DE4139900A1

DE4139900A1 - Micro-control system with I=O coupling - has 4 or 6 pole connector that allows opto=couplers to be used as input or output

Info

Publication number: DE4139900A1
Application number: DE19914139900
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. O-9361 Schloesschen De Herzel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-12-04
Filing date: 1991-12-04
Publication date: 1993-06-09

Abstract

The micro-controller unit, e.g. a microcomputer or microprocessor, has the computer module (12) mounted on a circuit board. The computer typically has a ROM memory, RAM memory, CPU and I/O stages. A 6 pole plug connector (13) for connection of opto couplers has two series (14-16, 17-19) of contact bushes. A bidirectional I/O output connection (20) connects to one of the bushes (14) via an operational amplifier (21). A further direct convection is made to one of the other bushes (16). The centre bush is coupled to ground. The plug connector is duplicated. ADVANTAGE -Simple multipin opto coupler connector.

Description

Die Erfindung betrifft eine Mikrosteuervorrichtung, insbe sondere einen Mikrocontroller, einen Mikrorechner oder ein Mikroprozessorsystem, mit wenigstens einem bidirektionalen Ausgangs-/Eingangs-Anschluß (I/O-Pin), der über einen 4- oder 6poligen Optokoppler mit einem Leistungsteil verbindbar ist.The invention relates to a microcontroller, in particular in particular a microcontroller, a microcomputer or a Microprocessor system, with at least one bidirectional Output / input connector (I / O pin) that is connected via a 4- or 6-pin optocoupler can be connected to a power unit is.

Die zunehmende funktionelle Integration von Halbleiterbau elementen ermöglicht es, mit einem oder nur sehr wenigen integrierten Bauteilen vollständige Steuerungscomputer auf einer einzelnen Platine anzuordnen. Dies gilt insbesondere für MOS- bzw. CMOS-Chips, welche die erforderliche Integrations dichte aufweisen. Infolge einer optimalen Silziumflächen ausnutzung beim Chip-Layout ist es jedoch in vielen Fällen erforderlich, einen Kompromiß hinsichtlich der Ausgangs treiberendstufengröße zugunsten von Logik- und Speicher funktionen einzugehen. Demzufolge können die Eingangs-/Aus gangs-Kreise (I/O-Blöcke) nicht immer den erforderlichen Strom zum Treiben größerer Lasten liefern. Ein zweites Pro blem besteht darin, den Steuerungsrechner gegenüber Spannungs durchbrüchen seitens der Leistungsperipherie zu schützen. Hierzu ist eine galvanische Potentialtrennung erforderlich, die gewöhnlich über Optokoppler erfolgt. Der Treiberstrom für die im Optokoppler integrierten Leuchtdioden (LEDs) kann in der Regel nicht von der im I/O-Block befindlichen Endstufe bereitgestellt werden. Dies gilt besonders bei Transistor-Optokopplern mit niedrigem CTR, jedoch auch bei Optokopplern mit Thyristoren oder Triacs.The increasing functional integration of semiconductor construction elements makes it possible with one or very few integrated components complete control computer to arrange a single board. This is especially true for MOS or CMOS chips, which have the required integration have density. As a result of an optimal silicon surface in many cases, however, it is exploited in chip layout required a compromise on the output driver output stage size in favor of logic and memory functions. As a result, the input / off gangs (I / O blocks) are not always the required ones Provide electricity to drive larger loads. A second pro blem is the control computer versus voltage to protect breakthroughs on the part of the service peripherals. This requires galvanic isolation, which is usually done via optocouplers. The driver current for the light emitting diodes (LEDs) integrated in the optocoupler can usually not from the one in the I / O block Power stage will be provided. This applies particularly to Transistor optocouplers with low CTR, but also with Optocouplers with thyristors or triacs.

I/O-Pins an Eingabe-/Ausgabe-Einheiten derartiger Mikrosteuer vorrichtungen sind häufig bidirektional nutzbar, das heißt, sie können entweder als Eingang oder als Ausgang programmiert werden. In bekannter Weise sind jedoch üblicherweise indivi duell an den jeweiligen Optokoppler angepaßte elektronische Schaltungen zwischen diesen und dem I/O-Pin erforderlich. Die Auslegung dieser Schaltungen hängt nicht zuletzt davon ab, ob der Optokoppler für den Signalausgang oder den Signal eingang eingesetzt werden soll.I / O pins on input / output units of such microcontrollers devices can often be used bidirectionally, that is, they can be programmed either as an input or as an output will. In a known manner, however, are usually indivi electronic matched duel to the respective optocoupler Circuits between these and the I / O pin required. The design of these circuits depends not least on it whether the optocoupler for the signal output or the signal input is to be used.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Mikrosteuervorrichtung mit einer einfachen Schaltung zwischen dem I/O-Pin und dem Optokoppler zu schaffen, die ohne Veränderung für ein möglichst vielfältiges Optokoppler spektrum geeignet ist, unabhängig davon, ob der Optokoppler als Eingangs- oder als Ausgangssteuerelement eingesetzt wird.It is therefore an object of the present invention to a microcontroller with a simple circuit between the I / O pin and the optocoupler to create the without change for a diverse optocoupler spectrum is suitable, regardless of whether the optocoupler used as an input or output control element becomes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sechs mit dem Optokoppler verbindbare und entsprechend angeord nete Anschlußkontakte auf der die Mikrosteuervorrichtung tragenden Platine vorgesehen sind, von denen drei Anschluß kontakte eine erste mikrosteuervorrichtungsseitige Reihe und die drei anderen, mit dem Leistungsteil verbindbaren Anschlußkontakte eine zweite leistungsteilseitige Reihe bilden, daß der mittlere Anschlußkontakt der ersten Reihe an Masse (negativer Pol der Versorgungsspannung) liegt und den Kathodenanschluß für die Leuchtdiode des Optokopplers in einer ersten Anschlußposition des Optokopplers bildet, während ein zweiter Anschlußkontakt der ersten Reihe mit dem Ausgang eines eingangsseitig am I/O-Pin liegenden Ver stärkers verbunden ist und in der ersten Steckposition des Optokopplers den Anodenanschluß für die Leuchtdiode bildet, und daß der dritte Anschlußkontakt der ersten Reihe mit dem I/O-Pin verbunden ist und zusammen mit dem mittleren Anschlußkontakt der ersten Reihe in einer zweiten inversen Anschlußposition des Optokopplers die Anschlüsse für den Fotoempfänger im Optokoppler bildet.This object is achieved in that six connectable with the optocoupler and arranged accordingly Nete connection contacts on the microcontroller supporting board are provided, three of which are connection contacts a first row of microcontrollers and the other three that can be connected to the power section Connection contacts a second row on the power section form that the middle connector of the first row is connected to ground (negative pole of the supply voltage) and the cathode connection for the LED of the optocoupler forms in a first connection position of the optocoupler, while a second connection contact of the first row with the output of a Ver stronger connected and in the first plug position of the Optocoupler forms the anode connection for the light-emitting diode, and that the third connection contact of the first row with connected to the I / O pin and together with the middle one Terminal contact of the first row in a second inverse Connection position of the optocoupler the connections for the Forms photo receivers in the optocoupler.

