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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Signalempfänger zum
Empfangen eines Differenzsignals über eine Übertragungsleitung.
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Es
ist bekannt, ein Differenzsignal zur Kommunikation entlang eines Übertragungswegs
zu übertragen. Der Übertragungsweg weist ein Paar
von Übertragungsleitungen auf. Hierbei ist es erforderlich,
ein Gleichtaktrauschen, das auf jeder Signalleitung erzeugt wird,
zu entfernen. Das Gleichtaktrauschen wird anhand eines Massepegels
definiert. In der
JP-A-2005-244351 ist
eine Drosselspule zum Blockieren eines Differenzsignals in einem
normalen Modus und zum Durchlassen eines Gleichtaktrauschens zwischen
den Übertragungspfad und eine Masse geschaltet.
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Im
obigen Fall nimmt eine Kapazität zwischen dem Paar von Übertragungsleitungen
jedoch zu, da die Drosselspule stets zwischen den Übertragungspfad
und die Masse geschaltet ist, so dass ein Kommunikationssignal gegebenenfalls
nachteilig durch die Kapazität beeinflusst wird. Folglich
ist es erforderlich, das Gleichtaktrauschen zu entfernen, ohne eine
Wellenform des Kommunikationssignals zu beeinflussen.
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Es
ist folglich Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Signalempfänger
zum Empfangen eines Differenzsignals über eine Übertragungsleitung bereitzustellen.
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Gemäß einer
ersten Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung weist der Signalempfänger auf:
eine Empfangsschaltung, die ein Differenzsignal über eine Übertragungsleitung
empfängt, die ein Paar von Signalleitungen zur Übertragung
des Differenzsignals aufweist; und eine Impedanzsteuerschaltung,
die eine Eingangsimpedanz steuert, um ein Gleichtaktrauschen zu
verringern. Die Impedanzsteuerschaltung weist ein Erfassungselement
zur Erfassung von wenigstens einer Messgröße der
Messgrößen Spannung, Strom und elektrische Leistung des
Gleichtaktrauschens auf, und die Impedanzsteuerschaltung steuert
die Eingangsimpedanz in Übereinstimmung mit einer Änderung
der wenigstens einen Messgröße der Messgrößen
Spannung, Strom und elektrische Leistung des Gleichtaktrauschens.
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Bei
dem obigen Empfänger wird das Gleichtaktrauschen einzig
dann, wenn es auf der Übertragungsleitung erzeugt wird,
entfernt, indem die Eingangimpedanz der Empfangsschaltung gesteuert wird,
die von einer Übertragungsleitungsseite bestimmt wird.
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Die
obigen und weitere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme
auf die beiliegende Zeichnung gemacht wurde, näher ersichtlich
sein. In der Zeichnung zeigt:
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1 ein
Blockdiagramm eines Signalempfängers gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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2 ein
Diagramm eines Verhältnisses zwischen einer Spannung, einem
Strom oder einer elektrischen Leistung und einer Impedanz einer
Impedanzsteuerschaltung;
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3 einen
Schaltplan einer Impedanzsteuerschaltung gemäß einer
zweiten Ausführungsform;
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4A einen
Schaltplan eines Verfahrens zur Simulation eines Gleichtaktrauschens, 4B ein
Diagramm eines Gleichtaktrauschens, 4C einen
Schaltplan eines Sendeknotens, und 4D einen
Schaltplan eines Empfangsknotens;
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5A ein
Diagramm eines Simulationsergebnisses einer Induktionsrauschspannung
für den Fall, dass der Empfänger keine Impedanzsteuerschaltung
aufweist, 5B ein Diagramm eines Simulationsergebnisses
der Induktionsrauschspannung für den Fall, dass der Empfänger
eine Impedanzsteuerschaltung aufweist, 5C ein
Diagramm eines Simulationsergebnisses einer Kommunikationsspannung
für den Fall, dass der Empfänger keine Impedanzsteuerschaltung
aufweist, und 5D ein Diagramm eines Simulationsergebnisses der
Kommunikationsspannung für den Fall, dass der Empfänger
die Impedanzsteuerschaltung aufweist;
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6 einen
Schaltplan einer Impedanzsteuerschaltung gemäß einer
dritten Ausführungsform; und
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7 eine
Abbildung einer potentialfreien Struktur gemäß einer
vierten Ausführungsform.
