DE2240803A1

DE2240803A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR EVALUATION OF DC SIGNALS

Info

Publication number: DE2240803A1
Application number: DE2240803A
Authority: DE
Inventors: Ernst Dipl Ing Schuhbauer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-08-18
Filing date: 1972-08-18
Publication date: 1974-02-28
Also published as: ZA734802B; AU5835073A; BE803721A; FR2196562A1; NL7311262A; FR2196562B1; DE2240803C3; DE2240803B2; IT992969B; GB1427575A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München, 1 8.AUG. 197 2 Berlin und München Wittelsbacherplatz 2SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Munich, AUG. 1. 197 2 Berlin and Munich Wittelsbacherplatz 2

72/208772/2087

Schaltungsanordnung zur Bewertung von GleichstromsignalenCircuit arrangement for evaluating direct current signals

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Bewertung von Gleichstromsignalen mit Hilfe einer Schwellenschal feurig mit HiIfaspannung, insbesondere für die Fernßchreib- und Datenübertragung.The invention relates to a circuit arrangement for the evaluation of direct current signals with the help of a threshold scarf fiery with auxiliary voltage, in particular for the Fernßchreib- and data transfer.

Derartige Schaltungsanordnungen Bind bereits bekannt. Bei der Übertragung von Gleichstrom-Einfachstromsignalen über Leitungen müssen am Empfänger meist Seir.vellenschaltungen eingebaut werden. Dies.ist notwendig, um eingekoppelte Störungen kleiner. Amplitude unwirksam zu machen. Vor allem aber dient eine solche Schwellenschaltung dazu, um bei den meist ungleichen Zeitkonstanten für Ladung und Entladung der Leitung den Abtastzeitpunkt so wählen zu können, daß ein Minimum an Verzerrungen entsteht. Im Bereich der Fernschreib- und Datenübertragung ist diese Schwelle im allgemeinen für. jede Leitung individuell einstellbar, um bei den sehr unterschiedlichen Leitungs- und Übertragungsbedingungen optimale Verhältnisse, d.h. vor allem einen optimalen Verzerrungsabgleich zu erreichen. Zusätzlich müssen derartige Schwellenschaltungen noch je nach Anwendung eine oder mehrere der folgenden Forderungen erfüllen: a) niedriger Innenv/iderstand bzw. kleiner Spannungsabfall, -b) galvanische Trennung zwischen Eingang und Ausgang. Die Notwendigkeit der galvanischen Trennung hat sicherheitstechnische und übertragungstechnische Gründe. Besonders bei schneller Datenübertragung erhält man die geforderte Nebensprechdämpfung nur bei erdfreier Übertragungsstrecke.
c) Begrenzung der Einstellmöglichkeit. Die Einstellung er- Such circuit arrangements bind already known. When transmitting direct current single current signals via cables, Seir.velle circuits usually have to be built into the receiver. This is necessary to reduce coupled interference. To make amplitude ineffective. Above all, however, such a threshold circuit is used to be able to select the sampling time with the mostly unequal time constants for charge and discharge of the line in such a way that a minimum of distortion occurs. In the field of telex and data transmission, this threshold is generally for. Each line can be set individually in order to achieve optimal conditions, ie above all an optimal distortion compensation, for the very different line and transmission conditions. In addition, such threshold circuits must meet one or more of the following requirements, depending on the application: a) low internal resistance or small voltage drop, -b) galvanic isolation between input and output. The necessity of galvanic isolation is due to safety and transmission reasons. Particularly with fast data transmission, the required crosstalk attenuation is only obtained when the transmission path is floating.
c) Limitation of the setting options. The setting

VPA 9/240/1048 . - 2 -VPA 9/240/1048. - 2 -

409809/0739409809/0739

. folgt unter bestimmten Toleranzbedingungen. Ss muß verhindert v/erden, daß die Punktion bei anderen Verhältnis-Ben unsicher wird.. follows under certain tolerance conditions. Ss must be prevented v / ground that the puncture at other ratio-ben becomes insecure.

d) niedriger Temperaturkoeffizient und geringe Alterung.d) low temperature coefficient and low aging.

e) möglichst steiler Durchlauf durch die Schwelle, um ein nicht eindeutiges Verhalten ("Preller") zu vermeiden.e) the steepest possible pass through the threshold to get a to avoid ambiguous behavior ("bounce").

