CN111903099A - 在差分信号对上发送信息信号 - Google Patents
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Abstract
本公开描述了在差分信号对上发送信息和/或控制数据信号的本发明实施例。该装置200的这个实施例包括：信息和/或控制数据信号220；平衡差分信号对导体212，其包括正差分导体202和负差分导体204；第一电路网络214，其将数据信号220转换为在平衡差分信号对导体的各个导体202和204上的共模电压；以及，第二电路网络216，其将在平衡差分信号对导体212的各个导体202和204上的共模电压转换回数据信号222；其中，通过平衡差分信号对导体202和204，将第一电路网络214耦合到第二电路网络216。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年4月9日提交的在先提交的美国临时申请USAN 62654900的优先权和权益，该申请出于所有目的以引用方式并入本说明书。
技术领域
本公开涉及发送信息信号。更具体地，本公开涉及在差分信号对上发送信息信号。
背景技术
信息和控制信号通常用于电子系统中，以控制设备的状态或提供设备当前状态的状态指示符，或将信息从源发送到目的站。通常，这些信息和控制信号将专用线用于每个信号，有时还包括一条额外的线以用作接地参考。对于包含信息信号和通信信号混合的电缆，这需要单独的导体用于每个信息信号和每个通信信号。每个导体代表在电缆中增加的成本和潜在的故障点。
差分对广泛用于通信总线和音频总线中，以发送对外界干扰具有鲁棒性(robust)的信号。通过使用在信息对的分支之间的差分电压来确定此信息的状态，从而这些差分对允许长距离发送信息。在这些差分对的每个分支上的共模电压将被忽略。RS485、RS422、LIN总线、CAN总线、以太网和平衡音频都是使用差分对发送信息的通用总线的示例。
图1示出了系统100的现有技术示意图，其示出了具有用于传输信号的多个导体(即，电线)102、104、106的传输电缆112。导体102是差分信号的正接脚。导体104是差分信号的负接脚。并且导体106是信息或控制信号。传输电缆112将信息从设备108传输到设备110。设备108可以是例如具有执行一些任务的一个或多个处理器、内存和/或存储器的控制系统。设备110可以是例如另一控制系统、传感器等，其可以包括一个或多个处理器、内存和/或存储器或其他类型的目标设备。设备108向发射器电路114发送信息信号120。发射器电路114将信息信号转换为差分信号，并使用传输电缆112将信息信号发送到接收器电路116。接收器电路116接收差分信号并将其转换回信息信号122，然后发送到设备110。
[图1]中的信息信号是“单端”的，并且更容易受到射频干扰或传导干扰引起的噪声的影响。在一些实施方式中，还可以存在第四导体，该第四导体承载接地电势参考，针对该接地电势参考来测量其他信号以确定它们的电势差。
这些参考文献中描述了当前技术：
PTL1：美国专利申请USAN 20110286612.幻象电源控制开关。该专利申请描述了一种方法，其中一种设备在与用来传输平衡音频的导体分开的额外导体上利用外部施加的DC幻象电源信号，以控制开关，同时隔离平衡音频。在施加幻象电源时，幻象电源激活接地导体上的继电器，以激活远程开关。音频隔离通过变压器实现。因此，这是一种用于幻象供电设备的方法，该幻象供电设备使用额外的(第四)导体来控制一种在单独导体上的开关。然而，本公开是一种使用平衡信号来发送控制信号而无需额外导体的方法。该参考文献出于所有目的通过引用并入本公开。
PTL2：美国专利申请USAN 20120076325 A1.幻象电源电路。该专利是关于：当通过在第三导体上存在的检测和限制电路向电容式麦克风提供幻象电源时，限制涌入电流。与本公开内容不同，在该参考文献中没有通过共模信号传导来控制或信息数据。该参考文献出于所有目的通过引用并入本公开。
PTL3：美国专利USPN 5199026.令牌环布线集中器。该专利描述了一种基于是否存在幻象电压信号来检测工作站的方法。与本公开内容不同，该参考文献没有描述通过共模信号传导来发送或接收信息数据的方法。该参考文献出于所有目的通过引用并入本公开。
PTL4：美国专利USPN 7573254.使用共模传输在通信转接系统中识别转接线连接的系统和方法。该专利公开了一种用于转接板的方法，该转接板包括端口识别电路，该端口识别电路在幻象模式传输路径上传输控制信号，以跟踪转接线连接。在该专利中公开的实施例中，中心抽头电感器用于将幻象模式信号电感性地耦合到通信信道中的两个差分对上。与本公开内容相反，该参考文献没有描述：通过使用电阻网络或中心抽头变压器电路来叠加共模信号传导从而发送或接收信息数据的方式。该参考文献出于所有目的通过引用并入本公开。
PTL5：美国专利USPN 8638651.使用幻象模式控制信号和相关通信连接器的智能转接系统和方法。该专利总体上涉及通信系统，并且更具体地涉及：在通信系统中自动跟踪电缆连接。该专利描述了一种包括控制信号输入电路的方法，该控制信号输入电路被配置为：将幻象模式控制信号电容性地耦合到导电路径的差分对的至少第一差分对和第二差分对上。与本公开内容不同，该参考文献没有描述：通过使用电阻网络或中心抽头变压器电路来叠加共模信号传导从而发送或接收信息数据的方式。该参考文献出于所有目的通过引用并入本公开。
PTL6：美国专利申请USAN 20120187964.感应电容变化的插头插入检测电路及相关方法和通信连接器。该专利涉及检测插入到通信连接器的插入孔中的插头插入，在该通信连接器的插入孔中接收到使用电抗耦合元件通过该通信连接器的插入孔进行电磁耦合的控制信号。与本公开相反，该专利不涉及使用：通过共模信号传导来发送或接收控制或信息数据。该参考文献出于所有目的通过引用并入本公开。
