ES2252264T3 - Disposicion de circuito para la generacion de impulsos rectangulares. - Google Patents
Disposicion de circuito para la generacion de impulsos rectangulares.Info
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Abstract
Disposición de circuito para la generación de impulsos rectangulares, con un Flip-Flop (1) activado por los flancos y con al menos un comparador (2), cuya salida está conectada con la entrada de disparo del Flip-Flop (1), así como con un elemento de acumulación de energía (3), que se carga de forma alterna en función del estado de conmutación del Flip-Flop (1), estando conectada en serie con el elemento de acumulación de energía (3) al menos una resistencia del umbral de conmutación (4), en la que cae una tensión, generada por la corriente que fluye a través del elemento de almacenamiento de energía, que se aplica sobre la entrada de la señal del comparador (2), caracterizada porque el elemento de acumulación de energía (3) está dispuesto en la derivación transversal de un puente, en cuyas cuatro secciones del puente está dispuesto, respectivamente, un conmutador (7, 8, 9, 10), en el que los conmutadores (7, 8, 9, 10) son conmutados en cada caso por parejas en cruz desde el Flip-Flop, de manera que el flujo de corriente se puede invertir en la derivación transversal, y porque el puente está conectado en serie con la resistencia del umbral de conmutación (4), estando conectado el punto de unión del puente con la resistencia del umbral de conmutación (4) con la entrada de señalización (2a) del comparador (2).
Description
Disposición de circuito para la generación de
impulsos rectangulares.
La invención se refiere a una disposición de
circuito para la generación de impulsos rectangulares, con un
Flip-Flop activado por los flancos y con al menos un
comparador, cuya salida está conectada con la entrada de disparo
del Flip-Flop, así como con un elemento de
acumulación de energía, que se carga de forma alterna en función
del estado de conmutación del Flip-Flop, estando
conectada en serie con el elemento de acumulación de energía al
menos una resistencia del umbral de conmutación, en la que cae una
tensión, generada por la corriente que fluye a través del elemento
de almacenamiento de energía, que se aplica sobre la entrada de la
señal del comparador.
Se conoce utilizar una disposición de circuito de
este tipo para la generación de impulsos rectangulares. El circuito
conocido es utilizado, por ejemplo, para la medición de la
intensidad de campo de un campo magnético. En este caso, se
introduce una sonda de campo magnético, que está configurada como
inductividad y que representa el elemento de acumulación de energía,
en el campo magnético a medir. La sonda del campo magnético está
configurada de tal forma que se lleva a saturación a través del
campo magnético a medir y a través del campo magnético saturado a
través de la corriente. Mientras no repercute ningún campo
magnético exterior sobre la sonda de campo magnético, es decir, que
el campo magnético a medir es cero, la sonda de campo magnético
tiene, con respecto a una corriente eléctrica, que fluye a través de
la misma, un comportamiento eléctrico independiente de la dirección
de la corriente. En los impulsos rectangulares generados por la
disposición de circuito se establece, por lo tanto, una relación de
exploración de 1 a 1.
Si actúa sobre la sonda del campo magnético un
campo magnético exterior, es decir, si el campo magnético a medir
no es ya cero, entonces la sonda del campo magnético llega a la
saturación en una dirección antes que en la otra. Por lo tanto, con
respecto a una corriente eléctrica que fluye a través de la misma,
su comportamiento no es ya independiente de la dirección de la
corriente eléctrica. De esta manera, se modifica la relación de
exploración de los impulsos rectangulares. La relación de
exploración de los impulsos rectangulares representa de esta manera
una medida para el campo magnético que actúa sobre la sonda de campo
magnético.
Una disposición de circuito conocida se
representa en la figura 3. En la disposición de circuito conocida
están previstos dos comparadores, cuyas salidas pasan a una
puerta-Y, cuya salida está conectada con la entrada
de disparo del Flip-Flop. Las entradas de las
señales de los comparadores están conectadas en cada caso con otro
extremo del acumulador de energía, es decir, de la sonda del campo
magnético. El acumulador de energía está conectado entre las dos
salidas del Flip-Flop. Por lo tanto, según la
posición del Flip-Flop fluye corriente en diferente
dirección a través del acumulador de energía. Entre las salidas del
Flip-Flop y el acumulador de energía se conectan en
cada caso resistencias del umbral de conmutación. Los puntos de
unión de las resistencias del umbral de conmutación y el acumulador
de energía están conectados en cada caso con la entrada de señales
del comparador. Las dos entradas de referencia de los comparadores
están conectadas entre sí, de manera que se aplica la misma tensión
de referencia en los dos
comparadores.
comparadores.
