CN113016164B - 用于总线系统的总线的反射衰减装置和用于衰减总线系统中数据传输时的反射的方法 - Google Patents

用于总线系统的总线的反射衰减装置和用于衰减总线系统中数据传输时的反射的方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种用于总线系统（1）的总线（40）的反射衰减装置（50；50A；50B；50C；50D；50E；50F；50G；50H）以及一种用于在总线系统（1）中的数据传输时衰减反射的方法。反射衰减装置（50；50A；50B；50C；50D；50E；50F；50G；50H）可以特别是在总线系统（1）的用户站（10；20；30）的发送‑接收设备（12；22；32）中结束总线（40）的总线线路（41；42）的自由末端。替代地，反射衰减装置（50；50A；50B；50C；50D；50E；50F；50G；50H）可以连接在总线（40）的分支点，该分支点特别是星形汇接点或用于将用户站（10；20）连接到总线（40）。由此在需要时，车辆挂车中的总线用户也能够连接到车辆的总线系统（1）。反射衰减装置（50；50A；50B；50C；50D；50E；50F；50G；50H）包括至少一对并联的电半导体组件（51；52；51A；52A；51B）以及至少一个电容器（53；54）以用于衰减总线（40）的总线线路（41；42）上的反射，该电容器串联连接到至少一对并联的电半导体组件（51；52；51A；52A；51B）。

Description

用于总线系统的总线的反射衰减装置和用于衰减总线系统中 数据传输时的反射的方法
技术领域
本发明涉及一种用于总线系统的总线的反射衰减装置，所述总线系统特别是串行总线系统，并且本发明涉及一种用于在总线系统中的数据传输时衰减反射的方法，其中在所述总线系统中使用具有至少一个电容器和反并联二极管或晶体管的电路。
背景技术
在传感器和控制设备之间（例如在车辆中），越来越频繁地使用总线系统，在所述总线系统中数据作为消息以ISO11898-1：2015标准作为使用CAN FD的CAN协议规范进行传输。这些消息在总线系统的用户站之间传输，所述总线用户站例如是传感器、控制设备、发送器等。在此，CAN FD目前首先在开始阶段中大多在车辆中传输数据字段的比特时使用2兆比特/秒（Mbit/s）的数据比特率并且在车辆中传输仲裁字段的比特时使用500千比特/秒（kbit/s）的仲裁比特率。
所述数据传输在总线系统中受到开放的总线末端部、线路分支和插接器处的反射的强烈限制。通常，在总线系统中在用户站处使用两个终端电阻，这两个终端电阻在所述总线系统中安置得彼此相距最远。
但是，例如当在挂车中布置了CAN用户站时，如果不可能实现总线的这种终止就会出现问题，其中车辆可以在有或没有挂车的情况下运行。在这种情况下，挂车必须经由专用CAN线路连接，或者必须接受大幅度削减数据速率。
如果所有用户站都星形地彼此连接，则通常也在星形汇接点中安置电阻以衰减总线系统中的反射。
在CAN总线系统的情况下，由于总线上的差分电压VDIFF还存在将所述总线上的电压限制为0V至2V的要求。这例如可以利用齐纳二极管来实现，该齐纳二极管与外部供电的运算放大器电路相连，该运算放大器电路还可以保护所述齐纳二极管免遭总线线路短路。但是，由于所需的运算放大器而使得这种变型是非常耗费的。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种用于总线系统的总线的反射衰减装置和一种用于在总线系统中的数据传输时衰减反射的方法，它们解决了上述问题。特别地，应当提供一种用于总线系统的总线的反射衰减装置和一种用于在总线系统中的数据传输时衰减反射的方法，其中即使在高数据速率下也可以优化反射衰减。
该任务通过用于总线系统的总线的反射衰减装置来解决。所述反射衰减装置具有至少一对并联的电半导体组件，和至少一个电容器，所述至少一个电容器串联地连接到所述至少一对并联的电半导体组件，用于衰减在总线的总线线路上的反射。
通常不必向所描述的反射衰减装置供应外部电压，但是该反射衰减装置在任何情况下都对于短路是鲁棒的，并且可以很好地将电压限制在例如0伏和2伏之间的范围内或其他期望的电压范围内。此外，所描述的反射衰减装置可以特别对称地构建。由此，所述反射衰减装置的电路对于共模干扰是特别鲁棒的。
通过所描述的反射衰减装置的设计，在设计特别是车辆中的电缆线束时存在更大的自由空间。另外，利用所描述的反射衰减装置可以实现更高的数据传输速率。与迄今为止的总线系统相比，即使在比特率增高的情况下，所描述的反射衰减装置也使得能够实现对高频共模干扰良好的反射抑制。
结果，可以提高总线系统中的数据速率，而不会由于线路反射而明显损害通信。
由此，所描述的反射衰减装置确保了在其中使用所述反射衰减装置的总线系统中，可以灵活地使用特别是具有比经典CAN或CAN FD情况下更高的数据传输速率的CAN FD或其后续通信类型。
