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WO1988007130A1 - Digitalized hybridizable current-regulating circuit for positive and negative current control circuits - Google Patents

Digitalized hybridizable current-regulating circuit for positive and negative current control circuits Download PDF

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WO1988007130A1
WO1988007130A1 PCT/DE1988/000107 DE8800107W WO8807130A1 WO 1988007130 A1 WO1988007130 A1 WO 1988007130A1 DE 8800107 W DE8800107 W DE 8800107W WO 8807130 A1 WO8807130 A1 WO 8807130A1
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WO
WIPO (PCT)
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circuit
current
digital
arrangement according
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE1988/000107
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hermann Gässler
Klaus Harsch
Wolfgang Kosak
Rolf Reischl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of WO1988007130A1 publication Critical patent/WO1988007130A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/28Interface circuits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current 
    • G05F1/46Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
    • G05F1/56Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/2017Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils using means for creating a boost current or using reference switching
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/20Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
    • F02D2041/202Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
    • F02D2041/2058Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit using information of the actual current value

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for regulating positive and negative currents through an electromagnetic consumer with a series connection of at least one measuring resistor and the consumer.
  • a circuit arrangement is known, for example, from DE-OS 33 25 044 and is used in connection with internal combustion engines for current regulation by means of a direct current controller, for example a solenoid valve for metering fuel.
  • a direct current controller for example a solenoid valve for metering fuel.
  • a series connection of two or a bridge connection of four current control elements, in each case in series with the measuring resistor and the consumer is provided.
  • a P u lsd a uer / voltage voltage converter with an integrating device in which an operational amplifier is connected to a capacitance.
  • the output value of the integrating device can be set to a selectable initial value by bridging the integrating device.
  • the output value can be stored by means of a switching element.
  • a current control circuit which operates according to the "sample-and-hold" principle with capacitances is relatively slow and entails a not inconsiderable expenditure on software and hardware, namely for the timing, memory requirement and the generation of the control signals or for the capacities which are highly accurate ( Sample) and large (hold). For the latter reason, such circuits can also be practically not represented in an integrated design. Since they work analogously, they are also not compatible with computers.
  • the circuit arrangement according to the invention for controlling positive and negative currents through an electromagnetic consumer with a series connection of at least one measuring resistor and the consumer, in which a digital input stage is provided which has at least one digital / analog converter, has the particular advantage that due to the digita len mode of operation a very quick reaction of the circuit arrangement to changed operating conditions is achieved »The control is extremely simple because one command is sufficient. Large and precise capacities are no longer required, and therefore extensive integration or hybridization of the circuit can be carried out. With the circuit arrangement according to the invention, a high-precision two-quadrant current control with simultaneous suppression of interference signals by short settling times can be achieved.
  • two 4-bit digital / analog converters are provided; good resolution can be achieved with the eight bits.
  • the output signal of the converter is advantageously in one or each of an amplifier circuit converted into a proportional current signal. If the input stage is provided with a control circuit to which not only the (8-bit) input signals but also other digital control signals can be applied, the control by the software is particularly simple since all digital signals can be transferred in parallel.
  • a current control circuit downstream of the input stage with a current / voltage converter the inputs of which are supplied with the proportional current signal or a signal derived from a high-precision voltage source, preferably a bandgap reference source, and the output signal of which a voltage signal derived from the proportional current signal is connected receive particularly accurate voltage signal.
  • a bandgap reference the entire circuit arrangement can be implemented as a completely balanced output stage hybrid. This leads to increased operational safety and cost savings, since there is no need for testing and / or adjustment work in the control unit.
  • a switching circuit is connected to the control circuit, from which switching devices can be actuated in response to the digital control signals.
  • These each switch on a range signal from the high-precision voltage source or an associated range current path with the associated measuring resistor of the consumer.
  • a particularly high resolution in the range of one per thousand can be achieved with little effort.
  • These current sources can be switched to the consumer by means of further switching devices which can be actuated by the switching circuit and are arranged between current sources and the consumer; the current control is then switched off and the current through the consumer is determined only by these current sources.
  • the changeover switch can be acted upon by an emergency operation signal and, in response to this, switches off switching devices arranged in the respective areas.
  • protective circuits can also be provided in a simple manner, for example against short-circuiting of the consumer or excessive supply voltages. All of the embodiments described above can be integrated or hybridized.
  • FIG. 1 shows an advantageous embodiment of a circuit according to the invention
  • FIG. 2 shows its construction as a hybrid with an integrated circuit and external components.
  • the embodiment is a scarf Regulation of the current by an electromagnetic pressure actuator, which is arranged in a bypass line of a mechanical injection system of an internal combustion engine.
  • An electronic correction in mechanical injection can thus be achieved by influencing the control current for the pressure actuator. It is evident that this requires a high level of accuracy in terms of both resolution and reproducibility.
  • FIG. 1 shows a circuit arrangement which essentially has two parts, an input stage 10 and the actual current control circuit 40.
  • the current I S through a pressure regulator DS is to be controlled as a function of digital input information D0, D1, ..., D8, which are present with additional control information D8,, .., D11 at the input of the input stage.
  • the input stage 10 has a 12-bit latch 12 which is put into operation by means of an EN (enable) command.
  • the digital input signals D0, ..., D7 are transferred in parallel to two downstream digital / analog converters 14, 24.
  • Each of the converters 14, 24 is designed as a 4-bit converter and consequently the first four bits D0,..., D3 are applied to the digital / analog converter 14 and the second four bits D4 to the other digital / analog converter 24 , ..., D7 handed over.
  • the control information D8, ..., D11 is transferred via a line 22 to a changeover circuit 116, the function of which will be explained in more detail below.
  • An associated amplification circuit is connected downstream of each of the digital / analog converters 14 or 24, and zuar an amplifier circuit 16, 18, 20 for the converter 14 and an amplifier circuit 26, 28, 30 for the converter 24.
  • the output signal of the converter 14 is fed to one input (+) of an operational amplifier 16, the other input (-) with a terminal of a resistor 20 (1 kiloohm) and the emitter of an npn transistor 18 is connected.
  • the other terminal of resistor 20 is connected to ground.
  • the output of the digital / analog converter 24 is connected to one input (+) of an operational amplifier 26, the other input (-) of which is connected to a connection of a resistor 30 (16 kilohms), the other connection of which is connected to ground, and connected to the emitter of an NPN transistor 28.
  • the collectors of the transistors 18, 28 are connected to one another. A current of up to 1.70 mA can be emitted by the transistors 18, 28 on the collector side.
  • a reference current source in which a voltage source 32 leads to an input (-) of an operational amplifier 34, the other input (+) of which is connected to a voltage divider made up of resistors 36, 38 which is connected to a high-precision reference voltage source 52 is connected and is supplied by it with a reference voltage U R of 3.750 V.
  • the two reference sources 32 and 52 are designed as bandgap sources that do not require any adjustment per se, but the reference source 52 can be adjusted on the IC for drift optimization.
  • the reference voltage source 52 is also connected to a voltage divider composed of resistors 54, 56, 58, 60 and 62, of which the latter (62) can be trimmed.
  • the taps of the voltage divider lead to four connection points of a switch 46.
  • these connection points are designated (from top to bottom in FIG. 1) 3, 2, 1 and SAS and thus give three control ranges 3, 2 and 1 and a special area SAS (fuel cut-off), which are explained in more detail below.
  • the switch 46 that is to say its range selection, is controlled via the switching circuit 116, as indicated by an arrow correspondingly marked with (46), as a function of the digital control information D8,..., D11.
  • the collective tap of the switch 46 is connected to an input (+) of a current / voltage converter 42, the other input (-) of which is the amplified output signal (0 to 1.7 mA) of the analog / digital converter 14, 24.
  • This amplified signal therefore generates a voltage drop of up to 1.7 V at a resistor 44 connected to the input (-), the other terminal of which is connected to the output of the current / voltage converter 42, since the resistor 44 has a resistance value of 1 kilohm .
  • the corresponding range signal of the switch 46 is therefore connected to this 1.7 V.
  • the voltage U S is present as a control voltage at an input (+) of an operational amplifier 50 connected as a comparator, the other input (-) of which is connected to the collective tap of a switch 48, the individual taps 48.1, 48.2 and 48.3 of which are each connected to a measuring resistor stand RM1, RM2 or RM3 are connected. While switch 46 therefore uses its taps 46.1, 46.2 and 46.3 to select the reference voltage for the respective area 1, 2 and 3, switch 48 assigns the measuring resistor RM1, RM2 and RM3 associated with the respective area. The switches 46, 48 are therefore correspondingly controlled synchronously via the switching circuit 116, which is further indicated by the arrow marked (48).
  • the output of the comparator 50 is connected to the base of a transistor 64 (area 1), 74 (area 2) and 84 (area 3). Since the circles for areas 1, 2 and 3 essentially correspond to one another, only area 1 is discussed in detail below.
  • the collector of transistor 64 is connected to ground, the emitter is connected to a current source 94 and to the base of a further transistor 66 and to a connection of a switch 68, the other connection of which is connected to ground.
  • the switch 68 can be controlled by the switching circuit 116.
  • the collector of transistor 66 like the other connection of current source 94, is connected to a supply voltage U B.
  • the emitter of the transistor 66 is connected to the terminal 48.1 of the switch 48 and the measuring resistor RM1 for the area 1, which is connected in series with the consumer, the pressure regulator DS and consequently through which the current I S flows. Furthermore, the emitter of the transistor 66 is connected to a current source 70 which can be connected to ground via a switch 72 which can be actuated by the switching circuit 116.
  • Corresponding components are provided in the other two areas 2 and 3, namely transistors 74 and 84 corresponding to transistor 64 and transistor 66 corresponding to transistor 66 sistors 76 and 86.
  • area 1 is active and areas 2 and 3 are inactive. This results from the position of the switches 46 and 48, in which the taps 46.1 and 48.1 are switched through. Further, the switch 68 opens, transistor 66 would otherwise be blocked, and switch 72 is closed. By blocking the transistors 76, 86 as a result of the closed switches 78, 88, the regions 2 and 3 are switched off.
  • the pressure actuator DS is also connected to an input of an operational amplifier 106, at the other input of which the highly precise voltage UR is applied.
  • the output of the operational amplifier 106 is connected to the base of a transistor 108, the emitter of which is connected to ground and the collector of which is connected to the other connection of the pressure actuator DS.
  • the operational amplifier 50 with one of the power output stages 66, 76 or 86 (depending on the position of the switch 48), represents a voltage follower and therefore the voltage U S is established at the associated terminal X, Y or Z, provided the terminal current
  • the common connection of the measuring resistors RM1, RM2, RM3 and the pressure actuator DS is also connected to an input (+) of a comparator 104, the other input (-) of which is at 1.7 V.
  • the comparator 104 is used for short-circuit detection.
  • the comparator 104 switches off the current paths via the transistors 66, 76, 86 via its output, which is connected to the switches 68, 78, 88.
  • an overvoltage protection circuit 114 is shown schematically in FIG. 1, which outputs a corresponding output signal to the switching circuit 116 in the event of overvoltage conditions and causes the switching circuit 116 to switch off all analog functions (everything except 10, 16).
  • SAS overrun fuel cutoff
  • a certain current level is to be delivered to the pressure actuator DS, without being influenced by the input information DO, ..., D7.
  • the switch circuit 116 actuates several switches on the basis of a specific bit combination D8,..., D11, specifically switch 46 with tap 46.
  • SAS is switched through and switches 110 (current source 118) and 112 (current source 100) become switched simultaneously.
  • overrun cut-off I S less than or equal to -45 mA
  • in emergency operation I S between -1 mA and +1 mA.
  • the resolution corresponds to the LSB (least significant bit) of the 8-bit input signal.
  • the maximum control current in area 3 could be increased up to 140 mA.
  • an LSB corresponds to a current of 0.098 mA.
  • the extraordinarily high resolution that can be achieved with the circuit arrangement according to the invention can be seen from a comparison of the 0.098 with the 140 mA, namely this corresponds to a resolution in the range of 0.7 ° / oo, ie less than one per thousand.
  • FIG. 2 t schematic. how the circuit arrangement 10, 40 shown in FIG. 1 is largely integrated in an integrated circuit. Overall, a hybrio is obtained in which the integrated circuit with the three measuring resistors RM1, RM2 and RM3 and additional capacitors for protection and interference suppression purposes is switched off.
  • the terminal designations "A", "B" and so on in FIG. 2 correspond to the terminal designations of Ficiur 1.

