DE4426908A1

DE4426908A1 - Electrical isolation of two signal circuits for SMD on PCB

Info

Publication number: DE4426908A1
Application number: DE4426908A
Authority: DE
Inventors: Felix Dipl Ing Raffalt
Original assignee: Vega Grieshaber KG
Current assignee: Vega Grieshaber KG
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1994-07-29
Publication date: 1996-02-01
Anticipated expiration: 2014-07-30
Also published as: DE4426908B4

Abstract

The signal transmission is carried out by a carrier element (31) with capacitively formed conductive track sections (6,7,9,10). A circuit board is pref. so formed that its layout contains capacitive coupling regions on both sides of the circuit board. The circuit for the galvanic separation of signal circuits has the carrier element whose two sides forming a capacitor, with the conductive track regions (6,7;9,10) serving for the galvanic separation of the signal circuits. The circuit board serving as the carrier element, contains the components of the signal circuits, while the circuit board provides the signal transmission.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur galvanischen Trennung zweier Signal-Stromkreise, insbesondere von Ex-Signal-Stromkreisen gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1 bzw. 4.The invention relates to a method and an arrangement for galvanic isolation of two signal circuits, in particular Ex signal circuits according to the preamble of the patent say 1 or 4.

Die gesetzlichen Bestimmungen fordern, daß sogenannte Ex- Signal-Stromkreise, also Signal-Stromkreise die in explosions gefährdeten Umgebungen angeordnet sind, und in der Zündschutz art Eigensicherheit ausgeführt sind, galvanisch von anderen Stromkreisen getrennt werden. In der Praxis ist es dabei jedoch meist erforderlich, Meß- oder Steuersignale von einem eigensi cheren Stromkreis in einen nicht eigensicheren oder auch umge kehrt zu übertragen. Gesetzlich, d. h. durch die Explosions schutz-Vorschriften für die Zündschutzart Eigensicherheit (EExi), sind dabei Koppelabstände von beispielsweise 1 mm durch festen Isolierstoff vorgeschrieben, wenn ein eigensicherer Signal-Stromkreis der Kategorie ia bzw. ib mit einem zweiten Stromkreis, welcher beispielsweise, und sei es auch nur im Fehlerfall, die Netzspannung (max. 250 V) führen kann, signal technisch verkoppelt werden soll. Durch eine derartige geeigne te Isolierung im Koppelelement wird dafür Sorge getragen, daß eine galvanische Verbindung zwischen beiden Stromkreisen sicher verhindert wird.The legal provisions require that so-called ex- Signal circuits, i.e. signal circuits in explosions endangered environments are arranged, and in the ignition protection type intrinsically safe are performed galvanically by others Circuits are separated. In practice, however, it is mostly required, measurement or control signals from an eigeni circuit into a non-intrinsically safe or vice versa returns to broadcast. Legal, d. H. through the explosions Protection regulations for the type of protection intrinsic safety (EExi), there are coupling distances of, for example, 1 mm solid insulating material prescribed if an intrinsically safe Category ia or ib signal circuit with a second Circuit, for example, if only in Error, which can lead to mains voltage (max. 250 V), signal to be technically coupled. By such a suitable te insulation in the coupling element is ensured that a galvanic connection between the two circuits is guaranteed is prevented.

Aus dem Stand der Technik sind hierzu die Verwendung einer Vielzahl von entsprechend gebauter und durch eine Zulassungsbe hörde geprüfter signaltechnischer Koppelelemente bekannt, wie z. B. Ex-Übertrager, Ex-Relais oder auch Ex-Optokoppler. Allen derartigen Bauelementen ist der Nachteil gemeinsam, daß sie einen hohen Preis haben, ein große Bauvolumen beanspruchen, einen meist hohen Energieverbrauch sowie die Tatsache aufwei sen, daß die dem Bauteil zugeführte Energiemengen auch im Fehlerfall durch die Schaltung, deren Bestandteil sie sind, sicher begrenzt sein müssen. Dies macht in der Regel die zu sätzliche Verwendung von Schmelzsicherungen und Zenerdioden als weitere Schutzelemente unumgänglich. Derartige Maßnahmen führen jedoch zu einer zusätzlichen Preiserhöhung und Vergrößerung des Bauvolumens.From the prior art, the use of a Variety of appropriately built and through an approval certificate Hörde tested signaling coupling elements known how e.g. B. Ex transformers, Ex relays or Ex optocouplers. Everyone Such components have the disadvantage in common that they have a high price, require a large construction volume, usually high energy consumption and the fact sen that the amount of energy supplied to the component also in Failure caused by the circuit of which they are part, must surely be limited. This usually closes them additional use of fuses and Zener diodes as other protective elements unavoidable. Such measures lead however, for an additional price increase and enlargement of the Construction volume.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung anzugeben, welche es ermöglicht, die vorstehenden Nachteile konventioneller Kopplungselemente zu vermeiden.The object of the present invention is a method and specify a circuit arrangement which makes it possible to above disadvantages of conventional coupling elements avoid.

