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Diese
Anmeldung geht zurück auf die
japanische Patentanmeldung Nr. 2007-49556 ,
angemeldet am 28.02.2007; auf den dortigen Inhalt wird vollinhaltlich
Bezug genommen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Abschlussschaltung oder einen
Abschlussschaltkreis zur Verwendung in einer Übertragungsleitung,
die durch ein Paar von Signaldrähten zur Übertragung
eines Differenzialsignals gebildet wird, sowie eine in ein Fahrzeug
eingebaute oder fahrzeugseitige Steuervorrichtung und ein in ein
Fahrzeug eingebautes oder fahrzeugseitiges Kommunikationssystem,
welches die Abschlussschaltung und die fahrzeugseitige Steuervorrichtung
enthält.
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Allgemein
ist gemäß 18A in
einem Kommunikationssystem, bei dem eine Mehrzahl von Endgeräten
oder Endvorrichtungen 110 mit einer Übertragungsleitung
IN in Bus-Konfiguration oder Sternkonfiguration verbunden ist, eine
Abschlussschaltung 100 mit jeweils den offenen Enden der Übertragungsleitung
IN verbunden, um Signalreflektionen an den offenen Enden zu verhindern.
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Es
ist bekannt, eine Abschlussschaltung zu verwenden, die die Funktion
der Verringerung von Emissionsrauschen („emission noise")
hat, d. h. Rauschen, das über die Übertragungsleitung
IN von den Endgeräten 110 abgegeben wird, sowie
der Verringerung von Immunitätsrauschen („immunity
noise"), d. h. Rauschen, das über die Übertragungsleitung
IN in die Endgeräte 110 eintritt.
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Bei
einer Einzeldraht-Übertragungsleitung wird für
gewöhnlich eine RC-Abschlussschaltung verwendet, wie in
beispielsweise „EMC Design of Printed Wiring Board"
von Mark I. Montrose, Seite 240, veröffentlicht
am 20.01.2006 von Misue Co., Ltd. beschrieben. Für eine
doppeldrahtige Übertragungsleitung zur Übertragung
eines Differenzialsignals wird eine aufgespaltene oder geteilte
Abschlussschaltung verwendet, welche eine modifizierte Version der RC-Abschlussschaltung
ist und wie sie Beispielsweise „Transistor Technology"
Juli 1997, Seite 286, veröffentlich von CO Publishing
beschrieben ist.
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Wie
in 19A gezeigt, wird die RC-Abschlussschaltung 101 gebildet
durch ein resistives Element R (Widerstand) und ein kapazitives
Element C (Kondensator), die in Serie zwischen einen Signaldraht,
der eine Einzeldrahtübertragungsleitung bildet (oder einen
von zwei Signaldrähten, die eine Doppeldrahtübertragungsleitung
bilden) und Masse geschaltet sind. Gemäß 19B ist die geteilte Abschlussschaltung 103 gebildet
durch ein Paar von resistiven Elementen R jeweils in Verbindung
mit zwei Signaldrähten, die eine Doppeldrahtübertragungsleitung
bilden und ein kapazitives Element C, das zwischen einem Verbindungsknoten
(Neutralpunkt) dieser resistiven Elemente R und Masse geschaltet
ist.
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In
der nachfolgenden Erläuterung seien die RC-Abschlussschaltung 101 und
die geteilte Abschlussschaltung 103 als „herkömmliche
Schaltung" bezeichnet. Durch Verwendung der herkömmlichen Schaltung 101 oder 103 in
einer Übertragungsleitung, insbesondere einer Doppeldrahtübertragungsleitung,
ist es möglich, Gleichtaktstörungen oder Gleichtaktrauschen
zu entfernen und folglich die Widerstandsfähigkeit gegen
Immunitätsrauschen zu verbessern, da das kapazitive Element
C, das in der herkömmlichen Schaltung 101 oder 103 enthalten
ist, eine Wechselstromkomponente auf der Übertragungsleitung
auf Masse abführt. Wenn weiterhin die Wellenform eines
Differenzialsignals, das auf der Übertragungsleitung fließt,
asymmetrisch ist, kann, da es durch einen Lade/Entladevorgang des
kapazitiven Elements C in eine symmetrische Form gebracht wird,
Emissionsrauschen ebenfalls verringert werden.
