DE4011415C2

DE4011415C2 -

Info

Publication number: DE4011415C2
Application number: DE19904011415
Authority: DE
Inventors: Willi 6277 Bad Camberg De Dorn; Thomas Dipl.-Ing. 6000 Frankfurt De Rudolph; Reiner Dr.-Ing. 6100 Darmstadt De Speh
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Areva Energietechnik GmbH
Priority date: 1990-04-09
Filing date: 1990-04-09
Publication date: 1993-05-19
Also published as: WO1991015775A1; DE4011415A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Eingabeschaltung zum Umsetzen einer Eingangsspannung in ein binäres Informationssignal, wobei eine mindestens ein erstes elektrisches Steuerelement enthaltende erste Teilschaltung einen Eingangsstrom mit steigender Eingangsspannungen, die kleiner als ein vorgebbarer Eingangsspannungswert sind, bis zu einem vorgebbaren Maximalwert ansteigen und bei weiter steigender Spannung wieder sinken läßt, und wobei eine ein Auskoppelement enthaltende zweite Teilschaltung bildet das binäre Ausgangssignal, dessen Zustand sich in die eine Richtung ändert, wenn die Eingangsspannung einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet, und sich in die andere Richtung ändert, wenn die Eingangsspannung diesen Grenzwert oder wahlweise einen um eine Hysteresespannung niedrigeren Grenzwert unterschreitet.The invention relates to an input circuit for implementing a Input voltage in a binary information signal, with a minimum a first subcircuit containing a first electrical control element Input current with increasing input voltages that are less than one predeterminable input voltage value are up to a predeterminable maximum value rise and drop again with further increasing voltage, and whereby a second subcircuit containing a coupling element forms the binary Output signal, the state of which changes in one direction when the Input voltage exceeds a predefinable limit value, and in the other direction changes when the input voltage exceeds this limit or optionally falls below a lower limit by a hysteresis voltage.

Eine derartige Eingabeschaltung ist bekannt (DE 37 44 079 A1). Bei dieser Eingabeschaltung weist eine der Teilschaltungen eine negative Widerstandskennlinie auf, so daß der Strom in Abhängigkeit von der Eingangsspannung auf einen kleineren Wert begrenzt wird.Such an input circuit is known (DE 37 44 079 A1). At this Input circuit has one of the sub-circuits a negative Resistance characteristic so that the current as a function of Input voltage is limited to a smaller value.

Die bekannte Eingabeschaltung kann mit Eingangsspannungen beaufschlagt werden, die innerhalb eines großen Bereichs liegen. Beispielsweise können Eingangsnennspannungen im Bereich von 0 bis 300 V angelegt werden. Einstellungsmaßnahmen für die jeweils vorhandene Eingangsspannung, die innerhalb des Bereichs liegt, sind nicht erforderlich.The known input circuit can be supplied with input voltages that are within a wide range. For example Nominal input voltages in the range of 0 to 300 V are applied. Adjustment measures for the respective existing input voltage, the within the range are not required.

Bekannt ist weiterhin ein Widerstandsnetzwerk, das in einem sehr weiten Pegelbereich einer Eingangsspannung negative Widerstände besitzt (DE 25 56 683 C3). A resistance network is also known, which is very extensive Level range of an input voltage has negative resistances (DE 25 56 683 C3).

Bei einer bekannten Überwachungsschaltung für Eingangsspannungen wird bei Überschreiten einer bestimmten Eingangsspannung aufgrund einer negativen Widerstandscharakteristik an einer Tunneldiode eine Spannung erzeugt, die kleiner als die an der Tunneldiode bei niedrigeren Eingangsspannungen anstehende Spannung ist (DE-PS 11 46 179).In a known monitoring circuit for input voltages Exceeding a certain input voltage due to a negative one Resistance characteristic on a tunnel diode generates a voltage that smaller than that at the tunnel diode at lower input voltages current voltage is (DE-PS 11 46 179).

Es ist auch ein Schwellwertschalter bekannt, mit dem ein Wechselstrom überwacht wird. Eine Strombegrenzung ist bei diesem Schwellwertschalter nicht vorgesehen. Der Schwellwertschalter enthält einen Optokoppler, von dem der Schwellwert abhängt (DD 2 38 897 A1).A threshold switch is also known, with which an alternating current is monitored. There is a current limit with this threshold switch not provided. The threshold switch contains an optocoupler, of which the threshold depends (DD 2 38 897 A1).

Schließlich ist eine speichernde Unterspannungsüberwachung bekannt (US 39 69 697).Finally, a storing undervoltage monitor is known (US 39 69 697).

Auf dem technischen Gebiet der Umsetzung elektrischer Signale in binäre Informationssignale müssen elektrische Eingangssignale unterschiedlichster Form und Größe verarbeitet werden. Meist handelt es sich hierbei um binäre Signale, d. h. es gibt für ein Signal nur zwei relevante Zustände (z. B. Ein und Aus bzw. 1 und 0). Normalerweise ist einer der beiden Zustände durch das Vorhandensein einer bestimmten elektrischen Signalspannung gekennzeichnet, während der andere Zustand durch das Fehlen der Spannung dargestellt wird. Als Signalspannungen werden sowohl Gleich- als auch Wechselspannungen (vorzugsweise mit Netzfrequenz: 50, 60 Hz) verwendet. Die Nennspannungsbereiche der Prozeßsignale liegen in der Regel zwischen 24 V und 230 V - in mobilen Anlagen (z. B. Fahrzeugen) auch darunter. In the technical field of converting electrical signals into binary Information signals must have various electrical input signals Shape and size are processed. Most of these are binary Signals, d. H. there are only two relevant states for a signal (e.g. On and off or 1 and 0). Usually one of the two states is due to that Marked presence of a certain electrical signal voltage, while the other state is represented by the lack of tension. Both DC and AC voltages are used as signal voltages (preferably with mains frequency: 50, 60 Hz) is used. The The nominal voltage ranges of the process signals are usually between 24 V and 230 V - in mobile systems (e.g. vehicles) also below.

Welche Signalspannungen (Höhe, Frequenz) im konkreten Fall zum Einsatz kommen, ist abhängig von aktuellen Anforderungen (Energiequellen: Anlagenspannung, Bordnetz . . .; Signalquellen: Sensoren, Geber, Relais . . .; Leitungslängen, Störumgebung . . .), aber auch von den ursprünglichen Einsatzfeldern der eingesetzten Technik (Relaissteuerungstechnik, Meßtechnik, Regelungstechnik, Energieübertragungstechnik, Elektromaschinenbau, Fahrzeugsteuerungen, Bergbau, Schiffsbau . . .) und den hieraus abgeleiteten Standards. Bei mechanischen Signalquellen (Geber, Relaiskontakte . . .) wird oft ein bestimmter Mindeststrom zur Kontaktreinigung (z. B. 20-30 mA, wenigstens im Einschaltmoment) gefordert. Andererseits ist die Strombelastbarkeit einer Signalquelle nach oben begrenzt. Häufig müssen in einer Anlage Komponenten mit unterschiedlichen Signalspannungen kombiniert werden.Which signal voltages (height, frequency) are used in the specific case coming depends on current requirements (energy sources: system voltage, Wiring system. . .; Signal sources: sensors, sensors, relays. . .; Cable lengths, Interference environment. . .), but also from the original fields of application the technology used (relay control technology, measurement technology, control technology, Energy transmission technology, electrical engineering, vehicle controls, Mining, shipbuilding. . .) and the standards derived from it. At mechanical signal sources (encoders, relay contacts ...) is often a specific one Minimum current for contact cleaning (e.g. 20-30 mA, at least in Switch-on torque). On the other hand, the current carrying capacity is one Upper limit of signal source. Components often have to be installed in a system can be combined with different signal voltages.

Bekannt sind auch Eingabeschaltungen, bei denen Prozeßsignale in einer eigenen Signalanpaßschaltung potentialtrennend in ein Signal der Steuerungslogik umgewandelt werden (Elektronik 12/12.6, 1987, S. 146). Die erforderliche Störfestigkeit wird dadurch erreicht, daß die Signalanpaßschaltung von einer Signalquelle nur unter Aufbringung einer bestimmten Mindestleistung in den Ein-Zustand gebracht werden kann. Diese Mindestleistung (Störleistungsbarriere) wird so gewählt, daß sie nur durch reguläre Signalquellen (Nutzsignale) und nicht durch Störeinkopplung (Störsignale) aufgebracht werden kann (z. B. 500 mW). Ein großer Störspannungsabstand alleine bewirkt keine allgemeine Störfestigkeit, da er nur vor speziellen Störsignalen schützt.Input circuits are also known in which process signals in one own signal matching circuit, electrically isolating into a signal of the control logic be converted (Electronics 12 / 12.6, 1987, p. 146). The required immunity is achieved in that the signal matching circuit from a signal source only by applying a certain one Minimum power can be brought into the on state. This minimum performance (Interference power barrier) is selected so that it can only be regular signal sources (useful signals) and not by interference coupling (Interference signals) can be applied (e.g. 500 mW). A large signal-to-noise ratio alone does not cause general interference immunity, as it only pre protects against special interference signals.

Nachteilig im Zusammenhang mit der leistungsbezogenen Störfestigkeit ist die Tatsache, daß die erforderliche Leistung als Verlustleistung in der Signalanpaßschaltung anfällt. Da die anfallende Verlustleistung bei Standardschaltungen etwa quadratisch mit der tatsächlichen Signalspannung ansteigt (ohmsches Verhalten), mußten bisher individuell dimensionierte Anpaßschaltungen eingesetzt werden, um einen Kompromiß zwischen der zulässigen Verlustleistung der Schaltung und der Störfestigkeit (Störleistung) zu erreichen. Könnte man die Störfestigkeit ignorieren, dann wäre eine Anpaßschaltung mit einfachsten Mitteln realisierbar. Den Schaltpunkt würde man so wählen, daß er auch bei der kleinsten Nennspannung noch sicherer unterhalb des Wertes für Ein-Signale liegt (z. B. 6 V). The disadvantage in connection with the performance-related immunity is Fact that the required power is dissipated in the signal matching circuit arises. Because the resulting power loss in standard circuits increases approximately quadratically with the actual signal voltage (ohmic behavior), previously had to be individually dimensioned adjustment circuits used to find a compromise between the allowable Power loss of the circuit and interference immunity (interference power) too to reach. If you could ignore the immunity, one would be Adaptation circuit can be implemented with the simplest of means. The switching point would be chosen so that it is the smallest Nominal voltage is even more safely below the value for on signals (e.g. 6 V).

Die Schaltung müßte auch bei hohen Eingangsspannungen mit einem relativ niedrigen Eingangsstrom auskommen, um Verlustleistungsprobleme auszuschließen. Dies führt bei einfachen Schaltungen mit etwa ohmschem Eingangswiderstand zu einer relativ hohen Eingangsempfindlichkeit. Leider ist eine so konzipierte Schaltung in der Praxis viel zu störanfällig, da schon geringe Störenergien unzulässige Zustandsänderungen des Ausgangssignals bewirken.The circuit would have to be relatively high even at high input voltages low input current to rule out power loss problems. This leads to simple circuits with approximately ohmic input resistance to a relatively high input sensitivity. Unfortunately one is designed circuit in practice much too susceptible to faults, since even small Interference energies cause impermissible changes in the state of the output signal.

