DE102007013379B4 - Network termination for connection to a bus line - Google Patents

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Abstract

Netzwerkabschluß zum Anschluß an eine Busleitung (2) eines Bussystems, mit einem Busanschluß (3), mit einem Verstärkungselement (4) und mit einem Leitungsäquivalent (5), wobei der Busanschluß (3) mit dem Eingang (6) des Verstärkungselements (4) und mit dem Anfang (7) des Leitungsäquivalents (5) und der Ausgang (8) des Verstärkungselements (4) mit dem Ende (9) des Leitungsäquivalents (5) verbunden ist, wobei das Verstärkungselement (4) so ausgebildet ist, daß das am Busanschluß (3) abgegriffene Signal nach einer Laufzeit t1 am Ausgang (8) des Verstärkungselements (4) anliegt, wobei das Leitungsäquivalent (5) so ausgebildet ist, daß das Signal der am Busanschluß (3) angeschlossenen Busleitung (2) nach einer Laufzeit t2 am Ende (9) des Leitungsäquivalents (5) ansteht, wobei die Laufzeit t2 an die Laufzeit t1 des Verstärkungselements (4) angepaßt ist, so daß durch die Verbindung des Ausgangs (8) des Verstärkungselements (4) mit dem Ende (9) des Leitungsäquivalents (5) eine Führung der abzuschließenden Busleitung...Network termination for connection to a bus line (2) of a bus system, with a bus connection (3), with a reinforcement element (4) and with a line equivalent (5), the bus connection (3) with the input (6) of the reinforcement element (4) and with the beginning (7) of the line equivalent (5) and the output (8) of the reinforcing element (4) is connected to the end (9) of the line equivalent (5), the reinforcing element (4) being designed so that the Bus connection (3) tapped signal after a running time t1 at the output (8) of the amplifying element (4), the line equivalent (5) being designed such that the signal of the bus line (2) connected to the bus connection (3) after a running time t2 at the end (9) of the line equivalent (5), the running time t2 being adapted to the running time t1 of the reinforcing element (4), so that by connecting the output (8) of the reinforcing element (4) to the end (9) of the Line equivalents (5th ) a tour of the bus line to be locked ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Netzwerkabschluß zum Anschluß an eine Busleitung eines Bussystems, insbesondere eines Aktuator-Sensor-Interface-Systems.The invention relates to a network termination for connection to a bus line of a bus system, in particular an actuator-sensor interface system.

Im Jahre 1990 haben eine größere Anzahl namhafter Aktuator-, Sensor- und Steuerungshersteller mit der industriellen Gemeinschaftsentwicklung eines Aktuator-Sensor-Interface-Systems begonnen, welches als AS-Interface-System oder im folgenden stets als ASI-System bezeichnet wird. Das ASI-System wird als neuartige Schnittstelle seit 1994 für die industrielle Kommunikation eingesetzt und belegt den Bereich unterhalb der bisherigen Feldbussysteme. Es verbindet insbesondere binäre Sensoren und Aktuatoren, aber auch analoge Sensoren über einen gemeinsamen Bus mit der ersten Steuerungsebene, z. B. einer SPS oder einem PC. Das ASI-System ist international genormt durch die Normen EN 50295 und IEC 62026-2 (vgl. ”AS-Interface Die Lösung in der Automation”, Rolf Becker, et. al AS-International Association, 2002).In 1990, a large number of well-known actuator, sensor and control manufacturers have started the industrial joint development of an actuator-sensor interface system, which is referred to as AS-Interface system or hereinafter always as ASI system. The ASI system has been used as a novel interface since 1994 for industrial communication and occupies the area below the previous fieldbus systems. It combines in particular binary sensors and actuators, but also analog sensors via a common bus with the first control level, z. A PLC or a PC. The ASI system is internationally standardized by the standards EN 50295 and IEC 62026-2 (see "AS-Interface The Solution in Automation", Rolf Becker, et al., AS-International Association, 2002).

Auch wenn nachfolgend bei der Beschreibung des Standes der Technik sowie bei der Erläuterung der Erfindung in erster Linie auf das ASI-System Bezug genommen wird, so ist die Erfindung nicht auf die Verwendung in einem solchen ASI-System beschränkt, sondern kann grundsätzlich auch bei anderen Bussystemen bzw. bei anderen Arten von Busleitungen eingesetzt werden.Although reference is made in the following to the description of the prior art as well as to the explanation of the invention primarily to the ASI system, the invention is not limited to use in such an ASI system, but can in principle also in other Bus systems or be used in other types of bus lines.

Das ASI-System besteht aus einem ASI-Netzteil, einem ASI-Master, mehreren ASI-Slaves und einer ASI-Leitung. Ein wesentlicher Bestandteil des ASI-Systems ist der ASI-Slave, der in der Regel als ASI-Chip realisiert ist und mit dem die Aktuatoren bzw. Sensoren an eine Busleitung, die ASI-Leitung, digital angekoppelt werden. Der ASI-Chip wird konstruktiv entweder in ein Modul eingebaut, an das dann konventionelle Aktuatoren und Sensoren angeschlossen werden, oder er wird direkt in den Aktuator bzw. Sensor eingebaut. Der ASI-Master bildet die Schnittstelle zwischen den Aktuatoren bzw. Sensoren und dem Kern der Steuerung, beispielsweise einer SPS oder einem PC (vgl. ”AS-Interface Die Lösung in der Automation”, Seite 53 ff).The ASI system consists of an ASI power supply, an ASI master, several ASI slaves and one ASI cable. An essential component of the ASI system is the ASI slave, which is usually implemented as an ASI chip and with which the actuators or sensors are digitally coupled to a bus line, the ASI line. The ASI chip is either built into a module, to which conventional actuators and sensors are connected, or it is installed directly in the actuator or sensor. The ASI master forms the interface between the actuators or sensors and the core of the control, for example a PLC or a PC (see "AS-Interface The Solution in Automation", page 53 ff).

