MXPA05007298A

MXPA05007298A - Interfaz de aislamiento con barrera capacitiva y metodo para transmitir una senal por medio de tal interfaz de aislamiento.

Info

Publication number: MXPA05007298A
Application number: MXPA05007298A
Authority: MX
Inventors: Andrej Vodopivec
Original assignee: Vinko Kunc
Priority date: 2003-01-06
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2006-05-25
Also published as: KR20050097932A; CN1720699A; JP2006515127A; SI21435A; EP1582039B1; US6819169B1; EP1582039A1; JP4404778B2; AU2003214790A1; CN100588189C; KR100943865B1; DE60333593D1; WO2004062221A1

Abstract

La invencion se refiere a la realizacion de una transmision de una senal a traves de una interfaz de aislamiento con una barrera capacitiva, de modo que en un circuito de entrada de la interfaz por la integracion con una constante de tiempo apropiada, se ajustan las proporciones de pendientes de los limites de replicas de senales U1o?? de la senal de entrada transmitida Ui y las replicas de senales se diferencian en una unidad de diferenciacion apropiada, con lo cual las constantes de tiempo de estas unidades de diferenciacion son mas cortas que los tiempos de elevacion y de caida de las replicas de senales y estan ventajosamente en el orden de magnitud de 1 nanosegundo o menos. Por lo tanto, en un circuito sobre el lado de salida de la barrera capacitiva no se necesita algun amplificador enfrente de los comparadores de voltaje, lo que hace posible que la anchura de pulso se mantenga de manera extremadamente precisa. La transmision de datos es inmune a la variacion rapida en el orden de magnitud de 10 Kv/??s de la diferencia potencial entre las fuentes de suministro de voltaje para la entrada y los circuitos de salida. Por la invencion se hace posible una transmision de datos digitales hasta la frecuencia de 100 MHz.

Description

WO 2004/062221 Al lili; íllll I ??! Il! ??? ?? II lili II li lilí II I ll¡ — befare the expiration of the time limit for amending the For two-letter codes and other abbreviations, referió the "Guid- claims and to be republished in the event of receipt of anee Notes on Codes and Abbreviations" appearing atthebegin- am ndments ning of each regular issue of the PCT Gazeíte.

