[发明专利]用于二线制现场总线的现场总线单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的现场总线单元以及根 据权利要求9的现场总线。另外，本发明涉及一种根据权利要求10前 序部分的现场总线单元以及根据权利要求18的现场总线。

背景技术

在过程自动化技术中常常应用现场设备，其用于检测和/或影响过 程变量。这种现场设备的例子包括物位测量仪表、质量流量测量仪表、 压力及温度测量仪表等等，它们作为传感器检测相应的过程变量，即， 物位、流量、压力和温度。

用于影响过程变量的是执行器，例如阀门或泵，通过它可以改变 在液体在管道中的流量或者容器中的物位。

原理上，所有应用于过程附近并且提供或处理与过程相关的信息 的设备都称为现场设备。

从Endress+Hauser公司可以获得大量这种现场设备。

通常，现代工业工厂中的现场设备通过总线系统(Profibus、 Foundation Fieldbus，等等)与上位单元(控制系统或控制单元)相连。 这些上位单元用于过程控制、过程可视化、过程监控，以及用于配置 现场设备。

在危险区域，应用特别是二线制现场总线，例如Profibus PA或 Fieldbus Foundation总线，这里，现场设备的电流供应以及从现场设备 (从设备)到上位单元(主设备)的数据传输都在两条导线上进行。 当特定的现场设备想要将测量数据传递至主设备时，对于流经现场设 备的电流施加相应的电流调制。通过分析这个电流调制，主设备可以 获得来自现场设备的数据。

在现有技术的技术方案中，电流调制是利用流控晶体管进行的。 为了产生电流调制，流控晶体管的基极电流被相应于电流控制信号而 改变。然而，现有技术的现场总线单元的缺点是，在启动期间，由于 现场单元还没有被供应电流，所以还没有对于流控晶体管可用的基极 电流。于是，流控晶体管首先被阻塞。然而，为了能够启动现场设备， 现有技术的一些技术方案提供旁路电路，其在启动期间首先将流控晶 体管旁路，并且在启动期间向现场总线单元的电路元件提供电流。

从EP 1 158 274A1已知二线制测量仪表的受控电流源，其提供在 打开直流电压源期间所需的较高能量需求。

这种旁路电路复杂且昂贵。例如，必须提供合适的电路来在启动 之后移除旁路电路或者至少避免由旁路电路得到的电流干扰现场总线 上的电流调制。另一缺点是，旁路电路必须能够处理较高的总线电压， 例如根据IEC61158-2标准第12.7.2章的最高35V电压，这也意味着附 加的电路复杂度。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于连接至二线制现场总线的现场总线 单元，其能够以很低的电路复杂度可靠地启动现场设备。

这个目的通过权利要求1和10给出的特征实现。

从属权利要求中限定了本发明具有优点的进一步发展。

在现有技术的技术方案中，流控晶体管的基极电流被以共射电路 工作的驱动晶体管控制。电流控制信号与驱动晶体管的基极相连，并 且用于流控晶体管的基极电流被引导经过驱动晶体管的发射极-集电极 电流路径。

与其相反，在本发明的技术方案中，驱动晶体管的基极(或栅极) 保持在基本恒定的电位。于是，驱动晶体管以共基电路工作。电流控 制信号通过驱动晶体管的发射极-集电极电流路径(或源极-漏极电流路 径)引入。

这种驱动电路的优点是，即使当还不存在电流控制信号时，也已 经提供了用于流控晶体管的基极电流。这可以通过相应地选择基极(或 栅极)电位而实现。以这种方式，流控晶体管在接通时迅速切换为导 通并且可以向现场总线单元的不同电路元件提供电流，而无需为此提 供旁路电路。于是，可以省略先前需要的旁路电路，这意味着驱动电 路显著简化。另外，驱动电路在集成电路上的实现也得以简化。

使用以共基电路工作的驱动晶体管的优点还在于，在驱动电路中 的电流放大倍数明显小于在现有技术的技术方案中的情况，这使得能 够更精确地控制由现场设备接收的电流。于是，提高了现场总线单元 的动态阻抗。

附图说明

现在根据附图中显示的多个实施例详细解释本发明。

附图中：

图1示意性显示了Profibus网络；