DD252716A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR SWITCHING POLARITY ANALOG SIGNALS - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Umschaltung der Polaritaet analoger Signale bei der Digital-Analog-Wandlung oder zur Ansteuerung von Proportionalventilen. Ziel ist die Minimierung des Schaltungsaufwandes. Die Erfindung hat die Aufgabe, eine einfache, potentialgetrennte Umschaltung der Polaritaet analoger Signale zu realisieren. Realisiert wird die Aufgabe, in dem das analoge Eingangssignal auf einen invertierenden und auf einen nichtinvertierenden Operationsverstaerker geschaltet wird, deren Ausgaenge ueber die Kollektor-Emitter-Strecken der Ausgangstransistoren zweier Optokoppler mit dem Ausgang der Schaltung verbunden sind. Die Optokoppler werden ueber zwei Gatter gegentaktmaessig angesteuert, so dass in Abhaengigkeit vom Steuersignal (z. B. Vorzeichenbit) am Ausgang die invertierte oder nichtinvertierte Spannung anliegt.The invention relates to a circuit arrangement for switching the polarity of analog signals in the digital-to-analog conversion or for the control of proportional valves. The aim is to minimize the circuit complexity. The invention has the object to realize a simple, isolated switching of the polarity of analog signals. The object is realized in which the analog input signal is switched to an inverting and to a non-inverting operational amplifier whose outputs are connected to the output of the circuit via the collector-emitter paths of the output transistors of two optocouplers. The optocouplers are controlled by a clock signal via two gates, so that the inverted or non-inverted voltage is applied to the output as a function of the control signal (eg sign bit).

Description

Die Widerstände R1, R2, R3 und R4 werden vorzugsweise als ein integriertes Spannungsteilernetzwerk ausgeführt. Damit sind sowohl geringste Toleranzen (0,2%), als auch eine gute Temperaturkompensation am invertierenden Operationsverstärker OV2 garantiert, da R2und R3 die gleiche Temperatur annehmen.The resistors R1, R2, R3 and R4 are preferably implemented as an integrated voltage divider network. This guarantees both the lowest tolerances (0.2%) and good temperature compensation at the inverting operational amplifier OV2, since R2 and R3 assume the same temperature.

Die Anoden der Eingangsdioden der Optokoppler V1 und V2 sind mit der Betriebsspannung US verbunden. Die Katode des Optokopplers V1 ist über den Widerstand R 5 mit dem Ausgang des invertierenden Gatters G1 verbunden, an dessen Eingang die Steuersignalleitung St angeschlossen ist. Die Katode des Optokopplers V2 ist über den Widerstand R6 an den Ausgang des invertierenden Gatters G 2 angeschlossen, dessen Eingang mit dem Ausgang des invertierenden Gatters G1 verbunden ist. Am Eingang E der Schaltungsanordnung liegt die analoge Eingangsspannung an. Der Operationsverstärker OV1 legt diese Eingangsspannung nicht invertiert an seinen Ausgang. Der Operationsverstärker OV2 invertiert die Eingangsspannung und bringt diese invertierte Spannung an seinen Ausgang. Die Rückkopplungszweige sind übliche Schaltungsdetails der Operationsverstärker.The anodes of the input diodes of the optocouplers V1 and V2 are connected to the operating voltage US. The cathode of the optocoupler V1 is connected via the resistor R 5 to the output of the inverting gate G1, at whose input the control signal line St is connected. The cathode of the optocoupler V2 is connected via the resistor R6 to the output of the inverting gate G 2, whose input is connected to the output of the inverting gate G1. At the input E of the circuit arrangement, the analog input voltage is applied. The operational amplifier OV1 applies this input voltage not inverted to its output. The operational amplifier OV2 inverts the input voltage and brings this inverted voltage to its output. The feedback branches are common circuit details of the operational amplifiers.