INTERFAZ DE AISLAMIENTO CON BARRERA CAPACITIVA Y MÉTODO PARA TRANSMITIR UNA SEÑAL POR MEDIO DE TAL INTERFAZ DE AISLAMIENTO La presente invención se refiere a una interfaz de aislamiento con una barrera capacitiva que comprende, en el extremo de entrada de la barrera capacitiva, un circuito de entrada con salidas diferenciales para una primera y una segunda señales lógicas de salida que son complementarias entre sí y son réplicas de una señal de entrada transmitida, y un primero y un segundo capacitores de barrera para la primera y la segunda señales lógicas, respectivamente, y, en el extremo de salida de la barrera capacitiva, un circuito de salida con entradas para una primera y una segunda señales lógicas transmitidas a través de la barrera capacitiva, el circuito de salida comprende un primero y un segundo comparadores de voltaje. La presente invención también se refiere a un método para transmitir una señal por medio de tal interfaz de aislamiento. Una interfaz de aislamiento hace posible la transmisión de datos, normalmente en la forma digital, entre dos o varios circuitos que tienen fuentes separadas de suministro de voltaje. Ya que estos circuitos no tienen conexión de masa común, entre ellos resulta una diferencia de voltaje, la cual puede alcanzar incluso un valor de varios kilovoltios y puede variar muy rápido de modo que la proporción de variación de diferencia de voltaje alcanza el orden de magnitud de 10 kV/ s. En las interfaces de aislamiento, las corrientes eléctricas transitorias entre circuitos se inhiben por medios basados en principios físicos diferentes. La más común es una interfaz de aislamiento óptico. Una luz del circuito de entrada que emite el diodo transforma una señal eléctrica en pulsos luminosos que se transforman por un transistor bipolar de salida nuevamente en una señal eléctrica. Excepto en el intervalo de gran precio, la interfaz de aislamiento óptico hace posible solamente una proporción de transmisión de datos relativamente baja del nivel de varios megahertz y el consumo de corriente de los elementos de la misma es más bien alto. Se ha ganado una aceptación rápida una interfaz con un acoplamiento magnético entre un bucle magnético y un sensor de campo magnético. La unidad magnética se puede fabricar ventajosamente sobre un sustrato simple para un circuito integrado; el bucle magnético es una pista conductora que, a través de un dióxido de silicio se separa de los elementos que están conectados a otro suministro de voltaje; el sensor de campo magnético es un magneto- resistor. Se hace posible una transmisión de datos a una velocidad de hasta 50 MHz. Cuando se construye adecuadamente, su consumo de corriente es más bajo que el de una interfaz de aislamiento óptico. Sin embargo, se fabrica de acuerdo a una tecnología relativamente pretenciosa, ya que el magneto-resistor se agrega al circuito integrado en etapas tecnológicas demandantes y de alto costo. También existen interfaces de aislamiento conocidas que utilizan un acoplamiento capacitivo. En una modalidad básica, dos señales de salida digitales opuestas en fase ülo±, son réplicas de una señal de entrada transmitida üi, de un circuito de entrada Al' se conducen a una primera placa de cualquier capacitor de barrera C'± (Figura 1) . De sus segundas señales de entrada digitales en placa U2i± se conducen a un circuito de salida ?2' , en cuya salida aparece una señal de salida transmitida Uout . El potencial alto y bajo de una fuente de suministro de voltaje para el circuito de entrada Al' son U1+ y ül-, respectivamente, así como U2+ y U2-, respectivamente, para el circuito de salida A2' . Una segunda placa de capacitor de barrera C'± está a través de un capacitor C"± así como a través de un resistor R'±, cada una de las conexiones representa un divisor de voltaje, específicamente la primera para una señal de variación de tiempo y la segunda para una señal de voltaje directo, conectada a un potencial común de la fuente de suministro de voltaje para el circuito de salida A2' . El desarrollo del tiempo del voltaje de señal de entrada üi con respecto al potencial común se representa en una primera ventana de la Figura 2; en t = 90* ns la diferencia potencial entre la fuente de suministro para el primer circuito Al' y la fuente de suministro para el segundo circuito A2' , dan como resultado un voltaje en los capacitores C'+ y C-, comienza a crecer y alcanza el nivel de 50 V. Por una linea oscura y una linea punteada en una segunda y una tercera ventanas de la Figura 2 se representan desarrollos de tiempo de las señales digitales opuestas en fase Ulo+ y U2i+. En una cuarta ventana de la Figura 2, sin embargo, se representa la señal de salida transmitida üout, cuya frecuencia es igual a la frecuencia de la señal de entrada Ui. Las diferencias potenciales de frecuencia directa y baja se limitan en magnitud solamente por la rigidez dieléctrica de los capacitores C'+ y C - . Los resistores R' ± aseguran que, con respecto a la magnitud, también a bajas frecuencias las señales" de entrada" U2i+ están siempre dentro del intervalo de voltajes de entrada permitidos para comparadores de voltaje en el circuito A2' . En numerosas aplicaciones, sin embargo, la interfaz descrita también debe funcionar bajo variaciones rápidas de la diferencia potencial entre la fuente de suministro del primer circuito Al' y la fuente de suministro del segundo circuito A2' . La disminución necesaria de las señales de alta frecuencia U2i± se alcanza por una proporción adecuada de las capacitancias de los capacitores C+, C"+ y C-, C"-, respectivamente. Esta proporción debe ser de 1:500 si la interfaz descrita maneja una diferencia de voltaje de 1 kV a un voltaje de entrada tolerado de 2 V para el comparador de voltaje. Tal proporción, sin embargo, también disminuye la amplitud de las réplicas de señal U2i± de la señal de entrada Ui en la entrada al circuito A2' a solamente unos pocos milivoltios. Con esto, la velocidad de transmisión de señal se retarda o incluso se hace imposible debido a que las amplitudes de señal ya están en el intervalo de contratensiones características de un comparador de voltaje. Aquí, sí la insensibilidad a una variación rápida de la diferencia potencial entre las dos fuentes de suministro se asegura por la interfaz descrita, no es posible al mismo tiempo asegurar la transmisión de datos más rápida posible. En la patente US 4,835,486 se describe efectivamente una interfaz provista con un acoplamiento capacitivo adecuado para una transmisión de señal digital hasta la frecuencia de 1.5 MHz. Se utiliza una unidad de diferenciación en la barrera capacitiva, sin embargo, la constante de tiempo de la unidad de diferenciación es de 9 ns . Asi la constante de tiempo es más grande que el tiempo característico de variaciones de una réplica de señal en la salida de un primer circuito enfrente de la barrera capacitiva y por lo tanto la amplitud de la réplica de señal se tiene que limitar por un limitador de diodo en una entrada de un circuito detrás de la barrera capacitiva. Además, un amplificador de entrada en el circuito detrás de la barrera capacitiva transforma el par de señales en una señal simple. Con lo cual la anchura de pulso se distorsiona adicionalmente, ya que una completa simetría en la variación de señal de salida del amplificador nunca se puede sostener. En la interfaz de aislamiento con el acoplamiento capacitivo, es inmanente una limitación porque ninguna información que no varíe en tiempo se puede transmitir mediante esto debido a la barrera capacitiva. Por lo tanto, después de una conexión o, cuando por un tiempo prolongado no ha tenido lugar algún cambio de la señal de salida del circuito en el extremo de entrada de la barrera capacitiva, después de un primer cambio en el estado lógico de la señal de salida del circuito en el extremo de salida de la barrera capacitiva, la señal en el extremo de salida de la barrera capacitiva se pone en el estado lógico correcto, que está en el estado lógico de la señal de salida. Consecuentemente, el problema técnico a ser resuelto por la presente invención es encontrar tal interfaz de bajo precio con una barrera capacitiva y un método para transmitir una señal por medio de tal interfaz de aislamiento que entre circuitos en el extremo de entrada y en el extremo de salida de la barrera capacitiva será posible incluso la transmisión de datos más rápida, con lo cual en el circuito en el extremo de entrada, se formará una señal que será la señal de entrada más apropiada para el circuito en el extremo de salida y la transmisión será insensible a una variación muy rápida de la diferencia potencial eléctrica, incluso en el intervalo de 10 ¾?/µe, entre los suministros de los circuitos de entrada y de salida, y al mismo tiempo la interfaz de aislamiento con la barrera capacitiva se debe completar, de modo que el circuito de recepción pasará al estado lógico correcto inmediatamente después de su conexión y permanecerá en el estado correcto también cuando por un tiempo prolongado no haya tenido lugar algún cambio en la señal de salida del circuito en el extremo de entrada de la barrera capacitiva.