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Abstract

A circuit arrangement for regulating positive and negative currents passing through an electromagnetic consumer has at least one measuring resistance connected in series with the consumer and a digital input stage having at least one digital/analog converter.

Description

Digitalisierte hybridisierbare Stromregelschaltung für positive und negative Steuerströme Digitized hybridizable current control circuit for positive and negative control currents

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Regelung positiver und negativer Ströme durch einen elektromagnetischen Verbraucher mit einer Reihenschaltung zumindest eines Meßwiderstands und des Verbrauchers. Eine derartige Schaltungsanordnung ist beispielsweise aus der DE-OS 33 25 044 bekannt und dient in Verbindung mit Brennkraftmaschinen zur Stromregelung durch einen Gleichstromsteller, beispielsweise ein Magnetventil zur Kraftstoffzumessung. Bei der bekannten Schaltung ist entweder eine Reihenschaltung von zwei oder aber eine Brückenschaltung von vier Stromsteuerorganen, jeweils in Reihe mit dem Meßwiderstand und dem Verbraucher, vorgesehen.The invention relates to a circuit arrangement for regulating positive and negative currents through an electromagnetic consumer with a series connection of at least one measuring resistor and the consumer. Such a circuit arrangement is known, for example, from DE-OS 33 25 044 and is used in connection with internal combustion engines for current regulation by means of a direct current controller, for example a solenoid valve for metering fuel. In the known circuit, either a series connection of two or a bridge connection of four current control elements, in each case in series with the measuring resistor and the consumer, is provided.

