WO2020127894A1 - Circuit assembly for converting a differential input signal into a square output signal - Google Patents

Circuit assembly for converting a differential input signal into a square output signal Download PDF

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WO2020127894A1
WO2020127894A1 PCT/EP2019/086558 EP2019086558W WO2020127894A1 WO 2020127894 A1 WO2020127894 A1 WO 2020127894A1 EP 2019086558 W EP2019086558 W EP 2019086558W WO 2020127894 A1 WO2020127894 A1 WO 2020127894A1
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input
output
signal
connection
resistance element
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PCT/EP2019/086558
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German (de)
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Inventor
Wolfgang Fischer
Tobias Kirchner
Jonathan Mueller
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0097Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating speed signals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/182Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings

Definitions

  • Circuit arrangement for converting a differential input signal into a rectangular output signal
  • the present invention relates to a circuit arrangement for converting a differential input signal into a rectangular output signal.
  • Internal combustion engines are essential input variables for many functions of the electronic engine control. To determine them, a body rotating with the crankshaft of the internal combustion engine can be used in the same
  • Markings can be provided at angular distances.
  • the passing of a mark as a result of the crankshaft rotation can be detected by a sensor and passed on to an electronic evaluation system as an electrical signal.
  • This electronics determines the respective stored signal for the marking or measures one for the respective angular position of the crankshaft
  • Time difference between two markings and, based on the known angular distance between two markings, can determine the angular velocity and the speed from this.
  • motor vehicles especially ATV (All Terrain Vehicle)
  • ATV All Terrain Vehicle
  • Markings are provided, for example, by teeth of a metallic gear wheel, a so-called sensor wheel, which cause a change in the magnetic field due to their movement in the sensor.
  • a gap of a few teeth can serve as a reference mark for the detection of the absolute position. While 60-2 teeth are mostly used in cars (even distribution of 60 teeth, two being left out), encoder wheels with 36-2, 24-2 or 12-3 teeth are also used for motorcycles or motorcycles. With this indirect principle of
  • the resolution of the rotational speed signal or the absolute detection of the angular position is determined by the number of teeth and by reliable detection of the reference mark.
  • a use of the electrical output variables of an electrical machine (generator) driven via the crankshaft is used, for example, in DE 10 2014 206 173 A1 for determining the speed.
  • one or more signals of the electrical machine are evaluated, each of which has one or more values, each of which occurs at least once per revolution of the rotor of the electrical machine.
  • the speed is calculated by calculating a time difference between two occurrences of values.
  • DE 10 2016 221 459 A1 discloses the use of such electrical output variables for determining an angular position of a crankshaft of an internal combustion engine.
  • a crankshaft of an internal combustion engine for this purpose, a crankshaft of an internal combustion engine.
  • the angular position of the crankshaft is calculated from the angular position and an angular offset.
  • the circuit arrangement has a first input connection and a second input connection for feeding the differential input signal into an input signal path, a first potential connection and a second potential connection for connection to a supply voltage, and an output connection for outputting the rectangular output signal.
  • a source can be connected to the input connections that generates the differential input signal, for example a generator or a corresponding electrical machine.
  • a differential input signal is understood to be a signal consisting of two antiphase signal parts, each of which is present at one of the inputs. In the case of a generator, a differential signal is present in particular at both ends of a stator phase winding.
  • a computing unit for example, can be connected to the output connection
  • a DC voltage source e.g. a battery, are connected to supply the circuit arrangement or its components with electrical energy.
  • the circuit arrangement has a signal evaluation unit with a first input, a second input and an output, which is designed to show at its output whether an input signal has a positive or negative potential difference between the first input and the second input. In particular, this can be done by means of a positive and negative output signal level, in particular zero crossings of the input signal being output at the output as signal edges.
  • a signal evaluation unit can in particular be a Amplifier circuit with a first input (in particular non-inverting input), a second input (in particular inverting input) and an output.
  • the inputs and outputs of the amplifier circuit are each connected in a signal path to the corresponding inputs and outputs of the signal evaluation unit.
  • the amplifier circuit can in particular have an operational amplifier, a comparator, a differential amplifier or also corresponding discrete circuits with comparable functionality.
  • the first input is via the input signal path
  • Signal evaluation unit connected to the first input connection, the second input of the signal evaluation unit to the second
  • the signal evaluation unit expediently supplies the differential input signal and converts it into the rectangular output signal, which is forwarded or made available to the output connection.
  • the circuit arrangement is set up to convert a differential, analog input signal, in particular a symmetrical, periodic signal, into a rectangular, digital output signal, in particular with two discrete levels.
  • the circuit arrangement represents the zero crossings of the input signal as edges of the output signal, in particular as rising or falling edges in the output signal.
  • the current level of the output signal expediently indicates whether there is currently a positive or a negative potential difference between the input connections.
  • a positive input signal or a positive input voltage ie potential at the first input connection higher than at the second
  • the output is switched in particular when the sign of the difference in the inputs changes, that is to say there is a zero crossing in the differential input signal.
  • an electrical signal from a generator or a corresponding electrical machine can be used as the input signal, in particular a voltage or current signal from such an electrical machine, advantageously a phase voltage or a phase current of a phase of the electrical machine.
  • Circuit arrangement an analog electrical signal of the electrical
  • Machine are digitized, for example for evaluating or monitoring the electrical machine or components connected to it.
  • a phase of an electrical machine or its two ends is therefore advantageously connected to the first input connection and the second input connection.
  • the circuit arrangement is particularly suitable for use in a vehicle, in particular for an electrical machine coupled to a crankshaft of an internal combustion engine of the vehicle, which is e.g. as
  • Alternator can be formed. Electrical signals of the electrical machine, in particular phase currents or phase voltages, have zero crossings, which occur at least once per revolution of the rotor and thus per revolution of the coupled internal combustion engine. An evaluation of these zero crossings, in particular the time intervals between these zero crossings, expediently enables conclusions to be drawn about the speed of the internal combustion engine.
  • the circuit arrangement can thus advantageously be supplied with a phase current or a phase voltage of such an electrical machine as a differential input signal, so that zero crossings of this input signal in flanks of the rectangular output signal
  • a phase of an electrical machine of a vehicle is therefore advantageously connected to the first and second input connection.
  • Is at the first and second potential connection advantageously a battery connected, preferably one
  • the circuit arrangement thus provides in particular a circuit
  • Circuit arrangement in particular extracting information from the electrical signals of such an electrical machine and providing them in a suitable form for digital evaluation in a computing unit, for example in the form of a control unit or
  • the circuit arrangement is thus particularly suitable for methods for determining a rotational speed of a crankshaft
  • Signal processing unit for filtering the input signal is in the
  • the signal processing unit functions in particular as a filter, for example as a low-pass filter. With the aid of the signal processing unit, interference in particular can thus be removed from the input signal in order to evaluate the
  • the signal processing unit has, for example, two resistance elements and a capacitor.
  • the circuit arrangement preferably also has one
  • Signal conditioning unit for conditioning the input signal.
  • This signal processing unit is preferably the signal processing unit in the
  • the signal processing unit can in particular process the input signal to enable processing in the subsequent circuit parts.
  • the input signal can be provided with a voltage offset by the signal processing unit in order to follow it into an optimal operating point Shift circuit parts.
  • the signal processing unit has, for example, four resistance elements and three capacitors.
  • the circuit arrangement preferably also has a limiting unit for limiting the voltage and the current of the input signal.
  • This limiting unit is preferably connected upstream of the signal processing unit in the input signal path. Depending on the voltage amplitude or power of the input signal, its voltage and current can be adjusted using the
  • Limiting unit are limited at the beginning, so as not to overload or damage the subsequent circuit parts.
  • Limiting unit has, for example, two resistance elements and two diodes.
  • the signal processing unit is
  • the signal processing unit is advantageously connected downstream of the signal processing unit.
  • Figure 1 shows schematically a preferred embodiment of a
  • Circuit arrangement according to the invention as a blockidagram.
  • Figure 2 shows schematically a preferred embodiment of a
  • FIG. 3 shows schematically a preferred embodiment of a
  • Rectifier circuit as a circuit diagram.
  • Figure 4 shows schematically a preferred embodiment of a
  • Circuit arrangement according to the invention as a circuit diagram.
  • Circuit arrangement 100 is shown schematically as a block diagram.
  • the individual function blocks shown in FIG. 1 represent different circuit parts of the circuit arrangement 100.
  • the circuit arrangement 100 has a first potential connection V + and a second potential connection V- for connection to a
  • a first function block 110 is for supply to the subsequent ones
  • function block 110 can include, for example, support capacitances, voltage regulators, voltage or current limiters (in particular resistance).
  • the circuit arrangement 100 comprises a first input connection In + and a second input connection In- for feeding a differential input signal into an input signal path, which is one of the function blocks 120, 130, 140, 150 and 160 rectangular output signal is converted, which at a
  • Output connector Out is output.
  • Function block 120 is provided as a limiting unit for voltage and / or current limitation. Depending on the voltage amplitude or power of the input signal, it may be necessary to limit its voltage and current on the input side with the aid of function block 120 in order not to overload or damage the subsequent circuit parts.
  • Function block 130 is provided as a signal processing unit. It may be necessary to process a limited input signal to enable processing in the subsequent steps.
  • the function block 130 can provide the input signal with a voltage offset for this purpose in order to shift it into an optimal operating point of subsequent blocks.
  • Function block 140 is provided as a signal processing unit. To enable usable evaluation of the signal, interference can be removed from the input signal in function block 140 using a filter, e.g. using a low pass filter.
  • Function block 150 is designed as a signal evaluation unit.
  • the circuit arrangement 100 is provided to show at its output whether the input signal has a positive or negative potential difference.
  • the input signal is evaluated or converted in the function block 150 in such a way that zero crossings of the input voltage are output at the output as (steepest possible) signal edges, so that a rectangular output signal arises from any input signal, which is the sign of the input voltage by its Level and the zero crossings of the input voltage as rising or falling edges.
  • a positive sign of the input voltage is shown in particular as a high level and a negative sign in particular as a low level.
  • 150 in particular evaluated which sign the input voltage has and generates a corresponding signal for the output stage.
  • the output signal can be amplified accordingly depending on the required output voltage and output power and can be output at the output of the circuit arrangement 100.
  • Figure 2 shows schematically a preferred embodiment of a
  • Circuit arrangement 100 as a circuit diagram.
  • An amplifier circuit here having an operational amplifier OPV and a resistance element R10 and a capacitor C6 represents the signal evaluation unit or the function block 150
  • Input signal path is a first input of the operational amplifier OPV connected to the first input connection ln + and a second input of the operational amplifier OPV is connected to the second input connection In-.
  • a first supply voltage connection of the operational amplifier OPV is connected to the first potential connection V + and a second one
  • Resistor element R10 and the first capacitor C6 connected to the first input of the operational amplifier OPV or fed back.
  • a resistance element R1 is the first potential connection V +
  • Function block 110 for current limitation and voltage stabilization for the voltage supply.
  • the capacitor C5 is in parallel with the
  • the delimitation unit or the function block 120 has two
  • Input connections and two output connections in the input signal path is realized in the form of two resistance elements R2 and R3 and two diodes D1 and D2.
  • the resistance element R2 is between a first input connection and a first output connection
  • An anode of diode D1 is with the first
  • Resistor element R2 is connected and a cathode of this diode D1 to the second potential connection V-. Accordingly, an anode of the diode D2 is connected to the second resistance element R3 and the cathode of this diode D2 is connected to the second potential connection V-. Diodes D1 and D2 limit positive input voltages to theirs
  • the dimensioning of the resistance elements R2 and R3 can take place depending on the expected maximum input voltage and the associated power loss that may occur at the diodes D1 and D2.
  • resistance elements R2 and R3 and the diodes D1 and D2 are each dimensioned identically.
  • the signal processing unit or the function block 130 has two
  • Input connections and two output connections in the input signal path and is realized in the form of with four resistance elements R4, R5, R6, R7 and three capacitors C1, C2, C3.
  • the resistance elements R6 and R7 are connected as voltage dividers in parallel between the first potential connection V + and the second potential connection V-.
  • the capacitor is C1 switched between a first input connection and a first output connection of the signal processing unit and on the input side with the
  • the capacitor C2 is between a second input terminal and a second one
  • the first capacitor C1 is connected to the resistance element R6 via the resistance element R4 and the capacitor C2 is connected to the resistance element R7 via the resistance element R5.
  • the capacitor C3 is also connected to a point between the resistance elements R6 and R7 and to the second potential connection V-.
  • the capacitors C1, C2, C3 and the resistors R4, R5, R6, R7 are used to provide the input signal limited on the input side with an offset voltage.
  • This offset voltage is selected in particular in this case via the voltage divider R6, R7 so that the differential input signal to be evaluated lies in a suitable range for the subsequent operational amplifier OPV.
  • the capacitor C3 serves to stabilize the offset voltage.
  • the capacitors C1 and C2 pull the limited input voltages to the level of the offset voltage.