El problema técnico se resuelve por una interfaz de aislamiento con una barrera capacitiva, que comprende: en el extremo de entrada de la barrera capacitiva, un circuito de entrada con salidas diferenciales para una primera y una segunda señales de salida lógicas, respectivamenter que son réplicas de una señal de entrada transmitida y son complementarias entre si, un primero y un segundo capacitores de barrera para la primera y la segunda señales lógicas, respectivamente, en el extremo de salida de la barrera capacitiva, un circuito de salida con- entradas para una primera y segunda señales de entrada lógicas, respectivamente, que son complementarias entre si, cuyo circuito de salida comprende un primero y un segundo comparadores de voltaje, la interfaz de aislamiento de la invención con la barrera capacitiva se caracteriza porque en el circuito de entrada, se proporcionan una primera y una segunda unidades de integración, a través de las cuales la primera señal de salida lógica y la segunda señal de salida lógica, respectivamente, pasadas y por medio de cuyas constantes de tiempo se ajustan las proporciones de pendientes de los limites de las señales o los tiempos de elevación y-caída, y porque a una terminal de salida del primero y el segundo capacitores de barrera por un lado y a una terminal potencial común del circuito de salida por otro lado tal como un primer resistor y un segundo resistor, respectivamente, están conectados, porque la constante de tiempo de una primera unidad de diferenciación se produce de un primer capacitor de barrera y del primer resistor y porque la constante de tiempo de la segunda unidad de diferenciación se produce del segundo capacitor de barrera y del segundo resistor son más cortas que los tiempos de elevación y de caída de las señales de salida lógicas son las réplicas de la . señal de entrada transmitida . La interfaz de aislamiento de la invención con una barrera capacitiva se caracteriza además porque la primera señal de entrada lógica y la segunda señal de entrada lógica del circuito de salida__ se conducen directamente a una primera y una segunda entradas, respectivamente, del primer- comparador de voltaje así como a una segunda y primera entradas, respectivamente, del segundo comparador de voltaje y porque una salida del primer comparador de voltaje y una salida del segundo comparador de voltaje se conectan a entradas de un conmutador alternante, cuya salida es una salida de la interfaz de aislamiento con la barrera capacitiva. La interfaz de aislamiento de la invención con una barrera capacitiva se completa de modo que una entrada de la interfaz de aislamiento básico de la invención con una barrera capacitiva se conecta a una entrada de control de un modulador de anchura de pulso, a cuya segunda entrada se conduce interrumpidamente una señal de frecuencia constante y cuya salida está conectada a una entrada de una interfaz de aislamiento auxiliar · provista para la transmisión sobre un canal de comunicación auxiliar, y porque la salida de la interfaz de aislamiento básico con la barrera capacitiva y una salida de la interfaz de aislamiento auxiliar para la transmisión sobre el canal de comunicación auxiliar están conectadas a entradas de un circuito lógico de decisión que se sostiene por un estado lógico correcto de la señal transmitida por la interfaz de aislamiento básico con la barrera capacitiva y porque una salida del circuito lógico de decisión es la salida de la interfaz de aislamiento con la barrera capacitiva. La interfaz de aislamiento, completa, de la invención con una barrera capacitiva se caracteriza además porque las unidades de extremo de salida individuales de la interfaz de aislamiento básico con la barrera capacitiva se encienden o se apagan dependiendo de la presencia de la señal modulada en la salida de la interfaz de aislamiento auxiliar para la transmisión sobre el canal de comunicación auxiliar. El problema técnico también se resuelve por un método para transmitir una señal a ' través de una interfaz de aislamiento con una barrera capacitiva, el método de la invención está caracterizado porque en un circuito de entrada de la interfaz de aislamiento con la barrera capacitiva por medio de la integración con una constante de tiempo apropiada, se ajustan las proporciones de pendientes de los límites o los tiempos de elevación y caída de réplicas de señales de la señal de entrada transmitida y porque las réplicas de señales se diferencian en una primera unidad de diferenciación y una segunda unidad de diferenciación, respectivamente, de la barrera capacitiva y porque las constantes de tiempo de la primera y la segunda unidades de diferenciación son más cortas que los tiempos de elevación y caída de las réplicas de señales de la señal de entrada transmitida. El método de la invención para transmitir señales a través de la interfaz de aislamiento con la barrera capacitiva se caracteriza además porque señales de las derivadas generadas en las unidades de diferenciación de la barrera capacitiva se conducen directamente a dos comparadores de voltaje comprendidos en un circuito de salida de la interfaz de aislamiento con la barrera capacitiva . El método inventivo completo para transmitir una señal a través de La interfaz de aislamiento con la barrera capacitiva se caracteriza porque", además de transmitir la señal de entrada a través de una interfaz de aislamiento básico con la barrera capacitiva, se realiza sin interrupción una transmisión de una señal de frecuencia constante que es modulada en anchura de pulso por la señal de entrada transmitida, se realiza a través de una interfaz de aislamiento auxiliar para transmisión sobre un canal de comunicación auxiliar y porque, con respecto a la modulación de la señal modulada en anchura de pulso transmitida, se ajusta el estado lógico de una señal de salida transmitida por la interfaz de aislamiento con la barrera capacitiva. La invención ahora se describirá ahora con mayor detalle y numerosas ventajas logradas se presentarán por medio de la descripción de una modalidad de una interfaz de aislamiento con una barrera capacitiva y un método realizado por la interfaz para transmitir una señal y con referencia a los dibujos y gráficas anexos que representan en la Figura 3 una presentación esquemática de una interfaz de aislamiento como se completa por la invención, en donde una interfaz de aislamiento básico de la invención con una barrera capacitiva, un modulador de anchura de pulso y una interfaz de aislamiento auxiliar para transmitir una señal de frecuencia constante que se modula por una señal de entrada, están conectados con el fin de transmitir la información en el estado lógico de la señal transmitida; la Figura 4 es el desarrollo de tiempo de una señal de entrada y el desarrollo de tiempo de réplicas de señales de la señal de entrada como se obtiene por la interfaz de aislamiento de la invención con una barrera capacitiva, las réplicas tienen enfrente de una unidad de diferenciación y detrás los limites con la proporción de pendientes de 1 V/ns, así como el desarrollo de tiempo de una señal de salida; la Figura 5 es el desarrollo de tiempo de las mismas señales que en la Figura 4 con réplicas de señales de entrada que tienen la proporción de pendientes de 12 V/ns. La interfaz de aislamiento básico de la invención con una barrera capacitiva se representa en una forma simplificada como una parte del circuito en la Figura 3. Comprende la siguientes unidades.

