unterdrückung von Unterspannungen am Eingang 7. in, die bei Pegelwechseln 1 -> 0 auftreten können und begrenzt diese auf maximal circa –0.4 V.Diode D2 acts in a similar way to suppress undervoltages at the input 7 , in, which can occur with level changes 1 -> 0 and limits these to a maximum of about -0.4 V.

Über- und Unterspannungspegel sind insbesondere deswegen unerwünscht, da die Sekundärspule L2 zwischen den Anschlüssen L2.1 und L2.2 eine gewisse unvermeidliche Koppelkapazität aufweist, welche zusammen mit der Sekundärspule L2 einen Parallelschwingkreis mit einer Parallelresonanzfrequenz aufweisen. Liegt initial am Anschluss L2.1 ein Überspannungs- oder Unterspannungspegel an, wird sich zwischen den Anschlüssen L2.1 und L2.2 eine gedämpfte Schwingung mit etwa der Parallelresonanzfrequenz ausbilden. Der Vorteil des Hinzufügens des Widerstands 10 ist, dass diese Schwingung zusätzlich bedämpft wird und damit schneller abklingt.Over- and undervoltage levels are particularly undesirable because the secondary coil L2 between the terminals L2.1 and L2.2 has a certain unavoidable coupling capacitance which, together with the secondary coil L2, has a parallel resonant circuit with a parallel resonance frequency. If an overvoltage or undervoltage level is initially present at the connection L2.1, a damped oscillation with approximately the parallel resonance frequency will form between the connections L2.1 and L2.2. The advantage of adding the resistor 10 is that this vibration is additionally damped and thus decays faster.

Der Vorteil der Dioden D1 und D2 besteht darin, dass die maximale Spannungsamplitude dieser unerwünschten Schwingungen auf die Vorwärtsspannung der Dioden begrenzt wird. Verwendet man z. B. Dioden mit einer Vorwärtsspannung von circa 0.4 V so ist damit sichergestellt, dass die Umschaltspannung des Schmitt-Triggers von circa VDD2/2 = 0.5 V durch die unerwünschten Parallelresonanzschwingungen nicht mehr überschritten werden kann.The advantage of the diodes D1 and D2 is that the maximum voltage amplitude of these unwanted oscillations is limited to the forward voltage of the diodes. If one uses z. As diodes with a forward voltage of about 0.4 V, this ensures that the switching voltage of the Schmitt trigger of about VDD2 / 2 = 0.5 V can not be exceeded by the unwanted parallel resonant vibrations.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Anordnungarrangement
22
AbleitstrukturAbleitstruktur
2.12.1
PrimärableitstrukturPrimärableitstruktur
2.22.2
SekundärableitstrukturSekundärableitstruktur
33
galvanisch trennende Schnittstellegalvanically isolating interface
44
Treiberschaltungdriver circuit
55
Empfangsschaltungreceiving circuit
66
Impulswandlungpulse conversion
77
Schmitt-TriggerSchmitt trigger
7.in7.in
Eingang zu 7 Entrance to 7
7.out7.out
Ausgang zu 7 Exit to 7
88th
Pegelumsetzerlevel converter
8.in8.in
Eingang zu 8 Entrance to 8th
99
Unterschaltung von 5 Subcircuit of 5
1010
Dämpfungsgliedattenuator
2020
Feldgerätfield device
2121
Sensorsensor
2222
Erste SchnittstelleFirst interface
2323
Zweite SchnittstelleSecond interface
2424
Kabelelectric wire
dig.indig.in
eingehende digitale Signaleincoming digital signals
dig.outDIG.OUT
ausgehende digitale Signaleoutgoing digital signals
C1C1
Kondensatorcapacitor
L1L1
Primärspuleprimary coil
L1.1L1.1
Erster Kontakt von L1First contact from L1
L1.2L1.2
Zweiter Kontakt von L1Second contact from L1
L2L2
Sekundärspulesecondary coil
PCBPCB
Leiterplattecircuit board
PCB.bottomPCB.bottom
Unterste Lage von PCBBottom layer of PCB
PCB.inner.L1PCB.inner.L1
Innere Lage von PCBInner location of PCB
PCB.inner.L2PCB.inner.L2
Innere Lage von PCBInner location of PCB
PCB.inner.2PCB.inner.2
Innere Lage von PCBInner location of PCB
PCB.inner.2.1PCB.inner.2.1
Innere Lage von PCBInner location of PCB
PCB.inner.2.2PCB.inner.2.2
Innere Lage von PCBInner location of PCB
PCB.topPCB.top
Oberste Lage auf PCBTop location on PCB
R1R1
Widerstandresistance
VDD1VDD1
Erste VersorgungsspannungFirst supply voltage
VDD2VDD2
Zweite VersorgungsspannungSecond supply voltage