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(Erste Ausführungsform)
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Nachstehend
wird ein Signalempfänger 1 gemäß einer
ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
Der Empfänger 1 weist eine Empfangsschaltung 2 und eine
Impedanzsteuerschaltung 4 auf. Die Impedanzsteuerschaltung 4 ist
zwischen einer Übertragungsleitung 3 und der Empfangsschaltung 2 angeordnet.
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Die
Impedanzsteuerschaltung 4 weist ein Erfassungselement 5,
ein Paar von variablen Impedanzelementen 6P, 6M,
ein weiteres variables Impedanzelement 7, eine Steuerenergiequelle 8 und
einen Controller 9 auf. Das Erfassungselement 5 ist
zwischen der Übertragungsleitung 3 und der Empfangsschaltung 2 angeordnet.
Ferner ist der Erfassungselement 5 zwischen einem Paar
von Signalleitungen 3P, 3M angeordnet, welches
die Übertragungsleitung 3 bildet. Die Impedanzelemente 6P, 6M sind
zwischen den Signalleitungen 3P, 3M angeordnet
und in Reihe geschaltet. Die Impedanzelemente 6P, 6M sind
an einem Verbindungsabschnitt miteinander verbunden. Das weitere
variable Impedanzelement 7 und die Steuerenergiequelle 8 sind
in Reihe geschaltet und zwischen dem Verbindungsabschnitt der Impedanzelemente 6P, 6M und
einer Masse angeordnet. Der Controller 9 steuert die variablen
Impedanzelemente 6P, 6M, das weitere variable
Impedanzelement 7 und die Steuerenergiequelle 8 auf
der Grundlage von Erfassungsergebnissen des Erfassungselements 5.
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Das
Erfassungselement 5 erfasst wenigstens eine Messgröße
der Messgrößen Spannung, Strom und elektrische
Leistung eines Gleichtaktrauschens, das auf den Signalleitungen 3P, 3M erzeugt wird.
Alternativ kann das Erfassungselement 5 zwei Messgrößen
der Messgrößen Spannung, Strom und elektrische
Leistung des Gleichtaktrau schens oder alle Messgrößen
der Messgrößen Spannung, Strom und elektrische
Leistung des Gleichtaktrauschens erfassen. Das Erfassungsergebnis
des Erfassungselements 5 wird an den Controller 9 gegeben.
Der Controller 9 steuert eine Impedanz von jedem der variablen
Impedanzelemente 6P, 6M, 7 und eine Spannung der
Steuerenergiequelle 8 in Übereinstimmung mit dem
Erfassungsergebnis des Erfassungselements 5. In diesem
Fall wird die Impedanz des Impedanzelements 6P auf einen
Wert gleich dem der Impedanz des Impedanzelements 6M gesetzt.
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2 zeigt
ein Beispiel für den Fall, dass der Controller 9 die
Impedanzen der Impedanzelemente 6P, 6M derart
steuert, dass die Gleichtaktimpedanzen der Signalleitungen 3P, 3M geändert
werden. Die horizontale Achse in der 2 kennzeichnet
den Strom, die Spannung oder die elektrische Leistung des Gleichtaktrauschens,
und die vertikale Achse kennzeichnet die Gleichtaktimpedanz jeder
Signalleitung 3P, 3M. Wenn der Strom, die Spannung
oder die elektrische Leistung des Gleichtaktrauschens zunimmt, steuert
der Controller 9 derart, dass die Gleichtaktimpedanz von
Zoff auf Zon verringert wird. In diesem Fall liegt die Impedanz
Zoff deutlich über der Impedanz ZR der Empfangsschaltung 2,
d. h. Zoff >> ZR. Folglich ist eine
Parallelimpedanz zwischen der Impedanz Zoff der Signalleitungen 3P, 3M und
der Impedanz ZR der Empfangsschaltung 2 nahezu gleich ZR.