En el extremo de entrada de la barrera capacitiva, un circuito de entrada Al con salidas diferenciales para una primera y una segunda señales de salida lógicas Ulo+ y Ulo-, respectivamente, que son réplicas de una señal de entrada transmitida Ui y son complementarias entre si. En el circuito de entrada Al, se proporcionan una primera unidad de integración (Rl, Cl)+ y una segunda unidad de integración (Rl, Cl)-, a través de las cuales la primera señal de salida lógica ülo+ y la segunda señal de señal lógica ülo-, respectivamente, han pasado. Por medio de las constantes de tiempo de las unidades de integración (Rl, Cl)± se ajustan las proporciones de pendientes de los limites de las señales Ulo± o los tiempos de elevación y caída de las señales Ulo±. Posteriormente un primer capacitor de barrera C+ y un segundo capacitor de barrera C-, a los cuales se conducen la primera señal lógica Ulo+ y la segunda señal lógica Ulo+ y a cuya terminal de salida por un lado y a una terminal potencial común de un circuito de salida A2 por otro lado, de modo tal que el primer resistor R+ y el segundo resistor R-, respectivamente, están conectados porque la constante de tiempo de una primera unidad de diferenciación (C+, R+) producida del primer capacitor de barrera C+ y el primer resistor R+, y la constante de tiempo de una segunda unidad de diferenciación (C-, R-) producida del segundo capacitor de barrera C- y del segundo resistor R-, son más cortas que los tiempos de elevación y caida de las señales de salida lógicas ülo+ y Ulo- son las réplicas de la señal de entrada transmitida Ui. Aqui, en la interfaz de aislamiento propuesta para transmitir una señal digital con la frecuencia hasta de 100 MHz, las constantes de tiempo del primero y el segundo circuitos de diferenciación son del orden de magnitud de 1 ns o incluso inferiores. En el primer circuito de diferenciación (C+, R+) la señal Ulo+ se transforma en una señal U2i+ y sobre el segundo circuito de diferenciación (C-, R-) la señal Ulo- se transforma en una señal U2Í-. Las señales U2i+ también son complementarias entre si. - En el extremo de salida de la barrera capacitiva, se proporcionan un circuito de salida A2 con entradas para una primera señal de entrada lógica U2i+ y una segunda señal de entrada lógica U2i-, respectivamente. El circuito de salida A2 comprende un primer comparador de voltaje Co+ y un segundo comparador de voltaje Co-. El potencial alto y bajo de la fuente de suministro de voltaje para el circuito de entrada Al son Ul± y para el circuito de salida A2 son Ü2±. De acuerdo a la invención, las constantes de tiempo de las unidades de integración (Rl, Cl)+ se eligen de modo que las proporciones de pendientes de los limites de las señales Ulo± o los tiempos de elevación y caída de las señales ülo± se ajustan de tal manera que estos tiempos son más prolongados que las constantes temporales de la primera y la segunda unidades de diferenciación, respectivamente, las cuales, sin embargo, deben estar en el orden de magnitud de 1 ns o incluso menor. Específicamente al controlar las proporciones de pendientes de los límites de las señales de salida Ulo± del circuito Al, se controlan la amplitud y la duración de tiempo de las señales de entrada U2i±- del circuito A2. la salida de las señales Ulo± con proporciones de pendientes inferiores de los límites, por ejemplo con la proporción de pendientes de 1 V/ns en la Figura 4, surgen señales más bajas Ü2i± con una duración de tiempo más prolongada. Y la otra manera completa, la salida de las señales Ulo± con límites graduados, por ejemplo con la proporción de pendientes de 12 V/ns en la Figura 5, surgen señales U2i± superiores con una duración de tiempo más corta. Para las proporciones de pendientes de 1 V/ns y 12 V/ns de los límites en las Figuras 4 y 5, respectivamente, en las primeras dos ventanas, se representan el desarrollo de tiempo de la señal de entrada Ui y de las señales de salida Ulo± del circuito Al y en las dos últimas ventanas, el desarrollo de tiempo de las señales de entrada U2i± del circuito ?2 y de la segunda señal de salida üout del circuito A2. En t = 90 ns, la diferencia potencial entre la fuente de suministro del primer circuito Al y la fuente de suministro del segundo circuito A2 empezó a crecer y en t = 150 ns alcanzó el valor de 50 V. Las señales de entráda 02i± del circuito A2 (tercera ventana) consisten de pulsos de 50 mV con la duración de tiempo de 10 ns para la proporción de pendientes de 1 V/ns de los limites de las señales Ulo± (Figura 4) y de pulsos de aproximadamente 600 mV con la duración de tiempo de 1 ns para la proporción de pendientes de 12 V/ns de los limites de las señales ülo± (Figura 5) . En el circuito de salida A2, la primera señal de entrada lógica U2i+ y la segunda señal de entrada lógica U2i- se conducen directamente a una primera y una segunda entradas, respectivamente, del primer comparador de voltaje Co- asi como a una segunda y una primera entradas, respectivamente, del segundo comparador de voltaje Co-. Una salida del primer comparador de voltaje Co+ y una salida del- segundo comparador de voltaje Co- están conectadas a las entradas ' de un conmutador alternante F. La salida del conmutador alternante F es al mismo tiempo una salida de la interfaz de aislamiento básico de la invención con la barrera capacitiva.