在从属权利要求中说明了所述反射衰减装置的有利的其他设计。
根据一个实施例，在两个电容器之间连接有一对并联的电半导体组件。
根据一个实施例，在两对并联的电半导体组件之间连接有电容器。
根据一种选项，所述至少一对并联的电半导体组件具有两个反并联的二极管。
根据另一种选项，所述至少一对并联的电半导体组件具有两个晶体管，这两个晶体管特别是反并联的，其中所述晶体管是双极型晶体管，在所述双极型晶体管情况下，其中一个晶体管的基极连接端和集电极连接端分别与其中另一个晶体管的发射极连接端连接，或者其中所述晶体管是场效应晶体管，在所述场效应晶体管情况下，其中一个晶体管的栅极连接端和漏极连接端分别与其中另一个晶体管的源极连接端连接。
所述反射衰减装置还可能具有分压器，所述分压器与由所述至少一对并联的电半导体组件和所述至少一个电容器组成的串联电路并联，其中所述分压器可选地与用于接通或断开所述分压器的开关装置连接。
能够设想，所述分压器具有三个彼此串联的电阻，并且其中所述分压器的中间的电阻与所述电容器并联，其中所述中间的电阻具有的电阻值约为所述分压器的其中另外两个电阻的电阻值的一半大，并且其中所述中间的电阻的电阻值大于约10kOhm或约为1kOhm。
所述反射衰减装置还可以具有至少一个可接通的电压源，所述电压源具有阻抗转换器。在此，所述阻抗变换器可以具有运算放大器，在所述运算放大器的输出端连接有由两个二极管组成的串联电路，其中由两个二极管组成的串联电路与其中一个电容器并联。
上述反射衰减装置可以是总线系统的用户站的一部分，所述用户站还具有用于将消息发送到所述总线系统的总线上和/或从所述总线系统的总线接收消息的发送和接收设备。在此，所述反射衰减装置可以集成到所述发送和接收设备中。
所述用户站还可能具有通信控制设备，用于生成消息并将所述消息发送到所述发送和接收设备以及用于从所述发送和接收设备接收消息和评估所述消息，其中所述通信控制设备被设计为如此生成所述消息，使得为了将所述消息发送到所述总线上而在第一通信阶段中在所述总线系统的用户站之间进行协商：这些用户站其中的哪个用户站在随后的第二通信阶段中至少暂时具有对所述总线系统的总线的排他的、无冲突的访问。
至少两个用户站可以是总线系统的一部分，该总线系统还具有总线，从而所述至少两个用户站经由所述总线如此相互连接，使得所述至少两个用户站能够彼此串行通信。此外，所述总线系统具有用于所述总线的至少一个总线线路的至少一个先前描述的反射衰减装置。在此，所述至少一个反射衰减装置可以连接到所述总线的分支点。替代地，所述至少一个反射衰减装置可以结束所述总线的自由末端。在所述总线系统中，所述至少两个用户站中的至少一个用户站可能是先前描述的用户站。
前述任务还通过用于在总线系统中的数据传输时衰减反射的方法来解决。所述方法具有以下步骤：经由总线在所述总线系统中发送消息，其中反射衰减装置连接到所述总线的至少一个总线线路，所述反射衰减装置具有至少一对并联的电半导体组件以及至少一个电容器，所述至少一个电容器串联地连接到所述至少一对并联的电半导体组件；以及利用所述反射衰减装置衰减在所述总线的总线线路上的反射。
所述方法提供与先前参照所述反射衰减装置所述的相同的优点。
本发明的其他可能的实现方案还包括在前文或下文关于实施例描述的特征或实施方式的未明确提及的组合。在此，本领域技术人员还将添加各个方面作为对本发明相应基本形式的改进或补充。
附图说明
下面参照附图并基于实施例更详细地描述本发明。
图1示出了根据第一实施例的总线系统的简化框图；
图2示出了用于根据第一实施例的总线系统的反射衰减装置的电路；
图3示出了用于根据第二实施例的总线系统的反射衰减装置的电路；
图4示出了用于根据第三实施例的总线系统的反射衰减装置的电路；
图5示出了用于根据第四实施例的总线系统的反射衰减装置的电路；
图6示出了用于根据第五实施例的总线系统的反射衰减装置的电路；
图7示出了用于根据第六实施例的总线系统的反射衰减装置的电路；
图8示出了用于根据第七实施例的总线系统的反射衰减装置的电路；
图9示出了用于根据第八实施例的总线系统的反射衰减装置的电路；以及
图10示出了用于根据第九实施例的总线系统的反射衰减装置的电路。
在附图中，只要没有另有说明，相同或功能相同的元件设有相同的附图标记。
具体实施方式
作为示例，图1示出了总线系统1，如下面描述的那样，该总线系统1特别是基本上被设计用于经典的CAN总线系统、CAN FD总线系统或CAN FD后续总线系统。总线系统1可以用在车辆、特别是机动车辆、飞机等中，或者用在医院等中。
在图1中，总线系统1具有大量用户站10、20、30，这些用户站分别连接到总线40，该总线具有第一总线线路41和第二总线线路42。在图1的示例中，总线40在具有反射衰减装置50的多个位置处结束。其中，反射衰减装置50设置在用户站30处。用户站10、20分别以短截线连接到总线40，所述短截线也以反射衰减装置50结束。