Eine Anpaßschaltung für eine bestimmte Nennspannung sollte eine gewisse Störleistungsbarriere haben. Diese ist dann auch maßgebend für die untere Grenze der Verlustleistung, die von der Anpaßschaltung mindestens beherrscht werden muß. Legt man z. B. eine Anpaßschaltung für 24-Volt-Signale so aus, daß der Schaltpunkt bei 18 V und 30 mA (Kontaktreinigungsstrom) liegt, dann muß zum Erreichen des Einschaltzustandes eine Schaltleistung von mindestens 540 mW aufgebracht werden. Dies ergibt zugleich eine Störfestigkeit von 540 mW, da Störsignale, die diese Leistung nicht erreichen, keine Zustandsänderung bewirken können. Voraussetzung ist eine ausreichend genaue Einhaltung der Schaltpunktparameter. Eine Abhängigkeit des Schaltpunktes von stark streuenden Bauelementeparametern, wie z. B. Transistorverstärkungsfaktoren oder stark alterungsabhängige Übertragungsfaktoren von Optokopplern, sollte vermieden werden.A matching circuit for a certain nominal voltage should be a certain one Have interference barrier. This is then also decisive for the lower one Limit of the power loss that is at least controlled by the adapter circuit must become. If you put z. B. a matching circuit for 24 volt signals so that the switching point at 18 V and 30 mA (contact cleaning current) then a switching capacity must be reached to achieve the switch-on state of at least 540 mW. This also gives one Immunity of 540 mW, since interference signals that do not achieve this power can not cause a change of state. A prerequisite is one sufficiently precise compliance with the switching point parameters. A dependency the switching point of strongly scattering component parameters, such as. B. Transistor gain factors or highly aging-dependent transmission factors of optocouplers should be avoided.

Steigt die Verlustleistung, wie angenommen, quadratisch mit der Eingangsspannung an, dann müßte bei der Nennspannung von 24 V lediglich eine Verlustleistung von 960 mW beherrscht werden. Bei einer Signalspannung von 240 V würde in der Anpaßschaltung jedoch eine Verlustleistung von 96 W (3) anfallen und an die Umgebung abgegeben werden. Schaltungen, die solche Verlustleistungen vertragen, sind sehr voluminös und teuer. In einer Anlage wird meist eine größere Anzahl von Anpaßschaltungen benötigt, so daß die Beherrschung der insgesamt entstehenden Verlustleistung der Anpaßschaltungen erhebliche (manchmal unlösbare) Probleme bereiten würde. Erschwerend kommt hinzu, daß die Energie- und die Signalquellen diese Leistungen bereitstellen und schalten müssen, was nicht immer erfüllbar ist. Die hieraus entstehenden Verhältnisse sind in elektronischen Geräten normalerweise nicht akzeptabel. Deshalb können bekannte Anpaßschaltungen die für eine bestimmte Schaltspannung (z. B. 24 V) ausgelegt sind, nicht mit höheren Spannungen betrieben werden.As assumed, the power loss increases quadratically with the input voltage then only one would have to be used at the nominal voltage of 24 V. Power loss of 960 mW can be mastered. With a signal voltage of 240 V would have a power loss of 96 W in the adapter circuit (3) incurred and released into the environment. Circuits that such Tolerating power losses is very voluminous and expensive. In a plant is usually a larger number of matching circuits required, so that Mastering the total power loss of the matching circuits would cause significant (sometimes unsolvable) problems. Aggravating In addition, the energy and signal sources provide these services have to provide and switch what is not always achievable. The resulting conditions are in electronic devices usually not acceptable. Known matching circuits can therefore be used which are designed for a certain switching voltage (e.g. 24 V), not with higher voltages are operated.

Andererseits ist es auch nicht möglich, Anpaßschaltungen, die für eine bestimmte Signalspannung ausgelegt sind, mit niedrigerer Signalspannung zu betreiben, da dann der Spannungspegel des Nutzsignals die erforderliche Schaltspannung (Schaltpunkt) nicht erreicht.On the other hand, it is also not possible to use matching circuits for a certain signal voltage are designed with lower signal voltage too operate, because then the voltage level of the useful signal the required Switching voltage (switching point) not reached.

Die Verwendung von Tiefpässen eignet sich nur zur Unterdrückung hochfrequenter Störsignale. In ausgedehnten Anlagen mit Gleichspannungssignalen treten Störsignale aber oft in Form von Gleichspannungen auf. Diese werden z. B. durch Leck- und Kriechströme verursacht. Selbst wenn die durch Störströme eingekoppelte Störenergie nicht zum Schalten ausreicht, genügt oft eine zusätzliche Störung (z. B. durch Netzfrequenzeinstreuungen), um den Schaltpunkt zu überschreiten. Dies gilt besonders bei Anpaßschaltungen, deren Eingangswiderstand im gesamten Spannungsbereich unterhalb der Schaltschwelle relativ hochohmig ist.The use of low-pass filters is only suitable for the suppression of high-frequency Interference signals. In extensive systems with DC voltage signals but interference signals often occur in the form of DC voltages. These will e.g. B. caused by leakage and leakage currents. Even if through Interference currents coupled interference energy is not sufficient for switching, is sufficient often an additional disturbance (e.g. due to network frequency interference) to the Switching point to be exceeded. This applies particularly to adapter circuits, whose input resistance in the entire voltage range is below the Switching threshold is relatively high resistance.

Ist das Nutzsignal ein Wechselspannungssignal (z. B. 50 Hz Netzfrequenz), dann können Tiefpässe nicht vor Störeinstreuungen in diesem Frequenzbereich schützen, da sie das Nutzsignal genauso dämpfen.If the useful signal is an AC voltage signal (e.g. 50 Hz mains frequency), then low-pass filters cannot intervene in this frequency range protect as they dampen the useful signal in the same way.

In manchen Anwendungen sind Tiefpässe, die bei Netzfrequenzen wirksam sind, grundsätzlich nicht einsetzbar, da die entsprechenden Zeitkonstanten zu groß würden.In some applications, low-pass filters that are effective at network frequencies are basically not usable, because the corresponding time constants too would be big.

Wegen der oben dargelegten Schwierigkeiten werden in heutigen Anlagen und Geräten normalerweise für jede vorkommende Anlagenspannung speziell dimensionierte Anpaßschaltungen eingesetzt. Eine besondere Schwierigkeit liegt darin, daß sie meist auf vorgefertigten Baugruppen benötigt werden. Diese enthalten normalerweise mehrere Anpaßschaltungen (z. B. eine "Digital-Eingabekarte" mit 16 Eingängen). Neben Baugruppen, auf denen jeweils alle Anpaßschaltungen einheitlich für eine bestimmte Nennspannung ausgelegt sind, werden oft auch Baugruppen benötigt, die eine Kombination von Anpaßschaltungen für unterschiedliche Nennspannungen beinhalten. Häufig wird die notwendige Anpaßung der vorgefertigten Baugruppen erst bei der Projektierung bzw. zum Einbau in die Anlage durch Austausch von Bauelementen oder Steckrüben vorgenommen (erschwert die Wartung). Die Anpaßung an diese Verhältnisse führt zu erheblichem Mehraufwand und entsprechenden Kosten in allen Bereichen, die mit diesen Produkten zu tun haben.Because of the difficulties outlined above, in today's plants and Devices usually special for every occurring system voltage dimensioned matching circuits used. A special difficulty lies in the fact that they are mostly required on prefabricated assemblies. These usually contain multiple matching circuits (e.g. one "Digital input card" with 16 inputs). In addition to assemblies on which each all adapter circuits are designed uniformly for a certain nominal voltage modules are often required, which are a combination of Adaptation circuits for different nominal voltages include. Often the necessary adjustment of the prefabricated modules is only at the Project planning or for installation in the system by exchanging components or turnips (makes maintenance more difficult). The adaptation to these conditions leads to considerable additional effort and corresponding costs in all areas to do with these products to have.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Eingabeschaltung der eingangs beschriebenen Gattung so weiterzuentwickeln, daß sie bei einfachem Aufbau erst bei einer vorgebbaren Störleistungs-Barriere anspricht und erst bei Unterschreitung einer vorgebbaren Halteenergie zurückfällt.The invention has for its object an input circuit of the input described genus to develop so that they have a simple structure responds only at a predefinable interference power barrier and only at Falls below a predeterminable holding energy.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die im Patentanspruch 1 angegebenen Eingabeschaltung bietet auch die Möglichkeit einer potentialfreien Signalverarbeitung, um Signalquellen mit unterschiedlichen Bezugspotentialen zuzulassen, Potential-Ausgleichsströme zu vermeiden und Gleichtaktstörungen zu unterdrücken. durch die genannten Eigenschaften wird eine ausreichende Störfestigkeit an der Schnittstelle zwischen einem Prozeß und einem Steuerungssystem erreicht. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die Eingabesschaltung keine Versorgungsspannung aus einer fremden Betriebsspannungsquelle benötigt, da die Eingabeschaltung ihre gesamte, für die Arbeitsweise notwendige Energie aus der Eingangsspannung bezieht.The object is achieved by the features of claim 1 solved. The input circuit specified in claim 1 also offers the Possibility of potential-free signal processing to use signal sources allow different reference potentials, potential equalization currents to avoid and suppress common mode interference. through the aforementioned Properties will have sufficient immunity to interference at the interface between a process and a control system. A special The advantage is that the input circuit has no supply voltage from a third-party operating voltage source because the input circuit all of their energy required for operation from the input voltage relates.

Das erste Steuerelement enthält z. B. einen oder mehrere Steuereingänge. Das Netzwerk enthält z. B. ein drittes elektrisches Steuerelement. Die Beeinflussung ist derart, daß dann, wenn der Strom im zweiten Steuerelement eingeschaltet wird und sich das binäre Ausgangssignal ändert, die Verringerung des Eingangsstroms durch das erste elektrische Steuerelement einsetzt. Durch eine Rückkopplung des Stroms durch das erste Steuerelement auf das zweite Steuerelement kann eine Mitkopplung und damit ein eindeutiges Schaltverhalten mit Hysterese erreicht werden. Die Eingabeschaltung kann so aufgebaut sein, daß die eine der beiden Teilschaltungen in andere ganz oder teilweise enthält. Die Teilschaltungen können ganz oder teilweise parallel oder in Reihe zueinander angeordnet sein.The first control contains e.g. B. one or more control inputs. The Network contains e.g. B. a third electrical control element. The Influencing is such that when the current is in the second control is switched on and the binary output signal changes Reduction of the input current by the first electrical control element starts. By feedback of the current through the first control element positive feedback and thus a can be applied to the second control element clear switching behavior can be achieved with hysteresis. The Input circuit can be constructed so that one of the two Contains partial circuits in others in whole or in part. The subcircuits can be arranged in whole or in part parallel or in series with each other be.

Das zweite elektrische Steuerelement kann den Ausgang der Eingabeschaltung bilden. The second electrical control element can be the output of the input circuit form.

