DE2116528A1 - Synchronously operating modulator-demodulator circuit. Call: Tranchant Electronique S.A., Chlichy (France) - Google Patents
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Description
PatentanwaltPatent attorney
3 Hannover, AW**. * 5. April 19713 Hanover, AW **. * April 5, 1971
Dr,J/K. Meine Akte: 1963Dr, J / K. My file: 1963
TEANOHAIiT ELECTItOHIQUE S.A.TEANOHAIiT ELECTItOHIQUE S.A.
19-21 rue Madame de Sanzillon, 92-Chlichy19-21 rue Madame de Sanzillon, 92-Chlichy
Synchron arbeitende Modulator-Demodulator-SchaltungSynchronously operating modulator-demodulator circuit
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Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme der Modulation und Demodulation im Bereich galvanisch getrennter Masseleitungen, welche bekanntlich in Differentialverstärkern gebraucht werden.The present invention relates to systems of modulation and demodulation in the area of galvanically separated ground lines, which are known to be used in differential amplifiers to be needed.
In der-lolge ist mittels des Ausdrucks "galvanisch getrennt" (sähwebend) das Verhalten einer galvanisch getrennten Masseleitung bezeichnet* Ein galvanisch getrennter Differentialverstärker ist ein Differentialverstärker, in welchem der Masseleiter des Einganges und der Masseleiter des Ausganges vollkommen voneinander getrennt sind.As a result, the expression "galvanically isolated" (sähwebend) denotes the behavior of a galvanically separated ground line * A galvanically separated one Differential amplifier is a differential amplifier in which the ground conductor of the input and the ground conductor of the exit are completely separated from each other.
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Es ist also sozusagen die elektrische Impedanz zwischen diesen zwei Leitern unendlich. Die Benutzung von solchen galvanisch getrennten Erdleitungen ist besonders interessant für die elektrischen Verbindungen der Messung von mittleren und großen Entfernungen und besonders für die vollkommene Trennung der Masseleitung des Messkreises und des Kreises der Auswertung dieser Messungen.So it is, so to speak, the electrical impedance between these two ladders infinitely. The use of such galvanically isolated earth lines is particularly interesting for the electrical connections of the measurement of medium and long distances and especially for the complete separation of the ground line of the measuring circuit and the circle of evaluation of these measurements.
Diese Trennung der Masseleitungen ist im allgemeinen erreicht durch eine synchrone Modulator-Demodulator-Schaltung. Dieses Element verwirklicht eine Transformation des Analogsignales des Einganges durch Modulation dieses Signals auf eine hohe Frequenz derart, daß das modulierte Träger-Signal durch Influenz übertragen werden kann meistens ein Transformator - und zielt darauf ab, das Eingangssignal aus dem übertragenen Träger-Signal wiederherzustellen. This separation of the ground lines is generally achieved by a synchronous modulator-demodulator circuit. This element implements a transformation of the analog signal of the input by modulating this signal on a high frequency so that the modulated Carrier signal can be transmitted by influence mostly a transformer - and aims to restore the input signal from the transmitted carrier signal.
Die Erzeugung des modulierten Träger-Signals erfolgt im Modulatorteil. Sie entspricht einer Amplitudenmodulation eines hochfrequenten Rechtecksignals durch das Analogsignal des Einganges. Die dem Rechtecksignal entsprechende Frequenz- das ist die modulierte Frequenz - ist hoch, im allgemeinen fünfmal höher als die Maximalfrequenz des Analogsignals.The modulated carrier signal is generated in Modulator part. It corresponds to an amplitude modulation of a high-frequency square-wave signal by the analog signal of the entrance. The frequency corresponding to the square wave signal - that is the modulated frequency - is high, generally five times higher than the maximum frequency of the analog signal.
Der Demodulator erhält im allgemeinen von einem Transformator das modulierte Signal und transformiert bzw. demoduliert es in ein Analogsignal durch "synchrone G-leich-The demodulator generally receives the modulated signal from a transformer and transforms or demodulates it it is converted into an analog signal by "synchronous equilibrium
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richtung", wie es weiter unten erläutert sein wird. Wenigstens in seinem Prinzipschema ist der Demodulator identisch mit dem Modulator.direction ", as it will be explained further below. At least in its principle diagram is the demodulator identical to the modulator.
Bekanntlich kann man diese Modulation durch einen abwechselnden hochfrequenten Wechsel der Polarität erreichen. Das Analogsignal des Einganges ist abwechselnd über zwei Wege geführt, die es wechselseitig der einen und der anderen Klemme der Primärwicklung eines Transformators zuführen. Es liegt dann wechselseitig mit zwei verschiedenen Polaritäten an der Primärwicklung des Transformators.It is known that this modulation can be achieved by alternating high-frequency polarity changes. The analog signal of the input is routed alternately over two paths, which it alternates between one and the other Feed the terminal to the primary winding of a transformer. It then lies mutually with two different ones Polarities on the primary winding of the transformer.
