專利名稱：用于經(jīng)由電流回路進(jìn)行信號傳輸?shù)姆椒ê碗娐返闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在第一和第二系統(tǒng)之間進(jìn)行信號傳輸?shù)姆椒?，其中所述第一和第二系統(tǒng)經(jīng)由電流回路相互連接，其中經(jīng)由電流回路在第一頻率范圍內(nèi)傳輸直流信號并且在第二頻率范圍內(nèi)傳輸交流信號，其中將直流信號和交流信號疊加，其中交流信號用于數(shù)字信號傳輸而直流信號用于模擬信號傳輸。此外，本發(fā)明涉及一種用于在第一和第二系統(tǒng)之間進(jìn)行信號傳輸?shù)碾姎夂?或電子電路，其中第一和第二系統(tǒng)經(jīng)由電流回路相互連接，其中經(jīng)由電流回路在第一頻率范圍內(nèi)傳輸直流信號并且在第二頻率范圍內(nèi)傳輸交流信號，其中將直流信號和交流信號疊加， 其中交流信號用于數(shù)字信號傳輸而所述直流信號則用于模擬信號傳輸。
背景技術(shù)：
在過程自動化領(lǐng)域，現(xiàn)場設(shè)備經(jīng)常用于記錄和/或影響過程變量。這樣的現(xiàn)場設(shè)備的示例為填充液位測量設(shè)備、壓力和溫度測量設(shè)備、PH測量設(shè)備、傳導(dǎo)性測量設(shè)備、閥門控制等，它們作為傳感器、寄存器或致動器控制諸如填充液位、流量、壓力、溫度、PH值或傳導(dǎo)性的過程變量。大量這樣的現(xiàn)場設(shè)備由Endress+Hauser 公司制造和銷售?，F(xiàn)場設(shè)備通常與例如過程控制系統(tǒng)或控制器的上級單元相連接。這些上級單元用于過程監(jiān)視、過程控制或過程可視化?，F(xiàn)場設(shè)備和上級單元之間的信號傳輸通常根據(jù)4至20mA標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)由雙導(dǎo)線 (two-conductor)電流回路進(jìn)行。如果關(guān)注的現(xiàn)場設(shè)備是傳感器，則通過它們記錄的測量值作為直流信號經(jīng)由雙導(dǎo)線電流回路傳輸?shù)缴霞墕卧?。在這樣的情況下，傳感器的測量范圍線性匹配到4至20mA直流。正常情況下，該直流信號并不在上級單元中產(chǎn)生，而是在與雙導(dǎo)線電流回路相連接的單獨(dú)的測量發(fā)送器提供設(shè)備中產(chǎn)生。智能現(xiàn)場設(shè)備部分擁有詳盡的診斷或配置選項(xiàng)，例如，其涉及與傳感器的維護(hù)狀態(tài)相關(guān)的信息，使得能夠設(shè)置測量范圍的參數(shù)或者向用戶指示設(shè)備即將出現(xiàn)的故障。這樣的診斷信息無法容易地編碼在4至20mA的直流信號中?？梢酝ㄟ^使用數(shù)字通信來開發(fā)一種在保持物理的、雙導(dǎo)線、電流回路布線的同時使能這樣的診斷或配置選項(xiàng)的解決方案。經(jīng)由雙導(dǎo)線電流回路進(jìn)行數(shù)字通信的普遍標(biāo)準(zhǔn)是所謂的“HART”標(biāo)準(zhǔn)(“可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)高速通道”的縮寫)。在該標(biāo)準(zhǔn)的情況下，經(jīng)由電流回路在頻率F復(fù)用操作中執(zhí)行信號傳輸(也參見圖 2)。在30Hz以下的頻帶(所謂的“模擬帶”)中經(jīng)由4和20mA之間的直流信號以模擬方式對測量的變量進(jìn)行編碼。確保了與沒有診斷或維護(hù)功能的現(xiàn)有純模擬傳感器的兼容性。 IOOHz和大約IOkHz之間的頻帶用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸。這些頻率是通過在直流信號上疊加的交流信號獲得的。正在使用的用于該頻帶的兩種標(biāo)準(zhǔn)是具有1200Hz波特率的Bell 202 和具有4800Hz波特率的PSK調(diào)制。盡管物理傳輸速率更高，但是PSK調(diào)制卻由于在調(diào)制和解調(diào)的情況下存在更高的技術(shù)難度而在今天并不經(jīng)常使用。
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為了在必須要進(jìn)行針對點(diǎn)燃火花的預(yù)防性措施的存在爆炸危險的區(qū)域中使用現(xiàn)場設(shè)備，要求關(guān)于操作安全的措施。用于確保操作安全的措施是在測量換能器或測量傳輸器中流電隔絕的電路。流電隔絕(galvanic isolation)的缺陷在于增加了電路的復(fù)雜度。特別必要的是，將測量的變量從測量換能器跨過流電隔離器(galvanic barrier)傳輸?shù)脚c上級單元電耦合的電流回路中。用于這種傳輸?shù)难b置是本領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)所已知的，例如DE 698 35 808 T2。流電隔離器的優(yōu)勢在于與后者還形成診斷信息的阻礙的事實(shí)相反。因此，例如，在電流回路中出現(xiàn)的錯誤并不直接與現(xiàn)場設(shè)備通信。例如，如果在電流回路中流動的電流由現(xiàn)場設(shè)備中的電子器件(electronics)所監(jiān)視，則有必要提供用于跨過流電隔離器進(jìn)行控制變量傳輸?shù)难b置，其使能與實(shí)際在電流回路流動的電流相關(guān)的結(jié)論。這樣的控制功能對于現(xiàn)場設(shè)備必須檢測故障情況下的安全鑒定應(yīng)用來說顯然是非常重要的。除其它之外，這樣的控制功能由諸如用于安全鑒定應(yīng)用的SIL2( “綜合安全等級2”的縮寫)的標(biāo)準(zhǔn)來描述。如果在流電隔絕區(qū)域之間傳輸模擬測量信號，則這些信號會由于耦合元件的老化而被破壞。出于該原因，在流電隔絕區(qū)域之間專門傳輸數(shù)字信號是有利的。流電隔絕所產(chǎn)生的成本隨著其所需要的線路數(shù)量而增加。因此，有待解決的是使得連接彼此流電隔絕的區(qū)域的線路數(shù)量最小化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種較為簡單的信號傳輸。根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)關(guān)于該目標(biāo)的方法，其中利用控制單元，產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)流，其中對要在電流回路中設(shè)置的直流信號和交流信號進(jìn)行數(shù)字加密，其中將所述第一數(shù)據(jù)流傳輸?shù)诫娏鬏敵鲭娐罚渲袀鬏數(shù)牡谝粩?shù)據(jù)流由電流輸出電路轉(zhuǎn)換為電流信號，其中電流信號由疊加后的直流信號和交流信號構(gòu)成，或者傳輸?shù)牡谝粩?shù)據(jù)流由電流輸出電路轉(zhuǎn)換為直流信號和交流信號，并且其中在電流回路中設(shè)置電流信號或者直流信號和交流信號。如已經(jīng)提到的，第一系統(tǒng)可以是過程自動化技術(shù)的現(xiàn)場設(shè)備。這樣的現(xiàn)場設(shè)備通常經(jīng)由電流回路，尤其是經(jīng)由雙導(dǎo)線電流回路，與第二系統(tǒng)相連接，例如與例如控制系統(tǒng)或過程控制器的上級單元相連接。經(jīng)由所述電流回路，直流信號和交流信號可以從第一系統(tǒng)傳輸?shù)降诙到y(tǒng)，或者反之亦然，其中所述直流信號例如表示測量換能器/傳感器記錄的測量值，所述交流信號例如包含其它過程相關(guān)數(shù)據(jù)，例如參數(shù)設(shè)置。所述直流信號和交流信號在電流回路中進(jìn)行疊加，并且獲得的在電流回路中設(shè)置的電流信號是具有DC分量和AC 分量的混合電流。利用例如可以屬于所述第一系統(tǒng)的控制單元以及例如同樣可以屬于所述第一系統(tǒng)的電流輸出電路，可以產(chǎn)生直流信號和交流信號并且在電流回路中進(jìn)行設(shè)置。例如，可以利用控制單元產(chǎn)生并輸出第一數(shù)據(jù)流。控制單元可以為數(shù)字的，特別是程序控制的計算單元。通常在任何情況下，在現(xiàn)場設(shè)備中都存在這種例如中央處理單元或現(xiàn)場可編程門陣列的控制單元，以便確?，F(xiàn)場設(shè)備所需要的功能——尤其是為了使能與所述現(xiàn)場設(shè)備的通信。所述控制單元還可以由多個組件構(gòu)成，例如計算單元以及與其相連接的寄存器，或者額外的電氣和/或電子組件。
在第一數(shù)據(jù)流中，要在電流回路中設(shè)置的直流信號和交流信號以數(shù)字方式進(jìn)行加密，尤其以二進(jìn)制方式進(jìn)行加密。所述第一數(shù)據(jù)流例如可以由比特序列，即所謂的比特流構(gòu)成。例如，第一數(shù)據(jù)流中加密的信息包括按時間排序并且能夠連續(xù)產(chǎn)生并進(jìn)一步處理的序列。此外，能夠順序地處理第一數(shù)據(jù)流。例如，電流輸出電路用來將傳輸?shù)牡谝粩?shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為直流信號和交流信號。例如，所述第一數(shù)據(jù)流可以直接從電流輸出電路轉(zhuǎn)換為要在電流回路中設(shè)置的電流信號，該電流信號由疊加后的直流信號和交流信號構(gòu)成。替代地，能夠?qū)⒌谝粩?shù)據(jù)流中包含(數(shù)字加密形式的)直流信號的部分與包含(數(shù)字加密形式的)交流信號的另一部分分離，并且將包含直流信號的部分和包含交流信號的另一部分彼此分離地分別轉(zhuǎn)換為模擬直流信號和模擬交流信號。接著，交流信號可以與直流信號耦合并且在電流回路中設(shè)置。借助于包含要以數(shù)字加密形式設(shè)置在電流回路中的交流信號和直流信號的第一數(shù)據(jù)流，所述兩個信號可以經(jīng)由單條信號線路或數(shù)據(jù)線路傳輸?shù)诫娏鬏敵鲭娐贰＿@導(dǎo)致下述優(yōu)勢這樣的傳輸可以利用少量電氣和/或電子組件來實(shí)施，并且第一和第二系統(tǒng)之間的信號傳輸以及控制單元和電流輸出電路之間的信號傳輸因此而得以簡化。在方法的實(shí)施例中，由控制單元產(chǎn)生至少一個控制信號，要在所述電流回路中設(shè)置的交流信號和直流信號在所述控制信號中被數(shù)字加密。例如，可以根據(jù)由所述控制單元產(chǎn)生的控制信號形成第一數(shù)據(jù)流，或者所述控制信號可以被組合和/或轉(zhuǎn)換為第一數(shù)據(jù)流。例如，數(shù)據(jù)流可以由控制信號組成，其中所述控制信號以數(shù)字加密形式包含了將設(shè)置的直流信號和交流信號。替代地，第一數(shù)據(jù)流可以利用控制單元產(chǎn)生的控制信號來產(chǎn)生，或者從其導(dǎo)出。作為變化，至少一個控制信號從控制單元傳輸?shù)綇乃隹刂菩盘枌?dǎo)出和/或產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)流的電氣和/或電子輔助單元。特別地，也可以由控制單元產(chǎn)生用于產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)流的多個控制信號。在方法的另一實(shí)施例中，由控制單元產(chǎn)生至少一個第一控制信號，要在電流回路中設(shè)置的交流信號在所述第一控制信號中被數(shù)字加密；以及由控制單元產(chǎn)生至少一個第二控制信號，要在電流回路中設(shè)置的直流信號在所述第二控制信號中被數(shù)字加密。所述第一和第二控制信號可以被組合和/或轉(zhuǎn)換為第一數(shù)據(jù)流。以這種方式，可以減少信號傳輸所需的硬件。此外，直流信號和交流信號因此可以彼此獨(dú)立地產(chǎn)生。在其它實(shí)施例中，利用所述第一控制信號，產(chǎn)生至少一個數(shù)值，其對應(yīng)于要設(shè)置的交流信號。特別地，所述數(shù)值能夠隨時間變化，并且這種隨時間的變化能夠?qū)?yīng)于要設(shè)置的交流信號。