Es ist auch möglich, daß das zweite Steuerelement, ohne den Ausgang der Eingabeschaltung zu bilden, einen Strom (der auch nur ein Teil des Eingangsstroms sein kann) schaltet und dieser Strom ein elektrisches Koppelelement durchfließt, das das binäre Ausgangssignal erzeugt, wobei das binäre Ausgangssignal bei Stromfluß durch das Koppelelement in dem einen Zustand und sonst in dem anderen Zustand gehalten wird. Der durch das zweite Steuerelement fließende Strom kann ganz, teilweise oder überhaupt nicht Teil des Stroms durch das erste elektrische Steuerelement sein. Das elektrische Koppelement kann grundsätzlich an beliebiger Stelle dort angeordnet sein, wo es im wesentlichen nur von dem durch das zweite Steuerelement geschalteten Strom durchflossen wird. Es ist im einfachsten Fall ein Widerstand (das Binärsignal wird durch den Spannungsabfall gebildet). Auch elektromagnetische Koppelelemente sind möglich.It is also possible that the second control without the output of the Input circuit to form a current (which is only a part of the Input current can be switched) and this current is an electrical one Flows through coupling element that generates the binary output signal, the binary output signal when current flows through the coupling element in one State and otherwise kept in the other state. The second Control current flowing may be wholly, partially, or not at all Be part of the current through the first electrical control element. The electrical coupling element can basically be anywhere there be arranged where it is essentially only from that through the second Control switched current is flowing through. It is the simplest Fall a resistor (the binary signal is caused by the voltage drop educated). Electromagnetic coupling elements are also possible.

Die Eingabeschaltung ist insbesondere derart ausgebildet, daß die Eingangsspannung an einen ersten Stromweg angelegt ist, der mindestens einen Widerstand in Reihe mit einem ersten und zweiten Transistor enthält, daß die beiden Transistoren bei Eingangspannungen, die kleiner als ein vorgebbarer Eingangsspannungswert sind, geringe Widerstände haben, daß mindestens das Auskoppelelement in Reihe mit einem dritten Transistor einen zweiten Stromweg bildet, der parallel zu mindestens dem zweiten Transistor liegt, daß der dritte Transistor unterhalb eines vorgebbaren Einschaltspannungswerts einen hohen Widerstand hat, der bei darüberhinaus ansteigenden Eingangsspannungen abnimmt und den Widerstand des ersten Transistors und/oder des zweiten Transistors erhöht und daß der erste Transistor ab einer hohen Eingangsspannung auf Konstantstrombetrieb einstellbar ist.The input circuit is in particular designed such that the Input voltage is applied to a first current path, which is at least one Resistor in series with a first and second transistor contains that the two transistors at input voltages that are less than one are predeterminable input voltage value, have low resistances that at least the decoupling element in series with a third transistor forms a second current path that is parallel to at least the second transistor lies that the third transistor is below a predetermined Inrush voltage value has a high resistance that goes beyond that increasing input voltages decreases and the resistance of the first Transistor and / or the second transistor increases and that the first Transistor from a high input voltage on constant current operation is adjustable.

Vorzugsweise ist als Auskoppelelement ein Optokoppler mit einem bipolaren Fototransistorausgang vorgesehen. Dies ermöglicht eine einfache, aber sehr flexible Anpaßbarkeit an die anzusteuernde Schaltkreistechnik. Es können TTL-Pegel, aber auch höhere Spannungspegel beherrscht werden. Die Valenz des Ausgangssignals ist frei wählbar. An optocoupler with a bipolar is preferred as the decoupling element Photo transistor output provided. This enables a simple but very flexible adaptability to the circuit technology to be controlled. It can TTL levels, but also higher voltage levels can be mastered. The valence of Output signal is freely selectable.

Schließt man z. B. den Emitter an 0 V an und legt den Kollektor über einen Widerstand an +5 V, dann ergibt sich ein TTL-Signal, das bei aktivem Eingangssignal binär Null ist. Legt man den Kollektor direkt an +5 V und den Emitter über einen Widerstand an 0 V, dann ergibt sich ein TTL-Signal in der anderen Valenz.If you close z. B. the emitter at 0 V and puts the collector over one Resistance at +5 V, then there is a TTL signal that when active Input signal is binary zero. If you connect the collector directly to +5 V and the emitter via a resistor at 0 V, then there is a TTL signal in the other valence.

Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß der erste als FET vom Verarmungstyp ausgebildete Transistor mit der Drain-Elektrode an einen von der Eingangsspannung beaufschlagten Widerstand und mit der Source-Elektrode an die Drain-Elektrode des zweiten Transistors und über einen Widerstand mit dem Optokoppler verbunden ist, dem die Drain-Elektrode des als FET ausgebildeten dritten Transistors nachgeschaltet ist, der mit seiner Source-Elektrode an den anderen Pol der Eingangsspannung gelegt ist, mit dem über einen Widerstand die Source-Elektrode des zweiten Transistors und über einen Widerstand die Gate-Elektrode des dritten Transistors verbunden ist, beaufschlagt, dessen Gate-Elektrode über einen weiteren Widerstand mit der Source-Elektrode des ersten Transistors und über einen zusätzlichen Widerstand mit der Drain-Elektrode des ersten Transistors verbunden ist, daß die Gate-Elektrode des ersten Transistors mit dem Optokoppler verbunden ist und daß die Gate-Elektrode des zweiten Transistors an die Drain-Elektrode des dritten Transistors angeschlossen ist. Diese Anordnung hat eine charakteristische, statische Stromspannungskennlinie mit Hystereseverhalten und teilweise negativem differentiellem Widerstand.A preferred embodiment is that the first as FET dated Depletion type transistor with the drain electrode connected to one of the input voltage and the source electrode to the drain electrode of the second transistor and via a resistor is connected to the optocoupler, which is the drain electrode of the FET third transistor is connected downstream, with its source electrode is connected to the other pole of the input voltage, with the over a resistor, the source electrode of the second transistor and via a Resistor applied to the gate electrode of the third transistor, whose Gate electrode via a further resistor with the source electrode of the first transistor and an additional resistor with the drain electrode of the first transistor is connected that the gate electrode of first transistor is connected to the optocoupler and that the gate electrode of the second transistor to the drain electrode of the third Transistor is connected. This arrangement has a characteristic static current-voltage characteristic with hysteresis behavior and partially negative differential resistance.

Bei geringen Eingangsspannungen hat die Anordnung wenigstens oberhalb einer geringen Schwellenspannung ohmsches Verhalten. Der Strom steigt proportional mit der Spannung bis zu einer Einschaltspannung an. Wird die Einschaltspannung erreicht, dann wird der dritte Transistor bei Überschreitung seiner Schwellspannung etwas leitend, wodurch die Gate-Spannung des zweiten Transistors sinkt und dieser weniger leitend wird, d. h. der Strom über den Transistor geht zurück. Der Strom hat nach diesem Schalten aber immer noch einen so hohen Wert, daß bei der zugehörigen Eingangsspannung eine ausreichend hohe Leistung umgesetzt wird. With low input voltages, the arrangement has at least one above low threshold voltage ohmic behavior. The current increases proportionally with the voltage up to a switch-on voltage. The switch-on voltage reached, then the third transistor is exceeded when it is exceeded Threshold voltage somewhat conductive, causing the gate voltage of the second transistor decreases and this becomes less conductive, d. H. the current through the transistor go back. The current still has one after this switching high value that the associated input voltage is sufficiently high Performance is implemented.

Diese Verlustleistung verhindert, daß Störspannungen oder Störströme das Ansprechen der Anordnung umkehren, d. h. die der Eingangsspannung von null bis zur Ansprechspannung zugeordnete Valenz des Ausgangssignals wieder auftritt. Ab demjenigen Kennlinienpunkt, an dem der Strom springt, fließt durch die Lumineszenzdiode des Optokopplers ein Konstantstrom.This power loss prevents interference voltages or interference currents Reverse the response to the arrangement, i. H. that of the input voltage of zero up to the response voltage assigned valence of the output signal again occurs. From the point at which the current jumps, flows a constant current through the luminescent diode of the optocoupler.

Der zweite Transistor wird bei weiter ansteigender Eingangsspannung durch die beschriebene Gegenkopplung in den Arbeitsbereich höherer Widerstände gesteuert, bis er bei einer gewissen Eingangsspannung nichtleitend ist. Im Anschluß daran fließt durch die Anordnung bei noch höheren Spannungen nur noch der Konstantstrom. Die Verlustleistung steigt dann nur noch proportional mit dem über dieser Eingangsspannung liegenden Teil der Eingangsspannung an.The second transistor turns on when the input voltage continues to rise the negative feedback described in the working range of higher resistances controlled until it is non-conductive at a certain input voltage. in the Connection to it only flows through the arrangement at even higher voltages still the constant current. The power loss then only increases proportionally with the part of the input voltage lying above this input voltage at.

Die hinsichtlich der Störempfindlichkeit sowohl vor als auch nach dem Ansprechen des Eingabebausteins für den gesamten Bereich der Eingangsspannung günstige Kennlinie wird durch die Schaltung mit drei aktiven Bauelementen erreicht, die so miteinander verbunden sind, daß vor dem Erreichen der Ansprechspannung eine Mitkopplung zwischen den aktiven Bauelementen nach dem Ansprechen mindestens teilweise durch eine Gegenkopplung abgelöst wird. Die Kennlinie entspricht in grober Näherung in einem bestimmten Spannungsbereich einer Hyperbel. Eine Hyperbel würde konstante Verlustleistungen bedeuten. Sie kann durch aufwendigere Mit- und Gegenkopplungsnetzwerke, insbesondere unter Verwendung nichtlinearer Bauelemente, weiter angenähert werden.The in terms of sensitivity to interference both before and after Addressing the input module for the entire range of the input voltage The characteristic curve is favorable due to the circuit with three active components reached, which are so interconnected that before reaching the Response voltage a positive feedback between the active components after the Response is at least partially replaced by negative feedback. The The characteristic curve roughly corresponds to a certain voltage range a hyperbole. A hyperbole would mean constant power loss. It can, in particular, through more complex feedforward and negative feedback networks using nonlinear devices.

Um den Einfluß der Schwellspannungstoleranzen der FET's auf die Kennlinie zu vermindern, ist es zweckmäßig, Zener-Dioden in die Anordnung einzufügen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß zwischen der Gate-Elektrode des dritten Transistors und der Verbindungsstelle der Widerstände des ersten Transistors eine erste Zener-Diode zwischen der Gate-Elektrode des ersten Transistors eine erste Zener-Diode und zwischen der Gate-Elektrode des ersten Transistors und dem Verbindungspunkt zwischen dem Optokoppler und dem vor dem Optokoppler angeordneten Widerstand eine zweite Zenerdiode angeordnet ist, die über einen Widerstand zwischen der Source- Elektrode und der Gate-Elektrode des ersten Transistors mit Strom versorgt wird, und daß der Verbindungspunkt zwischen der Drain-Elektrode des zweiten Transistors und dem zum Optokoppler führenden Widerstand über einen Widerstand mit der Source-Elektrode des ersten Transistors verbunden ist.The influence of the threshold voltage tolerances of the FET's on the characteristic to reduce, it is appropriate to insert Zener diodes in the arrangement. In a preferred embodiment it is provided that between the Gate electrode of the third transistor and the junction of the Resistors of the first transistor have a first Zener diode between the Gate electrode of the first transistor, a first Zener diode and between the Gate electrode of the first transistor and the connection point between the Optocoupler and the resistor arranged in front of the optocoupler a second Zener diode is arranged, which is connected via a resistor between the source Electrode and the gate electrode of the first transistor are supplied with current and that the connection point between the drain electrode of the second Transistor and the resistor leading to the optocoupler via a Resistor is connected to the source electrode of the first transistor.