Como se mostró anteriormente, con respecto a las características de los comparadores Coi y también a la velocidad máxima de la transmisión de datos así como a la inmunidad de la diferencia potencial de variación más rápida entre las fuentes de suministro de los circuitos Al y A2, se generan las señales de entrada más favorables U2i± para el circuito de salida A2. Las constantes de tiempo de las unidades de diferenciación (C+, R+) y (C-, R-) , sin embargo, se eligen ¦ con respecto a la velocidad de variación máxima de la diferencia potencial entre las fuentes de suministro de voltaje de los circuitos Al y A2. Si esta velocidad de variación máxima es de 10 kV/ s, el dimensionamiento de las unidades de diferenciación debe ser tal que la diferencia potencial de variación dé como resultado voltajes directos sobre las entradas del circuito ?2 que caigan en el intervalo de valores tolerables para este circuito. Específicamente, la amplitud de las señales U2i± depende solamente de la proporción de variación de las señales ülo± y no de su amplitud. En la interfaz de aislamiento de la invención con la barrera capacitiva, el circuito A2 nunca se sobrecarga por señales de entrada U2i+, ya que de acuerdo a la invención sus amplitudes y duraciones de tiempo se pueden determinar con untamente de manera exclusiva solamente por los tiempos de elevación y los tiempos de calda de las señales Dlo+ y por las constantes de tiempo de la primera y la segunda unidades de diferenciación. Sin embargo, en tecnologías modernas de submicrómetros , la proporción de variación de señales está en la región de 1 V/ns a 10 V/ns. Las constantes de tiempo de las unidades de diferenciación se acortan fuertemente y, preferentemente, son inferiores a 1 nanosegundo. Ya que las amplitudes de las señales de entrada U2í± son ajustables y por lo tanto conocidas, en el circuito A2 no se necesitan amplificadores enfrente de los comparadores de voltaje Co+. Esto hace posible que la anchura de pulso se conserve desde el circuito Al hasta el circuito A2 de manera extremadamente precisa, un error es inferior a 0.5 ns, ya que las señales complementarias U2i± se reciben por dos comparadores iguales Co±, el primero detecta una transición desde el estado 0 hacia el estado 1 y el segundo detecta una transición desde el estado 1 hacia el estado 0. Por medio de la interfaz de aislamiento de la invención con la barrera capacitiva, se hace posible una transmisión de datos hasta la frecuencia de 100 MHz, lo que representa un mejoramiento del estado de la técnica por dos órdenes de magnitud.