Weiterhin ist beispielsweise aus der DE-OS 33 23 694 ein P u lsd a uer/ Spa nnung s- Wandler mit einer integrierenden Einrichtung bekannt geworden, bei der ein Operationsverstärker mit einer Kapazität beschaltet ist. Vor.jeder Wandlung kann der Ausgangswert der integrierenden Einrichtung durch die Überbrückung der integrierenden Einrichtung auf einen wählbaren Anfangswert gesetzt werden. Weiterhin ist eine Speicherung des Ausgangswerts mittels eines Schaltelements möglich. Eine nacn dem "Sample-and-Hold" -Prinzip mit Kapazitäten arbeitende Stromregelschaltung ist verhältnismäßig langsam und hat einen nicht unerheblichen Soft- und Hardwareaufwand zur Folge, nämlich für die Zeitsteuerung, Speicherbedarf und die Generierung der Steuersignale beziehungsweise für die Kapazitäten, die hochgenau (Sample) und groß (Hold) sein müssen. Aus dem letztgenannten Grunde lassen sich derartige Schaltungen auch praktisch nicht in integrierter Bauweise darstellen. Da sie analog arbeiten, sind sie darüber hinaus nicht rechnerkompatibel.Furthermore, for example from DE-OS 33 23 694 a P u lsd a uer / voltage voltage converter with an integrating device is known in which an operational amplifier is connected to a capacitance. Before each conversion, the output value of the integrating device can be set to a selectable initial value by bridging the integrating device. Furthermore, the output value can be stored by means of a switching element. A current control circuit which operates according to the "sample-and-hold" principle with capacitances is relatively slow and entails a not inconsiderable expenditure on software and hardware, namely for the timing, memory requirement and the generation of the control signals or for the capacities which are highly accurate ( Sample) and large (hold). For the latter reason, such circuits can also be practically not represented in an integrated design. Since they work analogously, they are also not compatible with computers.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Regelung positiver und negativer Ströme durch einen elektromagnetischen Verbraucher mit einer Reihenschaltung zumindest eines Meßwiderstands und des Verbrauchers, bei der eine digitale Eingangsstufe vorgesehen ist, die zumindest einen Digital/Analog-Wandler aufweist, hat insbesondere den Vorteil, daß aufgrund der digita len Arbeitsweise eine sehr schnelle Reaktion der Schaltungsanordnung auf geänderte Betriebszustände erreicht wird» Die Ansteuerung ist äußerst einfach, da ein Befehl genügt. Große und genaue Kapazitäten sind nicht mehr erforderlich, und daher läßt sich eine weitgehende Integration oder Hybridisierung der Schaltung durchführen. Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann eine hochpräzise Zwei-Quadranten-Stromregelung bei gleichzeitiger Ausblendung von Störsignalen durch kurze Einschwingzeiten bewerkstelligt werden.The circuit arrangement according to the invention for controlling positive and negative currents through an electromagnetic consumer with a series connection of at least one measuring resistor and the consumer, in which a digital input stage is provided which has at least one digital / analog converter, has the particular advantage that due to the digita len mode of operation a very quick reaction of the circuit arrangement to changed operating conditions is achieved »The control is extremely simple because one command is sufficient. Large and precise capacities are no longer required, and therefore extensive integration or hybridization of the circuit can be carried out. With the circuit arrangement according to the invention, a high-precision two-quadrant current control with simultaneous suppression of interference signals by short settling times can be achieved.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zwei 4 Bit-Digital/Analogwandler vorgesehen; durch die acht Bit läßt sich eine gute Auflösung erreichen. Das Ausgangssignal der Wandler wird vorteilhafterweise in einer beziehungsweise je einer Verstarkerschaltung in ein proportionales Stromsignal umgewandelt. Ist die Eingangsstufe mit einer Steuerschaltung versehen, an die nicht nur die (8 Bit) Eingangssignale, sondern auch weitere digitale Steuersignale anlegbar sind, so gestaltet sich die Ansteuerung durch die Software besonders einfach, da sämtliche digitale Signale parallel übergeben werden können.In an advantageous embodiment of the invention, two 4-bit digital / analog converters are provided; good resolution can be achieved with the eight bits. The output signal of the converter is advantageously in one or each of an amplifier circuit converted into a proportional current signal. If the input stage is provided with a control circuit to which not only the (8-bit) input signals but also other digital control signals can be applied, the control by the software is particularly simple since all digital signals can be transferred in parallel.

Bei einer der Eingangsstufe nachgeschalteten Stromregelschaltung mit einem Strom/Spannungswandler, dessen Eingängen das proportionale Stromsignal beziehungsweise ein aus einer hochpräzisen Spannungsquelle, vorzugsweise einer Bandgap-Referenzquelle, abgeleitetes Signal zugeführt wird, und dessen Ausgangssignal ein von dem proportionalen Stromsignal abgeleitetes Spannungsignal aufgeschältet ist, wird ein besonders genaues Spannungssignal erhalten. Infolge der Verwendung einer Bandgap-Referenz läßt sich die gesamte Schaltungsanordnung als vollständig abgeglichener Endstufenhybrid ausführen. Dies führt zu einer erhöhten Betriebssicherheit und Kostenersparnissen, da im Steuergerät Prüf- und/oder Abgleicharbeiten entfallen können.In the case of a current control circuit downstream of the input stage with a current / voltage converter, the inputs of which are supplied with the proportional current signal or a signal derived from a high-precision voltage source, preferably a bandgap reference source, and the output signal of which a voltage signal derived from the proportional current signal is connected receive particularly accurate voltage signal. As a result of the use of a bandgap reference, the entire circuit arrangement can be implemented as a completely balanced output stage hybrid. This leads to increased operational safety and cost savings, since there is no need for testing and / or adjustment work in the control unit.

Besonders große Vorteile ergeben sich, wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung an die Steuerschaltung eine Umschaltschaltung angeschlossen ist, von der in Reaktion auf die digitalen Steuersignale Schaltvorrichtungen betätigbar sind. Diese schalten jeweils ein Bereichssignal der hochpräzisen Spannungsquelle beziehungsweise einen zugehörigen Bereichs-Strompfad mit zugehörigem Meßwiderstand des Verbrauchers ein. Durch die Unterteilung des gesamten Strombereichs in vorzugsweise drei Bereiche läßt sich mit geringem Aufwand eine besonders hohe Auflösung im Bereich von einem Promille erreichen. Durch weitere von der Umschaltschaltung betätigbare Schaltvorrichtungen, die zwischen Stromquellen und dem Verbraucher angeordnet sind, lassen sich diese Stromquellen auf den Verbraucher schalten; die Stromregelung ist dann ausgeschaltet und der Strom durch den Verbraucher wird nur noch durch diese Stromquellen bestimmt. Dies bietet in Hinblick auf besondere Betriebszustände Vorteile, beispielsweise bei einer Schubabschaltung bei Brennkraftmaschinen. Weiterhin sollten auch außergewöhnliche Betriebszustände beherrschbar sein und hierzu ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Umschaltschaltung von einem Notlaufsignal beaufschlagbar ist und in Reaktion hierauf in den jeweiligen Bereichen angeordnete Schaltvorrichtungen ausschaltet.Particularly great advantages result if, according to a further advantageous embodiment of the invention, a switching circuit is connected to the control circuit, from which switching devices can be actuated in response to the digital control signals. These each switch on a range signal from the high-precision voltage source or an associated range current path with the associated measuring resistor of the consumer. By dividing the entire current range into preferably three ranges, a particularly high resolution in the range of one per thousand can be achieved with little effort. These current sources can be switched to the consumer by means of further switching devices which can be actuated by the switching circuit and are arranged between current sources and the consumer; the current control is then switched off and the current through the consumer is determined only by these current sources. This offers advantages with regard to special operating conditions, for example in the case of a fuel cut-off in internal combustion engines. Furthermore, exceptional operating states should also be manageable and for this purpose, according to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the changeover switch can be acted upon by an emergency operation signal and, in response to this, switches off switching devices arranged in the respective areas.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung lassen sich weiterhin auf einfache Weise Schutzschaltungen, etwa gegen Kurzschluß des Verbrauchers oder zu hohe Versorgungsspannungen, vorsehen. Sämtliche voranstehend beschriebenen Ausführungsformen lassen sich integrieren beziehungsweise hybridisieren.In the circuit arrangement according to the invention, protective circuits can also be provided in a simple manner, for example against short-circuiting of the consumer or excessive supply voltages. All of the embodiments described above can be integrated or hybridized.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, aus welchem weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Hierbei zeigt Figur 1 eine vorteilhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltung und Figur 2 deren Aufbau als Hybrid mit einer integrierten Schaltung und äußeren Bauteilen.The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment shown in the drawing, from which further advantages and features emerge. 1 shows an advantageous embodiment of a circuit according to the invention and FIG. 2 shows its construction as a hybrid with an integrated circuit and external components.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Bei dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Schal

