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Número de publicaciónDE102013114135 A1
Tipo de publicaciónSolicitud
Número de solicitudDE201310114135
Fecha de publicación18 Jun 2015
Fecha de presentación16 Dic 2013
Fecha de prioridad16 Dic 2013
Número de publicación1310114135, 201310114135, DE 102013114135 A1, DE 102013114135A1, DE 2013/10114135 A1, DE-A1-102013114135, DE102013114135 A1, DE102013114135A1, DE1310114135, DE2013/10114135A1, DE201310114135
InventoresStefan Pilz, Jörg Uhle, Sven Matthias Scheibe
SolicitanteEndress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG
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Elektronische Schaltung zur Erzeugung eines ASK-Signals und Messsystem An electronic circuit for generating an ASK signal and measuring system traducido del alemán
DE 102013114135 A1
Resumen  traducido del alemán
Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung (1) zur Erzeugung eines ASK-Signals, wobei das ASK-Signal zumindest ein Datensignal (data) umfasst, The invention relates to an electronic circuit (1) for generating an ASK signal, wherein the ASK signal includes at least a data signal (data),
wobei das Datensignal (data) die zu übertragenden Daten wiedergibt, wherein the data signal (data) representing data to be transmitted,
zwischen einer ersten Seite mit einer ersten Schnittstelle (23), between a first side with a first interface (23),
und einer zweiten Seite mit einer, zur ersten Schnittstelle (23) korrespondierenden, zweiten Schnittstelle (24), and a second side with a, for the first interface (23) corresponding, second interface (24),
wobei die erste Schnittstelle (23) und die zweite Schnittstelle (24) zum Übertragen der Daten und Energie ausgestaltet sind, und wherein the first interface (23) and the second interface (24) configured for transmitting the data and power, and
wobei die erste Schnittstelle 23() und die zweite Schnittstelle (24) als galvanisch getrennte, insbesondere als induktive, Schnittstellen ausgestaltet sind, wobei die Schaltung (1) zumindest umfasst: wherein the first interface 23 () and the second interface (24) electrically isolated, in particular as inductive interfaces are arranged, wherein the circuit (1) comprises at least:
– eine Trägerquelle (3) zum Erzeugen eines Trägersignals, - A carrier source (3) for generating a carrier signal,
– eine Versorgungsspannung (VCC) zum Versorgen der Schaltung (1) mit Energie, - A supply voltage (VCC) for supplying the circuit (1) with energy,
– eine Lastschaltung (2) zum Umwandeln des Datensignals (data) in ein Nutzsignal, und - A load circuit (2) for converting the data signal (data) in a useful signal, and
– eine Zuführeinheit (4) zum Zusammenführen des Nutzsignals mit dem Trägersignal zu dem ASK-Signal mit einer Amplitude, - A feed unit (4) for combining the desired signal with the carrier signal to the ASK signal having an amplitude,
wobei das Nutzsignal die Amplitude des ASK-Signals bestimmt, wherein the useful signal, the amplitude of the ASK signal determines
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Lastschaltung (2) an die Versorgungsspannung (VCC) angeschlossen wird. the load circuit (2) is connected to the supply voltage (VCC). Die Erfindung betrifft weiter ein Messsystem (20) umfassend eine solche elektronische Schaltung (1). The invention further relates to a measuring system (20) comprising such an electronic circuit (1).
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Reclamaciones(13)  traducido del alemán
  1. Elektronische Schaltung ( An electronic circuit ( 1 1 ) zur Erzeugung eines ASK-Signals, wobei das ASK-Signal zumindest ein Datensignal (data) umfasst, wobei das Datensignal (data) die zu übertragenden Daten wiedergibt, zwischen einer ersten Seite mit einer ersten Schnittstelle ( ) For generating an ASK signal, wherein the ASK signal includes at least a data signal (DATA), wherein the data signal (data) representing the data to be transmitted between a first side with a first interface ( 23 23 ), und einer zweiten Seite mit einer, zur ersten Schnittstelle ( ), And a second side with a, for the first interface ( 23 23 ) korrespondierenden, zweiten Schnittstelle ( ) Corresponding, second interface ( 24 24 ), wobei die erste Schnittstelle ( ), Wherein the first interface ( 23 23 ) und die zweite Schnittstelle ( ) And the second interface ( 24 24 ) zum Übertragen der Daten und Energie ausgestaltet sind, und wobei die erste Schnittstelle ) Are configured for transmitting the data and power, and wherein the first interface 23 23 () und die zweite Schnittstelle ( () And the second interface ( 24 24 ) als galvanisch getrennte, insbesondere als induktive, Schnittstellen ausgestaltet sind, wobei die Schaltung ( ) And galvanically separated, in particular as inductive interfaces are arranged, wherein the circuit ( 1 1 ) zumindest umfasst: – eine Trägerquelle ( ) Comprises at least: - a carrier source ( 3 3 ) zum Erzeugen eines Trägersignals, – eine Versorgungsspannung (VCC) zum Versorgen der Schaltung ( ) For generating a carrier signal, - a supply voltage (VCC) for supplying the circuit ( 1 1 ) mit Energie, – eine Lastschaltung ( ) With energy - a load circuit ( 2 2 ) zum Umwandeln des Datensignals (data) in ein Nutzsignal, und – eine Zuführeinheit ( ) For converting the data signal (data) in a useful signal, and - a feeding unit ( 4 4 ) zum Zusammenführen des Nutzsignals mit dem Trägersignal zu dem ASK-Signal mit einer Amplitude, wobei das Nutzsignal die Amplitude des ASK-Signals bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastschaltung ( ) For combining the desired signal with the carrier signal to the ASK signal having an amplitude, wherein the useful signal determines the amplitude of the ASK-signal, characterized in that the load circuit ( 2 2 ) an die Versorgungsspannung (VCC) angeschlossen wird. ) Is connected to the supply voltage (VCC).
  2. Elektronische Schaltung ( An electronic circuit ( 1 1 ) nach Anspruch 1, wobei die Lastschaltung ( ) According to claim 1, wherein the load circuit ( 2 2 ) mit zumindest einem Schaltmittel (T1) und zumindest einer durch das Schaltmittel (T1) zuschaltbaren Impedanz (R) ausgestaltet ist und das Datensignal (data) das Schalten des Schaltmittels (T1) vorgibt, und wobei die Impedanz (R) einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfasst, wobei der erste Anschluss der Impedanz (R) mit der Zuführeinheit ( ) With at least one switching means (T1) and at least one through the switching means (T1) switchable impedance (R) is designed and the data signal (DATA), the switching of the switching means (T1) specifies, and wherein the impedance (R) having a first terminal and comprises a second terminal, said first terminal of said impedance (R) with the feed unit ( 4 4 ) verbunden ist. ) Connected is.
  3. Elektronische Schaltung ( An electronic circuit ( 1 1 ) nach Anspruch 1, wobei die Lastschaltung ( ) According to claim 1, wherein the load circuit ( 2 2 ) mit zumindest einem Schaltmittel (T1) und zumindest einer durch das Schaltmittel (T1) zuschaltbaren Impedanz (R) ausgestaltet ist und das Datensignal (data) das Schalten des Schaltmittels (T1) vorgibt, und wobei die Impedanz (R) einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfasst, wobei der erste Anschluss der Impedanz (R) mit der ersten Schnittstelle ( ) With at least one switching means (T1) and at least one through the switching means (T1) switchable impedance (R) is designed and the data signal (DATA), the switching of the switching means (T1) specifies, and wherein the impedance (R) having a first terminal and comprises a second terminal, said first terminal of said impedance (R) to the first interface ( 23 23 ) verbunden ist. ) Connected is.