Ea ist bereits eine Vielzahl von Schwellenschaltungen bekannt gev/orden, die die genannten Bedingungen mehr oder weniger erfüllt. Keine der bisher bekannten Schaltungen erfüllt jedoch alle Bedingungen. Eine einfache Schwellenschaltung zeigt die Figur 1. Die Schwelle wird hier durch die Ansprechgrenze des Relais RE erzeugt. Diese Schaltung erfüllt die Bedingungen a) und b). Die galvanische Trennung zwischen Eingang und Ausgang ergibt sich durch die Trennung von Relaiskreis und Kontaktkreis. Dabei ist zu beachten, daß die galvanische Trennung erst nach der Bewertung durch die Schv/ellenschaltung erfolgt. Figur 2 zeigt die in Fernschreibteilnehmeranschlußschaltungen vielfach verwendete Umsetzerschaltung. Die hier angewendete Schwellenschaltung benötigt eine Hilf3spannung. Aus diesem.Grunde sind zwar die Bedingung c) und bei geeigneter Dimensionierung auch die Bedingungen a), d) und e) erfüllbar; die Bedingung b), betreffend die galvanische Trennung zwischen Eingang und Ausgang ist jedoch nicht erfüllbar. Die Hilfsspannung müßte in der Praxis beispielsweise einem Netzgerät entnommen v/erden, das auch andere nicht erdfreie Stromkreise zu versorgen hätte, so daß die Schwellenschaltung auf diese V/eise immer Verbindung mit Erde hätte. Im übrigen könnte schon die Kapazität des Netztrafos eines Netzgerätes gegen Erde störend wirken. Die Nachteile, die sich durch die fehlende galvanische Trennung ergeben, könnte man bei der Schaltung nach Figur 2 nur dadurch beseitigen, daß man eine erdfreie Hilfsspannungsquelle verwendet. Eine solche Stromversorgung ist jedoch aufwendig und verursacht hohe Kosten; 3ie kommtA large number of threshold circuits are already known which more or less meet the stated conditions. However, none of the circuits known to date fulfills all conditions. A simple threshold circuit is shown in FIG. 1. The threshold is generated here by the response limit of the relay RE. This circuit fulfills conditions a) and b). The galvanic separation between input and output results from the separation of relay circuit and contact circuit. It should be noted that the galvanic isolation is only carried out after the evaluation by the threshold circuit. FIG. 2 shows the converter circuit which is frequently used in telex subscriber connection circuits. The threshold circuit used here requires an auxiliary voltage. For this reason, it is true that condition c) and, given suitable dimensioning, conditions a), d) and e) can be met; however, condition b) relating to the electrical isolation between input and output cannot be met. In practice, the auxiliary voltage would have to be taken from a power supply unit, for example, which would also have to supply other non-floating circuits, so that the threshold circuit would always have a connection to earth in this way. In addition, the capacity of the mains transformer of a power supply unit could have a disruptive effect on earth. The disadvantages resulting from the lack of galvanic isolation could only be eliminated in the circuit according to FIG. 2 by using an ungrounded auxiliary voltage source. However, such a power supply is complex and causes high costs; 3 she is coming

ΎΡΑ 9/240/1048 - 5 - ΎΡΑ 9/240/1048 - 5 -

409809/0739409809/0739

deshalb nicht in Präge. Bekannt ist auch die in Figur 3 dargestellte Schwellenschaltung nach dem Eompensationsprinzip. V/egen der notwendigen, nicht erdfreien Hilf Bespannung U erfüllt auch diese Schaltung nur die Bedingungen a) , c)", d) und e). Die Bedingung b) ist nicht erfüllbar. Es ergibt sich, daß sich bei Verwendung einer Hilfsspannung bessere Schaltungen entwickeln lassen als ohne Verwendung einer Hilfsspannung. Eine der gestellten Forderungen, die Forderung nach galvanischer Trennung zwischen Eingang und Ausgang, ist jedoch mit den an sich guten Schaltungen mit Hilfsspannung nicht zu erfüllen.therefore not in embossing. The one shown in FIG. 3 is also known shown threshold circuit according to the compensation principle. Because of the necessary, non-floating auxiliary voltage U, this circuit also only fulfills the conditions a), c) ", d) and e). Condition b) cannot be fulfilled. It turns out that when using an auxiliary voltage Better circuits can be developed than without the use of an auxiliary voltage. One of the demands made, the requirement for galvanic separation between input and output, however, is good in itself Circuits with auxiliary voltage cannot be fulfilled.