Die Demodulation ist in ähnlicher Weise aber gemäß einem umgekehrten Prozess bewirkt. An den Klemmen der Sekundärwicklung des genannten Transformators erhält man die übertragenen modulierten Signale abwechselnd und synchron mit der Modulation über zwei Wege, die den zwei hochfrequenten Halbperiodenteilen mit verschiedener Polarität des modulierten Signales die gleiche Polarität zurückgeben und damit das Analogsignal wieder herzustellen, indem es aus den hochfrequenten Teilen so wieder zusammengesetzt wird, daß die Hochfrequenz im Signal nicht mehr bemerkbar ist.The demodulation is similar but according to a causes reverse process. The transmitted ones are obtained at the terminals of the secondary winding of the transformer mentioned modulated signals alternately and synchronously with the modulation via two paths that the two high frequency Half-period parts with different polarity of the modulated signal return the same polarity and thus restore the analog signal by turning it off the high-frequency parts are reassembled in such a way that that the high frequency is no longer noticeable in the signal.
Die Probleme dieser Vorrichtungen kommen wesentlich zufolge der Wechsel der Wege zum Vorschein und dann, wenn die Leistungen, die gefordert sind, hoch sind.The problems of these devices arise essentially as a result of the change of paths and then when the services that are required are high.
Ein Ausführungsbeispiel dieser Art ist in Fig. 1 dargestellt. In den Figuren der Zeichnungen sind die elektro-An embodiment of this type is shown in FIG. In the figures of the drawings, the electrical
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nisehen Bauteile mittels eines Buchstabensymboles, 'das ihre Funktion angilbt;, einer Zehnerziffer;, die der Hummer der J1IgUr entspricht j und einer Einer ziffer, 'die rdas einzelne Bauteil nennt;, bezeichnet« see components by means of a letter symbol that indicates their function ; , a ten digit ; , which corresponds to the Hummer of the J 1 IgUr j and a single digit, 'which r names the individual component ;, denotes «
Es handelt sich um eine MOdulator-DemOdulatOr-Sehaltung mit einer Art doppeltem Kippkreis ·. In J1Ig.. 1 ist der feil Modulator sehematisch dargestellt, die Schaltung des Demodulators ist identisch» Dieser Modulator enthält vier !Transistoren QII his QH, vier Steuerinduktivitäten 111 his 114 für diese Transistoren und die Primärwicklung TiI des Transformators der Modulationssehaltung* Die. vier Transistoren arbeiten als wechselseitig gesteuerte Schalter, wenn QH und QH in. einer Halbperiode geöffnet sind, ist QI2 und QI3 gesperrt, in der folgenden Halbperiode umgekehrt.It is a modulator demodulator posture with a kind of double tilting circle. In J 1 Ig .. 1 the feil modulator is shown schematically, the circuit of the demodulator is identical »This modulator contains four! Transistors QII to QH, four control inductances 111 to 114 for these transistors and the primary winding TiI of the transformer of the modulation circuit * Die. four transistors work as reciprocally controlled switches, if QH and QH are open in one half cycle, QI2 and QI3 are blocked, and vice versa in the following half cycle.
Die Induktivitäten 111 bis 114 sind jeweils zwischen die Basis und den Emitter des Transistors QH bis QI4 geschaltet. Diese Induktivitäten sind mittels der hochfrequenten Recht eeksignale gespeist, welche den Transistor für eine Polarität des Hechtecksignals leitend machen und welche den Transistor für die andere Polarität des Rechteeksignals sperren. Diese Induktivitäten 111 bis 114 sind durch magnetische Kopplung mittels eines Erzeugers der hochfrequenten Rechteckfrequenz gespeist, die für den Modulator und den Demodulator synchron ist. Die magnetische Kopplung ist für die totale Trennung der Masseleitungen zwischen dem Modulator und dem Demodulator notwendig. Wenn ein Rechtecksignal von einer Polarität an denThe inductances 111 to 114 are each between the Base and emitter of the transistor QH to QI4 switched. These inductances are by means of the high frequency Right eeksignale fed, which make the transistor conductive for one polarity of the pike-wave signal and which the transistor for the other polarity of the square wave signal lock. These inductors are 111 to 114 fed by magnetic coupling by means of a generator of the high-frequency square-wave frequency that is required for the Modulator and the demodulator is synchronous. The magnetic coupling is for the total separation of the ground lines necessary between the modulator and the demodulator. When a square wave of one polarity is sent to the
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Basen der Transistoren Q11 und QI4 liegt, das heißt an den Klemmen der Induktivitäten L11 und LH» dann ist es von der anderen Polarität an den Basen der Transistoren Q12 und QI3, das heißt an den Induktivitäten 112 und L13,Bases of the transistors Q11 and QI4 is, that is, on the terminals of the inductors L11 and LH »then it is of the other polarity on the bases of the transistors Q12 and QI3, that is to say on the inductors 112 and L13,
Das Signal von der Spannung Ve an dem Eingang des Modulators wird wechselnd einerseits über die Transistoren Q11 und QH und andererseits über die Transistoren QI3 und Q12 übertragen. Gemäß dem Übertragungskanal wird es sich also in dem einen Sinn oder in dem anderen Sinn an den Klemmen der Primärseite des Transformators T11 befinden, was die Modulation verwirklicht. Die an den Klemmen der Primärwicklung T11 liegenden Spannungen Vs sind auf die Sekundärseite übertragen und in der gleichen Weise in einem identischen Demodulator demoduliert, der im Gleichlauf synchron wie'der weiter oben genannte gesteuert ist.The signal from the voltage Ve at the input of the modulator is alternately on the one hand via the transistors Q11 and QH and on the other hand via the transistors QI3 and Transfer Q12. According to the transmission channel, it will be in one sense or in the other to the Terminals on the primary side of transformer T11 are located, what the modulation accomplishes. The voltages Vs at the terminals of the primary winding T11 are set to the Secondary side transmitted and demodulated in the same way in an identical demodulator that is synchronized is controlled synchronously as mentioned above.