特别地，用户站10、20布置在载客汽车（PKW）或载重汽车（LKW）中，而用户站30则安置在挂车中，其中所述挂车根据需要而定地挂接到所述载客汽车或载重汽车。由此用户站30仅根据需要而定地连接到总线系统1。
因此，在总线系统1中可能的是，用户站10、20、30其中至少一个用户站或除了用户站10、20、30以外附加地至少一个用户站根据需要而定地连接到总线40或与总线40分离。
总线线路41、42也可以称为CAN_H和CAN_L，并且在发送状态下使用TX信号的情况下用于在输入耦合显性电平或状态401之后或者生成或主动驱动隐性电平或状态402之后进行电信号传输。仅在用户站20情况下非常示意性地示出了状态401、402。状态401、402对应于进行发送的用户站10、20、30的TX信号的状态。在总线线路41、42上传输信号CAN_H和CAN_L之后，由用户站10、20、30接收这些信号作为RX信号。能够经由总线40在各个用户站10、20、30之间串行传输以信号CAN_H和CAN_L形式的消息45、46。根据两个总线线路41、42上的信号CAN_H和CAN_L计算出差分总线电压VDIFF=CAN_H-CAN_L。用户站10、20、30例如是机动车辆的控制设备、传感器、显示装置等。
如图1所示，用户站10具有通信控制设备11和发送/接收设备12。用户站20具有通信控制设备21和发送/接收设备22。用户站30具有通信控制设备31和发送/接收设备32。用户站10、20、30的发送/接收设备12、22、32分别直接连接到总线40，即使这在图1中未阐明。发送/接收设备12、22分别以短截线连接到总线40。
通信控制设备11、21、31分别用于控制相应用户站10、20、30经由总线40与连接到总线40的用户站10、20、30其中的一个或多个其他用户站的通信。在此，这些通信控制设备11、21、31分别针对要发送的消息45、46生成发送信号，也称为TX信号，并将该TX信号发送到所属的发送和接收设备12、22、32。此外，相应的通信控制设备11、21、31从所属的发送和接收设备12、22、32接收并评估用于从总线40接收的消息45、46的接收信号，也称为RX信号。特别地，通信控制设备11、21、31可以如此生成消息45，46，使得为了将消息45、46发送到总线40上而在第一通信阶段中在用户站10、20、30之间进行协商：这些用户站10、20、30其中的哪个用户站在随后的第二通信阶段中至少暂时具有对总线系统1的总线40的排他的、无冲突的访问。在所述第二通信阶段中，可以将消息45、46的有用数据发送到总线40上。
可以像是传统的经典CAN或CAN FD控制器那样实施通信控制设备11。所述通信控制设备11创建并读取第一消息45，所述第一消息例如是经典CAN消息或CAN FD消息。经典CAN消息是根据经典基本格式构建的，其中在所述经典基本格式情况下在第一消息45中可以包含数目为最多8个数据字节。CAN FD消息是根据CAN FD格式构建的，其中在所述CAN FD格式情况下可以包含数目为最多64个数据字节，此外与经典CAN消息的情况相比，这些数据字节还要以明显更快并由此更高的数据速率传输。可以像是传统的CAN收发器和/或CAN FD收发器那样实施发送/接收设备12。
这些通信控制设备21、31其中每个通信控制设备创建并读取如上所述的第一消息45或可选地创建并读取第二消息46。第二消息46是基于被称为CAN FD后续格式的格式而构建的，并且该格式例如可以在数据阶段中以比CAN FD更高的比特率传输数据。可以将这些发送/接收设备22、32其中的每个实施为CAN收发器，该CAN收发器根据需要而定地为所属的通信控制设备21、31提供前述的第一消息45之一或根据CAN FD后续格式的第二消息46，或者从所属的通信控制设备21、31接收前述的第一消息45之一或根据CAN FD后续格式的第二消息46。
利用这两个用户站20、30能够实现：形成并且然后传输具有CAN FD后续格式的消息46以及接收这样的消息46。
图2示出了用于根据本实施例的总线40的总线线路41、42的反射衰减装置50的电路。
在反射衰减装置50中，第一反并联二极管对51、第二反并联二极管对52和电容器53串联在总线线路41、42的线路末端部，换句话说，串联在用于信号CAN_H和CAN_L的线路之间。在此，电容器53连接在两个反并联二极管对51、52之间。
