DE3503531A1

DE3503531A1 - Circuit for transmitting a binary signal

Info

Publication number: DE3503531A1
Application number: DE19853503531
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dr. 5609 Hückeswagen Hangauer; Reiner 5632 Wermelskirchen Kind
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1984-02-25
Filing date: 1985-02-02
Publication date: 1985-08-29

Abstract

A circuit for deriving a direct voltage from an alternating mains voltage, the direct voltage being present when the pulse voltage is present at the input at which an optocoupler (9) exists, the active element of which is at the output end a phototransistor (13), the base (14) of which is connected to a capacitor (17) and is connected via a resistor (18) to an output terminal (4) or to the emitter of the phototransistor (22), and emitter and collector (28) of the phototransistor being connected via at least two inverting amplifier stages (25, 26), and the second output terminal (3) of the circuit forming the output of one of the amplifier stages, at least one of the amplifier stages having output-voltage-limiting characteristics. <IMAGE>

Description

Schaltung zur übertragung eines Binärsignales Circuit for the transmission of a binary signal

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Obertragung eines Binärsignales gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The present invention relates to a transmission circuit a binary signal according to the preamble of the main claim.

Solche Schaltungen finden insbesondere dann Verwendung, wenn eine galvanische Trennung zwischen einer Ausgangsimpulsspannung mit Impulsen beiderlei Polarität und einer davon abgeleiteten Spannung bestehen soll. Insbesondere ist das Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Schaltung bei Ableitung einer Gleichausgangsspannung von einer Netzwechselspannung und insbesondere 200 V und 50 Hz.Such circuits are particularly used when a galvanic isolation between an output pulse voltage with pulses of both kinds Polarity and a voltage derived therefrom. In particular is the field of application of the circuit according to the invention when deriving a DC output voltage from a mains alternating voltage and in particular 200 V and 50 Hz.

Hierbei besteht die Aufgabe, die Gleichausgangsspannung dann anstehen zu lassen, wenn die Eingangsspannung anliegt, und zwar auch unter Offenhaltung einer sehr großen Spannungstoleranzschwelle, wobei die verwendete Schaltung Schmitt-Triggoer-Verhalten aufweisen soll.The task here is to provide the DC output voltage to leave when the input voltage is applied, even while keeping one open very large voltage tolerance threshold, whereby the circuit used is Schmitt-Triggoer behavior should have.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs.The solution to this problem consists in the characteristic features of the main claim.

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche beziehungsweise gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figur der Zeichnung näher erläutert.Further refinements and particularly advantageous developments of the invention are the subject matter of the subclaims or are based on the following Description shows an embodiment of the invention based on the figure the drawing explained in more detail.

Die Zeichnung stellt eine elektrische Schaltung dar. Die Schaltung ist nach Art eines Vierpols aufgebaut und weist einen Eingang 1 sowie 2 auf, an denen vorzugsweise eine Netzwechselspannung von 50 Hz anschließt. Weiterhin besitzt der Vierpol Ausgangsklemmen 3 und 4, die von den Eingangsklemmen galvanisch getrennt werden sollen. Der Vierpol ist mit 5 bezeichnet. Er wird über eine Leitung 6 mit einer Klemme 7 unter Zwischenschaltunq eines Speisespannungswiderstandes 8 mit einer speisenden Betriebsspannung versorgt. Die Leitung 6 setzt Verzweigungen zur Spannungsversorqung von Verstärkerstufen. Hauptelement des Vierpols ist ein Opto-Koppler 9, dessen primäres Bauteil eine Leuchtdiode 10 ist, die mit ihren beiden Polen unter Zwischenschaltung eines Widerstandes 11 an die beiden Klemmen 1 und 2 angeschlossen ist. Parallel zu der Diode 10 liegt eine weitere zu ihr antiparallel geschaltete Diode 12 zum Unterdrücken von Spannungsimpulsen der anderen Polarität.The drawing shows an electrical circuit. The circuit is constructed in the manner of a quadrupole and has an input 1 and 2 which is preferably connected to a mains AC voltage of 50 Hz. Still owns of the four-pole output terminals 3 and 4, which are galvanically isolated from the input terminals should be. The quadrupole is denoted by 5. He is on a line 6 with a terminal 7 with interconnection of a supply voltage resistor 8 with a supplying operating voltage. The line 6 sets branches for the voltage supply of amplifier stages. The main element of the quadrupole is an opto-coupler 9, its primary Component is a light-emitting diode 10 with its two poles interposed a resistor 11 is connected to the two terminals 1 and 2. Parallel to the diode 10 is another diode 12 connected in anti-parallel to it Suppression of voltage pulses from the different polarity.

