DE102018132936A1 - Übertrager zum Übertragen von digitalen Signalen zwischen galvanisch getrennten Schaltungsteilen und Feldgerät mit einem solchen Übertrager - Google Patents

Übertrager zum Übertragen von digitalen Signalen zwischen galvanisch getrennten Schaltungsteilen und Feldgerät mit einem solchen Übertrager Download PDF

Info

Publication number
DE102018132936A1
DE102018132936A1 DE102018132936.9A DE102018132936A DE102018132936A1 DE 102018132936 A1 DE102018132936 A1 DE 102018132936A1 DE 102018132936 A DE102018132936 A DE 102018132936A DE 102018132936 A1 DE102018132936 A1 DE 102018132936A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
signal
output
logic
subcircuit
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102018132936.9A
Other languages
English (en)
Inventor
Ghislain Daufeld
Arnd Kempa
Roland Grozinger
Stefan Scherr
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser SE and Co KG filed Critical Endress and Hauser SE and Co KG
Priority to DE102018132936.9A priority Critical patent/DE102018132936A1/de
Priority to EP19809410.4A priority patent/EP3900182A1/de
Priority to PCT/EP2019/082022 priority patent/WO2020126276A1/de
Priority to US17/415,158 priority patent/US11552625B2/en
Priority to CN201980081637.9A priority patent/CN113169729A/zh
Publication of DE102018132936A1 publication Critical patent/DE102018132936A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K17/689—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors with galvanic isolation between the control circuit and the output circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/125—Discriminating pulses
    • H03K5/1252—Suppression or limitation of noise or interference
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00—Electric signal transmission systems
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/20—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits characterised by logic function, e.g. AND, OR, NOR, NOT circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/13—Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals
    • H03K5/135—Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals by the use of time reference signals, e.g. clock signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/02—Transmitters
    • H04B1/04—Circuits