Diese Aufgabe wird durch die Ansprüche 1 bzw. 4 gelöst. This object is solved by claims 1 and 4, respectively.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Kennzeichen der Unteransprü che.Advantageous further developments are characteristic of the dependent claims che.

Durch eine kapazitive Differenzfeldkopplung können vorteilhaf terweise kostenintensive Bauelemente zur galvanischen Trennung vermieden werden.Capacitive differential field coupling can advantageously tically expensive components for electrical isolation be avoided.

Ein Vorteil einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist, daß die eigentliche galvanische Entkopplung durch entsprechende Layout-Ausgestaltung eines Bauelementeträgers erfolgen kann, so daß eine kapazitive Signalübertragung, z. B. durch den Bauelementeträger hindurch erfolgt, der gleichzeitig als Isola tor dient. Da eine derartige Maßnahme im einfachsten Fall lediglich im Layout einer Leiterplatte besteht, fallen prak tisch keine zusätzlichen Kosten an.An advantage of a further development of the present invention is that the actual galvanic decoupling by appropriate Layout design of a component carrier can be done, so that capacitive signal transmission, e.g. B. by the Component carrier is carried out, which is also called Isola gate serves. Because such a measure in the simplest case only exists in the layout of a circuit board, fall prak no additional costs.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Tatsache, daß bei der Verwendung von Leiterplatten die gesetzlichen Bestimmungen für Mindestabstände von signalführenden Leiterbahnen (< 1 mm) zweier zu entkoppelnder Stromkreise leicht erfüllt werden, da Leiterplatten üblicherweise eine Materialstärke von 1,5 mm aufweisen.Another advantage arises from the fact that at the use of printed circuit boards the legal requirements for minimum distances from signal-carrying tracks (<1 mm) two circuits to be decoupled are easily met, because Printed circuit boards usually have a material thickness of 1.5 mm exhibit.

In einer bevorzugten Ausführungsform bilden die so gestalteten Leiterbahnelemente zwei Kondensatoren, deren einzelne Kondensa torplatten durch den Bauelementeträger, z. B. eine Leiterplatte, selbst isoliert werden und denen ein Differenzsignal zugeführt wird.In a preferred embodiment, the so designed Conductor elements two capacitors, their individual condensers Torplatten by the component carrier, for. B. a circuit board, themselves isolated and fed a difference signal becomes.

In einer Weiterbildung kann eine besonders einfache Sende- und Empfangsschaltung insbesondere für digital zu übertragende Daten dadurch ausgebildet werden, daß lediglich ein steuerbarer Oszillator mit nachgeschalteter Differenzstufe als Sendeeinheit notwendig ist und zum Empfang der kapazitiv übertragenen digi talen Differenzsignale lediglich ein Differenzverstärker mit nachgeschaltetem Gleichrichter sowie ein bewertender Komparator notwendig sind, um die gesendeten digitalen Signale zu empfan gen.In a further development, a particularly simple transmission and Receiving circuit especially for digitally to be transmitted Data are formed in that only a controllable Oscillator with a downstream differential stage as a transmission unit is necessary and to receive the capacitively transmitted digi tal difference signals only a differential amplifier with downstream rectifier and an evaluating comparator are necessary to receive the transmitted digital signals gene.