Figure imgf000007_0001
Regeln des Stroms dureh einen elektromagnetischen Drucksteller, der in einer Bypass-Leitung einer mechanischen Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Über αie Beeinflussung des Steuerstroms für den Drucksteller laßt sich so eine elektronische Korrektur bei einer mechanischen Einspritzung erreichen. Es ist offenbar, daß hierfür eine hohe Genauigkeit sowohl in Hinblick auf die Auflosung als auch die Reproduzierbarkeit erforderlich ist.The embodiment is a scarf
Figure imgf000007_0001
Regulation of the current by an electromagnetic pressure actuator, which is arranged in a bypass line of a mechanical injection system of an internal combustion engine. An electronic correction in mechanical injection can thus be achieved by influencing the control current for the pressure actuator. It is evident that this requires a high level of accuracy in terms of both resolution and reproducibility.

In Figur 1 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, die im wesentlichen zwei Teile aufweist, eine Eingangsstufe 10 und die eigentliche Stromregelschaltung 40. Der Strom IS durch einen Drucksteller DS soll in Abhängigkeit von digitalen Eingangsinformationen D0, D1, ..., D8 geregelt werden, die mit zusatzlichen Steuerinformationen D8, ,.., D11 am Eingang der Eingangsstufe anliegen.1 shows a circuit arrangement which essentially has two parts, an input stage 10 and the actual current control circuit 40. The current I S through a pressure regulator DS is to be controlled as a function of digital input information D0, D1, ..., D8, which are present with additional control information D8,, .., D11 at the input of the input stage.

Hierzu weist die Eingangsstufe 10 ein 12 Bit-Latch 12 auf, das über einen Befehl EN (Enable) in Betrieb gesetzt wird. Die digitalen Eingangssignale D0, ..., D7 werden parallel an zwei nachgeschaltete Digital/ Analog-Wandler 14, 24 übergeben. Jeder der Wandler 14, 24 ist als 4 Bit-Wandler ausgeführt und demzufolge werden an den Digital/Analog-Wandler 14 die ersten vier Bits D0, ..., D3 und an den anderen Digital/ Analog-Wandler 24 die zweiten vier Bits D4, ..., D7 übergeben. Gleichzeitig werden die Steuerinformationen D8, ..., D11 über eine Leitung 22 an eine Umschaltschaltung 116 übergeben, deren Funktion nachstenend noch genauer erläutert wird.For this purpose, the input stage 10 has a 12-bit latch 12 which is put into operation by means of an EN (enable) command. The digital input signals D0, ..., D7 are transferred in parallel to two downstream digital / analog converters 14, 24. Each of the converters 14, 24 is designed as a 4-bit converter and consequently the first four bits D0,..., D3 are applied to the digital / analog converter 14 and the second four bits D4 to the other digital / analog converter 24 , ..., D7 handed over. At the same time, the control information D8, ..., D11 is transferred via a line 22 to a changeover circuit 116, the function of which will be explained in more detail below.

Jedem der Digital/ Analog-Wandler 14 beziehungsweise 24 ist eine zugehörige Verstarkungsschaltung nachgeschaltet, und zuar eine Verstärkerschaltung 16, 18, 20 für den Wandler 14 beziehungsweise eine Verstärkerschaltung 26, 28, 30 für den Wandler 24. Das Ausgangssignal des Wandlers 14 wird dem einen Eingang (+) eines Operationsverstärkers 16 zugeführt, dessen anderer Eingang (-) mit einem Anschluß eines Widerstanαs 20 (1 Kiloohm) und dem Emitter eines npn-Transistors 18 verbunden ist. Der andere Anschluß des Widerstands 20 ist an Masse angeschlossen. In entsprechender Weise ist der Ausgang des Digital/ Analog-Wandlers 24 mit dem einen Eingang (+) eines Operationsverstärkers 26 verbunden, dessen anderer Eingang (-) mit einem Anschluß eines Widerstands 30 (16 Kiloohm), dessen anderer Anschluß an Masse gelegt ist, und mit dem Emitter eines npn-Transistors 28 verbunden. Die Kollektoren der Transistoren 18, 28 sind miteinander verbunden. Kollektorseitig ist ein Strom von bis zu 1,70 mA von den Transistoren 18, 28 abgebbar. Weiterhin ist in der Eingangsstufe 10 noch eine schematisch als Referenzstromquelle bezeichnete Baugruppe vorgesehen, bei der eine Spannungsquelle 32 an einen Eingang (-) eines Operationsverstärkers 34 führt, dessen anderer Eingang (+) mit einem Spannungsteiler aus Widerständen 36, 38 verbunden ist, der an eine hochpräzise Referenzspannungsquelle 52 angeschlossen ist und von dieser mit einer Referenzspannung UR von 3,750 V versorgt wird. Die beiden Referenzquellen 32 und 52 sind als Bandgap-Quellen ausgeführt, die an sich keinen Abgleich benötigen, jedoch kann die Referenzquelle 52 zur Driftoptimierung auf dem IC abgeglichen werden.An associated amplification circuit is connected downstream of each of the digital / analog converters 14 or 24, and zuar an amplifier circuit 16, 18, 20 for the converter 14 and an amplifier circuit 26, 28, 30 for the converter 24. The output signal of the converter 14 is fed to one input (+) of an operational amplifier 16, the other input (-) with a terminal of a resistor 20 (1 kiloohm) and the emitter of an npn transistor 18 is connected. The other terminal of resistor 20 is connected to ground. In a corresponding manner, the output of the digital / analog converter 24 is connected to one input (+) of an operational amplifier 26, the other input (-) of which is connected to a connection of a resistor 30 (16 kilohms), the other connection of which is connected to ground, and connected to the emitter of an NPN transistor 28. The collectors of the transistors 18, 28 are connected to one another. A current of up to 1.70 mA can be emitted by the transistors 18, 28 on the collector side. Furthermore, in the input stage 10 there is also a module, schematically referred to as a reference current source, in which a voltage source 32 leads to an input (-) of an operational amplifier 34, the other input (+) of which is connected to a voltage divider made up of resistors 36, 38 which is connected to a high-precision reference voltage source 52 is connected and is supplied by it with a reference voltage U R of 3.750 V. The two reference sources 32 and 52 are designed as bandgap sources that do not require any adjustment per se, but the reference source 52 can be adjusted on the IC for drift optimization.