技术问题
信息和/或控制信号通常用于电子系统中，以控制设备的状态或提供设备当前状态的状态指示符，或将信息从源发送到目的站。通常，这些信息和控制信号将专用线用于每个信号。对于包含信息信号和通信信号混合的电缆，这需要单独的导体用于每个信息信号和每个通信信号。每个导体代表在电缆中增加的成本和潜在的故障点。
问题的解决方案
本公开提供了用于在传输电缆上施加信息信号的独特且不同的方式。与以往不同的创新点在于，不使用额外的导体来发送信息信号。而是，公开的实施例可以使用无源电阻器网络或交流耦合电容器、中心抽头变压器电路或其他类似的电路技术，以将信息信号转换为到差分对的每个分支上的共模电压，以便不干扰通过该差分对发送的数据。
发明的有益效果
本公开具有在以上参考文献中找不到的一个或多个区别特征，包括：(a)本公开使用平衡信号来发送控制或信息信号而无需额外的导体；(b)本公开描述了一种通过共模信号传导来发送或接收控制和/或信息数据的方法；(c)本公开提供使用双向通信和多种方法来传输数据；(d)和/或本公开提供了使用电阻网络或中心抽头变压器电路来叠加共模信号。
本公开的实施例具有优于现有技术的众多优点，包括成本降低、可靠性提高、由于连接器较小而减小了印刷电路板上的空间、和/或允许发送任何控制或信息数据(例如DC逻辑、PWM、串行通信、模拟或数字调制)的可能性。
发明内容
本公开描述了在差分信号对上发送信息和/或控制数据信号的本发明实施例的装置和方法。该装置的这个实施例包括信息和/或控制数据信号；平衡差分信号对导体，其包括正差分导体和负差分导体；第一电路网络，其将数据信号转换为在所述平衡差分信号对导体的各个导体上的共模电压；以及，第二电路网络，其将在所述平衡差分信号对导体的各个导体上的共模电压转换回数据信号；其中，通过平衡差分信号对导体，将第一电路网络耦合到第二电路网络。
本发明的上述实施例可以包括这些附加实施例中的一个或多个，这些附加实施例可以与上述实施例以任何和所有组合来组合。本发明的一个实施例描述了其中第一电路网络和/或第二电路网络包括与交流耦合电容器组合的无源电阻器网络。本发明的一个实施例描述了其中第一电路网络和/或第二电路网络包括中心抽头变压器。本发明的一个实施例描述了其中数据信号是正交振幅调制(QAM)信号。本发明的一个实施例描述了其中数据信号是共模通用输入输出(GPIO)信号。本发明的一个实施例描述了其中第一电路网络和/或第二电路网络包括半导体器件，所述半导体器件包括与交流耦合电容器组合的无源电阻器网络。本发明的一个实施例描述了其中第一电路网络和/或第二电路网络包括半导体器件，所述半导体器件包括中心抽头变压器。
此外，本公开描述了在差分信号对上发送信息和/或控制数据信号的本发明实施例的装置和方法。该装置的这个实施例包括信息和/或控制数据信号；平衡差分信号对导体，其包括正差分导体和负差分导体；第一装置，用于将数据信号转换为在所述平衡差分信号对导体的各个导体上的共模电压；以及，第二装置，用于将在所述平衡差分信号对导体的各个导体上的共模电压转换回数据信号；其中，通过平衡差分信号对导体，将用于转换的第一装置耦合到用于转换的第二装置。
本发明的上述实施例可以包括这些附加实施例中的一个或多个，这些附加实施例可以与上述实施例以任何和所有组合来组合。本发明的一个实施例描述了其中用于转换的第一装置和/或用于转换的第二装置包括与交流耦合电容器组合的无源电阻器网络。本发明的一个实施例描述了其中用于转换的第一装置和/或用于转换的第二装置包括中心抽头变压器。本发明的一个实施例描述了其中数据信号是正交振幅调制(QAM)信号。本发明的一个实施例描述了其中数据信号是共模通用输入输出(GPIO)信号。本发明的一个实施例描述了其中用于转换的第一装置和/或用于转换的第二装置包括半导体器件，所述半导体器件包括与交流耦合电容器组合的无源电阻器网络。本发明的一个实施例描述了其中用于转换的第一装置和/或用于转换的第二装置包括半导体器件，所述半导体器件包括中心抽头变压器。
本公开进一步描述了如本公开中进一步描述的本发明实施例的装置和方法。通过阅读实施例的以下详细描述，本公开的其他和进一步的方面和特征将变得显而易见，所述实施例的详细描述应当说明而不是限制本公开。
附图说明
包括形成本说明书的一部分的附图以描绘本公开的某些方面。通过参考附图中示出的示例性且因此非限制性的实施例，对本公开以及由本公开提供的系统的组件和操作的更清晰的印象将变得更加显而易见，其中相同的附图标记表示相同的组件。注意，附图中示出的特征不必按比例绘制。以下是附图的简要说明：
图1
[图1]示出了具有传输电缆的现有技术传输系统，该传输电缆具有用于信息和通信信号的单独路径。
图2
[图2]示出了根据本公开的实施例的传输系统，其示出了在两个设备之间传输信息。
图3
[图3]公开了根据本公开的实施例的具有信息和/或控制数据信号的传输电缆。
图4
[图4]公开了根据本公开的实施例的具有信息和/或控制数据信号的CAN总线双绞线对。
图5
[图5]公开了根据本公开的实施例的用于转换信息和/或控制数据信号的中心抽头变压器。
图6
[图6]公开了根据本公开的实施例的具有用于转换信息和/或控制数据信号的驱动器晶体管的无源网络。
图7
[图7]公开了根据本公开的实施例的具有用于驱动模拟LED控制信号的驱动器晶体管的模拟音频网络。
图8
[图8]公开了根据本公开的实施例的用于驱动LED控制信号的数字音频网络。
具体实施方式
所公开的实施例应当足够详细地描述本公开的方面，以使本领域普通技术人员能够实践本发明。在不脱离本公开的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行改变。下面的详细描述不应被理解为限制性的，并且本发明仅由所包括的权利要求书限定。