如已經(jīng)提到的，交流信號在HART標(biāo)準(zhǔn)的情況下可以為正弦曲線，從而例如可以經(jīng)由FSK調(diào)制傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。該正弦曲線信號也被稱作正弦信號，并且能夠由所述至少一個數(shù)值來近似。在其它實(shí)施例中，利用所述第一控制信號，產(chǎn)生數(shù)值序列，其中所述序列對應(yīng)于要設(shè)置的交流信號。在所述數(shù)值序列中，正弦信號可以被加密——尤其是頻率調(diào)制(也稱作 FSK調(diào)制)的正弦信號——其對應(yīng)于要設(shè)置的交流信號。所述正弦信號可以由離散數(shù)值的序列來近似。為了產(chǎn)生至少一個數(shù)值或者數(shù)值序列，例如可以使用數(shù)字切換單元。在其它實(shí)施例中，以η比特位寬的格式產(chǎn)生數(shù)值或者序列的單獨(dú)數(shù)值，其中η是自然數(shù)，特別是3或4。已經(jīng)證明了以η比特位寬的格式表示或處理數(shù)值是有利的。在這樣的情況下，實(shí)質(zhì)上可以按照需要來選擇位寬η。然而，為了在處理數(shù)值的情況下使得計算工作最小化，已經(jīng)證明了選擇盡可能小的η是有利的。在這樣的情況下，位寬η例如可以小于 100，優(yōu)選地小于50，并且特別優(yōu)選地小于25。此外，可以將位寬選擇為小于10。因此，已經(jīng)證明了經(jīng)由3比特，或者在另一種情況下為4比特位寬的數(shù)值來產(chǎn)生要設(shè)置的交流信號是有利的。在這樣的情況下，從數(shù)值或數(shù)值序列獲得并且在電流回路中設(shè)置的交流信號包括首先以足夠高的階開始的泛頻，從而在電流回路中設(shè)置的交流信號具有足夠的信號質(zhì)量。在方法的其它實(shí)施例中，利用第二控制信號，產(chǎn)生對應(yīng)于要設(shè)置的直流信號的數(shù)值，尤其是位寬小于m比特的數(shù)值，其中m是自然數(shù)。為此，位寬可以被特別選擇為小于M 比特。為了進(jìn)行處理，以有利的方式，第一和第二控制信號可以以預(yù)定位寬的格式產(chǎn)生或者存在。在方法的實(shí)施例中，表示交流信號的序列的至少一個數(shù)值被特別縮放(scale)為 DC信號的數(shù)值的位寬。為了處理這兩個數(shù)值，可以使其為相同的位寬。在這樣的情況下，有必要將表示要設(shè)置的交流信號的至少一個數(shù)值或數(shù)值序列縮放為表示要設(shè)置的直流信號的數(shù)值的位寬。在這樣的情況下，特別地，這樣的縮放可以通過移位形成要調(diào)整的AC信號的數(shù)值的比特來進(jìn)行。在方法的實(shí)施例的形式中，表示交流信號的序列的至少一個數(shù)值以及要設(shè)置的DC 信號的數(shù)值被置于一起，特別是被相加，并且被轉(zhuǎn)換為第一數(shù)據(jù)流。以這種方式，可以產(chǎn)生包含要設(shè)置的直流信號以及要設(shè)置的交流信號的數(shù)據(jù)或信號，并且作為結(jié)果，還可以產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)流。在方法的實(shí)施例的其它形式中，利用數(shù)字delta-Sigma(A- Σ )調(diào)制器執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換，其中所述數(shù)字delta-sigma調(diào)制器根據(jù)輸入值而以一或二階進(jìn)行操作，其中所述輸入值取決于要設(shè)置的直流信號和/或交流信號，其中所述輸入值特別地從對應(yīng)于要設(shè)置的交流信號和/或要設(shè)置的DC信號的數(shù)值的序列的至少一個數(shù)值獲得。所述第一和第二控制信號可以被轉(zhuǎn)換為第一數(shù)據(jù)流。為了這樣的目的，可以使用數(shù)字delta-sigma調(diào)制器，其例如利用適當(dāng)?shù)碾娐穯卧砸换蚨A進(jìn)行操作。替代地，一種選擇是利用一階或二階數(shù)字 delta-sigma調(diào)制器產(chǎn)生第一和第二控制信號。自然地，所述輸入值還可以直接從第一和/ 或第二控制信號導(dǎo)出。在方法的實(shí)施例中，可以在一階數(shù)字delta-sigma調(diào)制器和二階數(shù)字 delta-sigma調(diào)制器之間進(jìn)行切換。在一和二階之間的這種切換的優(yōu)勢在于，雖然二階調(diào)制器實(shí)際上能夠更好的抑制量化噪聲，但是在控制范圍應(yīng)當(dāng)從下限到上限全部被使用時，它們需要非常大的位寬以用于內(nèi)部求和加法器，即因此使用數(shù)字存儲器。由于在一和/或二階數(shù)字delta-sigma調(diào)制器之間進(jìn)行切換，所以可以大幅減少對使用的電路中的組合邏輯門和觸發(fā)器的需求——并且相應(yīng)地減少了數(shù)字電路的成本——而沒有失去完全使用控制范圍的可能性。為了切換，例如可以使用已經(jīng)提到的輸入值，其是從第一和/或第二控制信號導(dǎo)出的，或者從對應(yīng)于要設(shè)置的交流信號的尤其來自數(shù)值序列的至少一個數(shù)值導(dǎo)出的， 和/或其從要設(shè)置的DC信號的數(shù)值導(dǎo)出的。在方法的進(jìn)一步發(fā)展中，電流回路中設(shè)置的直流信號和交流信號被轉(zhuǎn)換為第二數(shù)據(jù)流，其中直流信號和交流信號在第二數(shù)據(jù)流中被數(shù)字加密，并且第二數(shù)據(jù)流從電流輸出電路傳輸回控制單元。可以為了監(jiān)視的目的而讀回所述電流信號或者所述電流回路中設(shè)置的直流信號和交流信號。以這種方式，可以監(jiān)視控制單元和電流輸出電路的運(yùn)行。這通過提出的進(jìn)一步發(fā)展以簡單的方式來實(shí)現(xiàn)，其中，為了向回傳輸，產(chǎn)生第二數(shù)據(jù)流，其包含在電流回路中以數(shù)字加密形式——尤其是二進(jìn)制形式——設(shè)置的直流信號和交流信號。第二數(shù)據(jù)流中包含的DC信號和AC信號的部分可以彼此隔離并且以簡單的方式進(jìn)行檢查。此外， 由于第一和第二數(shù)據(jù)流的數(shù)字特性，專門具有數(shù)字輸入/輸出的控制單元，例如，可以用于產(chǎn)生和接收第一和第二數(shù)據(jù)流，或者所述控制單元的專用數(shù)字輸入和輸出可以用于產(chǎn)生或接收第一和第二數(shù)據(jù)流。在方法的進(jìn)一步發(fā)展中，對電流回路中設(shè)置的疊加后的直流和交流信號進(jìn)行采樣并且轉(zhuǎn)換為第二數(shù)據(jù)流。在方法的再進(jìn)一步發(fā)展中，減小第二數(shù)據(jù)流的采樣速率，尤其是利用抽取濾波器。在方法的進(jìn)一步發(fā)展中，根據(jù)(特別是抽取后的)第二數(shù)據(jù)流確定第一數(shù)值，其表示在電流回路中設(shè)置的直流和交流信號。在方法的進(jìn)一步發(fā)展中，從第一數(shù)值導(dǎo)出第二數(shù)值，其對應(yīng)于在電流回路中設(shè)置的直流信號，并且還從第一數(shù)值導(dǎo)出第三數(shù)值，其對應(yīng)于電流回路中設(shè)置的交流信號。所述第一數(shù)值的評估可以取決于設(shè)置的交流信號和/或設(shè)置的直流信號是否應(yīng)當(dāng)在此刻被讀回或監(jiān)視，特別地，所述第一數(shù)值也可以以P比特位寬的格式存在，其中P為自然數(shù)。與第一數(shù)值相同，所述第二數(shù)值和/或第三數(shù)值也可以為q或r比特位寬的格式，其中q和r為自然數(shù)。在方法的再進(jìn)一步發(fā)展中，對采樣并且尤其是抽取后的直流和/或交流信號執(zhí)行頻率響應(yīng)校正。在方法的其它實(shí)施例中，特別地，利用正交解調(diào)器將第三數(shù)值轉(zhuǎn)換或解碼為可由控制單元讀取的信號并且傳輸?shù)娇刂茊卧Ｔ诜椒ǖ倪M(jìn)一步發(fā)展中，所述第一數(shù)據(jù)流和/或第二數(shù)據(jù)流被傳輸跨過流電隔離器。經(jīng)由流電隔離器，包括控制單元的主電路例如與至少包括電流輸出電路的次電路電隔絕。例如，如果在流電隔絕的區(qū)域之間傳輸模擬信號，特別是測量信號，則這些信號會由于耦合元件的老化而損壞。因此，在流電隔絕的系統(tǒng)之間專門傳輸數(shù)字信號是有利的。在方法的進(jìn)一步發(fā)展中，利用控制單元，將電流回路中設(shè)置并且被向回傳輸?shù)腄C 信號和/或AC信號的數(shù)值與所需數(shù)值進(jìn)行比較。由于使用了數(shù)字傳輸，所以在故障的情況下，能夠可靠地從控制單元輸出相應(yīng)的錯誤信號。在方法的進(jìn)一步發(fā)展中，提供一種操作模式，其中利用第一數(shù)據(jù)流預(yù)先確定可在電流回路中設(shè)置的DC信號的最大值，并且其中在該操作模式下，電流回路中的DC信號的數(shù)值進(jìn)一步被第二系統(tǒng)中提供的單元限制為小于或等于所述最大值的值，并且其中在操作模式下，電流回路中設(shè)置的DC信號的值經(jīng)由第二數(shù)據(jù)流傳輸?shù)娇刂茊卧Ｗ鳛橛糜谙拗艱C 信號的單元，第二系統(tǒng)例如包含電流源，其將電流回路中流動的電流限制為啟動值。要在第一數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流中設(shè)置、傳輸?shù)闹绷餍盘柨梢员辉O(shè)置為大于將從第二系統(tǒng)預(yù)期的最大值的數(shù)值，從而在電流回路中流動的電流就不被第一系統(tǒng)的電流輸出電路限制，而是由為其提供的第二系統(tǒng)的單元限制。在提出的操作模式下，傳輸回控制單元的第二數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流因此包含與在第二系統(tǒng)中由提供用于限制DC信號的單元設(shè)置的DC信號的啟動值相關(guān)的信息。在方法的其它實(shí)施例中，電流回路中設(shè)置的交流信號實(shí)質(zhì)上是正弦曲線交流信號，其中高達(dá)且包括六階的正弦曲線AC信號的泛頻相對于正弦曲線AC信號的基本振蕩幅