Liegt auf der Steuersignalleitung ST „H"-Signal, schaltet das invertierende Gatter G1 seinen Ausgang auf „L" und das invertierende Gatter G 2 seinen Ausgang auf „H". Über die Eingangsdiode des Optokopplers V1 fließt der durch den Widerstand R 5 begrenzte Eingangsstrom und der Ausgangstransistor schaltet durch. Am Ausgang A der Schaltungsanordnung tritt der nicht invertierte Spannungswert auf, da der Optokoppler V2 gesperrt bleibt. Ändert sich das Signal auf der Steuersignalleitung St auf „L", schalten auch die invertierenden Gatter G1 und G 2 ihre Ausgänge um. In der Folge wird der Optokoppler V1 gesperrt und der Optokoppler V2 angesteuert. Dessen Ausgangstransistor wird durchgesteuert und die negierte Ausgangsspannung an den Ausgang A übertragen. Der Widerstand R4 begrenzt die Stromspitze, die beim Umschalten der Steuersignalleitung St von „L" auf„H" durch kurzzeitige Ansteuerung beider Optokoppler V1 und V2 auftritt. Soll der Ausgang A strommäßig belastet werden, liegt es nahe, am Ausgang A einen weiteren nichtinvertierenden Operationsverstärker als Spannungsfolger nachzusetzen.If the "H" signal is present on the control signal line ST, the inverting gate G1 switches its output to "L" and the inverting gate G 2 switches its output to "H." The input current of the optocoupler V1 is used to sink the input current limited by the resistor R 5 When the signal on the control signal line St changes to "L", the inverting gates G1 and G2 also switch their outputs , As a result, the optocoupler V1 is blocked and the optocoupler V2 driven. Its output transistor is turned on and the negated output voltage is transmitted to the output A. The resistor R4 limits the current peak that occurs when switching the control signal line St from "L" to "H" by short-term control of both optocouplers V1 and V2. If output A is to be loaded in terms of current, it is natural to continue at output A with a further noninverting operational amplifier as a voltage follower.

Claims (1)