  • the dimensioning of these two capacitors C1 and C2 is chosen so large that even for low ones
  • the resistance elements R4 and R5 serve the predetermined
  • the signal processing unit or the function block 140 has two
  • Input connections and two output connections in the input signal path is in the form of two resistance elements R8 and R9 and one
  • Capacitor C4 realized.
  • the resistance element R8 is between a first input connection and a first output connection
  • the resistance element R9 is between a second
  • the capacitor C4 is between the two output terminals of the
  • this capacitor is thus connected upstream of the operational amplifier OPV and expediently connected in parallel to the input connections of the operational amplifier.
  • the differential, offset-shifted input signal is filtered via the resistors R8, R9 and the capacitor C4.
  • This filter behaves in particular like a low-pass filter and is expediently used for high-frequency noise on the input signal, which is caused by
  • the dimensioning takes place in such a way that the highest expected frequency of the input signals is not yet in the
  • the filter's damping range falls.
  • the resistance elements R8 and R9 are dimensioned identically.
  • the operational amplifier OPV indicates at its output by a voltage at the level of its positive supply voltage that the difference in its input signals is positive, and by a voltage at the level of its negative supply voltage that the difference in its input signals is negative. This means that the input is switched whenever the sign of the difference in the input signals changes, i.e. there is a zero crossing in the differential input signal.
  • the output of the operational amplifier OPV is fed back via the resistor R10 and the capacitor C6 to the first input of the operational amplifier OPV. As a result, each time the output is switched, a short pulse is given to the first input, and thus its
  • Feedback thus suppresses noise influences in the area of the zero crossings of the differential input signal and serves as a further security in addition to the low-pass filter.
  • the dimension of the resistance element R10 and the capacitor C6 in particular selects the pulse length in such a way that the pulse is safely over before a new zero crossing of the differential voltage is also present at the inputs for the maximum frequency to be expected.
  • the capacitor C5 serves to stabilize the supply voltage of the operational amplifier OPV and should be placed as close as possible. Suitable dimensions can be proposed, for example, in data sheets of the selected operational amplifier OPV.
  • the first supply voltage connection of the operational amplifier OPV can also be connected via a resistance element R11 to the output of the
  • Operational amplifier OPV connected.
  • the output signal Out can be current limited via this resistance element R11 to subsequent ones To protect circuits.
  • this resistance element R11 is used in particular to deliver a defined signal state at the output for high level when using an operational amplifier with an open collector output.
  • a Zener diode with a corresponding Zener voltage can be connected to limit the voltage between the output Out and the potential connection V-, the anode being connected to the
  • Resistance elements R6 and R7 is generated, the resistance element R7 can be replaced by a Zener diode with the desired Zener voltage, the anode with the potential connection V- and the cathode with
  • Resistor element R4 or R6 is connected.
  • the resistance element R6 acts as a current limiter to protect the Zener diode and as a setting parameter for its operating point and no longer as part of a voltage divider.
  • the circuit arrangement 100 is suitable for use in a vehicle in order to convert an electrical signal from an electrical machine or a generator of the vehicle as a differential, analog input signal into a digital output signal.
  • a phase current or a phase voltage of a phase of such an electrical machine can be used as an input signal. Since such an electrical machine is particularly coupled to an internal combustion engine of the vehicle, the speed of the internal combustion engine can be inferred from characteristic features of this input signal, in particular from the zero crossings or from their time intervals.
  • the rectangular output signal of the circuit arrangement 100 can therefore, for example, be one Control unit of the vehicle can be fed to a determination of the speed.
  • FIG. 3 shows a preferred embodiment of a rectifier circuit 200, which can preferably be used as part of a circuit arrangement 100 according to the invention, in particular when used in a vehicle.
  • Figure 4 shows such a preferred embodiment of an inventive
  • Circuit arrangement 100 in such use in a vehicle.
  • An electrical machine of the vehicle is designated 210 and exemplified as a single-phase electrical machine, but can be seen in FIG.
  • the electrical machine 210 is as one
  • the electric machine 210 is provided for charging a battery that
  • This vehicle battery B +, B- is also connected to the potential connections V + and V- of the circuit arrangement 100 (FIG. 4) as a supply voltage
  • Phase winding of the electrical machine 210 connected the phase voltage of this phase winding is supplied to the circuit arrangement 100 as a differential input signal.
  • the circuit arrangement 100 according to the present invention is particularly advantageously suitable for being used in combination with a
  • Rectifier circuit to be used as shown schematically in Figure 3 and designated 200.
  • Such a rectifier circuit 200 is in the patent application filed on the same day "Circuit arrangement and rectifier circuit for one electrical machine "of the applicant, to which reference is made with regard to details of such a rectifier circuit and the content of which is hereby fully made the content of this application.
  • the rectifier circuit 200 is provided to rectify an AC voltage generated by the electrical machine 210 and provided at outputs Vgen + and Vgen- into a DC voltage which can be used to charge the vehicle battery.
  • the rectifier circuit 200 has one
  • Bridge rectifier 220 consisting of highside switches 200a, 200b and low-side switches 200c, 200d.
  • switches 200a, 200b, 200c, 200d are each designed according to a particularly advantageous embodiment as a circuit arrangement in which a switching transistor M201 is controlled with the aid of a control circuit such that this switching transistor M201 in a first direction from a first to a second of its connections conducts, in particular from a source connection to a drain connection in the case of a MOSFET, and blocks in an opposite direction from the second to the first connection.
  • the switches 200a, 200b, 200c, 200d expediently make it possible to operate the respective switching transistor analogously to a diode and to emulate the behavior of a diode with the respective switching transistor, which, however, has significantly lower power losses than a diode.
  • the switches 200a, 200b, 200c, 200d can be used in the rectifier circuit 200 instead of diodes, as a result of which power losses and a need for cooling elements can be reduced.
  • the respective control circuit for controlling the corresponding switching transistor M201 each comprise a large number of components, in particular a diode D201,
  • switches 200a, 200b, 200c, 200d reference is made to the applicant's parallel patent application mentioned here.
  • the rectifier circuit 200 has a short-circuit unit 230, which can control the switches 200a, 200b, 200c and 200d in such a way that a short-circuit of the phases of the electrical machine 210 is generated.
  • a short circuit can e.g. triggered by an external control device, which can send a control signal or short circuit signal KS to the rectifier circuit 200, for example at a signal input. It is also conceivable that such a short circuit signal by an internal
  • Monitoring unit is triggered.
  • Such a short circuit can be used so that in the case of a fully charged battery, it cannot be charged further and thus not overcharged.
  • Control unit hit for example because the communication line between the short-circuit unit and the control unit is defective, is also used
  • the fault protection unit 240 monitors the output voltage of the
  • Rectifier circuit 200 and thus in particular the battery voltage.
  • the error protection unit expediently triggers a short circuit in the electrical machine.
  • the fault protection unit can also end the short circuit again if safe operation is ensured again.
  • a control signal Off1 can be transmitted from the short-circuit unit 230 to the switch 200a in order to generate such a short circuit and a control signal Off2 to the switch 200b in order to permanently block these highside switches.
  • a control signal On3 can be transmitted from the short-circuit unit 230 to generate a short-circuit to the switch 200c and a control signal On4 to the switch 200d in order to switch these low-side switches permanently on. Thanks to the fully conductive lowside Switches 200c, 200d expediently short-circuit the phase connections of the electrical machine 210 and the blocking highside switches 200a, 200b expediently decouple the electrical machine 210 from the battery.
  • the short-circuit unit 230 and the error protection unit 240 expediently comprise a large number of components, in particular transistors, e.g. MOSFETs, M205, M206, M207, M208, resistance elements R225, R226, R227, R228, R229, a diode R205 and a capacitor C229. Also with regard to the purpose of these different components and other details of the
  • Short-circuit unit 230 and error protection unit 240 are referred to the applicant's parallel patent application mentioned here.
  • a preferred embodiment of a circuit arrangement according to the present invention in combination with an embodiment of a rectifier circuit can be used to implement an overall circuit by which an electrical machine in a vehicle rectify the generated phase voltage and use it to supply a battery or an electrical system, and also to use the phase voltage or the phase current of the electrical machine simultaneously to determine the speed of a crankshaft of an internal combustion engine coupled to the electrical machine.
  • the circuit arrangement and the rectifier circuit can be implemented as a common structural unit, e.g. as a common integrated circuit (IC, ASIC), which in particular saves component costs and board space.
  • IC integrated circuit

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Abstract

The invention relates to a circuit assembly (100) for converting a differential input signal into a square output signal comprising a first input terminal (In+) and a second input terminal (In-) for feeding the differential input signal into an input signal path, a first voltage terminal (V+) and a second voltage terminal (V-) for connecting to a supply voltage, an output terminal (Out) for outputting the square output signal, a signal evaluation unit (150) having a first input, a second input and an output, which unit is configured to represent at the output thereof whether an input signal between the first input and the second input has a positive or negative voltage difference, the first input of the signal evaluation unit (150) being connected to the first input terminal (In+) and the second input of the signal evaluation unit (150) being connected to the second input terminal (In-) via the input signal path, and the output of the signal evaluation unit (150) being connected to the output terminal (Out).

Description

Beschreibung description
Titel title
Schaltunqsanordnunq zum Wandeln eines differentiellen Einqanqssiqnals in ein rechteckförmiqes Ausqanqssiqnal Circuit arrangement for converting a differential input signal into a rectangular output signal
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Wandeln eines differentiellen Eingangssignals in ein rechteckförmiges Ausgangssignal. The present invention relates to a circuit arrangement for converting a differential input signal into a rectangular output signal.
Stand der Technik State of the art
Die Drehwinkelposition und die Drehzahl der Kurbelwelle einer The angular position and the speed of the crankshaft one
Brennkraftmaschine sind wesentliche Eingangsgrößen für viele Funktionen der elektronischen Motorsteuerung. Zu ihrer Ermittlung können auf einem mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine rotierenden Körper in gleichen Internal combustion engines are essential input variables for many functions of the electronic engine control. To determine them, a body rotating with the crankshaft of the internal combustion engine can be used in the same
Winkelabständen Markierungen vorgesehen sein. Das Vorbeistreichen einer Markierung infolge der Kurbelwellendrehung kann durch einen Sensor erfasst und als elektrisches Signal an eine Auswertelektronik weitergegeben werden. Markings can be provided at angular distances. The passing of a mark as a result of the crankshaft rotation can be detected by a sensor and passed on to an electronic evaluation system as an electrical signal.
Diese Elektronik bestimmt für die jeweilige Drehwinkelposition der Kurbelwelle das jeweils hierfür hinterlegte Signal für die Markierung bzw. misst eine This electronics determines the respective stored signal for the marking or measures one for the respective angular position of the crankshaft
Zeitdifferenz zwischen zwei Markierungen und kann aufgrund des bekannten Winkelabstands zweier Markierungen zueinander die Winkelgeschwindigkeit und daraus die Drehzahl ermitteln. Bei Kraftfahrzeugen, insbesondere ATV (engl. All Terrain Vehicle), Motorrädern, Mopeds oder Krafträdern, können die Time difference between two markings and, based on the known angular distance between two markings, can determine the angular velocity and the speed from this. In motor vehicles, especially ATV (All Terrain Vehicle), motorcycles, mopeds or motorcycles, the
Markierungen beispielweise durch Zähne eines metallischen Zahnrads, eines sogenannten Geberrads, bereitgestellt werden, welche durch ihre Bewegung in dem Sensor eine Änderung des Magnetfelds bewirken. Eine Lücke von einigen Zähnen kann als Bezugsmarke zur Erkennung der absoluten Position dienen. Während bei Pkws zumeist 60-2 Zähne verwendet werden (gleichmäßige Verteilung von 60 Zähnen, wobei zwei ausgespart bleiben), kommen bei Motor- bzw. Krafträdern beispielweise auch Geberräder mit 36-2, 24-2 oder 12-3 Zähnen zum Einsatz. Bei diesem indirekten Prinzip der Markings are provided, for example, by teeth of a metallic gear wheel, a so-called sensor wheel, which cause a change in the magnetic field due to their movement in the sensor. A gap of a few teeth can serve as a reference mark for the detection of the absolute position. While 60-2 teeth are mostly used in cars (even distribution of 60 teeth, two being left out), encoder wheels with 36-2, 24-2 or 12-3 teeth are also used for motorcycles or motorcycles. With this indirect principle of
Drehgeschwindigkeitsbestimmung bzw. Drehwinkelpositionsbestimmung der Kurbelwelle wird die Auflösung des Drehzahlsignals bzw. die absolute Erfassung der Drehwinkelposition durch die Anzahl der Zähne und durch eine sichere Erkennung der Bezugsmarke bestimmt. Determining the rotational speed or determining the angular position of the crankshaft, the resolution of the rotational speed signal or the absolute detection of the angular position is determined by the number of teeth and by reliable detection of the reference mark.
Bei jedem modernen Fahrzeug mit Brennkraftmaschine ist ein Generator verbaut, der durch die Drehung der Kurbelwelle angetrieben wird und elektrische Signale liefert, die zur Versorgung des Fahrzeugs mit elektrischer Energie und dem Aufladen der Fahrzeugbatterie dienen. Der vorgesehene Betrieb eines Fahrzeugs ohne diesen Generator ist nicht oder nur für kurze Zeit möglich. In every modern vehicle with an internal combustion engine, a generator is installed, which is driven by the rotation of the crankshaft and supplies electrical signals which serve to supply the vehicle with electrical energy and to charge the vehicle battery. The intended operation of a vehicle without this generator is not possible or only possible for a short time.