二极管对51、52的二极管分别是电半导体组件，其中在所述电半导体组件情况下当施加预定的阈值电压时，该阈值电压造成通过所述电半导体组件的通过电流，与所述通过电流的强度无关地，所述电半导体组件上的电压都保持大致恒定。所述阈值电压例如具有0.7V的值。在此，流过所述二极管的电流可以在超过大约0mA的阈值电压之后增高到例如100mA，相反，所述电压在此则仅增高到约0.8V。当然，根据半导体而定地，用于所述阈值电压的其他值以及超过所述阈值电压之后的电流强度的其他值也是可能的。因此，在超过所述阈值电压之后，通过所述二极管或者所述电半导体组件的通过电流与施加的电压不成比例。这既适用于所述二极管的导通方向，也适用于所述二极管的截止方向。
在总线系统1的运行中，如图2所示，分别将0.5伏的电压UD施加到反并联二极管对51、52的二极管上。由此通过总线40上的2伏的差分电压VDIFF＝CAN_H-CAN_L将电容器53充电到1伏，如同样在图2中所示。一旦电容器53的电压UC达到了1伏的值，在差分电压VDIFF介于0伏和2伏之间的情况下就不再有电流I经由电容器53流动。如果差分电压VDIFF增高到超过2伏，则补偿电流就作为使电容器53上的电压UC提高并使差分电压VDIFF减小的电流I而流动。如果差分电压VDIFF下降到低于0伏，则补偿电流就作为使电容器53上的电压UC减小并且使差分电压VDIFF提高的电流I而流动。
因此，反射衰减装置50的电路不需要额外的电压。因此，反射衰减装置50可以优选地安置在产生反射的位置处，例如在星形汇接点、分支点、插接器处或未连接发送/接收设备12、22、32（收发器）的线路末端部处。总线40的分支点特别是星形汇接点或用于将用户站10、20连接到总线40的短截线的连接端。
在发送/接收设备12、22、32（收发器）处的插接器或线路末端部处可以存在本来常见的线路终端装置，该线路终端装置用至少一个电阻来实现。但是，当然替代地也可以将反射衰减装置50集成地装入这些发送/接收设备12、22、32（收发器）其中至少之一中。
总体而言，反射衰减装置50形成了非常简单的电子装置，该电子装置可以非常好地减小总线线路41、42的末端部处的反射。在此可以将电压限制为0伏至2伏，而对此无需额外的供电电压。同时，反射衰减装置50对于总线线路41、42的短路是鲁棒的。
图3示出了连接到根据第二实施例的总线40的总线线路41、42的反射衰减装置50A的电路。反射衰减装置50A能够替代至少一个反射衰减装置50而使用用于图1的总线40的总线线路41、42。因此，总线系统1可以如上面参照装置50所描述的那样具有至少一个反射衰减装置50和/或至少一个反射衰减装置50A。
与根据先前实施例的反射衰减装置50的电路不同，图3的反射衰减装置50A的电路具有反并联晶体管对51A，52A而不是二极管对51、52。在晶体管对51A，52A中，在其是双极晶体管的情况下，其中一个晶体管的基极连接端和集电极连接端分别与其中另一个晶体管的发射极连接端连接。在场效应晶体管（FET）的情况下，在晶体管对51A，52A中，其中一个晶体管的栅极连接端和漏极连接端分别与其中另一个晶体管的源极连接端连接。如图3所示，在晶体管处形成电压UT。
晶体管也是如下电半导体组件，其中在所述电半导体组件的情况下通过这些电半导体组件的通过电流在超过所述晶体管的阈值电压之后与所述晶体管上的电压不成比例。所述晶体管上的这种电压例如施加在基极连接端与发射极连接端之间或施加在集电极连接端与发射极连接端之间。
通过晶体管对51A，52A的晶体管的所述连接，这些晶体管显示出与图2的反射衰减装置50的二极管相似的行为。然而，本实施例的反射衰减装置50A的晶体管的特性曲线比图2的反射衰减装置50的二极管的特性曲线更陡峭。由此，与图2的反射衰减装置50的情况下相比，在本实施例的反射衰减装置50A情况下，高于2伏和低于0伏的电压更好地得以限制。另外，可以实现不同于二极管的阈值电压，由此还可以将总线40上的差分电压更好地限制在小于2伏的范围内。
图4示出了连接到根据第三实施例的总线40的总线线路41、42的反射衰减装置50B的电路。反射衰减装置50B能够替代至少一个反射衰减装置50、50A而使用用于图1的总线40的总线线路41、42。因此，总线系统1可以如以上参照装置50所描述的那样具有反射衰减装置50、50A、50B其中的至少一个。
在反射衰减装置50B的情况下，除了反射衰减装置50的电路组件之外附加地还将两个电阻55、56安置在总线线路41、42的线路末端部处。在此，反射衰减装置50连接在两个电阻55、56之间。
由此，反射衰减装置50B可以特别好地使用在插接连接上，其中总线40在运行期间以其他子网扩展，并且由此使得该电路有时候安置在短截线的末端部，有时候安置在总线40内。
在确定终端电阻55、56的尺寸时，可以考虑二极管对51、52的欧姆行为，并相对应地减小终端电阻55、56，从而在大于2伏和小于0伏的电压情况下总体上短时间地出现特别是120欧姆的期望终端电阻。
例如，由于反射衰减装置50B，在差分电压VDIFF=CAN_H-CAN_L从2伏短时间地升高到2.2伏的情况下将流出电流I=（2.2V-2V）/120 Ohm=1.67mA。在差分电压VDIFF从0伏短时间地降低到-0.2伏的情况下，将通过反射衰减装置50B的电路流出电流I＝-0.2V/120 Ohm＝-1.67mA。