Diese Schaltung bringt folgende Nachteile: Die Verbindung Kollektor - Basis des im nichtleitenden Zustand befindlichen Transistors muß vollkommen gesperrt sein, um eine Verbindung zur Masseleitung des Einganges zu vermeiden. In diesem Falle muß die umgekehrte Spannung Emitter Basis der benutzten Transistoren im Absolutwert wenigstens gleich der zu übertragenden Spannung sein. Wenn die Frequenz der Beschneidung hoch ist, müssen die Transistoren andererseits ein ausgezeichnetes Reaktionsvermögen beim Umschalten haben. Diese hohe inverse Spannung und die große Schnelligkeit der Umschaltung sind von entgegengesetztem Sinn, was die Stärke (Steuerfähigkeit) der Basis betrifft. Es ist also unmöglich, eine Modulator-Demodulator-This circuit has the following disadvantages: The connection between the collector and the base of the non-conductive state The transistor must be completely blocked in order to avoid a connection to the ground line of the input. In this case, the reverse voltage emitter base of the transistors used must be at least in absolute value equal to the voltage to be transmitted. When the frequency of circumcision is high, the transistors must on the other hand, have excellent switching responsiveness. This high inverse voltage and the great speed of switching are of the opposite sense as to the strength (controllability) of the base regards. So it is impossible to use a modulator-demodulator
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Schaltung von hoher Leistung aus Mangel an geeigneten Transistoren zu verwirklichen.Realize high performance switching due to lack of suitable transistors.
Unter diesen Bedingungen existiert eine Restleitung zwischen Kollektor und Basis der gesperrten Transistoren. Diese Restleitung überlagert sich nur derjenigen Polarität des Eingangssignales Ve, welche nach der Flussrichtung der Verbindung Kollektor - Basis der benutzten Transistoren entspricht. Mit Rücksicht auf diese hinsichtlich der Polarität trennende Restleitung erfolgt die Übertragung des Eingangssignals Ve mit einer anderen Übertragungsfunktion, je nach der Polarität dieses Eingangssignals. Diese Nichtlinearität nötigt zu komplexen Korrekturen, die sogar bei den von einer Modulator-Demodulator-Schaltung geforderten Leistungen unmöglich sind.Under these conditions there is residual conduction between the collector and base of the blocked transistors. This residual line is only superimposed on that polarity of the input signal Ve, which depends on the direction of flow corresponds to the connection between collector and base of the transistors used. With regard to this in terms of Polarity-separating residual line, the input signal Ve is transmitted with a different transfer function, depending on the polarity of this input signal. This non-linearity makes complex corrections necessary, even with those of a modulator-demodulator circuit required services are impossible.
In Fig. 2 ist ein Modulator von doppeltem Polwechsel dargestellt. Dieser Modulator enthält vier Transistoren Q21 bis Q24, zwei Steuerinduktivitäten L21 und L23 für die zwei oberen und die zwei unteren genannten Transistoren und zwei Wicklungsabschnitte T21 und T22 der Primärwick-P lung des Kopplungstransformators, von denen der gemeinsame Mittelpunkt an der Masseleitung liegt. Die Figur 2 zeigt nur den Modulator. Der Demodulator ist identisch und in symmetrischer Gestalt aufgebaut. Die Masseleitungen des Modulators und des Demodulators sind auch hier völlig voneinander getrennt.In Fig. 2 a modulator with double pole changes is shown. This modulator includes four transistors Q21 to Q24, two control inductances L21 and L23 for the two upper and the two lower transistors mentioned and two winding sections T21 and T22 of the primary winding P development of the coupling transformer, of which the common center point is on the ground line. Figure 2 shows just the modulator. The demodulator is identical and has a symmetrical design. The ground lines of the Here, too, the modulator and the demodulator are completely separate from one another.
Die Modulation ist während des wechselnden Durchganges de3 Eintrittssignales Ve durchgeführt, das wechselnd überThe modulation is during the alternating passage de3 entry signal Ve carried out, which alternates over
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zwei Wege geführt ist, einerseits auf dem Wege, der den Transistoren Q21 und Q22 zu dem heißen Punkt der Wicklung T21 führt, wobei eine Spannung YsI geliefert ist, andererseits auf dem Wege* der iron den Transistoren Q23 und Q24 zu dem heiSen Punkt der Wicklung 522 fuhrt, wobei eine Spannung Ys2 geliefert ist. Die Spannung Ys1 und Ys2 liefern die modulierte Spannung.. Die zwei Transistoren jeden Weges sind in der gleichen Art wie die Schaltung der 2?ig. 1 betrieben, aber vermittels einer gemeinsamen Steuerinduktivität, die zwischen Basis und Emitter geschaltet ist.is led two ways, on the one hand on the way that the transistors Q21 and Q22 to the hot spot of the Winding T21 leads, with a voltage YsI being supplied, on the other hand by way of the iron to the transistors Q23 and Q24 leads to the hot point of winding 522, where a voltage Ys2 is supplied. The voltage Ys1 and Ys2 provide the modulated voltage. The two transistors each way are in the same way as the circuit of the 2? ig. 1 operated, but by means of a common control inductance that is connected between the base and emitter.