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Da
jedoch die Abschlussschaltung 100 (101, 103)
am offenen Ende der Übertragungsleitungen liegt, schwankt
der oben beschriebene Anti-Störungseffekt oder Anti-Rauscheffekt
abhängig von der Distanz zum offenen Ende der Übertragungsleitung. Obgleich
das Endgerät 110, das nahe dem offenem Ende liegt,
in den vollen Nutzen des Anti-Rauscheffekts kommen kann, kann ein
Endgerät 110, das entfernt von dem offenen Ende
liegt, diesen Anti-Rauscheffekt nicht vollständig ausnutzen
oder erlangen.
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Um
mit diesem Problem umzugehen, ist es bekannt, das „Mehrfachabschlusskonzept"
anzuwenden, bei dem alle Endgeräte 110 mit der
Abschlussschaltung 100 versehen sind, wie in 18B gezeigt. Bezug genommen sei beispielsweise
auf Cia (CanInAutomotive) http:/www.can-cia.org/ „CANphy specification"
Seiten 34–35.
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Um
den Anti-Rauscheffekt zu erhöhen, ist es wünschenswert,
dass der Widerstand des Widerstandselements R in der herkömmlichen
Schaltung 101 oder 103 auf einen kleinen Wert
gesetzt wird, sodass eine Hochfrequenzkomponente (Rauschkomponente) über
das kapazitive Element C problemlos auf Masse abgeführt
werden kann.
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Um
andererseits die Signalübertragungsgeschwindigkeit der Übertragungsleitung
zu erhöhen, ist es wünschenswert, dass der Widerstandswert
des Widerstandselements R in der herkömmlichen Schaltung 101 oder 103 auf
einen großen Wert gesetzt wird, um steigende und fallende
Flanken eines Differenzialsignals, das auf der Übertragungsleitung fließt,
an einer Dämpfung oder Verformung zu hindern, sodass eine
Hochfrequenzkomponente (Differenzialmoduskomponente) des Differenzialsignals nicht
problemlos über das kapazitive Element C auf Masse abgeführt
werden kann.
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Zusätzlich
bildet das resistive Element R der herkömmlichen Schaltung 101 oder 103 zusammen mit
einer Ausgangsimpedanz einer Signalsende/Empfangsschaltung (Transceivers)
einen Spannungsteiler, der eine Ausgangsspannung des Transceiver
herunterteilt. Folglich verringert sich die Amplitude eines Differenzialsignals,
das an die Übertragungsleitung geliefert wird, zusammen
mit einer Verringerung des Widerstandswerts des resistiven Elements
R.
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Die
Verringerung der Amplitude eines Differenzialsignals senkt nicht
nur die Genauigkeit bei der Digitalisierung des Differenzialsignals
an der Empfangsseite, sondern verursacht auch eine starke Einschränkung
hinsichtlich Länge und Auslegung der Übertragungsleitung.
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Es
sei festzuhalten, dass eine Änderung des Widerstandswertes
des resistiven Elements in der Abschlussschaltung die Ursprungsfunktion
der Abschlussschaltung, nämlich eine Signalreflektion zu unterdrücken,
in dem ihr resistives Element gleich der charakteristischen Impedanz
eines verdrillten Drahtpaares als Übertragungsleitung gesetzt
wird, beeinträchtigt und folglich kann der Widerstandswert des
resistiven Elements in der Abschlussschaltung nicht beliebig geändert
werden.
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Im
Fall der Anwendung des Mehrfachabschlusskonzepts nimmt, da die resistiven
Elemente in den Endgeräten 110 parallel miteinander
verbunden sind, der kombinierte Widerstand dieser resistiven Elemente
mit einem Anstieg der Anzahl von Endgeräten 110 zu
und das Problem der Verringerung der Amplitude eines Differenzialsignals
entsteht wie im Fall einer Verringerung des Widerstands des resistiven
Elements.
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Um
einen notwendigen Amplitudenwert eines Differenzialsignals bei der
Verwendung des Mehrfachabschlusskonzepts sicher zu stellen, muss der
Widerstand des resistiven Elements abhängig von der Anzahl
von Endgeräten 110 erhöht werden, die
mit der Übertragungsleitung verbunden sind. Dies senkt
jedoch den Anti-Rauscheffekt, wie oben beschrieben.
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Wie
oben erläutert sind die Sicherstellung eines notwenigen
Amplitudenwertes eines Differenzialsignals und die Verbesserung
der Signalübertragungsgeschwindigkeit auf eine Übertragungsleitung in
konträrer Beziehung zueinander und somit ist es schwierig,
beide Bedingungen zu erfüllen.