Als ASI- Leitung wird ein ungeschirmtes Zweileiter-Flachbandkabel (2 × 1,5 mm2) oder ein Standard-Rundkabel verwendet, über das gleichzeitig Signale und Energie übertragen werden. Die ASI-Leitung dient damit sowohl der Energieversorgung der Slaves (und damit auch der an die Slaves angeschlossenen Aktuatoren und Sensoren) sowie der Energieversorgung des Masters, als auch der Datenübertragung zwischen den Slaves untereinander sowie zwischen den Slaves und dem Master (vgl. ”AS-Interface Die Lösung in der Automation”, Seite 56–60).The ASI cable uses an unshielded 2-conductor ribbon cable (2 × 1.5 mm 2 ) or a standard round cable, which simultaneously transmits signals and energy. The ASI line thus serves both to supply power to the slaves (and thus to the actuators and sensors connected to the slaves) as well as to the power supply of the master, as well as to the data transmission between the slaves and between the slaves and the master (see "AS Interface The Solution in Automation ", page 56-60).

Für die Wahl der geeigneten Übertragungsleitung sind zwei elektrische Aspekte wesentlich: der Gleichstromwiderstand für die Energieübertragung und die Übertragungseigenschaften in dem Frequenzbereich, der für die Kommunikation verwendet wird. Unter den vorgegebenen Randbedingungen, daß auf der Leitung maximal 2 A Strom zur Energieversorgung übertragen werden sollen, und daß die Anzahl der angeschlossenen Slaves auf 31 begrenzt ist, ist eine Busleitung ausgewählt worden, die die Anforderungen auf einfache und damit kostengünstige Weise erfüllt. Die herkömmliche (Standard) ASI-Leitung ist das nichtgeschirmte und nicht verdrillte Zweileiter-Flachbandkabel, das eine normierte Mantelfarbe (gelb) und einen geometrisch kodierten Querschnitt aufweist. Da die Lage der Leiter im Kabel festliegt und keine Abschirmung hinderlich ist, lassen sich die Leiter mittels Durchdringungstechnik einfach kontaktieren.Two electrical aspects are essential to choosing the appropriate transmission line: the DC resistance for power transmission and the transmission characteristics in the frequency range used for communication. Under the given boundary conditions that on the line a maximum of 2 A power to be transmitted to the power supply, and that the number of connected slaves is limited to 31, a bus line has been selected that meets the requirements in a simple and therefore cost-effective manner. The traditional (standard) ASI cable is the unshielded and non-twisted two-conductor ribbon cable, which has a normalized sheath color (yellow) and a geometrically coded cross section. Since the position of the conductors is fixed in the cable and no shielding is a hindrance, the conductors can be easily contacted by means of penetration technology.

Zur gleichzeitigen Übertragung der Signale und der Energie über die ASI-Leitung ist ein spezielles Modulationsverfahren entwickelt worden, welches den zahlreichen Anforderungen des ASI-Systems in besonderer Weise genügt. Das Nachrichtensignal, das der Energieversorgung der ASI-Slaves überlagert wird, muß gleichstromfrei und relativ schmalbandig sein und darf zudem nicht in unzulässiger Weise elektromagnetisch abstrahlen. Aus diesen Gründen ist als Modulationsverfahren eine Alternierende Puls Modulation (APM) ausgewählt worden, wobei die Sende-Bitfolge zunächst in eine Manchester-codierte (MAN-codierte) Bitfolge umcodiert wird, die bei jeder Änderung des Sendesignals eine Phasenänderung vornimmt. Aus der codierten Bitfolge wird dann ein Sendestrom erzeugt, aus dem durch Differentiation der gewünschte Signalspannungspegel auf der ASI-Leitung erzeugt wird. Auf der Empfangsseite werden diese Spannungssignale auf der Leitung detektiert und wieder in die gesendete Bitfolge zurückgewandelt. Wenn dabei die Spannungspulse näherungsweise wie sin2-Pulse geformt werden, wird gleichzeitig auch den Forderungen nach niedriger Grenzfrequenz und geringer Störabstrahlung Rechnung getragen (vgl. ”AS-Interface Die Lösung in der Automation”. Seite 62–65).For the simultaneous transmission of the signals and the energy via the ASI line, a special modulation method has been developed, which meets the numerous requirements of the ASI system in a special way. The message signal, which is superimposed on the power supply of the ASI slaves, must be DC-free and relatively narrow-band and also must not radiate electromagnetic radiation in an inadmissible manner. For these reasons, an alternating pulse modulation (APM) has been selected as the modulation method, wherein the transmit bit sequence is first transcoded into a Manchester-encoded (MAN-encoded) bit sequence which makes a phase change each time the transmit signal is changed. From the coded bit sequence, a transmission current is then generated, from which the desired signal voltage level is generated on the ASI line by differentiation. On the receiving side, these voltage signals are detected on the line and converted back into the transmitted bit sequence. If the voltage pulses are shaped approximately like sin 2 pulses, the requirements for low cutoff frequency and low noise emission are also taken into account at the same time (see "AS-Interface The Solution in Automation", page 62-65).

Das ASI-System ist ein Master-Slave-System mit zyklischem Polling und nutzt einen Master pro Netz, der alle Teilnehmer (Slaves) zyklisch mit ihrer Adresse aufruft. Das ASI-System überträgt die Informationen (ASI-Nachrichten) zwischen einem Master und den verschiedenen Slaves somit nicht parallel, sondern seriell. Die ASI-Nachrichten sind kurz, einfach strukturiert und haben eine feste Länge. In jedem Abfragezyklus werden Informationen seriell vom Master zu jedem Slave und zurück übertragen. Sie können als Ein- oder als Ausgabedaten benutzt werden. Um keine zu großen Wartezeiten bei der seriellen Übertragung der Informationen vom Master zu den einzelnen Slaves bzw. umgekehrt zu haben, ist für das ASI-System eine bestimmte Struktur der über die ASI-Leitung übertragenen Signale vorgegeben. Diese Struktur der übertragenden Signale, d. h. die Struktur der ASI-Nachrichten, zusammen mit einer vorgegebenen maximalen Anzahl von an die ASI-Leitung anschließbaren ASI-Slaves, gewährleistet eine für die Praxis in vielen Fällen ausreichende Zykluszeit von maximal 5 ms.The ASI system is a master-slave system with cyclic polling and uses one master per network, which cyclically calls all subscribers (slaves) with their address. The ASI system transfers the information (ASI messages) between a master and the different slaves not in parallel, but serially. The ASI messages are short, simply structured and have a fixed length. In each polling cycle, information is transmitted serially from master to each slave and back. she can be used as input or as output data. In order not to have too long waiting times for the serial transmission of the information from the master to the individual slaves or vice versa, the ASI system has a specific structure of the signals transmitted via the ASI line. This structure of the transmitted signals, ie the structure of the ASI messages, together with a predefined maximum number of ASI slaves which can be connected to the ASI line, ensures a cycle time of a maximum of 5 ms that is sufficient in practice for many cases.