Dieser Modulatortyp weist den JJaehteil einer Differenz der Steilheit von 1 fa auf, ;je nachdem, ob die'Eingangsspannung positiv oder negativ ist. In der Tat existiert unter den gleichen Bedingungen wie für den Modulator der Jig. 1 ein elektrischer Stromfluß in der Verbindung Kollektor - Basis für die eine von der Eingangsspannung gegebene Polarität, die von der Type des Transistors abhängt. Dieser elektrische Stromfluß ist nicht besonders lästig. Aber mit der parasitären Kapazität Kollektor Basis des Transistors des gleichen Weges schafft er einen Einschwingvorgang, der darauf abzielt, den Transformator der Modulation kurzzuschließen.This type of modulator has a majority of a difference in slope of 1 fa , depending on whether the input voltage is positive or negative. In fact, the jig exists under the same conditions as for the modulator. 1 an electric current flow in the connection collector - base for one polarity given by the input voltage, which depends on the type of transistor. This flow of electrical current is not particularly troublesome. But with the parasitic capacitance collector base of the transistor of the same path it creates a transient that aims to short circuit the transformer of the modulation.
Ein Beispiel soll diesen Punkt klarmachen. Es sei vorausgesetzt, daß alle Transistoren der Fig.. 2 vom Typ 3JPN sind. Wenn die Eingangs spannung -10 YoIt beträgt, und wenn die Transistoren Q25 und Q24 leitend sind, findet man diese Spannung von -10 Volt an den Klemmen der Wicklung T22An example should make this point clear. It is assumed that all transistors of Fig. 2 of the type 3JPN are. When the input voltage is -10 YoIt, and when the transistors Q25 and Q24 are conductive, you will find them Voltage of -10 volts at the terminals of winding T22
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wieder. Durch Rückwirkung ist dann die Spannung Ys1 an den Klemmen der Wicklung -T21. +10 ToIt. Diese Spannung kann nicht die .Verbindung HT zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors Q22 entsperren. . - .again. As a result of the reaction, the voltage Ys1 is then applied to the Clamping of the winding -T21. +10 ToIt. This tension can not the connection HT between the collector and the Unlock the base of transistor Q22. . -.
Im Gegenteil, wenn die Eingangsspannung.+10 Volt unter den gleichen Bedingungen beträgt, erscheint eine Spannung von -10 Volt für Vs1* Diese Spannung ist durch die vorgenannte Verbindung UP übertragen auf die Basis des TransistorsQ22, folglich auf die Basis des Transistors Q21. Sie ist dann getrennt von der Eingangsspannung durch die Kapazität der Strecke Kollektor - Basis des Transistors Q21. Diese Kapazität wird zu dem Zeitpunkt der Umschal-. . tung jeden Weges für eine positive Eingangsspannung rückwirken. Es ergibt sich im Einschwingbereich eine Kurz- . Schlußverbindung des Transformators der Modulation. Diese Erscheinungen sind um so wichtiger, je höher die modulierteFrequenz ist. On the contrary, if the input voltage. + 10 volts below under the same conditions, a voltage of -10 volts appears for Vs1 * This voltage is due to the above Connection UP transmitted to the base of transistor Q22, consequently to the base of transistor Q21. It is then separated from the input voltage by the Capacitance of the path collector - base of transistor Q21. This capacity is at the time of switching. . influence each way for a positive input voltage. There is a short-term in the transient range. Final connection of the transformer of the modulation. These The higher the modulated frequency, the more important it is.
Wenn man eine synchron arbeitende Modulator-Demodulator-Schaltung mit einer Verbindung durch einen Transformator hoher Leistung (breitbandig, von hoher Trägerfrequenz, großer Dynamik und; hoher Präzision) mit den vorgenannten Schaltungen verwirklichen will, ist es notwendig, eine bestimmte Anzahl von äußerst komplexen Korrekturen mit Rücksicht auf den Einschwingbereich der Umschaltung und mit Rücksicht auf die Nichtlinearitäten durchzuführen.If you have a synchronously operating modulator-demodulator circuit with a connection through a transformer high performance (broadband, high carrier frequency, great dynamics and high precision) with the aforementioned To realize circuits, it is necessary to have a certain number of extremely complex corrections To be carried out in consideration of the settling range of the switchover and in consideration of the non-linearities.
Die Nachteile der vorerwähnten Schaltungen resultieren aus einer Unsymmetrie der Übertragung durch die VerbindungenThe disadvantages of the aforementioned circuits result from an imbalance in the transmission through the connections
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Kollektor - Basis bezüglich der Polarität des Eingangssignals. Dagegen ist die Symmetrie der Modulation oder die Symmetrie der Beschneidung bewahrt.Collector - base with respect to the polarity of the input signal. On the other hand, the symmetry of the modulation is or preserves the symmetry of circumcision.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Typ einer Modulator-Demodulator-Schaltung, welche diese Mangel abzustellen verspricht.The present invention relates to a type of modulator-demodulator circuit, which promises to remedy this deficiency.
