DE3240280A1 - Schutzschaltung fuer analog- und digitalsignale - Google Patents

Schutzschaltung fuer analog- und digitalsignale

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DE3240280A1
DE3240280A1 DE19823240280 DE3240280A DE3240280A1 DE 3240280 A1 DE3240280 A1 DE 3240280A1 DE 19823240280 DE19823240280 DE 19823240280 DE 3240280 A DE3240280 A DE 3240280A DE 3240280 A1 DE3240280 A1 DE 3240280A1
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resistor
voltage
protection circuit
digital signals
analog
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Wolfgang Ing.(grad.) 7141 Schwieberdingen Borst
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Robert Bosch GmbH
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
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    • H03K5/08—Shaping pulses by limiting; by thresholding; by slicing, i.e. combined limiting and thresholding
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/30—Modifications for providing a predetermined threshold before switching
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    • H03K5/125—Discriminating pulses
    • H03K5/1252—Suppression or limitation of noise or interference

Description

19-10.19Ö2 Lr/Wl
R03ERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1
Schutzschaltung für Analog- und Digitalsignale
Die Erfindung betrifft eine -Schutzschaltung für durch elektrische Signale gesteuerte Geräte, deren Eingang gegen positive und/oder negative Überspannung durch die Schutzschaltung gesichert wird.
In elektrischen Steuergeräten, die beispielsweise für die Benzineinspritzung bei Kraftfahrzeugen verwendet werden sollen, werden üblicherweise integrierte Bausteine verwendet, welche enge Betriebsspannungs-Toleranzan aufweisen. Für die Betriebsspannungen sind Werte von 5 V - 10 % üblich. Auch die Signale an den Eingängen der Bausteine müssen in diesem Falle im Bereich von 0 V bis 5 V liegen, wenn eine einwandfreie Funktion gewährleistet werden soll. Um eine Zerstörung der Bauteile zu verhindern, dürfen die Eingangsspannungen meist einen Wert von - 0,3 V nicht unterschreiten und von + 7 V nicht überschreiten.
Beim Betrieb in Kraftfahrzeugen treten an den Signalleitungen der Steuergeräte immer wieder hohe positive oder negative Spannungsspitzen auf, die z.B. von der
ORIGINAL
- *& - R. 181TU
Zündung, vom Abschalten induktiver Lasten und anderer niederohmiger Verbraucher herrühren können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Spannungen an den Eingängen der Bauelemente auf erlaubte Werte zu begrenzen ohne die Signale selbst zu verfälschen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Kombination aus den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen.Merkmalen vorgesehen.
Eine Schutzschaltung für analoge Signale, bei welcher durch den zwischen dem Pluspol der Betriebsspannung und der Minus- oder Masseleitung liegenden Spannungsteiler die gewünschten Begrenzungsspannungen eingestellt werden können, eignet sich besonders gut, weil dann die Analogsignale in ihrem Wert unverfälscht erhalten bleiben. Für den Schutz von Digitalsignalen, bei denen es auf die absolute Höhe der Signalspannung nicht oder nur unwesentlich ankommt, kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, daß anstelle des ersten und des dritten Widerstandes jeweils eine'in Durchlaßrichtung gepolte Diode vorgesehen ist. In beiden Fällen ist es besonders vorteilhaft, daß die gesamte Schaltung zusammen mit den beiden entgegengesetzt polarisierten Transistoren zu einem integrierten Schaltkreis zusammengefaßt werden können, in welchem weitere Bauteile des Steuergeräts integriert sind.
Die Erfindung ist nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert, die in der Zeichnung in ihrem elektrischen Schaltbild wiederge-
R.
geben sind, nämlich in Figur 1 einer Schutzschaltung für Digitalsignale und Figur 2 einer Schutzschaltung für Analogsignale.
Schutzschaltung für Digitalsignale nach Figur 1
Bei digitalen Signalen (z.B. Schalter für Start, Leerlauf, usw.) muß nur der logische Zustand 0 = "Low" bzw. 1 = "High" erkannt werden. Üblicherweise erkennen TTL-Schaltkreise Spannungen unter 0,7 V als "Low" und Spannungen über 2,k V als "High". Daher darf das Eingangssignal auf knapp über 0 V bzw. knapp unter 5 V begrenzt werden.
Die'Schaltung nach Figur 1 begrenzt die Eingangsspannung U . auf einen unteren Wert zwischen 0 V und + 0,3 V und einen oberen Wert zwischen U - 0,3 V und U
grenz grenz
Die Variation der Grenzen ist abhängig von der Temperatur sowie den Strömen durch die Dioden D1 und D2 und dem Strom in die Basis -von T1 und T2. U ist meist die
grenz
Betriebsspannung U- der integrierten Bauelemente.
Funktion: Über den Spannungsteiler, bestehend aus D1, R2 und D2 liegt an der Basis von-T1 eine Spannung von ca. 0,7 V und an der Basis von T2 eine Spannung von ca.
U - 0,7 V.
grenz
Sinkt U . auf ca. 0 V, fließt ein Strom in die Basis em '
von T1 und macht diesen leitend. Hierdurch fließt ein
Strom durch T1 von U nach U . und läßt in Vergrenz ein
bindung mit dem in die Signalzuleitung zu den beiden Emittern der Transistoren T1 und T2 eingeschalteten Vorwiderstand R die Spannung an U - nicht mehr tiefer fallen.
ORIGINAL
-K- R. 18171+
Steigt die Spannung an U . auf U , fließt ein Basis-& f s> ein grenz
strom durch T2 mit der Folge, daß dieser Transistor die Spannung nach oben begrenzt.
Schutzschaltung für Analogsignale nach Figur 2
Der Unterschied zur Schutzschaltung für Digitalsignale besteht darin, daß ein Analogsignal von 0 V bis U
& & grenz
völlig unverfälscht bleiben muß, während bei Digitalsignalen der Grenzbereich nahe 0 V bzw. U unkri-
grenz
tisch ist. Daher darf bei Analogsignalen die Schutzfunktion erst unterhalb 0 V und oberhalb U einsetzen.
grenz
Dadurch ergibt sich eine Begrenzung des Eingangssignals auf Werte von - 0,3 V ... OV bzw. U ...U + 0,3 V.
grenz grenz
Dies kann erreicht werden durch:
- Verwendung der Schaltung nach Figur 1 bei Einsatz von Dioden kleinerer Flußspannung für D1 und D2 (z.B Schottky-Dioden),
- Einstellung der Ba.sis-7or spannung für die Transistoren T1 und T2 mittels Widerständen (wie in Figur 2 dargestellt ) .
Funktion: Wie "Schaltung für Digitalsignale", lediglich mit dem Unterschied, daß die Spannung an der Basis des Transistors T1 durch den Widerstand R3 näher an 0 V gelegt und die Spannung an der Basis des Transistors T2 durch den Widerstand R1 näher an U herangerückt
grenz
ORfGiNAL
- "5 - R. I8i7k
Vorteile der Erfindung
Durch die erfindungsgemäße Schutzschaltung wird erreicht, daß eine Begrenzung nicht erst dann erfolgt, wenn der Betriebsbereich um eine gewisse Spannung (vorwiegend eine Diodenspannung) über- oder unterschritten ist. Vielmehr kann die Schwelle auf beliebige Werte nahe den Grenzen, auf den Grenzen oder zwischen den Grenzen gelegt werden.
Dadurch wird ein sicherer Betrieb der zu schützenden Schaltkreise auch während des Auftretens von Störspannungen möglich.
Ein weiterer Vorteil ist, daß bei einer Integration der Schaltung für jede zu schützende Leitung nur ein einziger Anschluß notwendig ist.
BAD OR5GSNAL
Leerseite