Claims (17)

Anordnung (1) zum Übertragen von digitalen Signalen über eine galvanisch trennende Schnittstelle (3) von einer Primärseite zu einer Sekundärseite, umfassend eine Leiterplatte (PCB) mit einer Primärspule (L1) und einer Sekundärspule (L2), wobei die Primärspule (L1) auf der Primärseite auf zumindest einer ersten Lage der Leiterplatte angeordnet ist, wobei die Sekundärspule (L2) auf der Sekundärseite auf zumindest einer zweiten Lage der Leiterplatte (PCB) angeordnet ist, so dass sich die Primärspule (L1) und die Sekundärspule (L2) gegenüberliegen, wobei die Primärspule (L1) und die Sekundärspule (L2) die galvanisch trennende Schnittstelle (3) zum Übertragen von digitalen Signalen bilden, und wobei in der Leiterplatte (PCB) zwischen der Primärspule (L1) und der Sekundärspule (L2) eine Ableitstruktur (2) angeordnet ist, welche die Primärspule (L1) und/oder die Sekundärspule (L2) vor durch kapazitive Kopplung zwischen Primärspule (L1) und Sekundärspule (L2) verursachten Störströmen abschirmt, insbesondere dadurch, dass die Störströme auf die Ableitstruktur (2) abgeleitet werden.Arrangement ( 1 ) for transmitting digital signals via a galvanically isolating interface ( 3 ) from a primary side to a secondary side a printed circuit board (PCB) having a primary coil (L1) and a secondary coil (L2), wherein the primary coil (L1) is arranged on the primary side on at least a first layer of the printed circuit board, wherein the secondary coil (L2) on the secondary side on at least one second Position of the printed circuit board (PCB) is arranged so that the primary coil (L1) and the secondary coil (L2) are opposite, wherein the primary coil (L1) and the secondary coil (L2), the galvanically isolating interface ( 3 form) for transmitting digital signals, and wherein in the printed circuit board (PCB) between the primary coil (L1) and the secondary coil (L2) a diverting structure ( 2 ), which shields the primary coil (L1) and / or the secondary coil (L2) from interference currents caused by capacitive coupling between the primary coil (L1) and the secondary coil (L2), in particular by the parasitic currents being applied to the dissipation structure ( 2 ) be derived. Anordnung (1) nach Anspruch 1, wobei die Primärspule (L1) und/oder die Sekundärspule (L1) als Leiterbahn (PCB.top, PCB.bottom, PCB.inner.L1, PCB. inner.L2) auf/in der Leiterplatte (PCB) ausgestaltet sind, und wobei die Ableitstruktur (2) als Leiterbahn (PCB.inner.2, PCB.inner.2.1, PCB.inner.2.2) in der Leiterplatte ausgestaltet ist.Arrangement ( 1 ) according to claim 1, wherein the primary coil (L1) and / or the secondary coil (L1) as a conductor track (PCB.top, PCB.bottom, PCB.inner.L1, PCB.internal.L2) on / in the printed circuit board (PCB). are configured, and wherein the discharge structure ( 2 ) is designed as a conductor track (PCB.inner.2, PCB.inner.2.1, PCB.inner.2.2) in the printed circuit board. Anordnung (2) nach Anspruch 2, wobei die Primärspule (L1), Sekundärspule (L2) und Ableitstruktur (2) jeweils zwei Lagen der Leiterplatte umfassen, wobei die Ableitstruktur (2) zumindest eine Primärableitstruktur (2.1) und eine Sekundärableitstruktur (2.2) umfasst und die Primärableitstruktur (2.1) der Primärspule (L1) und die Sekundärableitstruktur (2.2) der Sekundärspule (L2) zugeordnet sind.Arrangement ( 2 ) according to claim 2, wherein the primary coil (L1), secondary coil (L2) and discharge structure ( 2 ) each comprise two layers of the printed circuit board, wherein the Ableitstruktur ( 2 ) at least one primary control structure ( 2.1 ) and a secondary billing structure ( 2.2 ) and the primary control structure ( 2.1 ) of the primary coil (L1) and the secondary conductive structure ( 2.2 ) are associated with the secondary coil (L2). Anordnung (1) nach Anspruch 3, wobei die Primärspule (L1) und die Sekundärspule (L2) je eine Oberflächenlage (PCB.top, PCB.bottom) und je eine innere Lage (PCB.inner.L1, PCB.inner.L2) der Leiterplatte (PCB) umfassen.Arrangement ( 1 ) according to claim 3, wherein the