除非在本公开中另有说明，否则示出和描述的具体实施方式仅是示例，并且不应解释为将本公开实现或划分为功能元件的唯一方式。但是，本领域普通技术人员将认识到，实施例可以在没有一个或多个特定细节的情况下，或者在其他装置、系统、组件、方法、部件、材料、零件等的情况下实践。在其他情况下，没有具体示出或详细描述公知的结构、组件、系统、材料或操作，以避免使本发明的实施例的各方面不清楚。尽管可以通过使用特定实施例来说明本发明，但这不是并将本发明限制为任何特定实施例，并且本领域的普通技术人员将认识到附加实施例是容易理解的并且是本发明的一部分。
在下面的描述中，可以框图的形式示出元件、电路和功能，以免在不必要的细节上使本公开不清楚。并且框图定义和在各个框图之间的逻辑划分是特定实现方式的示例。对于本领域普通技术人员而言显而易见的是，本公开可以通过许多其他划分方案来实践。本领域普通技术人员将理解，可以使用多种不同技术和工艺中的任何一种来表示信息和信号。例如，在整个说明书中可以引用的数据、指令、命令、信息、信号、二进制数字、符号和芯片可以由电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或其任何组合形式表示。为了清楚呈现和描述，一些附图可以将信号图示为单个信号。本领域普通技术人员将理解，信号可以代表信号总线，其中该总线可以具有各种位宽，并且本公开可以在包括单个数据信号的任何数量的数据信号上实现。
说明性功能单元包括在本公开中公开的实施例中描述的逻辑块、模块和电路，以更具体地强调它们的实现独立性。可以用通用处理器、专用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立的栅极或晶体管逻辑、分立的硬件组件或被设计为执行本公开中描述的功能的其任何组合来实现或执行功能单元。通用处理器可以是微处理器、任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。通用处理器可被认为是专用处理器，而通用处理器被配置为获取并执行存储在诸如任何类型的内存、存储器和/或存储装置的计算机可读介质上的指令(例如，软件代码)。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核结合的一个或多个微处理器或任何其他这样的配置。
另外，上述说明性功能单元可以包括诸如计算机可读指令的软件或程序，其可以根据可以被描绘为流程表、流程图、结构图或框图的过程来描述。该过程可以将操作动作描述为顺序过程，许多动作可以另一顺序、并行或基本同时执行。此外，可以重新排列动作的顺序。另外，该软件可以包括一个或多个对象、代理、线程、代码行、子例程、单独的软件应用程序、两个或多个行代码或在一个或多个软件应用程序中或在一个或多个处理器上运行的其他合适的软件结构。该软件可以分布在多个代码段、模块、不同程序之间以及通过多个存储设备。类似地，操作数据可以在本公开中在模块内被识别和示出，并且可以任何合适的形式体现并且可以在任何合适的数据结构内组织。可以将操作数据收集为单个数据集，或者可以将操作数据分布在不同位置上，包括不同存储设备上。
本公开中描述的元件可以包括相同元件的多个实例。这些元件通常由数字指示符(例如110)表示，并且具体由数字指示符后跟字母指示符(例如110A)或带有“破折号”的数字指示符(例如110-1)指示。为了便于进行描述，在大多数情况下，元件数量指示器以引入或讨论最多的元件的附图编号开头。例如，图1中的可行元件以1xx格式指定，其中1表示图1，而xx表示唯一元件。
应该理解，使用诸如“第一”、“第二”等的名称对本公开中的元件的任何引用均不限制那些元件的数量或顺序，除非明确说明了这种限制。相反，这些指定可以在本公开中用作区分两个或更多个元件或元件实例的便利方法。对第一和第二元件的引用并不意味着可以仅使用两个元件，或者第一元件必须在第二元件之前。另外，除非另有说明，否则一组元件可以包括一个或多个元件。
在整个说明书中，对“一个实施例(one embodiment)”或“一个实施例(anembodiment)”或类似语言的引用是指在实施例中描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。在整个说明书中，短语“一个实施例(one embodiment)”、“一个实施例(an embodiment)”的出现可以但不一定都指相同的实施例。
在以下详细描述中，参考了图示，该图示形成本公开的一部分，并且在其中通过图示示出了可以实践本公开的特定实施例。足够详细地描述了这些实施例，以使本领域普通技术人员能够实践本公开。然而，在不脱离本公开的真实范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行结构、逻辑和电气改变。本公开中的图示并不意味着任何特定设备或系统的实际视图，而仅仅是用于描述本公开的实施例的理想化表示。所呈现的图示不一定按比例绘制。并且，在附图之间共有的元件可以保持相同或具有相似的数字标记。
还应当理解，在附图/图中描绘的一个或多个元件也可以更分离或集成的方式来实现，或者甚至在某些情况下被删除或使其不可操作，如根据特定应用有用的那样。另外，除非另外特别指出，否则附图/图中的任何信号箭头应仅被视为示例性的，而不是限制性的。本公开的范围应由所附权利要求及其合法等同物确定。