1度衰減至少30dB的值。例如能夠?yàn)榇讼鄳?yīng)設(shè)計數(shù)字切換單元，特別是提供用于產(chǎn)生所述正弦曲線AC信號的電路部分，即所謂的正弦生成器。在方法的其它實(shí)施例中，七階或更高階的至少一個泛頻相對于基本振蕩幅度衰減小于30dB的值。而且在這里，可以使用較高泛頻對于電流回路中產(chǎn)生的正弦曲線信號的質(zhì)量并不是必須的這一認(rèn)識，并且在技術(shù)上剖析該認(rèn)識，可以采用數(shù)字正弦生成器，這需要由還抑制大于七階的諧波的正弦生成器所要求的門的部分(fraction)。關(guān)于電氣和/或電子電路，根據(jù)本發(fā)明通過包括以下內(nèi)容的特征實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)提供控制單元，其用于產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)流，在第一數(shù)據(jù)流中，要在電流回路中設(shè)置的直流信號和交流信號被數(shù)字加密，其中提供第一傳輸單元，其用于將所述第一數(shù)據(jù)流傳輸?shù)诫娏鬏敵鲭娐?，并且其中所述電流輸出電路用于將傳輸?shù)牡谝粩?shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為電流信號，其中所述電流信號由疊加后的直流信號和交流信號構(gòu)成，或者其中電流輸出電路用于將傳輸?shù)牡谝粩?shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為直流信號和交流信號。借助于所述控制單元，可以產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)流，其中要設(shè)置的直流信號以及交流信號被數(shù)字加密。在這樣的情況下，所述直流信號可以對應(yīng)于例如由測量換能器/傳感器記錄的測量值，而交流信號用于處理相關(guān)數(shù)據(jù)，例如用于維護(hù)或參數(shù)設(shè)置的狀態(tài)信號。特別地，所述交流信號是根據(jù)HART協(xié)議調(diào)制的信號。為了數(shù)據(jù)流的傳輸，提供傳輸單元。所述傳輸單元可以包括線纜、布線或波導(dǎo)連接，或者其它類型的電氣和/或電磁連接，并且特別是光連接。通過電流輸出電路，傳輸?shù)牡谝粩?shù)據(jù)流可以被轉(zhuǎn)換為電流信號，所述電流信號由疊加后的直流信號和交流信號構(gòu)成。在這樣的情況下，所述電流信號可以被設(shè)置在電流回路中。如已經(jīng)提到的，所提出的電路的優(yōu)勢在于要設(shè)置的直流信號和交流信號在單個數(shù)據(jù)流即第一數(shù)據(jù)流中被數(shù)字加密。在電氣和/或電子電路的實(shí)施例中，從所述控制單元產(chǎn)生和/或輸出至少一個數(shù)字控制信號，其用于產(chǎn)生DC信號和AC信號，尤其用于產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)流。所述控制單元可以輸出控制信號，其中所述控制信號已經(jīng)包含了要以數(shù)字加密形式設(shè)置的直流信號和交流信號，并且形成第一數(shù)據(jù)流。所提出實(shí)施例的構(gòu)造特別簡單，并且可以利用少量組件來實(shí)施。在電氣和/或電子電路的其它實(shí)施例中，所述控制單元輸出至少一個用于產(chǎn)生DC 信號的第一數(shù)字控制信號，并且另外輸出至少一個用于產(chǎn)生AC信號的第二數(shù)字控制信號。 在電氣和/或電子電路的實(shí)施例中，提供第一信號處理單元，其用于將第一和第二數(shù)字控制信號或者從其導(dǎo)出的信號合并和/或轉(zhuǎn)換為第一數(shù)據(jù)流。在該實(shí)施例中，將第一和第二控制信號合并和/或變換為第一數(shù)據(jù)流是由第一信號處理單元實(shí)現(xiàn)的。以這種方式，能夠使用能夠彼此匹配的相應(yīng)電氣和/或電子標(biāo)準(zhǔn)組件用于特定要求。例如，數(shù)字控制信號可以利用例如是信號處理單元的一部分的加法器來進(jìn)行合并。在電路的進(jìn)一步發(fā)展中，提供數(shù)字切換單元，其用于利用控制單元輸出的第一控制信號，特別是數(shù)字控制信號產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)流，特別是要在電流回路中設(shè)置的AC信號。在電路的再進(jìn)一步的發(fā)展中，控制單元包括數(shù)字通信接口——特別是串行數(shù)字通信接口——其中所述數(shù)字通信接口用于在數(shù)字切換單元和控制單元之間傳輸表示要設(shè)置的交流信號的控制信號。在電路再進(jìn)一步的發(fā)展中，數(shù)字切換單元用于從由控制單元經(jīng)由數(shù)字通信接口傳輸?shù)目刂菩盘柈a(chǎn)生至少一個數(shù)值或數(shù)值序列，其中所述數(shù)值或序列對應(yīng)于要在電流回路中設(shè)置的交流信號，其中所述數(shù)值特別地以η比特位寬的格式存在。在電路的再進(jìn)一步的發(fā)展中，提供寄存器，其能夠特別利用第二控制信號，特別是第二數(shù)字控制信號根據(jù)所述控制單元進(jìn)行操作，并且所述寄存器用于輸出與要設(shè)置的直流信號相對應(yīng)的數(shù)值，其中所述數(shù)值以m比特位寬的格式存在。在電氣和/或電子電路的其它實(shí)施例中，所述第一信號處理單元包括數(shù)字 delta-sigma調(diào)制器，其用于產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)流。所述數(shù)字delta-sigma調(diào)制器將輸入側(cè)上的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為輸出側(cè)上的相同數(shù)字信號。在輸入側(cè)，所述數(shù)字delta-sigma調(diào)制器可以被饋送有至少一個控制信號或者合并的第一和第二控制信號。輸出側(cè)輸出的第一數(shù)據(jù)流例如可以由所謂的比特流構(gòu)成。替代地，也能夠使用其它類型的數(shù)字到數(shù)字轉(zhuǎn)換器。例如，所述信號處理單元的功能可以被集成到控制單元中，從而僅由控制單元輸出第一數(shù)據(jù)流。在電路實(shí)施例的形式中，以以下方式實(shí)現(xiàn)sigma delta( Σ Δ)調(diào)制器(DM)，其中所述sigma delta調(diào)制器(DM)能夠根據(jù)輸入值以一或二階進(jìn)行操作，所述輸入值對應(yīng)于要在電流回路中設(shè)置的交流信號和直流信號或者可以從其導(dǎo)出。在電氣和/或電子電路的其它實(shí)施例中，提供同步單元，其用于將傳輸?shù)牡谝粩?shù)據(jù)流與預(yù)先確定的時鐘信號同步。所述同步單元例如可以包括觸發(fā)器，特別是D型觸發(fā)器， 并且將傳輸?shù)诫娏鬏敵鲭娐返牡谝粩?shù)據(jù)流與預(yù)先確定的時鐘信號同步。以這種方式，產(chǎn)生基本無抖動的信號。在電氣和/或電子電路的其它實(shí)施例中，所述電流輸出電路包括具有低通特征曲線的第一濾波器，其中該濾波器將傳輸?shù)牡谝粩?shù)據(jù)流處理為模擬電壓。為了不限制AC信號的頻率范圍，可以將所述低通濾波器的限制頻率選擇為高于要在電流回路中設(shè)置的AC信號的頻率。AC信號的頻率范圍不會被低通濾波器所抑制，相反，僅源自于大于AC信號頻率的頻率的噪聲得以抑制。在電氣和/或電子電路的其它實(shí)施例中，所述電流輸出電路包括電壓至電流轉(zhuǎn)換器，其用于將所述模擬電壓轉(zhuǎn)換為直流信號和交流信號。利用所述電壓至電流轉(zhuǎn)換器，所述低通濾波器輸出作為電壓信號的輸出信號可以被轉(zhuǎn)換為要在雙導(dǎo)線電流回路中設(shè)置的電流信號。在電氣和/或電子電路的其它實(shí)施例中，所述電流輸出電路的電氣和/或電子組件在空間上由導(dǎo)電跡線圍繞，其中所述導(dǎo)電跡線被主動保持為基本上與所述電氣和/或電子組件相同的DC電勢。由此，可以有效防止或減少泄露電流的外流。特別地，在這種情況下，例如第一濾波器的RC網(wǎng)絡(luò)的電氣和/或電子組件被導(dǎo)電跡線圍繞，并且被保持為基本上與組件自身相同的DC電勢，以便避免泄露電流的外流并且將未損壞的電壓信號轉(zhuǎn)發(fā)到電壓至電流轉(zhuǎn)換器。在電氣和/或電子電路的其它實(shí)施例中，所述電流輸出電路包括第二信號處理單元，其將電流回路中設(shè)置的直流信號和/或交流信號轉(zhuǎn)換為第二數(shù)據(jù)流，其中所述直流信號和交流信號在所述第二數(shù)據(jù)流中被數(shù)字加密。在電氣和/或電子電路的其它實(shí)施例中，所述第二信號處理單元包括模擬 delta-sigma調(diào)制器，其用于產(chǎn)生第二數(shù)據(jù)流。所述模擬delta-sigma調(diào)制器能夠?qū)⑤斎雮?cè)上的模擬信號轉(zhuǎn)換為輸出側(cè)上的數(shù)字信號。例如，模擬delta-sigma調(diào)制器輸出側(cè)上的是在電流回路中設(shè)置的電流信號，其在輸出側(cè)被轉(zhuǎn)換為第二數(shù)據(jù)流。而且在這里，可替代地使用其它一些模數(shù)轉(zhuǎn)換器而不是模擬delta-sigma調(diào)制器。在電氣和/或電子電路的其它實(shí)施例中，用于調(diào)制的模擬delta-sigma調(diào)制器的回路濾波器是時間連續(xù)濾波器。例如，與時間離散濾波器相比，時間連續(xù)濾波器具有更大的信號/噪聲分隔。此外，在時間離散濾波器的情況下，例如不需要用于切換的電容電路的切換的集成電路。在電氣和/或電子電路的其它實(shí)施例中，用于調(diào)制的回路濾波器利用單個運(yùn)算放大器來實(shí)現(xiàn)，其中傳輸功能的極(pole)經(jīng)由RC單元來實(shí)現(xiàn)。所述時間連續(xù)濾波器包括至少一個RC單元，即由至少一個電阻器和至少一個電容器所構(gòu)成的系統(tǒng)，其替代了例如在時間離散濾波器的情況下用于切換電容器的集成電路。這簡化了電路并由此降低了模擬 delta-sigma調(diào)制器的制造成本。這樣的傳輸功能的極點(diǎn)明確確定了例如具有低通特征曲線的第一濾波器的傳輸行為。在電氣和/或電子電路的其它實(shí)施例中，提供第二傳輸單元，其用于將第二數(shù)據(jù)流傳輸?shù)娇刂茊卧Ｔ谶@樣的情況下，所述第二傳輸單元可以如第一傳輸單元一樣包括信號和/或數(shù)據(jù)線，或者例如可以是用于跨過流電隔離器進(jìn)行信號傳輸?shù)膯卧?。特別地，所述第一和/或第二傳輸單元可以是光耦合器或變換器。在電氣和/或電子電路的其它實(shí)施例中，提供第二濾波器，其中所述第二濾波器將經(jīng)由第二傳輸單元傳輸?shù)牡诙?shù)據(jù)流劃分為對應(yīng)于直流信號的第一信號和對應(yīng)于交流信號的第二信號。特別地，所述第二濾波器可以是抽取濾波器，并且所述第一信號和第二信號可以是數(shù)字信號。這些第一和第二信號可以例如為了監(jiān)視的目的而被傳輸回控制單元。在電路實(shí)施例的其它形式中，提供抽取濾波器，特別地為CIC濾波器，其用于改變第二數(shù)據(jù)流的采樣速率。在電路實(shí)施例的其它形式中，所述抽取濾波器輸出表示電流回路中設(shè)置的直流信號和交流信號的數(shù)值或數(shù)值序列。在電路實(shí)施例的其它形式中，提供濾波器，特別是滑動平均濾波器，其將表示電流回路中設(shè)置的直流信號和交流信號的數(shù)值的第一部分和數(shù)值的第二部分彼此分離，其中所述第一部分對應(yīng)于電流回路中設(shè)置的交流信號，并且其中所述第二部分對應(yīng)于電流回路中設(shè)置的直流信號。在電路實(shí)施例的其它形式中，所述寄存器還用于處理數(shù)值的第二部分。在電路實(shí)施例的其它形式中，所述第一部分被送至正交解調(diào)器，其產(chǎn)生可由控制單元讀取的信號，特別是RxD信號和載波檢測信號。在電路實(shí)施例的其它形式中，所述RxD信號和載波檢測信號可經(jīng)由控制單元的數(shù)字通信接口 UART進(jìn)行傳輸。在電路的實(shí)施例的其它形式中，特別地，電流回路中設(shè)置的交流信號基本上是正弦曲線交流信號，其中高達(dá)并且包括六階的正弦曲線AC信號的泛頻相對于正弦曲線AC信號的基本振蕩幅度衰減至少30dB的值。在電路實(shí)施例的其它形式中，七階或更高階的至少一個泛頻相對于基本振蕩幅度衰減小于30dB的值。本發(fā)明的另一個實(shí)施例涉及利用以上所提到的實(shí)施例之一中的電氣和/或電子電路的過程和/或自動化技術(shù)的現(xiàn)場設(shè)備。特別地，用于記錄和/或控制過程變量的現(xiàn)場設(shè)備經(jīng)由電流回路與第二系統(tǒng)進(jìn)行通信，所述第二系統(tǒng)特別地為上級單元。本發(fā)明的電路
13同樣能夠跨過流電隔離器進(jìn)行更為可靠的信號傳輸，以及經(jīng)由電流回路進(jìn)行更加簡單的信號傳輸。此外，有利于現(xiàn)場設(shè)備電子組件的診斷，所述電子組件即控制單元和電流輸出電路。


現(xiàn)在將基于附圖更為詳細(xì)地對本發(fā)明進(jìn)行解釋，其圖示出如下圖1經(jīng)由電流回路與第二系統(tǒng)相連接的第一系統(tǒng)的示意性表示，圖2可在電流回路中設(shè)置的電流信號的頻譜的示意性表示，圖3現(xiàn)有技術(shù)的控制單元和電流輸出電路的示意性表示，圖4本發(fā)明的電路實(shí)施例的形式的示意性表示，圖5本發(fā)明的電路實(shí)施例的其它形式的示意性表示，圖6具有低通特征曲線的第一濾波器的等效電路圖，圖7具有低通特征曲線的其它第一濾波器的等效電路圖，和圖8模擬delta-sigma調(diào)制器的等效電路圖，圖9在通過流電隔離器彼此隔絕的主次電路之間進(jìn)行信號傳輸?shù)那闆r下的本發(fā)明電路和信號響應(yīng)的示意性表示，圖10電路的傳輸部分的示意性表示，