Eine weitere Parallelimpedanz Zcom zwischen der Impedanz Zon der
Signalleitungen 3P, 3M und der Impedanz ZR der
Empfangsschaltung 2 wird auf einen ausreichend geringen
Wert gesetzt, um das Gleichtaktrauschen zu verringern. In diesem Fall
dient die Impedanz Zcom dazu, das Gleichtaktrauschen zu verringern.
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Der
Controller 9 steuert die Steuerenergiequelle 8,
um eine Energiequellenspannung in Übereinstimmung mit einer
Polarität des Gleichtaktrauschens zu ändern. Wenn
das Rauschen beispielsweise eine positive Polarität aufweist,
wird die Spannung der Steuerenergiequelle 8 auf den Massepegel gesetzt.
Wenn das Rauschen eine negative Polarität aufweist, wird
die Spannung der Steuerenergiequelle 8 auf einen hohen
Pegel, wie beispielsweise fünf Volt (5 V) gesetzt. Auf
diese Weise werden eine Impedanz zwischen der Masse und der Übertragungsleitung 3 und
eine Impedanz zwischen einer Energiequelle und der Übertragungsleitung 3 verringert. Wenn
die Spannung der Steu erenergiequelle 8 einen hohen Pegel
aufweist, weisen die Impedanzelemente 6P, 6M, 7 einen
negativen Widerstandswert auf.
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Bei
der Impedanzsteuerschaltung 4 im Empfänger 1 erfasst
das Erfassungselement 5 wenigstens eine Messgröße
der Messgrößen Spannung, Strom und elektrische
Leistung des auf der Übertragungsleitung 3 erzeugten
Gleichtaktrauschens, so dass die Impedanzsteuerschaltung 4 eine
Eingangsimpedanz steuert, um den Pegel des Gleichtaktrauschens in Übereinstimmung
mit einer Änderung der wenigstens einen Messgröße
der Messgrößen Spannung, Strom und elektrische
Leistung zu verringern. Folglich wird das Gleichtaktrauschen einzig
dann, wenn es tatsächlich auf der Übertragungsleitung 3 erzeugt
wird, entfernt, indem die Eingangsimpedanz der Empfangsschaltung 2 geändert
wird. Hierbei wird die Eingangsimpedanz der Empfangsschaltung 2 von
einer Übertragungsleitungsseite definiert. In anderen Fällen
wird die Wellenform des Kommunikationssignals nicht beeinflusst.
Die Impedanzsteuerschaltung 4 steuert das elektrische Potential
der Übertragungsleitung 3 bezüglich einer
vorbestimmten Spannung oder eines Massepegels unter Verwendung der
Steuerenergiequelle 8. Auf diese Weise kann die Impedanzsteuerschaltung 4 die
Eingangsimpedanz entsprechend steuern.
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(Zweite Ausführungsform)
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3 zeigt
ein Beispiel des Signalempfängers 1. Das Erfassungselement 5 weist
ein Paar von Widerständen 11P, 11M und
einen weiteren Widerstand 11G auf. Das Paar von Widerständen 11P, 11M ist
zwischen die Signalleitungen 3P, 3M geschaltet, und
jeder Widerstand 11P, 11M weist beispielsweise einen
Widerstandswert von 100 kΩ auf. Die Widerstände 11P, 11M sind
an einem Verbindungsabschnitt in Reihe geschaltet. Der andere Widerstand 11G ist
zwischen den Verbindungsabschnitt und die Masse geschaltet. Der
andere Widerstand 11G weist ebenso einen Widerstandswert
von beispielsweise 100 kΩ auf. Der Verbindungsabschnitt
der Widerstände 11P, 11M wird zur Erfassung
eine Gleichtaktspannung Vcom verwendet. Der Verbindungsabschnitt
ist mit einem nichtinvertierenden Eingangsanschluss eines Komparators 12P und
einem invertierenden Eingangsanschluss eines weiteren Komparators 12M verbunden.