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

Ein Übertrager (100) umfasst zwei galvanisch getrennte Teilschaltungen (110, 150); wobei die erste Teilschaltung (110) umfasst: eine Trägersignalquelle (116), zum Ausgeben eines Trägersignals; eine Digitalsignalquelle (112) zum Ausgeben binärer Signalpegel; ein logisches Bauteil (118) zum Bilden einer UND-Verknüpfung zweier Eingangssignale, mit zwei Logikeingängen und einem ersten Logikausgang (130), wobei die Logikeingänge mit dem Signalpegelausgang bzw. dem Trägersignalquellenausgang verbunden sind; wobei die zweite Teilschaltung (150) umfasst: einen Signaleingang (154); einen Signalausgang (164); ein erstes RC-Glied (160, 162); wobei der Signaleingang (154), der Signalausgang (164) und das RC-Glied (160, 162) bezüglich eines zweiten Bezugspotentials parallel zueinander geschaltet sind; wobei zur galvanischen Trennung zwischen dem ersten Logikausgang und dem Signaleingang eine erste Trennkapazität (202) geschaltet ist; und wobei zur galvanischen Trennung zwischen dem ersten Bezugspotential und dem zweiten Bezugspotential eine zweite Trennkapazität (204) geschaltet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Übertrager zum Übertragen von digitalen Signalen zwischen galvanisch getrennten Schaltungsteilen und ein Feldgerät mit einem solchen Übertrager:
    • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Übertrager und eine Feldgerät mit einem solchen Übertrager bereitzustellen, der eine einfache Übertragung von digitalen Signalen zwischen verschiedenen Schaltungsteilen einer modularen Elektronik, insbesondere einer modularen Feldgeräteelektronik ermöglicht. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, durch den Übertrager gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 und das Feldgerät gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 13.
  • Der erfindungsgemäße Übertrager umfasst: eine erste Teilschaltung; und eine zweite Teilschaltung, welche von der ersten Teilschaltung galvanisch getrennt ist, dazu eingerichtet ist von der ersten Teilschaltung mit Energie versorgt zu werden, und/oder mit der ersten Teilschaltung über digitale Signale zu kommunizieren, die als eine zeitliche Folge von binären Signalpegeln übertragen werden; wobei die erste Teilschaltung umfasst: eine Trägersignalquelle, welche dazu eingerichtet ist, ein Trägersignal mit einer konstanten Trägerfrequenz und mit einer konstanten Amplitude an einem Trägersignalquellenausgang auszugeben; eine Digitalsignalquelle, welche dazu eingerichtet ist, binäre Signalpegel mit einer Nutzsignalfrequenz an einem Signalpegelausgang auszugeben, welche nicht mehr als 10%, beispielsweise nicht mehr als 1% der Trägerfrequenz aufweist; ein erstes logisches Bauteil, welches dazu eingerichtet ist, eine UND-Verknüpfung zweier Eingangssignale durchzuführen, mit einem ersten Logikeingang, einem zweiten Logikeingang und einem ersten Logikausgang, welcher dazu eingerichtet ist ein erstes Logikausgangssignal bezüglich eines ersten Bezugspotentials auszugeben, wobei der erste Logikeingang mit dem Signalpegelausgang verbunden ist, wobei der zweite Logikeingang mit dem Trägersignalquellenausgang verbunden ist; wobei die zweite Teilschaltung umfasst: einen Signaleingang; einen Signalausgang; ein erstes RC-Glied; wobei der Signaleingang, der Signalausgang und das RC-Glied bezüglich eines zweiten Bezugspotentials parallel zueinander geschaltet sind; wobei zur galvanischen Trennung zwischen dem ersten Logikausgang und dem Signaleingang eine erste Trennkapazität geschaltet ist; und wobei zur galvanischen Trennung zwischen dem ersten Bezugspotential und dem zweiten Bezugspotential eine zweite Trennkapazität geschaltet ist.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung umfassen die erste und die zweite Trennkapazität jeweils eine Reihenschaltung mehrerer Kondensatoren, insbesondere dreier Kondensatoren.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Signaleingang mindestens zwei Schottky-Dioden, die in Reihe zueinander parallel zu dem ersten RC-Glied angeordnet sind, wobei die erste Trennkapazität zwischen den mindestens zwei Schottky-Dioden mit dem Signaleingang verbunden ist.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Trägersignalquelle einen Oszillator.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem ersten Logikausgang und der ersten Trennkapazität ein erster Schmitt-Trigger angeordnet.