圖11電路的接收部分的示意性表示，
圖12利用數(shù)字切換單元產(chǎn)生基本上為正弦曲線AC信號的方法的流程圖，
圖13用于產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入值的方法的流程圖14a)用于操作數(shù)字?jǐn)?shù)模轉(zhuǎn)換器的方法的第一流程圖，
圖14b)用于操作數(shù)字?jǐn)?shù)模轉(zhuǎn)換器的方法的第二流程圖，
圖15要在產(chǎn)生方法的各個階段設(shè)置的AC信號的頻譜，
圖16作為不同數(shù)值的序列的3比特正弦信號的示意性表示，
圖17作為不同數(shù)值的序列的4比特正弦信號的示意性表示，
圖18CIC抽取濾波器的示意性表示，
圖19用于分隔第二數(shù)據(jù)流的直流和交流部分的電路的示意性表示，
圖20用于生成載波檢測信號和RxD信號的電路的示意性表示，
具體實(shí)施例方式圖1示出了經(jīng)由電流回路L相互連接的第一系統(tǒng)Sl和第二系統(tǒng)S2的示意性表示，這里的電流回路L為雙線線纜。例如，第一系統(tǒng)Sl是過程自動化技術(shù)的現(xiàn)場設(shè)備。特別地，所述現(xiàn)場設(shè)備可以是致動器或測量換能器/傳感器。經(jīng)由電流回路L，測量和/或控制變量可以經(jīng)由電流回路L中設(shè)置的電流的DC信號的值進(jìn)行傳輸。經(jīng)由電流回路L，例如也可以利用HART協(xié)議傳輸交流信號，并且所述交流信號可以用于數(shù)字信號傳輸。第二系統(tǒng)S2可以是上級單元，特別地是過程控制站點(diǎn)或過程控制。用于產(chǎn)生包含要設(shè)置的直流信號和交流信號的第一數(shù)據(jù)流Ul的控制單元CPU和用于將第一數(shù)據(jù)流Ul轉(zhuǎn)換為直流信號和交流信號的電流輸出電路S可以被集成到第一系統(tǒng)Sl中。通過示例，圖2示出了電流回路L中根據(jù)4_20mA標(biāo)準(zhǔn)和HART協(xié)議傳輸?shù)哪M電流信號的頻譜。直流信號和交流信號在電流回路L中疊加，并且形成模擬電流信號。信號傳輸在兩個不同的頻帶AB、DB中進(jìn)行。為了實(shí)現(xiàn)該頻率多路復(fù)用，在硬件方面，因此需要帶通和/或低通濾波器，特別是較高階的，以便將交流信號和直流信號分隔。例如，直流信號可以為4-20mA的信號。特別地，這樣的信號為低頻率(例如，0-30HZ)，并且不同于用于高于IOOHz的數(shù)字傳輸?shù)腁C信號的頻率f。圖3示出了現(xiàn)有技術(shù)的控制單元CPU和電流輸出電路S的等效電路圖。例如，控制單元CPU與傳感器或致動器相連接，所述傳感器或致動器可以進(jìn)行控制和/或從控制單元CPU讀出。例如，所述傳感器產(chǎn)生對應(yīng)于測量變量的模擬電壓。例如，如果控制單元CPU 與這樣的傳感器相連接，則傳感器記錄的測量變量被控制單元CPU轉(zhuǎn)換為例如數(shù)字值，所述數(shù)字值進(jìn)而利用數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC轉(zhuǎn)換為模擬信號變量，直流信號。該信號變量被設(shè)置在與第二系統(tǒng)S2相連接的電流回路L中。從電流回路L的連接SH，在那里出現(xiàn)的模擬電流信號被施加到模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC。這將模擬信號轉(zhuǎn)換為可以被控制單元CPU讀取的數(shù)字信號。 以這種方式，利用控制單元CPU，可以檢查模擬傳輸信道是否正常地工作直到至電流回路L 的連接SH。為此，有必要將電流回路L處的讀回的模擬信號的實(shí)際值與預(yù)期的期望值進(jìn)行比較。在故障的情況下，可以采取適當(dāng)手段，例如通過激活警報燈或警報信號。除了模擬信號之外，為了也能夠使用與上級單元進(jìn)行數(shù)字通信的優(yōu)勢，第一系統(tǒng) Sl包含圖3中所示的電路部分HART調(diào)制解調(diào)器和模擬濾波器，例如帶通Bl和帶通B2。控制單元CPU向數(shù)字電路傳輸例如異步串行接口的信號電平，所述數(shù)字電路即所謂的HART調(diào)制解調(diào)器。所述HART調(diào)制解調(diào)器生成輸出信號，所述輸出信號利用第一帶通Bl以模擬方式進(jìn)行濾波，以便耦合到電流回路L。為了在相反方向進(jìn)行通信，同樣經(jīng)由第二帶通B2在電流回路L中進(jìn)行信號電平的模擬濾波。該濾波的結(jié)果被傳輸?shù)綌?shù)字解調(diào)電路并且被轉(zhuǎn)換為用于連接至控制單元CPU的異步數(shù)字接口的信號，所述數(shù)字解調(diào)電路例如可以是HART調(diào)制解調(diào)器的一部分。為了進(jìn)行濾波，需要多級有源模擬濾波器。圖3中所示的現(xiàn)有技術(shù)的電流輸出電路S因此基本上包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC、HART 調(diào)制解調(diào)器、電壓至電流轉(zhuǎn)換器VCC、交流電流耦合單元K、到電流回路L的連接SH和用于功能檢查的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC。圖3中所示的控制單元CPU和電流輸出電路S的特征在于單個電路部分經(jīng)由多個模擬或數(shù)字線路彼此連接。如果需要對到電流回路L的連接SH進(jìn)行流電隔絕，即在電流輸出電路S和控制單元CPU之間進(jìn)行流電隔絕，則必須跨過流電隔離器 GB傳輸模擬信號或者替代地傳輸大量數(shù)字信號。因此，流電隔絕的實(shí)施與為電路付出的大量工作和高成本相關(guān)聯(lián)。圖4示出了本發(fā)明的電氣和/或電子電路的實(shí)施例，以下也被稱作“電路”。所述電路可以使用多個電路部分，這確保了電路的不同功能。所述電路被劃分為兩個部分，主電路和次電路，它們相互流電隔絕。所述流電隔絕可以出現(xiàn)在控制單元CPU和電流輸出電路 S之間，并且在圖4中由虛線所示。經(jīng)由流電隔絕，基本上由傳感器和控制單元CPU構(gòu)成的主電路與基本上由電流輸出電路S、電流回路L和第二系統(tǒng)S2構(gòu)成的次電路被分隔。例如， 第一和第二數(shù)據(jù)流Ul、U2的傳輸可以僅經(jīng)由三個數(shù)字交換信號Ul、U2、U3來進(jìn)行，并且例如可以利用三個傳輸單元(未示出)來實(shí)現(xiàn)。該電路的基本優(yōu)勢在于主電路中的專用數(shù)字組件被用于傳輸?shù)谝粩?shù)據(jù)流U1。所有的模擬組件都位于與主電路流電隔絕并且電絕緣的次電路中。由此，例如能夠由于控制單元CPU的快速時鐘導(dǎo)致的干擾信號的傳輸在模擬電路部分中得以抑制。第一和第二數(shù)據(jù)流U1、U2可以經(jīng)由兩個傳輸單元(未示出)傳輸?？刂茊卧狢PU 和電流輸出電路S中的時鐘信號CLK可以通過第三傳輸單元(未示出)經(jīng)由第三交換信號 U3進(jìn)行傳輸。與(例如由控制單元CPU生成的)時鐘信號CLK同步地，數(shù)據(jù)流U1、U2經(jīng)由兩個傳輸單元中的每一個進(jìn)行傳輸。當(dāng)使用現(xiàn)有技術(shù)已知的所謂時鐘信號再生成電路(時鐘恢復(fù))時，可以省去為時鐘信號CLK使用單獨(dú)的傳輸單元，并且從相應(yīng)的數(shù)據(jù)流提取時鐘信號CLK。在電流回路L的方向上傳輸?shù)牡谝粩?shù)據(jù)流Ul例如由數(shù)字delta-sigma調(diào)制器 DM產(chǎn)生。所述數(shù)字delta-sigma調(diào)制器DM將輸入側(cè)的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為輸出側(cè)的相同數(shù)字信號，特別是比特流。為此，在實(shí)施例的形式中，可以使用二階數(shù)字delta-sigma調(diào)制器DM。 在數(shù)字delta-sigma調(diào)制器DM產(chǎn)生的第一數(shù)據(jù)流Ul中，要設(shè)置的DC信號的低頻部分以及要設(shè)置的AC信號的高頻部分都被數(shù)字加密。第一數(shù)據(jù)流Ul通過流電隔離器GB傳輸并且被送至具有低通特征曲線的第一濾波器F。有利的是，該第一模擬濾波器F專門通過無源組件實(shí)現(xiàn)。省去了例如半導(dǎo)體組件的有源組件，使得能夠以簡單的方式確保第一濾波器F的高線性。省去第一濾波器F的諸如晶體管或運(yùn)算放大器之類的有源組件同時還降低了電路的制造成本。第一數(shù)據(jù)流Ul利用第一和第二控制信號Al、A2產(chǎn)生。所述第一和第二控制信號 Al、A2由控制單元CPU產(chǎn)生并輸出，其中第一控制信號Al用于產(chǎn)生DC信號而第二控制信號A2用于產(chǎn)生AC信號。第一控制信號Al被傳輸?shù)降谝患拇嫫鱎1，其特別地輸出與第一控制信號Al相對應(yīng)的數(shù)字值Wl。第二控制信號A2被傳輸?shù)降诙拇嫫鱎2，其特別地輸出與第二控制信號A2相對應(yīng)的數(shù)字值W2。利用加法器ADD，值Wl、W2被合并并且被轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)字 delta-sigma調(diào)制器DM。由數(shù)字delta-sigma調(diào)制器DM產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)流Ul。圖6示出了具有低通特征曲線的第一濾波器F的等效電路圖。第一濾波器F實(shí)質(zhì)上由RC網(wǎng)絡(luò)的級聯(lián)構(gòu)成。在圖6中，示出了其由4級級聯(lián)構(gòu)成的第一濾波器F。在這樣的情況下，第一 RC單元由第十五電阻器R51以及第一平滑電容器CM構(gòu)成。在這樣的情況下，第二 RC單元由第十六電阻器R49和第二平滑電容器C25構(gòu)成。在這樣的情況下，第三 RC單元由第十七電阻器R50和第三平滑電容器以6構(gòu)成。在這樣的情況下，第四RC單元由第十八電阻器R48和第四平滑電容器C23構(gòu)成。第一濾波器F輸出電壓信號作為濾波后輸出的信號，其被送至電壓至電流轉(zhuǎn)換器VCC并且被轉(zhuǎn)換為電流信號。在圖6中，電壓至電流轉(zhuǎn)換器VCC利用運(yùn)算放大器LM4、場效應(yīng)晶體管M2和離散晶體管Q15實(shí)現(xiàn)。運(yùn)算放大器 LM4和晶體管Q15、M2以這樣的方式控制分流電阻器R46的壓降在分流電阻器R46處訪問的電壓精確對應(yīng)于具有低通特征曲線的第一濾波器F的輸出電壓。在分流電阻器R46處訪問的該分流電壓US與電流回路L中設(shè)置的電流信號成正比。如果低頻以及較高頻率信號分量，即要設(shè)置的直流信號和交流信號，在第一數(shù)據(jù)流Ul中利用圖6中所示的電路而被加密，則包括直流信號的“模擬信號”以及包括交流信號的“HART”信號被施加在電流回路L上。在具有低通特征曲線的第一濾波器F中平滑第一數(shù)據(jù)流Ul之后，在運(yùn)算放大器LM4的非反轉(zhuǎn)輸入上出現(xiàn)具有直流電壓分量和交流電壓分量的模擬電壓。經(jīng)由場效應(yīng)晶體管M2和晶體管Q15，相應(yīng)的電流信號被設(shè)置在電流回路中。