Eine Nutzung der elektrischen Ausgangsgrößen einer über die Kurbelwelle angetriebenen elektrischen Maschine (Generator) wird beispielsweise in der DE 10 2014 206 173 A1 zur Drehzahlbestimmung verwendet. Zu diesem Zweck werden ein oder mehrere Signale der elektrischen Maschine ausgewertet, die jeweils ein oder mehrere Werte aufweisen, die jeweils wenigstens einmal pro Umdrehung des Rotors der elektrischen Maschine auftreten. Durch Berechnen einer Zeitdifferenz zwischen zwei Auftrittszeitpunkten von Werten wird die Drehzahl berechnet. A use of the electrical output variables of an electrical machine (generator) driven via the crankshaft is used, for example, in DE 10 2014 206 173 A1 for determining the speed. For this purpose, one or more signals of the electrical machine are evaluated, each of which has one or more values, each of which occurs at least once per revolution of the rotor of the electrical machine. The speed is calculated by calculating a time difference between two occurrences of values.
Ferner wird in der DE 10 2016 221 459 A1 offenbart, derartige elektrische Ausgangsgrößen zur Bestimmung einer Drehwinkelposition einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine zu verwenden. Zu diesem Zweck wird ein Furthermore, DE 10 2016 221 459 A1 discloses the use of such electrical output variables for determining an angular position of a crankshaft of an internal combustion engine. For this purpose, a
Auftrittszeitpunkt zumindest eines Werts eines Phasensignals der elektrischen Maschine, der jeweils wenigstens einmal pro Umdrehung des Rotors auftritt, zur Bestimmung einer Drehwinkellage des Rotors genutzt, bestimmt. Die Occurrence of at least one value of a phase signal of the electrical machine, which occurs at least once per revolution of the rotor, used to determine an angular position of the rotor. The
Drehwinkelposition der Kurbelwelle wird aus der Drehwinkellage und einem Winkelversatz berechnet. The angular position of the crankshaft is calculated from the angular position and an angular offset.
Offenbarung der Erfindung Vor diesem Hintergrund wird eine Schaltungsanordnung zum Wandeln eines differentiellen Eingangssignals in ein rechteckförmiges Ausgangssignal mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Disclosure of the invention Against this background, a circuit arrangement for converting a differential input signal into a rectangular output signal with the features of claim 1 is proposed. Advantageous embodiments are the subject of the subclaims and the following description.
Die Schaltungsanordnung weist einen ersten Eingangsanschluss und einen zweiten Eingangsanschluss zur Einspeisung des differentiellen Eingangssignals in einen Eingangssignalpfad, einen ersten Potentialanschluss und einen zweiten Potentialanschluss zur Verbindung mit einer Versorgungsspannung sowie einen Ausgangsanschluss zur Ausgabe des rechteckförmigen Ausgangssignals auf. Beispielsweise kann an den Eingangsanschlüssen eine Quelle angeschlossen werden, welche das differentielle Eingangssignal erzeugt, beispielsweise ein Generator bzw. eine entsprechende elektrische Maschine. Als differentielles Eingangssignal wird dabei ein aus zwei gegenphasigen Signalteilen bestehendes Signal verstanden, von denen jeder Signalteil an einem der Eingänge anliegt. Bei einem Generator liegt ein differentielles Signal insbesondere an beiden Enden einer Statorphasenwicklung an. The circuit arrangement has a first input connection and a second input connection for feeding the differential input signal into an input signal path, a first potential connection and a second potential connection for connection to a supply voltage, and an output connection for outputting the rectangular output signal. For example, a source can be connected to the input connections that generates the differential input signal, for example a generator or a corresponding electrical machine. A differential input signal is understood to be a signal consisting of two antiphase signal parts, each of which is present at one of the inputs. In the case of a generator, a differential signal is present in particular at both ends of a stator phase winding.
An den Ausgangsanschluss kann beispielsweise eine Recheneinheit A computing unit, for example, can be connected to the output connection
angeschlossen werden, etwa ein Steuergerät, zur weiteren, insbesondere digitalen Auswertung des Ausgangssignals. An den Potentialanschlüssen kann insbesondere eine Gleichspannungsquelle, z.B. eine Batterie, angeschlossen werden, um die Schaltungsanordnung bzw. deren Komponenten mit elektrischer Energie zu versorgen. be connected, for example a control unit, for further, in particular digital evaluation of the output signal. In particular, a DC voltage source, e.g. a battery, are connected to supply the circuit arrangement or its components with electrical energy.
Ferner weist die Schaltungsanordnung eine Signalauswertungseinheit mit einem ersten Eingang, einem zweiten Eingang und einem Ausgang auf, die dazu eingerichtet ist, an ihrem Ausgang darzustellen, ob ein Eingangssignal eine positive oder negative Potentialdifferenz zwischen dem ersten Eingang und dem zweiten Eingang aufweist. Insbesondere kann dies mittels eines positiven und negativen Ausgangssignalpegels erfolgen, wobei insbesondere Nulldurchgänge des Eingangssignals an dem Ausgang als Signalflanken ausgegeben werden. Eine solche Signalauswertungseinheit kann insbesondere eine Verstärkerschaltung mit einem ersten Eingang (insbesondere nicht invertierender Eingang), einem zweiten Eingang (insbesondere invertierender Eingang) und einem Ausgang sein. Die Ein- und Ausgänge der Verstärkerschaltung sind insbesondere jeweils in einem Signalpfad mit den entsprechenden Ein- und Ausgängen der Signalauswertungseinheit verbunden. Die Verstärkerschaltung kann insbesondere einen Operationsverstärker, einen Komparator, einen Differenzverstärker oder auch entsprechende diskrete Schaltungen mit vergleichbarer Funktionalität aufweisen. Furthermore, the circuit arrangement has a signal evaluation unit with a first input, a second input and an output, which is designed to show at its output whether an input signal has a positive or negative potential difference between the first input and the second input. In particular, this can be done by means of a positive and negative output signal level, in particular zero crossings of the input signal being output at the output as signal edges. Such a signal evaluation unit can in particular be a Amplifier circuit with a first input (in particular non-inverting input), a second input (in particular inverting input) and an output. The inputs and outputs of the amplifier circuit are each connected in a signal path to the corresponding inputs and outputs of the signal evaluation unit. The amplifier circuit can in particular have an operational amplifier, a comparator, a differential amplifier or also corresponding discrete circuits with comparable functionality.
Ferner ist über den Eingangssignalpfad der erste Eingang der Furthermore, the first input is via the input signal path
Signalauswertungseinheit mit dem ersten Eingangsanschluss verbunden, der zweite Eingang der Signalauswertungseinheit mit dem zweiten Signal evaluation unit connected to the first input connection, the second input of the signal evaluation unit to the second
Eingangsanschluss und der Ausgang der Signalauswertungseinheit über einen Ausgangsignalpfad mit dem Ausgangsanschluss. Somit wird der Input connection and the output of the signal evaluation unit via an output signal path with the output connection. Thus the
Signalauswertungseinheit zweckmäßigerweise das differentielle Eingangssignal zugeführt und von dieser in das rechteckförmige Ausgangssignal gewandelt, welches an den Ausgangsanschluss weitergeleitet bzw. bereitgestellt wird. The signal evaluation unit expediently supplies the differential input signal and converts it into the rectangular output signal, which is forwarded or made available to the output connection.
Die Schaltungsanordnung ist dazu eingerichtet, ein differentielles, analoges Eingangssignal, insbesondere ein symmetrisches, periodisches Signal, in ein rechteckförmiges, digitales Ausgangssignal insbesondere mit zwei diskreten Pegeln zu wandeln. Durch die Schaltungsanordnung werden die Nulldurchgänge des Eingangssignals als Flanken des Ausgangssignals dargestellt, insbesondere als steigende oder fallende Flanken im Ausgangssignal. Dabei zeigt der aktuelle Pegel des Ausgangssignals zweckmäßigerweise an, ob aktuell eine positive oder eine negative Potentialdifferenz zwischen den Eingangsanschlüssen vorliegt. Insbesondere kann - bezogen auf den ersten Eingangsanschluss - ein positives Eingangssignal bzw. eine positive Eingangsspannung (d.h. Potential am ersten Eingangsanschluss höher als am zweiten) als ein High-Pegel ausgegeben werden und ein negatives Vorzeichen des Eingangssignals bzw. eine negative Eingangsspannung entsprechend als ein Low-Pegel. Ein Umschalten des Ausgangs erfolgt insbesondere dann, wenn das Vorzeichen der Differenz der Eingänge wechselt, also ein Nulldurchgang im differentiellen Eingangssignal vorliegt. Als Eingangssignal kann insbesondere ein elektrisches Signal eines Generators bzw. einer entsprechenden elektrischen Maschine verwendet werden, insbesondere ein Spannungs- oder Stromsignal einer derartigen elektrischen Maschine, zweckmäßigerweise eine Phasenspannung oder ein Phasenstrom einer Phase der elektrischen Maschine. Somit kann durch die The circuit arrangement is set up to convert a differential, analog input signal, in particular a symmetrical, periodic signal, into a rectangular, digital output signal, in particular with two discrete levels. The circuit arrangement represents the zero crossings of the input signal as edges of the output signal, in particular as rising or falling edges in the output signal. The current level of the output signal expediently indicates whether there is currently a positive or a negative potential difference between the input connections. In particular, based on the first input connection, a positive input signal or a positive input voltage (ie potential at the first input connection higher than at the second) can be output as a high level and a negative sign of the input signal or a negative input voltage correspondingly as a low -Level. The output is switched in particular when the sign of the difference in the inputs changes, that is to say there is a zero crossing in the differential input signal. In particular, an electrical signal from a generator or a corresponding electrical machine can be used as the input signal, in particular a voltage or current signal from such an electrical machine, advantageously a phase voltage or a phase current of a phase of the electrical machine. Thus, through the
Schaltungsanordnung ein analoges elektrisches Signal der elektrischen Circuit arrangement an analog electrical signal of the electrical
Maschine digitalisiert werden, beispielsweise zur Auswertung oder Überwachung der elektrischen Maschine oder mit diesen verbundenen Komponenten. Machine are digitized, for example for evaluating or monitoring the electrical machine or components connected to it.
Vorteilhafterweise ist daher an dem ersten Eingangsanschluss und dem zweiten Eingangsanschluss eine Phase einer elektrischen Maschine bzw. deren beide Enden angeschlossen. A phase of an electrical machine or its two ends is therefore advantageously connected to the first input connection and the second input connection.
Besonders eignet sich die Schaltungsanordnung zur Verwendung in einem Fahrzeug, insbesondere für eine mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine des Fahrzeuges gekoppelte elektrische Maschine, die z.B. als The circuit arrangement is particularly suitable for use in a vehicle, in particular for an electrical machine coupled to a crankshaft of an internal combustion engine of the vehicle, which is e.g. as
Drehstromlichtmaschine ausgebildet sein kann. Elektrische Signale der elektrischen Maschine, insbesondere Phasenströme oder Phasenspannungen, weisen Nulldurchgänge auf, die jeweils wenigstens einmal pro Umdrehung des Rotors und somit pro Umdrehung der gekoppelten Brennkraftmaschine auftreten. Ein Auswerten dieser Nulldurchgänge, insbesondere der Zeitabstände dieser Nulldurchgänge, ermöglicht es zweckmäßigerweise auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine rückzuschließen. Alternator can be formed. Electrical signals of the electrical machine, in particular phase currents or phase voltages, have zero crossings, which occur at least once per revolution of the rotor and thus per revolution of the coupled internal combustion engine. An evaluation of these zero crossings, in particular the time intervals between these zero crossings, expediently enables conclusions to be drawn about the speed of the internal combustion engine.
Der Schaltungsanordnung kann somit zweckmäßigerweise ein Phasenstrom oder eine Phasenspannung einer derartigen elektrischen Maschine als differentielles Eingangssignal zugeführt werden, so dass Nulldurchgänge dieses Eingangssignals in Flanken des rechteckförmigen Ausgangssignals The circuit arrangement can thus advantageously be supplied with a phase current or a phase voltage of such an electrical machine as a differential input signal, so that zero crossings of this input signal in flanks of the rectangular output signal
umgewandelt werden. Ein Auswerten dieser Flanken bzw. deren Zeitabstände zueinander ermöglicht es zweckmäßigerweise, Rückschlüsse auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine zu ziehen. Vorteilhafterweise ist daher an dem ersten und zweiten Eingangsanschluss eine Phase einer elektrischen Maschine eines Fahrzeugs angeschlossen. An dem ersten und zweiten Potentialanschluss ist vorteilhafterweise eine Batterie angeschlossen, vorzugsweise eine being transformed. An evaluation of these edges or their time intervals from one another advantageously makes it possible to draw conclusions about the speed of the internal combustion engine. A phase of an electrical machine of a vehicle is therefore advantageously connected to the first and second input connection. Is at the first and second potential connection advantageously a battery connected, preferably one
Fahrzeugbatterie. Vehicle battery.