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine Abschlussschaltung zur Verwendung
in einer Übertragungsleitung, die gebildet wird durch einen
ersten Signaldraht und einen zweiten Signaldraht zur Übertragung
eines Differenzialsignals, aufweisend: eine erste Serienschaltung
aus einem ersten resistiven Element und einem ersten induktivem
Element, wobei ein Ende des ersten resistiven Elements mit dem ersten
Signaldraht verbunden ist, das andere Ende des ersten resistiven
Elements mit dem einen Ende des ersten induktivem Elements verbunden
ist und das andere Ende des ersten induktiven Elements an einer
Referenzspannung liegt; eine zweite Serienschaltung aus einem zweiten
resistiven Element und einem zweiten induktiven Element, wobei ein
Ende des zweiten resistiven Elements mit dem zweiten Signaldraht
verbunden ist, das andere Ende des zweiten resistiven Elements mit
einem Ende des zweiten induktiven Elements verbunden ist und das
andere Ende des zweiten induktiven Elementes an der Referenzspannung
liegt; wobei die ersten und zweiten induktiven Elemente magnetisch
derart gekoppelt sind, dass die ersten und zweiten induktiven Elemente
Magnetfelder erzeugen, welche solche Richtungen haben, dass sie
einander verstärken, wenn ein Gleichtaktsignal entlang
der Übertragungsleitung fließt und Magnetfelder
erzeugen, die solche Richtungen haben, dass sie einander abschwächen,
wenn ein Differenzialsignal entlang der Übertragungsleitung
fließt.
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Die
vorliegende Erfindung schafft weiterhin eine Abschlussschaltung
zur Verwendung in einer Übertragungsleitung, gebildet durch
einen ersten Signaldraht und einen zweiten Signaldraht zur Übertragung
eines Differenzialsignals, aufweisend: eine erste Serienschaltung
aus einem ersten resistiven Element und einem ersten induktiven
Element, wobei ein Ende des ersten resistiven Elements mit dem ersten Signaldraht
verbunden ist, das andere Ende des ersten resistiven Elements mit
dem einen Ende des ersten induktiven Elements verbunden ist und
das andere Ende des ersten induktiven Elements an einer Referenzspannung
liegt; eine zweite Serienschaltung aus einem zweiten resistiven
Element und einem zweiten induktiven Element, wobei ein Ende des zweiten
resistiven Elements mit dem zweiten Signaldraht verbunden ist, das
andere Ende des zweiten resistiven Elements mit dem einen Ende des
zweiten induktiven Elements verbunden ist und das andere Ende des
zweiten induktiven Elements an der Referenzspannung liegt; und eine
Referenzpotentialerzeugungsschaltung, die als Referenzpotential
ein Potentialäquivalent einem Mittenpotential des Differenzialsignals
erzeugt.
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Die
vorliegende Erfindung schafft auch eine in ein Fahrzeug einbaubare
oder fahrzeugseitige Steuervorrichtung und ein in ein Fahrzeug einbaubares
oder fahrzeugseitiges Kommunikationssystem, jeweils mit einer erfindungsgemäßen
Abschlussschaltung ausgestattet.
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Mit
der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Abschlussschaltung
bereitzustellen, die eine Signalübertragungsgeschwindigkeit
eines Differenzialsignals verbessern kann, eine gute Wellenform
des Differenzialsignals ohne Abstriche beim Anti-Rauscheffekt sicher
zu stellen und eine fahrzeugseitige Steuervorrichtung und ein fahrzeugseitiges Kommunikationssystem
mit jeweils einer derartigen Abschlussschaltung zu ermöglichen.
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Weitere
Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben
sich besser auf der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung.