  4. Elektronische Schaltung ( An electronic circuit ( 1 1 ) nach Anspruch 1, wobei die Lastschaltung ( ) According to claim 1, wherein the load circuit ( 2 2 ) mit zumindest einem Schaltmittel (T1) und zumindest einer durch das Schaltmittel (T1) zuschaltbaren Impedanz (R) ausgestaltet ist und das Datensignal das Schalten des Schaltmittels (T1) vorgibt, und wobei die Impedanz (R) einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss umfasst, wobei der erste Anschluss der Impedanz (R) mit der zweiten Schnittstelle ( ) With at least one switching means (T1) and at least one through the switching means (T1) switchable impedance (R) is designed and the data signal defines the switching of the switching means (T1), and wherein the impedance (R) having a first terminal and a second terminal , wherein the first terminal of the impedance (R) to the second interface ( 24 24 ) verbunden ist. ) Connected is.
  5. Elektronische Schaltung ( An electronic circuit ( 1 1 ) nach zumindest einem Ansprüche 2 bis 4, wobei es sich bei dem Schaltmittel (T1) um einen Bipolartransistor, insbesondere einen pnp-Transistor, mit einem Basis-Anschluss, einem Kollektor-Anschluss und einem Emitter-Anschluss handelt, wobei der Emitter-Anschluss mit dem zweiten Anschluss der Impedanz (R) verbunden ist, wobei der Kollektor-Anschluss mit der Versorgungsspannung (VCC) verbunden ist, und wobei dem Basis-Anschluss das Datensignal (data) zugeführt wird. ) According to at least one of claims 2 to 4, wherein the switching means (T1) is a bipolar transistor, particularly a pnp transistor having a base terminal, a collector terminal and an emitter terminal, the emitter terminal is connected to the second terminal of the impedance (R), wherein the collector terminal connected to the supply voltage (VCC) is connected, and wherein the base terminal of the data signal (data) is supplied.
  6. Elektronische Schaltung ( An electronic circuit ( 1 1 ) nach Anspruch 5, wobei ein zweites Schaltmittel (T2) vorgesehen ist, wobei es sich bei dem zweiten Schaltmittel (T2) um einen Bipolartransistor, insbesondere einen npn-Transistor, mit einem Basis-Anschluss, einem Kollektor-Anschluss und einem Emitter-Anschluss handelt, wobei der Kollektor-Anschluss des zweiten Transistors mit dem Basis-Anschluss des ersten Transistors verbunden ist, wobei der Emitter-Anschluss des zweiten Transistors über zumindest eine zweite Impedanz (R1), insbesondere einen Widerstand, mit Masse verbunden ist, und wobei dem Basis-Anschluss des zweiten Transistors das Datensignal (data) zugeführt wird. ) According to claim 5, wherein a second switching means (T2) is provided, wherein the second switching means (T2) is a bipolar transistor, in particular an npn transistor having a base terminal, a collector terminal and an emitter terminal is, the collector terminal of the second transistor is connected to the base terminal of the first transistor, the emitter terminal of the second transistor via at least one second impedance (R1), particularly a resistor, is connected to ground, and wherein the base terminal of the second transistor, the data signal (data) is supplied.
  7. Elektronische Schaltung ( An electronic circuit ( 1 1 ) nach Anspruch 5 oder 6, wobei eine Beschleunigerschaltung ( ) According to claim 5 or 6 wherein an accelerator circuit ( 5 5 ) vorgesehen ist, wobei die Beschleunigerschaltung ( Is), wherein the accelerator circuit ( 5 5 ) zumindest ein weiteres Schaltmittel (TB1) umfasst, wobei es sich bei dem weiteren Schaltmittel (TB1) um einen Bipolartransistor, insbesondere einen pnp-Transistor, mit einem Basis-Anschluss, einem Kollektor-Anschluss und einem Emitter-Anschluss handelt, wobei der Emitter-Anschluss mit dem zweiten Anschluss der Impedanz (R) verbunden ist, wobei der Kollektor-Anschluss mit dem Basis-Anschluss des ersten Transistors verbunden ist, und wobei dem Basis-Anschluss das Datensignal (data) invertiert zugeführt werden. ) Comprises at least a further switching means (TB1), wherein it is in the further switching means (TB1) to a bipolar transistor, particularly a pnp transistor having a base terminal, a collector terminal and an emitter terminal, the emitter terminal is connected to the second terminal of the impedance (R), wherein the collector terminal is connected to the base terminal of the first transistor, and wherein the base terminal of the data signal (DATA) is supplied inverted.
  8. Elektronische Schaltung ( An electronic circuit ( 1 1 ) nach Anspruch 7, wobei die Beschleunigerschaltung ( ) According to claim 7, wherein the accelerator circuit ( 5 5 ) ein zweites weiteres Schaltmittel (TB2) umfasst, wobei es sich bei dem zweiten weiteren Schaltmittel (TB2) um einen Bipolartransistor, insbesondere einen npn-Transistor, mit einem Basis-Anschluss, einem Kollektor-Anschluss und einem Emitter-Anschluss handelt, wobei der Kollektor-Anschluss des zweiten weiteren Transistors mit dem Basis-Anschluss des ersten weiteren Transistors verbunden ist, wobei der Emitter-Anschluss des zweiten weiteren Transistors über zumindest eine zweite weitere Impedanz (R2), insbesondere einen Widerstand, mit Masse verbunden ist, und wobei dem Basis-Anschluss des zweiten weiteren Transistors das Datensignal (data) invertiert zugeführt wird. ) A second further switch means (TB2) includes, wherein the second further switch means (TB2) is a bipolar transistor, in particular an npn transistor having a base terminal, a collector terminal and an emitter terminal, the collector terminal of the second further transistor being connected to the base terminal of the first further transistor, the emitter terminal of the second further transistor via at least a second further impedance (R2), particularly a resistor, is connected to ground, and wherein the base terminal of the second further transistor, the data signal (data) is supplied inverted.
  9. Elektronische Schaltung An electronic circuit 1 1 () nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei es sich bei dem Schaltmittel (T1) um einen Feldeffekttransistor, insbesondere einen MOSFET, insbesondere einen n-Kanal MOSFET, mit einem Gate-Anschluss, einem Drain-Anschluss und einem Source-Anschluss handelt, wobei der Drain-Anschluss mit dem zweiten Anschluss der Impedanz (R) über eine Diode (D1) verbunden ist, wobei der Source-Anschluss mit der Versorgungsspannung (VCC) verbunden ist, und wobei dem Gate-Anschluss das Datensignal (data) über einen Gate-Kondensator (C3) zugeführt wird. () According to at least one of claims 2 to 4, wherein the switching means (T1) is a field effect transistor, particularly a MOSFET, in particular a n-channel MOSFET, having a gate terminal, a drain terminal and a source terminal is, wherein the drain terminal is connected to the second terminal of the impedance (R) through a diode (D1), the source terminal is connected to the supply voltage (VCC), and wherein the gate terminal of the data signal (data) a gate capacitor (C3) is supplied.
  10. Elektronische ( Electronic ( 1 1 ) Schaltung nach Anspruch 9, wobei der Gate-Anschluss zumindest über eine Diode (D2) mit der Versorgungsspannung (VCC) verbunden ist. ) Circuit according to claim 9, wherein the gate terminal is connected at least via a diode (D2) to the supply voltage (VCC).