Durch die vorgegebene Struktur der ASI-Nachrichten ergibt sich sowohl eine Beschränkung der maximal an die ASI-Leitung bzw. an einen ASI-Master anschließbaren ASI-Slaves als auch eine Beschränkung der maximal innerhalb eines Abfragezyklusses zwischen dem ASI-Master und dem ASI-Slave austauschbaren Informationsbits. Die erste Beschränkung ist bei der neuen ASI-Version 2.1 dadurch behoben worden, daß sich zwei ASI-Slaves eine Adresse teilen. Als sogenannte A- und B-Slaves heißen sie dann z. B. 10 A und 10 B. Im ersten Abfragezyklus werden alle A-Slaves, im folgenden alle B-Slaves bearbeitet. Der Vorteil, daß nunmehr maximal 62 ASI-Slaves anstelle von 31 ASI-Slaves an das ASI-System angeschlossen werden können, ist somit durch eine von 5 ms auf 10 ms angestiegene Zykluszeit erkauft worden.The predefined structure of the ASI messages results in a restriction of the maximum number of ASI slaves which can be connected to the ASI line or to an ASI master, as well as a limitation of the maximum within one polling cycle between the ASI master and the ASI slave exchangeable information bits. The first limitation has been resolved in the new ASI version 2.1, in that two ASI slaves share an address. As so-called A and B slaves they are called z. For example, 10 A and 10 B. In the first polling cycle, all A slaves, in the following, all B slaves are processed. The advantage that now a maximum of 62 ASI slaves instead of 31 ASI slaves can be connected to the ASI system, has thus been bought by a cycled from 5 ms to 10 ms cycle time.

Aufgrund der an das ASI-System gestellten Anforderungen, ein praxisorientiertes Bussystem zur direkten Anbindung einfacher Sensoren und Aktuatoren an Steuerungen bereitzustellen, das an die jeweiligen örtlichen Anforderungen einfach angepaßt werden kann, sind bezüglich der Topologie eines ASI-Netzwerkes keine Beschränkungen vorgegeben worden. Die Topologie eines ASI-Netzwerkes ist somit beliebig wählbar, was die Projektierung sehr einfach gestaltet. Die Topologie darf stern- oder linienförmig sein, Stichleitungen enthalten oder sich wie ein Baum verzweigen, so wie dies auch bei herkömmlichen Elektroinstallationen der Fall sein kann. Die Teilnehmer (Slaves) können gleichmäßig entlang der Busleitung verteilt oder in Gruppen angeordnet werden.Due to the demands of the ASI system to provide a practical bus system for the direct connection of simple sensors and actuators to controllers, which can be easily adapted to the respective local requirements, no restrictions have been imposed on the topology of an ASI network. The topology of an ASI network can therefore be selected as required, which makes configuration very easy. The topology may be star or line shaped, contain stubs, or branch out like a tree, as may be the case with conventional electrical installations. The participants (slaves) can be distributed evenly along the bus line or arranged in groups.

Aus diesem Grund sind im klassischen ASI-System keine Leitungsabschlußwiderstände vorgesehen, und bei einer Beschränkung der maximalen Gesamtlänge des Bussystems auf 100 m auch nicht erforderlich (vgl. AS-Interface ”Die Lösung in der Automation”, Seite 62). Diese physikalische Grenze kann nicht ohne Verlust der Signalqualität überschritten werden, da ansonsten bei größeren Leitungslängen die Teilnehmer infolge fehlerhafter Übertragung nicht mehr zuverlässig erreicht werden können. Ursache hierfür sind zum einen am Leitungsende auftretende Signalreflexionen, durch die die Signale verzerrt werden, zum anderen eine bei größeren Länge nicht mehr zu vernachlässigende Dämpfung der Signalamplitude, was ebenfalls dazu führen kann, daß die übertragenen Signale nicht mehr fehlerfrei erkannt werden können.For this reason, no line terminating resistors are provided in the classical ASI system, and if the maximum total length of the bus system is limited to 100 m, this is not necessary either (see AS-Interface "The solution in automation", page 62). This physical limit can not be exceeded without loss of signal quality, as otherwise the participants can not be reliably reached due to faulty transmission with longer cable lengths. This is due to the signal reflections occurring at the end of the line, which distort the signals, and the attenuation of the signal amplitude, which can no longer be neglected for a longer length, which can also result in the transmitted signals no longer being able to be recognized without error.

Soll die Grenze der maximalen Länge der Busleitung überschritten werden, so muß zur Aufbesserung des Signals ein Extender oder Repeater in die Busleitung eingesetzt werden. Durch einen Extender oder Repeater kann die Länge der Busleitung um weitere 100 m verlängert werden. Repeater haben jedoch den Nachteil, daß sie eine galvanische Trennung von hintereinander liegenden Leitungsabschnitten vornehmen und somit eine eigene Spannungsversorgung benötigen. Außerdem gibt es bezüglich der Anordnung des Repeaters im ASI-Netzwerk bestimmte Anforderungen, so daß die eigentlich gewünschte Topologiefreiheit für das ASI-System nicht mehr aufrechterhalten werden kann.If the limit of the maximum length of the bus line is exceeded, an extender or repeater must be inserted into the bus line to improve the signal. An extender or repeater can be used to extend the length of the bus line by a further 100 m. However, repeaters have the disadvantage that they make a galvanic separation of successive line sections and thus require its own power supply. In addition, there are certain requirements regarding the arrangement of the repeater in the ASI network, so that the actually desired topology freedom for the ASI system can no longer be maintained.