A través de la interfaz de aislamiento de la invención con la barrera capacitiva, se han resuelto dos grandes problemas de la transmisión de datos: la interfaz de aislamiento de la invención es inmune desde la variación rápida en el orden de magnitud de 10 kV/ s de la diferencia potencial entre las fuentes de suministro de voltaje para los circuitos Al y A2, de modo que esta variación de diferencia potencial se refleja sobre las señales de entrada U2i± como una contribución de voltaje directo sin alteración por debajo de 1 voltio; " sólo por la forma de las señales de salida en fase mutuamente opuestas Ulo± del circuito Al, se determina la forma de las señales de entrada U2i± del circuito A2. En la Figura 3, se representa la interfaz de aislamiento completa de la invención con una barrera capacitiva, en donde, además de la interfaz de aislamiento básico (Al, C+, C-, R+, R-, A2) de la invención con una barrera capacitiva para transmisión rápida de datos sobre el canal de comunicación básico BCC, está comprendida también una interfaz de aislamiento auxiliar para transmisión sobre un canal de comunicación auxiliar (ACC) . Como la interfaz de aislamiento auxiliar también se puede utilizar la interfaz de aislamiento descrita (Al, C+, C-, R+, R-, A2) de la invención con una barrera capacitiva o una interfaz de aislamiento con una velocidad de transmisión de datos alcanzable más baja y por lo tanto que tiene un consumo de corriente eléctrica sustancialmente inferior. La entrada de la interfaz de aislamiento básico (Al, C+, C-, R+, R-, A2) con la' barrera capacitiva se conecta a una entrada de control de un modulador de anchura de pulso PWM, a cuya segunda entrada se conduce de manera ininterrumpida una señal de frecuencia constante, por ejemplo de un oscilador O. Una señal de salida del modulador de anchura de pulso PWM modulada por la señal de entrada Ui a ser transmitida, se conduce a una entrada de la interfaz de aislamiento auxiliar proporcionada para la transmisión sobre el canal de comunicación auxiliar ACC. En la salida del canal de comunicación auxiliar ACC, está presente de manera ininterrumpida una señal de salida auxiliar Uouta. En esta señal, la proporción entre la duración de tiempo de nivel lógico alto y la duración de tiempo de nivel lógico bajo no es constante. Si la señal de entrada Ui está en el nivel lógico alto, la señal de salida Uouta, por ejemplo, tiene el nivel lógico alto en una porción de periodo más prolongado y el nivel lógico bajo en una porción de periodo más corto y la situación se invierte si la señal de entrada Ui está en el nivel lógico bajo. El dato siempre presente en la proporción entre las duraciones de los niveles lógicos alto y bajo de la señal modulada en anchura de pulso de frecuencia constante Uouta representa una información sobre el estado lógico de la señal Ui en la entrada de la parte emisora de la interfaz de aislamiento completa con la barrera capacitiva. De esta manera, la parte ' emisora de la interfaz de aislamiento transporta información adicional importante a la parte receptora en el otro lado de la barrera de aislamiento. Específicamente, la parte receptora de datos, que es el consumidor de corriente eléctrica principal en el circuito de recepción, se puede apagar cuando la parte emisora no está activa, o la entrada de la parte receptora se reajusta por medio de la información cuando la señal de entrada Ui no ha cambiado por un tiempo prolongado, de 1 ]is a 100 ps, o inmediatamente después de encender la parte receptora, se ajusta el estado lógico correcto de su propia señal o inicializa la señal de salida de la parte receptora tan pronto como se ha determinado el estado lógico de la señal de entrada Ui de la parte emisora. Aquí, para ajustar el estado lógico correcto de la señal de salida en la parte receptora de la interfaz de aislamiento completa con la barrera capacitiva no es necesario esperar el primer cambio de la señal de la parte emisora. Para este fin, la salida de la interfaz de aislamiento básico (Al, C+, C-, R+, R-, A2) con la barrera capacitiva y la salida de la interfaz de aislamiento auxiliar para transmisión sobre el canal de comunicación auxiliar ACC, se conectan a entradas de un circuito lógico de decisión DLC que sustenta un estado lógico correcto de la señal transmitida. La salida del circuito lógico de decisión DLC es la salida de la interfaz de aislamiento con la barrera capacitiva.