Die Referenzspannungsquelle 52 ist weiterhin an einen Spannungsteiler aus Widerständen 54, 56, 58, 60 und 62 angeschlossen, von denen der letztere (62) trimmbar ist. Die Abgriffe des Spannungsteilers führen zu vier Anschlußpunkten eines Schalters 46. Im Einzelnen sind diese Anschlußpunkte mit (von oben nach unten in Figur 1) 3, 2, 1 und SAS bezeichnet und geben so drei Regelbereiche 3, 2 und 1 sowie einen besonderen Bereich SAS (Schubabschaltung) an, die nachstehend noch genauer erläutert werden.The reference voltage source 52 is also connected to a voltage divider composed of resistors 54, 56, 58, 60 and 62, of which the latter (62) can be trimmed. The taps of the voltage divider lead to four connection points of a switch 46. In detail, these connection points are designated (from top to bottom in FIG. 1) 3, 2, 1 and SAS and thus give three control ranges 3, 2 and 1 and a special area SAS (fuel cut-off), which are explained in more detail below.

Gesteuert wird der Schalter 46, das heißt dessen Bereichswahl, über die Umschaltschaltung 116, wie durch einen entsprechend mit (46) gekennzeichneten Pfeil angedeutet ist, und zwar in Abhängigkeit von der digitalen Steuerinformation D8 , ..., D11.The switch 46, that is to say its range selection, is controlled via the switching circuit 116, as indicated by an arrow correspondingly marked with (46), as a function of the digital control information D8,..., D11.

Der Sammelabgriff des Schalters 46 ist mit einem Eingang (+) eines Strom/Spannungs-Wandlers 42 verbunden, dessen anderem Eingang (-) das verstärkte Ausgangssignal (0 bis 1,7 mA) der Analog/Digitalwandler 14, 24 zugeführt ist. Dieses verstärkte Signal erzeugt daher an einem am Eingang (-) angeschlossenen Widerstand 44, dessen anderer Anschluß mit dem Ausgang des Strom/Spannungswandlers 42 verbunden ist, einen Spannungsabfall von bis zu 1,7 V, da der Widerstand 44 einen Widerstandswert von 1 Kiloohm aufweist. Diesen 1,7 V wird daher das entsprechende Bereichssignal des Schalters 46 zugeschaltet. Die Widerstände 54 bis 62 sind dabei so gewählt, daß, ausgehend von UR = 3,750 V, am Anschluß 3 des Schalters 46 eine Spannung von 3,625 V liegt, am Anschluß 2 3,410 V, am Anschluß 1 3,070 V und am Anschluß SAS 3,188 V. Die Spannung US am Ausgang des Strom/Spannungswandlers 42 beträgt daher (im Bereich 3) (1,7 + 3,625) V = 5,325 V. Entsprechend ergeben sich in den Bereichen 2 und 1 maximale Spannungen US von 5,11 beziehungsweise 4,77 V.The collective tap of the switch 46 is connected to an input (+) of a current / voltage converter 42, the other input (-) of which is the amplified output signal (0 to 1.7 mA) of the analog / digital converter 14, 24. This amplified signal therefore generates a voltage drop of up to 1.7 V at a resistor 44 connected to the input (-), the other terminal of which is connected to the output of the current / voltage converter 42, since the resistor 44 has a resistance value of 1 kilohm . The corresponding range signal of the switch 46 is therefore connected to this 1.7 V. Resistors 54 to 62 are selected so that, starting from UR = 3.750 V, there is a voltage of 3.625 V at connection 3 of switch 46, 3.410 V at connection 2, 3.070 V at connection 1 and 3.188 V at connection SAS. The voltage U S at the output of the current / voltage converter 42 is therefore (in the area 3) (1.7 + 3.625) V = 5.325 V. Accordingly, in areas 2 and 1 there are maximum voltages U S of 5.11 and 4, respectively. 77 V.

Die Spannung US liegt als Steuerspannung an einem Eingang (+) eines als Komparator geschalteten Operationsverstärkers 50 an, dessen anderer Eingang (-) mit dem Sammelabgriff eines Schalters 48 verbunden ist, dessen einzelne Abgriffe 48.1, 48.2 und 48.3 jeweils an einen Meßwider stand RM1, RM2 beziehungsweise RM3 angeschlossen sind. Während Schalter 46 über seine Abgriffe 46.1, 46.2 und 46.3 daher die Referenzspannung für den jeweiligen Bereich 1, 2 und 3 auswählt, wird mit Schalter 48 der dem jeweiligen Bereich zugehörige Meßwiderstand RM1, RM2 und RM3 zugeordnet. Die Schalter 46, 48 werden daher entsprechend synchron über die Umschaltschaltung 116 gesteuert, was weiterhin durch den mit (48) gekennzeichneten Pfeil angedeutet ist.The voltage U S is present as a control voltage at an input (+) of an operational amplifier 50 connected as a comparator, the other input (-) of which is connected to the collective tap of a switch 48, the individual taps 48.1, 48.2 and 48.3 of which are each connected to a measuring resistor stand RM1, RM2 or RM3 are connected. While switch 46 therefore uses its taps 46.1, 46.2 and 46.3 to select the reference voltage for the respective area 1, 2 and 3, switch 48 assigns the measuring resistor RM1, RM2 and RM3 associated with the respective area. The switches 46, 48 are therefore correspondingly controlled synchronously via the switching circuit 116, which is further indicated by the arrow marked (48).

Der Ausgang des Komparators 50 ist jeweils an die Basis eines Transistors 64 (Bereich 1), 74 (Bereich 2) und 84 (Bereich 3) angeschlossen. Da die Kreise für die Bereiche 1, 2 und 3 im wesentlichen einander entsprechen wird nachfolgend nur der Bereich 1 im Einzelnen besprochen.The output of the comparator 50 is connected to the base of a transistor 64 (area 1), 74 (area 2) and 84 (area 3). Since the circles for areas 1, 2 and 3 essentially correspond to one another, only area 1 is discussed in detail below.