  11. Elektronische Schaltung ( An electronic circuit ( 1 1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei es sich bei der Zuführeinheit ( ) According to at least one of claims 1 to 10, wherein the feed unit ( 4 4 ) um eine Resonatorschaltung handelt und zumindest – einen fremderregten Resonanzkreis, insbesondere einen Reihenschwingkreis, mit zumindest einer ersten Induktivität (L) und einem Kondensator, wobei die erste Induktivität (L) der ersten Schnittstelle ( ) Is a resonator circuit and at least - a separately excited resonant circuit, in particular a series resonant circuit, with at least one first inductance (L) and a capacitor, wherein the first inductance (L) of the first interface ( 23 23 ) entspricht, und – ein Trägerschaltmittel ( ), And - a carrier switching means ( 3 3 ), insbesondere einen Feldeffekttransistor, insbesondere einen MOSFET, mit einem Gate-Anschluss, einem Drain-Anschluss und einem Source-Anschluss, umfasst, wobei der Kondensator geteilt ausgestaltet ist als erster Kondensator (CT1) und zweiter Kondensator (CT2), und ein Schaltknoten (N) den ersten Kondensator (CT1) mit dem zweiten Kondensator (CT2) verbindet, wobei der erste Kondensator (CT1) gegen Masse geschaltet ist, wobei der zweite Kondensator (CT2) den Schaltknoten (N) zumindest über die erste Induktivität (L) gegen Masse schaltet, wobei zumindest eine zweite Induktivität (LVCC) den Schaltknoten (N) mit der Versorgungsspannung (VCC) verbindet, wobei der Drain-Anschluss an den Schaltknoten (N) geschaltet ist, wobei das Nutzsignal dem Schaltknoten zugeführt wird, und wobei dem Gate-Anschluss das Trägersignal zugeführt wird. ), In particular a field-effect transistor, particularly a MOSFET with a gate terminal, a drain terminal and a source terminal, wherein the capacitor is configured divided as first capacitor (CT1) and second capacitor (CT2), and a circuit node (N) the first capacitor (CT1) to the second capacitor (CT2), wherein the first capacitor is connected (CT1) to ground, said second capacitor (CT2) the switching node (N) at least the first inductance (L) switched to ground, wherein at least a second inductor (LVCC) connecting the switching nodes to the supply voltage (VCC) (N), wherein the drain terminal is connected to the switching node (N), wherein the useful signal is supplied to the switching node, and wherein the gate terminal is supplied with the carrier signal.
  12. Messgerät ( Meter ( 20 20 ), umfassend eine elektronische Schaltung ( ), Comprising an electronic circuit ( 1 1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11. ) According to at least one of claims 1 to 11.
  13. Messgerät ( Meter ( 20 20 ) nach Anspruch 12, wobei das Messgerät ( ) According to claim 12, wherein the meter ( 20 20 ) eine übergeordnete Einheit ( ) A higher-level unit ( 21 21 ), insbesondere einen Transmitter, und einen Verbraucher ( ), In particular a transmitter, and a consumer ( 22 22 ), insbesondere einen Sensor, umfasst, wobei die übergeordnete Einheit ( ), In particular a sensor comprises, wherein the superordinate unit ( 21 21 ) mit dem Verbraucher ( ) To the consumer ( 22 22 ) über die erste Schnittstelle ( ) Via the first interface ( 23 23 ) und die zweite Schnittstelle ( ) And the second interface ( 24 24 ) verbunden ist, wobei die übergeordnete Einheit ( ) Is connected, wherein the superordinate unit ( 21 21 ) der ersten Seite entspricht, und wobei der Verbraucher ( ) Corresponds to the first side, and wherein the consumer ( 22 22 ) der zweiten Seite entspricht. ) Corresponds to the second side.
Descripción  traducido del alemán
  • [0001] [0001]
    Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung zur Erzeugung eines ASK-Signals. The invention relates to an electronic circuit for generating an ASK signal. Die Erfindung betrifft weiter ein Messsystem umfassend eine solche elektronische Schaltung. The invention further relates to a measuring system comprising such an electronic circuit.
  • [0002] [0002]
    In der Prozessautomatisierung besteht ein Messsystem üblicherweise aus einer übergeordneten Einheit, beispielsweise einem Messumformer (auch Transmitter genannt), und einem Verbraucher, beispielsweise einem Sensor. In process automation a measurement system usually consists of a parent unit, for example, a transmitter (also called transmitters), and a consumer, such as a sensor. Häufig werden Daten in Form eines Datensignals und zusätzlich Energie übertragen. Often data are in the form of a data signal and also transfer energy. Daten werden bidirektional, Energie in der Regel nur unidirektional von Messumformer zu Sensor übertragen. Data is bidirectional, transmit power is usually only unidirectional from transmitter to sensor. Alternativ ist die übergeordnete Einheit als Leitsystem ausgestaltet und der Sensor wird direkt an das Leitsystem angeschlossen. Alternatively, the parent unit is configured as a control system and the sensor is connected directly to the control system.
  • [0003] [0003]
    Die zu übertragenden Daten müssen für die Übertragung in ein geeignetes Format gewandelt werden. The data to be transmitted have to be converted for transmission into an appropriate format. Dazu wird ein sogenanntes Trägersignal durch das Datensignal verändert. Given by a so-called carrier signal is changed by the data signal. Diesen Vorgang nennt man Modulation. This process is called modulation. Den entgegengesetzten Vorgang, also das Herausfiltern eines Datensignals aus einem Trägersignal, nennt man Demodulation. The opposite operation, that is the filtering of a data signal from a carrier signal is called demodulation.
  • [0004] [0004]
    Häufig erfolgt das Übertragen der Daten in digitaler Form. Frequently the transfer of the data in digital form is carried out. Die binäre Übertragung digitaler Signale erfolgt im einfachsten Falle dadurch, dass ein zweistufiges Rechtecksignal verwendet wird. The binary transmission of digital signals takes place in the simplest case by the fact that a two-step rectangular wave is used. Es kann in diesem Fall zwischen zwei Amplituden, Frequenzen oder Phasen umgeschaltet werden. It can be switched in this case, between two amplitudes, frequencies or phases. Bei der Übertragung digitaler Signale spricht man statt von Modulation von Tastung, also beispielsweise von Amplitudentastung (ASK, engl. amplitude shift keying). When transmitting digital signals is called instead of keying modulation, ie for example by amplitude shift keying (ASK, Eng. Amplitude Shift Keying). Die vorliegende Erfindung behandelt diese Art der Modulation. The present invention addresses this type of modulation.
  • [0005] [0005]
    Derartige Formen der Datenübertragung sind beispielsweise für induktiv koppelnde Steckverbindungskupplung mit zumindest einer Primär- und Sekundärspule geeignet, wie sie von der Anmelderin unter der Bezeichnung „Memosens“ vertrieben werden. Such forms of data transfer are suitable for example for inductively coupling connector coupling with at least one primary and secondary coils, such as those sold by the applicant under the name "Memosens". Neben Daten wird über die induktiven Schnittstellen auch Energie zur Versorgung des Sensors übertragen. In addition data is also transmitted to the power supply of the sensor via the inductive interfaces.
  • [0006] [0006]
    Bei Amplitudentastung wird die Modulation häufig durch eine Lastmodulation erreicht, In Amplitude modulation is often achieved by a load modulation, 1 1 zeigt eine solche Schaltung 1.StdT. shows such a circuit 1.StdT. Dabei wird – gesteuert durch die Daten mittels eines Schaltmittels T – eine Impedanz, meist ein Widerstand R zur Schaltung 1.StdT zugeschaltet. In this case - the data is controlled by means of a switching means T - an impedance, usually a resistor R to the switched circuit 1.StdT. Wird der Widerstand R zugeschaltet steigt die Leistungsaufnahme deutlich an, da neben der eigentlichen Schaltung auch der Widerstand R elektrische Leistung aufnimmt. If the resistor R switched on the power consumption increases significantly, as well as the actual circuit, the resistance R receives electrical power.
  • [0007] [0007]
    Selbstredend muss eine ausreichende Versorgung des Sensors garantiert werden. Of course, should be guaranteed an adequate supply of the sensor. Gerade bei der angesprochenen Daten- und Energieübertragungsart mittels induktiven Schnittstellen kann dies hohen Aufwand erfordern, besonders bei Zweidrahtverbindungen und/oder unter Ex-Bedingungen. Especially with the aforementioned data and Energieübertragungsart via inductive interfaces this may require great effort, especially in two-wire connections and / or under hazardous conditions.
  • [0008] [0008]
    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leistungsaufnahme einer Schaltung bei der Amplitudenmodulation, insbesondere mittels Lastmodulation, zu verringern. The invention has for its object to reduce the power consumption of a circuit when the amplitude modulation, in particular by means of load modulation.