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem ersten RC-Glied und dem Signalausgang ein zweiter Schmitt-Trigger angeordnet.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung beträgt die Trägersignalfrequenz nicht weniger als 1 MHz, insbesondere nicht weniger als 2 MHz, wobei die Nutzsignalfrequenz nicht weniger als 10 kHz, beispielsweise nicht weniger als 20 kHz, und insbesondere nicht weniger als 40 kHz beträgt.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Übertrager einen CPLD (Complex Programmable Logical Device) oder einen Mikrocontroller wobei die Trägersignalquelle und das erste Logikbauteil in den CPLD oder den Mikrocontroller integriert sind.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Signalausgang an einen Bus, insbesondere einen I2C-Bus angeschlossen.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Übertrager weiterhin einen reversen Übertragungspfad zur Übertragung digitaler Signale von der zweiten Teilschaltung zur ersten Teilschaltung, wobei der Übertragungspfad ein zweites logisches Bauteil umfasst, welches dazu eingerichtet ist, eine UND-Verknüpfung zweier Eingangssignale durchzuführen, mit einem dritten Logikeingang, einem vierten Logikeingang und einem zweiten Logikausgang, wobei der dritte Logikeingang an den Bus angeschlossen ist, wobei der vierte Logikeingang mit einem Potential beaufschlagt wird, das zwischen der ersten Trennkapazität und dem ersten RC-Glied abgegriffen wird, wobei der zweite Logikausgang über eine dritte Trennkapazität mit einem Signaleingang des ersten Schaltungsteils verbunden ist.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der Übertrager weiterhin einen zweiten CPLD oder Mikrocontroller, wobei das zweite logische Bauteil in den zweiten CPLD bzw. Mikrocontroller integriert ist.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Signalquelle einen Mikroprozessor.
  • Das erfindungsgemäße Feldgerät der industriellen Prozessmesstechnik umfasst einen erfindungsgemäßen Übertrager, wobei die erste Teilschaltung eine Hauptelektronik des Feldgerätes umfasst, wobei die zweite Teilschaltung eine Sensorelektronik des Feldgerätes umfasst, wobei die Sensorelektronik einen I2C-Wandler umfasst, zum Wandeln eines von einer Messgröße abhängigen Primärsignals in ein digitales Signal, welches über den I2C-Bus und den reversen Übertragungspfad an die erste Teilschaltung auszugeben ist.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst der I2C-Wandler einen kapazitiven Wandler.
  • Die Erfindung wird nun anhand eines den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
    • 1: eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Übertragers;
    • 2: Signalverläufe beim Betrieb des Übertragers aus 1;
    • 3: ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung zur Energieübertragung für einen erfindungsgemäßen Übertrager; und
    • 4: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Feldgerätes.
  • Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel eines Übertragers 100 von digitalen Daten umfasst einen ersten Schaltungsteil 110 und einen zweiten Schaltungsteil 150, wobei beide Schaltungsteile voneinander galvanisch getrennt sind.
  • Die erste Teilschaltung 110 umfasst eine Digitalsignalquelle 112, hier einen Mikroprozessor welcher dazu eingerichtet ist, binäre Signalpegel mit einer Nutzsignalfrequenz an einem Signalpegelausgang auszugeben. Wobei die Nutzsignalfrequenz beispielsweise 40 kHz betragen kann. Weiterhin umfasst der erste Schaltungsteil 100 eine Trägersignalquelle, hier einen Taktsignalgeber 116 mit einer Frequenz von beispielsweise 4 MHz. Hier beträgt die Taktsignalfrequenz das Hundertfache der Nutzsignalfrequenz, was mehr als ausreichend ist. Jedenfalls ist es vorteilhaft, wenn die Taktfrequenz mindestens das Zehnfache der Nutzsignalfrequenz beträgt. Die erste Teilschaltung umfasst weiterhin ein erstes logisches Bauteil 118 zum Realisieren einer UND-Verknüpfung zwischen zwei Signalen, welches in seiner einfachsten Form ein diskretes UND-Gatter sein kann. Es ist vorliegend jedoch, bevorzugt, das erste logische Bauteil 118 zusammen mit dem Taktsignalgeber 116 in einen CPLD oder Mikrocontroller zu integrieren. Der Signalpegelausgang der Digitalsignalquelle 112 ist an einen ersten Logikeingang 114 des ersten logischen Bauteils 118 angeschlossen, wobei der zweite Logikeingang mit dem Ausgang des Taktgebers 116 verbunden ist.