Mit der erfindungsgemäßen Mikrosteuervorrichtung können nahezu alle derzeit erhältlichen 4- und 6poligen Optokoppler als Ausgangssteuerelemente wahlweise eingesetzt werden, wobei zusätzlich noch die 4poligen Optokoppler in einer geänderten Anschlußposition noch als Eingangssteuerelemente ohne Veränderung der Schaltung eingesetzt werden können. Trotz dieser groben Variabilität des Einsatzes ist lediglich eine sehr einfache und kostengünstige Schaltungsanordnung jeweils zwischen einem I/O-Pin und dem Optokoppler erforder lich. Auch bei sehr geringer Ausgangsleistung des I/O-Kreises können somit in variabler Weise Optokoppler angeschlossen werden, wodurch in kostengünstiger Weise eine Potential trennung durch eine einfache, immer gleiche Schaltung herbei geführt werden kann.With the microcontroller according to the invention almost all currently available 4- and 6-pole optocouplers can be used as output control elements, with the 4-pin optocouplers in one changed connection position still as input control elements can be used without changing the circuit. Despite this rough variability of use is only a very simple and inexpensive circuit arrangement required between an I / O pin and the optocoupler Lich. Even with very low output power from the I / O circuit can therefore be connected in a variable way to optocouplers be, creating a potential in a cost effective manner separation by a simple, always the same circuit can be performed.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch i angegebenen Mikrosteuervorrichtung möglich. Die Anschlußkontakte für den Optokoppler sind zweckmäßigerweise als Steck-, Löt- oder Klemmkontakte ausgebildet, wobei eine bevorzugte Ausführung die Ausbildung der Anschlußkontakte als Steckerfassung beinhaltet. Hierdurch kann der Optokoppler in einfacher Weise umgesteckt werden, wenn er seine Funktion von einer Eingangsschaltung zu einer Ausgangsschaltung oder umgekehrt ändern soll.By the measures listed in the subclaims are advantageous developments and improvements to micro-control device specified in claim i possible. The connection contacts for the optocoupler are expedient formed as plug, solder or clamp contacts, one preferred embodiment, the formation of the contacts included as a plug socket. This allows the optocoupler can be easily repositioned when it performs its function from an input circuit to an output circuit or conversely should change.

Die Platine, auf der die gesamte Vorrichtung angeordnet ist, weist zweckmäßigerweise eine Isolationsbarriere auf, die zwischen den beiden Reihen von Anschlußkontakten verläuft Hierdurch ist eine sichere Potentialtrennung gewährleistet.The board on which the entire device is placed expediently has an insulation barrier, which runs between the two rows of contacts This ensures safe electrical isolation.

In einer zweckmäßigen schaltungsmäßigen Ausgestaltung ist der Verstärker als integrierter Verstärker, insbesondere als Operationsverstärker, ausgebildet. Alternativ hierzu kann er auch als Gatter mit offenem Kollektor-Ausgang ausge bildet sein.In an appropriate circuit configuration the amplifier as an integrated amplifier, in particular as an operational amplifier. Alternatively it can also be used as a gate with an open collector output be educated.

Eine besonders einfache schaltungsmäßige Lösung besteht darin, daß der Verstärker als Transistor ausgebildet ist, dessen Basis mit dem I/O-Pin verbunden ist und dessen Kollek tor-Emitter-Strecke zwischen den zweiten Anschlußkontakt und den positiven Pol der Versorgungsspannung geschaltet ist. Hierdurch ist es prinzipiell möglich, mit einem einzi gen Transistor eine Eingangs-/Ausgangs-Beschaltung zwischen einem Mikrorechner und einem Optokoppler zu erreichen, die durch einfaches Umstecken des Optokopplers als Eingang oder Ausgang eingesetzt werden kann.A particularly simple circuit solution exists in that the amplifier is designed as a transistor, the base of which is connected to the I / O pin and the collector gate-emitter path between the second connection contact and switched the positive pole of the supply voltage is. This makes it possible in principle with a single gene transistor an input / output circuit between to achieve a microcomputer and an optocoupler that by simply switching the optocoupler as an input or Output can be used.

Um die Stromaufnahme des I/O-Pins zu reduzieren, kann ein Widerstand zwischen diesen und die Basis des Transistors geschaltet werden.To reduce the current consumption of the I / O pin, a Resistance between these and the base of the transistor be switched.