Die Schaltungsanordnung stellt somit insbesondere eine Schaltung zur The circuit arrangement thus provides in particular a circuit
Gewinnung von Drehzahlinformationen einer Brennkraftmaschine aus elektrischen Signalen einer mit dieser Schaltungsanordnung gekoppelten elektrischen Maschine dar. Zu diesem Zweck ermöglicht die Obtaining speed information of an internal combustion engine from electrical signals of an electrical machine coupled to this circuit arrangement. For this purpose, the
Schaltungsanordnung, insbesondere Informationen aus den elektrischen Signalen einer derartigen elektrischen Maschine zu extrahieren und in einer geeigneten Form für eine digitale Auswertung in einer Recheneinheit bereitzustellen, beispielsweise in Form eines Steuergeräts bzw. Circuit arrangement, in particular extracting information from the electrical signals of such an electrical machine and providing them in a suitable form for digital evaluation in a computing unit, for example in the form of a control unit or
Motorsteuergeräts. Insbesondere eignet sich die Schaltungsanordnung somit für Verfahren zur Bestimmung einer Drehzahl einer Kurbelwelle einer Engine control unit. The circuit arrangement is thus particularly suitable for methods for determining a rotational speed of a crankshaft
Brennkraftmaschine, wie sie in der DE 10 2014 206 173 A1 oder der Internal combustion engine as described in DE 10 2014 206 173 A1 or
DE 10 2016 221 459 A1 gezeigt sind. DE 10 2016 221 459 A1 are shown.
Vorteilhafterweise weist die Schaltungsanordnung ferner eine The circuit arrangement advantageously also has a
Signalverarbeitungseinheit zur Filterung des Eingangssignals auf. Insbesondere ist diese Signalverarbeitungseinheit der Signalauswertungseinheit im Signal processing unit for filtering the input signal. In particular, this signal processing unit of the signal evaluation unit is in the
Eingangssignalpfad direkt vorgeschaltet. Die Signalverarbeitungseinheit fungiert insbesondere als ein Filter, beispielsweis als ein Tiefpassfilter. Mit Hilfe der Signalverarbeitungseinheit können somit insbesondere Störungen aus dem Eingangssignal entfernt werden, um eine brauchbare Auswertung des Input signal path upstream. The signal processing unit functions in particular as a filter, for example as a low-pass filter. With the aid of the signal processing unit, interference in particular can thus be removed from the input signal in order to evaluate the
Eingangssignals zu ermöglichen. Die Signalverarbeitungseinheit weist beispielsweise zwei Widerstandselemente und einen Kondensator auf. Allow input signal. The signal processing unit has, for example, two resistance elements and a capacitor.
Vorzugsweise weist die Schaltungsanordnung ferner eine The circuit arrangement preferably also has one
Signalaufbereitungseinheit zur Aufbereitung des Eingangssignals auf. Bevorzugt ist diese Signalaufbereitungseinheit der Signalverarbeitungseinheit im Signal conditioning unit for conditioning the input signal. This signal processing unit is preferably the signal processing unit in the
Eingangssignalpfad vorgeschaltet. Durch die Signalaufbereitungseinheit kann das Eingangssignal insbesondere aufbereitet werden, um eine Verarbeitung in den nachfolgenden Schaltungsteilen zu ermöglichen. Insbesondere kann das Eingangssignal durch die Signalaufbereitungseinheit mit einem Spannungsoffset versehen werden, um dieses in einen optimalen Arbeitspunkt nachfolgender Schaltungsteile zu verschieben. Die Signalaufbereitungseinheit weist beispielsweise vier Widerstandselemente und drei Kondensatoren auf. Input signal path upstream. The signal processing unit can in particular process the input signal to enable processing in the subsequent circuit parts. In particular, the input signal can be provided with a voltage offset by the signal processing unit in order to follow it into an optimal operating point Shift circuit parts. The signal processing unit has, for example, four resistance elements and three capacitors.
Bevorzugt weist die Schaltungsanordnung ferner eine Begrenzungseinheit zur Begrenzung der Spannung und des Stroms des Eingangssignals auf. The circuit arrangement preferably also has a limiting unit for limiting the voltage and the current of the input signal.
Vorzugsweise ist diese Begrenzungseinheit der Signalaufbereitungseinheit im Eingangssignalpfad vorgeschaltet. Je nach Spannungsamplitude oder Leistung des Eingangssignals kann dessen Spannung und Strom mit Hilfe der This limiting unit is preferably connected upstream of the signal processing unit in the input signal path. Depending on the voltage amplitude or power of the input signal, its voltage and current can be adjusted using the
Begrenzungseinheit eingangs begrenzt werden, um die nachfolgenden Schaltungsteile nicht zu überlasten oder zu beschädigen. Die Limiting unit are limited at the beginning, so as not to overload or damage the subsequent circuit parts. The
Begrenzungseinheit weist beispielsweise zwei Wderstandselemente und zwei Dioden auf. Limiting unit has, for example, two resistance elements and two diodes.
Vorteilhafterweise weist die Schaltungsanordnung sowohl die The circuit arrangement advantageously has both the
Begrenzungseinheit als auch die Signalaufbereitungseinheit und die Limiting unit as well as the signal processing unit and
Signalverarbeitungseinheit auf. Die Signalaufbereitungseinheit ist Signal processing unit on. The signal processing unit is
vorteilhafterweise der Begrenzungseinheit nachgeschaltet und die advantageously downstream of the limiting unit and the
Signalverarbeitungseinheit ist vorteilhafterweise der Signalaufbereitungseinheit nachgeschaltet. The signal processing unit is advantageously connected downstream of the signal processing unit.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. Further advantages and refinements of the invention result from the description and the attached drawing.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. The invention is illustrated schematically in the drawing using exemplary embodiments and is described below with reference to the drawing.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Figur 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung einer Figure 1 shows schematically a preferred embodiment of a
erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung als ein Blockidagramm. Circuit arrangement according to the invention as a blockidagram.
Figur 2 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung einer Figure 2 shows schematically a preferred embodiment of a
erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung als ein Schaltdiagramm. Figur 3 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung einer Circuit arrangement according to the invention as a circuit diagram. Figure 3 shows schematically a preferred embodiment of a
Gleichrichterschaltung als ein Schaltdiagramm. Rectifier circuit as a circuit diagram.
Figur 4 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung einer Figure 4 shows schematically a preferred embodiment of a
erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung als ein Schaltdiagramm. Circuit arrangement according to the invention as a circuit diagram.
Ausführungsform(en) der Erfindung Embodiment (s) of the invention
Identische Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder baugleiche Elemente. Identical reference symbols in the figures denote identical or identical elements.
In Figur 1 ist eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen In Figure 1 is a preferred embodiment of an inventive
Schaltungsanordnung 100 schematisch als ein Blockdiagramm dargestellt. Die einzelnen in Figur 1 dargestellten Funktionsblöcke repräsentieren dabei verschiedene Schaltungsteile der Schaltungsanordnung 100. Circuit arrangement 100 is shown schematically as a block diagram. The individual function blocks shown in FIG. 1 represent different circuit parts of the circuit arrangement 100.
Die Schaltungsanordnung 100 weist einen ersten Potentialanschluss V+ und einen zweiten Potentialanschluss V- zur Verbindung mit einer The circuit arrangement 100 has a first potential connection V + and a second potential connection V- for connection to a
Versorgungsspannung auf. Supply voltage on.
Ein erster Funktionsblock 110 ist zur Versorgung für die nachfolgenden A first function block 110 is for supply to the subsequent ones
Funktionsblöcke vorgesehen. Je nach an den Potentialanschlüssen V+ und V- angeschlossener Versorgungsspannungsquelle kann diese Function blocks provided. Depending on the supply voltage source connected to the V + and V- potential connections, this can
Versorgungsspannung entsprechend stabilisiert werden und deren Supply voltage are stabilized accordingly and their
Spannungsniveau angepasst werden, um einen stabilen Betrieb der nachfolgenden Schaltungsteile zu ermöglichen. Hierfür kann der Funktionsblock 110 beispielsweise Stützkapazitäten, Spannungsregler, Spannungs- oder Strombegrenzer (insbesondere Widerstand) umfassen. Voltage level are adjusted to enable stable operation of the subsequent circuit parts. For this purpose, function block 110 can include, for example, support capacitances, voltage regulators, voltage or current limiters (in particular resistance).
Ferner umfasst die Schaltungsanordnung 100 einen ersten Eingangsanschluss ln+ und einen zweiten Eingangsanschluss In- zur Einspeisung eines differentiellen Eingangssignals in einen Eingangssignalpfad, welches von den Funktionsblöcken 120, 130, 140, 150 und 160 in ein rechteckförmigesAusgangssignal gewandelt wird, welches an einem Furthermore, the circuit arrangement 100 comprises a first input connection In + and a second input connection In- for feeding a differential input signal into an input signal path, which is one of the function blocks 120, 130, 140, 150 and 160 rectangular output signal is converted, which at a
Ausgangsanschluss Out ausgegeben wird. Output connector Out is output.
Der Funktionsblock 120 ist als eine Begrenzungseinheit für eine Spannungs und/oder Strombegrenzung vorgesehen. Je nach Spannungsamplitude oder Leistung des Eingangssignals kann es notwendig sein, dessen Spannung und Strom eingangsseitig mit Hilfe des Funktionsblocks 120 zu begrenzen, um die nachfolgenden Schaltungsteile nicht zu überlasten oder zu beschädigen. Function block 120 is provided as a limiting unit for voltage and / or current limitation. Depending on the voltage amplitude or power of the input signal, it may be necessary to limit its voltage and current on the input side with the aid of function block 120 in order not to overload or damage the subsequent circuit parts.
Der Funktionsblock 130 ist als eine Signalaufbereitungseinheit vorgesehen. Gegebenenfalls kann es notwendig sein, ein limitiertes Eingangssignal aufzubereiten, um eine Verarbeitung in den nachfolgenden Schritten zu ermöglichen. Beispielsweise kann das Eingangssignal zu diesem Zweck von dem Funktionsblock 130 mit einem Spannungsoffset versehen werden, um es in einen optimalen Arbeitspunkt nachfolgender Blöcke zu verschieben. Function block 130 is provided as a signal processing unit. It may be necessary to process a limited input signal to enable processing in the subsequent steps. For example, the function block 130 can provide the input signal with a voltage offset for this purpose in order to shift it into an optimal operating point of subsequent blocks.
Der Funktionsblock 140 ist als eine Signalverarbeitungseinheit vorgesehen. Um eine brauchbare Auswertung des Signals zu ermöglichen, können in dem Funktionsblock 140 Störungen aus dem Eingangssignal mit Hilfe eines Filters entfernt werden, z.B. mittels eines Tiefpass-Filters. Function block 140 is provided as a signal processing unit. To enable usable evaluation of the signal, interference can be removed from the input signal in function block 140 using a filter, e.g. using a low pass filter.
Der Funktionsblock 150 ist als eine Signalauswertungseinheit ausgeführt. Die Schaltungsanordnung 100 ist dazu vorgesehen, an ihrem Ausgang darzustellen, ob das Eingangssignal eine positive oder negative Potentialdifferenz aufweist. Das Eingangssignal wird zu diesem Zweck in dem Funktionsblock 150 derart ausgewertet bzw. umgewandelt, dass Nulldurchgänge der Eingangsspannung an dem Ausgang als (möglichst steile) Signalflanken ausgegeben werden, so dass aus einem beliebigen Eingangssignal ein rechteckförmiges Ausgangssignal entsteht, welches das Vorzeichen der Eingangsspannung durch dessen Pegel und die Nulldurchgänge der Eingangsspannung als steigende beziehungsweise fallende Flanken darstellt. Ein positives Vorzeichen der Eingangsspannung wird dabei insbesondere als High-Pegel dargestellt und ein negatives Vorzeichen insbesondere als Low-Pegel. Hierfür wird in diesem Funktionsblock 150 insbesondere ausgewertet, welches Vorzeichen die Eingangsspannung aufweist und ein entsprechendes Signal für die Ausgangsstufe erzeugt. Function block 150 is designed as a signal evaluation unit. The circuit arrangement 100 is provided to show at its output whether the input signal has a positive or negative potential difference. For this purpose, the input signal is evaluated or converted in the function block 150 in such a way that zero crossings of the input voltage are output at the output as (steepest possible) signal edges, so that a rectangular output signal arises from any input signal, which is the sign of the input voltage by its Level and the zero crossings of the input voltage as rising or falling edges. A positive sign of the input voltage is shown in particular as a high level and a negative sign in particular as a low level. For this purpose, 150 in particular evaluated which sign the input voltage has and generates a corresponding signal for the output stage.
In dem Funktionsblock 160 kann das Ausgangssignal je nach benötigter Ausgangsspannung und Ausgangsleistung entsprechend verstärkt und an dem Ausgang der Schaltungsanordnung 100 ausgegeben werden. In the function block 160, the output signal can be amplified accordingly depending on the required output voltage and output power and can be output at the output of the circuit arrangement 100.