  • Die Kurve 114. in 2 zeigt exemplarisch eine Folge von binären Signalpegeln, nämlich 1 und 0 am ersten Logikeingang 114, während die Kurve 130. Das resultierende Signal am ersten Logikausgang 130 des ersten Logikbauteils 118 darstellt. Wenn der Pegel am ersten Logikeingang 114 den höheren Wert 1 annimmt, wird das Trägersignal am ersten Logikausgang 130 ausgegeben, sonst nicht. Dieses mit 4 MHz oszillierende Signal kann über eine erste Trennkapazität 202 zur galvanisch getrennten zweiten Teilschaltung 150 übertragen werden.
  • In der Zeichnung ist die erste Trennkapazität als 202 als eine Einzelkapazität C1 dargestellt. Tatsächlich ist die erste Trennkapazität 202 aus Gründen des Explosionsschutzes als eine Reihenschaltung von drei Kondensatoren realisiert. Entsprechendes gilt für eine zweite Trennkapazität 204, die zwischen den Bezugspotentialen der ersten Teilschaltung 110 und der zweiten Teilschaltung 150 angeordnet ist.
  • Die zweite Teilschaltung 150 umfasst: einen Signaleingang 154 der an die erste Trennkapazität 202 angeschlossen ist, einen Signalausgang 164 und ein erstes RC-Glied mit einem ersten Glättungskondensator 160 und einem ersten Entladungswiderstandselement 162. Der Signaleingang 154, der Signalausgang 164, der erste Glättungskondensator 160 und das Entladungswiderstandselement 162 sind bezüglich des zweiten Bezugspotentials parallel zueinander geschaltet. Zwischen dem Signaleingang 154 und dem RC-Glied bzw. dem Signalausgang ist eine erste Schottky-Diode 156 angeordnet, wobei eine zweite Schottky-Diode 158 zwischen dem zweiten Bezugspotential und dem Signaleingang 154 geschaltet ist. Der erste Glättungskondensator kann beispielsweise eine Kapazität von einigen wenigen 10 pF betragen, insbesondere 40 ... 60 pF. Das Entladungswiderstandselement kann einen beispielsweise einen Widerstandswert von wenigen kΩ aufweisen, insbesondere 20 ... 30 kΩ. Das resultierende, geglättete Signal am Signalausgang 164 ist als Kurve 164. in 2. dargestellt. Es ist ersichtlich, dass das Signal am ersten Logikeingang 114 eingespeiste Signal der Digitalsignalquelle 112 getreu und verzögerungsfrei mit einem zur weiteren Verarbeitung tauglichen Signalhub übertragen wird.
  • 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Übertragers 300 zur Energieversorgung eines zweiten Schaltungsteils 350 durch einen ersten Schaltungsteil 310, wobei beide Schaltungsteile voneinander galvanisch getrennt sind. Das Übertragungsprinzip ist ähnlich zu dem aus 1, wobei hier weder eine Digitalsignalquelle noch ein logisches Bauteil zur Realisierung einer UND-Verknüpfung erforderlich sind. Zudem entfällt das Entladungswiderstandselement. Die erste Teilschaltung 310 umfasst Trägersignalquelle, hier einen Schaltregler 316, beispielsweise einen TPS 62240 mit einer Frequenz von beispielsweise 1 bis 2 MHz. Dieses hochfrequente Signal kann über eine erste Trennkapazität 302 zur galvanisch getrennten zweiten Teilschaltung 350 übertragen werden. In der Zeichnung ist die erste Trennkapazität als 302 als eine Einzelkapazität C1 dargestellt. Tatsächlich ist die erste Trennkapazität 302 aus Gründen des Explosionsschutzes als eine Reihenschaltung von drei Kondensatoren realisiert. Entsprechendes gilt für eine zweite Trennkapazität 304, die zwischen den Bezugspotentialen der ersten Teilschaltung 310 und der zweiten Teilschaltung 350 angeordnet ist. Die zweite Teilschaltung 350 umfasst: einen Energiesignaleingang 354 der an die erste Trennkapazität 302 angeschlossen ist, einen Energiesignalausgang 364 und einen Glättungskondensator 360. Der Energiesignaleingang 354, der Energiesignalausgang 364 und der Glättungskondensator 360 sind bezüglich des zweiten Bezugspotentials parallel zueinander geschaltet. Zwischen dem Energiesignaleingang 354 und dem Glättungskondensator 360 bzw. dem Energiesignalausgang 364 ist eine erste Schottky-Diode 356 angeordnet, wobei eine zweite Schottky-Diode 358 zwischen dem zweiten Bezugspotential und dem Energiesignaleingang 354 geschaltet ist. Der erste Glättungskondensator kann beispielsweise eine Kapazität von einigen µF betragen, insbesondere 10 ... 100 µF. Der in 3 gezeigte Übertrager ist gut mit dem ersten Ausführungsbeispiel kombinierbar, um eine Energieversorgung der zweiten Teilschaltung zu realisieren.
