DE2455517A1

DE2455517A1 - Schaltungsanordnung zur zeitlichen parallel/serien-umwandlung elektrischer signale

Info

Publication number: DE2455517A1
Application number: DE19742455517
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Koyama
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1973-11-28
Filing date: 1974-11-23
Publication date: 1975-06-05
Also published as: GB1486294A; JPS5085265A

Description

08-3612 Ge \:1. November 1974

YAMATAKE-IIONEYWELL COMPANY LTD. Tokio, Japan

Schaltungsanordnung zur zeitlichen Parallel/Serien-Umwandlung elektrischer Signale.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Umwandlung mehrerer gleichzeitig anstehender Eingangssignale in eine zeitliche Folge von den Eingangssignalen entsprechenden Ausgangssignalen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine insbesondere für die Meßwerterf assung oder Mehrfachregelung verwendbare Umwand lungs schaltung dieser Art für analoge Eingang.sSignaIe zu schaffen, welche einerseits mit einer hohen Abtastgeschwindigkeit betrieben werden kann und andererseits eine Verfälschung der umgewandelten Signale durch die zur galvanischen Trennung von Eingangs- und Ausgangskreis, sowie die zur Umwandlung dienenden Schaltungsteile vermeidet.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Zur Erläuterung wird im folgenden auf in den Zeichnungen wiedergegebene Ausführungsbeispiele Bezug genommen. Darin zeigt

Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung, Figur 2 den Verlauf der Steuersignale für die Betätigung der verschiedenen Schalteinrichtungen, -

die Figuren 3 und 4 zwei weitere Avisführungsbeispiele der Schaltung; anordnung.

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In Figur 1 ist jedem Signalkanal entsprechend den Eingängen E₁ bis

E, ein Trenntransformator T, bis T zugeordnet, welcher über einen η ± η

ersten Kontakt SW.. bis SW. eines Eingangswahlschalters primärseitig mit der einen Eingangsklemme in Verbindung steht. Der Einfachheit halber sind die Schalter als mechanische Schalter dargestellt, obwohl sie in der praktischen Ausführungsform vorzugsweise als elektronische Schalter, beispielsweise Feldeffekttransistoren ausgebildet sind. Auf der Sekundärseite jedes Trermtransformators ist ein weiterer Kontakt SW_?, bis SW~ des Eingangswahlschalters angeordnet, v/elcher gleichzeitig mit dem primärseitigen Kontakt geschaltet wird. Die den einzelnenVE^Dis E zugeordneten Eingangswählschalter v/erden nacheinander in zeitlicher Staffelung betätigt. Auf diese Weise werden nacheinander die Ausgangssignale der verschiedenen Trenntransformatoren an den Eingang eines Verstärkers A mit vorgegebenem Verstärkungsgrad gelegt. Sein Ausgang ist mit der einen Klemme jedes der Schalter SW-., bis SW_ einer ersten Gruppe von Schaltern verbunden, welche in der gleichen Reihenfolge wie die Eingangswahlschalter und synchron mit diesen betätigt werden. Kondensatoren C,, bis C₁ sind jeweils zwischen die andere Klemme des 11 In

genannten Schalters der ersten Gruppe und Masse eingeschaltet. Auf diese Weise werden die Eingangssignale E, bis E nacheinander verstärkt und die verstärkte Spannung jeweils dem dem betreffenden Signalkanal zugeordneten Kondensator zugeleitet und auf diesem gespeichert. Die Schließzeit der Schalter SW-, bis SW- der Schalter der ersten Gruppe ist kurz im Vergleich zur Schließzeit der Schalter SW_?, bis SW„ im Eingangswahlschalter. Hierdurch werden nachteilige Einflüsse der Übergangsvorgänge in den Trenntransformatoren auf das Eingangssignal verhindert. Zusammen mit einem Taktsignal P_Q v/erden die Steuersignale P, bis P nacheinander den UND-Gattern G₁ bic Ci

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zugeleitet, deren Ausgangssignale die Schalter SW₃, bis SW₃ steuern, während die Kontakte SW.. bis SW, und SW«, bis SW₃ des Eingangswahlschalters unmittelbar durch die genannten Steuerimpulse P. bis P betätigt werden.