根据图4的电路的一种修改方案，设置了晶体管对51A，51B而不是二极管对51、52。在这种情况下，反射衰减装置50A连接在两个电阻55、56之间。
根据图4的电路的另一种修改方案，电阻55连接在二极管对51与电容器53之间，并且电阻56连接在二极管对52与电容器53之间。
根据图4的电路的又一修改方案，电阻55连接在图3的晶体管对51A与电容器53之间，并且电阻56连接在图3的晶体管对51A与电容器53之间。
图5示出了连接到根据第四实施例的总线40的总线线路41、42的反射衰减装置50C的电路。反射衰减装置50C能够替代至少一个反射衰减装置50、50A、50B而使用用于图1的总线40的总线线路41、42。总线系统1因此可以如以上参照装置50所描述的那样具有反射衰减装置50、50A、50B、50C其中的至少一个。
在反射衰减装置50C的情况下，在总线线路41、42的线路末端部处仅有一个反并联二极管对51连接在两个电容器53、54之间。由此可以将总线40上或者总线线路41、42之间的差分电压VDIFF限制为小于2伏的值。
例如，如果如图5作为示例说明的那样，选择0.2伏作为二极管的阈值电压US，那么超过0.4伏和低于0伏的差分电压VDIFF就得以限制。由于在二极管对51的相应二极管上形成的0.2伏的电压UD将电容器53、54充电到大于0.1伏。一旦电容器53、54的电压UC达到了0.1伏的值，在差分电压VDIFF在0伏和0.4伏之间的情况下，只要差分电压VDIFF不偏离0至0.4伏之间的范围就不再有电流I流经电容器53、54。如果差分电压VDIFF上升到超过0.4伏，则补偿电流作为使得差分电压VDIFF减小的电流I而流动。如果差分电压VDIFF下降到低于0伏，则补偿电流作为使得差分电压VDIFF升高的电流I而流动。
根据图5的电路的一种修改方案，设置了图2的晶体管对51A而不是二极管对51。
根据图5的电路的另一种修改方案，反射衰减装置50C连接在图4的电阻55、56之间。
根据图5的电路的又一种修改方案，电阻55连接在二极管对51与电容器53之间，并且电阻56连接在二极管对51与电容器54之间。
根据图5的电路的又一种修改方案，电阻55连接在图3的晶体管对51A与电容器53之间，并且电阻56连接在图3的晶体管对51A与电容器54之间。
图6示出了连接到根据第五实施例的总线40的总线线路41、42的反射衰减装置50D的电路。反射衰减装置50D能够替代至少一个反射衰减装置50、50A、50B、50C而使用用于图1的总线40的总线线路41、42。总线系统1因此可以如以上参照装置50所描述的那样具有反射衰减装置50、50A、50B、50C、50D其中的至少一个。
在反射衰减装置50D的情况下，在总线线路41、42的线路末端部处，在两个电容器53、54之间使用反并联的达林顿晶体管对51B。在达林顿晶体管的情况下，这些晶体管的基极连接端和集电极连接端彼此连接。
由此，与根据图3的具有反并联晶体管的电路的反射衰减装置50A相比，反射衰减装置50D的特性曲线变得还要更加陡峭。然而，在反射衰减装置50D的情况下，阈值电压也变得更高，由此该电路可以优选地针对更高的差分电压范围、例如0伏至2伏的差分电压范围得以使用。
根据本实施例的一种修改方案，在选择具有较低阈值电压的特殊达林顿晶体管材料的情况下或者为了限制针对差分电压VDIFF的还要更高的电压能够设想以下装置，在该装置情况下两个反并联达林顿晶体管级对51B与电容器53串联。在此，电容器53连接在两个反并联的达林顿晶体管级对51B之间。
图7示出了连接到根据第六实施例的总线40的总线线路41、42的反射衰减装置50E的电路。反射衰减装置50E能够替代至少一个反射衰减装置50、50A、50B、50C、50D而使用用于图1的总线40的总线线路41、42。总线系统1因此可以如以上参照装置50所描述的那样具有反射衰减装置50、50A、50B、50C、50D、50E其中的至少一个。
在反射衰减装置50E的情况下，设置外部分压器57，该分压器具有由电阻571、572、573构成的串联电路。电阻571、572的连接部与二极管对51和电容器53的连接部连接。电阻572，573的连接部与二极管对52和电容器53的连接部连接。分压器57由电压VS供电，该电压VS在所示的CAN总线系统1的示例中特别是相当于5V，该电压是在上述CAN协议规范中为供电电压CAN-Supply设定的。
外部分压器57考虑了二极管对51、52和电容器53的效应，根据该效应，在补偿超过2伏的差分电压VDIFF时，电容器电压升高到超过1伏，从而在差分电压VDIFF略大于0伏的情况下就已经有补偿电流作为电流I流动，该电流首先将差分电压VDIFF稳定到略大于0伏并且确切地说直到电容器53上的电压UC再次减小到1伏为止。如果不期望这种效应，则可以借助于外部分压器57来稳定差分电压VDIFF。