  • Die Erfindung kann insbesondere bei Feldgeräten der industriellen Prozessmesstechnik implementiert werden, wobei solche Feldgeräte dazu eingerichtet sind Messgrößen wie beispielsweise Füllstand, Durchfluss Druck Temperatur, pH-Wert, Dichte Viskosität, elektrische Leitfähigkeit oder Stoffkonzentrationen erfassen und ein entsprechendes Messsignal auszugeben.
  • 4 zeigt ausgehend von dem ersten Ausführungsbeispiel eines Übertragers, ein Ausführungsbeispiel einer Betriebsschaltung eines Feldgeräts 10. Das Feldgerät 10 umfasst eine erste Teilschaltung 110 und eine zweite Teilschaltung 150 die von der ersten Teilschaltung 110 durch Trennkapazitäten 202, 204, 402 galvanisch getrennt ist. Hinsichtlich der mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 versehenen Komponenten gelten die Ausführungen zu 1 entsprechend. Die erste Teilschaltung 110 umfasst weiterhin Funktionen einer Hauptelektronik, welche in bekannter Weise die Kommunikation mit einem Leitsystem und die Energieversorgung des Feldgeräts 10 gewährleistet. Wenngleich die dem ersten Logikausgang 130 vorgelagerten Schaltungskomponenten nicht dargestellt sind, sind diese selbstverständlich vorhanden. Ergänzend zum ersten Ausführungsbeispiel ist zwischen ersten Logikausgang und der ersten Trennkapazität 202 ein erster Schmitt-Trigger 127 zum Konditionieren des zu übertragenden Signals angeordnet. Ein zweiter Schmitt-Trigger 167 ist zwischen dem RC-Glied und dem Signalausgang 167 angeordnet. Welcher die zeitlich ausgedehnten Flanken des in 2 dargestellten Signal 164. eliminiert. Unmittelbar vor dem Signalausgang 164 ist ein so genanntes Pull-Up-Widerstandselement 165 angeordnet, welches einen Widerstandswert von beispielsweise 10 kΩ aufweist. Der Signalausgang 164 ist über einen I2C-Bus mit der Kommunikationsschnittstelle eines Messwertwandlers 180 verbunden, der ein von einem analogen Primärsignal einer analogen Messschaltung 190 abhängiges digitales Signal erzeugt. Die Schaltung umfasst weiterhin einen Rücksignalpfad zum übertragen des digitalen Signals zum ersten Schaltungsteil bzw. der Hauptelektronik. Das digitale Signal wird an den Signalausgang 164 ausgegeben. Von dort gelangt es über eine Verzweigung zu einem dritten Logikeingang eines zweiten Logikbauteils 418, welches wiederum eine UND-Verknüpfung der Eingangssignale realisiert. Wenn das Signal vom Messwandler gesendet werden soll, wird der Ausgang der digitalen Signalquelle 112 auf „High“ gesetzt. Damit wird das Trägersignal kontinuierlich gesendet und gelangt an den vierten Logikeingang des zweiten Logikbauteils 418.
  • Um ein „High“ zu auszugeben schaltet der Messwertwandler 180, eine hohe Eingangsimpedanz, die wesentlich größer ist als der Widerstandswert des Pull-Up-Widerstandselements 165. Damit wird der von dem Schnitt-Trigger 167 gestellte, kontinuierliche „High“-Pegel an den dritten Logikeingang des zweiten Logikbauteils geleitet.
  • Um ein „LOW“ zu auszugeben schaltet der Messwertwandler 180, eine geringe Eingangsimpedanz, die wesentlich kleiner ist als der Widerstandswert des Pull-Up-Widerstandselements 165. Damit bricht der von dem Schnitt-Trigger 167 gestellte, kontinuierliche „High“-Pegel hinter dem Pull-Up-Widerstandselement 165 zusammen, was das gewünschte „Low“ am dritten Logikeingang bewirkt.
  • Ein zweiter Logikausgang des zweiten Logikbauteils 418 gibt ein Ausgangssignal über eine dritte Trennkapazität 402 an einen Rücksignaleingang 454 der ersten Teilschaltung 110 aus, der wiederum von zwei Schottky-Dioden 456, 458 flankiert ist.
  • Vom Rücksignaleingang 454 gelangt das Signal zum Rücksignalausgang 464, wobei der Rücksignaleingang 454 und der Rücksignalausgang, bezogen auf das erste Bezugspotential, zu einem zweiten Glättungskondensator 460 und einem zweiten Entladungswiderstandselement 462 parallelgeschaltet sind. Die Kapazität des zweiten Glättungskondensators 460 ist etwa so groß wie die Kapazität des ersten Glättungskondensators 160. Der Widerstandswert des zweiten Entladungswiderstandselements 462 ist etwa so groß wie der Widerstandswert des ersten Entladungswiderstandselements 162.
  • Als Messwandler wird insbesondere ein kapazitiver Messwandler verwendet, beispielsweise ein Messwandler, der unter der Bezeichnung FDC2212 von Texas Instruments erhältlich ist.