Der dritte Anschlußkontakt kann in vorteilhafter Weise über einen Widerstand mit dem I/O-Pin verbunden werden. Dieser Widerstand kann im Falle der Ausbildung des Transistors als npn-Transistor als Basis-Kollektor-Widerstand und im Falle der Ausbildung als pnp-Transistor als Basis-Emitter- Widerstand dienen. Weiterhin kann durch diesen Widerstand der I/O-Pin auf ein definiertes High-Potential gelegt werden, wenn der als Fotoempfänger im Optokoppler dienende Halbleiter schalter zwischen dem mittleren und dritten Kontakt nicht durchgesteuert ist.The third connection contact can advantageously connect a resistor to the I / O pin. This Resistance can occur in the case of the formation of the transistor as an npn transistor as a base-collector resistor and im Case of training as a pnp transistor as a base-emitter Serve resistance. Furthermore, through this resistance the I / O pin is set to a defined high potential, if the semiconductor serving as a photo receiver in the optocoupler switch between the middle and third contact is controlled.

In vorteilhafter Weise kann auch die Reihenschaltung eines Widerstands mit einer Leuchtdiode zwischen den positiven Pol der Versorgungsspannung und die nicht am zweiten Anschluß kontakt liegende Elektrode der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors geschaltet sein. Hierdurch kann sowohl im Ausgangs- als auch im Eingangsmodus des Optokopplers der jeweilige Schaltzustand angezeigt werden. Der als Verstärker dienende Transistor kann auch als FET oder MOSFET ausgebildet sein.The series connection of a Resistor with a light emitting diode between the positive Pole of the supply voltage and not on the second connection contact electrode of the collector-emitter path of the transistor. This allows both Output as well as in the input mode of the optocoupler respective switching status are displayed. The one as an amplifier serving transistor can also be designed as a FET or MOSFET be.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Three embodiments of the invention are in the drawing shown and in the description below explained. Show it:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einem Operations verstärker zwischen dem I/O-Pin und dem Optokoppler, Fig. 1 shows a first embodiment with an operation amplifier between the I / O pin and the optical coupler,

Fig. 2-5 Beispiele von 4poligen Optokopplern im Ausgangs- und Eingangsmodus, Fig. 2-5 examples of 4-pin optocouplers in output and input mode,

Fig. 6-9 Beispiele von 6poligen Optokopplern, Fig. 6-9 examples of 6-pole optocouplers,

Fig. 10 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem Transi stor als Verstärker und Fig. 10 shows a second embodiment with a Transi stor as an amplifier and

Fig. 11 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einem Transi stor als Verstärker. Fig. 11 shows a third embodiment with a Transi stor as an amplifier.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist eine Platine 10, die eine Leiterplatte oder eine sonstige Schaltungskarte sein kann, einen inneren Bereich 10a auf, der durch eine Isolationsbarriere 11 galvanisch von einem äußeren Bereich 10b getrennt ist, über galvanisch mit einer nicht dargestellten Leistungsperipherie verbunden ist.In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, a circuit board 10 , which can be a printed circuit board or another circuit card, has an inner region 10 a, which is galvanically separated from an outer region 10 b by an insulation barrier 11 , via galvanically with one not shown power peripherals is connected.

Am inneren Bereich 10a befindet sich ein Mikrorechner 12, dessen an sich bekannter Aufbau schematisch dargestellt ist. Er weist prinzipiell eine zentrale Prozessoreinheit (CPU), einen Arbeitsspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM) und einen Eingangs-/Ausgangs-Kreis (I/O-Kreis) auf. Anstelle eines Mikrorechners 12 kann an dieser Stelle auch ein anderer Mikrocontroller, insbesondere ein MOS-Controller oder CMOS-Controller, oder ein anderes Mikroprozessorsystem treten.On the inner area 10 a there is a microcomputer 12 , the structure of which is known per se is shown schematically. In principle, it has a central processor unit (CPU), a main memory (RAM), a read-only memory (ROM) and an input / output circuit (I / O circuit). Instead of a microcomputer 12 , another microcontroller, in particular a MOS controller or CMOS controller, or another microprocessor system can also take place here.

Eine erste 6polige Steckerfassung 13 zur Steckaufnahme eines Optokopplers weist eine erste Reihe von drei Steck buchsen 14-16 und eine zweite Reihe von drei Steckbuchsen 17-19 auf, wobei die erste Reihe im inneren Bereich 10a und die äußere Reihe im äußeren Bereich 10b der Platine 10 angeordnet ist. Ein bidirektionaler Ausgangs-/Eingangs- Anschluß 20 (im folgenden als I/O-Pin bezeichnet) des I/O- Kreises ist über einen Operationsverstärker 21 mit der einen äußeren Steckbuchse 14 der ersten Reihe und direkt mit der zweiten äußeren Steckbuchse 16 dieser ersten Reihe verbunden. Die mittlere Steckbuchse 15 der ersten Reihe liegt an Masse. Der I/O-Pin 20 ist weiterhin über einen Widerstand 22 mit dem positiven Pol einer Versorgungsspannung verbunden. Die drei Steckbuchsen 17-19 sind mit externen Anschlüssen für eine Leistungsperipherie verbunden, die durch den Mikrorechner 12 gesteuert werden soll. Diese externen Anschlüsse können randseitige Kontaktierungen der Platine 10, Lötanschlüsse oder Steckanschlüsse sein. Die Steckbuchsen 17-19 können auch direkt Löt- oder Steckanschlüsse aufweisen.A first 6-pin plug socket 13 to the plug-in receptacle of an optocoupler comprises a first series of three plug sockets 14 to 16 and a second series of three plug sockets 17 - 19, wherein the first row in the inner region 10 a and the outer row in the outer region 10 b the circuit board 10 is arranged. A bidirectional output / input connection 20 (hereinafter referred to as I / O pin) of the I / O circuit is via an operational amplifier 21 with the one outer socket 14 of the first row and directly with the second outer socket 16 of this first Row connected. The middle socket 15 of the first row is grounded. The I / O pin 20 is also connected via a resistor 22 to the positive pole of a supply voltage. The three sockets 17 - 19 are connected to external terminals for a power peripheral, which is to be controlled by the microcomputer 12th These external connections can be edge contacts of the circuit board 10 , solder connections or plug connections. The sockets 17 - 19 can also have directly soldered or plug-in connections.