Der Widerstand ist zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode des ersten Transistors kann auch mit anderen Punkten höheren Potentials verbunden sein. Der erste Transistor kann auch vom Anreicherungstyp sein. Die Verwendung der beiden Zener-Dioden ist unabhängig voneinander. Jede einzelne verbessert bereits für sich die Wirkung der Schaltung.The resistance is between the gate electrode and the source electrode of the first transistor can also have other points of higher potential be connected. The first transistor can also be of the enhancement type. The use of the two Zener diodes is independent of one another. Each individual already improves the effect of the circuit by itself.

Die Zener-Spannungen sind gegenüber den Schwellspannungen der Transistoren groß gewählt. Der Einfluß der Schwellspannungen auf die Arbeitspunkte wird hierdurch sehr geringer. Zur Beseitigung des Einflusses von Kriechströmen ist ein Widerstand parallel zu der Lumineszenzdiode des Optokopplers geschaltet.The Zener voltages are compared to the threshold voltages of the transistors chosen large. The influence of the threshold voltages on the working points this makes it very low. To eliminate the influence of leakage currents is a resistor in parallel with the luminescent diode of the optocoupler switched.

Es kann erwünscht sein, daß der Maximalstrom schon vor dem Ansprechen erreicht wird. Für die Begrenzung des Stroms wird zweckmäßigerweise die Gate-Spannung am dritten Transistor mit einer Zener-Diode begrenzt. Vorzugsweise ist zwischen dem Optokoppler und dem einen Eingang der Eingabeschaltung eine dritte Zener-Diode angeordnet ist, so daß der Zener- Strom nicht über den Optokoppler fließt. Diese Strombegrenzung beseitigt in der Kennlinie die Spitze am Schaltpunkt, da der maximale Strom schon vorher erreicht und bis zum Schaltpunkt beibehalten wird. Eine andere Möglichkeit den Eingangsstrom diesen Verlauf zu geben, besteht in der folgenden Variante: Statt eines Widerstands im Source-Kreis des ersten Transistors sind zwei Widerstände in Reihe vorgesehen, wobei die Drain-Elektrode des zweiten Transistors an die gemeinsame Verbindungsstelle beider Widerstände gelegt ist.It may be desirable to have the maximum current before the response is achieved. For the limitation of the current, the Gate voltage on the third transistor limited by a Zener diode. Preferably between the optocoupler and the one input Input circuit a third Zener diode is arranged so that the Zener Current does not flow through the optocoupler. This current limitation is eliminated in the peak at the switching point, since the maximum current is already before reached and maintained until the switching point. Another possibility Giving the input current this course is as follows Variant: Instead of a resistor in the source circuit of the first transistor two resistors are provided in series, the drain electrode of the second transistor to the common junction of the two resistors is laid.

Bei geeigneter Dimensionierung fällt dann schon vor dem Erreichen der Einschaltspannung (also bei gesperrtem dritten Transistor) an dem zwischen der Source-Elektrode des ersten Transistors und der Drain-Elektrode des zweiten Transistors liegenden Widerstand eine so hohe Spannung ab, daß zwischen der Gate- und der Source-Elektrode des ersten Transistors die Gate-Source-Schwellspannung erreicht wird. Von diesem Punkt an begrenzt der erste Transistor den Eingangsstrom auf den gerade erreichten Maximalwert (Imax). Der Strom bleibt bei weiter steigender Eingangsspannung so lange konstant, bis die Eingangsspannung den Wert der Einschaltspannung erreicht. Dann setzt auch bei dieser Schaltungsvariante der schon beschriebene Einschaltvorgang ein.With a suitable dimensioning, it falls before the Switch-on voltage (ie when the third transistor is blocked) on the between the source electrode of the first transistor and the drain electrode of the second transistor are from such a high voltage that between the gate and source electrodes of the first transistor Gate-source threshold voltage is reached. From this point on, the first transistor the input current to the maximum value just reached (Imax). The current remains as long as the input voltage continues to rise constant until the input voltage reaches the value of the switch-on voltage. Then the one already described also applies to this circuit variant Switching on.

Der erste Transistor kann auch ein MOSFET vom Anreicherungstyp sein. Damit dieser Transistor beim Anlegen der Eingangsspannung leitend wird, ist ein Widerstand zwischen dem ersten Eingang des Eingabebausteins und der Gate-Elektrode des ersten Transistors vorgesehen. Zwischen Gate- und Source-Elektrode ist dann kein Widerstand notwendig. Im übrigen ändert sich gegenüber der oben beschriebenen Anordnung nichts. Für manche Anwendungsfälle ist der fallende Teil nach dem Sprung in der Kennlinie nach dem Ansprechen nicht notwendig. Diese Eigenschaft wird mit einer Ausführungsform erreicht, bei der kein Widerstand zwischen der Drain-Elektrode des ersten und der Gate-Elektrode des dritten Transistors oder der ersten Zenerdiode vorgesehen ist, wobei der zweite Transistor durch eine Anordnung aus passiven Bauelementen, mindestens durch eine Zenerdiode oder einen Widerstand oder einen Kaltleiter ersetzt ist. Nach dem Ansprechen führt der erste Transistor sofort einen Konstantstrom. Nimmt man bei kleinen Eingangsspannungen unterhalb der Einschaltspannung zunächst einen sehr hochohmigen Kurvenverlauf in Kauf, dann kann der zweite Transistor in allen Varianten durch eine Zener-Diode ersetzt werden.The first transistor can also be an enhancement type MOSFET. In order to this transistor becomes conductive when the input voltage is applied is on Resistance between the first input of the input module and the gate electrode provided of the first transistor. Between gate and source electrode then no resistance is necessary. Otherwise changes nothing compared to the arrangement described above. For some applications is the falling part after the jump in the characteristic after the response unnecessary. This property comes with an embodiment reached with no resistance between the drain electrode of the first and the gate electrode of the third transistor or the first zener diode is provided, the second transistor consisting of an arrangement passive components, at least by a zener diode or a resistor or a PTC thermistor is replaced. After the response, the first transistor immediately a constant current. Take it with small ones Input voltages below the switch-on voltage are initially very high impedance curve in purchase, then the second transistor in all Variants can be replaced by a Zener diode.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, aus dem sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben. Es zeigtThe invention is illustrated below with reference to a drawing Embodiment described in more detail, from which further Details, features and advantages emerge. It shows

Fig. 1 ein Schaltbild einer Eingabeschaltung zum Umsetzen einer Eingangsspannung in ein binäres Informationssignal, Fig. 1 is a circuit diagram of an input circuit for converting an input voltage into a binary information signal,

Fig. 2 ein Schaltbild einer zweiten Eingabeschaltung zum Umsetzen einer Eingangsspannung in ein binäres Informationssignal, Fig. 2 is a circuit diagram of a second input circuit for converting an input voltage into a binary information signal,

Fig. 3 ein Diagramm des von den Eingabeschaltungen gemäß Fig. 1 oder 2 in Abhängigkeit von der Eingangsschaltung aufgenommenen Stroms, Fig. 3 is a diagram of the picked from the input circuits shown in Fig. 1 or 2 as a function of the input circuit current,

Fig. 4 ein Schaltbild einer dritten Eingabeschaltung zum Umsetzen einer Eingangsspannung in ein binäres Informationssignal, Fig. 4 is a circuit diagram of a third input circuit for converting an input voltage into a binary information signal,

Fig. 5 ein Diagramm des von den Eingabeschaltungen gemäß Fig. 4 in Abhängigkeit von der Eingangsspannung aufgenommenen Stroms, Fig. 5 is a diagram of the, by the input circuits of FIG. 4 as a function of the input voltage received stream

Fig. 6 ein Schaltbild einer vierten Eingabeschaltung zum Umsetzen einer Eingangsspannung in ein binäres Informationssignal, Fig. 6 is a circuit diagram of a fourth input circuit for converting an input voltage into a binary information signal,

Fig. 7 ein Schaltbild einer weiteren Eingabeschaltung zum Umsetzen einer Eingangsspannung in ein binäres Informationssignal. Fig. 7 is a circuit diagram of a further input circuit for converting an input voltage into a binary information signal.

Eine Eingabeschaltung zum Umsetzen einer Eingangsspannung in ein binäres Informationssignal weist zwei Eingänge 1, 2 auf, die an die Eingangsspannung angelegt wird. Die Eingangsspannung ist eine Gleichspannung oder eine pulsierende Gleichspannung.An input circuit for converting an input voltage into a binary information signal has two inputs 1, 2 , which is applied to the input voltage. The input voltage is a DC voltage or a pulsating DC voltage.

Falls Wechselspannungen in binäre Signale umgesetzt werden sollen, ist zwischen der Wechselspannungssignalquelle und den Eingängen 1, 2 ein Gleichrichter, z. B. ein Brückengleichrichter, vorgesehen. If AC voltages are to be converted into binary signals, there is a rectifier between the AC voltage signal source and the inputs 1, 2 , e.g. B. a bridge rectifier provided.

Die in Fig. 1 gezeigte Eingabeschaltung enthält einen ersten Stromweg 3, der aus einem an den Eingang 1 angeschlossenen Widerstand 4 in Reihe mit einem ersten Transistor 5 einem zweiten Transistor 6 und einem Widerstand 7 besteht. Der Widerstand 7 ist mit dem zweiten Eingang 2 verbunden. Die beiden Transistoren 5, 6 sind FET's. Zumindest der Transistor 5 ist ein MOSFET-Verarmungstyp-Transistor oder ein p-Kanal-Sperrschichtfeldeffekttransistor. Die Widerstände 4, 7 liegen im Bereich bis zu einigen hundert Ohm.The input circuit shown in FIG. 1 contains a first current path 3 , which consists of a resistor 4 connected to the input 1 in series with a first transistor 5, a second transistor 6 and a resistor 7 . The resistor 7 is connected to the second input 2 . The two transistors 5, 6 are FETs. At least transistor 5 is a MOSFET depletion type transistor or a p-channel junction field effect transistor. The resistors 4, 7 are in the range up to a few hundred ohms.

Ein zweiter Stromweg 8 verläuft parallel zu dem Transistor 6 und dem Widerstand 7. Der zweite Stromweg enthält einen Widerstand 9 in Reihe mit einer Lumineszenzdiode 10 und einem dritten Transistor 11, bei dem es sich ebenfalls um ein FET handelt. Der Transistor 11 ist mit der Drain-Elektrode an die Lumineszenzdiode 10 und an die Gate-Elektrode des Transistors 6 angeschlossen. Die Source-Elektrode des Transistors 11 ist an den Eingang 2 gelegt. Zwischen Gate- und Source-Elektrode ist der Transistor 11 mit einem hochohmigen Widerstand 12 versehen. An die Drain-Elektrode des Transistors 5 ist ein Widerstand 13 angeschlossen, der auch mit der Gate-Elektrode des Transistors 11 verbunden ist. Ein zweiter hochohmiger Widerstand 14 verbindet die Source-Elektrode des Transistors 5 mit der Gate-Elektrode des Transistors 11. Die Gate-Elektrode des Transistors 5 ist mit der Anode der Lumineszenzdiode 10 verbunden. Die Anordnung gemäß Fig. 1 kann mit FET's oder bipolaren Transistoren unter anderem auch mit komplementären Transistoren aufgebaut sein.A second current path 8 runs parallel to the transistor 6 and the resistor 7 . The second current path contains a resistor 9 in series with a luminescent diode 10 and a third transistor 11 , which is also an FET. The transistor 11 is connected with the drain electrode to the luminescence diode 10 and to the gate electrode of the transistor 6 . The source electrode of transistor 11 is connected to input 2 . The transistor 11 is provided with a high-resistance resistor 12 between the gate and source electrodes. A resistor 13 is connected to the drain electrode of transistor 5 and is also connected to the gate electrode of transistor 11 . A second high-resistance resistor 14 connects the source electrode of transistor 5 to the gate electrode of transistor 11 . The gate electrode of transistor 5 is connected to the anode of luminescent diode 10 . The arrangement according to FIG. 1 can be constructed with FETs or bipolar transistors, inter alia also with complementary transistors.