如本文所用，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(includes)”、“包括(including)”、“具有(has)”、“具有(having)”或其任何其他变型旨在覆盖非排他性包含。例如，包括一系列元件的过程、产品、物品或设备不一定仅限于那些元件，而可以包括未明确列出或此类过程、产品、物品或设备固有的其他元件。此外，除非另外指出，否则本文所使用的术语“或”通常旨在表示“和/或”。例如，以下任一条件都满足条件A或B：A为真(或存在)，B为假(或不存在)，A为假(或不存在)，B为真(或存在)，并且A和B都为真(或存在)。如本文所用，在术语“一个(a)”或“一个(an)”之前(以及先行词为一个(a)”或“一个(an)时的“该”)，包括该术语的单数和复数，除非另有明确说明(即，对一个(a)”或“一个(an)的引用清楚地仅表示单数或仅表示复数。另外，如本文的描述中所用，“在...中”的含义包括“在...中”和“在...上”，除非上下文另外明确指出。
为了帮助任何专利局和根据本公开发布的任何专利的任何读者解释所包括的权利要求，申请人希望注意，他们不希望任何所附权利要求或权利要求技术特征来援引美国专利法(法典第三十五编,35U.S.C.)的第112条第(f)款，除非在特定权利要求中明确使用词语“用于……的手段(means for)”或“针对……的步骤(step for)”。
[图2]示出了根据本公开的实施例的传输系统，其示出了在两个设备之间传输信息和/或控制数据信号。传输系统200示出了具有多根导体(即电线)的传输电缆212，用于在设备208和210之间传输信息和/或控制数据信号。设备208可以是例如具有执行一些任务的一个或多个处理器、内存和/或存储器的控制系统。设备210可以是例如另一控制系统、传感器等，其可以包括一个或多个处理器、内存和/或存储器或其他类型的目标设备。设备208将信息和/或控制数据信号220发送到发射器电路214。发射器电路214将来自设备208的数据信号220转换或变换为差分信号，并使用传输电缆212将数据信号发送到接收器电路216。导体202是差分信号的正接脚。导体204是差分信号的负接脚。数据信号以在本公开中其他地方描述的其他实施例中描述的方式通过导体传输。接收器电路216接收差分信号并将其转换或转换回信息和/或控制数据信号222，并发送到设备210。
[图3]公开了根据本公开的实施例的具有传输电缆320的系统300，传输电缆320具有信息和/或控制数据信号。在该实施例中，无源电阻器网络310、312、314以及与交流耦合电容器308、316的组合被用于：在源处将信息信号304转换成在平衡差分对的各个分支上的共模电压。第二无源电阻器网络350、354、352和交流耦合电容器348、356用于将差分对342、346的共模电压转换回信息信号344。这允许数据信号在差分对322、324上传播，从而无需在传输电缆320中使用单独的导体。传输系统300示出了具有多个导体322、324的传输电缆320，所述多个导体322、324用于在第一设备(未示出)和第二设备(未示出)之间传输信息和/或控制数据信号。第一设备可以是例如具有执行某些任务的一个或多个处理器、内存和/或存储器的控制系统。第二设备可以是例如另一控制系统、传感器等，其可以包括一个或多个处理器、内存和/或存储器或其他类型的目标设备。第一设备通过第一接口318将数据信号发送到发射器电路330。发射器电路330将来自第一设备的数据信号304转换或变换为差分信号，并使用传输电缆320将信息和/或控制信号发送到接收器电路332。导体322是差分信号的正接脚。导体324是差分信号的负接脚。无源电阻器网络310、312、314和交流耦合电容器308、316用于将信息信号304转换为在平衡差分对的各个分支上的共模电压。接收器电路332接收差分信号，并将其转换或变换回数据信号344，并发送至第二设备(未示出)。接收器电路332使用第二无源电阻器网络350、354、352和交流耦合电容器348、356将差分对342、346的共模电压转换回数据信号344。数据信号344通过接收器电路332的第二接口358到达第二设备(未示出)。本公开的一个实施例可以如在音频应用中使用，其中POS正差分线322和NEG负差分线324可以传输音频信号。假设图像或视频用于对数据信号导体上引入的噪声相对不敏感的应用中，则数据信号可以是例如载有编码的静止图片或视频的正交振幅调制(QAM)信号。替代地，数据信号可以传输麦克风相对于预设或计算的参考点或传感器的位置的编码表示。数据信号可能例如，传输超声波声纳数据，代表用户面部各部分相对于麦克风的声波图像，该麦克风正在通过导体的差分对捕获并传输该用户的语音，以便例如帮助在会议的远端渲染该用户的更准确的头像。
[图4]公开了根据本公开的实施例400的，传输信息和/或控制数据信号的CAN总线双绞线对420。该实施例可以是汽车应用，其中差分信号420可以传输例如使用诸如CAN总线的众所周知的工业标准编码的数据。信息和/或控制数据信号可以代表汽车数据，例如被监视汽车的轮胎压力。由于这通常是一个缓慢变化的参数，因此可以在接收端对数据信号进行滤波，以消除引入到导体上的噪声。差分信号可以传输加速踏板的位置，因为该位置需要在更具有鲁棒性且无错误的环境中传输。在该实施例400中，无源电阻器网络416、412、418并与交流耦合电容器410、414组合用于：在源处将汽车数据信号406转换为在平衡差分对404、408的各个分支上的共模电压。第二无源电阻器网络446、442、448和交流耦合电容器440、444用于将差分对422、424的共模电压转换回数据信号436。这允许数据信号在差分对422、424上传播，消除了在传输电缆420中对单独导体的需求。系统400示出了具有多个导体422、424的传输电缆420，用于在诸如轮胎压力传感器(未示出)的第一设备与诸如警示灯的第二设备之间传输数据信号。第一设备可以是例如，具有执行一些任务的一个或多个处理器、内存和/或存储器的汽车控制系统或轮胎压力传感器。第二设备可以是例如，另一控制系统、传感器或警示灯等，其可以包括一个或多个处理器、内存和/或存储器或其他类型的目标设备，例如警示灯。第一设备通过第一接口(未示出)将数据信号发送到发射器电路402。发射器电路402将来自第一设备的数据信号406转换或变换为差分信号，并使用传输电缆420将数据信号发送至接收器电路432。导体422是差分信号的正接脚。导体424是差分信号的负接脚。无源电阻器网络416、418、412和交流耦合电容器410、414用于将信息信号406转换为在平衡差分对的各个分支上的共模电压。接收器电路432接收差分信号434、438并将其转换或变换回数据信号436，并发送到警示灯系统，该警示灯系统包括光456、晶体管458、电阻器454、电压450和接地线452。接收器电路432使用第二无源电阻器网络446、442、448和交流耦合电容器440、444，来将差分对422、424的共模电压转换回数据信号436。