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Der
invertierende Einganganschluss des Komparators 12P ist
mit einem Verbindungsabschnitt zwischen den Widerständen
R1, R2 verbunden, die zwischen einer 5V-Energiequelle und der Masse
angeordnet sind. Die Widerstände R1, R2 sind an dem Verbindungsabschnitt
in Reihe geschaltet. Ein Rauscherfassungsschwellenwert wird durch
ein Verhältnis zwischen den Widerständen R1, R2
bestimmt. Das elektrische Potential des Verbindungsabschnitts wird
beispielsweise auf Com + Vth gesetzt. Hierbei kennzeichnet Com ein
elektrisches Potential zwischen der Signalleitung 3P, 3M und
der Masse. Com beträgt beispielsweise drei Volt (3 V).
Folglich wird der Schwellenwert auf +Vth bezüglich des
Potentials Com gesetzt. Ferner ist ein Kondensator C1 zwischen den
Verbindungsabschnitt der Widerstände R1, R2 und die Masse
geschaltet. Der nichtinvertierende Eingangsanschluss des Komparators 12M ist mit
dem Verbindungsabschnitt zwischen den Widerständen R3,
R4 verbunden, die zwischen die 5V-Energiequelle und die Masse geschaltet
sind. Die Widerstände R3, R4 sind an dem Verbindungsabschnitt in
Reihe geschaltet. Ein Rauscherfassungsschwellenwert wird durch ein
Verhältnis zwischen den Widerständen R3, R4 bestimmt.
Das elektrische Potential des Verbindungsabschnitts wird auf Com – Vth gesetzt.
Folglich wird der Schwellenwert auf –Vth bezüglich
des Potentials Com gesetzt. Ferner ist ein Kondensator C2 zwischen
den Verbindungsabschnitt der Widerstände R3, R4 und die
Masse geschaltet.
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Ein
n-Kanal-MOSFET 13M als Schaltkreis, eine Diode 14M,
Widerstände 15M, 16M als Impedanzelement,
eine weitere Diode 17M als Rückflussverhinderungselement
und ein weiterer n-Kanal-MOSFET 18M als Schaltkreis sind
zwischen einer Energiequelle und der Masse in Reihe geschaltet.
Ferner sind ein n-Kanal-MOSFET 13P als Schaltkreis, eine
Diode 14P, Widerstände 15P, 16P als
Impedanzelement, eine weitere Diode 17P als Rückflussverhinderungselement
und ein weiterer n-Kanal-MOSFET 18P als Schaltkreis zwischen
einer Energiequelle und der Masse in Reihe geschaltet.
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Der
Verbindungsabschnitt zwischen den Widerständen 15P, 16P ist über
einen Widerstand 19P als Impedanzelement mit der Signalleitung 3P verbunden.
Der Widerstand 19P weist beispielsweise einen Widerstandswert
von 100 Ω auf. Der Verbindungsabschnitt zwischen den Widerständen 15M, 16M ist über
einen Widerstand 19M als Impedanzelement mit der Signalleitung 3M verbunden.
Der Widerstand 19M weist beispielsweise einen Widerstandswert
von 100 Ω auf. Hierbei entsprechen die 5V-Energiequelle
und die Masse in der 3 der Steuerenergiequelle 8 in
der 1.
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Nachstehend
werden die Funktionen des in der 3 gezeigten
Empfängers 1 unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben.