Claims (14)

  1. Übertrager (100), umfassend: eine erste Teilschaltung (110); und eine zweite Teilschaltung (150), welche von der ersten Teilschaltung galvanisch getrennt ist, dazu eingerichtet ist, von der ersten Teilschaltung mit Energie versorgt zu werden, und/oder mit der ersten Teilschaltung über digitale Signale zu kommunizieren, die als eine zeitliche Folge von binären Signalpegeln übertragen werden; wobei die erste Teilschaltung (110) umfasst: eine Trägersignalquelle (116), welche dazu eingerichtet ist, ein Trägersignal mit einer konstanten Trägerfrequenz und mit einer konstanten Amplitude an einem Trägersignalquellenausgang auszugeben; eine Digitalsignalquelle (112), welche dazu eingerichtet ist, binäre Signalpegel mit einer Nutzsignalfrequenz an einem Signalpegelausgang auszugeben, welche nicht mehr als 10%, beispielsweise nicht mehr als 1 % der Trägerfrequenz aufweist; ein erstes logisches Bauteil (118), welches dazu eingerichtet ist, eine UND-Verknüpfung zweier Eingangssignale durchzuführen, mit einem ersten Logikeingang, einem zweiten Logikeingang und einem ersten Logikausgang (130), welcher dazu eingerichtet ist ein erstes Logikausgangssignal bezüglich eines ersten Bezugspotentials auszugeben, wobei der erste Logikeingang mit dem Signalpegelausgang verbunden ist, wobei der zweite Logikeingang mit dem Trägersignalquellenausgang verbunden ist; wobei die zweite Teilschaltung (150) umfasst: einen Signaleingang (154); einen Signalausgang (164); ein erstes RC-Glied (160, 162); wobei der Signaleingang (154), der Signalausgang (164) und das RC-Glied (160, 162) bezüglich eines zweiten Bezugspotentials parallel zueinander geschaltet sind; wobei zur galvanischen Trennung zwischen dem ersten Logikausgang und dem Signaleingang eine erste Trennkapazität (202) geschaltet ist; und wobei zur galvanischen Trennung zwischen dem ersten Bezugspotential und dem zweiten Bezugspotential eine zweite Trennkapazität (204) geschaltet ist.
  2. Übertrager nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Trennkapazität jeweils eine Reihenschaltung mehrerer Kondensatoren umfassen, insbesondere dreier Kondensatoren.
  3. Übertrager nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Signaleingang mindestens zwei Schottky-Dioden umfasst, die in Reihe zueinander parallel zu dem ersten RC-Glied angeordnet sind, wobei die erste Trennkapazität zwischen den mindestens zwei Schottky-Dioden mit dem Signaleingang verbunden ist.
  4. Übertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trägersignalquelle einen Oszillator umfasst.
  5. Übertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem ersten Logikausgang und der ersten Trennkapazität ein Schmitt-Trigger angeordnet ist.
  6. Übertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem ersten RC-Glied und dem Signalausgang ein Schmitt-Trigger angeordnet ist.
  7. Übertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trägersignalfrequenz nicht weniger als 1 MHz, insbesondere nicht weniger als 2 MHz beträgt, wobei die Nutzsignalfrequenz nicht weniger als 10 kHz, beispielsweise nicht weniger als 20 kHz, und insbesondere nicht weniger als 40 kHz beträgt.
  8. Übertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen ersten CPLD oder einen Mikrocontroller wobei die Trägersignalquelle und das erste Logikbauteil in den CPLD oder den Mikrocontroller integriert sind.