  • [0009] [0009]
    Die Aufgabe wird gelöst durch eine elektronische Schaltung zur Erzeugung eines ASK Signals, wobei das ASK Signal zumindest ein Datensignal umfasst, wobei das Datensignal die zu übertragenden Daten wiedergibt; The object is achieved by an electronic circuit for generating an ASK signal, the ASK signal includes at least a data signal, said data signal representing data to be transmitted; zwischen einer ersten Seite mit einer ersten Schnittstelle, und einer zweiten Seite mit einer, zur ersten Schnittstelle korrespondierenden, zweiten Schnittstelle, wobei die erste Schnittstelle und die zweite Schnittstelle zum Übertragen der Daten und Energie ausgestaltet sind, und wobei die erste Schnittstelle und die zweite Schnittstelle als galvanisch getrennte, insbesondere als induktive, Schnittstellen ausgestaltet sind, wobei die Schaltung zumindest umfasst: eine Trägerquelle zum Erzeugen eines Trägersignals; between a first side having a first interface and a second side with a, for corresponding first interface, second interface, the first interface and the second interface for transmitting the data and power are arranged and wherein the first interface and the second interface as galvanically separated, in particular as inductive interfaces are arranged, wherein the circuit at least comprises: a carrier source for generating a carrier signal; eine Versorgungsspannung zum Versorgen der Schaltung mit Energie; a supply voltage for supplying the circuit with energy; eine Lastschaltung zum Umwandeln des Datensignals in ein Nutzsignal; a load circuit for converting the data signal into a user signal; und eine Zuführeinheit zum Zusammenführen des Nutzsignals mit dem Trägersignal zu dem ASK Signal mit einer Amplitude, wobei das Nutzsignal die Amplitude des ASK Signals bestimmt. and a feed unit for combining the desired signal with the carrier signal to the ASK signal having an amplitude, wherein the useful signal determines the amplitude of the ASK signal. Die Schaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lastschaltung an die Versorgungsspannung angeschlossen wird. The circuit is characterized in that the load circuit is connected to the supply voltage.
  • [0010] [0010]
    Eine zusätzliche Leistungsaufnahme wird somit vermieden und es kann – verglichen mit dem oben beschriebenem Stand der Technik – Energie gespart werden. An additional power is thus avoided, and - compared to the above-described state of the art - to save energy.
  • [0011] [0011]
    In einer ersten vorteilhaften Variante ist die Lastschaltung mit zumindest einem Schaltmittel und zumindest einer durch das Schaltmittel zuschaltbaren Impedanz ausgestaltet und das Datensignal gibt das Schalten des Schaltmittels vor, und die Impedanz umfasst einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss, wobei der erste Anschluss der Impedanz mit der Zuführeinheit verbunden ist. In a first advantageous variant, the load circuit is configured with at least one switching means and at least one switchable by the switching means impedance and the data signal is the switching of the switching means before, and the impedance comprises a first terminal and a second terminal, said first terminal of said impedance with the supply unit is connected.
  • [0012] [0012]
    In einer zweiten vorteilhaften Variante ist die Lastschaltung mit zumindest einem Schaltmittel und zumindest einer durch das Schaltmittel zuschaltbaren Impedanz ausgestaltet und das Datensignal gibt das Schalten des Schaltmittels vor, und die Impedanz umfasst einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss, wobei der erste Anschluss der Impedanz mit der ersten Schnittstelle verbunden ist. In a second advantageous variant, the load circuit is configured with at least one switching means and at least one switchable by the switching means impedance and the data signal is the switching of the switching means before, and the impedance comprises a first terminal and a second terminal, said first terminal of said impedance with the first interface is connected.
  • [0013] [0013]
    In einer dritte vorteilhaften Variante ist die Lastschaltung mit zumindest einem Schaltmittel und zumindest einer durch das Schaltmittel zuschaltbaren Impedanz ausgestaltet und das Datensignal gibt das Schalten des Schaltmittels vor, und die Impedanz umfasst einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss, wobei der erste Anschluss der Impedanz mit der zweiten Schnittstelle verbunden ist. In a third advantageous variant, the load circuit is configured with at least one switching means and at least one switchable by the switching means impedance and the data signal is the switching of the switching means before, and the impedance comprises a first terminal and a second terminal, said first terminal of said impedance with the second interface is connected.
  • [0014] [0014]
    Die Schaltung lässt also grundsätzlich zumindest drei Varianten des Zuschaltens der Last zu. The circuit can therefore in principle be at least three variants of switching on the load. Das gemeinsame Grundprinzip liegt darin, dass die Last jeweils an die Versorgungsspannung geschaltet wird. The common principle is that the load is in each case connected to the supply voltage.
  • [0015] [0015]
    In einer bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich bei dem Schaltmittel um einen Bipolartransistor, insbesondere einen pnp-Transistor, mit einem Basis-Anschluss, einem Kollektor-Anschluss und einem Emitter-Anschluss, wobei der Emitter-Anschluss mit dem zweiten Anschluss der Impedanz verbunden ist, wobei der Kollektor-Anschluss mit der Versorgungsspannung verbunden ist, und wobei dem Basis-Anschluss das Datensignal zugeführt wird. In a preferred embodiment it is in the shift means is a bipolar transistor, particularly a pnp transistor having a base terminal, a collector terminal and an emitter terminal, the emitter terminal is connected to the second terminal of the impedance, wherein the collector terminal is connected to the supply voltage, and wherein the base terminal of the data signal is supplied.
  • [0016] [0016]
    Als vorteilhafte Weiterbildung ist ein zweites Schaltmittel vorgesehen, wobei es sich bei dem zweiten Schaltmittel um einen Bipolartransistor, insbesondere einen npn-Transistor, mit einem Basis-Anschluss, einem Kollektor-Anschluss und einem Emitter-Anschluss handelt, wobei der Kollektor-Anschluss des zweiten Transistors mit dem Basis-Anschluss des ersten Transistors verbunden ist, wobei der Emitter-Anschluss des zweiten Transistors über zumindest eine zweite Impedanz, insbesondere einen Widerstand, mit Masse verbunden ist, und wobei dem Basis-Anschluss des zweiten Transistors das Datensignal zugeführt wird. As an advantageous further development, a second switching means is provided, wherein the second switching means is a bipolar transistor, in particular an npn transistor is a base terminal, a collector terminal and an emitter terminal, the collector terminal of the second is the transistor connected to the base terminal of the first transistor, the emitter terminal of the second transistor via at least one second impedance, in particular a resistor, is connected to ground, and wherein the base terminal of the second transistor, the data signal is supplied. Es kann somit eine höhere Einschaltgeschwindigkeit erreicht werden. It can thus be achieved a higher turn-on speed.