Der Transistor 5 ist beim Anlegen einer Eingangsspannung in gesättigtem Zustand, und am Transistor 6 fällt lediglich die Gate-Source-Schwellspannung ab, da er als Source-Folger arbeitet, dessen Gate-Spannung zunächst auf Drain-Potential liegt, wodurch eine niederohmige, leitende Verbindung zwischen den Eingängen 1 und 2 vorhanden ist. Der Transistor 11 ist nichtleitend. Bei ansteigender Spannung wird dem Transistor 11 über die parallelen Widerstände 13, 14 eine Spannung zugeführt, die bei einer bestimmten Eingangsspannung die Schwellspannung überschreitet. The transistor 5 is in a saturated state when an input voltage is applied, and only the gate-source threshold voltage drops at the transistor 6 , since it works as a source follower whose gate voltage is initially at drain potential, as a result of which a low-impedance, conductive There is a connection between inputs 1 and 2 . The transistor 11 is not conductive. When the voltage rises , a voltage is fed to the transistor 11 via the parallel resistors 13, 14 which exceeds the threshold voltage at a certain input voltage.

In diesem Fall wird der Transistor 11 leitend und steuert den Transistor 6 im Sinne einer Reduzierung der Leitfähigkeit an. Hierdurch nimmt der über den Transistor 6 fließende Strom ab, wodurch am Widerstand 4 ein kleinerer Spannungsabfall auftritt. Damit steigt die Spannung an der Drain- und Source-Elektrode des Transistors 5 an, was zu einer größeren Aufsteuerung des Transistors 11 infolge Mitkopplung führt.In this case, the transistor 11 becomes conductive and drives the transistor 6 in the sense of reducing the conductivity. As a result, the current flowing through the transistor 6 decreases, as a result of which a smaller voltage drop occurs across the resistor 4 . The voltage at the drain and source electrodes of the transistor 5 thus increases, which leads to a larger opening of the transistor 11 as a result of positive feedback.

Da die Stromabnahme durch den zweiten Transistor 6 größer ist als die Stromzunahme durch den dritten Transistor 11, sinkt (sofort) die Gesamtstromaufnahme (etwas). Dadurch wird der Spannungsabfall an dem vom Gesamtstrom durchflossenen Widerstand 4, der zwischen der Drain-Elektrode des ersten Transistors und dem einen (ersten) Eingangsspannungspol 1 angeordnet ist, kleiner. Die Spannung am Rest der Schaltung, insbesondere die Spannung zwischen den drei Elektroden des weiterhin voll durchgesteuerten ersten Transistors 5 und dem anderen (zweiten) Pol der Eingangsspannung 2, wird dadurch größer; selbst bei nicht weiter steigender (oder wieder fallender) Eingangsspannung. Dies wirkt sich über die beiden Widerstände 13, 14, die die Source- und die Drain-Elektrode des ersten Transistors 5 mit der Gate-Elektrode des zweiten Transistors 11 verbinden, mitkoppelnd aus, womit das Umschalten der Transistoren verstärkt wird und die Gesamtstromaufnahme sich (lawinenartig) weiter verringert. Das lawinenartig einsetzende Durchsteuern des dritten Transistors hat einen ebenso ansteigenden Strom durch diesen Transistor zur Folge. Dieser Strom durchfließt weiter die Reihenschaltung aus der Lumineszenzdiode des Optokopplers und dem zwischen Source-Elektrode und Gate-Elektrode des ersten Transistors liegenden Widerstand 9. Erreicht der hierdurch in diesem Widerstand entstehende Spannungsabfall die Gate-Source-Schwellspannung des ersten Transistors, dann beginnt dieser zu sperren und begrenzt so (auch bei größeren Eingangsspannungen) die Höhe des gerade beschriebenen Stromes auf einen vorgebbaren konstanten Wert. Durch die Mitkopplung stellt sich dieser Wert schlagartig ein, d. h. Zwischenwerte sind nicht stabil. Dies hat ein "sauberes" Schalten des Optokopplers zur Folge. Eine Folge des Konstantstromes durch die Reihenschaltung aus der Lumineszenzdiode des Optokopplers und dem zwischen der Source- und der Gate-Elektrode des ersten Transistors liegenden Widerstand ist ein konstanter Spannungsabfall über dieser Reihenschaltung. Dadurch folgt bei fließendem Konstantstrom das Potential der Source-Elektrode des ersten Transistors dem Potential an der Gate-Elektrode des zweiten Transistors, versetzt um den konstanten Spannungsabfall. Da ein weiteres Durchsteuern des ersten Transistors weiterhin eine Abnahme der Spannung an der Gate-Elektrode des zweiten Transistors zur Folge hat, nimmt nun die Spannung an der Source-Elektrode des ersten Transistors nicht mehr zu (wie bisher), sondern ab. Aus der ursprünglich mitkoppelnden Wirkung des Widerstandes 14 zwischen der Source-Elektrode des ersten Transistors und der Gate-Elektrode des dritten Transistors ist damit plötzlich eine Gegenkopplung geworden. Der Einschaltvorgang ist beendet, wenn die Wirkung der plötzlich einsetzenden Gegenkopplung gerade die Wirkung der weiterhin bestehenden Mitkopplung, die über den zwischen der Drain-Elektrode des ersten Transistors und der Gate-Elektrode des dritten Transistors liegenden Widerstand 13 auftritt, kompensiert wird. Der Eingangsstrom ist dann bei der Einschaltspannung vom Maximalwert (B) auf einen kleinen Wert (C) gefallen. Bei weitersteigender Eingangsspannung wird durch die Mitkopplung über den Widerstand 13 und durch die Gegenkopplung über den Widerstand 14 eine lineare Stromabnahme erreicht, bis der Transistor 6 vollkommen gesperrt (Punkt D in Fig. 3) ist. Ab diesem bleibt bei weitersteigender Eingangsspannung der Strom konstant (Punkt E in Fig. 3). Dies ist der durch den Optokoppler und dem Transistor 11 fließende Strom.Since the current decrease through the second transistor 6 is greater than the current increase through the third transistor 11 , the total current consumption decreases (immediately). As a result, the voltage drop across the resistor 4 through which the total current flows and which is arranged between the drain electrode of the first transistor and the one (first) input voltage pole 1 becomes smaller. The voltage at the rest of the circuit, in particular the voltage between the three electrodes of the still fully controlled first transistor 5 and the other (second) pole of the input voltage 2 , is thereby greater; even if the input voltage does not continue to rise (or fall again). This has a coupling effect via the two resistors 13, 14 , which connect the source and the drain electrode of the first transistor 5 to the gate electrode of the second transistor 11 , which increases the switching of the transistors and the total current consumption ( avalanche-like) further reduced. The starting of the third transistor in an avalanche-like manner results in an equally increasing current through this transistor. This current continues to flow through the series circuit comprising the luminescence diode of the optocoupler and the resistor 9 located between the source electrode and gate electrode of the first transistor. If the voltage drop resulting in this resistance reaches the gate-source threshold voltage of the first transistor, then this begins to block and thus limits (even with larger input voltages) the level of the current just described to a predeterminable constant value. This value is set suddenly due to the positive feedback, ie intermediate values are not stable. This results in a "clean" switching of the optocoupler. A consequence of the constant current through the series circuit consisting of the luminescence diode of the optocoupler and the resistance lying between the source and the gate electrode of the first transistor is a constant voltage drop across this series circuit. As a result, with a constant current flowing, the potential of the source electrode of the first transistor follows the potential at the gate electrode of the second transistor, offset by the constant voltage drop. Since further control of the first transistor continues to result in a decrease in the voltage at the gate electrode of the second transistor, the voltage at the source electrode of the first transistor no longer increases (as previously), but instead. The originally positive feedback effect of the resistor 14 between the source electrode of the first transistor and the gate electrode of the third transistor has suddenly become a negative feedback. The switch-on process is ended when the effect of the sudden onset of negative feedback just compensates for the effect of the continued positive feedback which occurs via the resistor 13 lying between the drain electrode of the first transistor and the gate electrode of the third transistor. The input current then fell from the maximum value (B) to a small value (C) at the switch-on voltage. If the input voltage continues to increase, a linear current decrease is achieved by the positive feedback via the resistor 13 and by the negative feedback via the resistor 14 until the transistor 6 is completely blocked (point D in FIG. 3). From this point, the current remains constant as the input voltage increases (point E in FIG. 3). This is the current flowing through the optocoupler and transistor 11 .

Die Eingangsschaltung gemäß Fig. 1 erlaubt einen Betrieb des Bausteins bei unterschiedlichsten Eingangssignalnennspannungen (24 V . . . 230 V, bei Gleichspannungen bis 320 V) durch eine besondere Berücksichtigung der erforderlichen Störverlustleistungsbarriere bei gleichzeitiger Beachtung einer Verlustleistungsbegrenzung.The input circuit according to FIG. 1 allows the device to be operated with a wide variety of input signal nominal voltages (24 V... 230 V, with direct voltages up to 320 V) by taking the required interference power loss barrier into account while at the same time taking into account a power loss limitation.

Dies wird hauptsächlich durch die spezielle Form der Eingangskennlinie erreicht, die in Fig. 3 dargestellt ist. In Abszissenrichtung ist die an die Eingabeschaltung angelegte Eingangsspannung und in Ordinatenrichtung der von der Eingabeschaltung aufgenommene Strom dargestellt. Bei Verwendung eines Gleichrichters und Wechselspannungen als Eingangsspannungen hat die daraus resultierende Kennlinie eine Fortsetzung. In Fig. 3 ist nur ein Teil der charakteristischen statischen Stromspannungskennlinie der Eingabeschaltung dargestellt, und zwar für positive Eingangsspannungen.This is mainly achieved by the special shape of the input characteristic, which is shown in Fig. 3. The input voltage applied to the input circuit is shown in the abscissa direction and the current consumed by the input circuit is shown in the ordinate direction. When using a rectifier and AC voltages as input voltages, the resulting characteristic has a continuation. In Fig. 3, only a part of the characteristic static current-voltage characteristic of the input circuit is illustrated, namely for positive input voltages.

Die Fortsetzung der Kennlinie erhält man durch Drehung der Eingangssignalkurve im Nullpunkt um 180 Grad in den 3. Quadranten und Spiegelung der Ausgangskennlinie an der "Stromachse".The continuation of the characteristic curve is obtained by rotating the input signal curve at zero by 180 degrees in the 3rd quadrant and mirroring the Output characteristic on the "current axis".