[图5]公开了本公开的实施例500，其在源发射器电路502和接收器目的电路522处，使用中心抽头变压器510、530，将信息和/或控制数据信号506、526转换成在平衡差动对504、508和525、528的各个分支上的共模电压，或将在平衡差动对504、508和525、528的各个分支上的共模电压转换成信息和/或控制数据信号506、526。该实施例在噪声环境或具有大量机电频率干扰(EFI)的系统中是有用的。在该实施例500中，中心抽头变压器510用于：在源处将信息和/或控制数据信号506转换为在平衡差分对504、508的各个分支上的共模电压。第二中心抽头变压器530用于：将差分对524、528的共模电压转换回数据信号526。这允许数据信号在差分对514、516上传播，消除了在传输电缆512中对单独导体的需求。传输系统500示出了具有多个导体514、516的传输电缆512，其用于在第一设备(未示出)和第二设备(未示出)之间传输数据信号。第一设备可以是例如具有执行某些任务的一个或多个处理器、内存和/或存储器的控制系统。第二设备可以是例如另一控制系统、传感器等，其可以包括一个或多个处理器、内存和/或存储器或其他类型的目标设备。第一设备将数据信号发送到发射器电路502。发射器电路502将来自第一设备的数据信号506转换或变换为差分信号，并使用传输电缆512将数据信号发送至接收器电路522。导体514是差分信号的正接脚。导体516是差分信号的负接脚。中心抽头变压器530用于将数据信号526转换成在平衡差分对的各个分支上的共模电压。接收器电路522接收差分信号并将其转换或变换回数据信号526，并发送给第二设备。
图6公开了根据本公开实施例的具有用于传输信息和/或控制数据信号的驱动器晶体管的无源网络。本公开的该实施例600还可以结合如图所示的驱动器晶体管620，以确保电缆620上的电压降可以允许信息和/或控制数据信号610、650在接收端被恢复。选择VCC1 614电压，以确保通过电缆的电压降不下降到所需的阈值以下，所需的阈值是使晶体管620的Vbe导通所需的阈值。可以基于所选导体和预期负载电流，来轻松计算预期电压降。VCC2 654是接收电路642的系统电压。系统600示出了具有多个导体634、636的传输电缆632，该导体634、636用于在耦合至发射器电路602的第一设备(未示出)与耦合至接收器电路642的第二设备(未示出)之间传输数据信号。第一设备可以是例如具有执行某些任务的一个或多个处理器、内存和/或存储器的控制系统。第二设备可以是例如另一控制系统、传感器等，其可以包括一个或多个处理器、内存和/或存储器或其他类型的目标设备。第一设备通过第一接口将数据信号发送到发射器电路602。发射器电路602将来自第一设备的数据信号610转换或变换为差分信号，并使用传输电缆632将数据信号发送到接收器电路642。导体634是差分信号的正接脚。导体636是差分信号的负接脚。在本实施例600中，源发射器电路602具有无源电阻器网络624、628、630，并与交流耦合电容器622、626结合使用，在源处将数据信号606转换为在平衡差分对604、608的各个分支上的共模电压。该实施例的特征在于驱动器晶体管电路620，其在接收器处提供适当的电压降。从第一设备接收到的数据信号610通过带有VCC1 614、电阻器612和接地616的晶体管620。接收器电路642具有第二无源电阻器网络664、668、670和交流耦合电容器662、666，用于将差分对644、648的共模电压转换回到数据信号646。这允许数据信号在差分对634、636上传输，消除了在传输电缆632中对单独导体的需要。数据信号646通过具有VCC2 654、电阻652和接地656的晶体管660，来产生被传输到第二装置的数据信号650。
[图7]公开了根据本公开的实施例的具有用于驱动模拟LED控制信号的驱动器晶体管的模拟音频网络700。如图所示，本公开的另一实施例还可以通过差分模拟音频发送共模通用输入输出(GPIO)信号，以驱动远程LED 748。驱动器晶体管716确保在电缆上的电压降可以使LED信号756在接收电路752处恢复。选择VCC1 712电压，以确保通过电缆的电压降不下降到所需的阈值以下，所需的阈值是使晶体管716的Vbe导通并且使信号通过所需的阈值。可以基于所选导体和预期负载电流，来轻松计算预期电压降。VCC2 740是接收器电路752的系统电压。系统700示出了具有多个导体732、734的传输电缆730，该导体用于在耦合至发射器电路702的第一设备(未示出)与包括在接收器电路752中的诸如LED光电路的第二设备之间传输信息和/或控制数据信号。第一设备可以是例如具有执行某些任务的一个或多个处理器、内存和/或存储器的控制系统。第二设备可以是例如任何类型的光显示器。第一设备通过第一接口将数据信号发送到发射器电路702。发射器电路702将来自第一设备的数据信号710转换或变换为差分信号，并使用传输电缆730将数据信号发送到接收器电路752。