Claims (3)

19-10.19Ö2 Lr/Wl ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1 Ansprüche J Schutzschaltung für durch elektrische Signale gesteuerte Geräte, deren Eingang gegen positive und/oder negative Überspannung durch die Schutzschaltung gesichert wird, dadurch gekennzeichnet,
1.1. daß zwei Transistoren (T1, T2) von zueinander entgegengesetzter Polarität vorgesehen sind, die zueinander in Reihe liegend an die Betriebsspannung des Geräts angeschlossen und mit ihren miteinander verbunden Emittern mittelbar über einen Vorwiderstand (Rv) an die Signalspannung und direkt an den Eingang (E) des Geräts angeschlossen sind,
1.2. daß über der Betriebsspannung außerdem ein Spannungsteiler aus einem ersten Widerstand (R1), einem zweiten Widerstand (R2) und einem dritten Widerstand (R3) liegt, und
1.3· daß die Basis des in Stromflußrichtung ersten Transistors (T1) an den Yerbindungspunkt des zweiten Widerstandes und des dritten Widerstandes und die Basis des zweiten Transistors (T2) an den Verbindungspunkt des ersten und des zweiten Widerstandes angeschlossen ist.
BAD ORSGiNAL
- 2 - R. 1Ö17U
2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des ersten Widerstandes (R1) und des dritten Widerstandes (R3) je eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode (D1, D2) vorgesehen ist.
3. Schutzschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden besonders niedrige Flußspannungen haben, insbesondere sogenannte Schottky-Dioden sind. .
BAD -ORIGINAL
DE19823240280 1982-10-30 1982-10-30 Schutzschaltung fuer analog- und digitalsignale Granted DE3240280A1 (de)

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DE3240280A1 true DE3240280A1 (de) 1984-05-03
DE3240280C2 DE3240280C2 (de) 1991-03-14

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IT1171787B (it) 1987-06-10
IT8323511A0 (it) 1983-10-28
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