  • [0017] [0017]
    Damit eine höhere Abschaltgeschwindigkeit des ersten Schaltmittels erreicht werden kann, ist eine Beschleunigerschaltung vorgesehen, wobei die Beschleunigerschaltung zumindest ein weiteres Schaltmittel umfasst, wobei es sich bei dem weiteren Schaltmittel um einen Bipolartransistor, insbesondere einen pnp-Transistor, mit einem Basis-Anschluss, einem Kollektor-Anschluss und einem Emitter-Anschluss handelt, wobei der Emitter-Anschluss mit dem zweiten Anschluss der Impedanz verbunden ist, wobei der Kollektor-Anschluss mit dem Basis-Anschluss des ersten Transistors verbunden ist, und wobei dem Basis-Anschluss das Datensignal invertiert zugeführt werden. Thus a higher turn-off speed of the first switching means can be achieved, an accelerator circuit is provided, wherein the accelerator circuit comprises at least a further switching means, wherein the further switching means is a bipolar transistor, particularly a pnp transistor having a base terminal, a collector terminal and an emitter terminal is, the emitter terminal is connected to the second terminal of the impedance, wherein the collector terminal is connected to the base terminal of the first transistor, and wherein the base terminal of the data signal are supplied inverted ,
  • [0018] [0018]
    Als vorteilhafte Weiterbildung umfasst die Beschleunigerschaltung ein zweites weiteres Schaltmittel, wobei es sich bei dem zweiten weiteren Schaltmittel um einen Bipolartransistor, insbesondere einen npn-Transistor, mit einem Basis-Anschluss, einem Kollektor-Anschluss und einem Emitter-Anschluss handelt, wobei der Kollektor-Anschluss des zweiten weiteren Transistors mit dem Basis-Anschluss des ersten weiteren Transistors verbunden ist, wobei der Emitter-Anschluss des zweiten weiteren Transistors über zumindest eine zweite weitere Impedanz, insbesondere einen Widerstand, mit Masse verbunden ist, und wobei dem Basis-Anschluss des zweiten weiteren Transistors das Datensignal invertiert zugeführt wird. As an advantageous further development, the accelerator circuit comprises a second further switch means, wherein the second additional switching means is a bipolar transistor, in particular an npn transistor is a base terminal, a collector terminal and an emitter terminal, the collector terminal of the second further transistor being connected to the base terminal of the first further transistor, the emitter terminal of the second further transistor via at least a second further impedance, in particular a resistor, is connected to ground, and wherein the base terminal of the second the further transistor, the data signal is supplied to inverted. Es kann somit eine höhere Einschaltgeschwindigkeit der Beschleunigerschaltung erreicht werden. It can thus be achieved a higher turn-on of the accelerator circuit.
  • [0019] [0019]
    Als Alternative zu einem Bipolartransistor, handelt es sich bei dem Schaltmittel vorteilhafterweise um einen Feldeffekttransistor, insbesondere einen MOSFET, insbesondere einen n-Kanal MOSFET, mit einem Gate-Anschluss, einem Drain-Anschluss und einem Source-Anschluss, wobei der Drain-Anschluss mit dem zweiten Anschluss der Impedanz über eine Diode verbunden ist, wobei der Source-Anschluss mit der Versorgungsspannung verbunden ist, und wobei dem Gate-Anschluss das Datensignal über einen Gate-Kondensator zugeführt wird. As an alternative to a bipolar transistor, is at the switching means advantageously to a field effect transistor, particularly a MOSFET, in particular a n-channel MOSFET, having a gate terminal, a drain terminal and a source terminal, the drain terminal with is connected to the second terminal of the impedance across a diode, the source terminal is connected to the supply voltage, and wherein the gate terminal of the data signal is supplied via a gate capacitor.
  • [0020] [0020]
    In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der der Gate-Anschluss zumindest über eine Diode mit der Versorgungsspannung verbunden. In a preferred embodiment of the gate terminal is connected at least via a diode to the supply voltage.
  • [0021] [0021]
    In einer vorteilhaften Ausgestaltung handelt es sich bei der Zuführeinheit um eine Resonatorschaltung. In an advantageous embodiment, it is in the feed to a resonator. Die Resonatorschaltung umfasst zumindest einen fremderregten Resonanzkreis, wobei der Resonanzkreist durch das Trägersignal zum Schwingen angeregt wird. The resonator comprises at least one externally excited resonant circuit, said Resonanzkreist is excited by the carrier signal to vibrate. Der fremderregte Resonanzkreis ist insbesondere ein Reihenschwingkreis, mit zumindest einer ersten Induktivität und einem Kondensator, wobei die erste Induktivität der ersten Schnittstelle entspricht; The separately excited resonant circuit is a series resonant circuit in particular, having at least a first inductor and a capacitor, the first inductor of the first interface corresponds; und ein Trägerschaltmittel, insbesondere einen Feldeffekttransistor, insbesondere einen MOSFET, mit einem Gate-Anschluss, einem Drain-Anschluss und einem Source-Anschluss. and a carrier switching means, in particular a field-effect transistor, particularly a MOSFET with a gate terminal, a drain terminal and a source terminal. Der Kondensator ist geteilt ausgestaltet als erster Kondensator und zweiter Kondensator, und ein Schaltknoten verbindet den ersten Kondensator mit dem zweiten Kondensator, wobei der erste Kondensator gegen Masse geschaltet ist, wobei der zweite Kondensator den Schaltknoten zumindest über die erste Induktivität gegen Masse schaltet. The condenser is configured divided as first capacitor and second capacitor, and a circuit node connecting the first capacitor to the second capacitor, the first capacitor is connected to ground, said second capacitor turns on the switching node, at least over the first inductor to ground. Zumindest eine zweite Induktivität verbindet den Schaltknoten mit der Versorgungsspannung, wobei der Drain-Anschluss an den Schaltknoten geschaltet ist, wobei das Nutzsignal dem Schaltknoten zugeführt wird, und wobei dem Gate-Anschluss das Trägersignal zugeführt wird. At least one second inductor connects the switching node to the supply voltage, the drain terminal is connected to the switching node, wherein the useful signal is supplied to the switching node, and wherein the gate terminal of the carrier signal is supplied.
  • [0022] [0022]
    Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Messgerät, umfassend eine vorstehend beschriebene elektronische Schaltung. The object is further achieved by a measuring device comprising an above-described electronic circuit.
  • [0023] [0023]
    In einer Weiterbildung umfasst das Messgerät eine übergeordnete Einheit, insbesondere einen Transmitter, und einen Verbraucher, insbesondere einen Sensor, wobei die übergeordnete Einheit mit dem Verbraucher über die erste Schnittstelle und die zweite Schnittstelle verbunden ist, wobei die übergeordnete Einheit der ersten Seite entspricht, und wobei der Verbraucher der zweiten Seite entspricht. In a development of the meter comprises a superordinated unit, in particular a transmitter and a consumer, in particular a sensor, wherein the parent unit is connected to the consumer via the first interface and the second interface, wherein the higher-level unit of the first side corresponds to and where the consumers of the second page corresponds.
  • [0024] [0024]
    Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näherer erläutert. The invention is explained closer with reference to the following figures. Es zeigen Shown
  • [0025] [0025]
    1 1 eine symbolische Darstellung einer Schaltung des Standes der Technik, a symbolic representation of a circuit of the prior art,
  • [0026] [0026]
    2 2 ein erfindungsgemäßes Messsystem, an inventive measuring system,
  • [0027] [0027]
    3a 3a eine symbolische Darstellung der erfindungsgemäßen Schaltung, is a symbolic illustration of the circuit according to the invention,
  • [0028] [0028]
    3b 3b eine symbolische Darstellung der erfindungsgemäßen Schaltung in einer ersten Ausgestaltung, a symbolic representation of the inventive circuit in a first embodiment,
  • [0029] [0029]
    3c 3c eine symbolische Darstellung der erfindungsgemäßen Schaltung in einer zweiten Ausgestaltung, a symbolic representation of the inventive circuit in a second embodiment,
  • [0030] [0030]
    4a 4a eine erste Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltung, a first embodiment of the circuit according to the invention,
  • [0031] [0031]
    4b 4b eine Variante der ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltung, und a variant of the first embodiment of the circuit according to the invention, and
  • [0032] [0032]
    5 5 eine zweite Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltung a second embodiment of the circuit according to the invention
  • [0033] [0033]
    In den Figuren sind gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. In the figures, like features are identified by the same reference numerals.