Dies bedeutet, daß der Betrag des Eingangsstromes und der Schaltzustand des Ausgangs nur vom Betrag der Eingangsspannung abhängig sind. Für das Verhalten der Eingabeschaltung ist die Polarität des Eingangssignals bedeutungslos, der Baustein kann grundsätzlich auch bei Wechselspannungssignalen eingesetzt werden.This means that the amount of the input current and the switching state of the Output only depend on the amount of the input voltage. For the The behavior of the input circuit is the polarity of the input signal meaningless, the module can also be used with AC signals be used.

Der Verlauf der Kennlinien zeigt, daß die Schaltung ein Hystereseverhalten besitzt. Die einzelnen Kurvenabschnitte werden normalerweise reversibel durchlaufen. Lediglich die senkrechten Kurventeile können nur in Richtung der dort eingezeichneten Richtungspfeile durchlaufen werden. Die Eingangsspannungsachse ist sowohl für die Eingangsstromkurve als auch für die Zustandskurve des Ausgangssignals gültig. Dies bedeutet, daß beide Kurven immer gleichzeitig mit gleichen Spannungswerten durchlaufen werden.The course of the characteristic curves shows that the circuit has a hysteresis behavior owns. The individual curve sections are usually reversible run through. Only the vertical curve parts can only go in the direction the directional arrows drawn there are traversed. The input voltage axis is for both the input current curve and the Status curve of the output signal valid. This means that both curves always run with the same voltage values at the same time.

Jeder durch einen Buchstaben mit angehängtem Hochkomma gekennzeichnete Punkt der Ausgangszustandskurve findet seine Entsprechung in dem durch dieselbe Zahl (ohne Hochkomma) ausgezeichneten Punkt der Eingangssignalkennlinie.Each identified by a letter with an apostrophe Point of the initial state curve finds its correspondence in the through same number (without quotation mark) excellent point of the input signal characteristic.

Der Verlauf der Kurve zwischen den Punkten O und A (kein Strom bei kleinen Eingangsspannungen) ist schaltungstechnisch bedingt und kann zugelassen werden, da hieraus keine Nachteile entstehen.The course of the curve between points O and A (no current at small Input voltages) is circuit-related and can be approved as there are no disadvantages.

Zwischen den Punkten A und B steigt der Strom relativ steil mit der Eingangsspannung an. Dies bewirkt einen niedrigen Eingangswiderstand in diesem Bereich absolut und differentiell und garantiert eine entsprechende Störfestigkeit, die vor unzulässigem Einschalten schützt. Der Maximalwert des Stromes reicht bei mechanischen Signalgebern für die erforderliche Kontaktreinigung aus.Between points A and B, the current increases relatively steeply with the Input voltage on. This causes a low input resistance in absolute and differential in this area and guarantees a corresponding one Immunity that protects against unauthorized switching on. The maximum value of the current is sufficient for mechanical signaling devices for the required Contact cleaning off.

Wird Punkt B überschritten, dann nimmt der Eingangsstrom sprunghaft ab, und Punkt C wird erreicht bzw. durchlaufen. Dies ist der Einschaltpunkt der Eingabeschaltung, da exakt gleichzeitig mit der sprunghaften Abnahme des Eingangsstromes der Ausgang der Eingabeschaltung ebenso sprunghaft durchschaltet.If point B is exceeded, the input current drops suddenly, and Point C is reached or passed. This is the switch-on point of the Input circuit, since exactly at the same time as the sudden decrease of the Input current, the output of the input circuit also jumps through.

Bei weiter steigender Eingangsspannung nimmt der Eingangsstrom bis zum Punkt D linear ab (differentiell negativer Widerstand). Die "Widerstandsgerade" durch die Punkte C und D wurde so gewählt, daß über einen möglichst großen Spannungsbereich die der Signalquelle entnommene Verlustleistung möglichst groß ist ("Halteverlustleistung"). Dabei wird niemals eine obere Verlustleistungsgrenze von z. B. 500 mW überschritten.As the input voltage continues to rise, the input current increases to the point D linearly from (differential negative resistance). The "straight line of resistance" by points C and D was chosen so that the largest possible Voltage range the power loss taken from the signal source as possible is large ("holding power loss"). There is never an upper power loss limit from Z. B. 500 mW exceeded.

Ab Punkt D bleibt der Strom bei weiter steigender Spannung mindestens bis zum Punkt der maximalen Dauerbetriebsspannung, Punkt E, konstant. Nimmt die Eingangsspannung ab, dann wird zunächst bis zum Punkt C derselbe Kurventeil durchlaufen, der auch bei steigender Spannung durchlaufen wird. Dies bedeutet, daß bis zum Punkt D der Strom unabhängig von der Spannung konstant bleibt. Zwischen den Punkten D und F steigt der Strom bei sinkender Spannung linear an. Wird dabei der Punkt C erreicht, dann wird das durch die Mitkopplung verursachte Hystereseverhalten der Schaltung bemerkbar und der bisher noch nicht durchlaufene Kurventeil in Richtung Punkt F wirksam.From point D, the current remains at least until the voltage increases to the point of maximum continuous operating voltage, point E, constant. If the input voltage decreases, then it becomes the same up to point C. Go through part of the curve, which will also go through with increasing voltage. This means that up to point D the current is independent of the voltage remains constant. Between points D and F the current increases with decreasing Voltage linear. If point C is reached in the process, then this is achieved by Coupling caused noticeable hysteresis behavior of the circuit and the Part of the curve in the direction of point F which has not yet been passed

Wird der Punkt F erreicht, ändert sich der Eingangsstrom sprunghaft auf den größeren Wert im Punkt G auf der Geraden A-B. Dies ist der Ausschaltpunkt der Eingabeschaltung, da exakt gleichzeitig mit der sprunghaften Zunahme des Eingangsstromes der Ausgang der Eingabeschaltung ebenso sprunghaft ausschaltet. Die Differenz aus der Einschaltspannung im Punkt B (C) und der Ausschaltspannung im Punkt F (G) ist die Hysteresespannung. Durch diese Hysterese ist es möglich, immer ein eindeutiges Ausgangssignal zu erzeugen und Zwischenwerte des Ausgangssignals auszuschließen (kein Prellen des Ausgangssignals bei nur langsamer Änderung des Eingangssignals).If point F is reached, the input current changes abruptly to larger value at point G on line A-B. This is the switch-off point the input circuit, since exactly at the same time as the sudden increase in Input current, the output of the input circuit also switches off suddenly. The difference between the switch-on voltage at point B (C) and the Switch-off voltage at point F (G) is the hysteresis voltage. Through this Hysteresis makes it possible to always generate a clear output signal and to exclude intermediate values of the output signal (no bouncing of the Output signal when the input signal changes only slowly).

Bei weiter fallender Eingangsspannung nimmt der Eingangsstrom bis zum Punkt A linear ab. Unterhalb von Punkt A fließt kein nennenswerter Eingangsstrom.If the input voltage continues to drop, the input current increases to the point A linearly. No significant input current flows below point A.

Vorzugsweise ist vor den Eingängen 1, 2 ein RC-Tiefpaß vorgesehen. Dieser schützt die anderen Schaltungsteile vor kurzen Überspannungsimpulsen insbesondere bei großer Flankensteilheit. Zusätzlich wird hierdurch eine Störsignalunterdrückung bei kurzen Störimpulsen bewirkt. Weitere Schutzbeschaltungen sind möglich.An RC low-pass filter is preferably provided in front of the inputs 1, 2 . This protects the other parts of the circuit against short overvoltage pulses, especially with steep slopes. In addition, this causes interference signal suppression in the case of short interference pulses. Further protective circuits are possible.

Die in Fig. 2 dargestellte Eingabeschaltung weist gegenüber der Eingabeschaltung gemäß Fig. 1 einige Änderungen auf. Gleiche Bauelemente sind in den Fig. 1 und 2 mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Zwischen der Gate-Elektrode des Transistors 11 und der gemeinsamen Verbindungsstelle der Widerstände 13, 14 ist eine Zener-Diode 15 angeordnet. Eine weitere Zener-Diode 16 ist zwischen der Gate-Elektrode des Transistors 5 und der Anode der Lumineszenzdiode 10 vorgesehen. Damit die Zener-Diode 16 mit Strom versorgt wird, ist zwischen Source- und Gate-Elektrode des Transistors 5 ein Widerstand 17 vorgesehen. Der Zener-Strom fließt nur dann, wenn der Transistor 11 durchgeschaltet ist, und ist Teil des Konstantstroms durch die Lumineszenzdiode des Optokopplers 10. Parallel zur Lumineszenzdiode des Optokopplers liegt der Widerstand 20, der Kriechströme an der Lumineszenzdiode vorbeileitet. Die Drain-Elektrode des Transistors 6 ist über einen weiteren Widerstand 19 mit der Source-Elektrode des Transistors 5 verbunden.The input circuit shown in FIG. 2 has some changes compared to the input circuit shown in FIG. 1. The same components are provided with the same reference numerals in FIGS . 1 and 2. A Zener diode 15 is arranged between the gate electrode of transistor 11 and the common connection point of resistors 13, 14 . Another Zener diode 16 is provided between the gate electrode of transistor 5 and the anode of luminescent diode 10 . So that the Zener diode 16 is supplied with current, a resistor 17 is provided between the source and gate electrodes of the transistor 5 . The Zener current only flows when the transistor 11 is turned on and is part of the constant current through the luminescence diode of the optocoupler 10 . Resistor 20 , which leads leakage currents past the luminescence diode, is parallel to the luminescence diode of the optocoupler. The drain electrode of transistor 6 is connected to the source electrode of transistor 5 via a further resistor 19 .

Die Zener-Dioden 15, 16 sind zur Verminderung des Einflusses der Schwellspannungstoleranzen der Transistoren 5, 11 auf die Stromspannungskennlinie vorgesehen und wirken unabhängig voneinander. Die Zener-Diode 15 sperrt so lange, bis die Spannung an den Widerständen 13, 14 die Zener-Spannung überschritten hat. In diesem Fall fließt bei weiter steigender Spannung ein bestimmter Strom über den Widerstand 12, durch den ein Potential an der Gate-Elektrode des Transistors 6 erzeugt wird. Erreicht dieses die Schwellspannung, dann ist die Einschaltspannung erreicht, und der Transistor 11 beginnt zu leiten. Eine Abweichung der Gate-Schwellspannung wirkt sich dabei weniger auf die Einschaltspannung aus, als dies bei fehlender Zener-Diode der Fall wäre.The Zener diodes 15, 16 are provided to reduce the influence of the threshold voltage tolerances of the transistors 5, 11 on the current-voltage characteristic and act independently of one another. The Zener diode 15 blocks until the voltage across the resistors 13, 14 has exceeded the Zener voltage. In this case, when the voltage continues to rise, a certain current flows through the resistor 12 , by means of which a potential is generated at the gate electrode of the transistor 6 . If this reaches the threshold voltage, the switch-on voltage is reached and the transistor 11 begins to conduct. A deviation in the gate threshold voltage has less of an effect on the switch-on voltage than would be the case if the Zener diode were missing.