16為了這樣的目的，電流輸出電路S連接到電流回路L的負(fù)電極側(cè)L-。電流回路的正電極側(cè) L+連接到電壓源PS。電流輸出電路S的運(yùn)算放大器LM4由電壓源PS進(jìn)行饋送。要在第一數(shù)據(jù)流Ul中設(shè)置的DC信號和AC信號的加密可以實(shí)施為通過求和兩個不同的分量(例如，第一和第二控制信號A1、A2或者從其導(dǎo)出的信號W1、W》而形成輸入變量，數(shù)字delta-sigma調(diào)制器DM從該輸入變量計算出第一數(shù)據(jù)流U1，所述信號W1、W2例如為要設(shè)置的低頻直流信號的低頻分量以及要設(shè)置的交流信號的較快振蕩分量。用于與第二系統(tǒng)S2進(jìn)行數(shù)字通信的數(shù)字通信信號可以在所述較快振蕩分量中進(jìn)行加密。例如由比特流構(gòu)成的第一數(shù)據(jù)流Ul的切換邊緣的時間進(jìn)展通常在傳輸期間由于流電隔離器GB而損壞。在圖6中，流電隔離器GB由虛線指示。出現(xiàn)了所謂的“抖動”。為了防止這種抖動的影響，來自圖6的電路首先包含觸發(fā)器FC，這里為D型觸發(fā)器，其使得第一數(shù)據(jù)流Ul與時鐘信號CLK同步，所述時鐘信號CLK例如可用在彼此流電隔絕的兩個區(qū)域中，所述兩個區(qū)域?yàn)橹鞔坞娐贰τ谠摴δ芏?，在這樣的情況下，時鐘信號CLK在彼此流電隔絕的兩個區(qū)域中的哪一個中生成無關(guān)。唯一的確定因素是信號處理在兩個區(qū)域中相同的時鐘信號CLK的情況下進(jìn)行。來自圖6的觸發(fā)器FC利用觸發(fā)器FC的供電輸入VCC處的精確的基準(zhǔn)電壓REF進(jìn)行操作。該基準(zhǔn)電壓REF使得能夠精確地確定在運(yùn)算放大器LM4的輸入處的電壓。例如，如果第一數(shù)據(jù)流Ul包含50%的時間以高電平運(yùn)行而50%的時間以低電平運(yùn)行的比特模式， 則在觸發(fā)器FC的輸出處，有50%的時間獲得零伏電壓而50%的時間獲得基準(zhǔn)電壓REF。在來自圖6的第一濾波器F，即無源RC濾波器，作為時間的平均值，確切地獲得基準(zhǔn)電壓REF 的一半。對于跨過流電隔離器GB傳輸?shù)谝粩?shù)據(jù)流Ul的第一傳輸單元僅導(dǎo)致也被稱作抖動的低信號損壞的情況，可以省略觸發(fā)器FC的使用。在這種情況下，第一數(shù)據(jù)流Ul可以從第一傳輸單元直接與具有低通特征曲線的第一濾波器F的輸入相連接。為了能夠進(jìn)行第一系統(tǒng)Sl與第二系統(tǒng)S2的雙向信號傳輸并因此也進(jìn)行通信，需要的是，來自圖4的控制單元CPU接收與電流回路中L中設(shè)置的電流信號相關(guān)的信息，其中例如上級單元的第二系統(tǒng)S2對要傳輸?shù)臄?shù)字信息進(jìn)行加密。與此同時，為了監(jiān)視來自圖4 的主要由模擬組件構(gòu)成的電流輸出電路S的運(yùn)行，需要將與電流回路L中設(shè)置的電流信號相關(guān)的信息轉(zhuǎn)發(fā)到控制單元CPU。該電流信號與分流電壓US成比例，所述分流電壓例如能夠在圖6中所示的分流電阻器R46處訪問。例如，到控制單元CPU的信息的傳輸可以經(jīng)由例如圖8中所示的模擬delta-sigma調(diào)制器AM來執(zhí)行。例如與比特流同樣地，模擬delta-sigma調(diào)制器AM輸出的數(shù)據(jù)流可以用作第二數(shù)據(jù)流U2，其在控制單元CPU的方向上跨過流電隔離器GB進(jìn)行傳輸。該第二數(shù)據(jù)流U2 與例如由控制單元CPU產(chǎn)生的時鐘信號CLK同步生成，并且可以被傳輸?shù)綀D8中的模擬 delta-sigma調(diào)制器AM。圖8中的虛線表示流電隔離器GB。在第二數(shù)據(jù)流U2中，兩個信號分量被加密，它們被送至輸入側(cè)的模擬 delta-sigma調(diào)制器AM。另一方面，這涉及分流電壓US，其與電流回路L中流動的電流成比例。另一方面，這涉及電壓信號，其對應(yīng)于電流回路L中的交流信號。為了該目的，所述電壓信號被送至無源高通濾波器，并且與交流電流脫耦，施加于delta-sigma調(diào)制器上。這利用插入的第十一電容器C21來實(shí)現(xiàn)，其用于過濾掉直流電壓部分。在有利的實(shí)施例中，該高通濾波器被補(bǔ)充有具有頻率特征曲線的電路級，其例如抑制50或60Hz的網(wǎng)頻并且因此減低干擾電平。與現(xiàn)有技術(shù)已知的模擬delta-sigma調(diào)制器AM相比，由于沒有使用集成電路，所以這樣的模擬delta-sigma調(diào)制器AM可以以更低的組件成本來構(gòu)建。與現(xiàn)有技術(shù)已知的電路相比，除了從上級單元接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，所提出的模擬delta-sigma調(diào)制器AM還能夠讀回電流回路L內(nèi)流動的電流，并且由此能夠監(jiān)視第一濾波器F。模擬delta-sigma調(diào)制器AM的組件根據(jù)以下三個電路要素形成首先，從數(shù)字寄存器R(在圖8中，通過觸發(fā)器RC實(shí)現(xiàn))，其將比較器LM3的輸出信號與時鐘信號CLK同步。 第三，所謂的回路濾波器將模擬delta-sigma調(diào)制器AM的模擬輸入信號以及寄存器R的輸出信號與比較器LM3的輸入進(jìn)行合并。結(jié)合圖8，“回路濾波器”是指在模擬控制回路中將所謂的“控制回路”形式的寄存器R的輸出(信號調(diào)制器輸出)與比較器LM3的輸入相連接的那些組件。該回路濾波器的頻率特征曲線確定了數(shù)字化噪聲的頻率特征曲線，并且由此確定了模擬delta-sigma調(diào)制器AM的分辨率。該低通的階越高，就越能夠更加有效地抑制量化噪聲。然而，關(guān)于模擬delta-sigma調(diào)制器AM的控制回路的穩(wěn)定性和動態(tài)行為，過高的濾波器階是不利的。來自圖8的回路濾波器由此包括二階的濾波器特征曲線，其中濾波器的一階或者相關(guān)聯(lián)的傳輸功能的第一極由積分器電路(第十電阻器R25、第八電容器C4、運(yùn)算放大器IiC)形成，并且二階或傳輸功能的第二極由包括第七電阻器R23和第六電容器C27 的RC濾波器形成。圖8中的模擬delta-sigma調(diào)制器AM的回路濾波器經(jīng)由所謂的時間連續(xù)濾波器而實(shí)現(xiàn)。這使得可能利用具有較小帶寬和較小能耗的價格特別適宜的運(yùn)算放大器LM2、LM3 來工作?，F(xiàn)有技術(shù)已知的模擬delta-sigma調(diào)制器AM通常利用所謂的時間離散濾波器(開關(guān)電容濾波器)進(jìn)行工作，然而其難以實(shí)施并且因此成本高，而沒有專用集成電路的開發(fā)。 另一個特殊特征在于圖8的回路濾波器實(shí)現(xiàn)了二階濾波器特征曲線，然而卻僅需要運(yùn)算放大器LM2。另一個特殊特征在于圖8的模擬delta-sigma調(diào)制器AM具有彼此獨(dú)立的兩條分隔的可用輸入路徑，將直流電壓和交流電壓分量耦合到所述回路濾波器。關(guān)于模擬 delta-sigma調(diào)制器AM的工作時鐘速度的大小，以下考慮是有意義的。為了利用價格適宜的電路組件，例如利用具有例如IMHz的小放大帶寬乘積(增益帶寬乘積)的運(yùn)算放大器， 在(數(shù)據(jù))時鐘信號CLK的情況下，對以下限制頻率施加低于3MHz的限制是有利的。另一方面，需要足夠的所謂過采樣速率，以便確保在足夠低的損壞的情況下傳輸模擬delta-sigma 調(diào)制器AM的最大所需頻率。如果例如有目的地利用至少64的過采樣速率和最大5kHz的所需頻率進(jìn)行工作，則對于大約300kHz的時鐘信號CLK產(chǎn)生合理的最小值。200kHz和4MHz 之間的頻率因此有利地被用于時鐘信號CLK。如果調(diào)制器僅應(yīng)當(dāng)被用于讀回DC信號，則也考慮較小的時鐘頻率，例如64*30Hz = 2kHz的頻率。可以發(fā)現(xiàn)直流信號以及交流信號都在能夠在電阻器R的輸出處訪問的第二數(shù)據(jù)流U2中被數(shù)字加密，其中第二數(shù)據(jù)流U2可以跨過流電隔離器GB被轉(zhuǎn)發(fā)到控制單元CPU和 /或評估單元。在數(shù)字抽取濾波器DI中，第二數(shù)據(jù)流U2中對應(yīng)于直流信號的部分和對應(yīng)于交流信號的部分進(jìn)而能夠被相互分隔并且被轉(zhuǎn)發(fā)到控制單元CPU。因此，利用數(shù)字信號處理，從第二數(shù)據(jù)流U2中對應(yīng)于交流信號的部分，可以提取數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，其例如已經(jīng)由上級單元設(shè)置在電流回路L中。由此的評估使得能夠在控制單元CPU的一部分上接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。 有利的是，能夠利用delta-sigma調(diào)制器在單獨(dú)數(shù)字線路上對直流信號和交流信號進(jìn)行加密，并且無需大的硬件代價實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)流U1、U2的生成。例如，數(shù)字delta-sigma調(diào)制器DM 可以僅利用所謂的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA或所謂的復(fù)雜可編程邏輯設(shè)備CPLD內(nèi)的集成電路中的很少邏輯資源來實(shí)現(xiàn)。模擬delta-sigma調(diào)制器AM也可以利用少量電子組件簡單構(gòu)建。在最小的情況下，僅需要運(yùn)算放大器LM2和比較器LM3。電子組件的數(shù)量由此遠(yuǎn)少于現(xiàn)有技術(shù)中所使用的傳統(tǒng)解決方案的情況。這與提高的魯棒性和更低的組件成本相關(guān)。本發(fā)明電路進(jìn)一步的優(yōu)勢在于產(chǎn)生和監(jiān)視模擬4-20mA的信號所需要的電路組件的數(shù)目非常少。特別地，實(shí)際被設(shè)計為本發(fā)明的具有讀回電路的電流輸出S的電路還可以被用作 “電流輸入”而無需額外的成本。為此目的，可以提供控制單元CPU和電流輸出電路S的第一種操作模式。在使用圖4所示的電路作為“電流輸入”的情況下，第一系統(tǒng)Sl經(jīng)由電流回路L與第二系統(tǒng)S2相連接，其中第二系統(tǒng)S2例如可以利用電流源或另外提供的單元將電流回路L中流動的電流限制為啟動值。如果來自圖4的電壓至電流轉(zhuǎn)換器VCC的電流被設(shè)置為最大值，則電流回路L中流動的電流就不會被控制單元CPU和電流輸出電路S所限制，而是被為其提供的第二系統(tǒng)S2的電流源或單元限制為啟動值。來自圖8的讀回通道在這種情況下送回在電流回路L中有效流動的電流。由控制單元CPU和電流輸出電路S構(gòu)成的組合電路在這種情況下作為“電流輸入”工作。對于作為電流輸出S的操作期間生成的 DC信號的精確度而言，除了利用其操作觸發(fā)器FC的基準(zhǔn)電壓REF的精確度之外，分流電阻器R46和第一濾波器F的精確度也是決定性的。由于在分流電阻器的情況下，即使對于串聯(lián)條件下的精確電阻器也無法確保少數(shù) PPm的精確度，所以實(shí)際上，需要對電路進(jìn)行調(diào)節(jié)以便生成DC信號和AC信號。對于制造期間所需要的處理時間，電路的調(diào)整時間對于校準(zhǔn)所需時間是決定性的。在圖6中實(shí)施例的示例中，該調(diào)整時間首先且最初由包括RC濾波器級聯(lián)的模擬第一濾波器F的頻率特征曲線預(yù)先確定。本發(fā)明電路的實(shí)質(zhì)性優(yōu)勢在于，在使用數(shù)字delta-sigma調(diào)制器DM生成第一數(shù)據(jù)流Ul的情況下，可以使用具有特別高的限制頻率的第一濾波器F。有利地，該限制頻率按用于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼的交流分量的最大頻率大小的級別進(jìn)行選擇。例如，在HART協(xié)議的情況下，這高于大約2. 2kHz (波特率1200BPS)或者大約6kHz (波特率4. 8BPS)。通過應(yīng)用該高的限制頻率，自動產(chǎn)生了特別低的調(diào)整時間。這種短的調(diào)整時間例如使得能夠在特別短的測試時間內(nèi)對電子組件進(jìn)行調(diào)節(jié)。在實(shí)施例形式中，本發(fā)明的電路具有可用的非易失性存儲器，例如為所謂的 EEPROM或閃存形式。在執(zhí)行校準(zhǔn)測量之后，校正數(shù)值可以被確定并存儲在存儲器中，這些校正數(shù)值使得能夠?qū)Ψ至麟娮杵鱎46的公差進(jìn)行計算補(bǔ)償，并且因此能夠獲得電流回路L中的電流信號的高精確度。以相同的方式，也可以確定并補(bǔ)償使用的基準(zhǔn)電壓REF以及在給定情形中來自圖6和7的運(yùn)算放大器LM4的所謂的偏移電壓的公差。由于對于電流回路L內(nèi)流動的電流信號的精度而言，來自圖6的運(yùn)算放大器LM4 的非反轉(zhuǎn)輸入的電壓是決定性的，所以在給定情況下需要考慮流過的泄露電流。例如，如果例如由于組件上的潮濕膜而有寄生直流流過來自圖6的第二平滑電容器C25，則該直流會導(dǎo)致第二 RC單元的壓降。對圖6中所示的具有低通特征曲線的第一濾波器F的所有組件