Después de una conmutación del
Flip-Flop, se encuentra en la salida del
Flip-Flop, en la que no existía ninguna tensión de
salida, ahora una tensión de salida y no se encuentra ninguna
tensión en la otra salida. No obstante, a través de la energía
acumulada en la bobina se mantiene el flujo de corriente original.
De esta manera, se reduce el potencial en la entrada de la señal del
comparador respectivo por debajo del umbral de conmutación. Esto
tiene como consecuencia que la tensión en la salida del comparador
respectivo sea cero. De este modo, también la salida de la
puerta-Y es cero, de modo que la tensión señal del
comparador respectivo alcanza de nuevo el umbral de conmutación,
con lo que el comparador emite de nuevo una señal de salida, y se
conmuta la puerta-Y. A través del flanco, que
aparece durante la conmutación de la puerta-Y, se
dispara de nuevo el Flip-Flop, de manera que se
conmuta de nuevo, y se repite el proceso que se acaba de describir.
El circuito está dimensionado de tal forma que oscila con una
frecuencia de aproximadamente 350 kilohertzios.
No obstante, el circuito conocido tiene el
inconveniente de que las tolerancias de las resistencias del
umbral de conmutación así como las tolerancias de los umbrales de
conmutación de los comparadores repercuten sobre la relación de
exploración. Además, los diferentes tiempos de retraso repercuten de
una manera desfavorable sobre la simetría de la disposición de
conmutación. También el tiempo de propagación de la
puerta-Y repercute de una manera desfavorable sobre
la resolución alcanzada con el circuito. Además, se producen otros
costes a través de la utilización de una
puerta-Y.
El cometido de la invención es desarrollar una
disposición de circuito del tipo mencionado al principio de tal
forma que se reduzca la influencia de la tolerancia de los
componentes.
La solución de este cometido se obtiene a partir
de las características de la parte de caracterización de la
reivindicación 1. Los desarrollos ventajosos de la invención se
deducen a partir de las reivindicaciones dependientes.
De acuerdo con la invención, se propone una
disposición de circuito para la generación de impulsos
rectangulares, con un Flip-Flop activado por los
flancos y con al menos un comparador, cuya salida está conectada
con la entrada de disparo del Flip-Flop, así como
con un elemento de acumulación de energía, que se carga de forma
alterna en función del estado de conmutación del
Flip-Flop, estando conectada en serie con el
elemento de acumulación de energía al menos una resistencia del
umbral de conmutación, en la que cae una tensión, generada por la
corriente que fluye a través del elemento de almacenamiento de
energía, que se aplica sobre la entrada de la señal del comparador,
caracterizada porque el elemento de acumulación de energía está
dispuesto en la derivación transversal de un puente, en cuyas
cuatro secciones del puente está dispuesto, respectivamente, un
conmutador, en el que los conmutadores son conmutados en cada caso
por parejas en cruz desde el Flip-Flop, de manera
que el flujo de corriente se puede invertir en la derivación
transversal, y porque el puente está conectado en serie con la
resistencia del umbral de conmutación, estando conectado el punto de
unión del puente con la resistencia del umbral de conmutación con
la entrada de señalización del
comparador.
comparador.
A través de la disposición según la invención, se
evita de una manera ventajosa que sean necesarias dos resistencias
del umbral de conmutación. De esta manera, se reduce, por una parte,
el espacio necesario y, por otra parte, se evitan asimetrías
debidas a la utilización de una resistencia del umbral de
conmutación. Puesto que de este modo la corriente, que fluye a
través del acumulador de energía, circula siempre a través de la
misma resistencia del umbral de conmutación, la tolerancia de la
resistencia del umbral de conmutación repercute de la misma manera
en los dos estados de conmutación del Flip-Flop.