导体732是差分信号的正接脚。导体734是差分信号的负接脚。在本实施例700中，源发射器电路702具有无源电阻器网络722、726、728，并与交流耦合电容器720、724结合使用，在源处将数据信号706转换为在平衡差分对704、708的各个分支上的共模电压。该实施例的特征在于驱动器晶体管电路716，其在接收器电路752处提供适当的电压降。从第一设备接收到的信息信号710通过带有VCC1 712、电阻器714和接地718的晶体管716。接收器电路752具有第二无源电阻器网络762、768、766和交流耦合电容器760、764，用于将差分对754、758的共模电压转换回数据信号756。这允许数据信号在差分对754、758上传播，从而消除了在传输电缆730中对单独导体的需求。信息信号756通过具有VCC2 740、电阻器746和接地744的晶体管750控制LED 748，以显示传输给LED的适当信息。
[图8]公开了根据本公开的实施例的用于驱动LED控制信号的数字音频网络800。如图所示，本公开的另一实施例可用于平衡数字音频应用以驱动远程LED 840。系统800示出了具有多个导体822、824的传输电缆826，该导体用于在耦合至发射器电路802的第一设备(未示出)与包括在接收器电路804中的诸如LED光电路的第二设备之间传输数字音频信号。第一设备可以是例如具有执行某些任务包括处理数字音频的一个或多个处理器、内存和/或存储器的控制系统。第二设备可以是例如任何类型的光显示器。第一设备通过第一接口(未示出)将信号发送到发射器电路802。发射器电路602将来自第一设备的数据信号610转换或变换为差分信号，并使用传输电缆826将数据信号发送到接收器电路804。导体822是差分信号的正接脚。导体824是差分信号的负接脚。在本实施例800中，源发射器电路802具有无源电阻器网络814、818、820，并与交流耦合电容器812、816结合使用，在源处将数据信号808转换为在平衡差分对806、810的各个分支上的共模电压。接收器电路804具有第二无源电阻器网络846、850、852和交流耦合电容器844、848，用于将差分对828、832的共模电压转换回数据信号830。这允许数据信号在差分对822、824上传播，从而无需在传输电缆826中使用单独的导体。数据信号830通过具有VCC2 834、电阻器836和接地842的晶体管840控制LED 838，以显示传输给LED的适当信息。
尽管已经在本公开中关于某些示出和描述的实施例描述了本公开，但是本领域普通技术人员将认识并理解，本公开不限于此。而是，可以在不脱离本发明的真实范围、其精神或其所要求的基本特征及其合法等同物的情况下，对所示出和描述的实施例进行许多增加、删除和修改。另外，来自一个实施例的特征可以与另一实施例的特征组合，同时仍然包括在发明人所预期的本发明的范围内。所描述的实施例仅被认为是说明性的而不是限制性的。落入权利要求等同含义和范围内的所有改变均应包含在其范围之内。公开本发明仅是示例性的，本发明的真实范围由所附权利要求书确定。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种在单个平衡差分信号对上发送作为一种共模电压信号的一种数据信号的装置，包括：
所述数据信号；
单个平衡差分信号对导体，其包括正差分导体和负差分导体；
第一电路网络，其将数据信号转换为在所述单个平衡差分信号对导体的各个导体上的共模电压信号，其中，所述正差分导体为差分信号的正接脚，且所述负差分导体为所述差分信号的负接脚；
通过所述单个平衡差分信号对导体，将经转换的数据信号作为共模电压信号传输，其中，所述正差分导体为所述差分信号的正接脚，且所述负差分导体为所述差分信号的负接脚；以及，
第二电路网络，其将所述经转换的数据信号从在所述单个平衡差分信号对导体的各个导体上的所述共模电压信号转换回所述数据信号；
其中，通过所述单个平衡差分信号对导体，将所述第一电路网络耦合到所述第二电路网络。
2.根据权利要求1所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括与交流耦合电容器组合的无源电阻器网络。
3.根据权利要求1所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括中心抽头变压器。
4.根据权利要求1所述的权利要求，其中，所述数据信号是正交振幅调制(QAM)信号。
5.根据权利要求1所述的权利要求，其中，所述数据信号是通用输入输出(GPIO)信号。
6.根据权利要求1所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括半导体器件，所述半导体器件包括与交流耦合电容器组合的无源电阻器网络。
7.根据权利要求1所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括半导体器件，所述半导体器件包括中心抽头变压器。
8.一种制造在单个平衡差分信号对上发送作为一种共模电压信号的一种数据信号的装置的方法，包括：
提供传输所述数据信号的单个平衡差分信号对导体，其包括正差分导体和负差分导体；
提供第一电路网络，其将所述数据信号转换为在所述单个平衡差分信号对导体的各个导体上的共模电压信号，其中，所述正差分导体为差分信号的正接脚，且所述负差分导体为所述差分信号的负接脚；
通过所述单个平衡差分信号对导体，将经转换的数据信号作为共模电压信号传输，其中，所述正差分导体为所述差分信号的正接脚，且所述负差分导体为所述差分信号的负接脚；以及，
通过所述单个平衡差分信号对导体，将第二电路网络耦合到所述第一电路网络；
其中，所述第二电路网络将所述经转换的数据信号从在所述单个平衡差分信号对导体的各个导体上的所述共模电压信号转换回所述数据信号。