Figur 2 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung einer Figure 2 shows schematically a preferred embodiment of a
erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 100 als ein Schaltdiagramm. Circuit arrangement 100 according to the invention as a circuit diagram.
Eine hier einen Operationsverstärker OPV sowie ein Widerstandselement R10 und einen Kondensator C6 aufweisende Verstärkerschaltung stellt dabei die Signalauswertungseinheit bzw. den Funktionsblock 150 dar. Über den An amplifier circuit here having an operational amplifier OPV and a resistance element R10 and a capacitor C6 represents the signal evaluation unit or the function block 150
Eingangssignalpfad ist ein erster Eingang des Operationsverstärkers OPV mit dem ersten Eingangsanschluss ln+ verbunden und ein zweiter Eingang des Operationsverstärkers OPV mit dem zweiten Eingangsanschluss In- Ein erster Versorgungsspannungsanschluss des Operationsverstärkers OPV ist mit dem ersten Potentialanschluss V+ verbunden und ein zweiter Input signal path is a first input of the operational amplifier OPV connected to the first input connection ln + and a second input of the operational amplifier OPV is connected to the second input connection In-. A first supply voltage connection of the operational amplifier OPV is connected to the first potential connection V + and a second one
Versorgungsspannungsanschluss des Operationsverstärkers OPV mit dem zweiten Potentialanschluss V-. Ein Ausgang des Operationsverstärkers OPV ist über einen Ausgangssignalpfad mit dem Ausgangsanschluss Out verbunden. Ferner ist der Ausgang des Operationsverstärkers OPV über das Supply voltage connection of the operational amplifier OPV with the second potential connection V-. An output of the operational amplifier OPV is connected to the output connection Out via an output signal path. Furthermore, the output of the operational amplifier OPV is via the
Widerstandselement R10 und den ersten Kondensator C6 mit dem ersten Eingang des Operationsverstärkers OPV verbunden bzw. rückgekoppelt. Resistor element R10 and the first capacitor C6 connected to the first input of the operational amplifier OPV or fed back.
Ein Wderstandselement R1 ist dem ersten Potentialanschluss V+ A resistance element R1 is the first potential connection V +
nachgeschaltet und dient zusammen mit einem Kondensator C5 als downstream and serves together with a capacitor C5 as
Funktionsblock 110 zur Strombegrenzung und Spannungsstabilisierung für die Spannungsversorgung. Der Kondensator C5 ist parallel zu den Function block 110 for current limitation and voltage stabilization for the voltage supply. The capacitor C5 is in parallel with the
Versorgungsanschlüssen des Operationsverstärkers OPV zwischen den ersten Potentialanschluss V+ und den zweiten Potentialanschluss V- geschaltet. Wenn der Leistungsbedarf der Schaltungsanordnung 100 so gering ist, dass eine Strombegrenzung für die an V+, V- angeschlossene Quelle nicht notwendig ist, kann das Wderstandselement R1 auch weggelassen werden kann. Wenn die Spannung ausreichend stabil ist, sodass die Pufferwirkung des Kondensators C5 nicht benötigt wird, kann dieser auch weggelassen werden. Supply connections of the operational amplifier OPV connected between the first potential connection V + and the second potential connection V-. If the power requirement of the circuit arrangement 100 is so low that a current limitation for the source connected to V +, V- is not necessary, the resistance element R1 can also be omitted. If the Voltage is sufficiently stable so that the buffer effect of the capacitor C5 is not required, it can also be omitted.
Die Begrenzungseinheit bzw. der Funktionsblock 120 weist zwei The delimitation unit or the function block 120 has two
Eingangsanschlüsse und zwei Ausgangsanschlüsse im Eingangssignalpfad auf und ist in Form von zwei Widerstandselementen R2 und R3 sowie zwei Dioden D1 und D2 realisiert. Das Widerstandselement R2 ist zwischen einen ersten Eingangsanschluss und einen ersten Ausgangsanschluss der Input connections and two output connections in the input signal path and is realized in the form of two resistance elements R2 and R3 and two diodes D1 and D2. The resistance element R2 is between a first input connection and a first output connection
Begrenzungseinheit geschaltet, das Widerstandselement R3 zwischen einen zweiten Eingangsanschluss und einen zweiten Ausgangsanschluss der Limiting unit switched, the resistance element R3 between a second input terminal and a second output terminal of the
Begrenzungseinheit. Eine Anode der Diode D1 ist mit dem ersten Limitation unit. An anode of diode D1 is with the first
Widerstandselement R2 verbunden ist und eine Kathode dieser Diode D1 mit dem zweiten Potentialanschluss V-. Entsprechend ist eine Anode der Diode D2 mit dem zweiten Wderstandselement R3 verbunden ist und die Kathode dieser Diode D2 mit dem zweiten Potentialanschluss V-. Die Dioden D1 und D2 bewirken eine Begrenzung positiver Eingangsspannungen auf ihre Resistor element R2 is connected and a cathode of this diode D1 to the second potential connection V-. Accordingly, an anode of the diode D2 is connected to the second resistance element R3 and the cathode of this diode D2 is connected to the second potential connection V-. Diodes D1 and D2 limit positive input voltages to theirs
Durchlassspannung (typisch 0,3-0, 7 Volt). Ist zusätzlich eine Begrenzung negativer Spannungen gewünscht, können jeweils zu den Dioden D1 und D2 antiparallele Dioden ergänzt werden. Deren Kathoden wären dann mit den Widerständen R2 beziehungsweise R3 und deren Anoden mit dem Forward voltage (typically 0.3-0.7 volts). If additional limitation of negative voltages is desired, antiparallel diodes can be added to the diodes D1 and D2. Their cathodes would then be with the resistors R2 or R3 and their anodes with the
Potentialanschluss V- verbunden. Potential connection V- connected.
Die Dimensionierung der Widerstandselemente R2 und R3 kann abhängig von der zu erwartenden maximalen Eingangsspannung und der damit verbundenen Verlustleistung erfolgen, die an den Dioden D1 und D2 auftreten darf. The dimensioning of the resistance elements R2 and R3 can take place depending on the expected maximum input voltage and the associated power loss that may occur at the diodes D1 and D2.
Insbesondere sind dabei die Widerstandselemente R2 und R3 sowie die Dioden D1 und D2 jeweils identisch dimensioniert. In particular, the resistance elements R2 and R3 and the diodes D1 and D2 are each dimensioned identically.
Die Signalaufbereitungseinheit bzw. der Funktionsblock 130 weist zwei The signal processing unit or the function block 130 has two
Eingangsanschlüsse und zwei Ausgangsanschlüsse im Eingangssignalpfad auf und ist in Form von mit vier Widerstandselementen R4, R5, R6, R7 und drei Kondensatoren C1 , C2, C3 realisiert. Dabei sind die Wderstandselemente R6 und R7 als Spannungsteiler parallel zwischen den ersten Potentialanschluss V+ und den zweiten Potentialanschluss V- geschaltet. Der Kondensator C1 ist zwischen einen ersten Eingangsanschluss und einen ersten Ausgangsanschluss der Signalaufbereitungseinheit geschaltet und eingangsseitig mit dem Input connections and two output connections in the input signal path and is realized in the form of with four resistance elements R4, R5, R6, R7 and three capacitors C1, C2, C3. The resistance elements R6 and R7 are connected as voltage dividers in parallel between the first potential connection V + and the second potential connection V-. The capacitor is C1 switched between a first input connection and a first output connection of the signal processing unit and on the input side with the
Widerstandselement R2 verbunden. Entsprechend ist der Kondensator C2 zwischen einen zweiten Eingangsanschluss und einen zweiten Resistor element R2 connected. Accordingly, the capacitor C2 is between a second input terminal and a second one
Ausgangsanschluss der Signalaufbereitungseinheit geschaltet und Output connection of the signal processing unit switched and
eingangsseitig mit dem Widerstandselement R3 verbunden. Ferner ist der erste Kondensator C1 über das Widerstandselement R4 mit dem Widerstandselement R6 verbunden und der Kondensator C2 über das Widerstandselement R5 mit dem Widerstandselement R7. Der Kondensator C3 ist ferner mit einem Punkt zwischen den Widerstandselementen R6 und R7 sowie mit dem zweiten Potentialanschluss V- verbunden. connected on the input side to the resistance element R3. Furthermore, the first capacitor C1 is connected to the resistance element R6 via the resistance element R4 and the capacitor C2 is connected to the resistance element R7 via the resistance element R5. The capacitor C3 is also connected to a point between the resistance elements R6 and R7 and to the second potential connection V-.
Insbesondere werden die Kondensatoren C1 , C2, C3 und die Widerstände R4, R5, R6, R7 dazu verwendet, das eingangsseitig begrenzte Eingangssignal mit einer Offsetspannung zu versehen. Diese Offsetspannung wird insbesondere dabei über den Spannungsteiler R6, R7 so gewählt, dass das auszuwertende differentielle Eingangssignal in einem geeigneten Bereich für den nachfolgenden Operationsverstärker OPV liegt. In particular, the capacitors C1, C2, C3 and the resistors R4, R5, R6, R7 are used to provide the input signal limited on the input side with an offset voltage. This offset voltage is selected in particular in this case via the voltage divider R6, R7 so that the differential input signal to be evaluated lies in a suitable range for the subsequent operational amplifier OPV.
Der Kondensator C3 dient dazu, die Offsetspannung zu stabilisieren. Die Kondensatoren C1 und C2 ziehen die limitierten Eingangsspannungen auf das Niveau der Offsetspannung. Die Dimensionierung dieser beiden Kondensatoren C1 und C2 wird insbesondere so groß gewählt, dass auch für niedrige The capacitor C3 serves to stabilize the offset voltage. The capacitors C1 and C2 pull the limited input voltages to the level of the offset voltage. The dimensioning of these two capacitors C1 and C2 is chosen so large that even for low ones
Eingangsfrequenzen keine Sättigung der Kondensatoren auftritt und die Input frequencies no saturation of the capacitors occurs and the
Spannungsschwankungen am Eingang auch in der mit einem Offset versehenen Spannung vor den nachfolgenden Widerstandselementen R8 bzw. R9 erhalten bleiben. Voltage fluctuations at the input are also retained in the voltage provided with an offset before the subsequent resistance elements R8 or R9.
Die Widerstandselemente R4 und R5 dienen dazu, die vorgegebene The resistance elements R4 and R5 serve the predetermined
Offsetspannung zwischen den Widerstandselementen R6 und R7 durch Offset voltage between the resistor elements R6 and R7 by
Aufladevorgänge der Kapazitäten C1 und C2 zu entlasten. Sie wirken dabei als Strombegrenzung und damit offsetspannungs-stabilisierend. Insbesondere sind die Widerstandselemente R4 und R5 sowie die Kondensatoren C1 und C2 jeweils identisch dimensioniert. Die Signalverarbeitungseinheit bzw. der Funktionsblock 140 weist zwei Relieve the charging processes of capacities C1 and C2. They act as a current limit and thus stabilize the offset voltage. In particular, the resistance elements R4 and R5 and the capacitors C1 and C2 are each dimensioned identically. The signal processing unit or the function block 140 has two
Eingangsanschlüsse und zwei Ausgangsanschlüsse im Eingangssignalpfad auf und ist in Form von zwei Widerstandselementen R8 und R9 sowie eines Input connections and two output connections in the input signal path and is in the form of two resistance elements R8 and R9 and one
Kondensators C4 realisiert. Das Wderstandselement R8 ist zwischen einen ersten Eingangsanschluss und einen ersten Ausgangsanschluss der Capacitor C4 realized. The resistance element R8 is between a first input connection and a first output connection
Signalverarbeitungseinheit geschaltet und mit dem Kondensator C1 verbunden. Entsprechend ist das Wderstandselement R9 zwischen einen zweiten Signal processing unit switched and connected to the capacitor C1. Accordingly, the resistance element R9 is between a second
Eingangsanschluss und einen zweiten Ausgangsanschluss der Input port and a second output port of
Signalverarbeitungseinheit geschaltet und mit dem Kondensator C2 verbunden. Der Kondensator C4 ist zwischen die zwei Ausgangsanschlüsse der Signal processing unit switched and connected to the capacitor C2. The capacitor C4 is between the two output terminals of the
Signalverarbeitungseinheit geschaltet. Insbesondere ist dieser Kondensator somit dem Operationsverstärker OPV vorgeschaltet und zweckmäßigerweise parallel zu den Eingangsanschlüsse des Operationsverstärkers geschaltet. Signal processing unit switched. In particular, this capacitor is thus connected upstream of the operational amplifier OPV and expediently connected in parallel to the input connections of the operational amplifier.
