[发明专利]用于信号传输和用于电流隔离的电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于第一和第二数字信号处理单元之间的信号传输和电流隔离的电路。而且，本发明涉及过程自动化技术的现场设备、以及用于第一和第二信号处理单元之间的信号传输和电流隔离的方法。

背景技术

现今，用于信号传输的例如是差分信号，诸如，例如所谓的LVDS信号。LVDS代表低压差分信令。该类型的差分数据传输经由正和负信号线发生，其中，经由正信号线发送的是正信号，并且经由负信号线发送的是负信号。在这样的情况下，负信号与正信号相等，但是具有相反极性。这种差分数据传输例如在Fairchild半导体公司的数据表单AN-5048中被记录。

从欧洲专利EP 0811217 B1已知用于差分信号的接口的电隔离的电路。电容器被集成在其正和负信号线中。

除了电流隔离之外，在爆炸危险区域中感兴趣的是履行用于避免爆炸或者用于使爆炸的后果尽可能小的保护措施。除了主要爆炸保护之外，在避免使用易燃材料的情况下，辅助爆炸保护涉及避免潜在着火源。而且，在例如使用抗爆炸构件的情况下，存在所谓的结构爆炸保护。例如已知点火保护类型本质安全(ignition protection type,intrinsic safety)，其应用至电气或电子装置。在EN60079-11中限定还被已知为Ex I的这种点火保护类型。

而且，从美国专利申请US 20100054345 A1已知用于差分信号传输的电流隔离接口。

另外，从过程自动化已知用于监测和/或控制工厂中的过程的现场设备。这些现场设备使用所谓的现场总线协议，例如，用于被测量值传输。这些现场总线协议之一是所谓的Profibus协议。例如所谓的Profibus DP现场总线的现场总线特别在爆炸危险环境中被使用。然后，必须设计与过程环境对应的现场设备的电子设备。在这样的情况下，通常是在关于能量供应的主要电路和辅助电路中的隔离、以及可用能量的限制。在这样的情况下，通常经由光学隔离器或者经由变压器发生电流隔离。然而，由于Profibus协议可以发送达到12MBaud的频率，要求相对昂贵的光学隔离器，或者这样的光学隔离器不满足点火保护类型之一的要求。

发明内容

从而，本发明的目标在于提供具有良好效率的成本有效信号传输、以及充分高的可实现数据速率。

该目标通过用于信号传输和电流隔离的电路，以及通过过程自动化技术的现场设备，以及通过用于信号传输和电流隔离的方法，根据本发明被实现。

关于电路，该目标通过用于在第一和第二数字数据处理单元之间的信号传输和电流隔离的电路被实现。

在这样的情况下，在第一和第二信号处理单元之间提供第一信号路径，其中，第一信号路径具有第一部分，该第一部分包括正和负信号线。在这样的情况下，具有其正和负信号线的第一信号路径用于在第一和第二信号处理单元之间传输差分信号。在这样的情况下，差分信号由经由正信号线发送的正信号和等于正信号线但是具有相反极性的负信号构成。

而且，在正信号线中提供至少一个电容器，并且在负信号线中提供至少一个电容器。在这样的情况下，在正信号线或负信号线中的电容器用于在第一和第二信号处理单元之间的电流隔离。这些电容器在每种情况下都根据点火保护类型本质安全的规范被实施。在这样的情况下，对应于点火保护类型本质安全来选择被利用电容器的空气中的爬电距离、或在保护层下的爬电距离。用于空气中的爬电距离、在保护层下的爬电距离的对应值分别在标准EN60079-11中被阐述为电压的函数。所要求的电容器构造的相对大形式使得可以保持爬电距离或电流分离的电流电路之间的空气路径，其中，该电流分离的电流电路包括例如第一和第二信号处理单元。

在所建议电路的实施例的形式中，在第一和第二信号处理单元之间的第一信号路径中提供第二部分和第三部分。在这样的情况下，在每种情况下，第二和第三部分用于在第一和第二信号处理单元之间发送非差分信号。在第二和第三部分之间布置第一部分。在这样的情况下，通过非差分信号和差分信号，分段地进行在第一和第二信号处理单元之间的数据传输。从而，数字数据，优选地二进制数据，经由第二部分以非差分信号的形式被发送。然后，该数据经由第一部分作为差分信号被传输，并且最后，经由第三部分作为非差分信号被再次发送。

在所建议的电路的实施例的形式中，第二部分用于将从第一信号处理单元输出的非差分信号发送到传输单元。传输单元用于将从第一信号处理单元发送的非差分信号转换为差分信号，并且用于经由第一部分传输该差分信号。从而，在第一信号路径的第二和第一部分之间布置该传输单元。