在分压器57中，值得建议的是使电阻571、572、573的电阻值尽可能低，以便尽可能快速地补偿电容器53上与理想值1V的电压偏差。但是又期望分压器57的电阻571、572、573的电阻值高，以便在共模波动的情况下将经由分压器57的不对称电流馈送保持得小。作为折衷，可证明电阻572的电阻R＞10kOhm是有利的。
因此，在图7的示例中，如此选择电阻571、572、573的电阻值，使得电阻571具有的电阻值为2R并且电阻571具有的电阻值为2R。相反，电阻572具有大于10kOhm的电阻值。
图8示出了连接到根据第七实施例的总线40的总线线路41、42的反射衰减装置50F的电路。反射衰减装置50F能够替代至少一个反射衰减装置50、50A、50B、50C、50D、50E而使用用于图1的总线40的总线线路41、42。总线系统1因此可以如以上参照装置50所描述的那样具有反射衰减装置50、50A、50B、50C、50D、50E、50F其中的至少一个。
在反射衰减装置50F中，与图7的反射衰减装置50E不同，借助于开关58、59能够切换外部分压器57。由此，电阻571、572、573根据开关58、59的位置而定地起作用，并且影响电容器53处的电流I。
开关58、59使得能够减小高共模电压的影响，并且尽管如此仍能够尽可能快速地在电容器53上达到理想值1伏。
只有在共模电压在大约2.5伏的对此允许的范围内、例如在2至3伏的情况下，才利用开关58、59来接通分压器57，以用于稳定电容器电压UC。用于稳定电容器53上的电压UC的允许范围取决于所选择的电阻值R，并因此取决于电阻571、572、573的所选择的电阻值。由于共模电压而导致的电流的差异对于电压范围和电阻值R是决定性的。该差异必须小到可以忽略不计。特别地，可以选择大约1kOhm作为电阻值R。
图9示出了连接到根据第八实施例的总线40的总线线路41、42的反射衰减装置50G的电路。反射衰减装置50G能够替代至少一个反射衰减装置50、50A、50B、50C、50D、50E、50F而使用用于图1的总线40的总线线路41、42。总线系统1因此可以如以上参照装置50所描述的那样具有反射衰减装置50、50A、50B、50C、50D、50E、50F、50G其中的至少一个。
在反射衰减装置50G的情况下设置可接通的电压源60。与反射衰减装置50F的电路相比，利用电压源60可以增大如下直流电压范围，在所述直流电压范围内可以使电容器53上的电压UC稳定。
电压源60具有运算放大器61，该运算放大器在其反相输入端上与二极管电路62互连。所述反相输入端与二极管电路62的二极管的阴极连接。电阻571、572之间的连接部连接到运算放大器61的另一个输入端。二极管电路62的二极管的阳极连接在运算放大器61的输出端。因此，二极管电路62的二极管连接到运算放大器61的反馈支路中。运算放大器61的输出端还连接到由二极管63、64和电阻573构成的串联电路。电压源60的接通或断开利用开关66、67进行，这些开关经由电阻68、69与二极管63、64连接。
运算放大器61以其布线形成阻抗转换器，该阻抗转换器产生比总线线路41、42上的信号CAN_H和CAN_L之间的平均电压高0.5伏的电压。通过两个串行二极管63、64形成1伏的电压，由于该电压而使得电流I流动，经由两个电阻68、69和开关67、68向电容器53馈送电流I。只有在运算放大器61可以驱动所需电压并且该电压足够大于U_min的情况下才接通电压源60。
开关58、59使得能够减小高共模电压的影响，并且尽管如此仍能够尽可能快速地在电容器53上达到理想值1伏。
图10示出了连接到根据第九实施例的总线40的总线线路41、42的反射衰减装置50H的电路。反射衰减装置50H能够替代至少一个反射衰减装置50、50A、50B、50C、50D、50E、50F、50G而使用用于图1的总线40的总线线路41、42。总线系统1因此可以如以上参照装置50所描述的那样具有反射衰减装置50、50A、50B、50C、50D、50E、50F、50G、50H其中的至少一个。
在反射衰减装置50H的情况下，与根据图9的反射衰减装置50G不同地设置了两个可接通的电压源60、60A，它们被设计为阻抗转换器。可接通的第二电压源60A具有运算放大器61A，该运算放大器在其反相输入端上与二极管电路62A互连。运算放大器61A的反相输入端与二极管电路62A的二极管的阳极连接。电阻571、572之间的连接部连接到运算放大器61A的另一输入端。二极管电路62A的二极管的阴极连接在运算放大器61A的输出端。因此，二极管电路62A的二极管连接到运算放大器61A的反馈支路中。运算放大器61A的输出端还与电阻69连接，从而可以利用开关67接通或断开电压源60A。