An einem zweiten I/O-Pin 30 ist eine entsprechende Anordnung mit einer Steckerfassung 23 angeschlossen. Diese entspricht der bereits beschriebenen Anordnung, so daß eine nochmalige Beschreibung nicht erforderlich ist. Die entsprechenden Bauteile sind mit um die Zahl 10 erhöhten Bezugszeichen versehen. Der I/O-Kreis kann auch eine prinzipiell beliebige Anzahl weiterer I/O-Pins aufweisen an die ebenfalls ent sprechende Steckerfassungen für Optokoppler angeschlossen sind. Dies ist am unteren rechten Bereich des Mikrorechners 12 durch gestrichelte Linie angedeutet.A corresponding arrangement with a plug socket 23 is connected to a second I / O pin 30 . This corresponds to the arrangement already described, so that a repeated description is not necessary. The corresponding components are provided with reference numerals increased by the number 10 . The I / O circuit can in principle also have any number of further I / O pins to which corresponding plug sockets for optocouplers are connected. This is indicated in the lower right area of the microcomputer 12 by a dashed line.

Anstelle von Steckerfassungen 13 bzw. 23 mit Steckbuchsen können auch in einer einfacheren Ausführung einfache Löt- oder Klemmanschlüsse für die Optokoppler treten. Auch die Verbindung über Wickelstifte (wire wrap) ist möglich.Instead of plug sockets 13 or 23 with sockets, simple soldering or clamping connections for the optocouplers can also occur in a simpler version. Connection via wire wrap is also possible.

In den Fig. 2 bis 9 sind verschiedene handelsübliche Opto koppler schematisch dargestellt, die im folgenden kurz be schrieben werden sollen.In Figs. 2 to 9 Various commercially available opto-coupler are shown schematically, which are to be written in the following be shortly.

Der in den Fig. 2 und 3 dargestellte 2polige Optokoppler 40 weist zwei Eingangsanschlüsse 41, 42 auf, zwischen denen eine Leuchtdiode 43 geschaltet ist, und zwei Ausgangsanschlüsse 44, 45, zwischen denen die Schaltstrecke eines Fototransistors 46 geschaltet ist. Die Eingangsanschlüsse 41, 42 und die Ausgangsanschlüsse 44, 45 sind als Steckerstifte ausgebildet, die in die Steckbuchsen 14-19 eingesteckt werden können. Selbstverständlich können diese Eingangs- und Ausgangsan schlüsse auch als Lötanschlusse, Klemmanschlüsse od. dgl. ausgebildet sein.The 2-pole optocoupler 40 shown in FIGS . 2 and 3 has two input connections 41 , 42 , between which a light-emitting diode 43 is connected, and two output connections 44 , 45 , between which the switching path of a phototransistor 46 is connected. The input terminals 41, 42 and the output terminals 44, 45 are formed as plug pins in the sockets 14 - can be inserted 19th Of course, these input and output connections can also be designed as solder connections, terminal connections or the like.

In den Fig. 4 und 5 ist ein zweites Beispiel eines 4poligen Optokopplers 47 dargestellt. Gleiche Bauteile sind mit den selben Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben. Der Fototransistor 46 ist hier noch mit einem Verstärker transistor 48 mit entsprechender Beschaltung versehen. In den Fig. 6 bis 9 sind vier Beispiele von 6poligen Opto kopplern 49-52 dargestellt. Diese 6poligen Optokoppler weisen wiederum die beiden Eingangsanschlüsse 41, 42 auf, wobei ein dritter unbelegter Eingangsanschluß 53 zusammen mit diesen Eingangsanschlüssen 41, 42 eine erste Reihe bildet. Die beiden Ausgangsanschlüsse 44, 45 bilden zusammen mit einem dritten Ausgangsanschluß 54 eine zweite Anschlußreihe, die parallel zur ersten Anschlußreihe angeordnet ist.In Figs. 4 and 5 a second example of a 4-pole optocoupler 47 is shown. The same components are provided with the same reference numerals and are not described again. The phototransistor 46 is here also provided with an amplifier transistor 48 with appropriate wiring. In Figs. 6 to 9 four examples of the 6-pin are opto couplers 49-52 shown. These 6-pin optocouplers in turn have the two input connections 41 , 42 , a third unused input connection 53 forming a first row together with these input connections 41 , 42 . The two output connections 44 , 45 together with a third output connection 54 form a second connection row which is arranged parallel to the first connection row.

Beim in Fig. 6 dargestellten Optokoppler ist die Schalt strecke eines Fototransistors 55 zwischen die Ausgangsanschlüs se 45 und 54 geschaltet, während eine Steuerbasis am Ausgangs anschluß 44 liegt. Beim in Fig. 7 dargestellten Optokoppler tritt anstelle eines Fototransistors 55 ein Fotothyristor 56. Beim in Fig. 8 dargestellten Optokoppler sind die Drain- Source-Strecken zweier FETs 57, 58 jeweils zwischen die Aus gangsanschlüsse 44 und 45 bzw. 45 und 54 geschaltet, wobei die Gates dieser FETs miteinander verbunden sind. Bei den FETs handelt es sich selbstverständlich um fotoempfindliche FETs. Schließlich ist beim Optokoppler gemäß Fig. 9 ein fotosensitiver Diac 59 zwischen die Ausgangsanschlüsse 44 und 54 geschaltet. Der Ausgangsanschluß 45 bleibt frei.In the optocoupler shown in Fig. 6, the switching path of a phototransistor 55 is connected between the output terminals 45 and 54 , while a control base is at the output terminal 44 . In the optocoupler shown in FIG. 7, a photothyristor 56 takes the place of a phototransistor 55 . In the optocoupler shown in FIG. 8, the drain-source paths of two FETs 57 , 58 are each connected between the output connections 44 and 45 or 45 and 54 , the gates of these FETs being connected to one another. The FETs are of course photosensitive FETs. Finally, in the optocoupler according to FIG. 9, a photosensitive diac 59 is connected between the output connections 44 and 54 . The output port 45 remains free.