Die Erfindung besteht darin, daß das modulierte Signal in seiner gesteuerten, aus dem Analogsignal gebildeten und in seiner Polarität wechselnden Gestalt nacheinander durch die Teile des Analogsignals des Einganges - entsprechend dem Durchgang des genannten Analogsignals durch die gesteuerten Übertragungsmittel - und durch die Teile der SignalampJ-itude Null - entsprechend einer gesteuerten Unterbrechung der Übertragung durch die vorgenannten Mittel - gebildet ist, was die Modulation verwirklicht, daß für die Demodulation das. Analogsignal des Ausganges durch das modulierte Signal geliefert ist, und daß, wenn dieses der übertragung des Analogsignals des Einganges durch die zweiten gesteuerten Übertragungsmittel entspricht, dieses Signal in dem Kondensator gespeichert ist und das genannte im Kondensator gespeicherte Signal den Ort der Ausgangsspannung des Demodulators einnimmt, daß aber, wenn das modulierte Signal von der Amplitude Full ist, die Übertragung durch die vorgenannten zweiten Mittel dann entsprechend der Steuerung ,unterbrochen ist, wobei die Signale der Steuerung der primären und der sekundären Übertragungsmittel synchronisiert sind.The invention consists in that the modulated signal in its controlled, formed from the analog signal and in its polarity changing shape one after the other through the parts of the analog signal of the input - accordingly the passage of said analog signal through the controlled transmission means - and through the parts the SignalampJ-itude zero - corresponding to a controlled Interruption of the transmission by the aforementioned means - Is formed what the modulation carries out that for the demodulation the analog signal of the output through the modulated signal is supplied, and that if this is the transmission of the analog signal of the input through the second controlled transmission means corresponds, this signal is stored in the capacitor and said signal stored in the capacitor takes the place of the output voltage of the demodulator, but that if the modulated signal of the amplitude Full is, the transmission by the aforementioned second means then correspondingly the controller, is interrupted, the signals of the controller of the primary and secondary transmission means are synchronized.
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Mit anderen Worten: Man bewirkt eine Halbmodulation oder Modulation im einfachen Wechsel, in dem Sinn, wie die Modulation weiter oben definiert ist, und man filtert die Ausgangsspannung des Demodulators.In other words: one effects a half-modulation or Modulation in simple alternation, in the sense of how the modulation is defined above, and one filters the output voltage of the demodulator.
Nach einem zweiten charakteristischen Merkmal der Erfindung "benutzt man einen Halbmodulator in Serienschaltung. Diese Schaltung ist bezüglich .der verwendeten Signale und der modulierten Signale symmetrisch, was die Verbindungen Kollektor - Basis der benutzten Transistoren betrifft. Sie ist unsymmetrisch in dem, was die Modulation betrifft, das heißt, daß die Modulation des Eingängssignales-verwirklicht ist oder nicht verwirklicht ist, während in den Ausführungen der früheren Technik die Modulation in aufeinanderfolgendem Wechsel mit einer Polarität und mit der entgegengesetzten Polarität, also in symmetrischer Art, verwirklicht wurde.According to a second characteristic feature of the invention, "a half-modulator is used in series. This circuit is symmetrical with respect to the signals used and the modulated signals, which is the connection Collector - base of the transistors used. It is unbalanced in terms of modulation, that is, the modulation of the input signal is realized is or is not realized, while in the embodiments of the prior art the modulation in successive Alternation with one polarity and with the opposite polarity, i.e. in a symmetrical way, was realized.
Wenn man zwischen den Schaltungen der Modulation, von denen bis jetzt die Rede gewesen'ist-, und den Schaltungen der Gleichrichtung und Filterung eine Analogiebetrachtung einführt, so kann man sagen: Die Schaltung der Pig. 1 entspricht einer Brückenschaltung von vier Dioden eines Gleichrichters. Die Schaltung der Fig. 2 entspricht einer Zweiweggleichrichtung. Und die Schaltung der Fig. 3 entspricht einer einfachen wechselnden Einweggleichrichtung.If you go between the circuits of modulation, of which up to now, and the circuits the rectification and filtering introduces an analogy consideration, one can say: The circuit of the Pig. 1 corresponds to a bridge circuit of four diodes of a rectifier. The circuit of FIG. 2 corresponds to one Full wave rectification. And the circuit of FIG. 3 corresponds a simple alternating one-way rectification.
Diese Analogie hat keineswegs das Ziel, eine strenge Entsprechung zu begründen, sondern sie zielt darauf ab, verständlich zu machen, wie die Schaltung der ErfindungThis analogy is by no means intended to establish a strict correspondence, but rather aims to to make understand how the circuit of the invention
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- ti -- ti -
eine ausreichend gute Linearität als Resultat erbringen kann, wenn die Arbeitsimpedanz hoch ist, in der gleichen Weise, wie die einfache wechselnde Gleichrichtung genügend gleichgerichtete Spannungen liefert, wenn man ihr nicht eine zu große Leistung abfordert.produce a sufficiently good linearity as a result can, when the working impedance is high, be sufficient in the same way as simple alternating rectification supplies rectified voltages if you do not demand too much power from it.
