DE112016000392T5 - Signalübertragungs-Einrichtung - Google Patents

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Abstract

Diese Erfindung betrifft eine Signalspannungs-Einrichtung, bei der Transformatoren (22a, 22b) und eine Empfangsschaltung (24) auf demselben Chip ausgebildet sind und dementsprechend kein ESD-Schutzelement erforderlich ist, das mit einem Transformator-Verbindungsanschluss der Empfangsschaltung (24) verbunden ist, und negative Impulse, die in Induktoren (11) auf der Empfangsseite erzeugt werden, bei einer Signalübertragung genutzt werden können. Im Ergebnis wird eine Signalübertragung ermöglicht, die sowohl positive Impulse als auch negative Impulse nutzt, und ein stabiler Signalübertragungs-Betrieb kann auch in einem Fall ausgeführt werden, in dem eine Verzögerungszeit in einer Signaldetektionsschaltung variiert. Des Weiteren kann eine Empfangsschaltung mit einem geringen Energieverbrauch konfiguriert werden, indem eine einpolig geerdete Schmitt-Trigger-Schaltung (14) in der Signaldetektionsschaltung verwendet wird.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Signalübertragungs-Einrichtung und insbesondere auf eine Signalübertragungs-Einrichtung, die in einer Energieumwandlungs-Schaltung (zum Beispiel einem Wechselrichter) einen Niederspannungs-Bereich, in dem eine Steuerschaltung (zum Beispiel ein Mikrocomputer) angeordnet ist, und einen Hochspannungs-Bereich, in dem ein Halbleiterschalter (zum Beispiel ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor, Bipolartransistor mit einem isolierten Gate) angeordnet ist, elektrisch voneinander isoliert und die ein Gate-Treibersignal zum Öffnen und Schließen des Halbleiterschalters von einer Steuerschaltung zu dem Halbleiterschalter überträgt.
  • STAND DER TECHNIK
  • Signalübertragungs-Einrichtungen, die eine Funktion aufweisen, in Energieumwandlungs-Schaltungen einen Eingang von einem Ausgang zu isolieren, und die eine Funktion aufweisen, Signale zu übertragen, werden mittlerweile üblicherweise in Energieumwandlungs-Schaltungen genutzt.
  • Signalübertragungs-Einrichtungen, die für derartige Zwecke in Energieumwandlungs-Schaltungen verwendet werden, weisen Signalübertragungs-Einrichtungen auf, wie zum Beispiel in der PTL 1 offenbart, die einen auf einer integrierten Schaltung erzeugten Mikrotransformator nutzen. Bei der in der PTL 1 offenbarten Signalübertragungsschaltungs-Einrichtung ist ein Induktor auf der Empfangsseite gleichspannungsmäßig auf Massepegel oder auf eine Versorgungsspannung vorgespannt. Von den positiven und negativen Impulsspannungen, die in dem Induktor auf der Empfangsseite induziert werden, werden bei einer Signalübertragung lediglich positive Impulse verwendet.
  • LITERATURLISTE
  • Patentliteratur
    • PTL 1: WO 2011/055611 A1
    • PTL 2: JP 2011-146934 A
    • PTL 3: WO 2010/095368 A1
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Technisches Problem
  • Bei der herkömmlichen Signalübertragungsschaltungs-Einrichtung, die in der PTL 1 offenbart ist, wird eine Signalübertragung unter Verwendung lediglich positiver Impulse von positiven und negativen Impulsspannungen ausgeführt, die in dem Induktor auf der Empfangsseite induziert werden. Im Ergebnis zeigt sich ein Problem dahingehend, dass die Signalübertragungs-Schaltungen dazu neigen, in dem Fall einer Schwankung der Verzögerungszeit in einer Signaldetektions-Schaltung an einem Transformator-Empfangs-Ende eine Funktionsstörung zu zeigen. Die herkömmliche Signalübertragungsschaltungs-Einrichtung, die in der PTL 1 offenbart ist, ist problematisch dahingehend, dass der Energieverbrauch in der Signaldetektions-Schaltung hoch ist, wenn der Induktor auf der Empfangsseite auf Masse vorgespannt wird.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zu der man unter Berücksichtigung der vorstehenden Probleme gelangt, besteht darin, eine Signalübertragungs-Einrichtung anzugeben, die auch in dem Fall von Schwankungen bei der Verzögerungszeit in einer Signaldetektions-Schaltung einen stabilen Signalübertragungs-Betrieb ermöglicht, während der Energieverbrauch herabgesetzt ist.
  • Lösung für das Problem
  • Eine Signalübertragungs-Einrichtung ist mit Folgendem versehen: einer Übertragungsschaltung, die mit einer Energie von einer ersten Energieversorgung betrieben wird und die aus einem Eingangssignal ein Übertragungssignal erzeugt; einem Transformator, der mit der Übertragungsschaltung verbunden ist; sowie einer Empfangsschaltung, die mit einer Energie von einer zweiten Energieversorgung betrieben wird und das von der Übertragungsschaltung abgegebene Übertragungssignal über den Transformator empfängt; wobei der Transformator insgesamt zwei Transformatoren aufweist, bei denen es sich um einen ersten Transformator und einen zweiten Transformator handelt, wobei jeder der Transformatoren aus einem Induktor auf der Übertragungsseite und einem Induktor auf der Empfangsseite besteht; wobei die Übertragungsschaltung ein Spannungssignal auf der Übertragungsseite, das aus einem Impuls oder einer Mehrzahl von Impulsen besteht, synchron mit einer ansteigenden Flanke des Eingangssignals in einen Übertragungs-Anschluss des Induktors auf der Übertragungsseite des ersten Transformators eingibt; und ein Spannungssignal auf der Übertragungsseite, das aus einem Impuls oder einer Mehrzahl von Impulsen besteht, synchron mit einer abfallenden Flanke des Eingangssignal in einen Übertragungs-Anschluss des Induktors auf der Übertragungsseite des zweiten Transformators eingibt; wobei der eine Anschluss von zwei Anschlüssen von jedem der Induktoren auf der Empfangsseite des ersten und des zweiten Transformators mit der zweiten Energieversorgung oder der Masse der Empfangsschaltung verbunden ist, während der andere Anschluss der zwei Anschlüsse über einen Kondensator mit einem Eingangsanschluss einer Signaldetektions-Schaltung verbunden ist, die in der Empfangsschaltung angeordnet ist; und wobei die Signaldetektions-Schaltung aus einer einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltung konfiguriert ist.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform sind zwei Transformatoren und eine Empfangsschaltung auf demselben Chip ausgebildet. Im Ergebnis ist kein ESD-Schutzelement erforderlich, das mit dem Transformator-Verbindungsanschluss der Empfangsschaltung verbunden ist, und dementsprechend können bei einer Signalübertragung negative Impulse verwendet werden, die in den Induktoren auf der Empfangsseite erzeugt werden, welche die Transformatoren bilden.
