BINARY SIGNAL TRANSMISSION CIRCUIT

Abstract: 1. A circuit arrangement for transmitting a binary signal via a wired four-terminal network, to which pulsed voltage is applied at its input and which presents at its output a d.c. voltage when the pulsed voltage is applied to its input, wherein the four-terminal network (5) comprises an optoelectronic coupler (9), the active element of which on the output side is a phototransistor (13), the base (14) of which is connected to a capacitor (17) and is connected by a resistor (18) to a first output terminal (4) of the four-terminal network (5), which first output terminal corresponds to a supply voltage terminal, or to the emitter (22) of the phototransistor (13), characterized in that end of the capacitor (17) which is remote from the base (14) of the phototransistor is connected to the collector (28) of the phototransistor (13) or to the first output terminal (4), the emitter and collector (28) of the phototransistor are connected by at least tow series-connected inverting amplifier stages (25, 26), the second output terminal (3) of the four-terminal network constitutes the output of one of the amplifier stages (25, 26) and at least one of the amplifier stages has properties which limit the output voltage.

Description: Schaltung zur Übertragung eines ssinärsiqnales Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Übertragung eines Binärsignales gemäss dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Solche Schaltungen finden insbesondere dann Verwendung, wenn eine galvanische Trennung zwischen einer Ausgangsimpulsspannung mit Impulsen beiderlei Polarität und einer davon abgeleiteten Spannung bestehen soll. Insbesondere ist das Anwendungsgebiet der erfindungsgemässen Schaltung bei Ableitung einer Gleichausgangsspannung von einer Netzwechselspannung und insbesondere 200 V und 50 Hz. Hierbei besteht die Aufgabe, die Gleichausgangsspannung dann anstehen zu lassen, wenn die Eingangsspannung anliegt, und zwar auch unter Offenhaltung einer sehr grossen Spannungstoleranzschwelle, wobei die verwendete Schaltung Schmitt-Triggoer-Verhalten aufweisen soll. Die Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche beziehungsweise gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figur der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung stellt eine elektrische Schaltung dar. Die Schaltung ist nach Art eines Vierpols aufgebaut und weist einen Eingang 1 sowie 2 auf, an denen vorzugsweise eine. Netzwechselspannung von 50 Hz anschliesst. Weiterhin besitzt der Vierpol Ausgangsklemmen 3 und 4, die von den Eingangsklemmen galvanisch getrennt werden sollen. Der Vierpol ist mit 5 bezeichnet. Er wird über eine Leitung 6 mit einer Klemme 7 unter Zwischenschaltung eines Speisespannungswiderstandes 8 mit einer speisenden Betriebsspannung versorgt. Die Leitung 6 setzt Verzweigungen zur Spannungsversorgung von Verstärkerstufen. Hauptelement des Vierpols ist ein Opto-Koppler 9, dessen primäres Bauteil eine Leuchtdiode 10 ist, die mit ihren beiden Polen unter Zwischenschaltung eines Widerstandes 11 an die beiden Klemmen 1 und 2 angeschlossen ist. Parallel zu der Diode 10 liegt eine weitere zu ihr antiparallel geschaltete Diode 12 zum Unterdrücken von Spannungsimpulsen der anderen Polarität. Sekundärseitig besteht der Opto-Koppler aus einem Fototransistor 13, dessen Basis 14 über eine Leitung 15 aus dem Gehäuse des Opto-Kopplers herausgeführt ist und die mit einem RC-Glied 16 beschaltet ist. Dieses besteht aus der Parallelschaltung eines Kondensators 17 mit einem ohmschen Widerstand 18, die auf der der Leitung 15 abgewandten Seite mit einer Leitung 19 verbunden ist, die ihrerseits zur Klemme 4 führt. Von der Leitung 19 zweigt eine mit einem Widerstand 20 versehene Leitung 21 ab, die mit dem Emitter 22 des Fototransistors verbunden ist. Von der Leitung 21 zweigt zwischen dem Emitter 22 und dem Widerstand 20 eine mit einem Widerstand 23 versehene Leitung 24 ab, die über eine invertierende Verstärkerstufe 25 zur Klemme 3 geführt ist. Die Klemme 3 ist andererseits parallel zu dem eben beschriebenen Weg gleichfalls über eine invertierende weitere Verstärkerstufe 26 mit einer Leitung 27 verbunden, die ihrerseits unmittelbar zum Kollektor 28 des Fototransistors 13 führt. An die Leitung 27 ist der Arbeitswiderstand 8 angeschlossen. Die Funktion der eben beschriebenen Schaltung ist folgende: Betriebsgleichspannung liegt zwischen den Klemmen 7 und 4, an den Eingangsklemmen 1 und 2 liegt keine Impulsspannung an. Damit ist die Leuchtdiode 10 dunkel, der Fototransistor 13 gesperrt. Der Kondensator 17 ist entladen, und zwar über den Widerstand 18. Zwischen den Klemmen 3 und 4 ist keine Spannung, da über den Arbeitswiderstand 8 kein Strom fliesst und die beiden Verstärkerstufen 25 und 26 invertieren. Damit liegt am Ausgang des Verstärkers 25 ein Spannungssignal gegenüber der Klemme 4, so dass der Emitter 22 des Fototransistors 13 auf einem Spannungsniveau positiv gegenüber dem der Basis 14 liegt. Wird nunmehr an die Klemmen 1 und 2 eine entweder sinusförmige oder rechteckförmige Impulsspannung gelegt, so werden die Impulse der einen Polarität durch die Diode 14 von der Leuchtdiode 10 ferngehalten, während die Leuchtdiode gemäss der Impulsfolge der Impulse der anderen Polarität leuchtet. Dieses Leuchten wird innerhalb des Opto-Kopplers 9 auf den Fototransistor 13 übertragen, so dass die Kollektorbasisstrecke des Fototransistors in der Folge dieser Lichtimpulse leitend wird. Dies führt zu einem Ladestrom für den Kondensator 17. Damit stellt sich auf der Leitung 15, das heisst an der Basis des Fototransistors, ein mittlerer Spannungswert ein, der dem zeitlichen Mittelwert des Fotostroms entspricht. Übersteigt dieser mittlere Spannungswert den Spannungswert, der am Emitter 22 des Fototransistors ansteht, um eine Diodenflussspannung, so wird der Fototransistor leitend, wodurch der Kollektorstrom erheblich ansteigt. Damit entsteht an dem Arbeitswiderstand 8 ein Spannungsabfall, der über die beiden Verstärkerstufen 25 und 26 mit gleichem Vorzeichen auf den Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 23 und 20, übertragen wird und damit als Mitkopplung auf den Fototransistor 13 wirkt. Damit wird das Kippen des Fototr-ansistors beschleunigt. Dieses Kippen des Fototransistors führt aber zu einem entsprechenden Spannungssignal auf der Klemme 3, so dass zwischen Klemmen 3 und 4 nunmehr eine Ausgangsspannung anliegt. Diese Ausgangsspannung bleibt so lange bestehen, wie über die Fotodiode 10 Impulse übertragen werden. Die Ausgangsspannung erlischt, wenn Infolge der Entladung des Kondensators 17 über den Parallelwiderstand 18 die Basisspannung des Fototransistors so weit abgesenkt wird, dass dieser wieder in den Sperrzustand zurückkehrt. Der Mltkoppeleffekt des Abschaltens des Transistors 13 ist über den Arbeitswiderstand 8 in Verbindung mit den beiden Verstärkerstufen 25 und 26 auch beim Sperren gegeben. Die erfindungsgemässe Schaltung könnte soweit variiert werden, als dass der Kondensator 17 auch zwischen Koliek- tor und Basis des Fototransistors 13 gelegt werden kann. Die beiden Verstärkerstufen 25 und 26 können als Einzel transistoren wie auch als Operationsverstärker ausgebildet sein. Will man ein Ausgangsspannungssignal an den Klemmen 3 und 4 haben, das Null wird, wenn eine Impulsfolge am Eingang 1 und 2 anliegt, würde man die Ausgangsklemme 3 an den Ausgang der Verstärkerstufe 25 legen. Hiermit ist eine Invertierung des logischen Signals möglich.