Wenn das Gleichtaktrauschen mit der positiven Polarität
auf der Übertragungsleitung 3 erzeugt wird, nimmt
die Gleichtaktspannung Vcom zu. Wenn die Gleichtaktspannung Vcom
den Schwellenwert positiver Seite von Com + Vth überschreitet,
arbeitet der Komparator 12P derart, dass die FETs 18M, 18P durchschalten
bzw. leitend geschaltet werden. Anschließend wird die Übertragungsleitung 3 über
die Widerstände 19P, 19M, 16P, 16M mit
der Masse verbunden, so dass die Gleichtaktimpedanz verringert wird.
Auf diese Weise wird das Gleichtaktrauschen verringert.
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Wenn
das Gleichtaktrauschen mit der negativen Polarität auf
der Übertragungsleitung 3 erzeugt wird, verringert
sich die Gleichtaktspannung Vcom. Wenn die Gleichtaktspannung Vcom
unter den Schwellenwert negativer Seite von Com – Vth fällt, arbeitet
der Komparator 12M derart, dass die FETs 13M, 13P durchschalten
bzw. leitend geschaltet werden. Anschließend wird die Übertragungsleitung 3 über
die Widerstände 19P, 19M, 15P, 15M mit
der Energiequelle verbunden, so dass die Gleichtaktimpedanz verringert
wird. Auf diese Weise wird das Gleichtaktrauschen verringert. Hierbei
dienen die Dioden 14P, 14M, 17P, 17M als
Rückflussverhinderungselement, wenn die FETs 13P, 13M, 17P, 17M durchschalten.
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Die 4A bis 4D und 5A bis 5D zeigen
Simulationsergebnisse eines Rauschverringerungseffekts der Impedanzsteuerschaltung 4.
Wenn eine Länge der Übertragungsleitung 3 zwischen
einem Sendeknoten und einem Empfangsknoten, wie in 4A gezeigt,
3 m beträgt, erzeugt eine Gleichtaktrauschquelle ein Gleichtaktrauschen
und wird das Rauschen in die Übertragungsleitung 3 induziert.
Das Rauschen weist, wie in 4B gezeigt,
eine Amplitude von 100 Volt, eine Rauscherzeugungsbreite von 10
ns und eine Periode von 200 ns auf. Ein FlexRay® als
eines der Fahrzeug-LAN-Systeme wird zusammen mit einem Kommunikationsprotokoll
für den Test verwendet. Die Spannung von Vth wird auf 1,5
V gesetzt.
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Der
Sendeknoten weist die in der 4C gezeigte
Ersatzschaltung auf, wobei die durch die gestrichelte Linie gekennzeichnete
Schaltung einem IC-Ersatzschaltungsmodel entspricht. Der Empfangsknoten
weist die in der 4D gezeigte Ersatzschaltung
auf. In der 4D kennzeichnet IMP CONT CIR
eine Impedanzsteuerschaltung und REC CIR eine Empfangsschaltung.
In der 4D beträgt eine Schwellenwertspannung
jedes Schalters 1,5 V und ist die Empfangsschaltung mit S-Parametern modelliert.