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Die Spannung an den Belegungen der Kondensatoren C,, bis C. werden einzeln über die durch Lesesignale CH, bis CK gesteuerten Schalter SW.. bis SW, der zweiten Schaltergruppe dem Ausgang 0 der Schaltungsanordnung zugeleitet.

Zur Erläuterung der Betriebsweise wird nachfolgend zusätzlich auf Figur 2 Bezug genommen. Die Eingangswahlschalter SW., bis SW, und SW₂-, bis SW₂ werden nacheinander durch die Steuersignale P, bis P

geschlossen,wie sie in den Kurvenzügen a bis d in Figur 2 wiedergegeben sind. Die Schalter SW₃₁ bis SK₃ der ersten Schaltergruppe werden wie oben erwähnt durch die Ausgangssignale der UND-Gatter G, bis G im Rhythmus des Taktsignals P_ geschlossen war, wie dies in Figur 2 durch die Kurvenzüge f bis e dargestellt ist. Auf diese Weise werden die Eingangssignale an den Eingängen E, bis E in Form verstärkter elektrischer Spannungen auf die Kondensatoren C,, bis C-j gegeben. Diese Spannungen, welche nacheinander an die Kondensatoren gelegt v/erden, gelangen-beim Schließen der Schalter SW., bis SW. nacheinander an die Ausgangsklenane O. Dadurch, daß man die " Schließzeit der Schalter SW₃₁ bis SVJ₃ kurz macht im Vergleich zur Schließzeit der Schalter SW_n, bis SK, und SW_n, bis SW₀ des Ein-

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gangswahlschalters kann der durch die Umschaltung der Eingangssignale bedingte Einfluß der Rücklaufspannung im Transformator beseitigt werden. Da an den Kondensatoren jeweils Spannungen stehen, welche der betreffenden Eingangsspannung proportional sind und da das Auslesen dieser Spannungen mit Hilfe der Schälter SW₄, bis SW₄ erfolgt, kann die Klemmenspannung an den Kondensatoren den Eingangssignalen genau folgen, so daß keine Störung der Ausgangsspannungsform auftritt, selbst dann wenn die Abtastschalter SW,^ bis SW₄ mit hoher Geschwindigkeit betätigt werden.

Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, bei welchem der Ausführungsform gemäß Figur 1 entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Auch hier ist jedem Signalkanal ein Trenntransformator mit primärseitigem Kontakt des Eingangswahlschalters

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zugeordnet. Der gemeinsame Verstärker A ist hier jedoch dem gemeinsamen Ausgang O unmittelbar vorgeschaltet. Damit liegen die Schalter EW₃₁ bis SK_3n der ersten Schaltergruppe unmittelbar zwischen Trenntransformator und Speicherkondensator C,, bis C, . Die Klemmenspannungen an den Kondensatoren werden wiederum mit Hilfe der Schalter SW₄, bis SW. einer zweiten Schaltergruppe abgetastet, die ausgangsseitig gemeinsam an den Eingang des Verstärkers A angeschlossen ist. In diesem Falle ist die Einschaltdauer der Schalter SVi₃- bis SW₃ der ersten Gruppe kurz im Vergleich zur Einschaltdauer der Schalter SW,. bis SW, des Eingangswahlschalters. Wie bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 wird auch bei derjenigen nach Figur 3 die Spannung an den einzelnen Kondensatoren aus der Eingangsspannung durch Schließen der Schalter SW,- bis SW, und SW₃, bis SW₃ für eine konstante Zeitdauer „erhalten. Die Eingangsschaltgeschwindigkeit wird bestimmt durch die Ansprechgeschwindigkeit äer Schalter SW-, bis SW. und des Verstärkers A, so daß auch hier miteiner hohen Abtastgeschwindigkeit gearbeitet werden kann.