  • [0034] [0034]
    Zunächst soll auf ein erfindungsgemäßes Messgerät Initially to an inventive measuring device 20 20 eingegangen werden bei dem die erfindungsgemäße elektronische Schaltung be received by the inventive electronic circuit 1 1 angewendet werden kann. can be applied. Dies ist in This is in 2 2 dargestellt. shown. Über eine Schnittstelle Via an interface 24 24 kommuniziert ein Verbraucher, etwa ein Sensor communicates a consumer, such as a sensor 22 22 mit einer übergeordneten Einheit, etwa direkt mit einem Leitsystem oder mit einem Transmitter with a higher-level unit, as directly with a control system or with a transmitter 21 21 . , Ohne Einschränkung soll im Folgenden davon ausgegangen werden, dass der Sensor an einen Transmitter Without limiting to be assumed in the following assumes that the sensor to a transmitter 21 21 angeschlossen ist. is connected. Am Transmitter On Transmitter 21 21 ist ein Kabel a cable 25 25 vorgesehen, an dessen anderem Ende eine zur ersten Schnittstelle provided at the other end to a first interface 24 24 komplementäre Schnittstelle complementary interface 23 23 vorgesehen ist. is provided. Die Schnittstellen The interfaces 23 23 , . 24 24 sind als galvanisch getrennte, insbesondere als induktive Schnittstellen ausgestaltet, die mittels einer mechanischen Steckverbindung miteinander koppelbar sind. are designed as electrically isolated, in particular as inductive interfaces that are coupled to one another by means of a mechanical plug connection. Über die Schnittstellen About the Interface 23 23 , . 24 24 werden Daten (bidirektional) und Energie (unidirektional, dh von Transmitter be data (bidirectional) and energy (unidirectional, ie from transmitter 21 21 zum Sensor the sensor 22 22 ) gesendet. ) Sent.
  • [0035] [0035]
    Die Übertragung der Daten erfolgt in digitaler Form. The transfer of data is in digital form. Im Beispiel erfolgt die binäre Übertragung dadurch, dass ein zweistufiges Rechtecksignal verwendet wird. In the example, the binary transfer takes place in that a two-step rectangular wave is used. Es wird zwischen zwei Amplituden umgeschaltet. It is switched between two amplitudes. Das zu übertragende Signal ist also ein amplitudenmoduliert, wie erwähnt spricht man bei digitalen Signalen dann von einer Amplitudentastung oder englisch amplitude shift keying, abgekürzt ASK. The signal to be transmitted is thus an amplitude-modulated as mentioned is then called for digital signals by an amplitude shift keying or amplitude shift keying English, abbreviated as ASK. Das zu übertragende Signal ist also ein ASK-Signal. The signal to be transmitted is thus an ASK signal.
  • [0036] [0036]
    Das Messgerät The meter 20 20 wird überwiegend in der Prozessautomatisierung angewendet. is used mainly in process automation. Bei dem Sensor The sensor 22 22 handelt es sich deswegen etwa um einen pH-, Redoxpotential-, auch ISFET-, Temperatur-, Leitfähigkeit-, Druck-, Sauerstoff-, insbesondere gelöster Sauerstoff-, oder Kohlenstoffdioxidsensor; If it is so at about a pH, ORP, also ISFET, temperature, Conductivity, Pressure, oxygen, dissolved oxygen in particular, or Carbon dioxide; um einen ionenselektiven Sensor; an ion-selective sensor; um einen optischen Sensor, insbesondere einen Trübungssensor, einen Sensor zur optischen Bestimmung der Sauerstoffkonzentration, oder einen Sensor zur Bestimmung der Anzahl von Zellen und Zellstrukturen; an optical sensor, in particular a turbidity sensor, a sensor for the optical determination of oxygen concentration or a sensor for determining the number of cells and cell structures; um einen Sensor zur Überwachung bestimmter organischer oder metallischer Verbindungen; a sensor for monitoring of certain organic or metallic compounds; um einen Sensor zur Bestimmung einer Konzentration einer chemischen Substanz, beispielsweise eines bestimmten Elements oder einer bestimmten Verbindung; a sensor for determining a concentration of a chemical substance, such as a particular element, or a particular compound; oder um einen Biosensor, zB einen Glukosesensor. or to a biosensor, for example, a glucose sensor.
  • [0037] [0037]
    Die erfindungsgemäße elektronische Schaltung The inventive electronic circuit 1 1 befindet sich in einer ersten Ausgestaltung im Transmitter is located in a first embodiment of the transmitter 21 21 , bevorzugt aber im sensorseitigen Ende des Kabels But preferably in the sensor end of the cable 25 25 . , Grundsätzlich kann die Schaltung Basically, the circuit 1 1 auch im Sensor also in the sensor 22 22 verwendet werden; be used; im Folgenden soll aber – wenn nicht anders beschrieben – davon ausgegangen werden, dass die Schaltung In the following, but - if not otherwise stated - be assumed that the circuit 1 1 transmitterseitig angewendet wird. is applied transmitter side.
  • [0038] [0038]
    Die Schaltung The circuit 1 1 in seiner Gesamtheit hat das Bezugszeichen as a whole has the reference number 1 1 und ist symbolisch in and is symbolic in 3a 3a dargestellt. shown. Verglichen mit dem Stand der Technik ( Compared with the prior art ( 1 1 ) ist die Lastschaltung ) Is the load circuit 2 2 nicht mehr gegen Masse, sondern gegen die Versorgungsspannung VCC geschaltet. connected not to ground but against the supply voltage VCC. Damit fließt der Laststrom bei der Modulation vom Lastknoten N über den Widerstand R und dient dann der Stromversorgung der Schaltung Thus, the load current flows in the modulation from the load node N via the resistor R and then serves the power supply of the circuit 1 1 . , Die zusätzliche Leistungsaufnahme (bei Zuschalten der Last) lässt sich damit gegenüber dem Stand der Technik senken. The additional power consumption (when switching the load) can be lowered so that compared to the prior art. Versuche zeigten eine verminderte Leistungsaufnahme von bis zu 50 %. Experiments showed reduced power consumption of up to 50%. Mit der (in dieser Figur nicht näher bezeichneten) Diode kann sichergestellt werden, dass kein Laststrom aus der Schaltung heraus fließt. With the (unspecified in this figure) diode can be ensured that no load current of the circuit flows out.
  • [0039] [0039]
    Die Versorgungsspannung VCC wird etwa direkt von der übergeordneten Einheit, also in diesem Falle vom Transmitter The supply voltage VCC is about directly from the parent unit, so in this case, the transmitter 21 21 zur Verfügung gestellt. made available.
  • [0040] [0040]
    Die Trägerquelle The carrier source 3 3 liefert ein hochfrequentes Trägersignal. provides a high-frequency carrier signal. Die Trägerquelle The carrier source 3 3 ist etwa der Digitalausgang eines Mikrocontrollers (nicht dargestellt, etwa im Transmitter is about the digital output of a microcontroller (not shown, for example in the transmitter 21 21 ). ). Die Trägerquelle The carrier source 3 3 ist mit dem Lastknoten N verbunden. is connected to the load node N. Auf dieses Trägersignal wird das Datensignal data aufmoduliert. On this carrier signal, the data signal data is modulated.
  • [0041] [0041]
    Weiter ist eine Zuführeinheit Next is a feeding unit 4 4 mit dem Lastknoten N verbunden. connected to the load node N. Die erste Schnittstelle The first interface 23 23 ist als Teil der Zuführeinheit is as part of the feed unit 4 4 realisiert, insbesondere ist die erste Schnittstelle realized, in particular, the first interface 23 23 wie bereits angesprochen als Induktivität L realisiert. as already mentioned implemented as an inductor L. Die Zuführeinheit The feed 4 4 führt die Lastschaltung leads the load circuit 2 2 – und damit das Datensignal – mit der Trägerquelle - And so that the data signal - with the carrier source 3 3 – und damit dem Trägersignal – am Lastknoten N zusammen. - And thus the carrier signal - together at the load node N. Die Zuführeinheit The feed 4 4 ist als Resonatorschaltung ausgestaltet. is designed as a resonator circuit. Die Resonatorschaltung ist ein fremderregter Resonanzkreis, wobei der Resonanzkreist durch das Trägersignal zum Schwingen angeregt wird. The resonator circuit is a separately excited resonant circuit, wherein the Resonanzkreist is excited by the carrier signal to vibrate.