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Es
zeigt:
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1 schematisch
den Gesamtaufbau eines fahrzeugseitigen Kommunikationssystems gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung;
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2 ein
Blockdiagramm des Aufbaus einer fahrzeugseitigen Steuervorrichtung
in dem fahrzeugseitigen Kommunikationssystem;
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3 ein
Verbindungsdiagramm der fahrzeugseitigen Steuervorrichtung im Bereich
eines Transceivers und einer Abschlussschaltung, die hierin enthalten
sind;
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4 ein
Schaltkreisdiagramm einer Abschlussschaltung in der fahrzeugseitigen
Steuervorrichtung;
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5 Aufbau
und Arbeitsweise einer Gleichtakt-Drosselspule in der Abschlussschaltung;
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6A und 6B Darstellungen
zur Erläuterung der Arbeitsweise der Abschlussschaltung;
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7 eine
Grafik zur Veranschaulichung einer Charakteristik der Gleichtakt-Drosselspule;
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8 eine
Grafik zur Veranschaulichung des Effekts der Abschlussschaltung
auf Amplituden von Differenzialsignalen auf einer Übertragungsleitung;
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9A und 9B Grafiken
zur Veranschaulichung von Emissionsrauschverringerungen einer Abschlussschaltung;
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10 eine
Abwandlung der Abschlussschaltung;
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11 eine
weitere Abwandlung der Abschlussschaltung;
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12 eine
weitere Abwandlung der Abschlussschaltung;
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13 noch
eine weitere Abwandlung der Abschlussschaltung;
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14 ein
Verbindungsdiagramm einer fahrzeugseitigen Steuervorrichtung im
Bereich eines Transceivers und einer Abschlussschaltung, wobei die
Anordnungsposition der Abschlussschaltung geändert ist;
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15 ein
Verbindungsdiagramm der fahrzeugseitigen Steuervorrichtung im Bereich
von Transceiver und Abschlussschaltung, wobei die Anordnungsposition
in der Abschlussschaltung geändert ist;
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16 ein
Verbindungsdiagramm der fahrzeugseitigen Steuervorrichtung im Bereich
von Transceiver und Abschlussschaltung, wobei die Anordnungsposition
in der Abschlussschaltung geändert ist;
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17 schematisch
den Gesamtaufbau einer Abwandlung eines fahrzeugseitigen Kommunikationssystems
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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18A und 18B schematische
Darstellung des Gesamtaufbaus herkömmlicher fahrzeugseitiger
Kommunikationssysteme; und
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19A und 19B Darstellungen
der Aufbauten herkömmlicher Abschlussschaltungen.
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1 zeigt
schematisch den Gesamtaufbau eines fahrzeugseitigen (in ein Fahrzeug
einbaubaren) Kommunikationssystems 1 gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung. Das fahrzeugseitige Kommunikationssystem 1 weist
eine Übertragungsleitung 3, welche ein LAN bildet
und eine Mehrzahl von fahrzeugseitigen Steuervorrichtungen 10 auf,
die mit der Übertragung 3 verbunden sind.
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Die Übertragungsleitung 3,
welche Bus-Konfiguration hat, weist eine Stammleitung 3a und
von der Stammleitung 3a abzweigende Zweigleitungen 3b auf.
Jede fahrzeugseitige Steuervorrichtung 10 ist mit einem
Ende einer entsprechenden Zweigleitung 3b verbunden. Die Übertragungsleitung 3 wird
gebildet durch ein verdrilltes Leitungspaar, welches seinerseits
gebildet ist durch ein Paar von einzelnen Signaldrähten,
die miteinander verdrillt sind.
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Die Übertragungsleitung 3 ist
an ihren offenen Enden mit einer Abschlussschaltung 5 versehen. Die
Abschlussschaltung 5 ist eine aufgespaltene oder geteilte
Abschlussschaltung, gebildet aus einem Paar von resistiven Elementen
mit gleichem Widerstandswert und in Serienschaltung zwischen dem Paar
von Signaldrähten in der Übertragungsleitung und
einem Kondensator in Verbindung mit einem Verbindungsknoten (Neutralpunkt)
der resistiven Elemente an einem Ende und in Verbindung mit Masse am
anderen Ende.