Sekundärseitig besteht der Opto-Koppler aus einem Fototransistor 13, dessen Basis 14 über eine Leitung 15 aus dem Gehäuse des Opto-Kopplers herausgeführt ist und die mit einem RC-Glied 16 beschaltet ist. Dieses besteht aus der Parallelschaltung eines Kondensators 17 mit einem ohmschen Widerstand 18, die auf der der Leitung 15 abgewandten Seite mit einer Leitung 19 verbunden ist, die ihrerseits zur Klemme 4 führt. Von der Leitung 19 zweigt eine mit einem Widerstand 20 versehene Leitung 21 ab, die mit dem Emitter 22 des Fototransistors verbunden ist.On the secondary side, the opto-coupler consists of a phototransistor 13, its base 14 led out via a line 15 from the housing of the opto-coupler and which is connected to an RC element 16. This consists of the parallel connection a capacitor 17 with an ohmic resistor 18, which is on the line 15 facing away from the side with a line 19 is connected, which in turn to the terminal 4 leads. A line provided with a resistor 20 branches off from line 19 21, which is connected to the emitter 22 of the phototransistor.

Von der Leitung 21 zweigt zwischen dem Emitter 22 und dem Widerstand 20 eine mit einem Widerstand 23 versehene Leitung 24 ab, die über eine invertierende Verstärkerstufe 25 zur Klemme 3 geführt ist. Die Klemme 3 ist andererseits parallel zu dem eben beschriebenen Weg gleichfalls Uber eine invertierende weitere Verstärkerstufe 26 mit einer Leitung 27 verbunden, die ihrerseits unmittelbar zum Kollektor 28 des Fototransistors 13 führt. An die Leitung 27 ist der Arbeitswiderstand 8 angeschlossen.The line 21 branches off between the emitter 22 and the resistor 20 a provided with a resistor 23 line 24, which has an inverting Amplifier stage 25 is led to terminal 3. The terminal 3, on the other hand, is parallel to the route just described also via an inverting further amplifier stage 26 connected to a line 27, which in turn directly to the collector 28 of the Photo transistor 13 leads. The working resistor 8 is connected to the line 27.

Die Funktion der eben beschriebenen Schaltunq ist folgende: Betriebsgleichspannung liegt zwischen den Klemmen 7 und 4, an den Eingangsklemmen 1 und 2 liegt keine Impulsspannung an. Damit ist die Leuchtdiode 10 dunkel, der Fototransistor 13 gesperrt. Der Kondensator 17 ist entladen, und zwar über den Widerstand 18. Zwischen den Klemmen 3 und 4 ist keine Spannung, da über den Arbeitswiderstand 8 kein Strom fließt und die beiden Verstärkerstufen 25 und 26 invertieren. Damit liegt am Ausgang des Verstärkers 25 ein Spannungssignal gegenüber der Klemme 4, so daß der Emitter 22 des Fototransistors 13 auf einem Spannungsniveau positiv gegenüber dem der Basis 14 liegt.The function of the circuit just described is as follows: DC operating voltage lies between terminals 7 and 4, at input terminals 1 and 2 there is no pulse voltage. The light-emitting diode 10, the phototransistor, is thus dark 13 blocked. The capacitor 17 is discharged, through the resistor 18. Between there is no voltage at terminals 3 and 4 because there is no current through the load resistor 8 flows and the two amplifier stages 25 and 26 invert. That is the exit of the amplifier 25 a voltage signal across from the terminal 4, so that the emitter 22 of the phototransistor 13 at a voltage level positive compared to that of the base 14 lies.

Wird nunmehr an die Klemmen 1 und 2 eine entweder sinusförmige oder rechteckförmige Impulsspannung gelegt, so werden die Impulse der einen Polarität durch die Diode 14 von der Leuchtdiode 10 ferngehalten, während die Leuchtdiode gemäß der Impulsfolge der Impulse der anderen Polarität leuchtet. Dieses Leuchten wird innerhalb des Opto-Kopplers 9 auf den Fototransistor 13 übertragen, so daß die Kollektorbasisstrecke des Fototransistors in der Folge dieser Lichtimpulse leitend wird. Dies führt zu einem Ladestrom für den Kondensator 17. Damit stellt sich auf der Leitung 15, das heißt an der Basis des Fototransistors, ein mittlerer Spannungswert ein, der dem zeitlichen Mittelwert des Fotostroms entspricht. Obersteigt dieser mittlere Spannungswert den Spannunqswert, der am Emitter 22 des Fototransistors ansteht, um eine Diodenflußspannung, so wird der Fototransistor leitend, wodurch der Kollektorstrom erheblich ansteigt. Damit entsteht an dem Arbeitswiderstand 8 ein Spannungsabfall, der über die beiden Verstärkerstufen 25 und 26 mit gleichem Vorzeichen auf den Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 23 und 20, übertragen wird und damit als Mitkopplung auf den Fototransistor 13 wirkt. Damit wird das Kippen des Fototransistors beschleunigt. Dieses Kippen des Fototransistors führt aber zu einem entsprechenden Spannungssignal auf der Klemme 3, so daß zwischen Klemmen 3 und 4 nunmehr eine Ausgangsspannung anliegt.Is now to the terminals 1 and 2 either a sinusoidal or When a square-wave pulse voltage is applied, the pulses are of one polarity kept away from the light-emitting diode 10 by the diode 14, while the light-emitting diode according to the pulse sequence of the pulses of the other polarity lights up. That glow is transmitted to the phototransistor 13 within the opto-coupler 9, so that the collector base path of the phototransistor is conductive as a result of these light pulses will. This leads to a charging current for the capacitor 17. This sets itself up the line 15, that is to say at the base of the phototransistor, an average voltage value which corresponds to the average value of the photocurrent over time. If this rises mean voltage value the voltage value, which on Emitter 22 des Phototransistor is due to a diode forward voltage, so the phototransistor conductive, which significantly increases the collector current. This creates work resistance at the work resistance 8 a voltage drop that occurs across the two amplifier stages 25 and 26 with the same The sign is transferred to the voltage divider consisting of resistors 23 and 20 and thus acts as positive feedback on the phototransistor 13. This will make the tipping of the phototransistor accelerated. This tilting of the phototransistor leads to a corresponding voltage signal on terminal 3, so that between terminals 3 and 4 an output voltage is now applied.