Die in den Fig. 2 bis 9 dargestellten Optokoppler dienen lediglich als Beispiele. Gemeinsam bei allen derartigen handelsüblichen Optokopplern ist die Schaltung der Leucht diode 43 zwischen den Eingangsanschlüssen 41 und 42, wobei die Anode an der Eingangsklemme 41 liegt. Die fotosensitiven Elemente an den Ausgangsanschlüssen 44, 45, 54 können sehr unterschiedlich beschaltet sein, wobei auch noch fotosensi tive Triacs, Operationsverstärker, Logikgatter u. dgl. einge setzt sein können.The optocouplers shown in FIGS. 2 to 9 serve only as examples. Common to all such commercially available optocouplers is the circuit of the light emitting diode 43 between the input connections 41 and 42 , the anode being connected to the input terminal 41 . The photosensitive elements at the output connections 44 , 45 , 54 can be connected in very different ways, with photosensi tive triacs, operational amplifiers, logic gates and the like. Like. Can be used.

Wird der I/O-Pin 20 bzw. 30 als Ausgangsanschluß konfigu riert, was programmgesteuert im Mikrorechner 12 erfolgen kann, so wird ein Optokoppler gemäß den Fig. 2 bis 9 oder ein anderer Optokoppler so in die Steckerfassung 13 bzw. 93 eingesteckt, daß die Leuchtdiode 43 zwischen den Steck buchsen 14 und 15 angeordnet ist. Ausgangssignale am I/O- Pin 20 bzw. 30 werden durch den Operationsverstärker 21, 31 verstärkt und bringen die Leuchtdiode 43 entsprechend den jeweiligen Steuersignalen zum Leuchten. Entsprechende Signale werden von den fotosensitiven Elementen an den Aus gangsanschlüssen 44, 45 und 54 zu den Steckbuchsen 17-19 und von diesen zur Leistungsperipherie weitergeleitet. Die Auswahl der Optokoppler ist dabei prinzipiell unerheblich, lediglich die Anschlüsse auf der fotosensitiven Seite müssen entsprechend mit der Leistungsperipherie verbunden werden. Wird der I/O-Pin 20 bzw. 30 umkonfiguriert, so daß er nun mehr als Eingangs-Anschluß programmiert ist, so braucht im Falle der Verwendung eines 4poligen Optokopplers 40 bzw. 47 dieser lediglich in der Steckerfassung 13 bzw. 23 umgesteckt zu werden, wie dies in den Fig. 3 und 5 gegenüber den Fig. 2 und 4 dargestellt ist. Die Steckbuchse 14 bzw. 24 ist nun unbelegt, und die Schaltstrecke des Fototransi stors 46 bzw. der fotosensitiven Anordnung 46, 48 gemäß Fig. 5 ist nun zwischen die Steckbuchsen 15 und 16 geschaltet. Ein Rückmeldesignal, ein Sensorsignal od. dgl. von der Lei stungsperipherie wird dann zur Steuerung der Leuchtdiode 43 an die Steckbuchsen 18, 19 bzw. 28, 29 gegeben. Bei Ansteue rung der Leuchtdiode 43 wird dadurch der I/O-Pin 20 bzw. 30 über die leitend verbundenen Klemmen 15, 16 bzw. 25, 26 nach Masse gezogen. Ist dagegen der Fototransistor 46 ge sperrt, so liegt am I/O-Pin 20 bzw. 30 ein High-Signal an. Ein Umstecken eines 6poligen Optokopplers 49-52 zur Erzie lung einer Eingangsbeschaltung ist bei den handelsüblichen Optokopplern im allgemeinen nicht möglich. Ein derartiges Umstecken würde einen 6poligen Optokoppler erforderlich machen, bei dem die fotosensitive Anordnung zwischen den Klemmen 44 und 45 geschaltet ist.If the I / O pin 20 or 30 is configured as an output connection, which can be program-controlled in the microcomputer 12 , an optocoupler according to FIGS. 2 to 9 or another optocoupler is inserted into the socket 13 or 93 in such a way that the light emitting diode 43 is arranged between the sockets 14 and 15 . Output signals at the I / O pin 20 or 30 are amplified by the operational amplifier 21 , 31 and make the light emitting diode 43 light up in accordance with the respective control signals. Corresponding signals are-out terminals of the photosensitive elements from the 44, 45 and 54 to the sockets 17 - 19 and forwarded on to the performance peripherals. The selection of the optocouplers is in principle irrelevant, only the connections on the photosensitive side must be connected accordingly to the power peripherals. If the I / O pin 20 or 30 is reconfigured so that it is now programmed more as an input connection, then if a 4-pin optocoupler 40 or 47 is used, it only needs to be plugged into the socket 13 or 23 , as shown with respect to FIGS. 2 and 4 in FIGS. 3 and 5. The socket 14 or 24 is now unoccupied, and the switching path of the photo transistor 46 or the photosensitive arrangement 46 , 48 according to FIG. 5 is now connected between the sockets 15 and 16 . A feedback signal, a sensor signal or the like. From the Lei stungsperipherie is then given to control the light emitting diode 43 to the sockets 18 , 19 and 28 , 29, respectively. When driving the light-emitting diode 43 , the I / O pin 20 or 30 is pulled to ground via the conductively connected terminals 15 , 16 or 25 , 26 . If, on the other hand, the photo transistor 46 is blocked, a high signal is present at the I / O pin 20 or 30 . A moving a 6-pin optocoupler 49-52 to Erzie a lung input circuit is not in the commercially available optical couplers generally possible. Such a plug-in would require a 6-pin optocoupler in which the photosensitive arrangement is connected between terminals 44 and 45 .