Lo mismo se aplica también para una tolerancia
del comparador. Puesto que solamente se utiliza un comparador, las
tolerancias con respecto al umbral de conmutación y al tiempo de
propagación repercuten de la misma manera en los dos estados de
conmutación del Flip-Flop. Por otro lado, a través
de la utilización de un solo comparador se ahorran espacio y
costes.
Puesto que en la disposición de circuito según la
invención no es necesaria ya ninguna puerta-Y, no
pueden repercutir tiempos de propagación condicionados por ello. De
la misma manera se consigue un ahorro de espacio de forma ventajosa
a través de la supresión de la puerta-Y.
Se ha revelado que es especialmente ventajosa una
forma de realización de la invención, en la que el elemento de
acumulación de energía es una inductividad. Puesto que de esta
manera el elemento de acumulación de energía es una inductividad,
se puede configurar como sonda de campo magnético, como está
prevista en otra forma de realización especial de la invención. En
la configuración de la inductividad como sonda de campo magnético,
se puede utilizar la disposición de circuito según la invención de
una manera especialmente ventajosa para la medición de un campo
magnético.
Es especialmente ventajoso que la sonda del campo
magnético sirva para la detección del campo magnético de un núcleo
de un sensor de la corriente de compensación, como está previsto en
otra forma de realización especial de la invención. A través de la
utilización de la disposición de circuito según la invención en un
sensor de la corriente de compensación, se puede mejorar de una
manera sencilla la exactitud del sensor de la corriente de
compensación.
En una configuración ventajosa de la invención,
el comparador está configurado como puerta digital. De esta manera,
se puede fabricar el circuito a un precio muy económico. Como puerta
digital se podría utilizar, por ejemplo, una
puerta-Y. Pero se ha revelado también como ventajoso
emplear un comparador analógico, que suministra, como señales de
salida, señales digitales, que se pueden procesar posteriormente de
una manera sencilla.
En otra forma de realización especial de la
invención, está previsto de una manera ventajosa configurar los
conmutadores como MOS-FET, dos de los cuales son
activados directamente y dos son activados a través de inversores
desde las salidas del Flip-Flop. A través de la
configuración de los conmutadores como MOS-FET se
puede realizar de una manera sencilla la disposición de circuito
según la invención. Además, se simplifica la activación de los
conmutadores. Por otro lado, los conmutadores se pueden activar de
una manera muy precisa.
Además, se ha comprobado que es especialmente
ventajoso que en la derivación transversal del puente, una
resistencia previa esté conectada en serie con el elemento de
acumulación de energía. A través de la resistencia previa se puede
ajustar de una manera sencilla la sensibilidad de la disposición de
circuito.
Otros detalles, características y ventajas de la
presente invención se deducen a partir de la siguiente descripción
de un ejemplo de realización especial con referencia al dibujo.
La figura 1 muestra una forma de realización de
la disposición de circuito según la invención en representación
esquemática. La figura 2 muestra un sensor de corriente de
compensación en representación esquemática y la figura 3 muestra
una disposición de circuito según el estado de la técnica en
representación esquemática.
Como se puede deducir a partir de la figura 1, en
la derivación transversal de un puente están dispuestas una bobina
3 así como una resistencia previa 11 conectada en serie con ella. En
las cuatro secciones del puente está dispuesto en cada caso un
conmutador 7, 8, 9, 10 configurado como MOS-FET. El
primer conmutador 7, dispuesto en una parte del puente, y el
segundo conmutador 8 están configurados como MOS-FET
de canal P y está conectado con la tensión de servicio V_{cc}. El
tercer conmutador 9, dispuesto en la otra parte del puente, y el
cuarto conmutador 10 están configurados como MOS-FET
de canal N y están conectados con una resistencia del umbral de
conmutación 4. El otro extremo de la resistencia del umbral de
conmutación 4 está conectado con masa.