  • [0042] [0042]
    Die Resonatorschaltung im Beispiel in The resonator in the example in 3a 3a ist als Reihenschwingkreis mit einer Kapazität und der bereits angesprochenen Induktivität L ausgestaltet. is configured as a series resonant circuit with a capacity and the already mentioned inductance L. Die Kapazität ist als geteilte Kapazität mit den Kondensatoren CT1 und CT2 realisiert. The capacity is implemented as a shared capacity to capacitors CT1 and CT2. Dabei ist die Kapazität CT1 vom Lastknoten N aus direkt mit Masse verbunden. The capacity CT1 from the load node N from being connected directly to ground. Die Kapazität CT2 verbindet die Induktivität L mit Masse. The capacity CT2 connects the inductor L to ground. Weitere Ausgestaltungen, etwa mit zusätzlichem Widerstand (vergleiche Other embodiments, such as with additional resistance (see 4 4 und and 5 5 ) sind denkbar. ) Are also conceivable.
  • [0043] [0043]
    Der Lastknoten N ist über eine weitere Induktivität LVCC mit der Versorgungsspannung verbunden. The load node N is connected via a further inductance LVCC with the supply voltage. Es ergibt sich somit ein schwingfähiges System mit den Bauteilen LVCC, L, CT1, CT2 sowie der Trägerquelle This results in an oscillatory system with the components LVCC, L, CT1, CT2 and the carrier source 3 3 . , In dieser oder ähnlicher Form spricht man dann häufig von einem Klasse-E Verstärker. In some form or another is often called then of a Class-E amplifier.
  • [0044] [0044]
    Parallel zur Induktivität LVCC liegt die Lastschaltung In parallel with the inductance LVCC is the load circuit 2 2 an. on. Die Lastschaltung The Powershift 2 2 ist als Widerstand R mit einem Schaltmittel T realisiert. is implemented as a resistance R T to a switching means. Das Schaltmittel T lässt sich durch die Daten data schalten. The switching means T can be switched through the data data. Somit wird das Datensignal auf das Trägersignal aufmoduliert. Thus, the data signal is modulated onto the carrier signal.
  • [0045] [0045]
    Grundsätzlich ergeben sich verschiedenste Möglichkeiten die Last R zuzuschalten. In principle, various possibilities to switch on the load R. In In 3a 3a ist dies am Schaltknoten N, also zwischen der geteilten Kapazität CT1 und CT2 realisiert. This is implemented on switching node N, ie between the divided capacitance CT1 and CT2. In einer Variante kann die Last R aber auch direkt an die erste Induktivität (vergleiche In a variant, the load R as well as directly to the first inductor (cf. 3b 3b ) angeschossen werden. ) Are shot. In einer dritten Variante erfolgt das Zuschalten der Last an die zweite Induktivität, dh an die zweite Schnittstelle In a third variant, the connection of the load to the second inductor means to the second interface is carried out, 24 24 , vergleiche dazu , Comparisons to 3c 3c . , In dieser letztgenannten Variante befinden sich zumindest Teile der Schaltung In this latter variant, there are at least parts of the circuit 1 1 auf der Seite des Sensors on the side of the sensor 22 22 . , Insbesondere die Lastschaltung In particular, the load circuit 2 2 (siehe unten) und/oder die Beschleunigerschaltung (See below) and / or the accelerator circuit 3 3 (siehe unten) werden dann auf der Sensorseite platziert. (See below) are then placed on the sensor side. In diesem Fall wird die Versorgungsspannung VCC nicht direkt aus dem Transmitter In this case, the supply voltage VCC is not directly from the transmitter 21 21 geliefert, sondern wird über die Schnittstellen delivered, but is about the interfaces 23 23 , . 24 24 , evtl. über gewisse Zusatzschaltungen wie Gleichrichter ua, auf die Sensorseite transportiert und der Schaltung zur Verfügung gestellt. , Possibly made available on certain additional circuits such as rectifiers, among other things, transported on the sensor side and the circuit.
  • [0046] [0046]
    4a 4a zeigt eine erste konkrete Realisierung der elektronischen Schaltung shows a first concrete realization of the electronic circuit 1 1 . ,
  • [0047] [0047]
    Die Lastschaltung The Powershift 2 2 besteht in diesem Beispiel im Wesentlichen aus der Last R, dem Transistor T1, dem Transistor T2, dem Widerstand R1 und der Kapazität C1. in this example is mainly due to the load R, the transistor T1, the transistor T2, the resistor R1 and the capacitor C1.
  • [0048] [0048]
    Die Last R stellt einen Widerstand dar, im Allgemeinen ist aber eine Impedanz gemeint. The load R represents a resistor, but in general is meant an impedance. Der Transistor T1 ist als Bipolartransistor, genauer als pnp-Transistor ausgestaltet. The transistor T1 is designed accurate than pnp transistor as a bipolar transistor. Der Transistor T2 ist als Bipolartransistor, genauer als npn-Transistor ausgestaltet. The transistor T2 is, more precisely configured as a bipolar transistor as a NPN transistor.
  • [0049] [0049]
    Der Emitter-Anschluss des Transistors T1 ist mit der Last R verbunden. The emitter terminal of the transistor T1 is connected to the load R. Der Kollektor-Anschluss des Transistors T1 ist mit der Versorgungsspannung VCC verbunden. The collector terminal of the transistor T1 is connected to the supply voltage VCC. Der Basis-Anschluss des Transistors T1 ist mit dem Kollektor-Anschluss des Transistors T2 verbunden. The base terminal of the transistor T1 is connected to the collector terminal of the transistor T2. Der Emitter-Anschluss des Transistors T2 ist über den Widerstand R1 und der parallelen Kapazität C1 mit Masse verbunden. The emitter terminal of the transistor T2 is connected via the resistor R1 and the parallel capacitor C1 to ground. Der Widerstand R1 dient zum Einstellen eines entsprechenden Basisstroms des Transistors T2. The resistor R1 is used to set a corresponding base current of the transistor T2. Die Kapazität C1 beschleunigt die Einschaltphase des Durchsteuerns des Transistors T2 und damit auch des Transistors T1. The capacitance of C1 accelerates the activation phase of the by controlling the transistor T2 and hence transistor T1. Über dem Basis-Anschluss des Transistors T2 werden Daten, also das Datensignal data, zugeführt. Above the base terminal of the transistor T2 are data, that the data signal DATA is supplied. Der Spannungspegel des Datensignals data ist dabei entweder 0 V oder VCC, dh das Datensignal hat den gleichen Spannungspegel wie die Versorgungsspannung. The voltage level of the data signal DATA is either 0 V or VCC, that is, the data signal has the same voltage level as the supply voltage. Grundsätzlich funktioniert die Schaltung Basically, the circuit functions 1 1 auch mit anderen Spannungspegeln, die Bauteile bzw. dessen Werte müssten entsprechend angepasst werden. with other voltage levels or components whose values have to be adjusted accordingly. Werden beispielsweise die Pegel in ihrer logischen Interpretation invertiert, muss ein entsprechender Inverter vorgeschaltet werden. For example, if the level is inverted in its logical interpretation, a corresponding inverter must be connected upstream.
  • [0050] [0050]
    Die bereits angesprochene Diode zum Verhindern des Rückflusses des Laststromes in die Schaltung ist in dieser Variante mit Bipolartransistor wegen der inhärenten Diode des Transistors nicht nötig. The already mentioned diode for preventing the backflow of the load current in the circuit is in this variant with bipolar not necessary because of the inherent diode of the transistor.
  • [0051] [0051]
    Eine Realisierung ohne den Transistor T2 ist denkbar, dann wird das Datensignal dem Basis-Anschluss des Transistors T1 direkt zugeführt. A realization without the transistor T2 is conceivable then the data signal is the base terminal of the transistor T1 is supplied directly. Eine Schaltung mit Transistor T2 hat aber den Vorteil, dass eine höhere Einschaltgeschwindigkeit erreicht werden kann. However, a circuit with the transistor T2 has the advantage that a higher turn-on speed can be achieved. Dies ist nötig, damit die Schaltflanken des modulierten Signals steil genug sind und damit als Pegelwechsel erkannt werden. This is necessary so that the switching edges of the modulated signal are steep enough and are thus recognized as level change.