Aus der DE 20 2004 004 637 U1 ist ein Netzwerkabschluß für eine ASI-Busleitung bekannt, der eine Abschlußimpedanz und einen Spannungskomparator aufweist. Die Abschlußimpedanz besteht dabei vorzugsweise aus einer Reihenschaltung eines Widerstandes, einer Kapazität und einer Induktivität, wobei die einzelnen Bauteile so aufeinander abgestimmt sein sollen, daß die Impedanz der Reihenschaltung der Impedanz der Busleitung entspricht. Durch die zusätzliche Anordnung eines Spannungskomparators sollen unzulässige Spannungsabfälle auf der Busleitung erfaßt und über eine optische Signalgebung angezeigt werden.From the DE 20 2004 004 637 U1 For example, a network termination for an ASI bus line is known that has a termination impedance and a voltage comparator. The termination impedance preferably consists of a series circuit of a resistor, a capacitor and an inductance, wherein the individual components should be coordinated so that the impedance of the series circuit corresponds to the impedance of the bus line. Due to the additional arrangement of a voltage comparator unacceptable voltage drops are detected on the bus and displayed via an optical signaling.

Auch aus der DE 10 2004 014 313 B4 ist ein Netzwerkabschluß zum Anschluß an eine Busleitung bekannt, bei dem zur Minimierung der Fehlerrate in der Kommunikation des ASI-Netzwerks die komplexen Anteile der Gesamtimpedanz reduziert werden sollen. Hierzu weist der Netzwerkabschluß in einer bevorzugten Ausgestaltung ebenfalls eine Reihenschaltung einer Spule, eines Kondensators und eines Widerstandes auf, wobei die Abschlußimpedanz über eine Meßeinrichtung einstellbar sein soll.Also from the DE 10 2004 014 313 B4 For example, a network termination for connection to a bus line is known in which, in order to minimize the error rate in the communication of the ASI network, the complex portions of the total impedance should be reduced. For this purpose, the network termination in a preferred embodiment also has a series connection of a coil, a capacitor and a resistor, wherein the termination impedance should be adjustable via a measuring device.

Den beiden bekannten Netzwerkabschlüssen ist gemeinsam, daß sie jeweils eine passive Abschlußimpedanz aufweisen, die so ausgebildet ist, daß eine möglichst reelle Gesamtimpedanz erreicht wird, wodurch in erster Linie eine Reduzierung von Signalreflexionen erreicht werden soll. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß durch die zusätzliche Abschlußimpedanz die Amplitude der zu übertragenden Signale reduziert wird, so daß nunmehr die maximale Übertragungslänge durch die verringerte Signalamplitude eines entfernt angeordneten Teilnehmers begrenzt wird.The two known network terminations have in common that they each have a passive termination impedance, which is designed so that as real as possible overall impedance is achieved, which is to be achieved in the first place, a reduction of signal reflections. The disadvantage here, however, that the amplitude of the signals to be transmitted is reduced by the additional termination impedance, so that now the maximum transmission length is limited by the reduced signal amplitude of a remote participant.

Aus der DD 143 341 A1 ist eine Sende- und Empfangsschaltung mit einer Leitungsabschlußschaltung für Datensammelleitungen in digitalen hochintegrierten Anlagen der Nachrichten- und Rechentechnik bekannt. Dabei wird die Leitungsabschlußschaltung unter bestimmten Voraussetzungen und zu bestimmten Zeitpunkten in den Zustand niedriger Impedanz gesteuert. Diese bekannte Sende- und Empfangsschaltung, mit der digitale Datensignale in die Übertragungsleitung eingekoppelt bzw. aus der Übertragungsleitung ausgekoppelt werden können, ist nicht zum Anschluß an eine Busleitung eines Bussystems vorgesehen.From the DD 143 341 A1 is a transmitting and receiving circuit with a Line termination circuit for data collection lines in digitally highly integrated systems of communications and computing technology known. In this case, the line termination circuit is controlled under certain conditions and at certain times in the state of low impedance. This known transmitting and receiving circuit, with the digital data signals coupled into the transmission line or can be coupled out of the transmission line is not provided for connection to a bus line of a bus system.

Der vorliegenden Erfindung liegt die daher Aufgabe zugrunde, einen Netzwerkabschluß zum Anschluß an eine Busleitung eines Bussystems zu Verfügung zu stellen, mit dem ein Bussystem weiter verbessert werden kann, insbesondere die praktisch erreichbare Übertragungslänge der Busleitung erhöht werden kann.The present invention is therefore based on the object to provide a network termination for connection to a bus line of a bus system with which a bus system can be further improved, in particular the practically achievable transmission length of the bus line can be increased.

Diese Aufgabe ist bei einem eingangs beschriebenen Netzwerkabschluß zum Anschluß an eine Busleitung eines Bussystems dadurch gelöst, daß der Netzwerkabschluß einen Busanschluß mit einem Verstärkungselement und mit einem Leitungsäquivalent aufweist, wobei der Busanschluß mit dem Eingang des Verstärkungselements und mit dem Anfang des Leitungsäquivalents und der Ausgang des Verstärkungselements mit dem Ende des Leitungsäquivalents verbunden ist. Das Verstärkungselement ist dabei so ausgebildet, daß das am Busanschluß abgegriffene Signal nach einer Laufzeit t1 am Ausgang des Verstärkungselements anliegt. Das Leitungsäquivalent ist so ausgebildet, daß das Signal auf einer angeschlossenen Busleitung nach einer Laufzeit t2 am Ende des Leitungsäquivalents ansteht, wobei die Laufzeit t2 des Leitungsäquivalents an die Laufzeit t1 des Verstärkungselements angepaßt ist.This object is achieved with a network termination described above for connection to a bus line of a bus system in that the network termination has a bus terminal with a gain element and a line equivalent, the bus terminal to the input of the gain element and the beginning of the line equivalent and the output of the Reinforcement element is connected to the end of the line equivalent. The reinforcing element is designed so that the tapped off at the bus terminal signal after a running time t 1 is applied to the output of the reinforcing element. The line equivalent is designed so that the signal is present on a connected bus line after a time t 2 at the end of the line equivalent, wherein the transit time t 2 of the line equivalent is adapted to the transit time t 1 of the reinforcing element.