19也有同樣的考慮。在第一濾波器F的電阻器連接之一與位于附近的組件或位于附近的導(dǎo)電跡線之間形成的泄露電流消耗導(dǎo)致這種DC電勢的破壞。對于泄露電流消耗對構(gòu)造精確度的影響具有決定性的是電路節(jié)點(diǎn)的DC阻抗。只有在高阻抗的情況下才會由泄露電流導(dǎo)致明顯的壓降。在圖6中，這因而尤其影響第一濾波器F中無法以所描述的低歐姆形式實(shí)現(xiàn)的電路節(jié)點(diǎn)，另外是因?yàn)樵趫D7中為D型觸發(fā)器的驅(qū)動門的輸出阻抗不夠小。結(jié)果，在實(shí)施例的有利形式中，第一濾波器F被覆蓋有絕緣保護(hù)漆。應(yīng)用保護(hù)漆意味著產(chǎn)品制造的附加處理步驟，這導(dǎo)致了材料和工作的成本。在本發(fā)明實(shí)施例的有利形式中，以其它方式來抑制以上所描述類型的寄生泄露電流的形成。為此，第一、第二、第三和第四平滑電容器C24、C25、C26、C23不再與接地電勢導(dǎo)電地連接，而是與屏蔽信號相連接，所述屏蔽信號具有與運(yùn)算放大器LM4的非反轉(zhuǎn)輸入處大致相同的DC電勢，然而關(guān)于更高頻率，其以低阻抗的方式與接地電勢相連接。有利地，第一濾波器F的第一、第二、第三和第四RC網(wǎng)絡(luò)的信號路徑也利用導(dǎo)線回路而被主動屏蔽，即被所謂的防護(hù)圈G所環(huán)繞，其中該防護(hù)圈G同樣與這樣的屏蔽信號相連接。有利地，該防護(hù)圈G并不利用絕緣保護(hù)漆覆蓋在本發(fā)明組件的電路板上，即其沒有絕緣保護(hù)漆。通過在第一、第二、第三和第四平滑電容器上應(yīng)用防護(hù)圈G和屏蔽電勢，確保了在第一濾波器F的高電阻電路節(jié)點(diǎn)的環(huán)境中，能夠在該節(jié)點(diǎn)和其它電勢之間流動的DC分量的形成得到抑制。圖 7給出了屏蔽電勢的可能實(shí)施方式。屏蔽電勢在這種情況下由所利用的電壓生成，其攜帶與運(yùn)算放大器LM4的非反轉(zhuǎn)輸入相同的AC電勢。然而，與運(yùn)算放大器LM4的輸入相反，該應(yīng)用的電壓實(shí)質(zhì)上是低阻抗的。來自圖7的第一濾波器F可以具有限制頻率，其使得能夠傳輸用于與第二系統(tǒng)S2 進(jìn)行數(shù)字通信的交流信號頻率范圍。另一方面，所述限制頻率應(yīng)當(dāng)足夠低以充分抑制給定情況下第一數(shù)據(jù)流Ul中所包含的高頻信號噪聲。例如，如果第一數(shù)據(jù)流是比特流，并且例如使用500kHz至IMHz的頻率F作為該比特流的比特率，則具有低通特征曲線的第一濾波
器F的限制頻率應(yīng)當(dāng)比比特流的數(shù)據(jù)速率低例如1 至256的充分的所謂的“過采樣速 ”
華 ο然而，通常難以僅利用無源RC部件實(shí)現(xiàn)所謂的“扁平”傳輸特性，其是在相關(guān)頻帶中獨(dú)立于具有相等大小的頻率傳輸信號的傳輸特性。在具有低通特征曲線的濾波器的情況下，較高的信號頻率通常比較低的信號頻率衰減更多。這會導(dǎo)致要傳輸?shù)降诙到y(tǒng)S2的例如2200Hz的較高頻率的電流信號比例如1200Hz的較低頻率的信號分量衰減更多。該問題可以在使用有源濾波器替代無源RC部件的情況下而克服。然而，這將會導(dǎo)致更高的成本以及可能的非線性。替代地，一種選擇是以另外的方式消除失真。為此，可以增加數(shù)字濾波器 DF，其近似地補(bǔ)償了具有低通特征曲線的第一濾波器F中的失真。數(shù)字濾波器DF可以位于信號路徑中的不同位置。圖5中示出了可能的位置。在實(shí)施例的有利形式中，在數(shù)字電路中執(zhí)行控制信號之和或者第一和第二控制信號以及控制信號自身之和，或者第一和第二控制信號之和的計算，所述計算例如在所謂的門陣列、結(jié)構(gòu)ASIC或者所謂的FPGA或CPLD中進(jìn)行。圖9示出了建議的電路的實(shí)施例的示意性表示形式以及在第一和第二系統(tǒng)或者主電路和次電路之間傳輸信號的情況下的信號響應(yīng)。示出的控制單元CPU可以是計算機(jī)單元或微處理器。所述控制單元可以是評估電路的一部分，其例如用于生成測量值、測量信號或者用于它們的處理。測量換能器/傳感器(未示出)可以用于記錄測量信號。所述控制單元包括用于與被稱作傳輸部分的電路部分進(jìn)行數(shù)字通信的UART接口。在這樣的情況下，所述傳輸部分由用于分別產(chǎn)生要設(shè)置的AC信號和HART信號的數(shù)字切換單元以及用于產(chǎn)生要設(shè)置的DC信號的寄存器構(gòu)成。此外，加法器和數(shù)字delta-sigma調(diào)制器可以是傳輸部分的一部分。為了在控制單元和傳輸部分之間傳輸?shù)谝豢刂菩盘?，使用UART接口的數(shù)據(jù)線TxD、RxD、載波導(dǎo)通(Carrier On)Co以及載波檢測CD，相應(yīng)的信號經(jīng)由這些數(shù)據(jù)線進(jìn)行傳輸。在圖9中，經(jīng)由信號TxD、RxD、載波導(dǎo)通Co以及載波檢測CD在第一數(shù)據(jù)流中產(chǎn)生對應(yīng)于要設(shè)置的HART信號的交流信號。利用同樣與傳輸部分相關(guān)聯(lián)的DC寄存器，在第一數(shù)據(jù)流中產(chǎn)生對應(yīng)于直流信號的部分。為了這樣的目的，控制單元可以經(jīng)由信號線與DC寄存器相連接。在這樣的情況下，模擬電路和數(shù)字部分可以如圖9所示地經(jīng)由流電隔離器GB分隔。經(jīng)由該隔離器GB，這里僅傳輸?shù)谝粩?shù)據(jù)流Dl和第二數(shù)據(jù)流D2。圖10示出了電路的傳輸部分的示意性表示。TxD信號線和載波導(dǎo)通信號給送至數(shù)字切換單元。所述數(shù)字切換單元也被稱作正弦生成器，這是因?yàn)閺牡谝?TxD和載波導(dǎo)通信號產(chǎn)生數(shù)值，所述數(shù)值近似于正弦振蕩。所述正弦生成器因此從第一控制信號產(chǎn)生η比特數(shù)值，其中所述第一控制信號在這里由TxD和載波導(dǎo)通構(gòu)成。所述數(shù)值與常數(shù)相乘并且被送至加法器，其將對應(yīng)于要設(shè)置的交流信號的3比特數(shù)值加至來自用于DC分量的寄存器的14比特數(shù)值。在這樣的情況下，3比特數(shù)值被縮放。獲得的14比特信號被送至數(shù)字 delta-sigma調(diào)制器(從其產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)流)，這里為1比特流。在這樣的情況下，所述數(shù)字delta-sigma調(diào)制器可以以一或二階進(jìn)行操作。所述正弦生成器的區(qū)別在于其利用例如邏輯門的非常低的硬件復(fù)雜度產(chǎn)生了低的泛頻大小。圖10中所示的兩個電路塊因此由正弦生成器以及乘法或縮放單元構(gòu)成，其基于 TxD和載波導(dǎo)通信號生成10比特數(shù)值的時間變量。HART通信標(biāo)準(zhǔn)要求，根據(jù)T)(D線的信號電平，施加到電流回路上的交流電壓信號必須對應(yīng)于1200Hz (T)CD邏輯1)的正弦或2200Hz 的正弦(T)CD邏輯0)。在這種情況下，HART標(biāo)準(zhǔn)對正弦曲線信號的質(zhì)量建立的嚴(yán)格的要求。 此外，HART標(biāo)準(zhǔn)對AC信號的振幅建立了限制數(shù)值，且額定振幅為+/-0. 5mA。在所示出的實(shí)施例中，要傳輸?shù)碾娏髦底鳛榫哂幸O(shè)置的交流信號或直流信號的DC和AC分量的輸入值出現(xiàn)在數(shù)字sigma-delta轉(zhuǎn)換器的輸入，所述數(shù)字sigma-delta轉(zhuǎn)換器將作為時間變量的輸入值轉(zhuǎn)換為比特流。在這樣的情況下，sigma-delta調(diào)制器的輸入處的輸入值和電流回路中設(shè)置的電流值之間存在線性關(guān)系，所述輸入值例如為數(shù)字?jǐn)?shù)值。在這樣的情況下，所述乘法單元確保了正弦生成器的開始值以振幅編碼+/-0. 5mA的電流值的方式進(jìn)行縮放。原則上，可以以不同方式生成數(shù)字正弦值，例如，通過對以高精度近似正弦的大量數(shù)值進(jìn)行制表。對于數(shù)字邏輯的實(shí)施方式，這樣的制表意味著電路復(fù)雜度越高，正弦曲線的精度要求越高。其中，根據(jù)需要，以一或二階進(jìn)行操作，所述delta-sigma調(diào)制器能夠覆蓋從最小到最大的數(shù)值范圍的控制范圍。圖11示出了建議的電路的接收部分的示意性表示。所述接收部分可以是第一系統(tǒng)的一部分并且屬于主電路，即其與傳輸部分一樣，與電流輸出電路流電隔絕。從電流回路 L中設(shè)置的電流信號導(dǎo)出的在這里為比特流的第二數(shù)據(jù)流U2通過抽取濾波器，所述抽取濾波器輸出第一數(shù)值，其在這里具有14比特的位寬。該數(shù)值被送至濾波器，所述濾波器將第一數(shù)值中包含的DC部分與AC部分分離。例如，DC部分被作為具有第二位寬的第二數(shù)值傳輸?shù)郊拇嫫鳌乃龅谝粩?shù)值導(dǎo)出并且包括電流回路中設(shè)置的電流信號的AC部分而且具有第三位寬的第三數(shù)值被轉(zhuǎn)發(fā)到所謂的正交解調(diào)器，所述正交解調(diào)器為控制單元產(chǎn)生RxD 和載波檢測信號。在所示實(shí)施例的示例中，所述第三數(shù)值的第三位寬為14比特。利用該正交解調(diào)器，使得RxD和載波檢測信號可被控制單元所用。圖12示出了電路的流程圖，所述電路使得用于生成正弦曲線，即生成正弦曲線信號的電路復(fù)雜度大幅降低，并且盡管如此，其使得HART規(guī)范對于正弦曲線的質(zhì)量的高要求得以滿足。其基本思想是定義開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其有意不生成理想的正弦，而是允許數(shù)值的時間進(jìn)展包含要生成的正弦曲線振蕩的七階和更高階諧波，然而，直到且包括五階的諧波實(shí)質(zhì)上是完全消失的?？梢陨善渲杏幸庠试S較高階的諧波的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其適當(dāng)處理在制表基礎(chǔ)上替代實(shí)施所需的數(shù)字邏輯部分。于是，特別地可以生成一種方法，其利用僅3比特的位寬，實(shí)現(xiàn)了對應(yīng)于HART規(guī)范的交流信號的正弦曲線的精確度。在這樣的情況下，使用是源于在模擬電路部分中，其進(jìn)一步對sigma-delta轉(zhuǎn)換器的比特流進(jìn)行處理，執(zhí)行非常高階的低通濾波器這一事實(shí)。該低通濾波使得在給定的情況下，去除了仍然存在的六或七階諧波。對于數(shù)字測生成的正弦曲線信號的質(zhì)量而言，較高階諧波的振幅因此對于電流回路處的信號的信號形式?jīng)]有影響。圖12因此示出了用于產(chǎn)生關(guān)于至少一部分泛頻而被濾波的基本上正弦曲線AC信號的方法流程圖。例如，所述方法可以利用已經(jīng)提到的數(shù)字切換單元來執(zhí)行。所述控制單元產(chǎn)生Carrier On和TxD信號并且將它們發(fā)送出去。例如，所述TxD信號可以與HART信號的30倍預(yù)期調(diào)制頻率相乘，所述預(yù)期調(diào)制頻率即1200或2200Hz。