Mit der Zener-Diode 16 wird die über den Widerstand 19 bzw. 19 und 9 abfallende Spannung, bei der sich Konstantstrombetrieb einstellt, von der Schwellspannung des Transistors 5 auf die Summe aus der Schwellspannung und der Zener-Spannung von 16 erhöht. Der relative Fehler, der durch Schwellspannungstoleranzen erzeugt wird, wird hierdurch kleiner.With the Zener diode 16 , the voltage drop across the resistor 19 or 19 and 9 , at which constant current operation is established, is increased from the threshold voltage of the transistor 5 to the sum of the threshold voltage and the Zener voltage of 16 . The relative error that is generated by threshold voltage tolerances thereby becomes smaller.

Die in Fig. 4 dargestellte Eingabeschaltung entspricht bis auf geringe Abwandlungen der Eingabeschaltung gemäß Fig. 2. Gleiche Bauelemente sind in den Fig. 2 und 4 mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Die zusätzlichen Eigenschaften werden unabhängig voneinander und unabhängig von der Ausgestaltung gemäß Fig. 2 erreicht.The input circuit shown in FIG. 4 corresponds to the input circuit according to FIG. 2 except for slight modifications . The same components are given the same reference numbers in FIGS . 2 and 4. The additional properties are achieved independently of one another and independently of the configuration according to FIG. 2.

Zusätzlich zu den Bauelementen der Eingabeschaltung gemäß Fig. 2 ist bei der in Fig. 4 gezeigten Eingabeschaltung eine Zener-Diode 21 zwischen der Anode der Lumineszenzdiode 10 und dem Eingang 2 angeordnet. Die Zener-Diode 21 beeinflußt die Stromspannungskennlinie der Eingabeschaltung, indem sie den maximalen Eingangsstrom auf einen bestimmten Wert begrenzt. Diese Kennlinie ist in Fig. 5 dargestellt. Dies wird dadurch erreicht, daß vor dem Einschaltpunkt, also noch bei gesperrtem Transistor 11, die Zener-Diode 21 die Gate-Spannung am Transistor 6 und damit den Strom durch den Widerstand 7, der dann den wesentlichen Teil des Gesamtstroms ausmacht, auf den Höchstwert begrenzt. Zwischen Source des Transistors 11 und dem Eingang 2 ist ein Widerstand 22 angeordnet, an dem das binäre Eingangssignal alternativ zum Optokoppler in Form einer Spannung ausgekoppelt werden kann.In addition to the components of the input circuit according to FIG. 2, in the input circuit shown in FIG. 4, a zener diode 21 is arranged between the anode of the luminescence diode 10 and the input 2 . The Zener diode 21 influences the current-voltage characteristic of the input circuit by limiting the maximum input current to a certain value. This characteristic curve is shown in FIG. 5. This is achieved in that, before the switch-on point, that is to say when the transistor 11 is still blocked, the Zener diode 21 the gate voltage at the transistor 6 and thus the current through the resistor 7 , which then makes up the major part of the total current, to the maximum value limited. A resistor 22 is arranged between the source of the transistor 11 and the input 2 , on which the binary input signal can be coupled out in the form of a voltage as an alternative to the optocoupler.

Zwischen der Gate-Elektrode des Transistors 11 und dem Eingang 2 ist ein Kondensator 23 angeordnet, der eine Verzögerung des Sprungs B-C in der Stromspannungskennlinie bewirkt.A capacitor 23 is arranged between the gate electrode of the transistor 11 and the input 2 , which causes a delay in the jump BC in the current-voltage characteristic.

Wird der Baustein mit Wechselspannung betrieben, dann wird bei vorhandenem Eingangssignal (Ein-Signal) in der Nähe der Eingangssignalnulldurchgänge auch das Ausgangssignal immer wieder Null (100mal pro Sekunde bei 50 Hz).If the module is operated with AC voltage, then the existing one Input signal (on signal) near the input signal zero crossings also the output signal always zero (100 times per second at 50 Hz).

Die Zeitdauer des periodischen Nullzustandes ist nicht nur von der Frequenz, sondern auch von der Spannungshöhe des Eingangssignals abhängig, da auch hier die statischen Schaltpunkte gelten und diese bei unterschiedlichen Amplituden auch zu unterschiedlichen Zeiten durchlaufen werden.The time period of the periodic zero state is not only dependent on the frequency, but also depends on the voltage level of the input signal, as well the static switching points apply here and these at different Amplitudes can also be run at different times.

In manchen Anwendungen ist dieses Verhalten des Ausgangssignals zulässig (z. B. wenn eine nachgeschaltete digitale Verarbeitung des Signals mit entsprechenden Filterfunktionen arbeitet). Zur Nulldurchgangserkennung ist dieses Verhalten sogar notwendig.This behavior of the output signal is permissible in some applications (e.g. if a downstream digital processing of the signal with corresponding Filter functions works). This is for zero crossing detection Behavior even necessary.

In vielen Fällen ist der periodische Verlauf des Ausgangssignals aber unerwünscht oder sogar unzulässig. Hier kann eine nachgeschaltete analoge Signalfilterung die periodischen Nulldurchgänge eliminieren. Dies bewirkt aber immer eine Verlängerung der Ansprechzeiten (Tiefpaß) in der Größenordnung einer halben Signalfrequenzperiodendauer. Die Erzielung kürzerer Reaktionszeiten ist aber bei Wechselspannungssignalen immer problematisch, da in der Nähe der Nulldurchgänge grundsätzlich ein Ein-Signal nicht von einem Aus-Signal unterscheidbar ist und damit "Totzeiten" unvermeidbar sind. In many cases, however, the periodic course of the output signal is undesirable or even inadmissible. Here a downstream analog Signal filtering eliminate the periodic zero crossings. this causes but always an extension of the response times (low pass) in the order of magnitude half a signal frequency period. Achieving shorter Response times are always problematic with AC signals, since in the vicinity of the zero crossings an on signal is not an off signal is distinguishable and thus "dead times" are unavoidable.

Legt man einen Widerstand in Reihe mit dem Eingang des Bausteins, dann wird damit die Schaltschwelle der Anordnung (Widerstand+-Baustein) zu größeren Werten verschoben, da der im Widerstand erzeugte Spannungsabfall in jedem Kennlinienpunkt zur Gesamtspannung beiträgt.If you put a resistor in series with the input of the module, then thus the switching threshold of the arrangement (resistor + module) larger values because the voltage drop generated in the resistor contributes to the total voltage at each characteristic point.

Die in Fig. 6 dargestellte Eingabeschaltung hat einen etwas einfacheren Aufbau als die Schaltungen gemäß Fig. 1, 2 und 4. Gleiche Bauelemente sind wiederum mit den gleichen Bezugsziffern versehen.The input circuit shown in FIG. 6 has a somewhat simpler structure than the circuits according to FIGS. 1, 2 and 4. The same components are again provided with the same reference numbers.

Die Schaltung gemäß Fig. 6 unterscheidet sich von der Anordnung gemäß Fig. 1 darin, daß der Widerstand 13 fehlt, der für die Mitkopplung maßgebend ist. Durch den Wegfall des Widerstandes 13 ergibt sich eine Stromspannungskennlinie ohne den Sprung, d. h. die Kennlinie hat zu Beginn einen dreieckförmigen Verlauf, bei dem nach Erreichen des Punkts C während des Stromanstiegs auf die zum Punkt D abfallende Gerade übergegangen wird.The circuit according to FIG. 6 differs from the arrangement according to FIG. 1 in that the resistor 13 , which is decisive for the positive feedback, is missing. The elimination of the resistor 13 results in a current-voltage characteristic curve without the jump, that is to say the characteristic curve initially has a triangular course in which, after reaching point C during the current rise, the straight line falling to point D is passed over.

Der Transistor 5 kann auch vom Anreicherungstyp sein. Damit er beim Anlegen der Spannung leitend ist, wird ein in Fig. 4 gestrichelt dargestellter Widerstand 24 zwischen dem Eingang 1 und der Gate-Elektrode angeordnet. Die oben beschriebenen Schaltungen haben bei der Ansprechspannung, die im unteren Teil des Eingangsspannungsbereichs liegt, aufgrund der oben beschriebenen Kennlinien eine für die Störempfindlichkeit und die Kontaktreinigung ausreichend hohe Verlustleistung. Nach dem Ansprechen tritt auch im gesamten zulässigen Eingangsspannungsbereich eine für die Störempfindlichkeit ausreichend hohe Verlustleistung auf, die aber immer innerhalb der zulässigen Verlustleistung bleibt. Die Schaltungen benötigen für den gesamten Eingangsspannungsbereich keine speziellen Einstellungen auf die jeweils am Montageort auftretende Nennspannung.The transistor 5 can also be of the enhancement type. So that it is conductive when the voltage is applied, a resistor 24 , shown in broken lines in FIG. 4, is arranged between the input 1 and the gate electrode. Due to the characteristics described above, the circuits described above have a sufficiently high power dissipation for interference sensitivity and contact cleaning for the response voltage, which is in the lower part of the input voltage range. After the response, a power loss which is sufficiently high for the susceptibility to interference also occurs in the entire permissible input voltage range, but this always remains within the permissible power loss. For the entire input voltage range, the circuits do not need any special settings for the nominal voltage that occurs at the installation site.

Die Fig. 7 zeigt eine Variante der Eingabeschaltung mit einer Kennlinie ähnlich der von Fig. 5. Gleiche Bauelemente in den Fig. 1-7 sind hierbei wieder mit den gleichen Bezugsziffern versehen. Der wesentliche Unterschied zu den bisherigen Schaltungsvarianten besteht darin, daß der zweite Transistor 6 durch eine Zener-Diode 25 ersetzt ist. FIG. 7 shows a variant of the input circuit with a characteristic similar to that of FIG. 5. The same components in FIGS . 1-7 are again provided with the same reference numbers. The main difference to the previous circuit variants is that the second transistor 6 is replaced by a Zener diode 25 .

Ist die Eingangsspannung kleiner als die Zener-Spannung der zusätzlichen Zener-Diode 25, dann fließt kein nennenswerter Eingangsstrom. Bei steigender Eingangsspannung setzt beim Überschreiten der Zener-Spannung (A) ein Eingangsstrom über den Widerstand 4, den Transistor 5, den Widerstand 19 und die Zener-Diode 25 ein, dessen Anstieg zunächst durch die Summe der Werte der Widerstände 4, 19 bestimmt wird. Bei Eingangsspannungen, die gleich oder größer einen vorgebbaren Wert sind, erreicht der Eingangsstrom einen vorgebbaren Maximalwert Imax.If the input voltage is less than the Zener voltage of the additional Zener diode 25 , then no appreciable input current flows. When the input voltage increases, when the Zener voltage (A) is exceeded, an input current is applied via the resistor 4 , the transistor 5 , the resistor 19 and the Zener diode 25 , the increase of which is initially determined by the sum of the values of the resistors 4, 19 . With input voltages that are equal to or greater than a predeterminable value, the input current reaches a predeterminable maximum value Imax.