Der Kollektor des Transistors 64 ist an Masse angeschlossen, der Emitter mit einer Stromquelle 94 und mit der Basis eines weiteren Transistors 66 und mit einem Anschluß eines Schalters 68 verbunden, dessen anderer Anschluß an Masse liegt. Der Schalter 68 ist von der Umschaltschaltung 116 steuerbar. Der Kollektor des Transistors 66 liegt, ebenso wie der andere Anschluß der Stromquelle 94, an einer Versorgungsspannung UB. Der Emitter des Transistors 66 ist mit dem Anschluß 48.1 des Schalters 48 und dem Meßwiderstand RM1 für den Bereich 1 verbunden, der in Reihe zum Verbraucher, dem Drucksteller DS geschaltet ist und demzufolge vom Strom IS durchflössen wird. Weiterhin ist der Emitter des Transistors 66 mit einer Stromquelle 70 verbunden, die über einen von der Umschaltschaltung 116 betätigbaren Schalter 72 an Masse gelegt werden kann.The collector of transistor 64 is connected to ground, the emitter is connected to a current source 94 and to the base of a further transistor 66 and to a connection of a switch 68, the other connection of which is connected to ground. The switch 68 can be controlled by the switching circuit 116. The collector of transistor 66, like the other connection of current source 94, is connected to a supply voltage U B. The emitter of the transistor 66 is connected to the terminal 48.1 of the switch 48 and the measuring resistor RM1 for the area 1, which is connected in series with the consumer, the pressure regulator DS and consequently through which the current I S flows. Furthermore, the emitter of the transistor 66 is connected to a current source 70 which can be connected to ground via a switch 72 which can be actuated by the switching circuit 116.

In den beiden anderen Bereichen 2 und 3 sind entsprechende Bauteile vorgesehen, und zwar entsprechend dem Transistor 64 die Transistoren 74 und 84, dem Transistor 66 die Tran sistoren 76 und 86. αer Stromquelle 94 die Stromquellen 96 und 95, den Schalter 68 die Schalter 78 und 88, dem Meßwiderstand RM1 die Meßwiderstände RM2 und RM3, der Stromquelle 70 die Stromquellen 80 und 90, und dem Schalter 72 die Schalter 82 und 92.Corresponding components are provided in the other two areas 2 and 3, namely transistors 74 and 84 corresponding to transistor 64 and transistor 66 corresponding to transistor 66 sistors 76 and 86. αer current source 94, current sources 96 and 95, switch 68, switches 78 and 88, measuring resistor RM1, measuring resistors RM2 and RM3, current source 70, current sources 80 and 90, and switch 72, switches 82 and 92 .

Bei dem in Figur 1 dargestellten Betriebszustand ist der Bereich 1 aktiv und die Bereiche 2 und 3 sind inaktiv. Dies ergibt sich aus der Stellung der Schalter 46 und 48, bei denen die Abgriffe 46.1 und 48.1 durchgeschaltet s i n d . W e it er h i n i st d er S c h a lt er 68 g eö f f n et , b e i d e ssen Schließen sonst Transistor 66 gesperrt würde, und Schalter 72 ist geschlossen. Durch Sperrung der Transistoren 76, 86 infolge der geschlossenen Schalter 78, 88 sind die Bereiche 2 und 3 abgeschaltet.In the operating state shown in FIG. 1, area 1 is active and areas 2 and 3 are inactive. This results from the position of the switches 46 and 48, in which the taps 46.1 and 48.1 are switched through. Further, the switch 68 opens, transistor 66 would otherwise be blocked, and switch 72 is closed. By blocking the transistors 76, 86 as a result of the closed switches 78, 88, the regions 2 and 3 are switched off.

Der Drucksteller DS ist weiterhin dort, wo er mit den Meßwidefständen RM1, RM2 und RM3 verbunden ist, an einen Eingang eines Operationsverstärkers 106 angeschlossen, an dessen anderem Eingang die hochgenaue Spannung UR anliegt. Der Ausgang des Operationsverstärkers 106 ist mit der Basis eines Transistors 108 verbunden, dessen Emitter mit Masse und dessen Kollektor mit dem anderen Anschluß des Druckstellers DS. Der Operationsverstärker 50 stellt mit jeweils einer der Leistungsendstufen 66, 76 oder 86 (abhängig vonder Stellung des Schalters 48) einen Spannungsfolger dar und daher stellt sich die Spannung US an der zugehörigen Klemme X, Y oder Z ein, sofern der KlemmenstromWhere it is connected to the measuring resistors RM1, RM2 and RM3, the pressure actuator DS is also connected to an input of an operational amplifier 106, at the other input of which the highly precise voltage UR is applied. The output of the operational amplifier 106 is connected to the base of a transistor 108, the emitter of which is connected to ground and the collector of which is connected to the other connection of the pressure actuator DS. The operational amplifier 50, with one of the power output stages 66, 76 or 86 (depending on the position of the switch 48), represents a voltage follower and therefore the voltage U S is established at the associated terminal X, Y or Z, provided the terminal current

I x, Iy, Iz Werte im Bereich der Klemmenbelastbarkeit annimmt, nämlich Ix = -25...10 mA, Iy -50...10 mA und 145...10 mA (beziehungsweise 45 mA (StromquellenI x , I y , I z assumes values in the range of the terminal load capacity, namely I x = -25 ... 10 mA, I y -50 ... 10 mA and 145 ... 10 mA (or 45 mA (current sources

118 und 90)). Dieses stromverstärkte Signal Ux , Uy oder118 and 90)). This current-amplified signal U x , U y or

Uz dient über den zugehörigen Bereichs-Meßwiderstand RM1, RM2 oder RM3 , den Operationsverstärker 106 und die Leistungsendstufe 108 zur Regelung des Verbraucherstroms Iς nach der Beziehung: IS = (Ux,y,z - UR)/RM1,2,3. Der gemeinsame Anschluß der Meßwiderstände RM1, RM2 , RM3 und des Druckstellers DS ist darüber hinaus an einen Eingang (+) eines Komparators 104 angeschlossen, dessen anderer Eingang (-) an 1,7 V liegt. Der Komparator 104 dient zur Kurzschlußerkennung. Falls nämlich am Drucksteller DS ein Kurzschluß auftritt, also Klemme K auf Massepotential liegt, schaltet der Komparator 104 über seinen Ausgang, der mit den Schaltern 68, 78, 88 verbunden ist, die Strompfade über die Transistoren 66, 76, 86 aus.U z is used via the associated range measuring resistor RM1, RM2 or RM3, the operational amplifier 106 and the power output stage 108 to regulate the consumer current Iς according to the relationship: I S = (U x, y, z - U R ) / RM1,2, 3rd The common connection of the measuring resistors RM1, RM2, RM3 and the pressure actuator DS is also connected to an input (+) of a comparator 104, the other input (-) of which is at 1.7 V. The comparator 104 is used for short-circuit detection. If a short circuit occurs at the pressure actuator DS, that is to say terminal K is at ground potential, the comparator 104 switches off the current paths via the transistors 66, 76, 86 via its output, which is connected to the switches 68, 78, 88.

Weiterhin ist in Figur 1 noch schematisch eine Überspannungs-Schutzschaltung 114 dargestellt, die bei Überspannungsbedingunggen ein entsprechendes Ausgangssignal an die Umschaltschaltung 116 abgibt und diese zum Abschalten aller Analogfunktionen (alles außer 10, 16) veranlaßt.Furthermore, an overvoltage protection circuit 114 is shown schematically in FIG. 1, which outputs a corresponding output signal to the switching circuit 116 in the event of overvoltage conditions and causes the switching circuit 116 to switch off all analog functions (everything except 10, 16).