Anstelle der Operationsverstärker 21, 31 in Fig. i können auch andere Verstärker bzw. Verstärkerschaltungen treten, oder es können Gatter mit offenem Kollektor-Ausgang (open collector) verwendet werden.Instead of the operational amplifiers 21 , 31 in FIG. I, other amplifiers or amplifier circuits can also be used, or gates with an open collector output can be used.

Bei dem in Fig. 10 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind gegenüber Fig. 1 gleiche oder gleich wirkende Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen und nicht nochmals beschrieben. Zur Vereinfachung wurde auf die Darstellung der Platine 10 verzichtet, die jedoch selbstverständlich entsprechend aufgebaut sein soll. Ebenfalls wurde zu Ver einfachung nur eine einzige Steckerfassung 13 dargestellt, jedoch kann auch bei diesem Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Steckerfassungen 13 an eine Vielzahl von I/O-Pins ange schlossen werden.In the second exemplary embodiment shown in FIG. 10, components that are the same or function the same as in FIG. 1 are provided with the same reference numerals and are not described again. For the sake of simplicity, the representation of the circuit board 10 has been omitted, but of course it should be constructed accordingly. Likewise, only a single plug socket 13 has been shown for the sake of simplicity, but also in this exemplary embodiment a large number of plug sockets 13 can be connected to a large number of I / O pins.

Anstelle des Operationsverstärkers 21 tritt hier ein Ver stärkertransistor 60, der ein bipolarer pnp-Transistor oder ein bipolarer npn-Transistor sein kann. Die Basis dieses Verstärkertransistors 60 ist mit dem I/O-Pin 20 verbunden. Zwischen dem positiven Pol der Versorgungsspannung und der Steckbuchse 14 ist die Reihenschaltung eines Widerstands 61 mit einer Leuchtdiode 62 und der Kollektor-Emitter-Strecke des Verstärkertransistors 60 geschaltet. Diese Kollektor- Emitter-Strecke des Verstärkertransistors 60 liegt zusätz lich zwischen den Klemmen 14 und 16. Die Klemme 16 ist über einen Widerstand 63 an den I/O-Pin 20 angeschlossen.Instead of the operational amplifier 21 occurs here a United amplifier transistor 60 , which can be a bipolar pnp transistor or a bipolar npn transistor. The base of this amplifier transistor 60 is connected to the I / O pin 20 . The series connection of a resistor 61 with a light-emitting diode 62 and the collector-emitter path of the amplifier transistor 60 is connected between the positive pole of the supply voltage and the socket 14 . This collector-emitter path of the amplifier transistor 60 is additionally between the terminals 14 and 16 . Terminal 16 is connected to I / O pin 20 via a resistor 63 .

Zunächst sei davon ausgegangen, daß der Verstärkertransistor 60 ein bipolarer pnp-Transistor ist. In diesem Falle dient der Widerstand 63 als Basis-Emitter-Widerstand, welcher in der Schaltung mehrere Funktionen erfüllt: Für den Fall, daß der Optokoppler als Eingangsbeschaltung gemäß den Fig. 3 oder 5 in die Steckerfassung 13 eingesteckt ist, legt der Widerstand 63 den I/O-Pin 20 über den Widerstand 61 und die Leuchtdiode 62 auf ein definiertes High-Potential, wenn der Fototransistor zwischen den Steckbuchsen 15 und 16 nicht durchgesteuert ist. Wenn dagegen der Optokoppler als Ausgangskreis gesteckt ist, wird die Basis des Verstärker transistors 60 über den Widerstand 63 vorgespannt, wenn am I/O-Pin 20 ein High-Potential liegt. Der Widerstand 6/3 muß so dimensioniert werden, daß bei der Realisierung als Eingangsbeschaltung der I/O-Pin 20 sicher auf ein Low-Poten tial gezogen wird, wenn der Fototransistor zwischen den Steckbuchsen 15, 16 durchgesteuert ist. Mit dem Widerstand 61 wird der Erregerstrom für die Leuchtdiode 62 eingestellt.First, assume that amplifier transistor 60 is a bipolar pnp transistor. In this case, the resistor 63 serves as a base-emitter resistor, which fulfills several functions in the circuit: in the event that the optocoupler is plugged into the socket 13 as an input circuit according to FIG. 3 or 5, the resistor 63 sets the I / O pin 20 via the resistor 61 and the light-emitting diode 62 to a defined high potential if the phototransistor between the sockets 15 and 16 is not turned on. If, on the other hand, the optocoupler is plugged in as an output circuit, the base of the amplifier transistor 60 is biased via the resistor 63 when there is a high potential at the I / O pin 20 . The resistor 6/3 must be dimensioned so that is securely drawn TiAl in the realization as input circuit of the I / O pin 20 to a low-poten when the phototransistor between the sockets 15, is controlled by the sixteenth The excitation current for the light-emitting diode 62 is set with the resistor 61 .