Nach einem anderen charakteristischen Merkmal der Erfindung läßt sich die Veränderung der Übertragungskurve des Systems in Punktion von der Trägerfrequenz durch Dämpfung des 'abgestimmten Kreises vermindern, der durch eine Impedanz gebildet ist, die der Demodulatorimpedanz gleichwertig ist, wenn er die Übertragung des modulierten Signals bewirkt.According to another characteristic feature of the invention, the change in the transfer curve of the System in puncture from the carrier frequency by attenuating the 'tuned circuit diminish by an impedance is formed which is equivalent to the demodulator impedance when it is transmitting the modulated signal causes.
Nach einem weiteren" charakteristischen Merkmal der Erfindung verbessert man die Übertragung der Modulator-Demodulator-Schaltung der Erfindung vermittels einer Anamorphose, wie man im weiteren sehen wird. Die Linearität der Modulator-Demodulator-Schaltung der Erfindung hängt wesentlich von der Impedanz der Last und der Filterung ab, die am Ausgang des Demodulators bewirkt sind.According to a further "characteristic feature of the invention the transmission of the modulator-demodulator circuit is improved of the invention by means of anamorphosis, as will be seen below. The linearity of the The modulator-demodulator circuit of the invention depends essentially on the impedance of the load and the filtering that are effected at the output of the demodulator.
Das Wesen der Erfindung ist anhand einer Gegenüberstellung von zwei Schaltbildern bekannter Modulator-Demodulator-Schaltungen und einer Schaltung nach der Erfindung, die eines der möglichen Ausführungsbeispiele darstellt, näher erläutert. Es zeigen:The essence of the invention is based on a comparison of two circuit diagrams of known modulator-demodulator circuits and a circuit according to the invention, which represents one of the possible exemplary embodiments explained. Show it:
Pig. 1 - bereits oben besehrieben - eine schematische Darstellung eines Modulators mit doppeltem Kippkreis;Pig. 1 - already described above - a schematic Illustration of a modulator with a double tilting circle;
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; ;. ■'.. - 12 ■-■■'■■-.-.■"; ; . ■ '.. - 12 ■ - ■■' ■■ -.-. ■ "
Fig. 2 - bereits oben besehrieben - eine schematische Darstellung eines Modulators zweifachen Polwechsels;Fig. 2 - already described above - a schematic Representation of a modulator with double polarity changes;
Mg. 5 eine !Darstellung einer ModulatOr-Demodulator-Schaltung nach der τοrliegenden Erfindung.Mg. 5 shows a representation of a modulator-demodulator circuit according to the present invention.
In Fig. 3 ist links der gestrichelten Linie der Kodulatorteil· gelegen, der Demodulatorteil ist rechts dieser gestrichelten Linie' gelegen. Die Unterbrechung der gestrichelten Linie in der Köhe der Wicklungen T31 und T32 stellt "in schematischer Gestalt die Kopplung zwischen den zwei ■Wicklungen dar, die einen Transformator bilden. Diese gestrichelt e Linie ent spricht der Abkapselungswand, die■die zwei Teile des Apparates voneinander trennt.In Fig. 3, to the left of the dashed line, the Kodulator part located, the demodulator part is to the right of this dashed line Line '. The interruption of the dashed line at the top of the windings T31 and T32 represents "in schematic form the coupling between the two ■ represent windings that form a transformer. This dashed line corresponds to the encapsulation wall, the ■ the separates two parts of the apparatus.
Nachfolgend wird zuerst der Modulator betrachtet, der in der Funktion dem Demodulator gleichartig ist.In the following, the modulator is considered first, which is similar in function to the demodulator.
Der Modulator enthält vier Transistoren Q31 bis Q34, von denen jeder mit einem Widerstand E31 bis R34 in seinem Basiskreis versehen ist. Diese Transistoren sind paarweise mit ihren Emittern miteinander verbunden. Die Widerstände an der Basis von zwei Transistoren von ein und demselben Paar, wie ζ. B, Q31 und Q32,.sind miteinander an ihren freien äußeren Enden verbunden. Das hochfrequente Rechtecksignal zur Sperrung oder Entsperrung der zwei Transistoren von ein und demselben Paar, wie z. B. Q31 und Q32, ist mittels einer Induktivität, wie z. B. L31 eingespeist, welche zwischen dem gemeinsamen Verhindungspunkt der zwei Emitter der Transistoren und dem gemeinsamenThe modulator includes four transistors Q31 to Q34, from each with a resistor E31 to R34 in his Base circle is provided. These transistors are in pairs connected with their emitters. The resistors at the base of two transistors of one and the same Pair, like ζ. B, Q31 and Q32, are connected to each other their free outer ends connected. The high frequency Square wave signal for blocking or unblocking the two transistors of one and the same pair, such as. B. Q31 and Q32, is by means of an inductor, such as. B. L31 fed, which between the common prevention point the two emitters of the transistors and the common one
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Verbindungspunkt der zwei Widerstände an den Basen angeordnet ist. Das Paar Transistoren Q33 - Q34 ist in der gleichen Art mittels der Induktivität Ii33 gesteuert.Connection point of the two resistors is arranged on the bases. The pair of transistors Q33-Q34 is in the the same type controlled by means of the inductance Ii33.