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2 ist
ein Blockdiagramm, dass den Aufbau der fahrzeugseitigen Steuervorrichtung 10 zeigt. Gemäß dieser
Figur enthält die fahrzeugseitige Steuervorrichtung 10 eine
Energieversorgungsschaltung 11, die elektrische Leistung
von einer externen Energiequelle (Batterie) BT empfängt
und Energieversorgungsspannungen zur Lieferung an jede Komponente
der fahrzeugseitigen Steuervorrichtung 10 mittels Spannungswandlung
erzeugt, eine Eingabe/Ausgabeschaltung 13 zum Austausch
verschiedener Signale mit externen Vorrichtungen K1, K2, einen Transceiver
(Sende/Empfängerschaltung) 15 zum Senden oder Übertragen
und Empfangen von Differenzialsignalen über die Übertragungsleitung 3,
sowie einen Mikrocomputer 17. Der Mikrocomputer 17,
der gebildet ist, durch eine CPU, eine ROM, eine RAM und eine Kommunikationssteuerung 19,
empfängt Erkennungssignale und Zustandssignale von verschiedenen
Sensoren und Schaltern einschließlich der externen Vorrichtung
K1, gibt Treibersignale an verschiedene Treiberschaltungen und Lastschaltungen
einschließlich der externen Vorrichtung K2 durch die Eingabe/Ausgabeschaltungen 13 aus
und kommuniziert mit anderen fahrzeugseitigen Steuervorrichtungen 10 in
Verbindung mit der Übertragungsleitung 3 durch
den Tranceiver 15 zur Durchführung verschiedener
Fahrzeugsteuerungen.
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3 ist
ein Anschluss- oder Verbindungsdiagramm in der fahrzeugseitigen
Steuervorrichtung 10 im Bereich des Tranceivers 15 und
einer Abschlussschaltung 25 in der fahrzeugseitigen Steuervorrichtung 10.
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Gemäß 3 sind
in der fahrzeugseitigen Steuervorrichtung 10 ein Eingabe/Ausgabeanschluss 21,
mit dem die Zweigleitung 3b verbunden ist und der Transceiver 15 miteinander über
ein Paar von Signalleitungen LN1 und LN2 verbunden. Das Paar der
Signalleitungen LN1, LN2 ist mit einer Rauschunterdrückungskomponente 23 versehen,
die durch eine Gleichtakt-Drosselspule gebildet ist. Die Abschlussschaltung 25 ist
zwischen den Transceiver 15 und die Rauschunterdrückungskomponente 23 geschaltet.
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Der
Transceiver 15 wird gebildet durch eine Übertragungsschaltung 15a und
eine Empfangsschaltung 15b. Die Übertragungsschaltung 15a wandelt
digitale Übertragungsdaten S von der Kommunikationssteuerung 19 in
ein Differenzialsignal bei Empfang eines Übertragungszulässigkeitssignals von
der Kommunikationssteuerung 19 und liefert es an die Signalleitungen
LN1 und LN2 und folglich an die Übertragungsleitung 3.
Die Empfangsschaltung 15b wandelt ein durch die Übertragungsleitung 3 und folglich über
die Signalleitungen LN1 und LN2 empfangenes Differenzialsignal in
digitale Empfangsdaten R durch Durchführung eines Wertevergleichs
an diesem Differenzialsignal liefert es an die Kommunikationssteuerung 19.
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4 ist
ein Schaltungsdiagramm der Abschlussschaltung 25. Die Abschlussschaltung 25 enthält
eine Gleichtakt-Drosselspule 27 (siehe 5), gebildet
durch einen geschlossenen Magnetkern und ein Paar von induktiven
Elementen (Spulen) L1 und L2, die um diesen Kern gewickelt sind.
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Jede
Spule Li (i ist 1 oder 2) ist mit der Signalleitung LNi an einem
Ende über ein resistives Element Ri verbunden und ist am
anderen Ende über ein kapazitives Element (Kondensator)
Ci auf Masse gelegt.
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Die
Abschlussschaltung 25 ist so konfiguriert, dass, wenn ein
Strom von Masse zu jeder der Signalleitungen LN1, LN2 oder umgekehrt
fließt (dieser Strom wird nachfolgend als „Gleichtaktstrom"
bezeichnet), wie in 6A gezeigt, dann die Spulen
L1, L2 Magnetfelder mit derartigen Richtungen erzeugen, dass diese
Magnetfelder einander abschwächen oder aufheben und wenn
ein Strom von Masse zu einer der Signalleitungen L1, LN2 fließt
und ein Strom von der anderen der Signalleitungen LN1, LN2 zur Masse
fließt (dieser Strom wird nachfolgend als „Differenzialstrom"
bezeichnet), wie in 6B gezeigt, dann die Spulen
L1, L2 Magnetfelder mit derartigen Richtungen erzeugen, dass diese
Magnetfelder einander verstärken.
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Das
vom Transceiver 15 an die Signalleitungen LN1, LN2 gelieferte
Differenzialsignal hat Signalpegel, die symmetrisch bezüglich
eines vorab festgesetzten Leerlaufpotentials (Mittelpotential) schwanken.