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Die 5A und 5B zeigen
einen Vergleich einer Induktionsrauschspannung. 5A zeigt
einen Fall, in dem keine Impedanzsteuerschaltung 4 vorgesehen
ist, und 5B zeigt einen Fall, in welchem
die Impedanzsteuerschaltung 4 vorgesehen ist. Wenn die Übertragungsleitung 3 die
Impedanzsteuerschaltung 4 nicht aufweist, liegt eine Spitzwertspannung
bei ±13 V. Wenn die Übertragungsleitung 3 die
Impedanzsteuerschaltung 4 aufweist, liegt die Spitzenwertspannung
bei ±4,5 V. Die 5C und 5D zeigen
einen Vergleich einer Kommunikationssignalspannung. 5C zeigt
einen Fall, in dem keine Impedanzsteuerschaltung 4 vorgesehen
ist, und 5D zeigt einen Fall, in welchem die
Impedanzsteuerschaltung 4 vorgesehen ist. Die Wellenform
für den Fall, dass die Übertragungsleitung 3 die
Impedanzsteuerschaltung 4 aufweist, ist ein wenig schlechter
als die Wellenform für den Fall, dass die Übertragungsleitung 3 die
Impedanzsteuerschaltung 4 nicht aufweist. Die in der 5D gezeigte
Wellenform ist jedoch bei einem für ein Augendiagramm relevanten
Pegel deutlich ausreichend, so dass die Wellenform die Kommunikation
nicht nachteilig beeinflusst. Hierbei wird das Augendiagramm gemäß JasPar
(Japan Automotive Software Platform and Architecture) definiert,
einem Konsortium aus zahlreichen japanischen Automobilherstellern
und – zulieferern mit dem Ziel, automotive Software-Technologie
zu fördern und Entwicklungskosten zu senken.
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Die
Impedanzsteuerschaltung 4 vergleicht die Gleichtaktspannung
Vcom auf der Übertragungsleitung 3 mit der Schwellenwertspannung
positiver Seite von Com + Vth, die einer Summe der Gleichspannung
Com zwischen der Übertragungsleitung 3 und der
Masse und einer vorbestimmten Toleranzspannung + Vth entspricht.
Wenn die Gleichtaktspannung Vcom die Schwellenwertspannung positiver Seite überschreitet,
schalten die FETs 18P, 18M durch, so dass die
Signalleitungen 3P, 3M über die Widerstände 19P, 19M, 16P, 16M entsprechend
mit der Masse verbunden werden. Folglich wird die Eingangsimpedanz
des Signalempfängers 1 verringert, wenn das Gleichtaktrauschen
mit der positiven Polarität auf der Übertragungsleitung 3 erzeugt
wird.
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Die
Impedanzsteuerschaltung vergleicht die Gleichtaktspannung Vcom auf
der Übertragungsleitung 3 mit der Schwellenwertspannung
negativer Seite von Com – Vth, die einer Summe der Gleichspannung
Com zwischen der Übertragungsleitung 3 und der
Masse und einer vorbestimmten Toleranzspannung –Vth entspricht.
Wenn die Gleichtaktspannung Vcom unter die Schwellenwertspannung
negativer Seite fällt, schalten die FETs 13P, 13M durch,
so dass die Signalleitungen 3P, 3M über
die Widerstände 19P, 19M, 15P, 15M entsprechend
mit der Steuerenergiequelle verbunden werden. Folglich kann die Eingangsimpedanz
des Signalempfängers 1 dann, wenn das Gleichtaktrauschen
mit der negativen Polarität auf der Übertragungsleitung 3 erzeugt
wird, gesteuert werden, indem die Steuerenergiespannung und die
Impedanzen der Widerstände 19P, 19M, 15P, 15M geändert
werden. Wenn die FETs 13P, 13M, 18P, 18M durchschalten,
verhindern die Dioden 14P, 14M, 17P, 17M einen
Stromrückfluss.
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(Dritte Ausführungsform)
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6 zeigt
ein Beispiel des Signalempfängers 1. Eine in der 6 gezeigte
Impedanzsteuerschaltung 21 weist Operationsverstärker 22P, 22M anstelle
der in der 3 gezeigten Komparatoren 12P, 12M und
die Widerstände 15P, 15M, 16P, 16M 19P, 19M nicht
auf. Der Operationsverstärker 22P als Leitungssteuerelement
positiver Seite weist einen invertierenden Einganganschluss auf,
der über den Widerstand R5 mit einem Ausgangsanschluss
des Operationsverstärkers 22P verbunden ist. Ferner
ist der invertierende Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 22P über
einen Kondensator C3 und einen Widerstand R6 mit einem Ausgangsanschluss
des Operationsverstärkers 23 verbunden.