Als ebenso vorteilhaft erweisen sich die Ausgestaltungen des Differenzverstärkers als Strom-Spannungswandler sowie das Vorsehen eines Kondensators, der jeweils mit den Eingängen des Differenzverstärkers verbunden ist, da dadurch die gesamte Anordnung äußerst störfest und insbesondere unempfindlich gegenüber Gleichtaktsignalen wird.The configurations of the Differential amplifier as a current-voltage converter and that Providing a capacitor, each with the inputs of the Differential amplifier is connected, as a result, the entire Arrangement extremely resistant to interference and particularly insensitive towards common mode signals.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei z. B. ausschließlicher Verwendung von SMD-Bauelementen, da die gesamte Anordnung dann äußerst kompakt aufgebaut werden kann.Another advantage arises with z. B. more exclusive Use of SMD components since the entire arrangement then can be built extremely compact.

Da keinerlei Übertrager, Optokoppler, Relais sowie Sicherungen notwendig sind ist vorteilhafterweise in einer anderen Weiter bildung auch eine vollständige monolithische Integration der Anordnung möglich.There are no transformers, optocouplers, relays or fuses is advantageously necessary in another education also a complete monolithic integration of the Arrangement possible.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von drei Figuren näher beschrieben.The invention is explained in more detail below with the aid of three figures described.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung zur galvanischen Trennung, Fig. 1 is a block diagram of an inventive arrangement for galvanic isolation,

Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht einer erfin dungsgemäßen Koppeleinheit, und Fig. 2 is a partial perspective view of an inventive coupling unit, and

Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht einer anderen erfindungsgemäßen Koppeleinheit. Fig. 3 is a partial perspective view of another coupling unit according to the invention.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Eingangsklemme bezeichnet, der z. B. ein digitales Signal zuführbar ist. Diese Eingangsklemme 1 ist mit dem Steuereingang eines steuerbaren Oszillators 2 verbun den. Der Ausgang des Oszillators 2 ist zum einen mit dem Ein gang einer nicht-invertierenden Treiberstufe 4 sowie zum ande ren mit dem Eingang einer invertierenden Treiberstufe 5 ver schaltet. Die Ausgänge der beiden Treiberstufen 4, 5 sind jeweils mit Elektroden bildenden Leiterbahnbereichen 6, 7 verbunden, welche auf einer Oberfläche (z. B. Bestückungsseite) einer z. B. die Bauelemente tragenden Leiterplatte 8 angeordnet sind. Auf der jeweils den Leiterbahnbereichen 6, 7 gegenüber liegenden Seite (z. B. Lötseite) sind ebenfalls Leiterbahnberei che 9, 10 derart angeordnet, so daß jeweils eine Kapazität 6, 8, 9 und 7, 8, 10 gebildet wird. Der Leiterbahnbereich 9 ist mit dem ersten Anschluß eines Kondensators 11 sowie dem inver tierenden Eingang 14 eines Operationsverstärkers 16 verbunden. Der Leiterbahnbereich 10 ist mit dem zweiten Anschluß des Kondensators 11 sowie dem nicht-invertierenden Eingang 15 des Operationsverstärkers 16 und über einen Widerstand 13 mit einem Bezugspotential 22, z. B. Masse, verschaltet. Der Ausgang 17 des Operationsverstärkers ist zum einen über einen Wider stand 12 mit seinem invertierenden Eingang 14 rückgekoppelt und zum anderen mit dem Eingang eines Gleichrichters 18 verbunden. Das am Ausgang 19 des Gleichrichters 18 anliegende Signal wird dem Eingang eines Komparators 20 zugeführt, dessen Ausgang mit einer Ausgangsklemme 21 verbunden ist, an der das übertragene digitale Signal abgreifbar ist.In Fig. 1, 1 denotes an input terminal, the z. B. a digital signal can be supplied. This input terminal 1 is connected to the control input of a controllable oscillator 2 . The output of the oscillator 2 is on the one hand with the input of a non-inverting driver stage 4 and on the other hand with the input of an inverting driver stage 5 ver. The outputs of the two driver stages 4 , 5 are each connected to conductor track regions 6 , 7 which form electrodes and which are arranged on a surface (e.g. B. the components-carrying circuit board 8 are arranged. On each of the conductor path areas 6 , 7 opposite side (z. B. solder side) conductor path areas 9 , 10 are also arranged such that a capacitance 6 , 8 , 9 and 7 , 8 , 10 is formed. The conductor area 9 is connected to the first terminal of a capacitor 11 and the inverting input 14 of an operational amplifier 16 . The conductor area 10 is connected to the second connection of the capacitor 11 and the non-inverting input 15 of the operational amplifier 16 and via a resistor 13 with a reference potential 22 , for. B. mass, connected. The output 17 of the operational amplifier is on the one hand via an opposing 12 with its inverting input 14 and on the other hand connected to the input of a rectifier 18 . The signal present at the output 19 of the rectifier 18 is fed to the input of a comparator 20 , the output of which is connected to an output terminal 21 , at which the transmitted digital signal can be tapped.