Diese zwei Paare von Transistoren sind in Serie zwischen dem heißen Punkt der Eingangsspannung Ve und der Masseleitung des Modulators und voneinander getrennt durch die Primärwicklung T 31 des genannten Transformators angeordnet. An den Klemmen der Wicklung erscheint die modulierte Spannung Ys.These two pairs of transistors are in series between the hot point of the input voltage Ve and the ground line of the modulator and separated from one another by the primary winding T 31 of said transformer. The modulated voltage Ys appears at the terminals of the winding.
Der Demodulator enthält vier Transistoren Q35 bis Q38 mit ihren vier Widerständen an der Basis R35 bis R38 in einer gleichartigen Schaltung, Diese vier Transistoren sind zu zwei Paaren zusammengeschaltet, die zwischen den Basen und den Emittern durch die' Induktivitäten L35 und L37 gesteuert sind. Diese zwei Paare von Transistoren Q35 - Q38 sind in Serie geschaltet zwischen der Masseleitung des Demodulators %und seinem Ausgang. Sie sind getrennt durch die Sekundärwicklung T32 des Transformators.The demodulator includes four transistors Q35 to Q38 with their four resistors at the base R35 to R38 in a similar circuit, these four transistors are connected in two pairs, which are between the Bases and the emitters through the 'inductors L35 and L37 are controlled. These two pairs of transistors Q35 - Q38 are connected in series between the ground line of the demodulator% and its output. they are separated through the secondary winding T32 of the transformer.
Die Ausgangs spannung Ve des Demodulators liegt an den Klemmen eines Kondensators 040 und wird von einem Verbraucher genommen, dessen äquivalente Impedanz schematisoh durch einen Widerstand R40 dargestellt ist. Ein Widerstand H41, der zwischen dem Kollektor des der Masseleitung benachbarten Transistors und der Masseleitung angeordnet ist, erlaubt es, die Linearität der Übertragungskurve der Modulator-Demodulator-Schaltung einzustellen.The output voltage Ve of the demodulator is at the Clamping a capacitor 040 and is taken from a consumer, the equivalent impedance of which is schematisoh represented by a resistor R40. A resistance H41, the one between the collector of the one adjacent to the ground line Transistor and the ground line is arranged, it allows the linearity of the transfer curve of the Adjust the modulator-demodulator circuit.
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Die Sperrung und die Leitung der acht Transistoren Q31 bis Q38 sind in gleichartiger Weise durch ihre zugeordneten Steuerinduktivitäten gesteuert, welche also mit Rechtecksignalen durch magnetische Influenz mittels anderen nicht gezeichneten Transformatoren gespeist wird.The blocking and conduction of the eight transistors Q31 to Q38 are controlled in the same way by their associated control inductances, which are square-wave signals is fed by magnetic influence by means of other transformers not shown.
Wenn die acht Transistoren Q31 "bis Q38 in gesperrtem Zustand "befindlich sind, ist der Strom, der durch den Transformator fließt, Hull. Die Spannung Ve am Ausgang des Demodulators ist also durch die Spannung der Ladung des Kondensators 040 geliefert.When the eight transistors Q31 ″ to Q38 are in the blocked state "are located, the current flowing through the transformer is Hull. The voltage Ve at the output of the Demodulator is thus supplied by the voltage of the charge on the capacitor 040.
Wenn die acht Transistoren in leitendem Zustand sind, findet sich die Eingangsspannung Ye mit der gleichen Polarität an den Klemmen des Transformators und bildet daher die Spannung Vs. Die Spannung. Ve am Ausgang des Demodulators ist daher äußerst genau gleich der Spannung Vs und folglich der Spannung Ve. When the eight transistors are in the conductive state, the input voltage Ye is found with the same polarity at the terminals of the transformer and therefore forms the Voltage Vs. The voltage. Ve at the output of the demodulator is therefore extremely exactly equal to the voltage Vs and consequently to the voltage Ve.
So ist der Entladungsstrom des Kondensators 040, der die Spannung Ve liefert, gering, wenn die Transistoren in gesperrtem Zustand befindlich sind. Die Spannung Ve stellt getreulich die Spannung Ve des Einganges dar, sowohl wenn die Transistoren im gesperrten Zustand befindlich sind, als auch wenn sie in leitendem Zustand sind.So the discharge current of capacitor 040, which is the Voltage Ve supplies, low when the transistors are in the blocked state. The voltage Ve represents faithfully represents the voltage Ve of the input, both if the transistors are in the blocked state as well as when they are in the conductive state.
Der Vorteil der Schaltung der vorliegenden Erfindung ist es, daß der Modulator und der Demodulator die VerbindungenThe advantage of the circuit of the present invention is it that the modulator and the demodulator make the connections
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Kollektor - Emitter in einem identischen Zustand von jeder Seite der Wicklungen 1J?31 und T32 aufweisen. Ein störender Stromfluß in den im gesperrten Zustand befindlichen Transistoren würde sich also von identischer empfindlicher Art für die beiden Paare von Transistoren zeigen, die an peeler Seite angeschlossen sind, und würde nicht die Symmetrie des Arbeitens der Modulator-Demodulator-Schaltung stören.Having collector-emitters in an identical state from each side of the windings 1 J? 31 and T32. A disturbing current flow in the transistors in the blocked state would therefore be of an identical sensitive nature for the two pairs of transistors which are connected to the peeler side and would not disturb the symmetry of the operation of the modulator-demodulator circuit.