Claims

24 REIVINDICACIONES

1. Interfaz de aislamiento con una barrera capacitiva, que comprende: en el extremo de entrada de la barrera capacitiva un circuito de entrada (Al) con salidas diferenciales para una primera y una segunda señales de salida lógicas Ulo+ y Ulo-, respectivamente, que son réplicas de una señal de entrada transmitida Ui y son complementarias entre si; un primer capacitor de barrera (C+) y un segundo capacitor de barrera (C-) para la primera y la segunda señales lógicas Ulo+ y Ulo-, respectivamente; en el extremo de salida de la barrera capacitiva, un circuito de salida (A2) con entradas para una primera señal de entrada lógica U2i+ y una segunda señal de entrada lógica U2i-, respectivamente, que son complementarias entre si, y el circuito de salida (A2) comprende un primer comparador de voltaje (CO+) y un segundo comparador de voltaje (Co-), y caracterizada porque en el circuito de entrada (Al) se proporcionan una primera unidad de integración (Rl, Cl)+ y una segunda unidad de integración (Rl, Cl)-, a través de las cuales la primera señal de salida lógica Ulo+ y la segunda señal de salida lógica Ulo-, respectivamente, se pasa y por medio de cuyas constantes de tiempo las proporciones de pendientes de los limites de las señales Ulo± o los tiempos de elevación y 25 caída de las señales Ulo± se ajustaron; y porque a una terminal de salida del primer capacitor de barrera (C+) y del segundo capacitor de barrera (C-) por un lado y a una terminal potencial común del circuito de salida (A2) por otro lado, tal como un primer resistor (R+) y un segundo resistor (R-) están conectados; porque la constante de tiempo de una primera unidad de diferenciación (C+, R+) producida del primer capacitor de barrera (C+) y del primer resistor (R+) y porque la constante de tiempo de la segunda unidad de diferenciación (C-, R-) producida del segundo capacitor de barrera (C-) y del segundo resistor (R-) son más cortas que los tiempos de elevación y caída de las señales de salida lógica ülo+ y Ulo- son las réplicas de la señal de entrada transmitida Ui .