Der Transceiver 15 vermag die Signalpegel der Signalleitungen
LN1 und LN2 auf Lehrlaufpotential zu halten, während kein
Differenzialsignal übertragen wird.
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Folglich
werden die Kondensatoren CN1, CN2 auf Lehrlaufpotential als Referenzpotential
geladen, wenn kein Differenzialsignal übertragen wird. Wenn
das Potential auf den Signalleitungen LN1, LN2 niedriger als das
Lehrlaufpotential ist, fließt ein Strom in einer Richtung
zur Ladung der Kondensatoren zu C1, C2 und wenn das Potential auf
den Signalleitungen LN1, LN2 höher als das Lehrlaufpotential ist,
fließt ein Strom in einer Richtung zur Entladung der Kondensatoren
C1, C2.
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In
der Abschlussschaltung 25 mit obigem Aufbau zeigt für
den Fall, dass der Gleichtaktstrom fließt, die Gleichtakt-Drosselspule 27 niedrige
Impedanz. In diesem Fall hat die Abschlussschaltung 25 eine
Schaltungsstruktur äquivalent derjenigen einer herkömmlichen
RC-Abschlussschaltung. Andererseits, falls ein Differenzialstrom
fließt, zeigt die Gleichtakt-Drosselspule 27 hohe
Impedanz. In diesem Fall ist die Abschlussschaltung 25 äquivalentmäßig
von der Übertragungsleitung 3 getrennt.
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Der
Gleichtaktstrom (Gleichtaktrauschen) umfasst einen Strom (ein Rauschen),
der (das) vom Betrieb des Transceiver 15 verursacht wird
und einen Strom (ein Rauschen), der (das) durch Immunitätsrauschen
verursacht wird, das sich entlang der Übertragungsleitung 3 fortpflanzt.
Die Abschlussschaltung 25 arbeitet für beide Ströme
auf gleiche Weise.
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Wie
oben erläutert ist in dem fahrzeugseitigen Kommunikationssystem 1 die
Abschlussschaltung 25 in der fahrzeugseitigen Steuervorrichtung 10 äquivalentmäßig
von einem Differenzialsignal getrennt, dass vom Transceiver 15 übertragen
oder empfangen wird. Dies macht es möglich, zu verhindern,
dass die Wellenformen des Differenzialsignals abgedämpft
werden und zu verhindern, dass der Signalpegel des Differenzialsignals
gesenkt wird. Da zusätzlich die Abschlussschaltung 25 äquivalentmäßig
auf gleiche Weise wie eine herkömmliche RC-Abschlussschaltung
bei Gleichtaktrauschen arbeitet, welches der Hauptgrund von Emissionsrauschen oder
Immunitätsrauschen ist, kann das Gleichtaktrauschen entfernt
werden.
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Folglich
wird es bei dem fahrzeugseitigen Kommunikationssystem 1 möglich,
die Übertragungsgeschwindigkeit von Differenzialsignalen
zu verbessern und gute Wellenformen der Differenzialsignale sicherzustellen,
ohne das Abstriche bei dem Antirausch-Effekt der Abschlussschaltung 25 gemacht
werden müssen, d. h., ohne dass der Widerstand der resistiven
Elemente R1, R2 erhöht werden muss. Es wird auch möglich,
dass Mehrfachabschluss-Konzept anzuwenden, bei dem alle fahrzeugseitigen
Steuervorrichtungen 10 mit der Abschlussschaltung 25 versehen
sind.
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Da
weiterhin gute Wellenformen der Differenzialsignale sichergestellt
werden können, ist es möglich, Einschränkungen
hinsichtlich Länge und Auslegung der Übertragungsleitung 3 zu
mindern, sodass die gestalterische Freiheit eines Netzwerks verbessert
wird.
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7 ist
eine Grafik, welche eine Charakteristik der Gleichtakt-Drosselspule 27 zeigt,
welche im dargestellten Beispiel der Typ ZJYS90V-101-2PTL von TDK
Corporation sein möge. Wie in dieser Grafik gezeigt, zeigt
für den Fall einer Frequenz des Differenzialsignals von
10 MHz, die Gleichtakt-Drosselspule 27 eine Impedanz von
einigen kΩ, wenn der Differenzialstrom fließt.