Fig. 2 zeigt einen Teilbereich einer Leiterplatte 8 in perspek tivischer Darstellung. Diese Darstellung soll die Anordnung der Leiterbahnbereiche 6, 7, 9, 10 verdeutlichen. Gleiche Elemente tragen entsprechend der Fig. 1 gleiche Bezugszeichen. Die Fig. 2 zeigt z. B. die flächige Ausbildung der als Kondensatorplat ten wirkenden Leiterbahnbereiche 7, 8, 9, 10, wobei die Berei che 7 und 6 auf der Oberseite (Bestückungsseite) und die Berei che 9 und 10 (gestrichelt dargestellt) auf der Unterseite (Lötseite) angeordnet sind. Die Form der Leiterbahnbereiche 6 bis 10 kann dabei beliebig gewählt und den jeweiligen Übertra gungserfordernissen angepaßt werden. Mit 27 bis 30 sind Leiter bahnen bezeichnet, die die jeweiligen Leiterbahnbereiche 7 bis 10 mit Bauelementen 23, 24 verbinden. Im dargestellten Beispiel sind die Bauelemente 23, 24 als SMD-Bauelemente ausgeführt und sowohl auf der Ober- wie auch auf der Unterseite angeordnet. Selbstverständlich kann auch eine einseitige Bestückung gewählt werden mit entsprechenden Durchkontaktierungen, was in bestimm ten Fällen vorteilhafter sein kann. Des weiteren kann die Bestückung auch mit SMD-Bauelementen und konventionellen Bau elementen gemischt erfolgen. Fig. 2 shows a portion of a circuit board 8 in a perspective view. This representation is intended to illustrate the arrangement of the conductor track areas 6 , 7 , 9 , 10 . The same elements have the same reference numerals as in FIG. 1. Fig. 2 shows z. B. the flat design of the conductor areas 7 , 8 , 9 , 10 acting as capacitor plates, the areas 7 and 6 being arranged on the top (component side) and areas 9 and 10 (shown in broken lines) on the bottom (solder side) are. The shape of the conductor track areas 6 to 10 can be chosen arbitrarily and adapted to the respective transmission requirements. With 27 to 30 conductor tracks are designated, which connect the respective conductor track areas 7 to 10 with components 23 , 24 . In the example shown, the components 23 , 24 are designed as SMD components and are arranged both on the top and on the bottom. Of course, one-sided assembly can also be selected with appropriate plated-through holes, which can be more advantageous in certain cases. Furthermore, the assembly can also be mixed with SMD components and conventional components.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform eines kapazitiven Koppelelements dargestellt. Hier erfolgt die Übertragung durch einen senkrecht zur Leiterplatte 32 und auf diesem befestigten Trägerelement 31. Dieses Trägerelement 31 kann aus dem gleichen Material wie die Leiterplatte 32 bestehen oder spezielles Isoliermaterial sein. Das Trägerelement 31 weist auf seiner einen Seite wiederum Elektroden bildende Leiterbahnbereiche 6, 7 (gestrichelt gezeichnet) auf, welches auf der anderen Seite ebenfalls Elektroden bildende Leiterbahnbereiche 9,10 zugeord net sind. Dieser Träger kann z. B. auf der Leiterplatte 32 verklebt oder dergl. und die Kontaktstellen verlötet werden. Eine derartige Anordnung ist insbesondere bei der Verwendung von Multilayer-Leiterplatten vorteilhaft.In Fig. 3, another embodiment of a capacitive coupling element is shown. Here, the transmission takes place through a carrier element 31 which is perpendicular to the printed circuit board 32 and fastened thereon. This carrier element 31 can consist of the same material as the printed circuit board 32 or can be special insulating material. The support member 31 has its one side in turn electrode-forming conductive track regions 6 (shown in phantom) 7 which are net on the other side also electrode forming conductor track regions 9,10 zugeord. This carrier can e.g. B. glued to the circuit board 32 or the like. And the contact points are soldered. Such an arrangement is particularly advantageous when using multilayer printed circuit boards.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltung näher erläutert.The mode of operation of the circuit shown in FIG. 1 is explained in more detail below.