Neben dem "normalen" Betriebszustand, bei dem je nach der vorliegenden Steuerinformation D8, ..., D11 einer der Bereiche 1, 2 oder 3 eingeschaltet und im gewählten Bereich eine Regelung des Stroms IS durch den Verbraucher DS mit äußerst hoher Auflösung durchgeführt wird, gibt es noch zwei weitere Betriebszustände, in denen besondere Bedingungen herrschen. Der eine Betriebszustand ist die Schubabschaltung (SAS). Hierbei soll ein bestimmter Strompegel an den Drucksteller DS geliefert werden, und zwar ohne Beeinflussung durch die Eingangsinformation DO, ..., D7. Hierzu werden von der Umschaltschaltung 116 aufgrund einer bestimmten Bitkombinati-on D8, ..., D11 mehrere Schalter betätigt, und zwar wird Schalter 46 mit dem Abgriff 46. SAS durchgeschaltet und die Schalter 110 (Stromquelle 118) und 112 (Stromquelle 100) werden gleichzeitig geschaltet. Sind die Stromquellen 100, 118 in den Stromkreis mit DS geschaltet, so werden gleichzeitig alle drei Bereiche (RM1, RM2, RM3) ausgeschaltet, also die Regelung von IS außer Kraft gesetzt. Der Strom IS durch DS wird dann nur noch durch die Stromquellen 100, 102 und 118, 90 bestimmt. Der zweite außergewöhnliche Betriebszustand betrifft den Notlauffall. Hierfür wird ein entsprechendes Signal NL an die Umschaltschaltung 116 gegeben, die daraufhin sowohl die Bereiche 1, 2 und 3 als auch die Schubabschaltung inaktiviert. Als einzige ( nichtgeschaltete) Stromquelle verbleibt nunmehr die Stromquelle 102.In addition to the "normal" operating state, in which, depending on the control information D8,..., D11 present, one of the areas 1, 2 or 3 is switched on and in the selected area the current I S is regulated by the consumer DS with extremely high resolution , there are two further operating states in which special conditions prevail. One of the operating states is the overrun fuel cutoff (SAS). In this case, a certain current level is to be delivered to the pressure actuator DS, without being influenced by the input information DO, ..., D7. For this purpose, the switch circuit 116 actuates several switches on the basis of a specific bit combination D8,..., D11, specifically switch 46 with tap 46. SAS is switched through and switches 110 (current source 118) and 112 (current source 100) become switched simultaneously. If the current sources 100, 118 are connected to the circuit with DS, all three areas (RM1, RM2, RM3) are switched off at the same time, that is to say the regulation of I S is overridden. The current I S through DS is then only determined by the current sources 100, 102 and 118, 90. The second exceptional operating condition concerns an emergency operation. For this purpose, a corresponding signal NL is given to the switching circuit 116, which then deactivates both the areas 1, 2 and 3 and the overrun fuel cutoff. The current source 102 now remains as the only (non-switched) current source.

Mit der in Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wurden folgende Betriebswerte erreicht:The following operating values were achieved with the circuit arrangement according to the invention shown in FIG. 1:

im Bereich 1: IS von -10 mA bis +15 mA bei einer Auflösung von 0,098 mA; im Bereich 2 IS zwischen -10 mA und +40 mA bei einer Auflösung von 0,196 mA; im Bereich 3 IS von -10 mA bis +126 mA bei einer Auflösung von 0,533 mA; bei Schubabschaltung: IS kleiner oder gleich -45 mA; und bei Notlauf: IS zwischen -1 mA und +1 mA. Hierbei entspricht die Auflösung jeweils dem LSB (least significant bit) des 8 Bit-Eingangssignals. Der maximale Steuerstrom im Bereich 3 könnte bis auf 140 mA erhöht werden. Bei dem Digital/ Analog-Wandler entspricht ein LSB einem Strom von 0,098 mA . Die außerordentlich hohe Auflösung, die mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erreichbar ist, geht aus einem Vergleich der 0,098 mit den 140 mA hervor, dies entspricht nämlich einer Auflösung im Bereich von 0,7 °/oo, also weniger als einem Promille. Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil liegt also insbesondere darin, daß die hohe Auflösung von 0,098 mA nur in dem Bereich realisiert wird (Is = -10...15 mA) , in welchem sie auch tatsächlich benötigt wird. Auf diese Weise kann der sonst erforderlich gewordene Aufwand einer Analog/Digital-Wandlung, die voa allem technisch nicht als vollintegrierte Lösung zu verwirklichen wäre, vermieden und derart die Vollintegration realisiert werden. Hierdurch kann eine äußerst fein abgestufte Regelung des Druckstellers DS und damit eine sehr genaue Korrektur einer mechanischen Einspritzanlage für Brennkraftmaschinen auf elektronischem Wege bereitgestellt werden. Figur 2

Figure imgf000014_0001
t schematisch. wie die in Figur 1 dargestellte Schaltungsanordnung 10, 40 in einer integrierten Schaltung zum überwiegenden Teil integriert ist. Insgesamt wird ein Hybrio erhalten, bei dem die integrierte Schaltung mit den drei Meßwiderständen RM1, RM2 und RM3 sowie zusätzlichen Kondensatoren für Schutz- und Entstörzwecke Deschaltet ist. Die Klemmenbezeichnungen "A", "B" und so weiter in Figur 2 entsprechen den Klemmenbezeichnungen von Ficiur 1. in the range 1: I S from -10 mA to +15 mA with a resolution of 0.098 mA; in the range 2 I S between -10 mA and +40 mA with a resolution of 0.196 mA; in the 3 I S range from -10 mA to +126 mA with a resolution of 0.533 mA; with overrun cut-off: I S less than or equal to -45 mA; and in emergency operation: I S between -1 mA and +1 mA. The resolution corresponds to the LSB (least significant bit) of the 8-bit input signal. The maximum control current in area 3 could be increased up to 140 mA. With the digital / analog converter, an LSB corresponds to a current of 0.098 mA. The extraordinarily high resolution that can be achieved with the circuit arrangement according to the invention can be seen from a comparison of the 0.098 with the 140 mA, namely this corresponds to a resolution in the range of 0.7 ° / oo, ie less than one per thousand. The advantage that can be achieved with the invention is, in particular, that the high resolution of 0.098 mA is only achieved in the range (Is = -10 ... 15 mA) in which it is actually required. In this way, the otherwise required effort of an analog / digital conversion, which above all would not be technically feasible as a fully integrated solution, can be avoided and the full integration can be realized in this way. In this way, an extremely finely graduated control of the pressure actuator DS and thus a very precise correction of a mechanical injection system for internal combustion engines can be provided electronically. Figure 2
Figure imgf000014_0001
t schematic. how the circuit arrangement 10, 40 shown in FIG. 1 is largely integrated in an integrated circuit. Overall, a hybrio is obtained in which the integrated circuit with the three measuring resistors RM1, RM2 and RM3 and additional capacitors for protection and interference suppression purposes is switched off. The terminal designations "A", "B" and so on in FIG. 2 correspond to the terminal designations of Ficiur 1.