Durch die Verbindung des Ausgangs des Verstärkungselements mit dem Ende des Leitungsäquivalents wird eine Führung der abzuschließenden Busleitung erreicht, so daß Reflektionen am Ende der Busleitung verhindert werden können. Durch die Verwendung des Verstärkungselements ist der erfindungsgemäße Netzwerkabschluß somit nicht nur als passiver Abschluß ausgebildet. Vorzugsweise ist hierzu das Leitungsäquivalent so ausgebildet, daß es die gleichen elektrischen Eigenschaften wie die Busleitung aufweist. Weist das Verstärkungselement einen Verstärkungsfaktor A = 1 auf, so kommt es am Ende der Busleitung weder zu einer Belastung der Signalamplitude noch zu einer Signalreflektion.By connecting the output of the gain element to the end of the line equivalent, a guide of the bus line to be terminated is achieved, so that reflections at the end of the bus line can be prevented. As a result of the use of the reinforcing element, the network termination according to the invention is thus not only designed as a passive termination. Preferably, for this purpose, the line equivalent is formed so that it has the same electrical properties as the bus line. If the amplification element has a gain factor A = 1, then there is no load on the signal amplitude or signal reflection at the end of the bus line.

Als Leitungsäquivalent kann entweder eine reale Busleitung verwendet werden, deren Länge in Abhängigkeit von der gewünschten Laufzeit t2 gewählt wird, oder es wird als Leitungsäquivalent eine Anordnung mehrerer Bauteile eingesetzt, wobei die Bauteile dann so bestimmt und dimensioniert sind, daß sie eine Ersatzschaltung der abzuschließenden Busleitung darstellen. Die Realisierung des Leitungsäquivalents durch die Verwendung mehrerer elektrischer Bauelemente hat den Vorteil, daß der Netzwerkabschluß insgesamt als kompaktes Bauteil mit einem Gehäuse ausgebildet werden kann. Dadurch ist ein einfacher Anschluß des Netzwerkabschlusses an eine Busleitung, insbesondere im Endbereich der Busleitung, möglich.As a line equivalent either a real bus line can be used, the length of which is chosen depending on the desired time t 2 , or it is used as a line equivalent, an arrangement of several components, the components are then determined and dimensioned so that they are an equivalent circuit to be completed Represent bus line. The realization of the line equivalent by the use of a plurality of electrical components has the advantage that the network termination can be formed as a whole as a compact component with a housing. This makes it possible to easily connect the network termination to a bus line, in particular in the end area of the bus line.

Neben dieser bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Netzwerkabschlusses besteht darüber hinaus auch die Möglichkeit durch entsprechende Dimensionierung des Netzwerkabschlusses eine gezielte Fehlanpassung vorzunehmen, um an bestimmten Stellen der Busleitung eine Amplitudenveränderung durch Überlagerung mit einer definierten rücklaufenden Welle zu erreichen. Hierzu kann das Leitungsäquivalent so ausgebildet sein, daß es von den elektrischen Eigenschaften der Busleitung gezielt abweicht oder das Verstärkungselement kann einen Verstärkungsfaktor A ≠ 1 aufweisen.In addition to this preferred embodiment of the network termination according to the invention there is also the possibility to make a targeted mismatch by appropriate dimensioning of the network termination, in order to achieve an amplitude change by superposition with a defined returning wave at certain points of the bus line. For this purpose, the line equivalent may be designed so that it deviates specifically from the electrical properties of the bus line or the reinforcing element may have a gain factor A ≠ 1.

Die Anpassung der Laufzeit t1 des Verstärkungselements an die Laufzeit t2 des Leitungsäquivalents kann dadurch realisiert werden, daß das Verstärkungselement eine Anordnung zur Anpassung der Laufzeit t1 aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die Anpassung der Laufzeit t2 des Leitungsäquivalents an die Laufzeit t1 des Verstärkungselements dadurch realisiert werden, daß das Leitungsäquivalent eine Anordnung zur Anpassung der Laufzeit t2 aufweist. Wird als Leitungsäquivalent eine Anordnung mehrerer Bauteile eingesetzt, so ist die Anpassung der Laufzeit t2 des Leitungsäquivalents an die Laufzeit t1 des Verstärkungselements durch die Wahl der Bauteile möglich. Vorzugsweise ist dabei mindestens ein Bauteil einstellbar, so daß die Laufzeit t2 im Betrieb verändert werden kann. Wird als Leitungsäquivalent eine reale Busleitung verwendet, so erfolgt in der Regel eine Anpassung der Laufzeit t1 des Verstärkungselements an die Laufzeit t2 der realen Busleitung, wozu dann das Verstärkungselement entsprechende Bauteile zur Anpassung der Laufzeit t1 aufweist. Auch hier ist vorzugsweise mindestens ein Bauteil einstellbar, so daß die Laufzeit t1 im Betrieb verändert werden kann.The adaptation of the transit time t 1 of the reinforcing element to the transit time t 2 of the line equivalent can be realized in that the reinforcing element has an arrangement for adapting the transit time t 1 . Alternatively or additionally, the adaptation of the transit time t 2 of the line equivalent to the transit time t 1 of the reinforcing element can be realized in that the line equivalent has an arrangement for adapting the transit time t 2 . If an arrangement of several components is used as the line equivalent, the adaptation of the transit time t 2 of the line equivalent to the transit time t 1 of the reinforcing element is possible by the choice of the components. Preferably, at least one component is adjustable, so that the running time t 2 can be changed during operation. If a real bus line is used as the line equivalent, an adaptation of the transit time t 1 of the reinforcing element to the transit time t 2 of the real bus line is generally carried out, for which purpose the reinforcing element then has corresponding components for adapting the transit time t 1 . Again, preferably at least one component is adjustable, so that the running time t 1 can be changed during operation.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Netzwerkabschlusses erfolgt die Spannungsversorgung des Verstärkungselements über die abzuschließende Busleitung selber. Die für den Betrieb des Verstärkungselements benötigte Versorgungsspannung kann dabei einfach von der Busleitung abgegriffen werden, wozu das Verstärkungselement zur Gleichspannungsauskopplung über ein LC-Netzwerk mit dem Busanschluß und somit mit der Busleitung verbunden ist.According to a further advantageous embodiment of the network termination according to the invention, the voltage supply of the reinforcing element via the bus line to be terminated itself. The supply voltage required for the operation of the gain element can be easily tapped from the bus line, including the gain element for DC decoupling via an LC network to the bus terminal and thus connected to the bus line.