Diese Ausgangsspannung bleibt so lange bestehen, wie über die Fotodiode 10 Impulse übertragen werden. Die Ausgangsspannung erlischt, wenn infolge der Entladung des Kondensators 17 über den Parallelwiderstand 18 die Basisspannung des Fototransistors so weit abgesenkt wird, daß dieser wieder in den Sperrzustand zurückkehrt. Der Mitkoppeleffekt des Abschaltens des Transistors 13 ist über den Arbeitswiderstand 8 in Verbindunq mit den beiden Verstärkerstufen 25 und 26 auch beim Sperren gegeben.This output voltage remains as long as it is across the photodiode 10 pulses are transmitted. The output voltage goes out if as a result of the discharge of the capacitor 17 via the parallel resistor 18, the base voltage of the phototransistor is lowered so far that it returns to the locked state. The positive feedback the switching off of the transistor 13 is connected via the load resistor 8 with the two amplifier stages 25 and 26 also given when locking.

Die erfindungsgemäße Schaltung könnte soweit variiert werden, als daß der Kondensator 17 auch zwischen Koll.ektor und Basis des Fototransistors 13 gelegt werden kann.The circuit according to the invention could be varied as far as that the capacitor 17 is also between the collector and the base of the phototransistor 13 can be laid.

Die beiden Verstärkerstufen 25 und 26 können als Einzeltransistoren wie auch als Operationsverstärker ausgebildet sein. Will man ein Ausgangsspannungssignal an den Klemmen 3 und 4 haben, das Null wird, wenn eine Impulsfol gel;am Eingang 1 und 2 anliegt, würde man die Ausgangsklemme 3 an den Ausgang der Verstärkerstufe 25 legen. Hiermit ist eine Invertierung des loqischen Signals möglich.The two amplifier stages 25 and 26 can be used as single transistors how can also be designed as an operational amplifier. Do you want an output voltage signal at terminals 3 and 4, which becomes zero when a pulse train at the input 1 and 2 is present, the output terminal 3 would be connected to the output of the amplifier stage 25 place. This enables the logical signal to be inverted.

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Claims

Claims 1. A circuit for transmitting a binary signal via a wired four-pole, to which a pulse voltage at the input, a DC voltage when the pulse voltage is present at the output, characterized in that that the quadrupole (5) contains an opto-coupler (9), the active element of which is on the output side is a phototransistor (13) whose base (14) is connected to a capacitor (17) and via a resistor (18) to an output terminal (4) or to the emitter of the phototransistor (22) is connected and that the emitter and collector (28) of the phototransistor are connected via at least two inverting amplifier stages (25, 26), and the second output terminal (3) of the quadrupole the output of one of the amplifier stages forms, wherein at least one of the amplifier stages has output voltage-limiting properties owns.

2. Circuit according to claim one, characterized in that the capacitor (7) is arranged parallel to the resistor (18) with which the base (14) with the Output terminal d4) is connected.

3. A circuit according to claim one, characterized in that the capacitor (17) arranged between the base (14) and collector (28) of the phototransistor (13) is.

4. Circuit according to one of claims one to three, characterized in that that the collector (28) of the phototransistor (13) via an amplifier stage (26) with the one output terminal (3) is connected and that another connection between the same output terminal (3) and the emitter (22) of the phototransistor via one Resistance and the second amplifier stage (25) consists.

5. Circuit according to one of claims one to four, characterized in that that the emitter (22) of the phototransistor (13) via another Resistor (20) is connected to one output terminal (4).