Es sei angenommen, dass die Impedanz der Übertragungsleitung 3 durch
die Abschlussschaltungen 5, die mit den Enden der Übertragungsleitung 3 verbunden
sind, auf 100 Ω eingestellt ist; die Impedanz der Übertragungsleitung 3 und
die Impedanz der Abschlussschaltung 25 beim fließen
eines Differenzialstroms sind dann um eine Größenordnung
voneinander unterschiedlich.
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Folglich
senkt eine Verbindung der Abschlussschaltung 25 mit der Übertragungsleitung 3 die
Impedanz der Übertragungsleitung 3 nicht wesentlich
ab. Wenn beispielsweise die Impedanz der Gleichtakt-Drosselspule 27 5
kΩ beträgt und die Impedanz der resistiven Elemente
R1 und R2 jeweils 750 Ω beträgt, beträgt
die Impedanz der Übertragungsleitung 3 in Verbindung
mit der Abschlussschaltung 25 ungefähr 98,3 Ω.
Das heißt, die Verringerung der Impedanz der Übertragungsleitung 3 beträgt
nur 1,7%; das liegt unter dem Herstellungsfehler oder der Herstellungstoleranz.
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8 ist
eine Graphik, die Messungen der Signalpegel von Differenzialsignalen
auf der Übertragungsleitung 3 zeigt. Diese Graphik
zeigt drei unterschiedliche Fälle, nämlich einen
Fall, wo weder die herkömmliche RC-Abschlussschaltung noch
die Abschlussschaltungen 25 dieser Ausführungsform
vorgesehen sind, den Fall, wo herkömmliche RC-Abschlussschaltungen
vorgesehen sind und den Fall, wo die Abschlussschaltungen 25 dieser
Ausführungsform vorgesehen sind. Jede Abschlussschaltung 25 enthält
resistive Elemente R1 und R2 mit einer Impedanz von 750 Ω und
Kondensatoren C1 und C2 mit einer Kapazität von 4700 pF.
Jede RC-Abschlussschaltung enthält ein resistives Element
und einen Kondensator mit jeweils den gleichen Widerstands- und
Kapazitätswerten wie die Abschlussschaltungen 25.
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Wie
aus der Graphik zu sehen ist, sind die Signalpegel der Differenzialsignale
annähernd gleich für den Fall, dass die Abschlussschaltungen 25 dieser
Ausführungsform vorgesehen sind und für den Fall,
dass herkömmliche RC-Abschlussschaltungen vorgesehen sind. 9A ist
eine Graphik, die Messungen von Emissionsrauschen für einen
Fall zeigt, dass die Abschlussschaltungen 25 nicht vorgesehen sind
und 9B ist eine Graphik, die Messungen des Emissionsrauschens
für den Fall zeigen, dass die Abschlussschaltungen 25 vorgesehen
sind.
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Der
Widerstandswert der resistiven Elemente R1 und R2 und die Kapazität
der Kondensatoren C1 und C2 bei dieser Messung sind gleich wie bei
der Messung der Signalpegel gemäß 8.
In dieser Graphik bedeutet der Begriff „PK-Pegel" einen Rauschspitzenpegel
und der Begriff „AV-Pegel" bedeutet einen durchschnittlichen
Rauschpegel.
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Wie
aus dieser Graphik zu sehen ist, ist es bei dem fahrzeugseitigen
Kommunikationssystem 1 dieser Ausführungsform
möglich, das Emissionsrauschen bis zu 20 dBμV/m
in einem Frequenzbereich unter 8 MHz zu verringern und den AV-Pegel
unter die schmalbandige Referenzgrenze im gesamten Frequenzbereich
unter 1 GHz zu senken, so dass Klasse 4 des CISPR25-Standard erfüllt
ist.
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Es
versteht sich, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl
von Modifikationen und Abwandlungen möglich ist, wobei
auf einige hiervon nachfolgend eingegangen werden soll.
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In
der obigen Ausführungsform vermag die Abschlussschaltung 25,
die zwei Serienschaltungen aus Widerstandselement Ri und Kondensator
Ci hat, Referenzspannungen zu erzeugen, die an diese Serienschaltungen
durch die beiden Kondensato ren C1, C2 separat angelegt werden. Jedoch
kann die Abschlussschaltung 25 durch eine Abschlussschaltung 25a gemäß 10 ersetzt
werden, die einen Aufbau hat, bei dem zwei Serienschaltungen mit
einer gemeinsamen Referenzspannung versorgt werden, die von einem
einzelnen Kondensator C geliefert wird.