Im einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Netzabschluß auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verwiesen auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche sowie auf die nachfolgende Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen In particular, there are a variety of ways to design and further develop the network termination according to the invention. Reference is made to the claims subordinate to claim 1 and to the following description in conjunction with the drawings. In the drawing show

1 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Netzwerkabschlusses, 1 a schematic diagram of the network termination according to the invention,

2 ein Blockschaltbild einer ersten Variante des Netzwerkabschlusses, und 2 a block diagram of a first variant of the network termination, and

3 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform des Leitungsäquivalents, und 3 a block diagram of a first embodiment of the line equivalent, and

4 ein Blockschaltbild einer zweiten Variante des Netzwerkabschlusses. 4 a block diagram of a second variant of the network termination.

Die 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau des erfindungsgemäßen Netzwerkabschlusses 1 an eine – hier nur teilweise dargestellte – Busleitung 2 eines Bussystems. Über die Busleitung 2 werden mehrere Slaves mit einem übergeordneten Master verbunden, wobei die Busleitung 2 sowohl zur Energieversorgung der Slaves als auch zur Datenübertragung zwischen den Slaves und dem Master dient.The 1 shows the basic structure of the network termination according to the invention 1 to a - here only partially shown - bus line 2 a bus system. Over the bus line 2 several slaves are connected to a higher-level master, whereby the bus line 2 serves both to power the slaves and to transfer data between the slaves and the master.

Zum elektrischen und mechanischen Anschluß des Netzwerkabschlusses 1 an die Busleitung 2 weist der Netzwerkabschluß 1 einen Busanschluß 3 auf, wobei der Busanschluß 3 beispielsweise als Steckverbinder ausgebildet sein kann, der auf einen mit der Busleitung 2 verbundenen Gegensteckverbinder aufschraubbar ist. Als wesentliche Elemente weist der Netzwerkabschluß 1 ein Verstärkungselement 4 und ein Leitungsäquivalent 5 auf. Dabei sind zum einen der Eingang 6 des Verstärkungselements 4 und der Anfang 7 des Leitungsäquivalents 5 mit dem Busanschluß 3 und zum anderen der Ausgang 8 des Verstärkungselements 4 mit dem Ende 9 des Leitungsäquivalents 5 verbunden.For the electrical and mechanical connection of the network termination 1 to the bus line 2 indicates the network termination 1 a bus connection 3 on, with the bus connection 3 For example, it may be formed as a connector that is connected to a bus line 2 connected mating connector can be screwed. As essential elements, the network termination 1 a reinforcing element 4 and a line equivalent 5 on. One is the entrance 6 of the reinforcing element 4 and the beginning 7 of the line equivalent 5 with the bus connection 3 and on the other hand the exit 8th of the reinforcing element 4 with the end 9 of the line equivalent 5 connected.

Das am Ende der Busleitung 2 anliegende Signal wird von dem Verstärkungselement 4 rückwirkungsfrei abgenommen. Nach einer Laufzeit t1 liegt es am Ausgang 8 des Verstärkungselements 4 an, wobei das Verstärkungselement 4 vorzugsweise einen Verstärkungsfaktor A = 1 aufweist. Außerdem wird das Ende der Busleitung 2 durch das die im wesentlichen gleichen elektrischen Eigenschaften wie die Busleitung 2 aufweisende Leitungsäquivalent 5 ”verlängert”. Das Signal am Ende der Busleitung 2 erreicht dann nach einer Laufzeit t2 das Ende 9 der Leitungsäquivalents 5. Sind die Laufzeit t1 des Verstärkungselements 4 und die Laufzeit t2 des Leitungsäquivalents 5 gleich, so liegt am Ausgang 8 des Verstärkungselements 4 dieselbe Spannung wie am Ende 9 des Leitungsäquivalents 5 an. Durch die Verbindung des Ausgangs 8 des Verstärkungselements 4 mit dem Ende 9 des Leitungsäquivalents 5 erfolgt somit eine ”Führung” des Endes der Busleitung 2, wodurch sowohl Reflektionen am Ende der Busleitung 2 als auch eine Belastung der Signalamplitude verhindert werden.That at the end of the bus line 2 applied signal is from the gain element 4 accepted without reaction. After a running time t 1 , it is at the exit 8th of the reinforcing element 4 on, wherein the reinforcing element 4 preferably has a gain factor A = 1. In addition, the end of the bus line 2 by that the substantially same electrical properties as the bus line 2 having line equivalent 5 "extended". The signal at the end of the bus line 2 then reaches the end after a runtime t 2 9 the line equivalent 5 , Are the term t 1 of the reinforcing element 4 and the term t 2 of the line equivalent 5 the same, it is at the exit 8th of the reinforcing element 4 the same tension as at the end 9 of the line equivalent 5 at. By connecting the output 8th of the reinforcing element 4 with the end 9 of the line equivalent 5 Thus, there is a "leadership" of the end of the bus 2 , which provides both reflections at the end of the bus line 2 as well as a load on the signal amplitude can be prevented.