primary coil (L1) and the secondary coil (L2) each have a surface layer (PCB.top, PCB.bottom) and an inner layer (PCB.inner.L1, PCB.inner.L2) of the printed circuit board ( PCB). Anordnung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Ableitstruktur (2) zusammenhängende Einzelleitungen umfasst, insbesondere ist die Ableitstruktur fächer-, mäander- oder schneckenförmig ausgestaltet.Arrangement ( 1 ) according to at least one of claims 1 to 4, wherein the dissipation structure ( 2 ) comprises interconnected individual lines, in particular the diverting structure is designed fan-shaped, meandering or helical. Anordnung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Ableitstruktur (2) mit Masse verbunden ist.Arrangement ( 1 ) according to at least one of claims 1 to 5, wherein the discharge structure ( 2 ) is connected to ground. Anordnung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Primärableitstruktur (2.1) mit Masse der Primärseite, und die Sekundärableitstruktur (2.2) mit Masse der Sekundärseite verbunden sind.Arrangement ( 1 ) according to at least one of claims 3 to 6, wherein the primary baffle structure ( 2.1 ) with ground of the primary side, and the secondary conductive structure ( 2.2 ) are connected to ground of the secondary side. Anordnung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die digitalen Signale in Form von Impulsen bei Pegelwechseln übertragen werden, insbesondere entspricht ein digitaler Pegelwechsel 0 -> 1 einem positiven Impuls und ein Pegelwechsel 1 -> 0 einem negativen Impuls, oder umgekehrt.Arrangement ( 1 ) according to at least one of claims 1 to 6, wherein the digital signals are transmitted in the form of pulses at level changes, in particular corresponds to a digital level change 0 -> 1 a positive pulse and a level change 1 -> 0 a negative pulse, or vice versa. Anordnung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Anordnung eine Treiberschaltung (4) zum Einkoppeln (dig.in) der digitalen Signale in die Primärspule (L1) umfasst, wobei die Treiberschaltung eine Ausgangsimpedanz (R1) aufweist und über einen Koppelkondensator (C1) an die Primärspule (L1) angeschlossen ist.Arrangement ( 1 ) according to at least one of claims 1 to 8, wherein the arrangement comprises a driver circuit ( 4 ) for coupling (dig.in) the digital signals into the primary coil (L1), wherein the driver circuit has an output impedance (R1) and is connected to the primary coil (L1) via a coupling capacitor (C1). Anordnung (1) nach Anspruch 9, wobei der Koppelkondensator (C1) und die Primärspule (L1) einen Serienresonanzkreis mit einer Resonanz und einer Periodendauer (T1) bilden, und die durch die Ausgangsimpedanz (R1) und den Koppelkondensator (C1) gebildete Dämpfungszeitkonstante (t1) mit t1 = R1·C1 größer oder gleich 10% der Periodendauer (T1) ist.Arrangement ( 1 ) according to claim 9, wherein the coupling capacitor (C1) and the primary coil (L1) form a series resonant circuit having a resonance and a period duration (T1), and the damping time constant (t1) formed by the output impedance (R1) and the coupling capacitor (C1) t1 = R1 · C1 is greater than or equal to 10% of the period (T1). Anordnung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Anordnung eine Empfangsschaltung (5) zum Auskoppeln (dig.out) der digitalen Signale aus der Sekundärspule (L2) umfasst, wobei die Empfangsschaltung einen Schmitt-Trigger (7) umfasst, wobei ein Kontakt (12.1) der Sekundärspule mit dem Eingang (7.in) des Schmitt-Triggers verbunden ist, und wobei die Empfangsschaltung eine Unterschaltung (9) umfasst, die den Signalpegel des Ausgangs (7.out) des Schmitt-Triggers bei Abwesenheit von Impulsen auf der Sekundärspule (L2) konstant beibehält, insbesondere ist der Ausgang (7.out) des Schmitt-Triggers als Rückkopplung mit dem Eingang (7.in) des Schmitt-Triggers verbunden.Arrangement ( 1 ) according to at least one of claims 1 to 10, wherein the arrangement comprises a receiving circuit ( 5 ) for coupling out (dig.out) the digital signals from the secondary coil (L2), wherein the receiving circuit comprises a Schmitt trigger ( 7 ), where a contact ( 12.1 ) of the secondary coil with the input ( 7.in ) of the Schmitt trigger, and wherein the receiving circuit has a subcircuit ( 9 ), which determines the signal level of the output ( 7.out ) of the Schmitt trigger remains constant in the absence of pulses on the secondary coil (L2), in particular the output ( 7.out ) of the Schmitt trigger as feedback to the input ( 7.in ) of the Schmitt trigger. Anordnung (1) nach Anspruch 11, wobei die Sekundärseite eine mit einer ersten Versorgungsspannung (VDD1) betriebene Auswerteschaltung (11) enthält, welche die über die galvanisch trennende Schnittstelle (3) übertragenen digitalen Signale verarbeitet, und der an die Sekundärspule (L2) angeschlossene Schmitt-Trigger (7) mit einer von der ersten Versorgungsspannung (VDD1) abweichenden, insbesondere einer geringeren, zweiten Versorgungsspannung (VDD2) betrieben wird, und den Signalpegel am Ausgang (7.out) des Schmitt-Triggers (7) mittels eines Pegelumsetzers (8) auf den Signalpegel der ersten Versorgungsspannung (VDD1) umgewandelt wird.Arrangement ( 1 ) according to claim 11, wherein the secondary side has an evaluation circuit operated with a first supply voltage (VDD1) ( 11 ), which are connected via the galvanically isolating interface ( 3 ) processed digital signals, and connected to the secondary coil (L2) Schmitt trigger ( 7 ) is operated with one of the first supply voltage (VDD1) different, in particular a lower, second supply voltage (VDD2), and the signal level at the output ( 7.out ) of the Schmitt trigger ( 7 ) by means of a level converter ( 8th ) on the Signal level of the first supply voltage (VDD1) is converted. Anordnung (1) nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Unterschaltung (9) zumindest ein Dämpfungsglied (10), insbesondere zumindest einen Widerstand, umfasst, wobei das Dämpfungsglied insbesondere in der Rückkopplung zwischen dem Ausgang (7.out) und dem Eingang (7.in) des Schmitt-Triggers angeordnet ist.Arrangement ( 1 ) according to claim 11 or 12, wherein the subcircuit ( 9 ) at least one attenuator ( 10 ), in particular at least one resistor, wherein the attenuator in particular in the feedback between the output ( 7.out ) and the entrance ( 7.in ) of the Schmitt trigger. Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Eingang (7.in) des Schmitt-Triggers (7) mit der Innenlage (PCB.inner.L2) der Leiterplatte (PCB) verbunden ist.Arrangement according to at least one of claims 11 to 13, wherein the input ( 7.in ) of the Schmitt trigger ( 7 ) is connected to the inner layer (PCB.inner.L2) of the printed circuit board (PCB). Anordnung nach zumindest einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei am Eingang (7.in) des Schmitt-Triggers eine erste Diode (D1) mit Kathode gegen die zweite Versorgungsspannung (VDD2) und Anode gegen den Eingang des Schmitt-Triggers geschaltet ist, und eine zweite Diode (D2) mit Kathode gegen den Eingang des Schmitt-Triggers (7.in) und Anode gegen Masse der Sekundärseite geschaltet ist.Arrangement according to at least one of claims 11 to 14, wherein at the entrance ( 7.in ) of the Schmitt trigger a first diode (D1) with cathode is connected against the second supply voltage (VDD2) and anode against the input of the Schmitt trigger, and a second diode (D2) with cathode against the input of the Schmitt trigger ( 7.in ) and anode is connected to ground of the secondary side. Feldgerät (20), insbesondere Transmitter, der Prozessautomatisierungstechnik umfassend eine Anordnung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 15.Field device ( 20 ), in particular transmitters, the process automation technology comprising an arrangement ( 1 ) according to at least one of claims 1 to 15. Feldgerät (20) nach Anspruch 16, wobei die digitalen Signale (dig.out) einem Sensor (21) zugeführt werden.Field device ( 20 ) according to claim 16, wherein the digital signals (dig.out) a sensor ( 21 ).
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