In der Weise wie die Modulation unsymmetrisch ist (für das ganze mit einer einzigen Polarität), hängt die Übertragungskurve der Modulator-Demodulator-Schaltung von der trägerfrequenz ab. In der Tat hängt sie von der Dauer der Perioden der Sperrung der Transistoren ab, in Beziehungen mit den Charakteristiken der Entladung des Kondensators C40r mit anderen Worten von der Entlädungszeitkonstanten des genannten Kondensators 040.In the way that the modulation is asymmetrical (for the whole with a single polarity), the transfer curve of the modulator-demodulator circuit depends on the carrier frequency. In fact, it depends on the duration of periods of blocking the transistors off in relations with the characteristics of the discharge of the capacitor C40 r in other words from the Entlädungszeitkonstanten of said capacitor 040th
Mit Rücksicht auf die geringen Veränderungen, die beim Arbeiten des Generators der rechteckigen Trägersignale vorkommen, die die Induktivitäten speisen, verändert sich die Trägerfrequenz gleichmäßig, wie sich die Übertragungskurve ändert. Diese Erscheinung ist durch die Nachbarschaft der iiominalträgerfrequenz mittels des Widerstandes R41 berichtigt. In der Tat enthält die Impedanz des Ausganges des Demodulators im wesentlichen den Kondensator C40 in Parallele zur eigentlichen Induktivität der Sekundärwicklung 132, was ein mit seinem Koeffizienten der ■überspannung abgestimmtes System begründet. Die Hinzufügung des einen Widerstandes R41 schwächt das System ab und linearisiert das Durchlassband in Punktion der Bes chneidungsfrequenz.Taking into account the small changes that occur when the generator of the rectangular carrier signals is working occur that feed the inductances, the carrier frequency changes evenly as the transmission curve changes. This phenomenon is through the neighborhood corrected the nominal carrier frequency by means of the resistor R41. In fact it includes the impedance of the output of the demodulator essentially the capacitor C40 in parallel to the actual inductance of the secondary winding 132, which establishes a system that is matched to its overvoltage coefficient. The addition of one resistor R41 weakens the system and linearizes the pass band in puncture of the Bes intersection frequency.
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Die synchron arbeitende Modulator-Demodulator-SchaltungThe synchronously operating modulator-demodulator circuit
—4-der Erfindung gewährleistet eine Genauigkeit von 1 χ 10 -, was sich auf die Übertragungskurve bezieht. Sie funktioniert gut für eine Trägerfrequenz von 500 kHz bis—4-the invention ensures an accuracy of 1 χ 10 -, what relates to the transfer curve. It works good for a carrier frequency of 500 kHz up to
1 Mhz. Sie kann Spannungen zwischen -10 und +10 Volt mit einer Frequenzbandbreite von 0 bis 100 kHz übertragen.1 Mhz. It can handle voltages between -10 and +10 volts a frequency bandwidth of 0 to 100 kHz.
Die Änderung der Verstärkung ist niedriger als 10. beiThe change in gain is less than 10. at
einer Änderung der Frequenz.von 10 . Die Änderung der Verstärkung in Funktion von der Temperatur beträgta change in frequency from 10. The change in Gain as a function of temperature
2 χ 10"^ pro Grad Celsius.2 χ 10 "^ per degree Celsius.
Die Genauigkeit der Verstärkung kann durch eine Anamorphose der Verwindung zu einem S für die schwachen Signale verbessert sein, was eine Genauigkeit von 1 χ ΙΟ"4" zu erreichen gestattet. Diese Anamorphose ist auf bekannte Weise durch die Benutzung einer Veränderung der Impedanz einer Diode in Funktion der angewandten Signalamplitude bewirkt.The accuracy of the amplification can be improved by anamorphosis of the twist to an S for the weak signals, which allows an accuracy of 1 χ ΙΟ " 4 " to be achieved. This anamorphosis is effected in a known manner by using a change in the impedance of a diode as a function of the applied signal amplitude.
Diese Leistungen stellen die Vorrichtung der Erfindung auf einen Punkt der aktuellen Technik. Aufgrund ihrer Konzeption gewährleistet sie eine leichte Lösung der. Probleme der Abkapselung bei hohen Frequenzen in Verstärkern mit galvanisch getrennter Masseleitung.These performances put the device of the invention at a point of the current technology. Because of your It ensures an easy solution of the conception. Problems with encapsulation at high frequencies in amplifiers with galvanically separated ground line.
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Claims (6)
dadurch gekennzeichnet,5. modulator-demodulator circuit according to one of claims 2 to 4 »
characterized,
dadurch gekennzeichnet,6. modulator-demodulator circuit according to one of claims 2 to 5,
characterized,
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| EP0006194A1 (en) * | 1978-06-19 | 1980-01-09 | Siemens Nixdorf Informationssysteme Aktiengesellschaft | Circuit arrangement for the ungrounded transmission of signals across points of isolation in communication systems |
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