El punto de unión entre los MOS FET de canal N 9,
10 y la resistencia del umbral de conmutación 4 está conectado con
la entrada de señales 2a de un comparador 2. En la entrada de
referencia 2b del comparador 2 se aplica una tensión de referencia
U_{ref}. La salida del comparador 2 está conectada con la entrada
de disparo de un Flip-Flop 1 disparado con los
flancos. La salida 1a no inversora del Flip-Flop 1
está conectada a través de un primer inversor 5 con la puerta del
primer MOS FET de canal P, así como directamente con la puerta del
cuarto MOS FET de canal N 10 dispuesto en cruz en el puente. La
salida inversora 1b del Flip-Flop 1 está conectada
a través de un segundo inversor 6 con la puerta del segundo MOS FET
de canal P 8, así como directamente con la puerta del tercer MOS
FET de canal N 9 dispuesto cruzado en el puente. Los MOS FET 7, 8,
9, 10 son conmutados de esta manera por parejas en cruz (7 y 10 o
bien 8 y 9) desde el
Flip-Flop 1.
Flip-Flop 1.
Si se encuentra en la salida no inversora 1 del
Flip-Flop 1 la tensión de salida, entonces el
primer MOS FET 7 así como el cuarto MOS FET 10 están conmutados. De
esta manera puede circular una corriente desde la izquierda hacia
la derecha en la derivación transversal del puente, es decir, a
través de la resistencia previa 11 y la inductividad 3.
Si se conmuta el Flip-Flop 1,
entonces la tensión de salida se encuentra en la salida inversora
1b del Flip-Flop 1. De esta manera, el primer MOS
FET 7 y el cuarto MOS FET 10 bloquean, en cambio el segundo MOS FET
8 y el tercer MOS FET 9 están conmutados.
A través del mantenimiento del flujo de
corriente, provocado por la actuación del acumulador de la
inductividad 3, desde la izquierda hacia la derecha en la figura 2 a
través de la derivación transversal del puente, la tensión cae en
la entrada de señales 2aa del inversor 2 por debajo del valor de la
tensión de referencia U_{ref} que se encuentra en la entrada de
referencia 2b del comparador 2. De esta manera, la señal de salida
del comparador es cero.
Después de que se ha invertido la dirección de la
corriente en la derivación transversal del puente, provocada por la
conmutación del segundo MOS FET 8 y del tercer MOS FET 9, es decir,
que la corriente fluye ahora desde la derecha hacia la izquierda a
través de la derivación transversal del puente, o sea a través de
la inductividad 3 y la resistencia previa 11, se incrementa de nuevo
la caída de la tensión provocada en la resistencia del umbral de
conmutación 4. Después de que se ha alcanzado el umbral de
conmutación del comparador 2, la tensión de salida se encuentra de
nuevo en la salida del comparador 2. A través del flanco provocado
durante la conmutación del comparador 2, se dispara el Flip – Flop
1, de manera que se conmuta de nuevo. De este modo se inicia de
nuevo desde el principio el ciclo de conmutación descrito
anteriormente.
El comparador 2 es, por ejemplo, un comparador
analógico, que suministra en su salida una señal digital que puede
ser procesada fácilmente en el circuito digital conectado a
continuación. Como comparador 2 se puede emplear, por ejemplo,
también un componente configurado como puerta digital, dado el caso
con un diseño del circuito adaptado de una manera
correspondiente.
En la disposición de circuito, representada en la
figura 2, de un sensor de la corriente de compensación, está
dispuesta una sonda de campo 12 en el intersticio de aire de un
núcleo anular 13, que rodea a un conductor 15, cuya corriente debe
medirse. La sonda de campo 12 está configurada como inductividad,
que llega a la saturación a través del campo magnético en el
intersticio de aire del núcleo anular 13. La sonda de campo 12
representa la inductividad 3 contenida en la figura 1 y está
dispuesta en una disposición de circuito de acuerdo con la figura
1, que forma parte de un control 16. La relación de exploración,
provocada a través del campo magnético, que está presente en el
intersticio de aire del núcleo anular, de los impulsos rectangulares
generados a través de la disposición de circuito según la figura 1,
es evaluada en el control 16 y es utilizada para la generación de
una corriente de compensación I_{A}. La corriente de compensación
I_{A} es conducida a través de una bobina 14, que está arrollada
alrededor del núcleo anular 13.