Über die Widerstände R8, R9 und den Kondensator C4 wird eine Filterung des differentiellen, offset-verschobenen Eingangssignals vorgenommen. Dieser Filter verhält sich insbesondere wie ein Tiefpass und dient zweckmäßigerweise dazu hochfrequentes Rauschen auf dem Eingangssignal, welches durch The differential, offset-shifted input signal is filtered via the resistors R8, R9 and the capacitor C4. This filter behaves in particular like a low-pass filter and is expediently used for high-frequency noise on the input signal, which is caused by
Umgebungsrauschen etc. auf die Signalleitungen am Eingang einkoppeln kann, zu unterdrücken. Die Dimensionierung erfolgt insbesondere derart, dass die höchste zu erwartende Frequenz der Eingangssignale noch nicht in den To suppress ambient noise etc. on the signal lines at the input. The dimensioning takes place in such a way that the highest expected frequency of the input signals is not yet in the
Dämpfungsbereich des Filters fällt. Insbesondere sind die Widerstandselemente R8 und R9 identisch dimensioniert. The filter's damping range falls. In particular, the resistance elements R8 and R9 are dimensioned identically.
Der Operationsverstärker OPV zeigt an seinem Ausgang durch eine Spannung auf Niveau seiner positiven Versorgungsspannung an, dass die Differenz seiner Eingangssignale positiv ist, und durch eine Spannung auf Niveau seiner negativen Versorgungsspannung, dass die Differenz seiner Eingangssignale negativ ist. Das bedeutet, dass ein Umschalten des Eingangs immer dann erfolgt, wenn das Vorzeichen der Differenz der Eingangssignale wechselt, also ein Nulldurchgang im differentiellen Eingangssignal vorliegt. Durch die Offset-Verschiebung der Eingangssignale in den optimalen The operational amplifier OPV indicates at its output by a voltage at the level of its positive supply voltage that the difference in its input signals is positive, and by a voltage at the level of its negative supply voltage that the difference in its input signals is negative. This means that the input is switched whenever the sign of the difference in the input signals changes, i.e. there is a zero crossing in the differential input signal. By the offset shift of the input signals in the optimal
Arbeitspunkt des Operationsverstärkers OPV kann in dieser Schaltung ein Operationsverstärker verwendet werden, der ohne negative Operating point of the operational amplifier OPV can be used in this circuit, an operational amplifier without negative
Versorgungsspannung auskommt. Damit können an V+ und V- die Pole einer Fahrzeugbatterie angeschlossen werden und es muss keine weitere Anpassung dieser Spannung vorgenommen werden. Supply voltage needs. The poles of a vehicle battery can thus be connected to V + and V- and no further adjustment of this voltage has to be carried out.
Der Ausgang des Operationsverstärkers OPV wird über den Widerstand R10 und den Kondensator C6 auf den ersten Eingang des Operationsverstärkers OPV zurückgekoppelt. Das hat zur Folge, dass bei jedem Umschalten des Ausgangs ein kurzer Puls auf den ersten Eingang gegeben wird und damit dessen The output of the operational amplifier OPV is fed back via the resistor R10 and the capacitor C6 to the first input of the operational amplifier OPV. As a result, each time the output is switched, a short pulse is given to the first input, and thus its
Spannungsniveau deutlich gegenüber dem anderen Eingang verändert. Die Auslenkung erfolgt dabei immer in Richtung der zu erwartenden Differenz der Eingangssignale nach dem Umschalten des Ausgangs, sodass ein schnelles erneutes Umschalten des Ausgangs durch Signalrauschen im Bereich sehr kleiner Spannungsdifferenzen an den Eingängen vermieden wird. Die Voltage level changed significantly compared to the other input. The deflection always takes place in the direction of the expected difference of the input signals after switching the output, so that a quick switching of the output due to signal noise in the area of very small voltage differences at the inputs is avoided. The
Rückkopplung unterdrückt damit Rauscheinflüsse im Bereich der Nulldurchgänge des differentiellen Eingangssignals und dient als weitere Sicherheit neben dem Tiefpassfilter. Feedback thus suppresses noise influences in the area of the zero crossings of the differential input signal and serves as a further security in addition to the low-pass filter.
Die Pulslänge wird dabei durch die Dimensionierung des Widerstandselements R10 und des Kondensators C6 insbesondere derart gewählt, dass der Puls sicher vorbei ist, bevor auch für die maximale zu erwartende Frequenz an den Eingängen ein neuer Nulldurchgang der differentiellen Spannung vorliegt. The dimension of the resistance element R10 and the capacitor C6 in particular selects the pulse length in such a way that the pulse is safely over before a new zero crossing of the differential voltage is also present at the inputs for the maximum frequency to be expected.
Der Kondensator C5 dient zur Stabilisierung der Versorgungsspannung des Operationsverstärkers OPV und sollte möglichst in dessen Nähe platziert werden. Geeignete Dimensionierungen können beispielsweise in Datenblättern des gewählten Operationsverstärkers OPV vorgeschlagen sein. The capacitor C5 serves to stabilize the supply voltage of the operational amplifier OPV and should be placed as close as possible. Suitable dimensions can be proposed, for example, in data sheets of the selected operational amplifier OPV.
Der erste Versorgungsspannungsanschluss des Operationsverstärkers OPV kann ferner über ein Widerstandselement R11 mit dem Ausgang des The first supply voltage connection of the operational amplifier OPV can also be connected via a resistance element R11 to the output of the
Operationsverstärkers OPV verbunden sein. Das Ausgangssignal Out kann über dieses Widerstandselement R11 strombegrenzt werden, um nachfolgende Schaltungen zu schützen. Außerdem dient dieses Widerstandselement R11 insbesondere dazu, bei der Verwendung eines Operationsverstärkers mit Open- Collector-Ausgang einen definierten Signalzustand am Ausgang für High-Pegel zu liefern. Operational amplifier OPV connected. The output signal Out can be current limited via this resistance element R11 to subsequent ones To protect circuits. In addition, this resistance element R11 is used in particular to deliver a defined signal state at the output for high level when using an operational amplifier with an open collector output.
Soll die Ausgangsspannung am Ausgang Out einen bestimmten Wert nicht überschreiten, kann beispielsweise eine Zener-Diode mit entsprechender Zener- Spannung zur Spannungsbegrenzung zwischen den Ausgang Out und den Potentialanschluss V- geschaltet werden, wobei die Anode mit dem If the output voltage at the output Out should not exceed a certain value, for example a Zener diode with a corresponding Zener voltage can be connected to limit the voltage between the output Out and the potential connection V-, the anode being connected to the
Potentialanschluss V- und die Kathode mit dem Ausgang Out verbunden wird, oder der Widerstand R11 nicht zwischen die Versorgungsspannung und den Ausgang Out gesetzt werden, sondern statt der Versorgungsspannung eine entsprechende Spannung angelegt werden. Potential connection V- and the cathode is connected to the output Out, or the resistor R11 is not placed between the supply voltage and the output Out, but instead a corresponding voltage is applied instead of the supply voltage.
Wird eine höhere Stabilität der Offsetspannung benötigt, die mittels der If a higher stability of the offset voltage is required, which can be achieved with the
Widerstandselemente R6 und R7 generiert wird, kann das Widerstandselement R7 durch eine Zener-Diode mit gewünschter Zener-Spannung ersetzt werden, wobei die Anode mit dem Potentialanschluss V- und die Kathode mit Resistance elements R6 and R7 is generated, the resistance element R7 can be replaced by a Zener diode with the desired Zener voltage, the anode with the potential connection V- and the cathode with
Widerstandselement R4 bzw. R6 verbunden wird. In diesem Fall wirkt das Widerstandselement R6 als Strombegrenzer zum Schutz der Zener-Diode und als Einstellparameter für deren Arbeitspunkt und nicht mehr als Teil eines Spannungsteilers. Resistor element R4 or R6 is connected. In this case, the resistance element R6 acts as a current limiter to protect the Zener diode and as a setting parameter for its operating point and no longer as part of a voltage divider.
In besonders vorteilhafter Weise eignet sich die Schaltungsanordnung 100 zur Verwendung in einem Fahrzeug, um ein elektrisches Signal einer elektrischen Maschine bzw. eines Generators des Fahrzeugs als differentielles, analoges Eingangssignal in ein digitales Ausgangssignal zu wandeln. Insbesondere kann ein Phasenstrom oder eine Phasenspannung einer Phase einer derartigen elektrischen Maschine als Eingangssignal verwendet werden. Da eine derartige elektrische Maschine insbesondere mit einer Brennkraftmaschine des Fahrzeugs gekoppelt ist, kann aus charakteristischen Merkmalen dieses Eingangssignals, insbesondere aus den Nulldurchgängen bzw. aus deren Zeitabständen, auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine rückgeschlossen werden. Das rechteckförmige Ausgangssignal der Schaltungsanordnung 100 kann daher beispielsweise einem Steuergerät des Fahrzeugs zu einer Bestimmung der Drehzahl zugeführt werden. In a particularly advantageous manner, the circuit arrangement 100 is suitable for use in a vehicle in order to convert an electrical signal from an electrical machine or a generator of the vehicle as a differential, analog input signal into a digital output signal. In particular, a phase current or a phase voltage of a phase of such an electrical machine can be used as an input signal. Since such an electrical machine is particularly coupled to an internal combustion engine of the vehicle, the speed of the internal combustion engine can be inferred from characteristic features of this input signal, in particular from the zero crossings or from their time intervals. The rectangular output signal of the circuit arrangement 100 can therefore, for example, be one Control unit of the vehicle can be fed to a determination of the speed.
Figur 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer Gleichrichterschaltung 200, die bevorzugt als Teil einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung 100 insbesondere bei Verwendung in einem Fahrzeug verwendet werden kann. Figur 4 zeigt eine solche bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen FIG. 3 shows a preferred embodiment of a rectifier circuit 200, which can preferably be used as part of a circuit arrangement 100 according to the invention, in particular when used in a vehicle. Figure 4 shows such a preferred embodiment of an inventive
Schaltungsanordnung 100 in einer derartigen Verwendung in einem Fahrzeug. Eine elektrische Maschine des Fahrzeugs ist mit 210 bezeichnet und beispielhaft als eine einphasige elektrische Maschine dargestellt, kann jedoch in Circuit arrangement 100 in such use in a vehicle. An electrical machine of the vehicle is designated 210 and exemplified as a single-phase electrical machine, but can be seen in FIG
entsprechender Weise beispielsweise auch als dreiphasige elektrische Maschine ausgebildet sein. Insbesondere ist die elektrische Maschine 210 als eine correspondingly, for example, also be designed as a three-phase electrical machine. In particular, the electrical machine 210 is as one
Drehstromlichtmaschine ausgebildet und mit einer Kurbelwelle einer Three-phase alternator designed and with a crankshaft
Brennkraftmaschine des Fahrzeuges gekoppelt, die aus Gründen der Internal combustion engine of the vehicle coupled, for the sake of
Übersichtlichkeit in Figur 3 nicht explizit dargestellt ist. Insbesondere ist die elektrische Maschine 210 zum Laden einer Batterie vorgesehen, die Clarity is not explicitly shown in Figure 3. In particular, the electric machine 210 is provided for charging a battery that
insbesondere als Kraftfahrzeugbatterie ausgebildet und Teil eines Bordnetzes sein kann. Anschlüsse dieser Batterie sind in Figur 3 mit B+ und B- bezeichnet. in particular designed as a motor vehicle battery and can be part of an electrical system. Connections of this battery are labeled B + and B- in FIG.
Diese Fahrzeugbatterie B+, B- ist ferner an den Potentialanschlüssen V+ und V- der Schaltungsanordnung 100 (Figur 4) als Versorgungsspannung This vehicle battery B +, B- is also connected to the potential connections V + and V- of the circuit arrangement 100 (FIG. 4) as a supply voltage
angeschlossen. An dem ersten Eingangsanschluss ln+ und dem zweiten Eingangsanschluss In- der Schaltungsanordnung 100 ist die eine connected. One is at the first input connection In + and the second input connection In- in the circuit arrangement 100
Phasenwicklung der elektrischen Maschine 210 angeschlossen, als differentielles Eingangssignal wird der Schaltungsanordnung 100 die Phasenspannung dieser Phasenwicklung zugeführt. Phase winding of the electrical machine 210 connected, the phase voltage of this phase winding is supplied to the circuit arrangement 100 as a differential input signal.
Die Schaltungsanordnung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung eignet sich in besonders vorteilhafter weise, um in Kombination mit einer The circuit arrangement 100 according to the present invention is particularly advantageously suitable for being used in combination with a
Gleichrichterschaltung verwendet zu werden, wie sie Figur 3 schematisch dargestellt und mit 200 bezeichnet ist. Rectifier circuit to be used, as shown schematically in Figure 3 and designated 200.
Eine derartige Gleichrichterschaltung 200 ist in der am selben Tag eingereichten Patentanmeldung "Schaltungsanordnung und Gleichrichterschaltung für eine elektrische Maschine" der Anmelderin offenbart, auf welche hinsichtlich Details zu einer solchen Gleichrichterschaltung verwiesen wird und deren Inhalt hiermit vollumfänglich zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Such a rectifier circuit 200 is in the patent application filed on the same day "Circuit arrangement and rectifier circuit for one electrical machine "of the applicant, to which reference is made with regard to details of such a rectifier circuit and the content of which is hereby fully made the content of this application.