Aus 2 ist zunächst ersichtlich, daß zwischen dem Ausgang 8 des Verstärkungselements 4 und dem Ende 9 des Leitungsäquivalents 5 zwei Abschlußimpedanzen 10 geschaltet sind. Die Abschlußimpedanzen 10 dienen dabei zur Reduzierung des Ausgangsstroms des Verstärkerelements 4 sowie zur Erhöhung der Stabilität des Netzwerkabschlusses 1 und wirken darüber hinaus als normaler passiver Leitungsabschluß außerhalb des Übertragungsbereichs des Verstärkungselements 4 und des Leitungsäquivalents 5. Die Abschlußimpedanzen 10 dienen somit zur Reduzierung der bei Verwendung realer Bauteile zwangsläufig auftretenden, durch Bauteiltoleranzen bedingten Restfehler bei der Realisierung des Netzwerkabschlusses 1. Im Idealfall, bei dem sowohl die Laufzeiten t1, t2 des Verstärkungselements 4 und des Leitungsäquivalents 5 identisch sind als auch die elektrischen Eigenschaften des Leitungsäquivalents 5 genau den elektrischen Eigenschaften der Busleitung 2 entsprechen, ist die Verwendung der Abschlußimpedanzen 10 nicht erforderlich.Out 2 is first apparent that between the output 8th of the reinforcing element 4 and the end 9 of the line equivalent 5 two termination impedances 10 are switched. The termination impedances 10 serve to reduce the output current of the amplifier element 4 and to increase the stability of the network termination 1 and also act as a normal passive line termination outside the transmission range of the gain element 4 and the line equivalent 5 , The termination impedances 10 thus serve to reduce the inevitable occurring when using real components, caused by component tolerances residual error in the realization of the network termination 1 , Ideally, in which both the maturities t 1 , t 2 of the reinforcing element 4 and the line equivalent 5 are identical as well as the electrical properties of the line equivalent 5 exactly the electrical properties of the bus line 2 is the use of the termination impedances 10 not mandatory.

3 zeigt die bevorzugte Realisierung des Leitungsäquivalents 5 durch eine dem Ersatzschaltbild der Busleitung 2 entsprechende Anordnung 11 mehrerer Bauelemente. Die Anordnung 11 weist dabei mehrere Induktivitäten 12, mehrere Widerstände 13 und mehrere Kapazitäten 14 auf. Insgesamt ist die Anordnung 11 so aufgebaut, daß sie eine Gesamtimpedanz von 70 bis 140 Ohm, vorzugsweise ca. 90 Ohm aufweist. Anstelle der in 3 dargestellte Realisierungen des Leitungsäquivalents 5 durch eine entsprechende Verschaltung mehrerer elektrischer Bauelemente kann das Leitungsäquivalent auch durch eine weitere Busleitung geringerer Länge realisiert sein. 3 shows the preferred realization of the line equivalent 5 through an equivalent circuit of the bus line 2 corresponding arrangement 11 several components. The order 11 has several inductances 12 , several resistances 13 and several capacities 14 on. Overall, the arrangement 11 constructed so that it has a total impedance of 70 to 140 ohms, preferably about 90 ohms. Instead of in 3 Illustrated implementations of the line equivalent 5 by a corresponding interconnection of a plurality of electrical components, the line equivalent can also be realized by a further bus line of shorter length.

In der 2 ist schließlich noch eine bevorzugte Verschaltung des Verstärkungselements 4 dargestellt. Das Verstärkungselement 4 ist dabei zur Gleichspannungsentkopplung über ein LC-Netzwerk 15 mit dem Busanschluß 3 verbunden, so daß die Spannungsversorgung des Verstärkungselements 4 über die Busleitung 2 erfolgt. Eine getrennte Spannungsversorgung für den Netzwerkabschluß 1 ist somit nicht erforderlich, so daß der Netzwerkabschluß 1 unter Beibehaltung der Topologiefreiheit einfach über seinen Busanschluß 3 mit der abzuschließenden Busleitung 2 verbunden werden kann.In the 2 is finally still a preferred interconnection of the reinforcing element 4 shown. The reinforcing element 4 is doing DC decoupling via an LC network 15 with the bus connection 3 connected so that the voltage supply of the reinforcing element 4 over the bus line 2 he follows. A separate power supply for network termination 1 is therefore not required, so that the network termination 1 while maintaining the topology freedom simply via its bus connection 3 with the bus line to be terminated 2 can be connected.

4 zeigt eine Realisierung des Leitungsäquivalents 5 durch eine reale Busleitung, wobei das Ende 9 der Busleitung über zwei Abschlußimpedanzen 10 mit dem Ausgang 8 des Verstärkungselements 4 verbunden ist. Hierzu ist ein zusätzlicher Busanschluß 16 vorgesehen, an den das Ende 9 der als Leitungsäquivalent 5 eingesetzten realen Busleitung anschließbar ist. Der Anfang 7 der Busleitung ist am ersten Busanschluß 3 angeschlossen. Auch wenn zu einem derartigen Netzwerkabschluß 1 funktional die als Leitungsäquivalent 5 eingesetzte reale Busleitung gehört, ist es für den Fachmann selbstverständlich, daß diese Busleitung nicht in einem das Verstärkungselement 4 und die Abschlußimpedanzen 10 aufweisenden Gehäuse enthalten sein muß. 4 shows a realization of the line equivalent 5 through a real bus line, being the end 9 the bus line via two terminating impedances 10 with the exit 8th of the reinforcing element 4 connected is. This is an additional bus connection 16 provided to the end 9 the as line equivalent 5 used real bus line can be connected. The beginning 7 the bus line is at the first bus connection 3 connected. Even if to such a network termination 1 functionally as the line equivalent 5 It should be understood by those skilled in the art that this bus line is not in a reinforcing element 4 and the termination impedances 10 containing housing must be included.

Die Verwendung einer realen Busleitung als Leitungsäquivalent 5 bietet die Möglichkeit, an diese Busleitung zusätzliche Slaves anzuschließen. Eine entsprechende Anschlußmöglichkeit für einen zusätzlichen Slave ist in 4 durch den Anschluß 17 angedeutet. Dadurch kann die Leitungslänge des Bussystems insgesamt verlängert werden. Die Laufzeit t1 des Verstärkungselements 4 muß auch hierbei so eingestellt werden, daß sie der Laufzeit t2 des Signals durch die zusätzliche Busleitung 5 entspricht.The use of a real bus as a line equivalent 5 offers the option of connecting additional slaves to this bus line. An appropriate connection option for an additional slave is in 4 through the connection 17 indicated. As a result, the line length of the bus system can be extended altogether. The transit time t 1 of the reinforcing element 4 must also be set so that it is the time t 2 of the signal through the additional bus 5 equivalent.