  • [0052] [0052]
    Bei einer „digitalen 1“, also einem „high“ des Datensignals schält der Transistor T2 und im Takt des hochfrequenten Trägersignals der Trägerquelle In a "digital 1", ie a "high" of the data signal turns on the transistor T2 and the timing of the high-frequency carrier signal of the carrier source 3 3 schält der Transistor T1, es fällt Spannung über der Last R ab und es fließt ein Strom durch die Last R. Dieser Strom fließt in die Schaltung switches the transistor T1, it falls voltage across the load from R and a current flows through the load R. This current flows in the circuit 1 1 und dient der Versorgung der Schaltung and serves to supply the circuit 1 1 . , Durch diese zusätzliche Leistungsaufnahme bei einer Modulation lässt sich der gesamte Leistungsverbrauch der Schaltung This additional power at a modulation allows the total power consumption of the circuit 1 1 senken. lower.
  • [0053] [0053]
    4b 4b zeigt eine Variante des Schaltung shows a variant of the circuit 1 1 aus out 4a 4a . , Damit eine noch höhere Abschaltgeschwindigkeit des Transistors T1 erreicht werden kann, ist eine Beschleunigerschaltung Thus an even higher turn-off speed of the transistor T1 can be achieved, is an accelerator circuit 5 5 vorgesehen. provided. Die Beschleunigerschaltung The accelerator circuit 5 5 besteht im Wesentlichen aus Transistor TB1, dem Transistor TB2, dem Widerstand R2 und der Kapazität C2 Der Transistor TB1 ist als Bipolartransistor, genauer als pnp-Transistor ausgestaltet. consists essentially of transistor TB1, TB2 the transistor, the resistor R2 and the capacitance C2 of the transistor TB1 is a bipolar transistor, more specifically configured as a pnp transistor. Der Transistor TB2 ist als Bipolartransistor, genauer als npn-Transistor ausgestaltet. The transistor TB2 is, more precisely configured as a bipolar transistor as a NPN transistor.
  • [0054] [0054]
    Der Emitter-Anschluss des Transistors TB1 ist mit der Last R verbunden. The emitter terminal of the transistor TB1 is connected to the load R. Der Kollektor-Anschluss des Transistors TB1 ist mit dem Basis-Anschluss des Transistors T1 verbunden. The collector terminal of the transistor TB1 is connected to the base terminal of the transistor T1. Der Basis-Anschluss des Transistors TB1 ist mit dem Kollektor-Anschluss des Transistors TB2 verbunden. The base terminal of the transistor TB1 is connected to the collector terminal of the transistor TB2. Der Emitter-Anschluss des Transistors TB2 ist über den Widerstand R2 und der parallelen Kapazität C2 mit Masse verbunden. The emitter terminal of the transistor TB2 is connected via the resistor R2 and the parallel capacitor C2 to ground. Der Widerstand R2 dient zum Einstellen eines entsprechenden Basisstroms des Transistors TB2. Resistor R2 is used to set an appropriate base current of the transistor TB2. Die Kapazität C2 beschleunigt die Einschaltphase des Durchsteuerns des Transistors TB2 und damit auch des Transistors TB. The capacitance C2 is accelerated by controlling the switch-on of the transistor TB2 and thus also of the transistor TB. Über dem Basis-Anschluss des Transistors TB2 werden Daten, also das Datensignal, invertiert zugeführt. Above the base terminal of the transistor TB2 to be data, that the data signal is supplied inverted.
  • [0055] [0055]
    5 5 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Lastschaltung shows a further configuration of the load circuit 2 2 . , Dabei ist die Lastschaltung Here, the load circuit 2 2 mit einem unipolaren Transistor T1 realisiert. realized with a unipolar transistor T1. Der Transistor T1 ist ein selbstsperrender NMOS-Transistor. The transistor T1 is a normally-off NMOS transistor. Alternativen als PMOS oder in einer selbstleitenden Ausführung sind mit kleinen Modifikationen der Schaltung denkbar. Alternatives as PMOS or in a self-conducting execution are possible with small modifications of the circuit.
  • [0056] [0056]
    Der Source-Anschluss des Transistors T1 ist mit der Versorgungsspannung VCC verbunden. The source terminal of the transistor T1 is connected to the supply voltage VCC. Der Drain-Anschluss des Transistors T1 ist über eine Diode D1 (Kathode zeigt in Richtung Drain-Anschluss) und über die Last R mit dem Lastknoten N verbunden. The drain terminal of the transistor T1 is via a diode D1 (cathode pointing towards drain terminal) connected to the load node N and the load R. Die Diode D1 verhindert einen ungewollten Stromfluss von VCC über die Body-Diode von T1 und R zum Lastknoten N. Diode D2, Kondensator C3 und Widerstand R3 bilden eine Bootstrapp-Schaltung zum Ansteuern des Gate-Anschlusses des Transistors T1. The diode D1 prevents a current flow from VCC unwanted over the body diode of T1 and R to the load node N. diode D2, capacitor C3 and resistor R3 form a boot strap circuit for driving the gate terminal of the transistor T1. Das data-Signal wechselt zwischen 0 V und VCC. The DATA signal alternates between 0 V and VCC. Wegen dem Bootstrapp-Effekt wechselt die Spannung am Gate von T1 dann entsprechen zwischen 0 V + VCC und VCC + VCC. Because the bootstrap effect, the voltage at the gate of T1 changes then match between 0V VCC + and VCC + VCC.
  • Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1 1
    Elektronische Schaltung An electronic circuit
    2 2
    Lastschaltung Powershift
    3 3
    Trägerquelle Carrier source
    4 4
    Zuführeinheit Feeding
    5 5
    Beschleunigerschaltung Accelerator circuit
    20 20
    Messsystem Measuring System
    21 21
    Transmitter Transmitter
    22 22
    Sensor Sensor
    23 23
    Schnittstelle Interface
    24 24
    Schnittstelle Interface
    25 25
    Kabel Cable
    data Data
    Datensignal Data signal
    D1 D1
    Diode Diode
    D2 D2
    Diode Diode
    L L
    Induktivität Inductance
    N N
    Lastknoten Last node
    R R
    Last Load
    R1 R1
    Widerstand Resistance
    R2 R2
    Widerstand Resistance
    R3 R3
    Widerstand Resistance
    R4 R4
    Widerstand Resistance
    C1 C1
    Kapazität Capacity
    C2 C2
    Kapazität Capacity
    C3 C3
    Kapazität Capacity
    CT1 CT1
    Kapazität Capacity
    CT2 CT2
    Kapazität Capacity
    T1 T1
    Schaltmittel Switching means
    T2 T2
    Schaltmittel Switching means
    TB1 TB1
    Schaltmittel Switching means
    TB2 TB2
    Schaltmittel Switching means
    VCC VCC
    Versorgungsspannung Supply Voltage
Citas de patentes
Patente citada Fecha de presentación Fecha de publicación Solicitante Título
DE102007020823A1 *2 May 20076 Nov 2008Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KGVorrichtung und Verfahren zum Erzeugen von mit Amplitudenumtastung codierten Signalen
US6301138 *16 Oct 20009 Oct 2001U.S. Philips CorporationData carrier with load modulation means and with improved power supply in the process of load modulation
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US20040180637 *10 Mar 200416 Sep 2004Nobuyuki NagaiWireless communication IC and wireless communication information storage medium using the same
US20070045418 *13 Dic 20051 Mar 2007Inside ContactlessInductive coupling reader comprising means for extracting a power supply voltage
Clasificaciones
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Clasificación cooperativaH04L27/04
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