  9. Übertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Signalausgang an einen Bus, insbesondere einen I2C-Bus angeschlossen ist.
  10. Übertrager nach Anspruch 9, weiterhin umfassend einen reversen Übertragungspfad zur Übertragung digitaler Signale von der zweiten Teilschaltung zur ersten Teilschaltung, wobei der Übertragungspfad ein zweites logisches Bauteil umfasst, welches dazu eingerichtet ist, eine UND-Verknüpfung zweier Eingangssignale durchzuführen, mit einem dritten Logikeingang, einem vierten Logikeingang und einem zweiten Logikausgang, wobei der dritte Logikeingang an den Bus angeschlossen ist, wobei der vierte Logikeingang mit einem Potential beaufschlagt wird, das zwischen der ersten Trennkapazität und dem ersten RC-Glied abgegriffen wird, wobei der zweite Logikausgang über eine dritte Trennkapazität mit einem Signaleingang des ersten Schaltungsteils verbunden ist.
  11. Übertrager nach Anspruch 10, weiterhin umfassend einen zweiten CPLD oder Mikrocontroller, wobei das zweite logische Bauteil in den zweiten CPLD Mikrocontroller integriert ist.
  12. Übertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Signalquelle einen Mikroprozessor umfasst.
  13. Feldgerät der industriellen Prozessmesstechnik, umfassend einen Übertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Teilschaltung eine Hauptelektronik des Feldgerätes umfasst, wobei die zweite Teilschaltung eine Sensorelektronik des Feldgerätes umfasst, wobei die Sensorelektronik einen I2C-Wandler umfasst, zum Wandeln eines von einer Messgröße abhängigen Primärsignals in ein digitales Signal, welches über den I2C-Bus und den reversen Übertragungspfad an die erste Teilschaltung auszugeben ist.
  14. Feldgerät nach Anspruch 13, wobei der I2C-Wandler einen kapazitiven Wandler umfasst.
DE102018132936.9A 2018-12-19 2018-12-19 Übertrager zum Übertragen von digitalen Signalen zwischen galvanisch getrennten Schaltungsteilen und Feldgerät mit einem solchen Übertrager Withdrawn DE102018132936A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018132936.9A DE102018132936A1 (de) 2018-12-19 2018-12-19 Übertrager zum Übertragen von digitalen Signalen zwischen galvanisch getrennten Schaltungsteilen und Feldgerät mit einem solchen Übertrager
EP19809410.4A EP3900182A1 (de) 2018-12-19 2019-11-21 Übertrager zum übertragen von digitalen signalen zwischen galvanisch getrennten schaltungsteilen und feldgerät mit einem solchen übertrager
PCT/EP2019/082022 WO2020126276A1 (de) 2018-12-19 2019-11-21 Übertrager zum übertragen von digitalen signalen zwischen galvanisch getrennten schaltungsteilen und feldgerät mit einem solchen übertrager
US17/415,158 US11552625B2 (en) 2018-12-19 2019-11-21 Transmitting device for transmitting digital signals between galvanically isolated circuit parts, and field device having a transmitting device of this type
CN201980081637.9A CN113169729A (zh) 2018-12-19 2019-11-21 用于在电流隔离的电路部分之间传输数字信号的传输设备以及具有这类传输设备的现场设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018132936.9A DE102018132936A1 (de) 2018-12-19 2018-12-19 Übertrager zum Übertragen von digitalen Signalen zwischen galvanisch getrennten Schaltungsteilen und Feldgerät mit einem solchen Übertrager