  • Im Ergebnis wird eine Signalübertragung ermöglicht, die sowohl positive Impulse als auch negative Impulse nutzt, und ein stabiler Signalübertragungs-Betrieb kann auch in einem Fall ausgeführt werden, in dem eine Verzögerungszeit in der Signaldetektions-Schaltung variiert. Des Weiteren kann eine Empfangsschaltung mit einem geringen Energieverbrauch konfiguriert werden, indem in der Signaldetektions-Schaltung eine einpolig geerdete Schmitt-Trigger-Schaltung verwendet wird.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 ein Schaltbild, das die Konfiguration einer Signalübertragungs-Einrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2 ein erläuterndes Schaubild, das Signal-Schwingungsverläufe der Signalübertragungs-Einrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 3 ein Schaltbild, das ein Beispiel für eine Ausführungsform darstellt, bei der eine Signalübertragungs-Einrichtung in einer Energieumwandlungs-Schaltung verwendet wird;
  • 4 ein Schaltbild, das eine Signalübertragungs-Schaltung gemäß einem Vergleichsbeispiel für einen Vergleich mit Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 5 ein erläuterndes Schaubild, das Signal-Schwingungsverläufe einer Signalübertragungs-Schaltung gemäß dem Vergleichsbeispiel für einen Vergleich mit Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 6 ein Schaubild, das ein Ersatzschaltbild der Mikrotransformatoren darstellt, die in 1 und 4 dargestellt sind;
  • 7 ein Schaubild, das eine Übertragungsfunktion (bzw. eine Sprungantwort) des in 6 dargestellten Mikrotransformators darstellt;
  • 8 ein Schaubild, das einen Übertragungs-Schwingungsverlauf und einen Empfangs-Schwingungsverlauf des in 6 dargestellten Mikrotransformators darstellt;
  • 9 ein Schaubild, das eine Signalspannung darstellt, die durch ein dV/dt-Rauschen erzeugt wird;
  • 10A ein Schaubild, das ein Simulationsergebnis der Signalspannung, die durch ein dV/dt-Rauschen erzeugt wird, in einem Fall darstellt, in dem ein Induktor auf der Empfangsseite auf 2,5 V vorgespannt ist;
  • 10B ein Schaubild, das ein Simulationsergebnis der Signalspannung, die durch ein dV/dt-Rauschen erzeugt wird, in einem Fall darstellt, in dem ein Induktor auf der Empfangsseite gleichspannungsmäßig auf Massepegel vorgespannt ist;
  • 11A ein Schaubild, das ein Beispiel für eine Signaldetektions-Schaltung darstellt;
  • 11B ein Schaubild, das ein Beispiel für eine Signaldetektions-Schaltung darstellt;
  • 12A ein Schaubild, das den Betrieb einer Schmitt-Trigger-Schaltung mit einpolig geerdetem Eingang darstellt, die in der Signalübertragungs-Einrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
  • 12B ein Schaubild, das den Betrieb der Schmitt-Trigger-Schaltung mit einpolig geerdetem Eingang darstellt, die in 12A wiedergegeben ist;
  • 13A ein erläuterndes Schaubild, das eine Zunahme der Verzögerungszeit in einem Fall einer verringerten Schwellenspannung eines CMOS-Wechselrichters darstellt;
  • 13B ein erläuterndes Schaubild, das eine Zunahme der Verzögerungszeit in einem Fall einer verringerten Schwellenspannung eines CMOS-Wechselrichters darstellt;
  • 14A ein erläuterndes Schaubild, das ein Verfahren zum Festlegen einer Schaltpunktspannung in einer herkömmlichen Signalübertragungs-Schaltung darstellt;
  • 14B ein erläuterndes Schaubild, das ein Verfahren zum Festlegen einer Schaltpunktspannung in der Signalübertragungs-Schaltung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 15A ein erläuterndes Schaubild, das eine Forderung nach einer Verzögerungszeit in einer herkömmlichen Signalübertragungs-Schaltung darstellt;
  • 15B ein erläuterndes Schaubild, das eine Forderung nach einer Verzögerungszeit in der Signalübertragungs-Einrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 16A ein Schaubild in einer perspektivischen Ansicht, das eine Chip-Konfiguration in einer Signalübertragungs-Einrichtung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 16B ein Schaubild in einer perspektivischen Ansicht, das eine Chip-Konfiguration in der Signalübertragungs-Einrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 17 ein Schaltbild, das eine Konfiguration darstellt, die aus einem Hinzufügen von ESD-Schutzelementen resultiert;
  • 18 ein erläuterndes Schaubild, das Simulationsergebnisse des Betriebs der Signalübertragungs-Einrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 19 ein erläuterndes Schaubild, das Simulationsergebnisse des Einflusses eines dV/dt-Rauschens auf die Signalübertragungs-Einrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 20 ein erläuterndes Schaubild, das die Konfiguration einer Schaltung für die Verhinderung einer Funktionsstörung durch ein Gleichtakt-Rauschen in einer Signalübertragungs-Einrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 21A ein Schaltbild, das ein weiteres Beispiel für eine Schmitt-Trigger-Schaltung mit einpolig geerdetem Eingang in einer Signalübertragungs-Einrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 21B ein Schaltbild, das ein weiteres Beispiel für eine Schmitt-Trigger-Schaltung mit einpolig geerdetem Eingang in der Signalübertragungs-Einrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 22 ein erläuterndes Schaubild, das Signal-Schwingungsverläufe in einem Fall darstellt, in dem mittels einer Signalübertragungs-Einrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Impulsen verwendet wird;
  • 23 ein Schaubild, das einen Betrieb im Fall einer erhöhten Verzögerungszeit in einer Schmitt-Trigger-Schaltung darstellt;
  • 24A ein Schaubild, das eine Definition einer Verzögerungszeit in einer Schmitt-Trigger-Schaltung darstellt;
  • 24B ein Schaubild, das eine Definition einer Verzögerungszeit in einer Schmitt-Trigger-Schaltung darstellt;
  • 25 ein Schaltbild, das die Konfiguration der Signalübertragungs-Einrichtung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Ausführungsform 1
  • 1 stellt die Konfiguration einer Signalübertragungs-Einrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung dar. 2 stellt Signal-Schwingungsverläufe an den verschiedenen Anschlüssen dar, die in der Signalübertragungs-Einrichtung gemäß 1 angeordnet sind. Die Bezugszeichen der Anschlüsse gemäß 1 und die Bezugszeichen der Anschlüsse gemäß 2 stimmen miteinander überein. Allgemein besteht die Signalübertragungs-Einrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform 1 aus einem Transformator 22, einer Übertragungsschaltung 23 sowie einer Empfangsschaltung 24, wie in 1 dargestellt.
  • In einer detaillierteren Erläuterung sind in der Signalübertragungs-Einrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Übertragungs-Impuls-Erzeugungsschaltung 9, zwei Transformatoren 22 (22a und 22b), zwei Kopplungskondensatoren 12, zwei Paare von Vorspannungswiderständen 13, zwei einpolig geerdete Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 und ein RS-Flipflop 15 angeordnet, wie in 1 dargestellt. Jeder Transformator 22a und 22b besteht aus einem Paar von Induktoren, und zwar einem Induktor 10 auf der Übertragungsseite und einem Induktor 11 auf der Empfangsseite.
  • In 1 handelt es sich bei dem Transformator 22a um einen Transformator (einen ersten Transformator) für Setz-Signale, und bei dem Transformator 22b handelt es sich um einen Transformator 22b (einen zweiten Transformator) für Rücksetz-Signale. Bei der Konfiguration gemäß 1 bildet die Übertragungs-Impuls-Erzeugungsschaltung 9 die Übertragungsschaltung 23. Die Kopplungskondensatoren 12, die Vorspannungswiderstände 13, die einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 sowie der RS-Flipflop 15 bilden die Empfangsschaltung. Die einpolig geerdete Schmitt-Trigger-Schaltung 14 bildet eine Signaldetektionsschaltung.
  • Der eine von den zwei Anschlüssen jedes Induktors 10 auf der Übertragungsseite der Transformatoren 22a, 22b ist mit der Masse GND1 der Übertragungsschaltung 23 verbunden, und der andere Anschluss ist mit einem jeweiligen Ausgangsanschluss S1 oder R1 der Übertragungs-Impuls-Erzeugungsschaltung 9 verbunden. Der eine der zwei Anschlüsse jedes Induktors 11 auf der Empfangsseite der Transformatoren 22a, 22b ist mit dem Massepegel GND2 der Empfangsschaltung 24 verbunden und ist gleichspannungsmäßig auf Massepegel vorgespannt. Die anderen Anschlüsse der Induktoren 11 auf der Empfangsseite sind über die Kopplungskondensatoren 12 jeweils mit Eingangsanschlüssen S4 und R4 der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 verbunden.
  • Jeweilige Paare von Vorspannungswiderständen 13 sind zwischen den Eingangsanschlüssen S4 und R4 der jeweiligen einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 und den Kopplungskondensatoren 12 angeordnet. Die Eingangsanschlüsse S4 und R4 der jeweiligen einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 sind durch die Vorspannungswiderstände 13 gleichspannungsmäßig auf eine Spannung vorgespannt, die zwischen dem Massepegel GND2 und einer Versorgungsspannung VDD2 liegt.
  • Bei einem Beispiel beträgt die Versorgungsspannung VDD2 bei der vorliegenden Ausführungsform 1 V bis 5 V, und die Widerstandswerte der Vorspannungswiderstände 13 betragen sämtlich 25 kΩ; dementsprechend ist die Gleichspannungs-Vorspannung auf 2,5 V festgelegt. Jeweilige Ausgangsanschlüsse S3 und R3 der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 sind mit dem RS-Flipflop 15 verbunden.
  • Die Übertragungsschaltung 13 wird mit einer Energie von einer Energieversorgung VDD1 betrieben, bei der es sich um eine erste Energieversorgung handelt. Die Übertragungsschaltung 23 erzeugt mittels der Übertragungs-Impuls-Erzeugungsschaltung 9 unter Verwendung eines Eingangssignals IN, das von außen abgegeben wird, ein Übertragungssignal.
  • Die Empfangsschaltung 24 wird mit einer Energie von der Energieversorgung VDD2 betrieben, bei der es sich um eine zweite Energieversorgung handelt. Die Empfangsschaltung 24 empfängt das von der Übertragungsschaltung 23 abgegebene Übertragungssignal über den Transformator 22.
  • Die Übertragungsschaltung 23 gibt ein Spannungssignal auf der Übertragungsseite, das aus einem einzigen Impuls besteht, synchron mit der ansteigenden Flanke des Eingangssignals IN in den Übertragungsanschluss S1 des Induktors 10 auf der Übertragungsseite des Transformators 22a ein, wie in 2 dargestellt. Die Übertragungsschaltung 23 gibt ein Spannungssignal auf der Übertragungsseite, das aus einem einzigen Impuls besteht, synchron mit der abfallenden Flanke des Eingangssignals IN in den Übertragungsanschluss R1 des Induktors 10 auf der Übertragungsseite des Transformators 22b ein. Diese einzelnen Impulse müssen nicht zwangsläufig einzelne Impulse sein und können auch aus einer Mehrzahl von Impulsen bestehen.
  • Der Transformator 22 und die Empfangsschaltung 24 sind auf demselben Chip ausgebildet, wie in der nachstehend beschriebenen 16b dargestellt.
  • Eine obere Schwellenspannung VSPH und eine untere Schwellenspannung VSPL der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14, welche die Signaldetektions-Schaltung bilden, sind so festgelegt, dass sie den zwei nachstehenden Bedingungen genügen.
  • Bedingung 1: Die Spannung an den Anschlüssen S2, R2 der Induktoren 11 auf der Empfangsseite der Transformatoren 22a, 22b bei einem Nicht-Signal, bei dem kein Eingangssignal IN eingegeben wird (alternativ die Spannung an den Anschlüssen S4, R4 in einem Fall, in dem die Vorspannungswiderstände 13 angeordnet sind), liegt zwischen der oberen Schwellenspannung VSPH und der unteren Schwellenspannung VSPL der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14.
  • Bedingung 2: Die Spannung an den Anschlüssen S2, R2 der Induktoren 11 auf der Empfangsseite der Transformatoren 22a, 22b (alternativ die Spannung an den Anschlüssen S4, R4) ist an der ansteigenden Flanke des Signals (des Spannungssignals auf der Übertragungsseite), das in die Übertragungsanschlüsse S1, R1 der Induktoren 10 auf der Übertragungsseite der Transformatoren 22a, 22b eingegeben wird, höher als die obere Schwellenspannung VSPH der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14, und die Spannung an den Anschlüssen S2, R2 (oder die Spannung an den Anschlüssen S4, R4) ist an der abfallenden Flanke des vorstehenden Signals (des Spannungssignals auf der Übertragungsseite) niedriger als die untere Schwellenspannung VSPL der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14.
  • 4 stellt die Konfiguration eines Vergleichsbeispiels für einen Vergleich mit der vorliegenden Ausführungsform 1 dar. 5 stellt Signal-Schwingungsverläufe der verschiedenen Einheiten in der in 4 dargestellten Signalübertragungs-Schaltung dar.
  • Die Signalübertragungs-Schaltung in dem in 4 dargestellten Vergleichsbeispiel besteht aus der Übertragungs-Impuls-Erzeugungsschaltung 9, den zwei Transformatoren 22, den Signaldetektions-Schaltungen 16 und dem RS-Flipflop 15. Anders als bei 1 sind in 4 die Kopplungskondensatoren 12, die Vorspannungswiderstände 13 und die einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14, die in 1 dargestellt sind, nicht angeordnet; stattdessen sind die Signaldetektions-Schaltungen 16 angeordnet. Das eine Ende jedes Induktors 11 auf der Empfangsseite des Transformators 22 ist mit der Masse GND2 auf der Empfangsseite verbunden, und das andere Ende (S2 und R2) ist mit einem Eingangsanschluss (+) jeder Signaldetektions-Schaltung 16 verbunden.
  • Die Signaldetektions-Schaltungen 16 vergleichen die S2- und die R2-Spannung, die in die jeweiligen Eingangsanschlüsse (+) eingegeben werden, mit einer Referenzspannung VREF und geben das Vergleichsresultat ab. Zum Beispiel wird ein Differenz-Eingangs-Komparator als jede von den Signaldetektions-Schaltungen 16 verwendet. 11A und 11B stellen Konfigurations-beispiele für einen solchen Differenz-Eingangs-Komparator dar. Die Ausgangsanschlüsse S3 und R3 der Signaldetektions-Schaltungen 16 sind mit einem Setz-Anschluss (S) und einem Rücksetz-Anschluss (R) des RS-Flipflops 15 verbunden. Der RS-Flipflop 15 gibt gemäß der Eingabe an dem Setz-Anschluss (S) und dem Rücksetz-Anschluss (R) eine Signalspannung an einen Ausgangsanschluss OUT ab.
  • 5 stellt Signal-Schwingungsverläufe der verschiedenen Einheiten der Schaltung gemäß 4 dar. Die Übertragungs-Impuls-Erzeugungsschaltung 9 gibt bei der ansteigenden Flanke des Eingangssignals IN eine Rechteckwelle (einen Spannungsimpuls) an den Anschluss S1 ab. Die Übertragungs-Impuls-Erzeugungsschaltung 9 gibt bei der abfallenden Flanke des Eingangssignals IN eine Rechteckwelle (einen Spannungsimpuls) an den Anschluss R1 ab. An den Anschlüssen S2 und R2 der Induktoren 11 auf der Empfangsseite wird eine Spannung induziert, wenn ein Spannungsimpuls an die Induktoren 10 auf der Übertragungsseite des Transformators 22 angelegt wird. Die Signaldetektions-Schaltungen 16 vergleichen die Spannung bei S2 und R2 mit der Referenzspannung VREF.
  • Wenn die Spannung bei S2 oder R2 höher als VREF ist, gibt die jeweilige Signaldetektions-Schaltung 16 eine Spannung ab (die im Folgenden als H bezeichnet wird), die identisch mit der Versorgungsspannung VDD2 ist. Wenn andererseits die Spannung bei S2 oder R2 niedriger als VREF ist, gibt die jeweilige Signaldetektions-Schaltung 16 eine Spannung (die im Folgenden als L bezeichnet wird) an die Anschlüsse S3 oder R3 ab, die identisch mit der Massespannung GND2 ist. Der RS-Flipflop 15 gibt gemäß der Eingabe an dem Setz-Anschluss (S) und dem Rücksetz-Anschluss (R) eine Spannung an den Ausgangsanschluss OUT ab.
  • Die Spannung gemäß der Eingabe an dem Setz-Anschluss (S) und dem Rücksetz-Anschluss (R) bezeichnet hier ein Impulssignal, dessen ansteigende Flanke dem Zeitpunkt entspricht, an dem die Spannung von dem Anschluss S3, die in den Setz-Anschluss (S) eingegeben wird, gleich H ist, dessen abfallende Flanke dem Zeitpunkt entspricht, an dem die Spannung von dem Anschluss R3, die in den Rücksetz-Anschluss (R) eingegeben wird, gleich H ist.
  • Im Ergebnis wird an dem Ausgangsanschluss OUT ein Spannungs-Signalverlauf reproduziert, der identisch mit dem Eingangssignal IN ist. Bei einer herkömmlichen Signalübertragungs-Schaltung werden bei einer Signalübertragung lediglich positive Impulse verwendet, wie aus einem Vergleich zwischen S2 und S3 sowie zwischen R2 und R3 ersichtlich.
  • 6 stellt ein Ersatzschaltbild des Transformators 22 dar. Das Ersatzschaltbild des Transformators 22, das in 6 dargestellt ist, ist ein Mikrotransformator, der auf einer integrierten Schaltung ausgebildet ist. Die Induktanz L eines derartigen Mikrotransformators ist sehr gering, etwa 100 nH, während dessen parasitärer Widerstand RP etwa 100 Ω beträgt. 7 stellt die Antwort eines derartigen Transformators auf die Eingabe einer Stufenspannung dar. Die horizontalen Achsen der graphischen Darstellungen gemäß 7 repräsentieren die Zeit.
  • Die vertikalen Achsen der graphischen Darstellungen in 7 repräsentieren die Eingangsspannung VIN und die Ausgangsspannung VOUT, die in dem Schaltbild gemäß 7 dargestellt sind. Wie in 7 dargestellt, handelt es sich bei dem Spannungssignal, das in dem Induktor auf der Empfangsseite erzeugt wird, um ein sehr kurzes Impulssignal, das eine Dämpfungszeitkonstante τ = L/RP von 1 ns aufweist. Es ist erforderlich, dass die Signaldetektionsschaltungen 16 ein schnelles Antwortverhalten aufweisen, um derartige kurze Impulssignale zu detektieren.
  • 8 stellt einen Signal-Schwingungsverlauf dar, der an der Empfangsseite der Transformatoren in einem Fall erzeugt wird, in dem eine Rechteckwelle in die Übertragungsseite des Transformators eingegeben wird. Die horizontalen Achsen der graphischen Darstellungen gemäß 8 repräsentieren die Zeit. Die vertikalen Achsen der graphischen Darstellungen in 8 repräsentieren die Eingangsspannung VIN und die Ausgangsspannung VOUT, die in dem Schaltbild gemäß 8 dargestellt sind. Wie in 8 dargestellt, werden auf der Empfangsseite gemäß dem Ansteigen und Abfallen der Rechteckwelle auf der Übertragungsseite ein positives Signal und ein negatives Signal erzeugt.
  • Bei herkömmlichen Signalübertragungs-Schaltungen wird eine Signalübertragung unter Verwendung nur des positiven Impulses von den vorstehenden Komponenten ausgeführt. Insbesondere bei einer herkömmlichen Übertragungs- und Empfangsschaltung, wie beispielsweise jener, die zum Beispiel in der PTL 2 und der PTL 3 offenbart sind, ist die Amplitude des negativen Impulses absichtlich verringert, so dass eine Signalübertragung durch Verkürzen der Anstiegszeit und Verlängern der Abfallzeit des Spannungs-Schwingungsverlaufs auf der Übertragungsseite allein auf der Basis von den positiven Impulsen durchgeführt wird.
  • Nachstehend werden Unterschiede zwischen der PTL 2 und der PTL 3 und der vorliegenden Ausführungsform 1 erläutert; zunächst werden die Konfigurationen der Übertragungs- und Empfangsschaltungen, die in der PTL 2 und der PTL 3 offenbart sind, in Kürze erläutert.
  • Bei der Schaltung gemäß der PTL 2 (die in 3 der PTL 2 dargestellt ist) wird das eine Paar von Transformatoren verwendet, um durch eine Modifikation der Richtung des Stroms, der in den Transformatoren fließt, ein Setz-Signal und ein Rücksetz-Signal zu übertragen.
  • Bei der Schaltung, die in 16 der PTL 3 dargestellt ist, ist ein Ende eines Induktors auf der Empfangsseite über einen Kondensator mit einer einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltung verbunden. Bei diesem Beispiel ist nur ein Transformator vorhanden, und das Setz-Signal und das Rücksetz-Signal werden durch eine Modifikation der Orientierung des Stroms unterschieden, der in dem Induktor auf der Übertragungsseite fließt.
  • Bei einer herkömmlichen Technologie, wie beispielsweise jener gemäß der PTL 2 und der PTL 3, sind die Induktoren 11 auf der Empfangsseite gleichspannungsmäßig auf Massespannung oder auf eine Versorgungsspannung vorgespannt. Die zugrundeliegenden Überlegungen dafür sind wie folgt.
  • 3 stellt ein Beispiel für eine Ausführungsform dar, bei der eine Signalübertragungs-Einrichtung 1 in einer Energieumwandlungs-Schaltung verwendet wird. Wie in 3 dargestellt, weist die Energieumwandlungs-Schaltung einen Bereich 17 mit einer niedrigen Spannung und einen Bereich 18 mit einer hohen Spannung auf. In dem Bereich 17 mit einer niedrigen Spannung ist eine Steuerschaltung 2 angeordnet. Die Steuerschaltung 2 besteht zum Beispiel aus einem Mikrocomputer. In dem Bereich 18 mit einer hohen Spannung sind Gate-Treiberschaltungen 4, Halbleiterschalter 5, eine Hochspannungs-Energieversorgung 6, ein Wechselspannungs-Ausgangsanschluss 7 sowie Freilaufdioden 8 angeordnet.
  • Um eine Funktionsstörung der Steuerschaltung 2 zu verhindern und um einen elektrischen Schlag zu verhindern, sind der Bereich 17 mit einer niedrigen Spannung, in dem die Steuerschaltung 2 angeordnet ist, und der Bereich 18 mit einer hohen Spannung, in dem die Halbleiterschalter 5 angeordnet sind, durch Signalübertragungs-Einrichtungen 1 elektrisch voneinander isoliert.
  • Gate-Treibersignale 3, die von der Steuerschaltung 2 erzeugt werden, werden mittels der Signalübertragungs-Einrichtungen 1 in die Gate-Treiberschaltungen 4 eingegeben. Die Gate-Treiberschaltungen 4 öffnen und schließen die Halbleiterschalter 5 gemäß den Gate-Treibersignalen 3. Beim Öffnen und Schließen der Halbleiterschalter 5 wird eine Wechselspannung in einem Bereich von einem Massepegel bis zu einem Spannungspegel (mehrere hundert bis mehrere tausend Volt), der von der Hochspannungs-Energieversorgung 6 erzeugt wird, gemäß der Dauer des EIN-Zustands der Halbleiterschalter 5 an dem Wechselspannungs-Ausgangsanschluss 7 erzeugt.
  • Beim Öffnen und Schließen der Halbleiterschalter 5 in der Energieumwandlungs-Schaltung gemäß 3 variiert die Spannung an dem Wechselspannungs-Ausgangsanschluss 7 innerhalb eines Bereichs von dem Massepegel bis zu der Spannung, die von der Hochspannungs-Energieversorgung 6 erzeugt wird. In diesem Fall ist die Masse der Gate-Treiberschaltungen 4 mit dem Wechselspannungs-Ausgangsanschluss 7 verbunden, und dementsprechend liegt bei jedem Schalten eine hohe Spannung (die im Folgenden als Eingangs-Gleichtakt-Spannung V bezeichnet wird) über die Übertragungsseite und die Empfangsseite der Signalübertragungs-Einrichtung 1 hinweg an.
  • Dies wird als dV/dt-Rauschen bezeichnet. Hierbei ist dV/dt die Rate der Änderung der Eingangs-Gleichtakt-Spannung V. Dementsprechend nimmt der maximale Wert von dV/dt einen Wert einer zulässigen Rate der Änderung der Eingangs-Gleichtakt-Spannung V an.
  • Wenn ein dV/dt-Rauschen über die Übertragungsseite und die Empfangsseite jeder Signalübertragungs-Einrichtung 1 hinweg anliegt, fließt ein Strom über parasitäre Transformator-Kapazitäten 20 zu parasitären Transformator-Widerständen 19 und zu einem Ausgangswiderstand 21 der Gleichspannungs-Vorspannungsschaltung, wie in dem Ersatzschaltbild gemäß 9 dargestellt, so dass die Ausgangsspannung VOUT an einem Signalende auf der Empfangsseite erzeugt wird.
  • Der Ersatzwiderstand Req an dem Bereich, in dem aufgrund des dV/dt-Rauschens ein Strom fließt, ist gleich Req = (Rp/2 + ROUT), wobei Rp der Wert der parasitären Transformator-Widerstände 19 ist und ROUT der Ausgangswiderstand 21 der Gleichspannungs-Vorspannungsschaltung ist. Der Wert VOUT der Rausch-Spannung, die an dem Empfangsende des Transformators erzeugt wird, ist VOUT = Cp(dV/dt)Req, wobei Cp/2 der Wert der parasitären Transformator-Kapazitäten 20 ist. Bei der folgenden Abschätzung sind Rp = 100 Ω und Cp = 300 fF festgelegt.
  • Wie in 10A dargestellt, ist der Ausgangswiderstand ROUT des Gleichspannungs-Vorspannungs-Widerstands in einem Fall, in dem die Energieversorgungsspannung von 5 V durch zwei Widerstände von 25 kΩ aufgespalten ist und der Induktor auf der Empfangsseite auf 2,5 V vorgespannt ist, gleich 12,5 kΩ; demzufolge ist der Ersatzwiderstand Req = 12,55 kΩ, und die Signalspannung, die an dem Transformator-Empfangsende erzeugt wird, wird wegen des dV/dt-Rauschens von 25 kV/μs gleich 90 V.
  • Diese Spannung nimmt einen Wert an, der signifikant größer als jener der Energieversorgungs-Spannung der Empfangsschaltung ist. In einem Fall, in dem im Gegensatz dazu der Induktor auf der Empfangsseite gleichspannungsmäßig auf Massepegel vorgespannt ist, gilt Req = Rp/2 = 50 Ω, und die Signalspannung, die an dem Transformator-Empfangsende erzeugt wird, nimmt signifikant auf etwa 0,4 V ab, wie in 10B dargestellt.
  • Hierbei ist ein gleichspannungsmäßiges Vorspannen des Induktors auf der Empfangsseite auf Massepegel oder auf einen Energieversorgungs-Pegel bevorzugt, um eine Funktionsstörung der Empfangsschaltung aufgrund eines dV/dt-Rauschens zu verhindern. Die horizontalen Achsen der graphischen Darstellungen gemäß 10A und 10B repräsentieren die Zeit. Die vertikalen Achsen in 10A und 10B repräsentieren die Eingangsspannung VIN und die Ausgangsspannung VOUT.
  • Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 1 und 2 der Betrieb der Signalübertragungs-Einrichtung 1 gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung erläutert. Die Übertragungsimpuls-Erzeugungsschaltung 9 erzeugt an der ansteigenden Flanke des Eingangssignals IN einen Impuls an dem Anschluss S1 und erzeugt gleichzeitig an der abfallenden Flanke des Eingangssignals IN einen Impuls an dem Anschluss R1. An den Anschlüssen S2 und R2 auf der Empfangsseite des Transformators 22 werden gemäß der Spannung an den Anschlüssen S1 und R1 auf der Übertragungsseite des Transformators 22 Spannungssignale erzeugt.
  • Wie in 2 dargestellt, sind die Spannungssignale, die an den Anschlüssen S2 und R2 erzeugt werden, positive Impulse und negative Impulse, die zum Massepegel zentriert sind. Diese Impulse sind über die Kopplungskondensatoren 12 hinsichtlich des Pegels auf den Gleichspannungspegel verschoben, der von den Vorspannungswiederständen 13 erzeugt wird, um an den Anschlüssen S4 und R4 Signale zu liefern.
  • Diese Signale bilden Eingangssignale der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14. 12A stellt die Schaltungskonfiguration der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 dar. Bei dem Beispiel gemäß 12A bestehen die einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 jeweils aus drei NMOS (M1, M2, M3) und drei PMOS (M4, M5, M6). Anders als der in 11A und 11b dargestellte Differenz-Eingangskomparator weist die Schaltung in 12A lediglich einen Eingangsanschluss auf.
  • Die Bezeichnung einpolig geerdet bezeichnet hier eine Schaltung, in die ein Spannungssignal eingegeben wird, die den Massepegel als eine Referenz nimmt, und ist eine vergleichende Bezeichnung in Bezug auf eine Schaltung, deren Eingabe eine Spannungsdifferenz über zwei Eingangsanschlüsse hinweg ist, wie in 11A und 11B. 12b stellt den Betrieb der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 dar. Bei 12B handelt es sich um eine Beziehung zwischen der Eingangsspannung VIN und der Ausgangsspannung VOUT. In 12B repräsentiert die horizontale Achse die Eingangsspannung VIN und die vertikale Achse repräsentiert die Ausgangsspannung VOUT.
  • Bei dem mittleren Element in der Schaltungskonfiguration gemäß 12A handelt es sich um einen CMOS(Komplementär-Metall-Oxid-Halbleiter)-Wechselrichter 30, der aus M1 und M5 besteht. Bei dem CMOS-Wechselrichter 30, der allein aus M1 und M5 besteht, ist die Ausgangsspannung VOUT in einem Fall, in dem die Eingangsspannung VIN niedriger als ein im Voraus bestimmter Schwellenwert ist, gleich H, und die Ausgangsspannung VOUT ist in einem Fall, in dem die Eingangsspannung VIN höher als der vorstehende Schwellenwert ist, gleich L.
  • Die Eingangsspannung, für welche die Ausgangsspannung VOUT von H nach L wechselt, ist eine Schaltpunktspannung VSP. Bei der Schaltung gemäß 12A erfüllen M2 und M3 die Funktion der Verschiebung der Schaltpunktspannung VSP zu der Schaltpunktspannung VSPH auf der Hochspannungsseite, wenn die Eingabe VIN von L auf H wechselt; und M4 und M6 erfüllen die Funktion der Verschiebung der Schaltpunktspannung VSP zu der Schaltpunktspannung VSPL auf der Niederspannungsseite, wenn die Eingangsspannung VIN von H nach L wechselt.
  • Bei der Schaltung gemäß 1 ergibt sich in einem Fall, in dem die Kopplungskondensatoren 12 und die Vorspannungswiderstände 13 fehlen und das eine Ende von jedem der Induktoren 11 auf der Empfangsseite direkt mit dem Eingangsanschluss einer jeweiligen einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltung 14 verbunden ist, das folgende Problem. Ein Strom, der in den Induktoren 10 auf der Übertragungsseite fließen kann, weist eine obere Begrenzung auf, da der Stromverbrauch nicht zu hoch sein kann.
  • Währenddessen ist die Signalspannung, die an den Induktoren 11 auf der Empfangsseite erzeugt wird, häufig gleich 1/2 der Versorgungsspannung oder niedriger. In diesem Fall ist es notwendig, die Schaltpunktspannungen VSPH und VSPL der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 so zu verringern, dass sie kleiner als 1/2 der Versorgungsspannung sind. Hier ist VSPH höher als die Schaltpunktspannung VSP des CMOS-Wechselrichters 30, der aus M1 und M5 besteht, und VSPL ist niedriger als VSP. Dementsprechend muss auch die Schaltpunktspannung VSP des CMOS-Wechselrichters 30 so festgelegt werden, dass sie kleiner als 1/2 der Versorgungsspannung ist.
  • In diesem Fall ist es notwendig, die Stromtreiberleistung von M5 so festzulegen, dass sie kleiner als jene des M1 ist, wie in 13A und 13B dargestellt; im Ergebnis wird die Zeit länger, die für ein Laden des Ausgangsanschlusses erforderlich ist, und in Folge wird auch die Verzögerungszeit während eines Wechsels der Ausgangsspannung von L zu H verlängert, und einem Signalimpuls mit einer Impulsbereite von etwa 1 ns kann nicht mehr gefolgt werden.
  • Bei der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ist im Gegensatz dazu der Gleichspannungs-Vorspannungspegel mittels der Kopplungskondensatoren 12 und der Vorspannungswiderstände 13 auf etwa 1/2 der Versorgungsspannung verschoben, wie in 1 dargestellt. Dementsprechend ist es nicht notwendig, die Schaltpunktspannungen VSPH und VSPL so festzulegen, dass sie nahe bei der Massespannung liegen, und das Problem einer verlängerten Verzögerungszeit der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 entsteht nicht.
  • Der Differenz-Eingangskomparator, der in 11A und 11B dargestellt ist, kann in einer Signaldetektionsschaltung verwendet werden, auch wenn die in den Induktoren 11 auf der Empfangsseite erzeugte Signalspannung gleich 1/2 der Versorgungsspannung oder niedriger ist. Um jedoch einen Signalimpuls, dessen Impulsbereite etwa 1 ns ist, unter Verwendung des Differenz-Eingangskomparators zu detektieren, ist es notwendig, einen Strom von etwa 1 mA hervorzurufen, der konstant in dem Komparator fließt, und somit nimmt der Energieverbrauch in der Empfangsschaltung zu, was problematisch ist.
  • Bei einer herkömmlichen Signalübertragungsschaltung werden bei einer Signalübertragung nur positive Impulse verwendet. Dementsprechend sind sowohl der Schaltpunkt VSPH auf der Hochspannungsseite als auch der Schaltpunkt VSPL auf der Niederspannungsseite so festgelegt, dass sie innerhalb der Amplitude eines positiven Impulses liegen, wie in 14A dargestellt. Andererseits werden bei der vorliegenden Ausführungsform 1 bei einer Signalübertragung sowohl positive als auch negative Impulse verwendet, und dementsprechend wird das Festlegen einer Spannung in einer solchen Weise durchgeführt, dass positive Impulse den Schaltpunkt VSPH auf der Hochspannungsseite überschreiten und negative Impulse den Schaltpunkt VSPL auf der Niederspannungsseite überschreiten, wie in 14B dargestellt.
  • So wird eine Forderung, dass durch die einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 eine Verzögerungszeit erfüllt wird, durch ein Festlegen der Schaltpunktspannungen VSPH, VSPL entspannt. 15A und 15B stellen dieses Merkmal dar. In einem Fall, in dem nur positive Impulse bei einer Signalübertragung verwendet werden, wie in herkömmlichen Fällen, muss das Ausgangssignal des Komparators während einer kurzen Zeitspanne tA von dem Zeitpunkt, bei dem die Spannung an dem Anschluss S2 des Induktors auf der Empfangsseite VSPH übersteigt, bis die Spannung unter VSPL abfällt, von H zu L wechseln, wie in 15A dargestellt.
  • Andererseits werden bei der Signalübertragungs-Einrichtung der vorliegenden Ausführungsform 1 im Gegensatz dazu bei der Signalübertragung sowohl positive Impulse als auch negative Impulse verwendet; dementsprechend reicht es aus, dass das Ausgangssignal des Komparators mit Ablauf der Zeit tB gemäß 15B von H zu L wechselt, und folglich ist eine Signalübertragung auch möglich, wenn eine Schmitt-Trigger-Schaltung mit einer längeren (langsameren) Verzögerungszeit verwendet wird.
  • 24A und 24B stellen die Definition der Verzögerungszeit einer Schmitt-Trigger-Schaltung dar. Wie in 24a dargestellt, ist tpdLH die Verzögerungszeit von dem Zeitpunkt, an dem das Eingangssignal S4 der Schmitt-Trigger-Schaltung VSPH übersteigt, bis ein Ausgangssignal S3 der Schmitt-Trigger-Schaltung unter die Schwellenspannung einer Logikschaltung der nächsten Stufe abfällt, und wie in 24B dargestellt, ist tpdHL die Verzögerungszeigt von dem Zeitpunkt, an dem das Eingangssignal S4 der Schmitt-Trigger-Schaltung unter VSPL abfällt, bis das Ausgangssignal S3 der Schmitt-Trigger-Schaltung die Schwellenspannung der Logikschaltung der nächsten Stufe übersteigt.
  • Die Verzögerungszeit der Schmitt-Trigger-Schaltung variiert in Abhängigkeit von der Varianz bei dem Halbleiterherstellungsprozess, der Temperatur und der Versorgungsspannung und ebenso von dem Wert der parasitären Kapazität, die sich aus einer Verdrahtungsverzögerung ableitet. In einem Fall, in dem die Verzögerungszeit der Schmitt-Trigger-Schaltung aufgrund einer derartigen Varianz größer als ein oberer Grenzwert ist, der im Voraus bestimmt wird, erreicht der Ausgang der Schmitt-Trigger-Schaltung eine Logik-Schwellenspannung der nächsten Stufe nicht, wie in 23 dargestellt, und es tritt eine Funktionsstörung auf.
  • Um eine derartige durch die Varianz der Verzögerungszeit verursachte Funktionsstörung zu verhindern, ist es notwendig, die Schaltpunktspannungen VSPH, VSPL wie bei der vorliegenden, in 14B dargestellten Ausführungsform 1 festzulegen und eine Signalübertragung unter Verwendung sowohl der positiven als auch der negativen Impulse durchzuführen.
  • Die Chip-Konfiguration muss ebenfalls modifiziert werden, um eine Signalübertragung unter Verwendung sowohl der positiven Impulse als auch der negativen Impulse durchzuführen. 16B stellt die Chip-Konfiguration der Signalübertragungsschaltung der vorliegenden Ausführungsform 1 dar. Wie in 16B dargestellt, sind bei der Signalübertragungsschaltung der vorliegenden Ausführungsform 1 der Transformator 22 und die Empfangsschaltung 24 auf demselben Chip konfiguriert. Wenn der Transformator 22 und die Empfangsschaltung in separaten Chips konfiguriert sind, wie in 16A dargestellt, sind der Transformator 22 und die Empfangsschaltung 24 durch Drähte 25 verbunden.
  • In diesem Fall müssen, um ein Brechen des Chips zu verhindern, das durch eine elektrostatische Entladung (ESD, ElectroStatic Discharge) verursacht wird, ESD-Schutzelemente 26 zu der Transformatorverbindungseinheit der Empfangsschaltung 24 hinzugefügt werden, wie in 17 dargestellt. Hier sind Dioden, die als ESD-Schutzelemente 26 verbunden sind, in Vorwärtsrichtung vorgespannt, und dementsprechend tritt an dem Anschluss S2 des Induktors auf der Empfangsseite keine negative Spannung auf, welche die Durchlassspannung der Dioden übersteigt, auch wenn bei dem Anschluss S2 eine negative Spannung auftritt. Daher können negative Impulse, die in den Induktoren 11 auf der Empfangsseite erzeugt werden, bei einer Signalübertragung nicht genutzt werden.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform 1 sind der Transformator 22 und die Empfangsschaltung 24 jedoch auf demselben Chip konfiguriert, wie in 16B dargestellt, und dementsprechend wird es möglich, für eine Signalübertragung einen negativen Impuls zu nutzen, der an dem Anschluss S2 der Induktoren 11 auf der Empfangsseite erzeugt wird, ohne die Notwendigkeit, die ESD-Schutzelemente 26 zu den Transformator-Verbindungsanschlüssen der Empfangsschaltung 24 hinzuzufügen.
  • Die Schaltpunktspannungen der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 bei der vorliegenden Ausführungsform 1 sind festgelegt wie folgt. Ein Festlegen wird derart eingeführt, dass, auch wenn ein maximales zulässiges dV/dt-Rauschen eingegeben wird, die Rauschspannung, die wegen des Stroms erzeugt wird, der in den parasitären Transformatorkapazitäten 20 und den parasitären Transformatorwiderständen 19 fließt, die Schaltpunktspannungen der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 nicht übersteigt.
  • Spezifisch werden die Schaltpunktspannungen der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 so festgelegt, dass Folgendes gilt: VDC + CP(dV/dt)(RP/2) < VSPH und VDC – CP(dV/dt)(RP/2) > VSPL.
  • Hier bezeichnet VDC die Eingangs-Gleichspannungsvorspannung der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14. Im Ergebnis ist ein Fehlen der Funktionsstörung dahingehend garantiert, dass die Spannung, die in den Induktoren 11 auf der Empfangsseite induziert wird, die Schaltpunktspannungen der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 nicht übersteigt, auch bei Anliegen eines dV/dt-Rauschens.
  • Als Beispiel ist die obere Schwellenspannung VSPH der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 bei der vorliegenden Ausführungsform 1 auf 3,5 V festgelegt, und die untere Schwellenspannung VSPL ist auf 1,5 V festgelegt. Des Weiteren ist VDC gleich 3,5 V, CP ist gleich 300 fF und RP ist gleich 100 Ω. Dementsprechend gilt CP(dV/dt)(RP/2) = 0,375 V, wenn dV/dt = 25 kV/μs und die vorstehenden Bedingungen erfüllt sind.
  • Als nächstes werden die Schaltung der PTL 2 und die Schaltung der vorliegenden Ausführungsform 1 verglichen. Bei der Schaltung der PTL 2 (die in 3 der PTL 2 dargestellt ist) wird ein Transformator verwendet, um ein Setz-Signal und ein Rücksetz-Signal durch eine Modifikation der Richtung des Stroms zu übertragen, der in dem Transformator fließt. Dementsprechend kann eine einpolig geerdete Schmitt-Trigger-Schaltung nicht verwendet werden, und es ist notwendig, einen Differenz-Eingangskomparator für eine Signaldetektion zu verwenden.
  • Daher wird der Leistungsverbrauch erhöht. Andererseits sind bei der vorliegenden Ausführungsform 1 zwei Transformatoren ausgebildet, und das Setz-Signal und das Rücksetz-Signal werden unter Verwendung separater Transformatoren übertragen. Dies ist vorteilhaft dahingehend, dass es im Ergebnis möglich wird, die einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 zu verwenden und einen Leistungsverbrauch zu verringern.
  • Als nächstes werden die Schaltung der PTL 3 und die Schaltung der vorliegenden Ausführungsform 1 verglichen. Bei der in 16 der PTL 3 dargestellten Schaltung ist ein Ende eines Induktors auf der Empfangsseite über einen Kondensator mit einer einpolig geerdeten Schmitt-Trigger Schaltung verbunden. Bei diesem Beispiel liegt nur ein Transformator vor, und das Setz-Signal und das Rücksetz-Signal werden durch eine Modifikation der Orientierung des Stroms unterschieden, der in dem Induktor auf der Übertragungsseite fließt.
  • Des Weiteren ist es notwendig, eine Steuerung für ein Erhöhen der Anstiegsrate und eine Verringerung der Abfallrate der Übertragungsspannung durchzuführen, was eine komplexe Übertragungsschaltung nach sich zieht. Andererseits ist es bei der vorliegenden Ausführungsform 1 nicht notwendig, die Anstiegsrate oder die Abfallrate in dem Spannungs-Schwingungsverlauf zu steuern, der an die Übertragungsseite angelegt wird, und eine Steuerung kann auf der Basis einer einfachen Schaltungskonfiguration erreicht werden.
  • Bei der Konfiguration gemäß 6 der PTL 3 ist eine Schaltung zum Modifizieren der Übertragungsspannungs-Schwingungsverlaufs erforderlich, wobei eine Kombination aus einem PWM-Signal und einem Taktsignal verwendet wird, und die Übertragungsschaltung wird noch komplexer. Die Schaltung der vorliegenden Ausführungsform 1 ist hinsichtlich der Größenordnung der Schaltung überlegen.
  • Schließlich stellt 18 Simulationsresultate in einem Fall dar, in dem ein Gate-Treibersignal unter Verwendung der Signalübertragungsschaltung der vorliegenden Ausführungsform 1 übertragen wird. Die horizontalen Achsen der graphischen Darstellungen gemäß 18 bezeichnen die Zeit. Die Bezugszeichen in den vertikalen Achsen entsprechen jeweiligen Anschlüssen gemäß 1. Des Weiteren bezeichnet VIN eine Eingangsspannung, und VOUT bezeichnet eine Ausgangsspannung.
  • Wie 18 zeigt, weist das Ausgangssignal S3 der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 eine konstante Impulsbreite auf, da die Signalübertragung unter Verwendung sowohl der positiven Impulse als auch der negativen Impulse eines Spannungssignals S2 durchgeführt wird, das in den Induktoren 11 auf der Empfangsseite erzeugt wird.
  • 19 stellt Simulationsresultate von Fällen dar, in denen ein dV/dt-Rauschen von 25 kV/μs an der Signalübertragungsschaltung der vorliegenden Ausführungsform 1 anliegt. Die horizontalen Achsen der graphischen Darstellungen gemäß 19 bezeichnen sämtlich die Zeit. Die Bezugszeichen an den vertikalen Achsen entsprechen jeweiligen Anschlüssen gemäß 1. Des Weiteren bezeichnet VIN eine Eingangsspannung, und VOUT bezeichnet eine Ausgangsspannung. Wie in 19 dargestellt, liegt ein dV/dt-Rauschen mit einer Amplitude von 200 V und Anstiegs- und Abfallzeiten von 8 ns an VIN an.
  • Die Simulationsresultate zeigen, dass das in den Induktoren 11 auf der Empfangsseite erzeugte Spannungssignal ungeachtet des hohen dV/dt-Rauschens, das anliegt, sehr schwach ist und dass dahingehend keine Funktionsstörung der Schaltung auftritt, dass das Ausgangssignal S3 der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 nicht invertiert.
  • Bei der Übertragungsschaltung 23 der vorliegenden Ausführungsform 1 wird somit ein Spannungssignal auf der Übertragungsseite, das aus einem oder einer Mehrzahl von Impulsen besteht, synchron mit der ansteigenden Flanke des Eingangssignals IN an den Übertragungsanschluss S1 des Induktors 10 auf der Übertragungsseite des Transformators 22a eingegeben, und ein Spannungssignal auf der Übertragungsseite, das aus einem oder einer Mehrzahl von Impulsen besteht, wird synchron mit der abfallenden Flanke des Eingangssignals IN in den Übertragungsanschluss R1 des Induktors 10 auf der Übertragungsseite des Transformators 22b eingegeben, wie in 2 dargestellt.
  • Der eine Anschluss von den zwei Anschlüssen von jedem der Induktoren 11 auf der Empfangsseite der Transformatoren 22a, 22b ist mit der Energieversorgung VDD2 oder der Masse der Empfangsschaltung 24 verbunden, und der andere Anschluss von den zwei Anschlüssen ist über die Kopplungskondensatoren 12 mit dem Eingangsanschluss der Signaldetektionsschaltung der Empfangsschaltung 24 verbunden. Die vorstehende Signaldetektionsschaltung besteht aus den einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14.
  • Wie in 2 dargestellt, sind die obere Schwellenspannung VSPH und die untere Schwellenspannung VSPL der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 in einer solchen Weise festgelegt, dass die Spannung an den Anschlüssen S2, R2 (oder S4, R4) der Induktoren 11 auf der Empfangsseite der Transformatoren 22a, 22b bei keinem Signal, wenn kein Eingangssignal IN eingegeben wird, zwischen der oberen Schwellenspannung VSPH und der unteren Schwellenspannung VSPL der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 liegt, die Spannung an den Anschlüssen S2, R2 (oder S4, R4) der Induktoren 11 auf der Empfangsseite der Transformatoren 22a, 22b bei der ansteigenden Flanke des Spannungssignals auf der Übertragungsseite, das in die Übertragungsanschlüsse S1, R1 der Induktoren 10 auf der Übertragungsseite der Transformatoren 22a, 22b eingegeben ist, höher als die obere Schwellenspannung VSPH der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 ist und die Spannung an den Anschlüssen S2, R2 (oder S4, R4) der Induktoren 11 auf der Empfangsseite der Transformatoren 22a, 22b bei der abfallenden Flanke des Spannungssignals auf der Übertragungsseite, das in die Übertragungsanschlüsse S1, R1 der Induktoren 10 auf der Übertragungsseite der Transformatoren 22a, 22b eingegeben wird, niedriger als die untere Schwellenspannung VSPL der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 ist. Des Weiteren sind der Transformator 22 und die Empfangsschaltung 24 auf demselben Chip ausgebildet, wie in 16B dargestellt.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform sind somit die Transformatoren 22a, 22b und die Empfangsschaltung 24 auf demselben Chip ausgebildet, und dementsprechend kann das ESD-Schutzelement weggelassen werden, das mit den Transformator-Verbindungsanschlüssen der Empfangsschaltung 24 verbunden ist. Daher kann ein negativer Impuls, der in den Induktoren 11 auf der Empfangsseite erzeugt wird, bei einer Signalübertragung genutzt werden.
  • Dementsprechend wird es möglich, eine Signalübertragung unter Verwendung sowohl von positiven Impulsen als auch von negativen Impulsen zu erreichen und einen stabilen Signalübertragungsbetrieb auch im Fall einer Varianz der Verzögerungszeit in der Signaldetektionsschaltung durchzuführen. Des Weiteren kann durch Verwenden der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen in der Signaldetektionsschaltung eine Empfangsschaltung mit einem geringen Energieverbrauch konfiguriert werden.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform 1 ist die obere Schwellenspannung VSPH der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 so festgelegt, dass sie höher als die Spannung ist, die erzeugt wird, wenn bewirkt wird, dass ein Strom mit einem Wert, der aus einem Multiplizieren einer parasitären Transformatorkapazität CP der Transformatoren 22a, 22b und einer zulässigen Änderungsrate dV/dt der Eingangs-Gleichtakt-Spannung V durch die parasitären Transformatorkapazitäten 20 der Induktoren 11 auf der Empfangsseite und die Vorspannungswiderstände 13 einer Schaltung zum Festlegen einer Gleichspannungs-Vorspannung fließt, die in den Induktoren 11 auf der Empfangsseite angeordnet ist. Ein Effekt, der als ein Resultat hervorgerufen wird, so dass die Funktionsstörung ausgeschlossen wird, die auftritt, wenn die Eingangsspannung der Signaldetektionsschaltung eine Schaltpunktspannung nicht erreicht, auch wenn ein dV/dt-Rauschen anliegt.
  • Zweite Ausführungsform
  • Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform 1 wird die Ausgabe von den einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 direkt in den RS-Flipflop 15 eingegeben, wie in 1 dargestellt. Es können jedoch Fälle auftreten, bei denen die einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 eine Funktionsstörung aufweisen und L in einem Fall, in dem ein dV/dt-Rauschen mit einer Größenordnung anliegt, die einen Wert übersteigt, der im Voraus als ein zulässiger Grenzwert bestimmt wurde, von zwei Schaltungen abgegeben wird.
  • Um eine derartige Funktionsstörung zu verhindern, kann zwischen den einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 und dem RS-Flipflop 15 eine Schaltung 27 zur Verhinderung einer Funktionsstörung durch ein Gleichtakt-Rauschen eingesetzt werden, wie in 20 dargestellt.
  • Da ein dV/dt-Rauschen sowohl an dem Transformator 22 für Setz-Signale als auch an dem Transformator 22 für Rücksetz-Signale anliegt, sind beide Eingaben an den Eingangsanschlüssen IN1 und IN2 (S3 und R3) der Schaltung 27 zur Verhinderung einer Funktionsstörung durch ein Gleichtakt-Rauschen gleich L, die zwei Ausgaben, die den Eingaben entsprechen, werden jedoch bei H gehalten, und dementsprechend ändert sich der Wert nicht, der in dem RS-Flipflop 15 festgelegt ist.
  • Ausführungsform 3
  • Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform 1 bestehen die einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 aus drei NMOS (M1, M2, M3) und drei PMOS (M4, M5, M6), wie in 12A und 12B dargestellt. Die Ausführungsform ist jedoch nicht darauf beschränkt, und es können einpolig geerdete Schmitt-Trigger-Schaltungen 14, die aus der drei NMOS (M1, M2, M3) und einem PMOS (M5) bestehen, wie in 21A dargestellt, oder einpolig geerdete Schmitt-Trigger-Schaltungen 14 verwendet werden, die aus einem NMOS (M1) und drei PMOS (M4, M5, M6) bestehen, wie in 21 dargestellt.
  • Ausführungsform 4
  • Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform 1 erzeugt die Übertragungsimpuls-Erzeugungsschaltung 9 bei der ansteigenden Flanke des Eingangssignals IN einen einzigen Impuls an dem Anschluss S1 und erzeugt bei der abfallenden Flanke des Eingangssignals IN einen einzigen Impuls an dem Anschluss R1. Die vorliegende Ausführungsform ist jedoch nicht darauf beschränkt, und es kann eine beliebige Anzahl von mehreren Impulsen gleich 2 oder größer als 2 erzeugt werden, wie in 22 dargestellt, um die Genauigkeit der Signalübertragung zu erhöhen. Auch wenn eine Funktionsstörung bei einem ersten Impuls auftritt, wird das Signal so durch irgendeinen von dem zweiten und nachfolgenden Impulsen korrigiert, die auf den ersten Impuls folgen.
  • Ausführungsform 5
  • Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform 1 sind die Transformatoren 22a, 22b und die Empfangsschaltung 24 auf demselben Chip ausgebildet, und dementsprechend können ESD-Schutzelemente weggelassen werden, die mit den Transformator-Verbindungsanschlüssen der Empfangsschaltung 24 verbunden sind. Daher können, wie vorstehend beschrieben, negative Impulse, die in den Induktoren 11 auf der Empfangsseite erzeugt werden, bei der Signalübertragung genutzt werden.
  • Bei der Ausführungsform 5 können die negativen Impulse, die in den Induktoren auf der Empfangsseite erzeugt werden, bei der Signalübertragung genutzt werden, indem in einem Fall, in dem der Transformator 22 und die Empfangsschaltung 24 in separaten Chips konfiguriert sind, wie in 16A dargestellt, eine mehrstufige Verbindung von ESD-Schutzelementen der Empfangsschaltung 24 verwendet wird.
  • 25 stellt eine Signalübertragungs-Schaltung gemäß Ausführungsform 5 dar. Bei der Konfiguration gemäß 25 sind der Transformator 22 und die Empfangsschaltung 24 in separaten Chips konfiguriert, wie in 16A dargestellt, und ESD-Schutzelemente 28, die mit GND2 verbunden sind, das in der Empfangsschaltung vorliegt, sind in mehreren Stufen verbunden.
  • Spezifisch ist bei Ausführungsform 5 ein ESD-Schutzelement 28 zwischen dem GND2 der Empfangsschaltung 24 und dem Verbindungspunkt des Anschlusses S2 der Induktoren 11 auf der Empfangsseite und dem Kopplungskondensator 12 angeordnet, wie in 25 dargestellt. In einer ähnlichen Weise ist ein weiteres ESD-Schutzelement 28 zwischen dem GND2 der Empfangsschaltung 24 und dem Verbindungspunkt des Anschlusses R2 der Induktoren 11 auf der Empfangsseite und einem Kopplungskondensator 12 angeordnet. So sind die ESD-Schutzelemente 28 zwischen GND2 und jeweiligen Eingangsanschlüssen S2, R3 der Empfangsschaltung 24 in Reihe geschaltet, die ein Übertragungssignal von der Übertragungsschaltung 23 empfangen.
  • Die ESD-Schutzelemente 28 sind parallel angeordnet, um so mehrere Stufen zu bilden. Bei dem Beispiel gemäß 25 sind die ESD-Schutzelemente 27 in zwei Stufen angeordnet. Die Anzahl von Stufen ist nicht auf 2 beschränkt, und es kann eine beliebige Anzahl von Stufen vorliegen.
  • Bei der Ausführungsform 5 sind der Transformator 22 und die Empfangsschaltung 24 als separate Chips konfiguriert, und ESD-Schutzelemente 28, die mit GND2 verbunden sind, das in der Empfangsschaltung 24 vorliegt, sind in mehreren Stufen verbunden; im Ergebnis wird es möglich, ein Brechen des Chips aufgrund einer elektrostatischen Entladung zu unterbinden und bei einer Signalübertragung negative Impulse zu nutzen, die an den Anschlüssen S2 und R2 der Induktoren 11 auf der Empfangsseite erzeugt werden. Die mehrstufig verbundenen ESD-Schutzelemente 28 müssen so festgelegt sein, dass sie bei einer elektrostatischen Entladung in Betrieb sind und dass sie bei einer negativen Impulsspannung, die bei einer Signalübertragung erzeugt wird, nicht in Betrieb sind.
  • In einem Fall, in dem zum Beispiel sowohl positive als auch negative Impulsspannungen, die bei einer Signalübertragung erzeugt werden, gleich ±1 V sind, was GND2 zu einer Referenz macht, und ein Durchlass-Spannungsabfall (VF) der ESD-Schutzelemente 28 gleich 0,6 V ist, sind die ESD-Schutzelemente 28 bei der negativen Impulsspannung –1 V, die bei der Signalübertragung erzeugt wird, nicht in Betrieb, die ESD-Schutzelemente sind jedoch stattdessen bei oder unterhalb von –1,2 V in Betrieb, was gleich dem Doppelten des Durchlass-Spannungsabfalls (VF) ist, da die ESD-Schutzelemente 28, die mit GND2 verbunden sind, in zwei Lagen seriell gestapelt sind.
  • Wenn der Durchlass-Spannungsabfall (VF) der ESD-Schutzelemente 28 so festgelegt wird, dass er größer als die Amplitude des Empfangssignals ist, die nicht größer als das Massepotential der Seite der Empfangsschaltung 24 ist, sind die mehrstufig verbundenen ESD-Schutzelemente 38 als Resultat einer elektrostatischen Entladung in Betrieb und nicht bei dem Empfangssignal der Empfangsschaltung 24, das bei der Signalübertragung erzeugt wird.
  • Bei der Ausführungsform 5 sind so der Transformator 22 und die Empfangsschaltung 24 als separate Chips konfiguriert, und die ESD-Schutzelemente, die mit GND2 verbunden sind, das in der Empfangsschaltung 24 vorliegt, sind in mehreren Stufen verbunden; im Ergebnis wird es möglich, ein Brechen des Chips aufgrund einer elektrostatischen Entladung zu unterbinden und negative Impulse, die an den Anschlüssen S2 und R3 der Induktoren 11 auf der Empfangsseite erzeugt werden, für eine Signalübertragung zu nutzen.

Claims (6)

  1. Signalübertragungs-Einrichtung, die Folgendes aufweist: – eine Übertragungsschaltung, die durch Energie von einer ersten Energieversorgung in Betrieb ist und auf der Basis von einem Eingangssignal ein Übertragungssignal erzeugt; – einen Transformator, der mit der Übertragungsschaltung verbunden ist; und – eine Empfangsschaltung, die durch Energie von einer zweiten Energieversorgung in Betrieb ist und über den Transformator das Übertragungssignal empfängt, das von der Übertragungsschaltung abgegeben wird, wobei der Transformator zwei Transformatoren aufweist, bei denen es sich um einen ersten Transformator und einen zweiten Transformator handelt, wobei jeder der Transformatoren aus einem Induktor auf der Übertragungsseite und einem Induktor auf der Empfangsseite besteht; wobei die Übertragungsschaltung ein Spannungssignal auf der Übertragungsseite, das aus einem oder einer Mehrzahl von Impulsen besteht, synchron mit einer ansteigenden Flanke des Eingangssignals in einen Übertragungsanschluss des Induktors auf der Übertragungsseite des ersten Transformators eingibt und ein Spannungssignal auf der Übertragungsseite, das aus einem oder einer Mehrzahl von Impulsen besteht, synchron mit einer abfallenden Flanke des Eingangssignals in einen Übertragungsanschluss des Induktors auf der Übertragungsseite des zweiten Transformators eingibt; wobei der eine Anschluss von zwei Anschlüssen von jedem der Induktoren auf der Empfangsseite des ersten und des zweiten Transformators mit der zweiten Energieversorgung oder Masse der Empfangsschaltung verbunden ist, während der andere der zwei Anschlüsse über Kondensatoren mit einem Eingangsanschluss einer Signaldetektionsschaltung verbunden ist, die in der Empfangsschaltung angeordnet ist; und wobei die Signaldetektionsschaltung aus einer einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltung konfiguriert ist.
  2. Signalübertragungs-Einrichtung nach Anspruch 1, wobei eine obere Schwellenspannung und eine untere Schwellenspannung der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltung derart vorgegeben sind, dass: eine Spannung an dem anderen Anschluss von jedem der Induktoren auf der Empfangsseite des ersten und des zweiten Transformators bei Fehlen eines Signals zwischen der oberen und der unteren Schwellenspannung liegt; eine Spannung an dem anderen Anschluss von jedem der Induktoren auf der Empfangsseite des ersten und des zweiten Transformators bei einer ansteigenden Flanke des Spannungssignals auf der Übertragungsseite, das in die Übertragungs-Anschlüsse der Induktoren auf der Übertragungsseite des ersten und des zweiten Transformators eingegeben wird, höher als die obere Schwellenspannung der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltung ist; und eine Spannung an dem anderen Anschluss von jedem der Induktoren auf der Empfangsseite des ersten und des zweiten Transformators bei einer abfallenden Flanke des Spannungssignals auf der Übertragungsseite, das in die Übertragungsanschlüsse der Induktoren auf der Übertragungsseite des ersten und des zweiten Transformators eingegeben wird, niedriger als die untere Schwellenspannung der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltung ist.
  3. Signalübertragungs-Einrichtung nach Anspruch 2, wobei die obere Schwellenspannung der einpolig geerdeten Schmitt-Trigger-Schaltung auf einen Wert festgelegt ist, der höher als jener der Spannung ist, die erzeugt wird, wenn bewirkt wird, dass ein Strom mit einem Wert, der aus einem Multiplizieren einer parasitären Transformatorkapazität des ersten und des zweiten Transformators und einer zulässigen Änderungsrate der Eingangs-Gleichtakt-Spannung resultiert, durch parasitäre Kapazitäten der Induktoren auf der Empfangsseite und durch Vorspannungswiderstände von jeweiligen Schaltungen zum Festlegen einer Gleichspannungs-Vorspannung hindurch fließen, die in den Induktoren auf der Empfangsseite angeordnet sind.
  4. Signalübertragungs-Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Transformator und die Empfangsschaltung auf demselben Chip ausgebildet sind.
  5. Signalübertragungs-Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Transformator und die Empfangsschaltung auf separaten Chips ausgebildet sind, und wobei die Signalübertragungs-Einrichtung ferner ESD-Schutzelemente aufweist, die in Reihe in mehreren Stufen zwischen Masse und einem Eingangsanschluss der Empfangsschaltung geschaltet sind, die das Übertragungssignal von der Übertragungsschaltung empfängt.
  6. Signalübertragungs-Einrichtung nach Anspruch 5, wobei ein Durchlass-Spannungsabfall der ESD-Schutzelemente, die in einer mehrstufigen Weise verbunden sind, so festgelegt ist, dass er größer als eine Amplitude eines Empfangssignals ist, die gleich dem Massepotential auf der Seite der Empfangsschaltung oder kleiner als dieses ist; und wobei die ESD-Schutzelemente, die in einer mehrstufigen Weise verbunden sind, bei einer elektrostatischen Entladung in Betrieb sind und auf der Basis des Empfangssignals der Empfangsschaltung, das bei einer Signalübertragung erzeugt wird, nicht in Betrieb sind.
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