Bei diesem Strom fällt an dem Widerstand 19 gerade die Gate-Source-Schwellspannung des Transistors 5 ab. Da diese Spannung bei hochohmigem Transistor 11 zugleich die Gate-Source-Spannung des Transistors 5 darstellt, wird der Eingangsstrom auch bei weiter steigender Eingangsspannung durch den Transistor 5 auf diesen Wert (Imax) begrenzt. Wird bei weiter steigender Eingangsspannung die Einschaltschwelle (B) erreicht, dann stellt sich über die Widerstände 13 und 14 und die Zener-Diode 15 am Widerstand 12 und damit am Transistor 11 gerade die Gate-Source-Schwellspannung ein. Der Transistor 11 beginnt zu leiten. Der einsetzende Transistorstrom fließt durch die Lumineszenzdiode des Optokopplers und durch die Widerstände 9 und 19. Die durch diesen Strom an dem relativ hochohmigen Widerstand 9 und am Widerstand 19 zusätzlich anfallende Spannung erhöht die Gate-Source-Sperr-Spannung von Transistor 5. Dieser wird dadurch so weit zugesteuert, daß der Spannungsabfall kompensiert wird, der im Widerstand 19 durch den Strom hervorgerufen wird, der auch durch die Zener-Diode 25 fließt: Die Summe aus den Spannungsabfällen, die der durch den Transistor 11 fließende Strom in den Widerständen 9 und 19 und der durch die Zener-Diode 25 fließende Strom im Widerstand 19 erzeugen, bleibt konstant (gleich der Gate-Source-Schwellspannung von Transistor 5). Da in dem hochohmigen Widerstand nun ein kleinerer Strom denselben Spannungsabfall erzeugt wie ein größerer Strom in dem niederohmigen Widerstand 19, bedeutet eine Zunahme des Stromes durch den Transistor 11, den Optokoppler und den Widerstand 9 zugleich eine durch den Transistor 5 gesteuerte Verringerung des größeren Stromes durch den Widerstand 19 und durch die Zener-Diode 25. Dadurch verringert sich der gesamte Eingangsstrom. Die hieraus resultierende Verringerung des Spannungsabfalls durch den Widerstand 4 bewirkt (wie bei den anderen Schaltungsvarianten) eine Mitkopplung über den Widerstand 13 und die Zener-Diode 15 auf die Gate-Elektrode von Transistor 11. Dadurch wird der Transistor 11 schließlich ganz durchgeschaltet (auch bei gleichbleibender Eingangsspannung). Der Transistor 5 und die beiden Widerstände 19 und 9 bilden dann eine Strombegrenzungsschaltung, die den Strom durch die Lumineszenzdiode des Optokopplers auf einen endgültigen konstanten Wert begrenzt. Da dabei das Potential an der Verbindung der beiden Widerstände 19 und 9 kleiner als die Zener-Spannung der Zener-Diode 25 ist, wird dann dieser Zener-Strom zu null, und der Eingangsstrom ist im wesentlichen nur noch durch den kleineren Konstantstrom gegeben.At this current, the gate-source threshold voltage of the transistor 5 drops across the resistor 19 . Since this voltage also represents the gate-source voltage of transistor 5 in the case of high-resistance transistor 11 , the input current is limited to this value (Imax) by transistor 5 even when the input voltage continues to rise. If the switch-on threshold (B) is reached while the input voltage continues to rise, then the gate-source threshold voltage is established via the resistors 13 and 14 and the Zener diode 15 at the resistor 12 and thus at the transistor 11 . The transistor 11 begins to conduct. The transistor current that flows flows through the luminescence diode of the optocoupler and through resistors 9 and 19 . The voltage additionally generated by this current at the relatively high-resistance resistor 9 and at resistor 19 increases the gate-source blocking voltage of transistor 5 . This is controlled so far that the voltage drop is compensated, which is caused in the resistor 19 by the current, which also flows through the Zener diode 25 : the sum of the voltage drops, the current flowing through the transistor 11 in the resistors 9 and 19 and the current flowing through the Zener diode 25 in the resistor 19 remains constant (equal to the gate-source threshold voltage of transistor 5 ). Since a smaller current in the high-resistance resistor now produces the same voltage drop as a larger current in the low-resistance resistor 19 , an increase in the current through the transistor 11 , the optocoupler and the resistor 9 also means a reduction in the larger current controlled by the transistor 5 the resistor 19 and through the Zener diode 25 . This reduces the total input current. The resulting reduction in the voltage drop through the resistor 4 causes (as in the other circuit variants) positive feedback via the resistor 13 and the Zener diode 15 to the gate electrode of transistor 11 . As a result, the transistor 11 is finally switched on completely (even when the input voltage remains constant). The transistor 5 and the two resistors 19 and 9 then form a current limiting circuit which limits the current through the luminescence diode of the optocoupler to a final constant value. Since the potential at the connection of the two resistors 19 and 9 is less than the Zener voltage of the Zener diode 25 , this Zener current then becomes zero, and the input current is essentially only given by the smaller constant current.

Legt man parallel zu der Zener-Diode 25 einen Widerstand oder eine Reihenschaltung aus einem Widerstand und einer Zener-Diode oder verwendet man anstelle der Zener-Diode 25 ein ähnliches Netzwerk, dann kann man erreichen, daß der Eingangsstrom im Einschaltpunkt (B) nicht sofort auf den Wert des endgültigen Konstantstromes (D, E) abfällt, sondern ähnlich wie bei den anderen Schaltungsvarianten zunächst auf einen Zwischenwert (C) und dann bei weiter steigender Eingangsspannung kontinuierlich auf den endgültigen konstanten Wert (b) zurücksetzt.If a resistor or a series circuit consisting of a resistor and a Zener diode is connected in parallel to the Zener diode 25 or if a similar network is used instead of the Zener diode 25 , then it can be achieved that the input current at the switch-on point (B) is not immediate drops to the value of the final constant current (D, E), but, like in the other circuit variants, first resets to an intermediate value (C) and then continuously to the final constant value (b) as the input voltage continues to rise.

Enthält das Netzwerk auch dynamisch wirksame Bauelemente, wie z. B. Kondensatoren, Heißleiter usw., dann wird das Einschaltverhalten entsprechend dynamisch beeinflußt. Der in Fig. 7 dargestellte Optokoppler ist mit 26 bezeichnet und enthält einen Transistor als Ausgang. Die Optokoppler der anderen Eingabebausteine sind entsprechend ausgebildet.Does the network also contain dynamically effective components such as B. capacitors, thermistors, etc., then the switch-on behavior is dynamically influenced accordingly. The optocoupler shown in Fig. 7 is designated 26 and contains a transistor as an output. The optocouplers of the other input modules are designed accordingly.

Claims

1. Input circuit for converting an input voltage into a binary information signal, a first subcircuit containing at least one first electrical control element ( 5 ) increasing an input current with increasing input voltages, which are smaller than a predefinable input voltage value, up to a predefinable maximum value and with a further increasing voltage can drop again, and a second subcircuit containing a decoupling element ( 10 ) forms the binary output signal, the state of which changes in one direction when the input voltage exceeds a predefinable limit value and changes in the other direction when the input voltage exceeds this limit value or optionally falls below a limit value lower by a hysteresis voltage, characterized in that the second electrical subcircuit contains a second electrical control element ( 11 ) which changes from the non-conductive to the conductive state when the egg input voltage exceeds the limit value and thereby switches on a current which directly or via an electrical network influences the current through the first electrical control element ( 5 ) in such a way that when the current in the second control element ( 11 ) is switched on with a change in the binary output signal, the reduction of the input current through the first control element sets in that the current flowing through the second control element ( 11 ) is limited to a predeterminable value by circuitry or special circuit parts and that with increasing input voltage the current flowing only through the first subcircuit decreases to such an extent that it above a predeterminable input voltage limit becomes zero, the input current of the input circuit being essentially determined only by the constant current in the second electrical control element ( 11 ).

2. Input circuit according to claim 1, characterized, that one of the two subcircuits completely or partially the other contains.

3. Input circuit according to claim 1 or 2, characterized, that the two subcircuits in whole or in part or in parallel Row are arranged to each other.

4. Input circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the second control element ( 11 ) forms the output of the input circuit.

5. Input circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the second control element ( 11 ) switches a current which flows through the electrical coupling element ( 10 ) which generates the binary output signal, and in that the binary output signal when current flows through the coupling element ( 10 ) is kept in one state and without current flow in the other state.

6. Input circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the current flowing through the second control element ( 11 ) is wholly, partly or not at all part of the current through the first control element ( 5 ).

7. Input circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the control elements ( 5 , 11 ) are transistors.

8. Input circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the input voltage is applied to a first current path ( 3 ) which contains at least one resistor ( 4 or 7 ) in series with a first and second transistor ( 5, 6 ) that the two transistors ( 5 , 6 ) have low resistances at input voltages that are less than a predeterminable input voltage value, that at least the decoupling element ( 10 ) forms a second current path ( 8 ) in series with a third transistor ( 11 ) Parallel to at least the second transistor ( 6 ) is that the third transistor ( 11 ) has a high resistance below a predeterminable switch-on voltage value, which decreases as the input voltages rise further and the resistance of the first transistor ( 5 ) and / or the second transistor ( 6 ) increases and that the first transistor ( 5 ) adjustable from a high input voltage to constant current operation r is.

9. Input circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that an optocoupler with a bipolar phototransistor output is provided as the decoupling element ( 10 ).

10. Input circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the first, designed as a depletion type FET transistor ( 5 ) with the drain electrode to a resistor acted upon by the input voltage ( 4 ) and with the source electrode to the Drain electrode of the second transistor ( 6 ) designed as an FET and connected via a resistor ( 9 ) to the gate electrode of the first transistor and to the optocoupler, which is followed by the drain electrode of the third transistor ( 11 ) designed as an FET which is connected with its source electrode to the other pole of the input voltage, with which the source electrode of the second transistor ( 6 ) is connected via a resistor ( 7 ) and the gate electrode of the third transistor is connected via a further resistor ( 14 ) ( 11 ) is connected, the gate electrode of which is connected via a further resistor ( 12 ) to the source electrode of the first transistor ( 5 ) and via one z resistance ( 13 ) is connected to the drain of the first transistor ( 5 ), that the gate of the first transistor is connected to the optocoupler, and that the gate of the second transistor ( 6 ) is connected to the drain of the third transistor ( 11 ) is connected.

11. Input circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that between the gate electrode of the third transistor ( 11 ) and the junction of the resistors ( 13, 14 ) of the first transistor ( 5 ), a first Zener diode ( 15 ) and between the gate electrode of the first transistor ( 5 ) and the connection point between the optocoupler and the resistor ( 9 ) arranged in front of the optocoupler, a second Zener diode ( 16 ) is arranged, which is connected via a resistor ( 17 ) between the source Electrode and the gate electrode of the first transistor ( 5 ) is supplied with current, and that the connection point between the drain electrode of the second transistor ( 6 ) and the resistor ( 9 ) leading to the optocoupler via a resistor ( 19 ) to the source -Electrode of the first transistor ( 5 ) is connected.

12. Input circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that a capacitor ( 23 ) is arranged between the gate electrode of the third transistor ( 11 ) and the one input ( 2 ) of the input circuit.

13. Input circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that a third Zener diode ( 21 ) is arranged between the optocoupler and the one input ( 2 ) of the input circuit.

14. Input circuit according to one or more of the preceding claims, characterized in that no resistance is provided between the drain electrode of the first and the gate electrode of the third transistor ( 11 ) or the first zener diode ( 15 ) and that the second Transistor ( 6 ) is replaced by an arrangement of passive components at least by a Zener diode or a resistor or PTC thermistor.