Die Gleichrichterschaltung 200 ist dazu vorgesehen, eine von der elektrischen Maschine 210 erzeugte und an Ausgängen Vgen+ und Vgen- bereitgestellte Wechselspannung in eine Gleichspannung gleichzurichten, welche zum Aufladen der Fahrzeugbatterie verwendet werden kann. The rectifier circuit 200 is provided to rectify an AC voltage generated by the electrical machine 210 and provided at outputs Vgen + and Vgen- into a DC voltage which can be used to charge the vehicle battery.
Zu diesem Zweck weist die Gleichrichterschaltung 200 einen For this purpose, the rectifier circuit 200 has one
Brückengleichrichter 220 aus Highside-Schaltern 200a, 200b und Lowside- Schaltern 200c, 200d auf. Bridge rectifier 220 consisting of highside switches 200a, 200b and low-side switches 200c, 200d.
Diese Schalter 200a, 200b, 200c, 200d sind jeweils gemäß eine besonders vorteilhafteren Ausgestaltung als eine Schaltungsanordnung ausgebildet, in weicher ein Schalttransistor M201 mit Hilfe einer Ansteuerschaltung derart angesteuert wird, dass dieser Schalttransistor M201 in eine erste Richtung von einem ersten zu einem zweiten seiner Anschlüsse leitet, insbesondere von einem Source-Anschluss zu einem Drain-Anschluss im Falle eines MOSFET, und in eine entgegengesetzte Richtung von dem zweiten zu dem ersten Anschluss sperrt. These switches 200a, 200b, 200c, 200d are each designed according to a particularly advantageous embodiment as a circuit arrangement in which a switching transistor M201 is controlled with the aid of a control circuit such that this switching transistor M201 in a first direction from a first to a second of its connections conducts, in particular from a source connection to a drain connection in the case of a MOSFET, and blocks in an opposite direction from the second to the first connection.
Die Schalter 200a, 200b, 200c, 200d ermöglichen es zweckmäßigerweise, den jeweiligen Schalttransistor analog zu einer Diode zu betreiben und das Verhalten einer Diode mit dem jeweiligen Schalttransistor nachzubilden, welcher jedoch wesentlich geringere Verlustleistungen als eine Diode aufweist. Insbesondere können die Schalter 200a, 200b, 200c, 200d in der Gleichrichterschaltung 200 anstelle von Dioden verwendet werden, wodurch Verlustleistungen und ein Bedarf an Kühlelementen reduziert werden können. The switches 200a, 200b, 200c, 200d expediently make it possible to operate the respective switching transistor analogously to a diode and to emulate the behavior of a diode with the respective switching transistor, which, however, has significantly lower power losses than a diode. In particular, the switches 200a, 200b, 200c, 200d can be used in the rectifier circuit 200 instead of diodes, as a result of which power losses and a need for cooling elements can be reduced.
In den einzelnen Schaltern 200a, 200b, 200c, 200d umfassen die jeweiligen Ansteuerschaltung zur Ansteuerung des entsprechenden Schalttransistors M201 jeweils eine Vielzahl von Bauteilen, insbesondere eine Diode D201 , In the individual switches 200a, 200b, 200c, 200d, the respective control circuit for controlling the corresponding switching transistor M201 each comprise a large number of components, in particular a diode D201,
Widerstandselemente R201 , R202, R203, R204, R205, Kondensatoren C201 , C202 sowie weitere Transistoren z.B. in der Form von Bipolartransistoren Q201 , Q202, Q203, Q204. Hinsichtlich des Zwecks dieser verschiedenen Bauteile sowie weiterer Details derartiger Schalter 200a, 200b, 200c, 200d sei an dieser Stelle auf die genannte parallele Patentanmeldung der Anmelderin verwiesen. Resistor elements R201, R202, R203, R204, R205, capacitors C201, C202 and other transistors, for example in the form of bipolar transistors Q201, Q202, Q203, Q204. With regard to the purpose of these various components and further details of such switches 200a, 200b, 200c, 200d, reference is made to the applicant's parallel patent application mentioned here.
Ferner weist die Gleichrichterschaltung 200 eine Kurzschlusseinheit 230 auf, welche die Schalter 200a, 200b, 200c und 200d derart ansteuern kann, dass ein Kurzschluss der Phasen der elektrischen Maschine 210 erzeugt wird. Ein derartiger Kurzschluss kann z.B. durch ein externes Steuergerät ausgelöst werden, welches beispielsweise an einem Signaleingang ein Steuersignal bzw. Kurzschlusssignal KS an die Gleichrichterschaltung 200 senden kann. Ebenso ist es denkbar, dass ein derartiges Kurzschlusssignal durch eine interne Furthermore, the rectifier circuit 200 has a short-circuit unit 230, which can control the switches 200a, 200b, 200c and 200d in such a way that a short-circuit of the phases of the electrical machine 210 is generated. Such a short circuit can e.g. triggered by an external control device, which can send a control signal or short circuit signal KS to the rectifier circuit 200, for example at a signal input. It is also conceivable that such a short circuit signal by an internal
Überwachungseinheit ausgelöst wird. Ein derartiger Kurzschluss kann verwendet werden, um im Falle einer vollständig geladenen Batterie diese nicht weiter zu laden und damit nicht zu überladen. Monitoring unit is triggered. Such a short circuit can be used so that in the case of a fully charged battery, it cannot be charged further and thus not overcharged.
Wird die Entscheidung über einen Kurzschluss nicht von einem externen The decision about a short circuit is not made by an external
Steuergerät getroffen, beispielsweise weil die Kommunikationsleitung zwischen der Kurzschlusseinheit und dem Steuergerät defekt ist, dient ferner eine Control unit hit, for example because the communication line between the short-circuit unit and the control unit is defective, is also used
Fehlerschutzeinheit 240 dazu, diese Entscheidung zu treffen. Zu diesem Zweck überwacht die Fehlerschutzeinheit 240 die Ausgangsspannung der Failure Protection Unit 240 to make this decision. For this purpose, the fault protection unit 240 monitors the output voltage of the
Gleichrichterschaltung 200 und somit insbesondere die Batteriespannung. Bei Erreichen eines vorgebbaren Schwellwertes löst die Fehlerschutzeinheit zweckmäßigerweise einen Kurzschluss der elektrischen Maschine aus. Ebenfalls kann die Fehlerschutzeinheit den Kurzschluss wieder beenden, wenn ein sicherer Betrieb wieder gewährleistet ist. Rectifier circuit 200 and thus in particular the battery voltage. When a predeterminable threshold value is reached, the error protection unit expediently triggers a short circuit in the electrical machine. The fault protection unit can also end the short circuit again if safe operation is ensured again.
Beispielsweise kann zur Erzeugung eines derartigen Kurzschlusses von der Kurzschlusseinheit 230 an den Schalter 200a ein Steuersignal Off1 übermittelt werden und an den Schalter 200b ein Steuersignal Off2, um diese Highside- Schalter dauerhaft zu sperren. Ferner kann von der Kurzschlusseinheit 230 zur Kurzschlusserzeugung an den Schalter 200c ein Steuersignal On3 übermittelt werden und an den Schalter 200d ein Steuersignal On4, um diese Lowside- Schalter dauerhaft leitend zu schalten. Durch die vollständig leitenden Lowside- Schalter 200c, 200d werden die Phasenanschlüsse der elektrischen Maschine 210 zweckmäßigerweise kurzgeschlossen und die sperrenden Highside-Schalter 200a, 200b entkoppeln die elektrische Maschine 210 zweckmäßigerweise von der Batterie. Somit wird diese nicht kurzgeschlossen und gleichzeitig ein weiterer Stromfluss aus der elektrischen Maschine in die Batterie unterbunden und ein Überladen vermieden. Die Batterie kann sich in diesem Fall beispielsweise über ein Bordnetz entladen. Der Kurzschlusszustand wird zweckmäßigerweise beendet, sobald keine weitere Gefahr der Überladung mehr droht. For example, a control signal Off1 can be transmitted from the short-circuit unit 230 to the switch 200a in order to generate such a short circuit and a control signal Off2 to the switch 200b in order to permanently block these highside switches. Furthermore, a control signal On3 can be transmitted from the short-circuit unit 230 to generate a short-circuit to the switch 200c and a control signal On4 to the switch 200d in order to switch these low-side switches permanently on. Thanks to the fully conductive lowside Switches 200c, 200d expediently short-circuit the phase connections of the electrical machine 210 and the blocking highside switches 200a, 200b expediently decouple the electrical machine 210 from the battery. Thus, this is not short-circuited and at the same time further current flow from the electrical machine into the battery is prevented and overcharging is avoided. In this case, the battery can discharge itself, for example, via an electrical system. The short-circuit condition is expediently ended as soon as there is no further danger of overloading.
Die Kurzschlusseinheit 230 und die Fehlerschutzeinheit 240 umfassen zweckmäßigerweise eine Vielzahl von Bauteilen, insbesondere Transistoren, z.B. MOSFETs, M205, M206, M207, M208, Widerstandselemente R225, R226, R227, R228, R229, eine Diode R205 sowie einen Kondensator C229. Auch hinsichtlich des Zwecks dieser verschiedenen Bauteile sowie weiterer Details der The short-circuit unit 230 and the error protection unit 240 expediently comprise a large number of components, in particular transistors, e.g. MOSFETs, M205, M206, M207, M208, resistance elements R225, R226, R227, R228, R229, a diode R205 and a capacitor C229. Also with regard to the purpose of these different components and other details of the
Kurzschlusseinheit 230 und der Fehlerschutzeinheit 240 sei an dieser Stelle auf die genannte parallele Patentanmeldung der Anmelderin verwiesen. Short-circuit unit 230 and error protection unit 240 are referred to the applicant's parallel patent application mentioned here.
In besonders vorteilhafter Weise kann somit mit einer bevorzugten Ausgestaltung einer Schaltungsordnung gemäß der vorliegender Erfindung in Kombination mit einer Ausgestaltung einer Gleichrichterschaltung, wie sie in der genannten parallelen Patentanmeldung der Anmelderin offenbart ist, eine Gesamtschaltung realisiert werden, um die von einer elektrischen Maschine in einem Fahrzeug erzeugte Phasenspannung gleichzurichten und zur Versorgung einer Batterie bzw. eines Bordnetzes zu nutzen und um ferner die Phasenspannung oder den Phasenstrom der elektrischen Maschine gleichzeitig zur Bestimmung der Drehzahl einer Kurbelwelle einer mit der elektrischen Maschine gekoppelten Brennkraftmaschine zu nutzen. Somit kann insbesondere eine Regelung der Ausgangsspannung der elektrischen Maschine sowie eine Extraktion von In a particularly advantageous manner, a preferred embodiment of a circuit arrangement according to the present invention in combination with an embodiment of a rectifier circuit, as disclosed in the applicant's parallel patent application mentioned, can be used to implement an overall circuit by which an electrical machine in a vehicle rectify the generated phase voltage and use it to supply a battery or an electrical system, and also to use the phase voltage or the phase current of the electrical machine simultaneously to determine the speed of a crankshaft of an internal combustion engine coupled to the electrical machine. In particular, regulation of the output voltage of the electrical machine and extraction of
Drehzahlinformationen aus den Phasensignalen der elektrischen Maschine mit einer einzigen Schaltungsanordnung ermöglicht werden. Insbesondere können die Schaltungsordnung sowie die Gleichrichterschaltung dabei als eine gemeinsame bauliche Einheit realisiert werden, z.B. als gemeinsamer integrierter Schaltkreis (IC, ASIC), wodurch insbesondere Bauteilkosten und Platinenplatz eingespart werden können. Speed information from the phase signals of the electrical machine are made possible with a single circuit arrangement. In particular, the circuit arrangement and the rectifier circuit can be implemented as a common structural unit, e.g. as a common integrated circuit (IC, ASIC), which in particular saves component costs and board space.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Schaltungsanordnung (100) zum Wandeln eines differentiellen 1. Circuit arrangement (100) for converting a differential
Eingangssignals in ein rechteckförmiges Ausgangssignal aufweisend Having input signal in a rectangular output signal
einen ersten Eingangsanschluss (ln+) und einen zweiten a first input port (ln +) and a second
Eingangsanschluss (In-) zur Einspeisung des differentiellen Eingangssignals in einen Eingangssignalpfad, Input connection (In-) for feeding the differential input signal into an input signal path,
einen ersten Potentialanschluss (V+) und einen zweiten a first potential connection (V +) and a second
Potentialanschluss (V-) zur Verbindung mit einer Versorgungsspannung, einen Ausgangsanschluss (Out) zur Ausgabe des rechteckförmigen Ausgangssignals, Potential connection (V-) for connection to a supply voltage, an output connection (Out) for outputting the rectangular output signal,
eine Signalauswertungseinheit (150) mit einem ersten Eingang, einem zweiten Eingang und einem Ausgang, die dazu eingerichtet ist, an ihrem Ausgang darzustellen, ob ein Eingangssignal zwischen dem ersten Eingang und dem zweiten Eingang eine positive oder negative Potentialdifferenz aufweist, a signal evaluation unit (150) with a first input, a second input and an output, which is set up to show at its output whether an input signal has a positive or negative potential difference between the first input and the second input,
wobei über den Eingangssignalpfad der erste Eingang der where the first input of the
Signalauswertungseinheit (150) mit dem ersten Eingangsanschluss (ln+) und der zweite Eingang der Signalauswertungseinheit (150) mit dem zweiten Eingangsanschluss (In-) verbunden sind, und Signal evaluation unit (150) with the first input connection (ln +) and the second input of the signal evaluation unit (150) with the second input connection (In-) are connected, and
wobei der Ausgang der Signalauswertungseinheit (150) mit dem the output of the signal evaluation unit (150) with the
Ausgangsanschluss (Out) verbunden ist. Output connector (Out) is connected.