Das zu entkoppelnde Signal wird der Anordnung über die Ein gangsklemme 1 zugeführt. Vorzugsweise handelt es sich bei diesem Signal um einen einfachen Ein/Ausschaltbefehl also ein digitales Schaltsignal, um ein variables Frequenzsignal, ein pulsweitenmoduliertes Rechtecksignal oder eine serielle binäre Datenfolge. Das Signal an der Eingangsklemme 1 dient zur An steuerung des als Rechteckgenerator ausgebildeten Oszillators 2, welcher an seinem Ausgang 3 beispielsweise eine Rechteck spannung von 100 kHz abgibt, wenn am Eingang 1 ein High-Poten tial anliegt. Das Ausgangssignal des Oszillators 2 steuert die nicht-invertierende Treiberstufe 4, welche den als Elektrode ausgebildeten Leiterbahnbereich 6 speist, sowie die invertie rende Treiberstufe 5, welche den als Elektrode ausgebildeten Leiterbahnbereich 7 speist. Die beiden Elektroden 6, 7 stellen, wie bereits erwähnt, planare Leiterbahnflächen dar und befinden sich z. B. auf der Oberseite einer Leiterplatte 8 (siehe Fig. 2 bzw. 3). Ihnen gegenüber, also auf der Leiterplattenunterseite, befinden sich weitere Elektroden 9 und 10. Diese Elektroden sind hier vorzugsweise gleich groß ausgebildet und bilden so eine Kapazität von beispielsweise 1 pF.The signal to be decoupled is supplied to the arrangement via the input terminal 1 . This signal is preferably a simple on / off command, that is to say a digital switching signal, a variable frequency signal, a pulse-width-modulated square-wave signal or a serial binary data sequence. The signal at the input terminal 1 is used to control the oscillator 2 designed as a square wave generator, which outputs a square wave voltage of 100 kHz at its output 3, for example, when a high potential is present at input 1 . The output signal of the oscillator 2 controls the non-inverting driver stage 4 , which feeds the conductor area 6 designed as an electrode, and the inverting driver stage 5 , which feeds the conductor area 7 designed as an electrode. The two electrodes 6 , 7 represent, as already mentioned, planar conductor surfaces and are located, for. B. on the top of a circuit board 8 (see Fig. 2 and 3). Opposite them, i.e. on the underside of the circuit board, are further electrodes 9 and 10 . These electrodes are preferably of the same size here and thus form a capacitance of, for example, 1 pF.

Der Operationsverstärker 16 ist derart beschaltet, daß er als Strom-Spannungswandler arbeitet. Wird nun durch die Leiter platte 8 hindurch, bei Anliegen eines High-Potentials an der Eingangsklemme 1, mittels der Elektrodenpaare 6, 9 und 7, 10 ein Hochfrequenzstrom auf die Eingänge 14, 15 des Operations verstärkers 16 übertragen, so erzeugt dieser an seinem Ausgang 17 eine dem Hochfrequenzstrom proportionale Spannung, welche über die Widerstände 12, 13 diesen kompensiert. Auf diese Weise wird zwischen den Eingängen 14, 15 des Operationsverstärkers 16 eine Impedanz von annähernd null Ohm erzeugt, so daß die Ein gangskapazität des Verstärkers 16 sowie die externe Parallelka pazität 11, welche beide sehr viel größer sind als die Koppel kapazitäten 6, 9 und 7, 10, neutralisiert werden. Mit Hilfe der Widerstände 12, 13, welche beide identische Werte aufweisen, wird die Steilheit des Strom-Spannungswandlers definiert. The operational amplifier 16 is connected in such a way that it works as a current-voltage converter. Now through the circuit board 8 through, when a high potential is applied to the input terminal 1 , by means of the electrode pairs 6 , 9 and 7 , 10, a high-frequency current is transmitted to the inputs 14 , 15 of the operational amplifier 16 , this generates at its output 17 a voltage proportional to the high-frequency current, which compensates for this via the resistors 12 , 13 . In this way, an impedance of approximately zero ohms is generated between the inputs 14 , 15 of the operational amplifier 16 , so that the input capacitance of the amplifier 16 and the external Parallelka capacitance 11 , both of which are much larger than the coupling capacities 6 , 9 and 7 , 10 , can be neutralized. The steepness of the current-voltage converter is defined with the help of the resistors 12 , 13 , which both have identical values.