Die Leuchtdiode 62 kann sowohl den Signalzustand bei der Beschaltung als Eingangskreis als auch als Ausgangskreis anzeigen: Bei einer Beschaltung als Ausgangskreis leuchtet die Leuchtdiode 62, wenn der Verstärkertransistor 60 durchge steuert ist, also wenn ein Signal am I/O-Pin 20 anliegt. Bei einer Beschaltung als Eingangskreis ist die Verbindung zwischen den Steckbuchsen 14 und 15 unterbrochen, das heißt die Leuchtdiode 62 kann nicht mehr vom Verstärkertransistor 60 über Masse kurzgeschlossen werden. Da jedoch über die Steckbuchse 16 der Kollektor des Fototransistors mit der positiven Elektrode des Verstärkertransistors 60 verbunden ist, kann der Strom für die Leuchtdiode 62 nach Masse fließen, so daß diese leuchtet, wenn der Fototransistor durchgesteuert ist, also wenn ein externes Steuersignal von der Leistungs peripherie her anliegt.The light-emitting diode 62 can display both the signal state when connected as an input circuit and as an output circuit: When connected as an output circuit, the light-emitting diode 62 lights up when the amplifier transistor 60 is fully controlled, i.e. when a signal is present at the I / O pin 20 . When connected as an input circuit, the connection between the sockets 14 and 15 is interrupted, that is to say the light-emitting diode 62 can no longer be short-circuited to ground by the amplifier transistor 60 . However, since the collector of the phototransistor is connected to the positive electrode of the amplifier transistor 60 via the socket 16 , the current for the light-emitting diode 62 can flow to ground, so that it lights up when the phototransistor is turned on, that is when an external control signal of the power periphery.

Wenn der Verstärkertransistor 60 ein npn-Typ ist, so dient der Widerstand 63 als Basis-Kollektor-Widerstand, welcher in der Schaltung wiederum mehrere Funktionen erfüllt: Bei durchgesteuertem Fototransistor wird wiederum die zuvor beschriebene Funktion bewirkt. Auch die Basis des Verstärker transistors 60 wird wiederum vorgespannt. Der Verstärker transistor 60 ist normalerweise immer geöffnet. Nur wenn eine Konfiguration als Ausgangskreis vorliegt und der I/O- Pin auf Low-Potential (Masse) liegt, kann der über den Wider stand 63 zur Basis fließende Strom über den I/O-Pin 20 nach Masse abfließen, so daß der Verstärkertransistor 60 ge sperrt wird. Der Widerstand 63 muß zunächst wiederum so dimensioniert werden, daß bei einer Konfiguration als Eingangs kreis bei durchgesteuertem Fototransistor der I/O-Pin 20 sicher auf den Low-Pegel gezogen wird. Jedoch ist die Dimensio nierung des Widerstands 63 beim npn-Typ etwas kritischer als beim pnp-Typ, denn bei einer Konfiguration als Ausgangs kreis muß der CMOS-Driver im I/O-Kreis des Mikrorechners 12 den Low-Pegelstrom ableiten können und darf nicht über lastet werden, damit insbesondere bei dieser Konfiguration als Ausgangskreis der Verstärkertransistor 60 noch geschlossen werden kann.If the amplifier transistor 60 is of the npn type, the resistor 63 serves as the base-collector resistor, which in turn fulfills several functions in the circuit: When the phototransistor is turned on, the function described above is again effected. The base of the amplifier transistor 60 is in turn biased. The amplifier transistor 60 is normally always open. Only if there is a configuration as an output circuit and the I / O pin is at low potential (ground) can the current flowing through the resistor 63 to the base flow through the I / O pin 20 to ground, so that the amplifier transistor 60 is blocked. The resistor 63 must first be dimensioned so that in a configuration as an input circuit with the phototransistor turned on, the I / O pin 20 is safely pulled to the low level. However, the dimensioning of the resistor 63 in the npn type is somewhat more critical than in the pnp type, because when configured as an output circuit, the CMOS driver in the I / O circuit of the microcomputer 12 must be able to derive the low-level current and must not are overloaded so that the amplifier transistor 60 can still be closed, particularly in this configuration as the output circuit.

Das in Fig. 11 dargestellte Ausführungsbeispiel stimmt weit gehend mit dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so daß im folgenden nur die Unterschiede erläutert werden. Der Verstärkertransistor 60 ist als pnp-Transistor ausgebildet. Der Widerstand 63 entfällt, und dafür ist die Basis des Verstärkertransistors 60 über einen Widerstand 64 an den I/O-Pin 20 angeschlossen.The exemplary embodiment shown in FIG. 11 largely corresponds to the exemplary embodiment shown in FIG. 10, so that only the differences are explained below. The amplifier transistor 60 is designed as a pnp transistor. The resistor 63 is omitted, and for this the base of the amplifier transistor 60 is connected to the I / O pin 20 via a resistor 64 .

Bei einer Konfiguration als Ausgangskreis wird wiederum der Strom durch die Leuchtdiode 62 und die Emitter-Kollektor- Strecke des Verstärkertransistors 60 durch den Widerstand 61 begrenzt. Durch die Leuchtdiode 62 wird einerseits die High-Pegelstabilität des Verstärkertransistors 60 erhöht, weil der High-Logikpegel am I/O-Pin 20 nicht nur um die Basis-Emitter-Schwellspannung des Verstärkertransistors und die am Widerstand 61 abfallende Spannung niedriger als das positive Versorgungsspannungspotential sein muß, sondern weil eine zusätzliche Verringerung um die Flußspannung der Leuchtdiode 62 eintritt. Eine aufleuchtende Leuchtdiode 62 signalisiert einen durchgesteuerten Optokoppler. Mit dem Widerstand 64 wird der Basis-Emitter-Strom des Verstärker transistors 60 begrenzt, wodurch einer totalen Übersättigung der Basiszone mit Ladungsträgern entgegengewirkt wird, was insbesondere die Ausschaltzeit des Verstärkertransistors 60 verkürzt und damit schnellere Schaltvorgänge ermöglicht.When configured as an output circuit, the current through the light-emitting diode 62 and the emitter-collector path of the amplifier transistor 60 is in turn limited by the resistor 61 . On the one hand, the high-level stability of the amplifier transistor 60 is increased by the light-emitting diode 62 , because the high logic level at the I / O pin 20 is lower than the positive supply voltage potential not only by the base-emitter threshold voltage of the amplifier transistor and the voltage drop across the resistor 61 must be, but because an additional reduction by the forward voltage of the light emitting diode 62 occurs. An illuminating light-emitting diode 62 signals a controlled optocoupler. With the resistor 64 of the base-emitter current of the amplifier transistor 60 is limited, thereby counteracting a total supersaturation of the base region with carriers, thereby shortening the turn-off, in particular of the amplifier transistor 60 and thus enables quicker shifts.