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Der
Operationsverstärker 23 weist einen invertierenden
Eingangsanschluss auf, der mit einem Ausgangsanschluss des Verstärkers 23 verbunden ist,
so dass der Verstärker 23 einen Spannungspuffer darstellt.
Ein nichtinvertierender Eingangsanschluss des Verstärkers 23 ist
mit einem Verbindungsabschnitt zwischen den Widerständen
R1, R2 verbunden. Der Verstärker 23 verhindert,
dass Rauschen von der Masseseite durchdringt. Ein Kondensator 24 geringer
Kapazität ist zwischen den Verbindungsabschnitt der Widerstände
R1, R2 und die Masse geschaltet. Folglich wird der in der 3 gezeigte
Widerstand 11G durch den in der 6 gezeigten
Kondensator 24 ersetzt. Der Kondensator 24 entfernt
ein hochfrequentes Rauschen.
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Ein
invertierender Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers 22M entsprechend
einem Leitungssteuerelement negativer Seite ist über den
Widerstand R7 mit einem Ausgangsanschluss des Verstärkers 22M verbunden.
Ferner ist der invertierende Eingangsanschluss des Verstärkers 22M über
den Kondensator C4 und den Widerstand R8 mit einem Verbindungsabschnitt
zwischen den Widerständen R3, R4 verbunden. Die Operationsverstärker 22P, 22M bilden
Differenzverstärkerschaltungen 25P bzw. 25M.
Die Kondensatoren C3, C4 verhindern eine Erfassungsverzögerung
einer ansteigenden Flanke und einer abfallenden Flanke durch ein
Differenzieren der Gleichtaktspannung Vcom.
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Nachstehend
werden die Funktionen des in der 6 gezeigten
Signalempfängers 1 beschrieben. Die Differenzverstärkerschaltungen 25P, 25M steuern
den Ein-Zustand der FETs 13P, 13M, 18P, 18M jeweils
auf der Grundlage des Ausgangssignals, das erhalten wird, indem
eine Differenz zwischen der Gleichtaktspannung Vcom auf der Übertragungsleitung 3 und
der Schwellenwertspannung positiver Seite (d. h. Com + Vth) oder
der Schwellenwertspannung negativer Seite (d. h. Com – Vth)
mittels differenzverstärkt wird. In diesem Fall wird der
Verstärkungsfaktor durch die Widerstandswerte der Widerstände
R5, R6, R7, R8 bestimmt. Auf diese Weise können die FETs 13P, 13M, 18P, 18M in
einem linearen Arbeitsbereich betrieben werden. Durch eine Steuerung
der Durchlasswiderstände der FETs 13P, 13M, 18P, 18M wird
die Eingangsimpedanz des Signalempfängers 1 gesteuert.
Folglich dienen die FETs 13P, 13M, 18P, 18M bei
dieser Ausführungsform jeweils als Impedanzelement.
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Die
Differenz zwischen der Gleichtaktspannung Vcom auf der Übertragungsleitung 3 und
der Schwellenwertspannung positiver Seite oder der Schwellenwertspannung
negativer Seite wird von der Impedanzsteuerschaltung 21 differenzverstärkt,
so dass die Schaltung 21 den Leitungszustand der FETs 13P, 13M, 18P, 18M steuert.
Folglich wird die Eingangsimpedanz des Signalempfängers 1 dann,
wenn das positive oder ne gative Gleichtaktrauschen auf der Übertragungsleitung 3 erzeugt
wird, gesteuert, indem die durch den Leitungszustand der FETs 13P, 13M, 18P, 18M bestimmte
Impedanz geändert wird.