运算放大器61以其布线形成阻抗转换器，该阻抗转换器产生比总线线路41、42上的信号CAN_H和CAN_L之间的平均电压高0.5伏的电压。与此不同，运算放大器61A以其布线形成阻抗转换器，该阻抗转换器产生比所述平均电压低0.5伏的电压。由此使电容器53上的电压调整为1伏。只有在共模电压在运算放大器61、61A容忍的范围内的情况下，也就是说只有在运算放大器61、61A还可以足够精确地工作的情况下，才接通所述阻抗转换器或者说运算放大器61、61A。
利用先前描述的反射衰减装置50、50A、50B、50C、50D、50E、50F、50G、50H，可以分别衰减总线线路41、42上的反射，并且可以有效地导出共模干扰或差模干扰。
总线系统1的反射衰减装置50、50A、50B、50C、50D、50E、50F、50G、50H，用户站10、20、30，发送/接收设备12、22、32及本文中所实施的方法的所有先前描述的设计方案可以单独使用或以所有可能的组合使用。特别地，可以任意组合上述实施例和/或其修改方案的所有特征。附加地或替代地，特别是能够设想如下修改方案。
能够设想的是，将反射衰减装置50、50A、50B、50C、50D、50E、50F、50G、50H的所描述的电路之一集成到发送/接收设备12、22、32之一中。当发送/接收设备12、22、32如通常常见的那样位于总线线路41、42的一个末端并且在这里可能产生反射时，这特别有意义。反射衰减装置50、50A、50B、50C、50D、50E、50F、50G、50H在发送/接收设备12、22、32之一中的这种设计和集成也因此是有利的，由此已经存在的结构能够再使用例如用于检测直流电压。
即使关于CAN总线系统描述了反射衰减装置50、50A、50B、50C、50D、50E、50F、50G、50H，但是本发明不限于此。这些实施例及其修改方案的反射衰减装置50、50A、50B、50C、50D、50E、50F、50G、50H可以在所有已分支的总线系统中使用，即不仅仅在CAN和CAN FD网络的情况下能够使用。同样，所描述的电路能够用于没有差分信号传输的已分支的总线系统，例如LIN（Local Interconnect Network=本地互连网络）、SPI（Serial PeripheralInterface=串行外围接口）或I2C（Inter-Integrated Circuit（内部集成电路）=用于设备内部通信的总线）。
借助基于CAN协议的总线系统描述了根据实施例的上述总线系统1。然而，根据这些实施例的总线系统1也可以是其他类型的通信网络，其中能够用两种不同的比特率串行地传输数据。有利地但并非强制性的前提条件是，在总线系统1的情况下，至少在特定的时间段内保证用户站10、20、30对共同信道的排他的、无冲突的访问。
用户站10、20、30在这些实施例的总线系统1中的数量和布置是任意的。特别地，可以去掉总线系统1中的用户站10。总线系统1中可以存在这些用户站20或30其中一个或多个。

Claims (16)

1.用于总线系统（1）的总线（40）的反射衰减装置（50；50A；50B；50C；50D；50E；50F；50G；50H），所述反射衰减装置具有
至少一对并联的电半导体组件（51；52；51A；52A；51B），和
至少一个电容器（53；54），所述至少一个电容器串联地连接到所述至少一对并联的电半导体组件（51；52；51A；52A；51B），用于衰减在所述总线（40）的总线线路（41；42）上的反射，其中，在超过阈值电压之后，通过所述电半导体组件的通过电流与施加的电压不成比例。
2.根据权利要求1所述的反射衰减装置（50；50A；50B；50E；50F；50G；50H），其中，在两个电容器（53；54）之间连接有一对并联的电半导体组件（51；51A；51B）。
3.根据权利要求1所述的反射衰减装置（50C；50D），其中，在两对并联的电半导体组件（51，52；51A，52A）之间连接有电容器（53）。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的反射衰减装置（50；50B；50C；50E；50F；50G；50H），其中，所述至少一对并联的电半导体组件（51A，52A；51B）具有两个反并联的二极管。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的反射衰减装置（50A；50D），
其中，所述至少一对并联的电半导体组件（51A，52A；51B）具有两个晶体管，并且
其中，所述晶体管是双极型晶体管，在所述双极型晶体管情况下，其中一个晶体管的基极连接端和集电极连接端分别与其中另一个晶体管的发射极连接端连接，或者