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Die
Abschlussschaltung 25 kann auch durch die Abschlussschaltung 25b gemäß 11 ersetzt werden,
die einen Aufbau hat, bei dem anstelle der Kondensatoren C1 und
C2 zwei Spannungsteilerschaltungen DV1 und DV2 verwendet werden,
von denen jede durch zwei Widerstände in Serienschaltung
gebildet wird, um die Energieversorgungsspannung zu teilen, um damit
die Referenzspannung zu erzeugen.
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Die
Abschlussschaltung 25 kann auch durch eine Abschlussschaltung 25c gemäß 12 ersetzt werden,
die einen Aufbau hat, bei dem anstelle der Kondensatoren C1 und
C2 ein Spannungsteilerschaltkreis DV verwendet wird, der gebildet
wird durch zwei Widerstände in Serienverbindung, um die Energieversorgungsspannung
zu teilen, um damit die gemeinsame Referenzspannung zu erzeugen.
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In
der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Gleichtakt-Drosselspule 27 der
Abschlussschaltung 25 durch die beiden Spulen oder Wicklungen
L1 und L2 gebildet, die magnetisch miteinander gekoppelt sind. Die
Abschlussschaltung 25 kann jedoch durch eine Abschlussschaltung 25d gemäß 13 ersetzt
werden, die einen Aufbau hat, bei dem die Gleichtakt-Drosselspule 27 aus
zwei Spulen L1 und L2 gebildet wird, die magnetisch voneinander getrennt
sind.
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In
diesem Fall wird der Effekt der Absenkung des Gleichtaktrauschens
verringert, da die Impedanz der Spulen L1 und L2 bei einem Gleichtaktstromfluss nicht
verringert ist, jedoch kann die Abschlussschaltung kompakter ausgebildet
werden.
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Obgleich
in oben beschriebenen Ausführungsformen die Abschlussschaltung 25 zwischen die
rauschunterdrückende Komponente 23 und den Transceiver 15 geschaltet
ist, kann sie auch zwischen die rauschunterdrückende Komponente 23 und
den Eingangs/Ausgangsanschluss 21 geschaltet werden, wie
in 14 gezeigt. Alternativ kann gemäß 15 die
Abschlussschaltung 25 zwischen die rauschunterdrückende
Komponente 23 und den Transceiver 15 geschaltet
werden und auch zwischen die rauschunterdrückende Komponente 23 und
den Eingang/Ausgangsanschluss 21.
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Obgleich
bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Abschlussschaltung 25 in
der fahrzeugseitigen Steuervorrichtung 10 enthalten ist,
kann sie auf Seiten der Übertragungsleitung 3 angeordnet werden,
bevorzugt zwischen dem Eingangs/Ausgangsanschluss 21 und
der Zweigleitung 3b, wie in 16 gezeigt.
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Obgleich
in oben beschriebener Ausführungsform als Abschlussschaltung 5 eine
geteilte Abschlussschaltung verwendet ist, die mit beiden Enden
der Stammleitung 3a der Übertragungsleitung 3 verbunden
ist, kann anstelle der geteilten Abschlussschaltung die Abschlussschaltung 25 verwendet
werden.
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Obgleich
in der oben beschriebenen Ausführungsform die beiden Enden
der Stammleitung 3a der Übertragungsleitung 3 mit
der Abschlussschaltung 5 verbunden sind, können
sie mit der fahrzeugseitigen Steuervorrichtung 10 verbunden
sein, die die Abschlussschaltung 25 enthält, um
gemäß 17 ein
fahrzeugseitiges Kommunikationssystem 1a zu bilden. Es
sei festzuhalten, dass die Abschlussschaltung 25 nicht
nur bei einer Übertragungsleitung mit Bus-Konfiguration
anwendbar ist, sondern auch bei einer Übertragungsleitung
mit Sternkonfiguration.
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Die
obigen bevorzugten Ausführungsformen und deren Abwandlungen
sind reine Beispiele von Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung und dienen nur zum Zweck deren Erläuterung. Es
versteht sich, dass darüber hinausgehende Modifikationen
und Abwandlungen für einen Fachmann auf diesem Gebiet möglich
sind, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie
er durch die nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalente
definiert ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - „EMC
Design of Printed Wiring Board" von Mark I. Montrose, Seite 240 [0005]
- - „Transistor Technology" Juli 1997, Seite 286 [0005]
- - http:/www.can-cia.org/ „CANphy specification" Seiten
34–35 [0009]