2. Schaltungsanordnung (100) nach Anspruch 1 , wobei die 2. Circuit arrangement (100) according to claim 1, wherein the
Signalauswertungseinheit (150) eine Verstärkerschaltung (OPV) mit einem ersten Eingang, einem zweiten Eingang und einem Ausgang aufweist, wobei der Ausgang der Verstärkerschaltung (OPV) über ein Widerstandselement (R10) und einen Kondensator (C6) mit dem ersten Eingang der Signal evaluation unit (150) has an amplifier circuit (OPV) with a first input, a second input and an output, the output of the amplifier circuit (OPV) via a resistance element (R10) and a capacitor (C6) with the first input of the
Verstärkerschaltung (OPV) verbunden ist. Amplifier circuit (OPV) is connected.
3. Schaltungsanordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend im Eingangssignalpfad eine Signalverarbeitungseinheit (140) mit zwei 3. The circuit arrangement (100) according to claim 1 or 2, further comprising a signal processing unit (140) with two in the input signal path
Eingangsanschlüssen und zwei Ausgangsanschlüssen, mit zwei Input ports and two output ports, with two
Widerstandselementen (R8, R9) und einem Kondensator (C4), Resistance elements (R8, R9) and a capacitor (C4),
wobei ein erstes Widerstandselement (R8) dieser zwei a first resistance element (R8) of these two
Widerstandselemente (R8, R9) zwischen einen ersten Eingangsanschluss und einen ersten Ausgangsanschluss der Signalverarbeitungseinheit geschaltet ist, Resistance elements (R8, R9) is connected between a first input connection and a first output connection of the signal processing unit,
wobei ein zweites Widerstandselement (R9) dieser zwei a second resistance element (R9) of these two
Widerstandselemente (R8, R9) zwischen einen zweiten Eingangsanschluss und einen zweiten Ausgangsanschluss der Signalverarbeitungseinheit geschaltet ist und Resistor elements (R8, R9) is connected between a second input connection and a second output connection of the signal processing unit and
wobei der Kondensator (C4) zwischen die zwei Ausgangsanschlüsse der Signalverarbeitungseinheit geschaltet ist. the capacitor (C4) being connected between the two output connections of the signal processing unit.
4. Schaltungsanordnung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner aufweisend im Eingangssignalpfad eine Signalaufbereitungseinheit (130) mit zwei Eingangsanschlüssen und zwei Ausgangsanschlüssen, mit vier Widerstandselementen (R4, R5, R6, R7) und drei Kondensatoren (C1 , C2, C3), 4. Circuit arrangement (100) according to one of the preceding claims, further comprising in the input signal path a signal conditioning unit (130) with two input connections and two output connections, with four resistance elements (R4, R5, R6, R7) and three capacitors (C1, C2, C3) ,
wobei ein erstes Widerstandselement (R6) und ein zweites a first resistance element (R6) and a second
Widerstandselement (R7) dieser vier Widerstandselemente (R4, R5, R6, R7) als Spannungsteiler parallel zwischen den ersten Potentialanschluss (V+) und den zweiten Potentialanschluss (V-) geschaltet sind, Resistance element (R7) of these four resistance elements (R4, R5, R6, R7) are connected in parallel as voltage dividers between the first potential connection (V +) and the second potential connection (V-),
wobei ein erster Kondensator (C1) dieser drei Kondensatoren (C1 , C2, C3) zwischen einen ersten Eingangsanschluss und einen ersten a first capacitor (C1) of these three capacitors (C1, C2, C3) between a first input terminal and a first
Ausgangsanschluss der Signalaufbereitungseinheit geschaltet ist, Output connection of the signal processing unit is switched,
wobei ein zweiter Kondensator (C2) dieser drei Kondensatoren (C1 , C2, C3) zwischen einen zweiten Eingangsanschluss und einen zweiten a second capacitor (C2) of these three capacitors (C1, C2, C3) between a second input terminal and a second
Ausgangsanschluss der Signalaufbereitungseinheit geschaltet ist, Output connection of the signal processing unit is switched,
wobei der erste Kondensator (C1) dieser drei Kondensatoren (C1 , C2, the first capacitor (C1) of these three capacitors (C1, C2,
C3) über ein drittes Widerstandselement (R4) dieser vier C3) via a third resistance element (R4) of these four
Widerstandselemente (R4, R5, R6, R7) mit dem ersten und zweiten Widerstandselement (R6, R7) dieser vier Widerstandselemente (R4, R5, R6, R7) verbunden ist, Resistance elements (R4, R5, R6, R7) with the first and second Resistance element (R6, R7) of these four resistance elements (R4, R5, R6, R7) is connected,
wobei der zweite Kondensator (C2) dieser drei Kondensatoren (C1 , C2, C3) über ein viertes Widerstandselement (R5) dieser vier the second capacitor (C2) of these three capacitors (C1, C2, C3) via a fourth resistance element (R5) of these four
Widerstandselemente (R4, R5, R6, R7) mit dem ersten und zweiten Resistance elements (R4, R5, R6, R7) with the first and second
Widerstandselement (R6, R7) dieser vier Widerstandselemente (R4, R5, R6, R7) verbunden ist und Resistance element (R6, R7) of these four resistance elements (R4, R5, R6, R7) is connected and
wobei ein dritter Kondensator (C3) dieser drei Kondensatoren (C1 , C2, C3) mit einem Punkt zwischen dem ersten Widerstandselement (R6) und dem zweiten Widerstandselement (R7) sowie mit dem zweiten a third capacitor (C3) of these three capacitors (C1, C2, C3) with a point between the first resistance element (R6) and the second resistance element (R7) and with the second
Potentialanschluss (V-) verbunden ist. Potential connection (V-) is connected.
5. Schaltungsanordnung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner aufweisend im Eingangssignalpfad eine Begrenzungseinheit (120) mit zwei Eingangsanschlüssen und zwei Ausgangsanschlüssen, mit zwei 5. Circuit arrangement (100) according to one of the preceding claims, further comprising in the input signal path a limiting unit (120) with two input connections and two output connections, with two
Widerstandselementen (R2, R3) und zwei Dioden (D1 , D2), Resistance elements (R2, R3) and two diodes (D1, D2),
wobei ein erstes Widerstandselement (R2) dieser zwei a first resistance element (R2) of these two
Widerstandselemente (R2, R3) zwischen einen ersten Eingangsanschluss und einen ersten Ausgangsanschluss der Begrenzungseinheit geschaltet ist, wobei ein zweites Widerstandselement (R3) dieser zwei Resistor elements (R2, R3) is connected between a first input connection and a first output connection of the limiting unit, a second resistance element (R3) of these two
Widerstandselemente (R2, R3) zwischen einen zweiten Eingangsanschluss und einen zweiten Ausgangsanschluss der Begrenzungseinheit geschaltet ist, Resistance elements (R2, R3) is connected between a second input connection and a second output connection of the limiting unit,
wobei eine Anode einer ersten Diode (D1) dieser zwei Dioden (D1 , D2) mit dem ersten Widerstandselement (R2) dieser zwei Widerstandselemente (R2, R3) verbunden ist, und wobei eine Kathode dieser ersten Diode (D1) mit dem zweiten Potentialanschluss (V-) verbunden ist, wherein an anode of a first diode (D1) of these two diodes (D1, D2) is connected to the first resistance element (R2) of these two resistance elements (R2, R3), and wherein a cathode of this first diode (D1) is connected to the second potential connection ( V-) is connected,
wobei eine Anode einer zweiten Diode (D2) dieser zwei Dioden (D1 , D2) mit dem zweiten Widerstandselement (R3) dieser zwei Widerstandselemente (R2, R3) verbunden ist, und wobei eine Kathode dieser zweiten Diode (D2) mit dem zweiten Potentialanschluss (V-) verbunden ist. wherein an anode of a second diode (D2) of these two diodes (D1, D2) is connected to the second resistance element (R3) of these two resistance elements (R2, R3), and wherein a cathode of this second diode (D2) is connected to the second potential connection ( V-) is connected.
6. Schaltungsanordnung (100) nach Anspruch 3, 4 und 5, wobei die 6. Circuit arrangement (100) according to claim 3, 4 and 5, wherein the
Signalaufbereitungseinheit (130) der Begrenzungseinheit (120) im Eingangssignalpfad nachgeschaltet ist und wobei die Signal processing unit (130) of the limiting unit (120) in Input signal path is downstream and the
Signalverarbeitungseinheit (140) der Signalaufbereitungseinheit (130) im Eingangssignalpfad nachgeschaltet ist, Signal processing unit (140) is connected downstream of the signal processing unit (130) in the input signal path,
wobei das erste Widerstandselement (R2) der zwei the first resistance element (R2) of the two
Widerstandselemente (R2, R3) der Begrenzungseinheit (120) mit dem ersten Kondensator (C1) der drei Kondensatoren (C1 , C2, C3) der Resistance elements (R2, R3) of the limiting unit (120) with the first capacitor (C1) of the three capacitors (C1, C2, C3)
Signalaufbereitungseinheit (130) verbunden ist, Signal processing unit (130) is connected,
wobei der erste Kondensator (C1) der drei Kondensatoren (C1 , C2, C3) der Signalaufbereitungseinheit (130) mit dem ersten Wderstandselement (R8) der zwei Widerstandselemente (R8, R9) der Signalverarbeitungseinheit (140) verbunden ist, wherein the first capacitor (C1) of the three capacitors (C1, C2, C3) of the signal processing unit (130) is connected to the first resistance element (R8) of the two resistance elements (R8, R9) of the signal processing unit (140),
wobei das zweite Wderstandselement (R3) der zwei the second resistance element (R3) of the two
Widerstandselemente (R2, R3) der Begrenzungseinheit (120) mit dem zweiten Kondensator (C2) der drei Kondensatoren (C1 , C2, C3) der Resistance elements (R2, R3) of the limiting unit (120) with the second capacitor (C2) of the three capacitors (C1, C2, C3)
Signalaufbereitungseinheit (130) verbunden ist, und Signal conditioning unit (130) is connected, and
wobei der zweite Kondensator (C2) der drei Kondensatoren (C1 , C2, C3) der Signalaufbereitungseinheit (130) mit dem zweiten Widerstandselement (R9) der zwei Widerstandselemente (R8, R9) der Signalverarbeitungseinheit (140) verbunden ist. wherein the second capacitor (C2) of the three capacitors (C1, C2, C3) of the signal processing unit (130) is connected to the second resistance element (R9) of the two resistance elements (R8, R9) of the signal processing unit (140).
7. Schaltungsanordnung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Versorgungsspannungsanschluss der Signalverarbeitungseinheit (150) ferner über ein Widerstandselement (R11) mit dem Ausgang der Signalverarbeitungseinheit (150) verbunden ist. 7. Circuit arrangement (100) according to one of the preceding claims, wherein the first supply voltage connection of the signal processing unit (150) is further connected via a resistance element (R11) to the output of the signal processing unit (150).
8. Schaltungsanordnung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei dem ersten Potentialanschluss (V+) ein Widerstandselement (R1) nachgeschaltet ist und/oder wobei ein Kondensator (C5) zwischen den ersten Potentialanschluss (V+) und den zweiten Potentialanschluss (V-) geschaltet ist. 8. Circuit arrangement (100) according to one of the preceding claims, wherein the first potential connection (V +) is followed by a resistance element (R1) and / or wherein a capacitor (C5) between the first potential connection (V +) and the second potential connection (V-) is switched.
9. Schaltungsanordnung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei an dem ersten Eingangsanschluss (ln+) und dem zweiten 9. Circuit arrangement (100) according to one of the preceding claims, wherein at the first input terminal (ln +) and the second
Eingangsanschluss (In-) eine Phase einer elektrischen Maschine (210) angeschlossen ist, insbesondere eine elektrische Maschine eines Input connection (In-) a phase of an electrical machine (210) is connected, in particular an electrical machine
Fahrzeugs. Vehicle.
10. Schaltungsanordnung (100) nach Anspruch 9, wobei der Phase der 10. The circuit arrangement (100) according to claim 9, wherein the phase of
elektrischen Maschine (210) eine Gleichrichterschaltung (200) electrical machine (210) a rectifier circuit (200)
nachgeschaltet ist. is connected downstream.
11. Schaltungsanordnung (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei an dem ersten Potentialanschluss (V+) und dem zweiten Potentialanschluss (V-) eine Batterie (B+- B-) angeschlossen ist, insbesondere eine 11. Circuit arrangement (100) according to one of the preceding claims, wherein a battery (B + - B-) is connected to the first potential connection (V +) and the second potential connection (V-), in particular a
Fahrzeugbatterie. Vehicle battery.
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