其中，所述晶体管是场效应晶体管，在所述场效应晶体管情况下，其中一个晶体管的栅极连接端和漏极连接端分别与其中另一个晶体管的源极连接端连接。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的反射衰减装置（50E；50F），
所述反射衰减装置还具有分压器（57），所述分压器与由所述至少一对并联的电半导体组件（51；52；51A；52A；51B）和所述至少一个电容器（53；54）组成的串联电路并联，
其中，所述分压器（57）可选地与用于接通或断开所述分压器（57）的开关装置（58，59）连接。
7.根据权利要求6所述的反射衰减装置（50E；50F），
其中，所述分压器（57）具有三个彼此串联的电阻器（571，572，573），并且其中所述分压器（57）的中间的电阻器（572）与所述电容器（53）并联，
其中，所述中间的电阻器（572）具有的电阻值（R）约为所述分压器（57）的其中另外两个电阻器（572）的电阻值（2R）的一半大，并且
其中，所述中间的电阻器（572）的电阻值（R）大于约10kOhm或约为1kOhm。
8.根据权利要求2或3所述的反射衰减装置（50G；50H），所述反射衰减装置还具有至少一个可接通的电压源（60；60，60A），所述电压源具有阻抗转换器。
9.根据权利要求8所述的反射衰减装置（50G），其中，所述阻抗转换器具有运算放大器（61），在所述运算放大器的输出端连接有由两个二极管（63，64）组成的串联电路，并且
其中，由两个二极管（63，64）组成的所述串联电路与其中一个电容器（53）并联。
10.根据权利要求5所述的反射衰减装置（50G），其中，所述两个晶体管是反并联的。
11.总线系统（1）的用户站（10；20；30），所述用户站具有
发送和接收设备（12；22；32），用于将消息（45；46）发送到所述总线系统（1）的总线（40）上和/或从所述总线系统（1）的总线（40）接收消息（45；46），以及
根据前述权利要求中任一项所述的反射衰减装置（50；50A；50B；50C；50D；50E；50F；50G；50H）。
12.根据权利要求11所述的用户站（10；20；30），其中，线路终端装置（50至54）集成到所述发送和接收设备（12；22；32）中。
13.根据权利要求11或12所述的用户站（10；20；30），
所述用户站还具有通信控制设备（11；21；31），用于生成消息（45；46）并将所述消息发送到所述发送和接收设备（12；22；32）以及用于从所述发送和接收设备（12；22；32）接收消息（45；46）和评估所述消息，
其中，所述通信控制设备（11；21；31）被设计为如此生成所述消息（45；46），使得为了将所述消息（45；46）发送到所述总线（40）上而在第一通信阶段中在所述总线系统（1）的所述用户站（10；20，30）之间进行协商：所述用户站（10；20；30）其中哪个用户站在随后的第二通信阶段中至少暂时具有对所述总线系统（1）的所述总线（40）的排他的、无冲突的访问。
14.总线系统（1），所述总线系统具有
总线（40），
至少两个用户站（10；20；30），所述至少两个用户站经由所述总线（40）如此相互连接，使得所述至少两个用户站能够彼此串行通信，以及
用于所述总线（40）的至少一个总线线路（41；42）的根据权利要求1至10中任一项所述的至少一个反射衰减装置（50；50A；50B；50C；50D；50E；50F；50G；50H）。
15.根据权利要求14所述的总线系统（1），
其中，所述至少一个反射衰减装置（50；50A；50B；50C；50D；50E；50F；50G；50H）连接到所述总线（40）的分支点，和/或
其中，所述至少一个反射衰减装置（50；50A；50B；50C；50D；50E；50F；50G；50H）结束所述总线（40）的自由末端，和/或
其中，所述至少两个用户站（10；20；30）包括至少一个根据权利要求11至13中任一项所述的用户站（10；20；30）。
16.用于在总线系统（1）中的数据传输时衰减反射的方法，其中所述方法具有以下步骤：
经由总线（40）在所述总线系统（1）中发送消息（45；46），反射衰减装置（50；50A；50B；50C；50D；50E；50F；50G；50H）连接到所述总线的至少一个总线线路（41；42），所述反射衰减装置具有至少一对并联的电半导体组件（51；52；51A；52A；51B）以及至少一个电容器（53；54），所述至少一个电容器串联地连接到所述至少一对并联的电半导体组件（51；52；51A；52A；51B），其中，在超过阈值电压之后，通过所述电半导体组件的通过电流与施加的电压不成比例，以及
利用所述反射衰减装置（50；50A；50B；50C；50D；50E；50F；50G；50H）衰减在所述总线（40）的总线线路（41；42）上的反射。
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