Während bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen jedeia Signalkanal ein besonderer Trenntransformator zugeordnet ist, kann die Anordnung auch derart getroffen sein, daß ein gemeinsamer Trenntransformator für sämtliche Kanäle verwendet wird, welcher auf der Eingangsseite mit einer der Anzahl der Kanäle entsprechenden Anzahl .von Eingangsklemmen verbunden ist. Die übertragung der Eingangs— signale bei galvanischer Trennung von Eingangs- und Ausgangskreis kann, wie Figur 4 zeigt, anstatt durch Trenntransformatoren auch mit hilfe von Übertragungskondensatoren C-- bis C_ erfolgen, wie dies im Prinzip beispielsweise aus der DT-PS 1 538 546 bekannt ist. Hier werden die einzelnen Eingangssignale mit Hilfe der Übertragungskondensatoren über den gemeinsamen Verstärker A den Speicherkondensatoren C,, bis C, nacheinander zugeleitet, wobei die Steuerung der den Übertragungskondensatoren zugeordneten Wechselschalter durch die Steuersignale P, bis P erfolgt, während die Schalter SV*L·, "bis SN₃ durch die mit Hilfe der Taktimpulsfolge P_ in den Gattern G, bis G getrjggerten Steuersignale nacheinander geschlossen werden. Da die Ansprechzeit der Trerintransformatoren keinen Einfluß auf die Eingangsabtastgeschwindigkeit hat, hängt diese allein von der Schaltgcschwindigkeit der Kahlschalter und des Verstärkers ab.

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Claims

Patentansprüche

,1/ Schaltungsanordnung zur Umwandlung mehrerer gleichzeitig anstehender Eingangssignale in eine zeitliche Folge von den Eingangssignalen entsprechenden Ausgangssignalen, dadurch gekennzeichnet , . daß eine erste synchron mit einem Eingangswahlschalter (SW, , SW₂ ) betätigbare Gruppe von Schaltern (SW_ ) die Eingangssignale nacheinander jeweils für eine vorgegebene Zeitdauer an einen von mehreren den einzelnen Signalkanälen zugeordneten Kondensatoren (C₁ ) anschließt und daß eine durch Lesesignale (CH ) gesteuerte Gruppe von Schaltern (SW_4n) die Kondensatoren' nacheinander an eine Ausgangs leitung "(0) anschließt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schließzeit der Schalter der ersten Gruppe (SW-, ) kürzer ist, als die Schließzeit des Eingang swahlschalters
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2,. dadurch gekennzeichnet,, daß jedem Eingangskanal (E ) ein Trenntransformator (T ) zugeordnet und auf der Primär- sowie auf der Sekundärseite jedes Trenntransformators je eine Schaltstrecke des Eingangsv/ahlschalters (SW, , SW₂ ) vorgesehen ist (Fig. 1)
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß in den Leitungszug eines jeden Eingangssignalkanals ein Ubertragungskondensator (C₂ ) mit zugehörigem Wechselschalter eingeschaltet ist (Fig. 4). .

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- 4.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a durch gekennzeichnet, daß die Ausgänge des Eingangswahlschalters (SW ) gemeinsam an den Eingang eines Ver~

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stärkers (A) angeschlossen sind, dessen Ausgang mit den Eingangsklemmen der Schalter (SW-. ) der ersten Gruppe verbunden ist (Figuren 1 und 4)
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Ausgangsklemmen der Schalter (SW. ) der zweiten Gruppe und die Ausgangsleitung (0) ein Verstärker (A) eingeschaltet ist (Figur 3).
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a durch gekennzeichnet, daß die Schalter (SW, , SW„ , SVi- , SW. ) durch Feldeffekttransistoren gebildet sind.
8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (^swn_r/ SW₂ ) des Eingangswahlschalters durch die in zeitlicher Staffelung auftretenden Impulse (P, bis P ) einer Steuerimpulsfolge gesteuert sind, während die Schalter (SW₃ ) der ersten Schaltergruppe durch die Ausgangssignale von UND-Gattern (G, bis G_n) gesteuert sind, denen außer den genannten Steuerimpulsen eine gleichfrequente Taktimpulsfolge (P_) zugeführt wird, deren Impulszeit kürzer ist als die der Steuerimpulse.
9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (SW_4n) der zweiten Schaltergruppe durch eine Leseimpulsfolge (CH ) gesteuert sind.

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10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß jedem Eingangskanal (E ) ein Trenntransfdrmator (T ) zugeordnet ist, dessen Primärv/icklung eine Schaltstrecke (SW, ) des Eingangswahlschalters vorgeschaltet und an dessen Sekündärv/icklung über einen Schalter (SW-. )

der ersten Schaltergruppe der Speicherkondensator (C, ) angeschlossen ist (Fig. 3).

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