2. Interfaz de aislamiento con una barrera capacitiva según la reivindicación 1, caracterizada porque la primera señal de entrada lógica U2i+ y la segunda señal de entrada lógica U2i- del circuito de salida (A2) se conducen directamente hacia una primera y una segunda entradas, respectivamente, del primer comparador de voltaje (Co+) así como hacia una segunda y primera entradas, respectivamente, del segundo comparador de voltaje (Co-) y porque una salida del primer comparador de voltaje (Co+) y una salida del segundo comparador de voltaje (Co-) están 26 conectadas a las entradas de un conmutador alternante (F) , cuya salida es una salida de la interfaz de aislamiento con la barrera capacitiva.

3. Interfaz de aislamiento con una barrera capacitiva según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque una entrada de la interfaz de aislamiento básica (Al, C+, C-, R+, R-, A2) con una barrera capacitiva está conectada a una entrada de control de un modulador de anchura de pulso (PWM) , a cuya segunda entrada se conduce ininterrumpidamente una señal de frecuencia constante y cuya salida está conectada a una entrada de una interfaz de aislamiento auxiliar provista para la transmisión sobre un canal de comunicación auxiliar (ACC) ; porque la salida de la interfaz de aislamiento básica (Al, C+, C-, R+, R-, A2) con la barrera capacitiva y una salida de la interfaz de aislamiento auxiliar para la transmisión sobre el canal de comunicación auxiliar (ACC) están conectadas a entradas de un circuito lógico de decisión (DLC) que se proporciona para un estado lógico correcto de la señal transmitida por la interfaz de aislamiento básica (Al, C+, C-, R+, R-, A2) con la barrera capacitiva, y porque una salida del circuito lógico de decisión (DLC) es la salida de la interfaz de aislamiento con la barrera capacitiva. 27

4. Interfaz de aislamiento con una barrera capacitiva según la reivindicación 3, caracterizada porque las unidades de extremo de salida individuales de la interfaz de aislamiento básica (Al, C+, C-, R+, R-, A2) con la barrera capacitiva se encienden o se apagan dependiendo del estado de la señal modulada en la salida de la interfaz de aislamiento auxiliar para la transmisión sobre el canal de comunicación auxiliar (ACC) .

5. Método para transmitir una señal a través de una interfaz de aislamiento con una barrera capacitiva, caracterizado porque en un circuito de entrada de la interfaz de aislamiento con la barrera capacitiva por medio de una integración con una constante de tiempo apropiada, se ajustan las proporciones de pendientes de los limites o los tiempos de elevación y caida de réplicas de señales Ulo+ y Ulo- de la señal de entrada transmitida Ui y porque las réplicas de señales ülo+ y Ulo- se diferencian en una primera unidad de diferenciación y en una segunda unidad de diferenciación, respectivamente, de la barrera capacitiva; y porque las constantes de tiempo de la primera y la segunda unidades de diferenciación son más cortas que los tiempos de elevación y caida de las réplicas de señales ülo+ y Ulo-, respectivamente, de la señal de entrada transmitida Ui . 28

6. Método para transmitir una señal a través de una interfaz de aislamiento con una barrera capacitiva según la reivindicación 5, caracterizado porque señales U2i± de las derivadas realizadas en las unidades de diferenciación de la barrera capacitiva se conducen directamente a dos comparadores de 'voltaje comprendidos en un circuito de salida de la interfaz de aislamiento con la barrera capacitiva.

7. Método para transmitir una señal a través de una interfaz de aislamiento con una barrera capacitiva según la reivindicación 5 ó 5, caracterizado porque además de transmitir la señal de entrada Ui a través de la interfaz de aislamiento básica con la barrera capacitiva, se realiza de manera ininterrumpida la transmisión de una señal de frecuencia constante Uia, la cual está modulada en anchura de pulso con la señal de entrada transmitida Ui, a través de una interfaz de aislamiento auxiliar para la transmisión sobre un canal de comunicación auxiliar (ACC) y porque de acuerdo a una modulación de la señal modulada en anchura de pulso transmitida Uouta, se ajusta el estado lógico de una señal de salida Uout transmitida por la interfaz de aislamiento con la barrera capacitiva.