這可以作為TxD信號的邏輯值的函數(shù)而出現(xiàn)。以這種方式，產(chǎn)生具有30*1. 2kHz或30*2. 2kHz頻率的高或低比特。由此，實(shí)質(zhì)上可以生成具有f = 30*1. 2kHz或30 . 2kHz頻率的高或低比特的序列。通過這些高或低比特的劃分和時間延遲，可以產(chǎn)生具有1200或2200Hz調(diào)制頻率的1比特矩形函數(shù)。例如，所述1比特矩形信號通過寄存器而與(對應(yīng)于圖12的1/Z級)的時鐘信號 f被延時，并且與原始的1比特矩形信號送至加法器，所述加法器從兩個1比特輸入信號產(chǎn)生2比特的輸出信號。這樣產(chǎn)生的2比特信號同樣地被延遲，并且與未延遲的2比特信號送至加法器，所述加法器產(chǎn)生3比特的輸出信號，該3比特的輸出信號可以具有四個值。替代地，通過所示出的方法，例如經(jīng)由另一延遲回路和加法器，也可以產(chǎn)生4比特數(shù)值。然而，通?？梢援a(chǎn)生任意格式的數(shù)值，即具有η比特的位寬，其中η為自然數(shù)。這種情況下的延時和相加實(shí)現(xiàn)了輸入側(cè)的矩形信號的數(shù)字濾波。圖13示出了用于產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入值的方法的流程圖。出于這樣的目的，產(chǎn)生由14比特構(gòu)成的輸入值。該輸入值與來自3比特正弦以及直流值的寄存器的值放在一起。通過乘以3比特正弦并相加，所述3比特正弦信號被縮放并移位。這樣產(chǎn)生的輸入值對應(yīng)于要在電流回路中設(shè)置的直流信號加上+-0. 48mA的電流調(diào)制，即要設(shè)置的交流信號。圖1 示出了用于操作數(shù)字?jǐn)?shù)模轉(zhuǎn)換器的方法的第一流程圖。為了檢測其數(shù)值是否對應(yīng)于電流信號的低輸出值，例如，對應(yīng)于小于5mA，輸入值M0D_IN首先進(jìn)行情況區(qū)分。 對于小的振幅，在一階使用或操作一階delta-sigma調(diào)制器。如果輸入值高于閾值，則可以在二階操作數(shù)字?jǐn)?shù)模轉(zhuǎn)換器。為此，可以首先以四個MS比特對所述輸入值進(jìn)行擴(kuò)展。
圖14b示出了所述方法的第二流程圖。如圖14b所示，輸入值M0D_IN被傳輸?shù)揭浑Adelta-sigma調(diào)制器、二階delta-sigma調(diào)制器，以及例如并行地傳輸?shù)奖容^電路。在每種情況下，一階delta-sigma調(diào)制器的輸出信號和二階delta-sigma調(diào)制器的輸出信號被送至多路復(fù)用器的輸入。如所提到的，比較電路也接收所述輸入值M0D_IN，然后發(fā)送切換信號，通過該切換信號確定所述多路復(fù)用器的哪個輸入被選擇并且連接到多路復(fù)用器的輸出。比較電路在這種情況下測試輸入值M0D_IN大于還是小于閾值，所述閾值在這里例如為 1024。圖15a)、b)、c)、d)示出了要在各個產(chǎn)生階段設(shè)置的AC信號的頻譜。圖15a)中， 給出了 1比特矩形函數(shù)的頻譜。該頻譜包含所有的非偶泛頻。在圖15b)中，示出了第一加法器之后的頻譜。加法器的結(jié)果是2比特信號。由于相加，特別地，第三和第九泛頻可以被完全去除。最后，第二加法器產(chǎn)生3比特信號。其頻譜現(xiàn)在基本上一特別是完全地——沒有第五泛頻，并且在圖15c)中示出。最后，在圖15d)中，示出了另外衰減第七泛頻的情況下的4比特信號的情形的頻譜。圖16示出了 3比特正弦信號。3比特信號可以具有七個值。其中五個被用于產(chǎn)生正弦曲線信號，或者表示正弦的數(shù)序列。圖17示出了 4比特正弦信號形式的替代實(shí)施例的示意性表示。在這種情況下，4 比特信號由數(shù)值序列構(gòu)成，其中給出了位寬為4比特的格式的數(shù)值。在這樣的情況下，是否經(jīng)由圖12所示的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)生成數(shù)值，或者例如經(jīng)由圖16和17中所示具有數(shù)值的所謂查找表來生成所述數(shù)值是不相關(guān)的。然而，在這種情況下，經(jīng)由開關(guān)網(wǎng)絡(luò)生成的優(yōu)勢在于所需要的邏輯資源特別少。與表16和17所示不同的數(shù)序列也可以滿足后者的目的，例如，也完全衰減了第七諧波的數(shù)序列。這是基于較高諧波對于電流回路處產(chǎn)生的正弦信號的質(zhì)量并非必要的這一認(rèn)識，并且在技術(shù)上剖析該認(rèn)識，可以采用數(shù)字正弦生成器，這需要正弦生成器所需要的也抑制大于七階的諧波的部分門電路。作為相關(guān)抑制的措施，在這樣的情況下，可以指定直到且包括六階的生成的1. 2和2. 2kHz正弦值的所有諧波衰減至少30dB，然而，至少一個七階或更高階的諧波相對于基本波的振幅衰減小于30dB的值。圖18示出了抽取濾波器。在對電流回路中設(shè)置的電流信號進(jìn)行采樣之后，在第一步驟，在抽取濾波器中對所采樣的信號進(jìn)行進(jìn)一步處理。在這樣的情況下，例如，采樣頻率有所降低。為此，例如可以使用如圖18所示的級聯(lián)積分梳狀濾波器(簡稱CIC濾波器)。在這樣的情況下，例如可以通過模擬delta-sigma調(diào)制器進(jìn)行電流回路中電流信號的采樣。圖19示出了用于分離來自第二數(shù)據(jù)流的直流和交流部分的電路的示意性表示。 直流信號與交流信號被分離。為此，例如可以使用滑動平均濾波器。這里，CIC濾波器所輸出的信號被用作輸入信號。圖20示出了用于生成CD和RxD信號的電路的示意性表示。交流信號被轉(zhuǎn)換為 RxD和載波檢測信號。RxD和載波檢測隨后被傳輸回控制單元。附圖標(biāo)記列表Sl 第一系統(tǒng)S2 第二系統(tǒng)L 雙導(dǎo)線電流回路AB DC信號的第一頻率范圍
DBAC信號的第二頻率范圍E能量F頻率CPU控制單元DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器HART MODEM HART 調(diào)制解調(diào)器Bl第一帶通濾波器B2第二帶通濾波器K交流耦合SH連接電流回路VCC電壓至電流轉(zhuǎn)換器Rl第一寄存器R2第二寄存器ADD加法器DM數(shù)字 delta-sigma 調(diào)制器AM模擬 delta-sigma 調(diào)制器F第一濾波器Sensor測量換能器/傳感器DI抽取濾波器DF數(shù)字濾波器CLK時鐘信號GND接地VCC供電輸入Q15晶體管REF供電電壓LM2運(yùn)算放大器LM3比較器LM4運(yùn)算放大器GB流電隔離器FC觸發(fā)器M2場效應(yīng)晶體管Ql 5晶體管L+正電流回路連接L-負(fù)電流回路連接PS電壓供電REF基準(zhǔn)電壓PS2運(yùn)算放大器的供電電壓PS3運(yùn)算放大器的供電電壓0185]PS4運(yùn)算放大器的供0186]Ul第一數(shù)據(jù)流0187]U2第二數(shù)據(jù)流0188]U3時鐘信號0189]G保護(hù)環(huán)0190]US分流電壓0191]R46分流電阻器0192]R寄存器0193]S電流輸出電路0194]Al第一控制信號0195]A2第二控制信號0196]C24第一平滑電容器0197]C25第二平滑電容器0198]C26第三平滑電容器0199]C23第四平滑電容器0200]C22電容器0201]R64第一電阻器0202]R63第二電阻器0203]R62第三電阻器0204]R61第四電阻器0205]R53第五電阻器0206]C22第一電容器0207]C32第二電容器0208]C32第三電容器0209]C29第四電容器0210]C28第五電容器0211]R30第六電阻器0212]C27第六電容器0213]C5第七電容器0214]R23第七電阻器0215]C4第八電容器0216]R13第八電阻器0217]R44第九電阻器0218]C20第六電容器0219]R25第十電阻器0220]R28第十一電阻器0221]C19第十電容器0222]R40第十二電阻器0223]C21第十一電容器
R41第十三電阻器
R12第十四電阻器
R51第十五電阻器
R49第十六電阻器
R50第十七電阻器
R48第十八電阻器
權(quán)利要求
1.一種用于在第一和第二系統(tǒng)(Si，S2)之間進(jìn)行信號傳輸?shù)姆椒ǎ?其中所述第一和第二系統(tǒng)(Si，S2)經(jīng)由電流回路(L)相互連接，其中經(jīng)由所述電流回路(L)在第一頻率范圍(AB)內(nèi)傳輸直流信號并且在第二頻率范圍(DB)內(nèi)傳輸交流信號，其中將所述直流信號和交流信號疊加，其中所述交流信號用于數(shù)字信號傳輸，而所述直流信號用于模擬信號傳輸， 其特征在于利用控制單元(CPU)，產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)流(Ul)，其中對要在所述電流回路(L)中設(shè)置的直流信號和交流信號進(jìn)行數(shù)字加密， 將所述第一數(shù)據(jù)流(Ul)傳輸?shù)诫娏鬏敵鲭娐?S)，由所述電流輸出電路( 將所傳輸?shù)牡谝粩?shù)據(jù)流(Ul)轉(zhuǎn)換為電流信號，其中所述電流信號由疊加后的直流信號和交流信號構(gòu)成，或者由所述電流輸出電路( 將所傳輸?shù)牡谝粩?shù)據(jù)流(Ul)轉(zhuǎn)換為直流信號和交流信號， 以及在所述電流回路(L)中設(shè)置所述電流信號或者所述直流信號和交流信號。
2.如權(quán)利要求1所述的用于信號傳輸?shù)姆椒?，其特征在于由控制單元產(chǎn)生至少第一控制信號，其中對要在電流回路中設(shè)置的交流信號和直流信號進(jìn)行數(shù)字加密，并且由控制單元產(chǎn)生至少第二控制信號，其中對要在電流回路中設(shè)置的直流信號進(jìn)行數(shù)字加密。
3.如權(quán)利要求2所述的用于信號傳輸?shù)姆椒?，其特征在于利用所述第一控制信號，產(chǎn)生至少一個數(shù)值，所述數(shù)值對應(yīng)于要設(shè)置的交流信號。
4.如權(quán)利要求2所述的用于信號傳輸?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟诶盟龅谝豢刂菩盘?，產(chǎn)生數(shù)值序列，其中所述序列對應(yīng)于要設(shè)置的交流信號。
5.如權(quán)利要求3所述的用于信號傳輸?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟谝驭潜忍匚粚挼母袷疆a(chǎn)生數(shù)值或者序列中的單獨(dú)數(shù)值，其中η是自然數(shù)，特別是3或4。
6.如權(quán)利要求2至5之一所述的用于信號傳輸?shù)姆椒?，其特征在于利用所述第二控制信號，產(chǎn)生對應(yīng)于要設(shè)置的直流信號的數(shù)值，尤其是位寬小于m比特的數(shù)值，其中m是自然數(shù)。
7.如之前權(quán)利要求之一所述的用于信號傳輸?shù)姆椒?，其特征在于表示交流信號的序列中的至少一個數(shù)值被特別縮放為DC信號的數(shù)值的位寬。
8.如權(quán)利要求6或7之一所述的用于信號傳輸?shù)姆椒?，其特征在于表示交流信號的序列中的至少一個數(shù)值以及要設(shè)置的DC信號的數(shù)值被合并，特別是相加，并且被轉(zhuǎn)換為第一數(shù)據(jù)流。
9.如權(quán)利要求8所述的用于信號傳輸?shù)姆椒?，其特征在于利用?shù)字delta-sigma調(diào)制器執(zhí)行所述轉(zhuǎn)換，所述數(shù)字delta-sigma調(diào)制器根據(jù)輸入值以一階或二階進(jìn)行操作， 所述輸入值取決于要設(shè)置的直流信號和/或交流信號，所述輸入值特別地從對應(yīng)于要設(shè)置的交流信號和/或要設(shè)置的DC信號的數(shù)值的序列的至少一個數(shù)值導(dǎo)出。