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018132936A1 true DE102018132936A1 (de) 2020-06-25

Family

ID=68696387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018132936.9A Withdrawn DE102018132936A1 (de) 2018-12-19 2018-12-19 Übertrager zum Übertragen von digitalen Signalen zwischen galvanisch getrennten Schaltungsteilen und Feldgerät mit einem solchen Übertrager

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11552625B2 (de)
EP (1) EP3900182A1 (de)
CN (1) CN113169729A (de)
DE (1) DE102018132936A1 (de)
WO (1) WO2020126276A1 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007050821A1 (de) * 2007-10-24 2009-04-30 Robert Bosch Gmbh Galvanische Trennung zwischen Zell-Ladungsausgleich und Steuerung eines Hybridantriebs

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19929231A1 (de) 1999-06-25 2001-02-08 Siemens Ag Schaltungsanordnung und Verfahren zur galvanisch getrennten Breitband-Übertragung
DE19930358A1 (de) * 1999-07-01 2001-01-04 Mannesmann Vdo Ag Schaltungsanordnung zur Signalkopplung zwischen Schaltungsteilen mit voneinander getrennten Versorgungsleitungen
US7902627B2 (en) * 2004-06-03 2011-03-08 Silicon Laboratories Inc. Capacitive isolation circuitry with improved common mode detector
JP2006074372A (ja) * 2004-09-01 2006-03-16 Toshiba Corp デジタル信号伝送装置
US8451032B2 (en) * 2010-12-22 2013-05-28 Silicon Laboratories Inc. Capacitive isolator with schmitt trigger
US9256570B2 (en) * 2011-08-05 2016-02-09 Linear Technology Corporation I2C isolated, bidirectional communication system with isolated domain current source pull-ups
US8804378B2 (en) * 2011-09-30 2014-08-12 Astec International Limited Optimizing isolated power supply loop gains for opto-coupler current transfer ratio variations
US8502584B1 (en) * 2012-03-30 2013-08-06 Silicon Laboratories Inc Capacitive isolation receiver circuitry
US8787502B2 (en) * 2012-04-24 2014-07-22 Nxp B.V. Capacitive isolated voltage domains
US9866126B2 (en) * 2015-10-26 2018-01-09 Renesas Electronics America Inc. Galvanic isolator and circuit using galvanic isolation

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007050821A1 (de) * 2007-10-24 2009-04-30 Robert Bosch Gmbh Galvanische Trennung zwischen Zell-Ladungsausgleich und Steuerung eines Hybridantriebs

Also Published As

Publication number Publication date
US11552625B2 (en) 2023-01-10
WO2020126276A1 (de) 2020-06-25
US20220060182A1 (en) 2022-02-24
CN113169729A (zh) 2021-07-23
EP3900182A1 (de) 2021-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19723645B4 (de) Anordnung zur Signalübertragung zwischen einer Geberstelle und einer Empfangsstelle
EP1427086B2 (de) Elektrisches Gerät und Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Geräts
EP2909902B1 (de) Leiterdetektion bei einem kabelabisolierprozess
EP1989521B1 (de) Schaltungsanordnung bzw. verfahren zur funktionsüberwachung eines vibrations-grenzschalters und/oder einer füllstand-messvorrichtung
DE3237164A1 (de) Pruefeinrichtung fuer stromkreise eines kraftfahrzeugs
DE102018132936A1 (de) Übertrager zum Übertragen von digitalen Signalen zwischen galvanisch getrennten Schaltungsteilen und Feldgerät mit einem solchen Übertrager
EP1738337B1 (de) Digitaler messumformer mit stromsignal
DE2647569C3 (de) Impulsgenerator mit umschaltbarer Ausgangsfrequenz
DE2446270A1 (de) Pegelanzeigeeinrichtung
DE102012013554A1 (de) Einrichtung zum Abgleich von Metallsuchspulen
EP3373085B1 (de) Schaltungsanordnung mit multifunktionalem eingang, insbesondere für die steuer- und regelelektronik eines pumpenaggregats
EP2603772B1 (de) Schaltung zum regeln und überwachen eines signalstroms und messumformer mit einer solchen schaltung
DE10163393B4 (de) Anschlusselement für einen Bus
DE1925915C3 (de) Umsetzer
EP3257156B1 (de) Verfahren zum betrieb eines impulsgenerators für kapazitive sensoren und impulsgenerator
WO2018171984A1 (de) Konfigurationsschalter sowie busteilnehmer mit einem solchen konfigurationsschalter
DE102017112755B4 (de) Messumformerspeisegerät
DE202004017711U1 (de) Anordnung zur Füllstandsüberwachung
DE2627936C3 (de) Schaltungsanordnung zum Verkürzen der Einschwingvorgänge beim Messen kapazitätsbehafteter Widerstandswerte
DE1516842C3 (de) Schaltungsanordnung mit mehreren, in getrennten Ubertragungswegen liegenden Filtern
DE19610248A1 (de) Verfahren sowie Schaltungsanordnung zur galvanischen Trennung eines Signalpfades, insbesondere digitalen Signalpfades
DE102005052269A1 (de) Integrierte Schaltung mit integrierter Testhilfe-Teilschaltung
DE2805541C2 (de) Schaltungsanordnung für eine störungssichere unsymmetrische Übertragung digitaler Signale
DE2010329A1 (de)
EP4139753A1 (de) Feldgerät der automatisierungstechnik

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee