DE2029901A1

DE2029901A1 - Schaltungsanordnung zur Störsignalunterdrückung bzw. -dämpfung

Info

Publication number: DE2029901A1
Application number: DE19702029901
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Kaiser
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-06-18
Filing date: 1970-06-18
Publication date: 1971-12-23
Also published as: US3805090A; FR2099235A5

Description

Schaltungsanordnung zur Störsignalunterdrückung bzw, -dämpfung

Die störungsfreie Übertragung hoher Signalfrequenzen von Gebern zum Steuerschrank elektronischer Anlagen bereitet besondere Schwierigkeiten, wenn die Verbindungsleitungen sehr lang und starken Störern ausgesetzt sind. Durch Verwendung geschirmter Verbindungsleitungen können zwar vorwiegend kapazitive und teilweise auch induktive Einstreuungen von der Signalleitung ferngehalten werden? die Verwendung geschirmter Kabel fordert jedoch erhöhte Einrichtungskosten. Dazu kommt, daß bei bestimmten räumlichen Verhältnissen bei den Benutzern von Steueranlagen, besonders Werkzeugmaschinensteuerungen, Geber und Steuerschrank an verschiedenen, weit voneinander entfernten Orten vorgesehen sind, zwischen denen jedoch bereits Kabelverbindungen bestehen und von denen einige Adern für Steuer- zwecke herangezogen werden sollen. Oft ist es auch wünschenswert, Signale höheren Niveaus in dem gleichen Kabel zu übertragen, welches auch Stromversorgungsadern enthält, oder bei dem einige oder mehrere Adern für Nachrichtenübertragungszwecke (Telefon, Fernschreiber) belegt sind.

Demgemäß besteht der Wunsch, bei bereits vorhandenen Kabeln mit mehreren anderweitig ausgenutzten Adern über etwaige noch freie Adern.auch noch elektronische Steuersignale möglichst störungsfrei über längere Strecken bei hoher Signalfrequenz zu übertragen. Die Probleme werden hierbei umso kritischer, je mehr die höher frequente und damit störempfindlichere, integrierte Schaltkreistechnik bei der Industrie-Elektronik Eingang ' findet. .

Neuere integrierte Schaltkreise haben Anschlußklemmen, welche

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direkt mit der Basis des jeweiligen Gattereingangstransistors oder weiterer folgender Transistoren verbunden sind, so daß die jeweilige Basis des Eingangstransistors oder der weiteren Transistoren von außen zugänglich wird und somit — den gewonnenen Erkenntnissen entsprechend - für Entstörungszwecke mit herangezogen werden kann. Damit ist es beispielsweise möglich, einen sogenannten Integrierkondensator zwischen Kollektor und Basis des Ansteuertransistors, etwaiger weiterer folgender Transistoren oder über zwei und mehr Transistorstufen hinweg anzuschließen, um die Schaltflanken weitgehend beliebig flach gestalten zu können, was eine größere- Flankenzeit ergibt. Durch diese Maßnahme läßt sich - wie erkannt wurde - der interne Störabstand einer Steuerung recht wesentlich erhöhen.

Die Maßnahme, Kollektor und Basis eines Siliziumplanartransistors durch einen Integrierkondensator zu überbrücken, ist an sich bekannt, um damit ausgerüstete Bausteine "langsamer" zu machen. Im Rahmen von Untersuchungen über Störsignalunterdrückungen wurde jedoch erkannt, daß auch längere Eingangsleitungen (Kabel) ohne zusätzliche Filter unmittelbar auf den Eingang eines integrierten Schaltkreises geführt werden können, weil die Zuschaltung eines Integrierkondensators zwischen Kollektor und Basis des Transistors oder zwischen Kollektor des einen Transistors und der Basis eines diesem vorgeschalteten Transistors störbefreiende Wirkungen ausübt. Das Eingangskabel muß jedoch geschirmt sein, weil starke fremde Störspannungen die Spannungsfestigkeit eines integrierten Bausteins überschreiten und zu seiner Zerstörung führen könnten»

Für Entstörungszwecke ist vorgeschlagen worden, der Kabelverbindung zwischen Signalgeber und Baustein eine Zenerdiode am Bausteineingang zuzuordnen und so zu schalten, daß überschwellige Störsignalspannungen auf der Leitung über die Zenerdiode nach Masse abgeleitet werden, während die Wutzsignale, die in ihrer Amplitude, unterhalb der Zenerspannung der gewählten Zenerdiode liegen, unbeeinträchtigt weiterverarbeitbar sind.

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Demgemäß besteht die Erfindung bei einer Schaltungsanordnung zur Störsignalunterdrückung bzw. -dämpfung in den aktiven Eingangskreisen (Gattern) kontaktloser Steuer- und Regelanlagen, insbesondere in integrierter Schaltkreistechnik aus NAND-Gattern,darin, daß Kollektor und Basis der Transistpren, besonders des Gattereingangstransistors, durch einen Integrierkondensator überbrückt sind und außerdem'die Eingangssteuersignale über ein Schwellwertglied, z.B. eine Zenerdiode, geführt sind, dessen Schwellwert (Zenerspannung) knapp oberhalb der Nutzsignalspannung gewählt ist.

Dämpfungsglieder aus einem Gegenkopplungskondensator (Integrierkondensator) zwischen Kollektor und Basis der Transistoren sowie aus einer Zenerdiode am Bausteineingang stellen in ihrer Kombination ein wirksames Entstörungsmittel gegenüber Fremdstörern dar: Die Zenerdiode leitet die überschwelligen Störspannungen unmittelbar von der Eingangsleitung auf den Bezugsleiter M ab, während die Restspannung (Zenerspannung) bzw. die Spannungszeitfläche durph die Gegenkopplung unwirksam gemacht wird. Man erreicht durch, diese Kombination eine wirksame Dämpfung bei Erhaltung einer relativ hohen Signalfolge, ohne daß eine Kabelschirmung oder eine Verwendung von platzfordernden Filtern, z.B. in T- oder Tf -Form, benötigt wird.

Die Erfindung sei nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. .

Die Figur veranschaulicht ein bekanntes NAND-Gatter mit zwei Eingängen E1 und E2 sowie dem Ausgang A. Das Gatter enthält einen Eingangstransistor T1 und die Ausgangstransistören T2 und T3 in totem-pole-Ausgangsschaltung. Die Basis des Transistors Tl ist zugänglich, und an die Außenklemme B des Bausteins geführt. In der Darstellung ist der Eingang E1 über die Zenerdiode Z mit dem Bezugspotential M verbunden, wodurch eine Ableitung überschwelliger Störsignalspannungen gewährleistet ist, soweit solche über den Eingang E1 einlaufen. Auch der Eingang E2 kann entsprechend beschältet und gegebenenfalls mit einer

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weiteren Zenerdiode Z¹ nachgerüstet sein. Kollektor und Basis des Transistors 11 sind durch einen Integrierkondensator C überbrückt. Die Nachrüstung des NAND-G-atters mit einem solchen Integrierkondensator ist dadurch realisierbar, daß man die Ausgangsklemme A, die ja mit dem Kollektor des Transistors T1 verbunden ist, über den Kondensator C mit der Basis des Transistors T1, d.h. mit der Klemme B, verbindet.

Um die Zenerdioden Z bzw. Z' für geringe Verlustleistungen auslegen zu können, kann zweckmäßig in den Längszweig der jeweiligen Zenerdiode, d.h. in die jeweilige Eingangsleitung, ein Widerstand R bzw. R¹ eingeführt werden. Die Zenerdiode Z, der Widerstand R und der Kondensator C können auch in den Baustein integriert sein.

Die Zenerdiode Z kann im Bedarfsfalle auch durch eine einfache Diode ersetzt sein, da auch diese ja einen Schwellwert aufweist. Es ist zweckmäßig, jedem Eingang E jeweils zwei Dioden D1 und D2 zuzuordnen, von denen die eine zum positiven Potential (Betriebspotential), die andere zum Bezugspotential M hingeschaltet ist, wie dies die Nebenfigur veranschaulicht. Die zwischen Eingang E und der positiven Betriebsspannung (+) geschaltete Diode D1'verhindert positive Überspannungen, die nach M (Bezugspotential) geschaltete Diode D2 negative Überspannungen. Auch diese Dioden können in den Baustein integriert sein. ^i-,

1 Figur

4 Patentansprüche

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Claims

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Patentanspräche

Schaltungsanordnung zur Störsignalunterdrückung in den aktiven Eingangskreisen (Gattern) kontaktloser Steuer- und Regelanlagen, insbesondere in integrierter Schaltkreistechnik aus NAND-Gattern, dadurch gekennzeichnet, daß Kollektor und Basis der Transistoren, besonders des Gattereingangstransistors, durch einen „,Integrierkondensator (C) überbrückt sind und außerdem die Eingangssteuersignale über ein Schwellwertglied (Z, D), z.B. eine Zenerdiode, geführt sind, dessen Schwellwert (Zenerspannung) knapp oberhalb der Nutζsignalspannung gewählt ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 für Gatterbausteine in integrierter Technik, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrierkondensator (C)und/oder das Schwellwertglied (Z, D) in den Baustein integriert sind.
3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwellwertglied aus zwei Dioden (D1, D2) besteht, von denen die eine zum Betriebspotential (+), die andere zum Bezugspotential (M) hin durchlässig | ist.
4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2 mit einer Zenerdiode als Schwellwertglied, dadurch gekennzeichnet, daß in den Längszweig der Zenerdiode (Z, Z¹) bzw. in die zugehörige Eingangsleitung (E) ein Widerstand (R, R^r) eingefügt ist.

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