El control 16 está diseñado de tal forma que la
corriente que fluye a través de la bobina 14 es tan grande que el
campo magnético es casi cero en el intersticio de aire del núcleo
anular 13. De esta manera, la corriente I_{A}, que fluye a través
de la bobina 14, se puede tomar como medida para la corriente que
fluye a través del conductor 15. Para la generación de una tensión
de salida U_{A}, en serie con la bobina 14 está conectada una
resistencia 17, en la que la tensión de salida U_{A} cae.
En la figura 3 se representa la disposición de
circuito conocida descrita en la introducción de la descripción.
Como se deduce a partir de la figura 3, entre las salidas de un
Flip-Flop 21 disparado con los flancos está
conectada una inductividad 25. Según la posición del
Flip-Flop 21, la corriente fluye a través de la
inductividad 25 en diferente dirección. Entre las salidas del
Flip-Flop 21 y la inductividad 25 está conectada
en cada caso una resistencia del umbral de conmutación 26, 27. El
punto de unión de las resistencias del umbral de conmutación 26, 27
está conectado en cada caso con la entrada de señales de un
comparador 23, 24. Las dos entradas de referencia de los
comparadores 23, 24 están conectadas entre sí de tal manera que en
ambos comparadores se encuentra la misma tensión de referencia. Las
salidas de los comparadores 23, 24 están conectadas con las dos
entradas de una puerta-Y 22. Las señales de salida
de estos comparadores influyen en este caso en los estados de
conmutación de la puerta-Y. La salida de la
puerta-Y está conectada con la entrada de disparo
del
Flip-Flop 21.
Flip-Flop 21.
Para el modo de funcionamiento adicional del
circuito conocido representado en la figura 3 se remite a la
introducción de la descripción.
Claims (8)
1. Disposición de circuito para la generación de
impulsos rectangulares, con un Flip-Flop (1)
activado por los flancos y con al menos un comparador (2), cuya
salida está conectada con la entrada de disparo del
Flip-Flop (1), así como con un elemento de
acumulación de energía (3), que se carga de forma alterna en función
del estado de conmutación del Flip-Flop (1),
estando conectada en serie con el elemento de acumulación de energía
(3) al menos una resistencia del umbral de conmutación (4), en la
que cae una tensión, generada por la corriente que fluye a través
del elemento de almacenamiento de energía, que se aplica sobre la
entrada de la señal del comparador (2), caracterizada porque
el elemento de acumulación de energía (3) está dispuesto en la
derivación transversal de un puente, en cuyas cuatro secciones del
puente está dispuesto, respectivamente, un conmutador (7, 8, 9,
10), en el que los conmutadores (7, 8, 9, 10) son conmutados en cada
caso por parejas en cruz desde el Flip-Flop, de
manera que el flujo de corriente se puede invertir en la derivación
transversal, y porque el puente está conectado en serie con la
resistencia del umbral de conmutación (4), estando conectado el
punto de unión del puente con la resistencia del umbral de
conmuta-
ción (4) con la entrada de señalización (2a) del compa-
rador (2).
ción (4) con la entrada de señalización (2a) del compa-
rador (2).
2. Disposición de circuito según la
reivindicación 1, caracterizada porque el elemento de
acumulación de la energía (3) es una inductividad.
3. Disposición de circuito según la
reivindicación 2, caracterizada porque la inductividad (3) es
una sonda de campo magnético (12).
4. Disposición de circuito según la
reivindicación 3, caracterizada porque la sonda de campo
magnético (12) sirve para la detección del campo magnético de un
núcleo (13) de un sensor de la corriente de compensación.
5. Disposición de circuito según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el comparador
(2) es un comparador analógico, que suministra señales digitales
como señales de salida.
6. Disposición de circuito según una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el comparador
(2) está configurado como rejilla digital.
7. Disposición de circuito según una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque los conmutadores
(7, 8, 9, 10) son MOS-FET, dos de los cuales (9,
10) son activados directamente y dos (7, 8) son activados a través
de inversores (5, 6) desde las salidas (1a, 1b) del
Flip-Flop (1).
8. Disposición de circuito según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque en la derivación
transversal del puente en serie con el elemento de acumulación de
energía (3) está conectada una resistencia previas (111).
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