Schaltungsanordnung zur Umschaltung der Polarität analoger Signale, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannungseingang (E) für das analoge Signal zum einen mit einem nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers (OV1) und zum anderen mit einem invertierenden Eingang eines zweiten Operationsverstärkers (ÖV2) und daß die Ausgänge der Operationsverstärker (OV1, 0V2) über die Kollektor-Emitter-Strecken der Ausgangstransistoren zweier Optokoppler (V 1, V2) mit einem Ausgang (A) für das analoge Signal verbunden sind, sowie daß der Eingang des ersten Optokopplers (V 1) mit dem Ausgang eines invertierenden Gatters (G 1), dessen Eingang mit der Steuersignalleitung (St) verbunden ist, und der Eingang des zweiten Optokopplers (V2) mit dem Ausgang eines zweiten invertierenden Gatters (G 2), dessen Eingang an den Ausgang des ersten invertierenden Gatters (G 1) angeschlossen ist,.verburiden sind.Circuit arrangement for switching over the polarity of analog signals, characterized in that a voltage input (E) for the analog signal is provided firstly with a noninverting input of an operational amplifier (OV1) and secondly with an inverting input of a second operational amplifier (ÖV2) and that the outputs of the Operational amplifier (OV1, 0V2) via the collector-emitter paths of the output transistors of two optocouplers (V 1, V2) are connected to an output (A) for the analog signal, and that the input of the first optocoupler (V 1) to the output an inverting gate (G 1) whose input is connected to the control signal line (St) and the input of the second opto-coupler (V2) to the output of a second inverting gate (G 2) whose input is connected to the output of the first inverting gate (G) G 1) is connected, are .verburiden. Hierzu 1 Seite Zeichnung
Anwendungsgebiet der ErfindungFor this 1 page drawing
Field of application of the invention Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Umschaltung der Polarität analoger Signale. Vorzugsweise wird die Schaltungsanordnung bei der Digital-Analog-Wandlung und zur Ansteuerung von Proportionalventilen an Spritzgießmaschinen eingesetzt.The invention relates to a circuit arrangement for switching the polarity of analog signals. Preferably, the circuit arrangement is used in the digital-to-analog conversion and for the control of proportional valves on injection molding machines. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art Aus dem DD-WP 152 665 ist eine Schaltungsanordnung zur Umschaltung des Vorzeichens von analoger und unipolaren Signalen unter Verwendung von drei Operationsverstärkern, zwei Biopolartransistoren, zwei Dioden und mehreren Widerständen bekannt geworden.From the DD-WP 152 665 a circuit arrangement for switching the sign of analog and unipolar signals using three operational amplifiers, two Biopolartransistoren, two diodes and a plurality of resistors has become known. Einem Summierverstärker wird das analoge Eingangssignal einmal direkt und zum anderen über einen Inverter negiert zugeführt. In Abhängigkeit von einem diskreten Signal an den Basen der Bipolartransistoren wird der Ausgang des Inverters an Masse gelegt. Die entstehende Kollektor-Emitter-Restspannung des Bipolartransistors wird über einen zweiten Bipolartransistor undeinem weiteren Inverter kompensiert. Nachteilig ist bei dieser Schaltungsanordnung der hohe Aufwand, denn zur genauen Fehlerkompensation ist das Ausmessen von zwei Bipolartransistoren und vier Widerstandspaaren erforderlich.A summing amplifier is supplied with the analog input signal once directly and negated on the other via an inverter. In response to a discrete signal at the bases of the bipolar transistors, the output of the inverter is grounded. The resulting collector-emitter residual voltage of the bipolar transistor is compensated via a second bipolar transistor and another inverter. A disadvantage of this circuit arrangement is the high cost, because for exact error compensation, the measurement of two bipolar transistors and four resistor pairs is required. Ziel der ErfindungObject of the invention Die Erfindung hat die Verringerung des Aufwandes bei der Umschaltung der Polarität analoger Signale zum Ziel. Darstellung des Wesens der ErfindungThe invention has the reduction of the effort in the switching of the polarity of analog signals to the goal. Presentation of the essence of the invention Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine einfache, potentialgetrennte Umschaltung der Polarität von analogen Signalen zu realisieren.The object of the invention is to realize a simple, potential-separated switching of the polarity of analog signals. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Spannungseingang für das analoge Signal zum einen mit einem nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers und zum anderen mit einem invertierenden Eingang eines zweiten Operationsverstärkers und daß die Ausgänge der Operationsverstärker über die Kollektor-Emitter-Strecken zweier Optokoppler mit einem Ausgang für das analoge Signal verbunden sind, sowie daß der Eingang des ersten Optokopplers mit dem Ausgang eines ersten invertierenden Gatters, dessen Eingang mit der Steuersignalleitung verbunden ist, und der Eingang des zweiten Optokopplers mit dem Ausgang eines zweiten invertierenden Gatters, dessen Eingang an den Ausgang des ersten invertierenden Gatters angeschlossen ist, verbunden sind.According to the invention the object is achieved in that a voltage input for the analog signal on the one hand with a non-inverting input of an operational amplifier and the other with an inverting input of a second operational amplifier and that the outputs of the operational amplifier via the collector-emitter paths of two optocouplers with an output are connected to the analog signal, and that the input of the first optical coupler to the output of a first inverting gate whose input is connected to the control signal line, and the input of the second optocoupler with the output of a second inverting gate whose input to the output of first inverting gate is connected. Am Ausgang des ersten Operationsverstärkers steht das nicht invertierte und am Ausgang des zweiten Operationsverstärkers das invertierte analoge Signal zur Verfügung. In Abhängigkeit von der Steuersignalleitung (ζ. B. Vorzeichenbit) wird jeweils ein Optokoppler durchgeschaltet, während der andere gesperrt ist, und legt das Ausgangssignal eines Operationsverstärkers an den Ausgang für das analoge Signal.At the output of the first operational amplifier, the non-inverted and at the output of the second operational amplifier, the inverted analog signal is available. Depending on the control signal line (ζ B. sign bit), one optocoupler is turned on while the other is locked, and applies the output signal of an operational amplifier to the output for the analog signal. Ausführungsbeispielembodiment Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Figur 1 wird die Schaltungsanordnung zur Umschaltung der Polarität von analogen Signalen gezeigt. Der Eingang E für das analoge Signal, beispielsweise das Spannungssignal eines Digital-Analog-Wandlers, ist über den Widerstand R1 mit dem nichtinvertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers OV1 und über den Widerstand R 2 mit dem invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers 0V2 verbunden. Der Ausgang des ersten Operationsverstärkers OV1 ist auf den invertierenden Eingang zurückgekoppelt und an den Kollektor des Ausgangstransistors des ersten Optokopplers V1 angeschlossen. Der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers 0V2 ist über den Widerstand R 3 auf den invertierenden Eingang zurückgeführt und über R4 mit dem Emitter des Ausgangstransistors des zweiten Optokopplers V2 verbunden. Der nicht invertierende Eingang des Operationsverstärkers 0V2 ist mit Masse verbunden. Der Emitter des Optokopplers V1 ist mit dem Kollektor des Optokopplers V2 verbunden und bildet den Ausgang 4.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying figure 1, the circuit arrangement for switching the polarity of analog signals is shown. The input E for the analog signal, for example, the voltage signal of a digital-to-analog converter is connected via the resistor R1 to the non-inverting input of the first operational amplifier OV1 and via the resistor R 2 to the inverting input of the second operational amplifier 0V2. The output of the first operational amplifier OV1 is fed back to the inverting input and connected to the collector of the output transistor of the first opto-coupler V1. The output of the second operational amplifier 0V2 is fed back via the resistor R 3 to the inverting input and connected via R4 to the emitter of the output transistor of the second opto-coupler V2. The non-inverting input of operational amplifier 0V2 is connected to ground. The emitter of the optocoupler V1 is connected to the collector of the opto-coupler V2 and forms the output 4.