Das Signal am Ausgang 17 des Operationsverstärkers 16, welches in Abhängigkeit von dem Potential des Eingangssignales an der Eingangsklemme 1 bezogen auf die Masse 22 entweder null Volt beträgt oder eine Hochfrequenzspannung bestimmter Größe dar stellt, wird vom Gleichrichter 18 in eine am Ausgang 19 des Gleichrichters 18 abgreifbare gesiebte Gleichspannung umgewan delt und diese vom Komparator 20 in ihrer Amplitude überwacht. Auf diese Weise entsteht das an der Ausgangsklemme abgreifbare binäre Ausgangssignal, welches den gleichen Zustand aufweist wie das der Eingangsklemme zugeführte Eingangssignal.The signal at the output 17 of the operational amplifier 16 , which depending on the potential of the input signal at the input terminal 1 with respect to the ground 22 is either zero volts or represents a high-frequency voltage of a certain size, is converted by the rectifier 18 into one at the output 19 of the rectifier 18 tapped screened DC voltage converted and monitored by the comparator 20 in its amplitude. In this way, the binary output signal that can be tapped at the output terminal is produced and has the same state as the input signal supplied to the input terminal.

Die Frequenz des Oszillators 2 muß selbstverständlich an die Übertragungsrate des zu übertragenden digitalen Signals ange paßt sein. Sollen nicht digitale Signale übertragen werden, so muß falls notwendig die empfangseitige Anordnung entsprechend abgewandelt werden, um die jeweils übertragenen Signale wieder zu rekonstruieren.The frequency of the oscillator 2 must of course be adapted to the transmission rate of the digital signal to be transmitted. If digital signals are not to be transmitted, the arrangement on the receiving side must be modified accordingly if necessary in order to reconstruct the signals transmitted in each case.

Verschieben sich bei einer Anordnung gemäß Fig. 1 die Massepo tentiale beider zu koppelnder Stromkreise, d. h. z. B. des eigen sicheren und des nicht eigensicheren Stromkreises, zueinander, so fließen über die Koppelkapazitäten 6, 9 und 7, 10 zusätzli che Ströme. Da diese jedoch stets die gleiche Richtung aufwei sen, erscheinen sie für den Differenzverstärker 16 als Gleich taktsignale und führen daher zu keiner Ausgangsspannung am Ausgang 17 des Operationsverstärkers 16.Shift with an arrangement according to Fig. 1, the Massepo potentials of both to be coupled circuits, ie, for example of the intrinsically safe and non-intrinsically safe circuit, to each other, so flow via the coupling capacitors 6, 9 and 7, 10 zusätzli che streams. However, since these always point in the same direction, they appear to the differential amplifier 16 as common mode signals and therefore do not lead to any output voltage at the output 17 of the operational amplifier 16 .

Treten Gleichtaktströme auf, die oberhalb der vom Verstärker 16 verarbeitbaren Frequenz liegen, so wird deren Demodulierung an den Eigangsdiodenstrecken des Operationsverstärkers 16 und damit die Entstehung einer im Arbeitsbereich des Operationsverstär kers 16 liegenden Differenzsignalkomponente durch den Parallel kondensator 11 wirksam verhindert. Das Signaltrennverfahren erweist sich daher in der Praxis als äußert störfest. If common-mode currents occur which are above the frequency that can be processed by the amplifier 16 , their demodulation at the input diode paths of the operational amplifier 16 and thus the development of a differential signal component lying in the operating range of the operational amplifier 16 by the parallel capacitor 11 is effectively prevented. The signal separation process therefore proves to be extremely immune to interference in practice.