9.根据权利要求8所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括与交流耦合电容器组合的无源电阻器网络。
10.根据权利要求8所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括中心抽头变压器。
11.根据权利要求8所述的权利要求，其中，所述数据信号是正交振幅调制(QAM)信号。
12.根据权利要求8所述的权利要求，其中，所述数据信号是通用输入输出(GPIO)信号。
13.根据权利要求8所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括半导体器件，所述半导体器件包括与交流耦合电容器组合的无源电阻器网络。
14.根据权利要求8所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括半导体器件，所述半导体器件包括中心抽头变压器。
15.一种使用在单个差分信号对上发送作为一种共模电压信号的一种数据信号的装置的方法，包括：
提供通过单个平衡差分信号对导体传输的所述数据信号，所述单个平衡差分信号对导体包括正差分导体和负差分导体；
使用第一电路网络，将所述数据信号转换为在所述单个平衡差分信号对导体的各个导体上的共模电压信号，其中，所述正差分导体为差分信号的正接脚，且所述负差分导体为所述差分信号的负接脚；
通过所述单个平衡差分信号对导体，将经转换的数据信号作为共模电压信号传输，其中，所述正差分导体为所述差分信号的正接脚，且所述负差分导体为所述差分信号的负接脚；以及，
使用第二电路网络，将所述经转换的数据信号从在所述单个平衡差分信号对导体的各个导体上的所述共模电压信号转换回所述数据信号；
其中，通过所述单个平衡差分信号对导体，将所述第一电路网络耦合到所述第二电路网络。
16.根据权利要求15所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括与交流耦合电容器组合的无源电阻器网络。
17.根据权利要求15所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括中心抽头变压器。
18.根据权利要求15所述的权利要求，其中，所述数据信号是正交振幅调制(QAM)信号。
19.根据权利要求15所述的权利要求，其中，所述数据信号是通用输入输出(GPIO)信号。
20.根据权利要求15所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括半导体器件，所述半导体器件包括与交流耦合电容器组合的无源电阻器网络。
21.根据权利要求15所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括半导体器件，所述半导体器件包括中心抽头变压器。
22.一种计算设备可读的非暂时性程序存储设备，有形地体现了所述计算设备可执行的指令程序，以执行一种使用在单个差分信号对上发送作为一种共模电压信号的一种数据信号的设备的方法，包括：
提供通过单个平衡差分信号对导体传输的所述数据信号，所述单个平衡差分信号对导体包括正差分导体和负差分导体；
使用第一电路网络，将所述数据信号转换为在所述单个平衡差分信号对导体的各个导体上的共模电压信号，其中，所述正差分导体为差分信号的正接脚，且所述负差分导体为所述差分信号的负接脚；
通过所述单个平衡差分信号对导体，将经转换的数据信号作为共模电压信号传输，其中，所述正差分导体为所述差分信号的正接脚，且所述负差分导体为所述差分信号的负接脚；以及，
使用第二电路网络，将所述经转换的数据信号从在所述单个平衡差分信号对导体的各个导体上的所述共模电压信号转换回所述数据信号；
其中，通过所述单个平衡差分信号对导体，将所述第一电路网络耦合到所述第二电路网络。
23.根据权利要求22所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括与交流耦合电容器组合的无源电阻器网络。
24.根据权利要求22所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括中心抽头变压器。
25.根据权利要求22所述的权利要求，其中，所述数据信号是正交振幅调制(QAM)信号。
26.根据权利要求22所述的权利要求，其中，所述数据信号是通用输入输出(GPIO)信号。
27.根据权利要求22所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括半导体器件，所述半导体器件包括与交流耦合电容器组合的无源电阻器网络。
28.根据权利要求22所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括半导体器件，所述半导体器件包括中心抽头变压器。
29.根据权利要求1所述的权利要求，其中，所述数据信号是直流(DC)信号或交流(AC)信号。
30.根据权利要求8所述的权利要求，其中，所述数据信号是直流(DC)信号或交流(AC)信号。
31.根据权利要求15所述的权利要求，其中，所述数据信号是直流(DC)信号或交流(AC)信号。
32.根据权利要求22所述的权利要求，其中，所述数据信号是直流(DC)信号或交流(AC)信号。
Claims (28)
1.一种在差分信号对上发送信息和/或控制数据信号的装置，包括：
信息和/或控制数据信号；
平衡差分信号对导体，其包括正差分导体和负差分导体；
第一电路网络，其将数据信号转换为在所述平衡差分信号对导体的各个导体上的共模电压；以及，
第二电路网络，其将在所述平衡差分信号对导体的各个导体上的所述共模电压转换回所述数据信号；