10.如之前權(quán)利要求之一所述的用于信號傳輸?shù)姆椒?，其特征在于將電流回?L)中設(shè)置的直流信號和交流信號轉(zhuǎn)換為第二數(shù)據(jù)流(U2)， 在所述第二數(shù)據(jù)流(似)中對所述直流信號和交流信號進(jìn)行數(shù)字加密， 并且所述第二數(shù)據(jù)流(似)從電流輸出電路( 傳輸回控制單元(CPU)。
11.如之前權(quán)利要求之一所述的用于信號傳輸?shù)姆椒?，其特征在于對所述電流回路中設(shè)置的疊加后的直流和交流信號進(jìn)行采樣并且轉(zhuǎn)換為第二數(shù)據(jù)流。
12.如之前權(quán)利要求之一所述的用于信號傳輸?shù)姆椒?，其特征在于減小所述第二數(shù)據(jù)流的采樣速率，尤其是利用抽取濾波器。
13.如之前權(quán)利要求之一所述的用于信號傳輸?shù)姆椒?，其特征在于從特別抽取的第二數(shù)據(jù)流，特別是抽取的第二數(shù)據(jù)流，確定第一數(shù)值，所述第一數(shù)值表示在電流回路中設(shè)置的直流和交流信號。
14.如之前權(quán)利要求之一所述的用于信號傳輸?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟趶乃龅谝粩?shù)值導(dǎo)出第二數(shù)值，所述第二數(shù)值對應(yīng)于電流回路中設(shè)置的直流信號，并且從所述第一數(shù)值導(dǎo)出第三數(shù)值，所述第三數(shù)值對應(yīng)于電流回路中設(shè)置的交流信號。
15.如之前權(quán)利要求之一所述的用于信號傳輸?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟趯?jīng)采樣的尤其是經(jīng)抽取的直流和/或交流信號，特別是經(jīng)抽取的信號，執(zhí)行頻率響應(yīng)校正。
16.如之前權(quán)利要求之一所述的用于信號傳輸?shù)姆椒?，其特征在于特別利用正交解調(diào)器將所述第三數(shù)值轉(zhuǎn)換或解碼為可由控制單元讀取的信號并且傳輸?shù)剿隹刂茊卧?br> 17.如之前權(quán)利要求之一所述的用于信號傳輸?shù)姆椒?，其特征在于所述第一?shù)據(jù)流(Ul)和/或第二數(shù)據(jù)流(似)跨過流電隔離器(GB)進(jìn)行傳輸。
18.如之前權(quán)利要求之一所述的用于信號傳輸?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟诶每刂茊卧?CPU)將電流回路(L)中設(shè)置并且被傳輸回的DC信號和/或AC信號的值與期望的值進(jìn)行比較。
19.如之前權(quán)利要求之一所述的用于信號傳輸?shù)姆椒?，其特征在于提供操作模式，在該操作模式下，利用第一?shù)據(jù)流(Ul)預(yù)先確定可在電流回路(L)中設(shè)置的DC信號的最大值，在所述操作模式下，電流回路(L)中的DC信號的值進(jìn)一步被第二系統(tǒng)(S2)中提供的單元限制為小于或等于預(yù)先確定的最大值的值，并且在所述操作模式下，電流回路(L)中設(shè)置的DC信號的值經(jīng)由第二數(shù)據(jù)流(U2)傳輸?shù)娇刂茊卧?CPU)。
20.如之前權(quán)利要求之一所述的用于信號傳輸?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟陔娏骰芈分性O(shè)置的交流信號基本上是正弦曲線交流信號，其中高達(dá)且包括六階的正弦曲線AC信號的泛頻相對于正弦曲線AC信號的基本振蕩幅度衰減至少30dB的值。
21.如之前權(quán)利要求之一所述的用于信號傳輸?shù)姆椒?，其特征在于七階或更高階的至少一個泛頻相對于基本振蕩幅度衰減小于30dB的值。
22.一種用于在第一和第二系統(tǒng)(S1，S》之間進(jìn)行信號傳輸?shù)碾姎夂?或電子電路其中所述第一和第二系統(tǒng)(Si，S2)經(jīng)由電流回路(L)相互連接，其中所述電流回路(L)用于在第一頻率范圍(AB)內(nèi)傳輸直流信號并且在第二頻率范圍(DB)內(nèi)傳輸交流信號，其中將所述交流信號和直流信號疊加，其中所述直流信號用于模擬信號傳輸而所述交流信號用于數(shù)字信號傳輸， 其特征在于提供控制單元(CPU)，其用于產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)流(Ul)，對要在所述電流回路(L)中設(shè)置的直流信號和交流信號進(jìn)行數(shù)字加密，提供第一傳輸單元，其用于將所述第一數(shù)據(jù)流(Ul)傳輸?shù)诫娏鬏敵鲭娐?S)， 并且所述電流輸出電路( 用于將傳輸?shù)牡谝粩?shù)據(jù)流(Ul)轉(zhuǎn)換為電流信號，其中所述電流信號由疊加的直流信號和交流信號構(gòu)成，或者所述電流輸出電路( 用于將傳輸?shù)牡谝粩?shù)據(jù)流(Ul)轉(zhuǎn)換為直流信號和交流信號。
23.如之前權(quán)利要求所述的電氣和/或電子電路，其特征在于提供數(shù)字切換單元，其利用由所述控制單元輸出的第一控制信號，特別是數(shù)字控制信號，產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)流，特別是要在電流回路中設(shè)置的AC信號。
24.如之前權(quán)利要求之一所述的電氣和/或電子電路，其特征在于所述控制單元具有數(shù)字通信接口，特別是串行數(shù)字通信接口，并且所述數(shù)字通信接口用于在數(shù)字切換單元和控制單元之間傳輸表示要設(shè)置的交流信號的控制信號。
25.如之前權(quán)利要求之一所述的電氣和/或電子電路，其特征在于所述數(shù)字切換單元用于根據(jù)所述控制單元經(jīng)由數(shù)字通信接口傳輸?shù)目刂菩盘柈a(chǎn)生至少一個數(shù)值或數(shù)值序列，其中所述數(shù)值或序列對應(yīng)于要在電流回路中設(shè)置的交流信號，其中所述數(shù)值特別以η比特位寬的格式存在。
26.如之前權(quán)利要求之一所述的電氣和/或電子電路，其特征在于提供寄存器，其能夠特別利用第二控制信號從所述控制單元進(jìn)行操作，并且所述寄存器用于輸出與要設(shè)置的直流信號相對應(yīng)的數(shù)值，其中所述數(shù)值以m比特位寬的格式存在。
27.如之前權(quán)利要求之一所述的電氣和/或電子電路，其特征在于提供第一信號處理單元，其包括用于特別根據(jù)表示直流信號和交流信號的數(shù)值產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)流(Ul)的數(shù)字sigma-delta調(diào)制器(DM)。
28.如之前權(quán)利要求之一所述的電氣和/或電子電路，其特征在于以以下方式實(shí)現(xiàn)sigma-delta調(diào)制器(DM)所述sigma-delta調(diào)制器(DM)能夠作為可從要在電流回路中設(shè)置的交流信號和直流信號導(dǎo)出的輸入值的函數(shù)、以一或二階進(jìn)行操作。
29.如之前權(quán)利要求之一所述的電氣和/或電子電路，其特征在于提供同步單元，其用于將傳輸?shù)牡谝粩?shù)據(jù)流與預(yù)先確定的時鐘信號同步。
30.如之前權(quán)利要求之一所述的電氣和/或電子電路，其特征在于所述電流輸出電路( 具有帶低通特征曲線的第一濾波器(F)，所述第一濾波器(F)將傳輸?shù)牡谝粩?shù)據(jù)流(Ul)轉(zhuǎn)換為模擬電壓。
31.如之前權(quán)利要求之一所述的電氣和/或電子電路，其特征在于所述電流輸出電路的電氣和/或電子組件在空間上由導(dǎo)電跡線圍繞，其中所述導(dǎo)電跡線被主動保持為基本上與所述電氣和/或電子組件相同的DC電勢。
32.如之前權(quán)利要求之一所述的電氣和/或電子電路，其特征在于所述電流輸出電路( 具有第二信號處理單元，其將電流回路(L)中設(shè)置的直流信號和/或交流信號轉(zhuǎn)換為第二數(shù)據(jù)流(U2)，其中在所述第二數(shù)據(jù)流中對所述直流信號和交流信號進(jìn)行數(shù)字加密。
33.如之前權(quán)利要求之一所述的電氣和/或電子電路，其特征在于所述第二信號處理單元具有模擬delta-sigma調(diào)制器(AM)，其用于產(chǎn)生第二數(shù)據(jù)流 (U2)。
34.如之前權(quán)利要求之一所述的電氣和/或電子電路，其特征在于用于調(diào)制的模擬delta-sigma調(diào)制器(AM)的回路濾波器是時間連續(xù)濾波器。
35.如之前權(quán)利要求之一所述的電氣和/或電子電路，其特征在于提供第二傳輸單元，其用于將第二數(shù)據(jù)流(似)傳輸?shù)娇刂茊卧?CPU)。
36.如之前權(quán)利要求之一所述的電氣和/或電子電路，其特征在于提供抽取濾波器，特別是CIC濾波器，其用于改變第二數(shù)據(jù)流的采樣速率。
37.如之前權(quán)利要求之一所述的電氣和/或電子電路，其特征在于所述抽取濾波器輸出表示電流回路中設(shè)置的直流信號和交流信號的數(shù)值或數(shù)值序列。
38.如之前權(quán)利要求之一所述的電氣和/或電子電路，其特征在于提供濾波器，特別是滑動平均濾波器，其將表示電流回路中設(shè)置的直流信號和交流信號的數(shù)值的第一部分和數(shù)值的第二部分彼此分離，其中所述第一部分對應(yīng)于電流回路中設(shè)置的交流信號，并且其中所述第二部分對應(yīng)于電流回路中設(shè)置的直流信號。
39.如之前權(quán)利要求之一所述的電氣和/或電子電路，其特征在于所述寄存器還用于處理數(shù)值的第二部分。
40.如之前權(quán)利要求之一所述的電氣和/或電子電路，其特征在于將所述第一部分饋送至正交解調(diào)器，其產(chǎn)生可由控制單元讀取的信號，特別是RxD信號和載波檢測信號。
41.如之前權(quán)利要求之一所述的電氣和/或電子電路，其特征在于所述RxD信號和載波檢測信號可經(jīng)由控制單元的數(shù)字通信接口 UART進(jìn)行傳送。
42.如之前權(quán)利要求之一所述的電氣和/或電子電路，其特征在于電流回路中設(shè)置的交流信號是實(shí)質(zhì)的正弦曲線交流信號，其中高達(dá)并且包括六階的正弦曲線AC信號的泛頻相對于正弦曲線AC信號的基本振蕩幅度衰減至少30dB的值。
43.如之前權(quán)利要求之一所述的電氣和/或電子電路，其特征在于七階或更高階的至少一個泛頻相對于基本振蕩幅度衰減小于30dB的值。
44.具有如權(quán)利要求22至43之一所述的電氣和/或電子電路的過程和/或自動化技術(shù)的現(xiàn)場設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在第一和第二系統(tǒng)(S1，S2)之間進(jìn)行信號傳輸?shù)姆椒ǎ龅谝缓偷诙到y(tǒng)(S1，S2)經(jīng)由電流回路(L)互連。經(jīng)由電流回路(L)在第一頻率范圍(AB)內(nèi)傳輸直流信號并且在第二頻率范圍(DB)內(nèi)傳輸交流信號。直流信號和交流信號被疊加，并且交流信號用于數(shù)字信號傳輸而直流信號用于模擬信號傳輸?？刂茊卧?CPU)產(chǎn)生第一數(shù)據(jù)流(U1)，其中要在電流回路(L)中調(diào)整的直流信號和交流信號被數(shù)字加密，并且第一數(shù)據(jù)流(U1)被傳輸?shù)诫娏鬏敵鲭娐?S)，并且傳輸?shù)牡谝粩?shù)據(jù)流(U1)被電流輸出電路(S)轉(zhuǎn)換為電流信號，電流信號由疊加的直流信號和交流信號構(gòu)成，或者電流輸出電路(S)將傳輸?shù)牡谝粩?shù)據(jù)流(U1)轉(zhuǎn)換為直流信號和交流信號。在電流回路(L)中調(diào)整電流信號或者直流信號和交流信號。
文檔編號H04L25/02GK102439925SQ201080013962
公開日2012年5月2日 申請日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月25日
發(fā)明者比約恩·哈斯, 貝恩特·馬林格 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾測量及調(diào)節(jié)技術(shù)分析儀表兩合公司