Der Erfindung liegt die Aufgabe -zugrunde, die Nachteile der bekannten Schaltungsanordnung zur-Bewertung von Gleichstromsignalen zu beseitigen und insbesondere feine Schaltung anzugeben, die die galvanische Trennung zwischen Eingang und Ausgang und die Verwendung einer nicht erdfreien Hilfsspannung ermöglicht.The invention is based on the object, the disadvantages the known circuit arrangement for evaluating direct current signals eliminate and especially fine circuit specify the galvanic isolation between input and output and the use of a non-floating Auxiliary voltage enables.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch' gelöst, daß vor die Schwellenschaltung eine Koppelschaltung mit' galvanischer Trennung zwischen Eingangs- und Ausgangskreis geschaltet ist. Bei der erfinäungsgerr.äßen Schaltung wird aloo die sonst nach der Bewertung der Gleichstroresignsle erfolgende galvanische Trennung vor di'e Schwellenschaltung verlegt. Für diese galvanische Trennung können die üblichen Koppelschaltungen verwendet werden; Besondere Forderungen an die Linearität der Übertragung werden dabei nicht gestellt. Es" mu3 lediglich ein eindeutiger Zusammenhang ■ zwischen'Eingangs- und Ausgangsgröße bestehen. Dieser ist bei der erfindungsgemäßen Schaltung leicht und beliebig genau realisierbar, da wegen der Verlegung der galvanischen Trennung vor die Schwellenschaltung nun eine nicht erdfreie Hilfsspannung, d.h. die normale Betriebsspannung verwendbar ist. Dadurch können beliebige Kompen-According to the invention, this object is achieved in that in front of the threshold circuit a coupling circuit with 'galvanic Separation between input and output circuit is switched. With the circuit according to the invention aloo the otherwise after the evaluation of the DC signals galvanic separation before the threshold circuit relocated. The usual coupling circuits can be used for this galvanic separation; Special There are no requirements for the linearity of the transmission. It just has to be a clear connection ■ exist between the input and output variables. This can easily be implemented with the circuit according to the invention and as precisely as desired, since the relocation of the galvanic isolation in front of the threshold circuit now a non-floating auxiliary voltage, i.e. the normal operating voltage is usable. This allows any compensation

VPA 9/240/1048 - 4 -'VPA 9/240/1048 - 4 - '

409809/0739409809/0739

BADBATH

sationsschaltungen eingefügt v/erden.Station circuits inserted v / earth.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den anhand der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.Further details of the invention emerge from the Embodiments illustrated with reference to the drawings.

Es zeigen:Show it:

Figur 4 eine Schwellenschaltung nach dera Kompensationsprinzip und eine vorgeschaltete Koppelschaltung mit galvanischer Trennung durch einen Übertrager,FIG. 4 shows a threshold circuit according to the compensation principle and an upstream coupling circuit galvanic isolation through a transformer,

Figur 5 eine Schwellenschaltung nach dem Korapensationsprin-zip und eine vorgeschaltete Koppelschaltung mit einem optoelektronischen· Koppelelement.Figure 5 shows a threshold circuit according to the Korapensationsprin-zip and an upstream coupling circuit with an optoelectronic coupling element.

Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das aus der bekannten Schaltung nach Figur 3 entwickelt worden ist. K1 ist eine an sich bekannte Koppelschaltung, wie sie in elektronischen Telegrafiesignalübertragern verwendet wird. Über den Übertrager dieser Koppelschaltung wird eine Wechselspannung übertragen, die mit Hilfe der Diode D2 gleichgerichtet v/ird. Die Hilfsspannungsquelle U, der Widerstand R2 und die Zenerdiode DZ bilden die Stromversorgung der Schaltung. Die Schaltung wirkt in folgender Weise: Die llilfsspannungsquelle U liefert einen KompensationsatroKi von beispielsweise 2JmA, der durch den regelbaren Widerstand R1 und die Diode i)1 fließt. Steigt der Signalstron langsamΛυη Null auf 4OmA, so kompensiert sich dieser bis zu einem Wert von 2ümA mit dem: von der Hilfsspannungsquelle U gelieferten Kompensationsctrom. Durch den Transistor T fließt also kein Strom. Überschreitet der Signalstrom einen «Vert von 2OmA, so fließt ein Strom durch die Basis-Err.itter-Strecke des Transistors T; die Schwelle ist also erreicht und der Transistor T ist leitend. Mit dem V/iderstand R1 kann die Höhe der Schwelle eingestellt v/erden.FIG. 4 shows an exemplary embodiment of the invention which has been developed from the known circuit according to FIG is. K1 is a coupling circuit known per se, as used in electronic telegraph signal transmitters. An alternating voltage is transmitted via the transformer of this coupling circuit, which is rectified with the aid of the diode D2 v / ird. The auxiliary voltage source U, the resistor R2 and the Zener diode DZ form the power supply for the circuit. The circuit works in the following way: The auxiliary voltage source U supplies a KompensationsatroKi of, for example, 2JmA, which is generated by the adjustable resistor R1 and the diode i) 1 flows. The signal current increases slowlyΛυη Zero to 40mA, this is compensated up to a value of 2ümA with the: supplied by the auxiliary voltage source U. Compensation current. So no flows through the transistor T. Current. If the signal current exceeds a «Vert of 20mA, so a current flows through the base-Err.itter path of the transistor T; the threshold has thus been reached and the transistor T is conductive. With the V / resistance R1 the height of the threshold set v / earth.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Figur 5· Anstelle eines Übertragers ist hier ein an sich bekanntes optoelektronisches Koppelelement K2 vorgesehen. Die Schwel-VPA 9/240/1048 .. . - 5 -Another embodiment of the invention is shown in FIG. Instead of a transformer, a known optoelectronic coupling element K2 is provided here. The Schwel VPA 9/240/1048 ... - 5 -

409809/0739409809/0739

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

22408Ö322408Ö3

lenschaltung selbst arbeitet ebenfalls nach dem Kompensationsprinzip. An die Stelle der Hilfsspannung U tritt hier die Versorgungsspannung des Operationsverstärkers V. Neuerdings sind auch piezoelektrische Koppelelemente bekannt geworden. Auch diese sind in einer Anordnung nach der Erfindung verwendbar.The circuit itself also works according to the compensation principle. The auxiliary voltage U takes the place of here the supply voltage of the operational amplifier V. Recently Piezoelectric coupling elements are also known. These are also in an arrangement according to the invention usable.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist insbesondere für Datenendeinrichtungen bzw. Datenübertragungseinrichtungen beim Teilnehmer und für Teilnehmerschaltungen im Amt .geeignet.The circuit according to the invention is in particular for data terminal equipment or data transmission facilities at the subscriber and for subscriber circuits in the office.

4 Patentansprüche .4 claims.

5 Figuren .5 figures.

VPA 9/240/1048 - 6 -VPA 9/240/1048 - 6 -

U0 980 9/0 739 U 0 980 9/0 739

Claims

1. Circuit arrangement for evaluating green current signals with the aid of a threshold circuit with auxiliary voltage, in particular for Pernschreib- and data transmission, thereby characterized in that in front of the threshold circuit a coupling circuit (K1, K2) with galvanic Separation between the input and output circuit is switched.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized through a coupling circuit with galvanic isolation through a transformer.

3 · Circuit arrangement according to claim 1, connected by a coupling circuit with galvanic isolation through an optoelectronic coupling element.

4. Circuit arrangement according to claim 1, characterized through a coupling circuit with galvanic Separation by a piezoelectric coupling element.

VPA 9/240/1048

409809/0739409809/0739