Claims (8)

Netzwerkabschluß zum Anschluß an eine Busleitung (2) eines Bussystems, mit einem Busanschluß (3), mit einem Verstärkungselement (4) und mit einem Leitungsäquivalent (5), wobei der Busanschluß (3) mit dem Eingang (6) des Verstärkungselements (4) und mit dem Anfang (7) des Leitungsäquivalents (5) und der Ausgang (8) des Verstärkungselements (4) mit dem Ende (9) des Leitungsäquivalents (5) verbunden ist, wobei das Verstärkungselement (4) so ausgebildet ist, daß das am Busanschluß (3) abgegriffene Signal nach einer Laufzeit t1 am Ausgang (8) des Verstärkungselements (4) anliegt, wobei das Leitungsäquivalent (5) so ausgebildet ist, daß das Signal der am Busanschluß (3) angeschlossenen Busleitung (2) nach einer Laufzeit t2 am Ende (9) des Leitungsäquivalents (5) ansteht, wobei die Laufzeit t2 an die Laufzeit t1 des Verstärkungselements (4) angepaßt ist, so daß durch die Verbindung des Ausgangs (8) des Verstärkungselements (4) mit dem Ende (9) des Leitungsäquivalents (5) eine Führung der abzuschließenden Busleitung (2) erreicht wird, und wobei als Leitungsäquivalent (5) entweder eine reale Busleitung einer bestimmten Länge oder eine Anordnung (11) mehrerer Bauelemente eingesetzt ist, wobei die Bauelemente so bestimmt und dimensioniert sind, daß sie eine Ersatzschaltung der abzuschließenden Busleitung (2) darstellen.Network termination for connection to a bus line ( 2 ) of a bus system, with a bus connection ( 3 ), with a reinforcing element ( 4 ) and with a line equivalent ( 5 ), the bus connection ( 3 ) with the entrance ( 6 ) of the reinforcing element ( 4 ) and with the beginning ( 7 ) of the line equivalent ( 5 ) and the output ( 8th ) of the reinforcing element ( 4 ) with the end ( 9 ) of the line equivalent ( 5 ), wherein the reinforcing element ( 4 ) is formed so that the at the bus terminal ( 3 ) tapped signal after a running time t 1 at the output ( 8th ) of the reinforcing element ( 4 ), the line equivalent ( 5 ) is formed so that the signal at the bus terminal ( 3 ) connected bus line ( 2 ) after a running time t 2 at the end ( 9 ) of the line equivalent ( 5 ), wherein the transit time t 2 to the term t 1 of the reinforcing element ( 4 ), so that the connection of the exit ( 8th ) of the reinforcing element ( 4 ) with the end ( 9 ) of the line equivalent ( 5 ) a guide of the bus line to be terminated ( 2 ), and where as line equivalent ( 5 ) either a real bus of a certain length or an arrangement ( 11 ) of several components is used, wherein the components are so determined and dimensioned that they are an equivalent circuit of the bus line to be terminated ( 2 ). Netzwerkabschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsäquivalent (5) so ausgebildet ist, daß es die gleichen elektrischen Eigenschaften wie die Busleitung (2) aufweist.Network termination according to claim 1, characterized in that the line equivalent ( 5 ) is designed so that it has the same electrical properties as the bus line ( 2 ) having. Netzwerkabschluß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang (8) des Verstärkungselements (4) und dem Ende (9) des Leitungsäquivalents (5) mindestens eine Abschlußimpedanz (10) geschaltet ist.Network termination according to claim 1 or 2, characterized in that between the output ( 8th ) of the reinforcing element ( 4 ) and the end ( 9 ) of the line equivalent ( 5 ) at least one termination impedance ( 10 ) is switched. Netzwerkabschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei über die Busleitung (2) mehrere ASI-Slaves mit einem übergeordneten ASI-Master verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß an die als Leitungsäquivalent (5) eingesetzte reale Busleitung mindestens ein weiterer ASI-Slave anschließbar ist.Network termination according to one of claims 1 to 3, wherein via the bus line ( 2 ) a plurality of ASI slaves are connected to a higher-order ASI master, characterized in that as the line equivalent ( 5 ) used real bus at least one additional ASI slave is connected. Netzwerkabschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei als Leitungsäquivalent (5) eine Anordnung (11) mehrerer Bauelemente eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung (11) mindestens zwei Induktivitäten (12), mindestens zwei Widerstände (13) und mindestens zwei Kapazitäten (14) aufweist.Network termination according to one of claims 1 to 3, wherein as line equivalent ( 5 ) an arrangement ( 11 ) of several components is used, characterized in that the arrangement ( 11 ) at least two inductances ( 12 ), at least two resistors ( 13 ) and at least two capacities ( 14 ) having. Netzwerkabschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (4) eine Anordnung zur Anpassung der Laufzeit t1 und/oder das Leitungsäquivalent (5) eine Anordnung zur Anpassung der Laufzeit t2 aufweist.Network termination according to one of claims 1 to 5, characterized in that the reinforcing element ( 4 ) an arrangement for adjusting the transit time t 1 and / or the line equivalent ( 5 ) has an arrangement for adjusting the transit time t 2 . Netzwerkabschluß nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsversorgung des Verstärkungselements (4) über die Busleitung (2) erfolgt.Network termination according to one of claims 1 to 6, characterized in that the voltage supply of the reinforcing element ( 4 ) via the bus line ( 2 ) he follows. Netzwerkabschluß nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungselement (4) zur Gleichspannungsentkopplung über ein LC-Netzwerk (15) mit dem Busanschluß (3) verbunden ist.Network termination according to claim 7, characterized in that the reinforcing element ( 4 ) for DC decoupling via an LC network ( 15 ) with the bus connection ( 3 ) connected is.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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