Bei einer Konfiguration als Eingangskreis wird wegen der in Durchlaßrichtung gepolten Emitter-Basis-Strecke des Ver stärkertransistors 60 der I/O-Pin 20 immer auf High-Potential vorgespannt. Ist der Fototransistor zwischen den Steckbuchsen 15 und 16 durchgesteuert, so wird der I/O-Pin 20 auf Low- Potential gezogen. Da der Strom für die Leuchtdiode 62 über die Emitter-Basis-Strecke des Verstärkertransistors 60 fließt, muß diese entsprechend dimensioniert werden. Auch beim Aus führungsbeispiel gemäß Fig. 11 kann ein Widerstand 63 zwischen der Basis des Verstärkertransistors 60 und der Steckbuchse 16 vorgesehen sein. Dieser muß allerdings sehr klein dimensio niert werden.In a configuration as an input circuit, the I / O pin 20 is always biased to high potential because of the forward emitter-base path of the amplifier transistor 60 of the United States. If the phototransistor between the sockets 15 and 16 is turned on, the I / O pin 20 is pulled to low potential. Since the current for the light-emitting diode 62 flows over the emitter-base path of the amplifier transistor 60 , it must be dimensioned accordingly. Also, when removing operation example shown in FIG. 11, a resistor 63 between the base of the amplifier transistor 60 and the receptacle 16 can be provided. However, this must be dimensioned very small.

Anstelle des dargestellten Transistors 60 kann auch ein FET oder MOSFET treten.Instead of the illustrated transistor 60 , an FET or MOSFET can also occur.

Claims

1. Micro control device, in particular a microcontroller, a microcomputer or a microprocessor system, with at least one bidirectional output / input connection (I / O pin), which can be connected to a power unit via a 4 or 6-pin optocoupler, characterized in that that six to the optocoupler (40, 47) connectable and appropriately arranged terminal contacts (14th - 29-19, 24) on which the microcontroller are provided (12) carrying board (10), three of which terminal contacts (14-16, 24 - 26 ) a first microcontroller-side row and the three other connection contacts ( 17 - 19 , 27 - 29 ) connectable to the power section form a second row on the power section side, that the middle connection contact ( 15 , 25 ) of the first row is connected to ground (negative pole the supply voltage) and the cathode connection for the light-emitting diode ( 43 ) of the optocoupler ( 40 , 47 ) in a first connection position of the opt okopplers ( 40 , 47 ), while a second connection contact ( 14 , 24 ) of the first row is connected to the output of an amplifier ( 21 , 31 , 60 ) on the input side at the I / O pin ( 20 , 30 ) and in the first connection position of the optocoupler ( 40 , 47 ) forms the anode connection for the light-emitting diode ( 43 ), and that the third connection contact ( 16 , 26 ) of the first row is connected to the I / O pin ( 20 , 30 ) and together with the middle connection contact ( 15 , 25 ) of the first row in a second inverse connection position of the opto coupler ( 40 , 47 ) forms the connections for the photo receiver ( 46 , 48 ) of the optocoupler ( 40 , 47 ).

2. Microcontroller according to claim 1, characterized in that the connection contacts ( 14 - 19 , 24 - 29 ) as a plug. Solder or clamp contacts are formed.

3. Microcontroller according to claim 2, characterized in that the connection contacts ( 14 - 19 , 24 - 29 ) form a plug socket ( 13 , 23 ) for the optocoupler.

4. microcontroller according to one of claims 1 to 3, characterized in that the board is provided with an insulating barrier (11) (10) disposed between the two rows of terminal contacts runs (14th - 29-19, 24).

5. Microcontroller according to one of claims 1 to 4, characterized in that the amplifier ( 21 , 31 ) is designed as an integrated amplifier, in particular as an operational amplifier.

6. Microcontroller according to one of claims 1 to 4, characterized in that the amplifier ( 60 ) is designed as a transi stor whose base with the I / O pin ( 20 ) and its collector-emitter path between the second connection contact ( 14th ) and the positive pole of the supply voltage is switched.

7. Microcontroller according to claim 6, characterized in that the base is connected to the I / O pin ( 20 ) via a resistor ( 64 ).

8. Microcontroller according to claim 6 or 7, characterized in that the third connection contact ( 16 , 26 ) is connected via a resistor ( 63 ) to the I / O pin ( 20 ).

9. Microcontroller according to claim 8, characterized in that the non-at the second connection contact ( 14 ) n lying electrode of the collector-emitter path is connected to the third connection contact ( 16 ) and that the Transi stor as a npn or pnp transistor is trained.

10. Microcontroller according to one of claims 6 to 8, characterized in that the transistor as a pnp-Transi stor is trained.

11. Microcontroller according to one of claims 6 to 10, characterized in that the series connection of a resistor ( 61 ) with a light-emitting diode ( 62 ) between the positive pole of the supply voltage and the electrode of the collector-emitter not on the second connection contact ( 14 ) Route is switched.

12. Microcontroller according to one of claims 6 to 11, characterized in that the transistor as a FET or MOSFET is formed.

13. Microcontroller according to one of claims 1 to 4, characterized in that the amplifier as a gate is designed with an open collector output.