Da vorzugsweise lediglich die Übertragung von Eins/Nullinformationen erfolgt, werden an die verwendeten Bauteile nur geringe Anforderungen gestellt, was eine preisgün stige Realisierung der Koppelanordnung gestattet, sowie eine niedere Energieaufnahme ermöglicht.Since preferably only the transfer of One / zero information is given to the used Components only have low requirements, which is a good price Stige realization of the coupling arrangement allowed, as well as a enables lower energy consumption.

Das erforderliche Bauvolumen ist gering, da alle Bauelemente in SMD-Technik verfügbar sind. Des weiteren ist auch eine voll ständige monolithische Integration der Schaltung durchführbar, eine Möglichkeit, die bei konventionellen Ex-Entkopplungs schaltkreisen durch die Notwendigkeit von Übertragern, Opto kopplern, Relais, Schutzsicherungen und dergleichen prinzipiell nicht gegeben ist.The required construction volume is low, since all components in SMD technology are available. Furthermore, one is full permanent monolithic integration of the circuit feasible, a possibility with conventional Ex decoupling circuits due to the need for transformers, opto couplers, relays, protective fuses and the like in principle is not given.

Mit der vorgestellten Erfindung ist, zusammenfassend gesagt, also eine kapazitive Trennübertragung per HF-Differenzfeld in Verbindung mit einer Leiterplatte bzw. einer als Trägerplatte für Leiterbahnen dienenden Isolierstoffplatte möglich.In summary, with the presented invention a capacitive isolation transmission via RF differential field in Connection with a printed circuit board or as a carrier plate possible for insulating strips serving as conductor tracks.

Claims

1. A method for the electrical isolation of two signal circuits, in particular Ex signal circuits, characterized in that the transmission of a signal from one circuit to the other circuit takes place capacitively as a high-frequency differential field.

2. The method according to claim 1, characterized in that the transmission of the signal is carried out by a carrier element ( 8 , 31 ) which has capacitive conductor track areas ( 6 , 7 , 9 , 10 ).

3. The method according to claim 2, characterized in that a printed circuit board (8) is formed such that its layout having capacitive coupling areas, the plate at the top and bottom of the conductor (8) are arranged.

4. Circuit arrangement for the electrical isolation of two signal circuits, in particular of Ex signal circuits, characterized in that a carrier element ( 8 , 31 ) is provided, which has two conductor track areas ( 6 , 7 ; 9 , 10 ) on the opposite sides. has, each two mutually opposite conductor track areas ( 6 , 7 ; 9 , 10 ) form a capaci ty, which serve as capacitive coupling elements for the electrical isolation of the signal circuits.

5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the carrier element is a circuit board ( 8 ) which carries the components of the signal circuits, whereby the signal transmission takes place through the circuit board ( 8 ).

6. Circuit arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that the transmitting Si signal circuit has a controllable oscillator ( 2 ) which is controlled by the signal to be transmitted and whose output signal is supplied to a stage ( 4, 5 ) forming a differential signal, whose outputs are each connected to one side of the carrier element ( 8 , 31 ) provided Lei terbahnbereich ( 6 , 7 ) that the receiving signal circuit has a differential amplifier stage ( 16 ), the input side with one on the opposite side ge of the carrier element ( 8 , 31 ) are connected to the conductor track area ( 9 , 10 ), the output signal of the differential amplifier ( 16 ) being fed to a rectifier ( 18 ) which is coupled on the output side to a comparator ( 20 ), at the output of which the signal to be transmitted can be tapped.

7. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in that a capacitance ( 11 ) is connected in parallel to the inputs of the differential amplifier ( 16 ).

8. Circuit arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that the Differenzver stronger ( 16 ) is designed as a current-voltage converter.

9. Circuit arrangement according to claim 8, characterized in that the differential amplifier is formed by an operational amplifier ( 16 ), the sen non-inverting input ( 15 ) via a first resistor ( 13 ) is connected to a reference potential ( 22 ) and the output ( 17 ) is fed back via a resistor ( 12 ) with its inverting input ( 14 ).

10. Circuit arrangement according to one of the preceding Claims 4 to 9, characterized in that the circuit arrangement in SMD technology is building.