Claims: Ansprüche 1. Schaltung zur qbertragung eines Binärsignals über einen beschalteten Vierpol, an dem eine Im pulsspannung am Eingang, eine Gleichspannung bei Vorhandensein der Impulsspannung am Ausgang an steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Vierpol (5) einen Opto-Koppler (9) enthält, dessen aktives Element ausgangsseitig ein Fototransi stor (13) ist, dessen Basis (14) mit einem Kondensator (17) verbunden und über einen Wi derstand (18) mit einer Ausgangsklemme (4) oder mit dem Emitter des Fototransistors (22) verbunden ist und dass Emitter und Kollektor (28) des Fototransistors über wenigstens zwei inver tierende Verstärkerstufen (25, 26) verbunden sind, und die zweite Ausgangsklemme (3) des Vierpols den Ausgang einer der Verstärkerstufen bildet, wobei wenigstens eine der Verstärker stufen ausgangsspannungsbegrenzende Eigenschaf ten besitzt. 2. Schaltung nach Anspruch eins, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kondensator (7) parallel zu dem Widerstand (18) angeordnet ist, mit dem die Basis (14) mit der Ausgangsklemme (4) ver bunden ist. 3. Schaltung nach Anspruch eins, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kondensator (17) zwischen Basis (14) und Kollektor (28) des Fototransi stors (13) angeordnet ist. 4. Schaltung nach einem der Ansprüche eins bis drei, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor (28) des Fototransistors (13) über eine Ver stärkerstufe (26) mit der einen Ausgangsklemme (3) verbunden ist und dass eine weitere Verbin dung zwischen der gleichen Ausgangsklemme (3) und dem Emitter (22) des Fototransistors über einen Widerstand und die zweite Verstärkerstufe (25) besteht. 5. Schaltung nach einem der Ansprüche eins bis vier, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitter (22) des Fototransistors (13) über einen weiteren Widerstand (20) mit der einen Ausgangsklemme (4) verbunden ist.

Inventors: HANGAUER, WILFRIED, DR., KIND, REINER
Applicants: COFRABEL N.V., JOH. VAILLANT GMBH U. CO., SCHONEWELLE B.V., VAILLANT GES.M.B.H, VAILLANT GMBH, VAILLANT LTD., VAILLANT S.A.R.L
Application year: 1985
Main classification: G01R19
IPC codes: G01R19