其中，通过所述平衡差分信号对导体，将所述第一电路网络耦合到所述第二电路网络。
2.根据权利要求1所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括与交流耦合电容器组合的无源电阻器网络。
3.根据权利要求1所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括中心抽头变压器。
4.根据权利要求1所述的权利要求，其中，所述数据信号是正交振幅调制(QAM)信号。
5.根据权利要求1所述的权利要求，其中，所述数据信号是共模通用输入输出(GPIO)信号。
6.根据权利要求1所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括半导体器件，所述半导体器件包括与交流耦合电容器组合的无源电阻器网络。
7.根据权利要求1所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括半导体器件，所述半导体器件包括中心抽头变压器。
8.一种制造在差分信号对上发送信息和/或控制数据信号的装置的方法，包括：
提供传输信息和/或控制数据信号的平衡差分信号对导体，其包括正差分导体和负差分导体；
提供第一电路网络，其将所述信号转换为在所述平衡差分信号对导体的各个导体上的共模电压；以及，
通过所述平衡差分信号对导体，将第二电路网络耦合到所述第一电路网络；
其中，所述第二电路网络将在所述平衡差分信号对导体的各个导体上的所述共模电压转换回所述数据信号。
9.根据权利要求8所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括与交流耦合电容器组合的无源电阻器网络。
10.根据权利要求8所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括中心抽头变压器。
11.根据权利要求8所述的权利要求，其中，所述数据信号是正交振幅调制(QAM)信号。
12.根据权利要求8所述的权利要求，其中，所述数据信号是共模通用输入输出(GPIO)信号。
13.根据权利要求8所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括半导体器件，所述半导体器件包括与交流耦合电容器组合的无源电阻器网络。
14.根据权利要求8所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括半导体器件，所述半导体器件包括中心抽头变压器。
15.一种使用在差分信号对上发送信息和/或控制数据信号的装置的方法，包括：
通过包括正差分导体和负差分导体的平衡差分信号对导体，来提供信息和/或控制数据信号；
使用第一电路网络，将所述数据信号转换为在所述平衡差分信号对导体的各个导体上的共模电压；以及，
使用第二电路网络，将在所述平衡差分信号对导体的各个导体上的所述共模电压转换回所述数据信号；
其中，通过所述平衡差分信号对导体，将所述第一电路网络耦合到所述第二电路网络。
16.根据权利要求15所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括与交流耦合电容器组合的无源电阻器网络。
17.根据权利要求15所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括中心抽头变压器。
18.根据权利要求15所述的权利要求，其中，所述数据信号是正交振幅调制(QAM)信号。
19.根据权利要求15所述的权利要求，其中，所述数据信号是共模通用输入输出(GPIO)信号。
20.根据权利要求15所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括半导体器件，所述半导体器件包括与交流耦合电容器组合的无源电阻器网络。
21.根据权利要求15所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括半导体器件，所述半导体器件包括中心抽头变压器。
22.一种计算设备可读的非暂时性程序存储设备，有形地体现了所述计算设备可执行的指令程序，以执行一种使用在差分信号对上发送信息和/或控制数据信号的设备的方法，包括：
通过包括正差分导体和负差分导体的平衡差分信号对导体，来提供信息和/或控制信号；
使用第一电路网络，将所述数据信号转换为在所述平衡差分信号对导体的各个导体上的共模电压；以及，
使用第二电路网络，将在所述平衡差分信号对导体的各个导体上的所述共模电压转换回所述数据信号；
其中，通过所述平衡差分信号对导体，将所述第一电路网络耦合到所述第二电路网络。
23.根据权利要求22所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括与交流耦合电容器组合的无源电阻器网络。
24.根据权利要求22所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括中心抽头变压器。
25.根据权利要求22所述的权利要求，其中，所述数据信号是正交振幅调制(QAM)信号。
26.根据权利要求22所述的权利要求，其中，所述数据信号是共模通用输入输出(GPIO)信号。
27.根据权利要求22所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括半导体器件，所述半导体器件包括与交流耦合电容器组合的无源电阻器网络。
28.根据权利要求22所述的权利要求，其中，所述第一电路网络和/或所述第二电路网络包括半导体器件，所述半导体器件包括中心抽头变压器。
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