Claims

A n s p r ϋ c h e Claims 1. Schaltungsanordnung zur Regelung positiver und negativer Ströme durch einen elektromagnetischen Verbraucher mit einer Reihenschaltung zumindest eines Meßwiderstands und des Verbrauchers, dadurch gekennzeichnet, daß eine digitale Eingangsstufe (10) zum Empfang digitaler Eingangssignale (D0, ... , D7) vorgesehen ist, die zumindest einen Digital/ Analog-Wandler (14, 24) aufweist.1. Circuit arrangement for controlling positive and negative currents through an electromagnetic consumer with a series circuit of at least one measuring resistor and the consumer, characterized in that a digital input stage (10) for receiving digital input signals (D0, ..., D7) is provided, which has at least one digital / analog converter (14, 24). 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei 4 Bit-Digital/Analog-Wandler (14, 24) vorgesehen sind.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that two 4-bit digital / analog converters (14, 24) are provided. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Digital/ Analog-Wandler (14, 24) eine Verstärkungsschaltung (16, 18, 26, 28) nachgeschaltet ist, von der ein der Ausgangsspannung des Digital/ AnalogWandlers proportionales Stromsignal abgebbar ist.3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the digital / analog converter (14, 24) is followed by an amplification circuit (16, 18, 26, 28) from which a current signal proportional to the output voltage of the digital / analog converter can be emitted is. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsstufe (10) mit einer Steuerschaltung (12) zum Empfang der digitalen Eingangssignale (D0, ..., D7) für den Digital/ Analog-Wandler (14, 24) und zum Empfang digitaler Steuersignale (D8, ..., D11) versehen ist. 4. Circuit arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the input stage (10) with a control circuit (12) for receiving the digital input signals (D0, ..., D7) for the digital / analog converter (14, 24) and for receiving digital control signals (D8, ..., D11). 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsstufe (10) eine Stromregelschaltung (40) nachgeschaltet ist, die einen Strom/Spannungswandler (42) aufweist, an dessen einem Eingang (-) das proportionale Stromsignal und an dessen anderem Eingang (+) ein aus einer hochpräzisen Spannungsquelle (52), vorzugsweise einer Bandgap-Quelle (52), abgeleitetes Signal anliegt und von dem an seinem Ausgang ein Spannungssignal abgebbar ist, dem zur Erzeugung einer Steuerspannung (US) ein über einen Widerstand (44) von dem proportionalen Stromsignal abgeleitetes Spannungssignal aufgeschaltet ist.5. Circuit arrangement according to claim 3 or 4, characterized in that the input stage (10) is followed by a current control circuit (40) having a current / voltage converter (42), at one input (-) the proportional current signal and at the other Input (+) a signal derived from a high-precision voltage source (52), preferably a bandgap source (52), and from which a voltage signal can be emitted at its output, which is used to generate a control voltage (U S ) via a resistor ( 44) voltage signal derived from the proportional current signal is applied. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung (Uς) an einen Eingang (+) einer Steuerschaltung (50) gelegt ist, der wahlweise eine Bereichs-Leistungsendstufe (66; 76; 86) zur Bereitstellung eines Spannungsfolgers (50, 66; 76v; 86) nachschaltbar ist, dessen Ausgangsspannung (Ux, Uy, Uz) über einen Bereichs-Meßwiderstand (RM1, RM2, RM3) an einen Eingang einer Steuerschaltung (106) angelegt ist, an deren zweitem Eingang ein Signal (UR) der hochpräzisen Spannungsquelle (52) zur Regelung des Verbraucherstroms (IS) nach der Beziehung IS = (Ux,y,z - UR)/RM1,2,3 angelegt ist.6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that the control voltage (Uς) is connected to an input (+) of a control circuit (50) which optionally has a range power output stage (66; 76; 86) for providing a voltage follower (50, 66; 76v; 86), whose output voltage (U x , U y , U z ) is applied via a range measuring resistor (RM1, RM2, RM3) to an input of a control circuit (106), at the second input of which a signal (U R ) of the high-precision voltage source (52) for regulating the consumer current (I S ) according to the relationship I S = (U x, y, z - U R ) / RM1,2,3. 7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an die Steuerschaltung (12) eine Umschaltschaltung (116) angeschlossen ist, von der in Reaktion auf die digitalen Steuersignale (D8, ..., D11) Schaltvorrichtungen (46, 48, 72, 82, 92) betätigbar sind, durch die jeweils ein Bereichssignal der hochpräzisen Spannungsquelle (52) beziehungsweise ein zugehöriger Bereichs-Strompfad, in dem jeweils ein Meßwiderstand (RM1, RM2, RM3) liegt, des Verbrauchers (DS) einschaltbar ist. 7. Circuit arrangement according to one of claims 4 to 6, characterized in that a switching circuit (116) is connected to the control circuit (12), of which in response to the digital control signals (D8, ..., D11) switching devices (46, 48, 72, 82, 92) can be actuated, by means of which an area signal from the high-precision voltage source (52) or an associated area current path, in which a measuring resistor (RM1, RM2, RM3) is located, of the consumer (DS) can be switched on . 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7. dadurcn gekennzeionnet, daß drei Bereichssignaie und drei Bereichs-Meßwiderstände (RM1, RM2, RM3) vorgesehen sind.8. Circuit arrangement according to claim 7. dadurcn gekennzeionnet that three area signals and three area measuring resistors (RM1, RM2, RM3) are provided. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß von der Umschaltschaltung (116) betätigbare Schalt Vorrichtungen (110, 112) vorgesehen sind, die zwischen den Stromquellen (100, 118) und dem Verbraucher (DS) angeordnet sind.9. Circuit arrangement according to claim 7 or 8, characterized in that the switching circuit (116) actuatable switching devices (110, 112) are provided, which are arranged between the current sources (100, 118) and the consumer (DS). 10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis10. Circuit arrangement according to one of claims 7 to 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltschaltung (116) von einem Notlaufsignal (NL) beaufschlagbar ist und in Reaktion hierauf in den jeweiligen Bereichen (1, 2 und9, characterized in that the switching circuit (116) can be acted upon by an emergency operation signal (NL) and in response to this in the respective areas (1, 2 and 3) angeordnete Schaltvorrichtungen (68, 78, 88, 72, 82, 110, 92) ausschaltet, so daß der Verbraucher (DS) stromlos (IS = 0 ± 1 mA) ist.3) arranged switching devices (68, 78, 88, 72, 82, 110, 92) switches off, so that the consumer (DS) is de-energized (I S = 0 ± 1 mA). 11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis11. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine an den Verbraucher (DS) angeschlossene Überwachungsschaltung (104) vorgesehen ist, von der bei einem Kurzschluß am Verbraucher (DS) ein Abschaltsignal abgebbar ist.10, characterized in that a monitoring circuit (104) connected to the consumer (DS) is provided, from which a switch-off signal can be emitted in the event of a short circuit at the consumer (DS). 12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Überspannungs-Schutzschaltung (114) vorgesehen ist, von der bei Überschreitung einer Versorgungsspannung (UB) um einen festlegbaren Wert ein Abschaltsignal abgebbar ist, vorzugsweise an die Umschaltschaltung (116). 12. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 11, characterized in that an overvoltage protection circuit (114) is provided, from which a switch-off signal can be emitted when a supply voltage (U B ) is exceeded, preferably to the switching circuit (116 ).
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