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(Vierte Ausführungsform)
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7 zeigt
eine potentialfreie Struktur (floating structure) gemäß einer
vierten Ausführungsform. Ein Halbleitersubstrat 53 weist
eine Halbleiterschicht 51 auf, die auf einer Seite des
Substrats 53 angeordnet ist. Ferner weist das Substrat 53 mehrere
Schaltungsblöcke 54 auf, die in der Halbleiterschicht 51 angeordnet
sind. Die Schaltungsblöcke 54 sind durch einen
Isolierfilm 52 aus beispielsweise SiO2 voneinander
isoliert. Die Schaltungsblöcke 54 weisen einen ersten
bis fünften Schaltungsblock 54A bis 54D auf. Der
erste Schaltungsblock 54A arbeitet auf der Grundlage eines
elektrischen Potentials eines Anschlusses BP als Referenz. Der zweite
Schaltungsblock 54B arbeitet auf der Grundlage eines elektrischen
Potentials eines Anschlusses BM als Referenz. Der dritte Schaltungsblock 54C1 überträgt
Information zwischen Schaltungsblöcken 54A, 54D verschiedener
Referenzspannung. Der vierte Schaltungsblock 54C2 überträgt
Information zwischen Schaltungsblöcken 54B, 54D verschiedener
Referenzspannung. Der fünfte Schaltungsblock 54D arbeitet
auf der Grundlage eines Massepegels als Referenz. Der Anschluss
BP ist mit einem ersten Schaltungsblock 54A verbunden,
und der Anschluss BM ist mit dem zweiten Schaltungsblock 54B verbunden. Der
erste bis fünfte Schaltungsblock 54A bis 54D sind
durch den Isolierfilm 52 voneinander isoliert.
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Die
obige potentialfreie Struktur ist derart ausgelegt, dass sie auch
dann fehlerfrei arbeitet, wenn ein Gleichtaktrauschen hoher Spannung
auf das Substrat 53 aufgebracht wird.
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(Modifikationen)
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Bei
der zweiten Ausführungsform kann die Impedanz durch eine Änderung
des Widerstands 19P, 19M und von einem der Widerstände 15P, 15M, 16P, 16M gesteuert
werden.
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Obgleich
das Impedanzelement als Widerstand ausgelegt ist, kann das Impedanzelement
ein Kondensator sein. Bei der zweiten Ausführungsform können
beispielsweise sämtliche Widerstände 15P, 15M, 16P, 16M, 19P, 19M oder
ein Teil der Widerstände 15P, 15M, 16P, 16M, 19P, 19M durch
Kondensatoren ersetzt werden.
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Obgleich
der Empfänger 1 die n-Kanal-MOSFETs 13P, 13M, 18P, 18M aufweist,
kann der Empfänger 1 p-Kanal-MOSFETs aufweisen.
Alternativ kann der Empfänger 1 npn-Transistoren
und/oder pnp-Transistoren aufweisen.
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Obgleich
der Empfänger 1 die Dioden 14P, 14M, 17P, 17M aufweist,
um einen Rückfluss zu verhindern, kann der Empfänger 1 die
Dioden nicht aufweisen, um einen Rückfluss zu verhindern,
wenn dies nicht erforderlich ist.
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Wenn
der Strom ein Erfassungsobjekt bzw. eine Messgröße
des Erfassungselements 5 ist, kann ein Widerstand zur Erfassung
des Stroms mit der Übertragungsleitung 3 verbunden
werden. Wenn die elektrische Leistung ein Erfassungsobjekt bzw.
eine Messgröße ist, kann das Produkt aus Strom
und Spannung erfasst werden. Ein Spannungsschwellenwert, ein Stromschwellenwert
und ein Leistungsschwellenwert können unabhängig
voneinander bestimmt werden, so dass das Impedanzsteuerelement auf
der Grundlage einer Kombination von Ergebnissen gesteuert werden
kann, die bestimmen, ob die Spannung, der Strom und die elektrische
Leistung den Spannungsschwellenwert, den Stromschwellenwert bzw.
den Leistungsschwellenwert überschreiten. Hierbei wird
die Kombination von Ergebnisse durch UND-Bedingungen, ODER-Bedingungen
und dergleichen bestimmt.
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Bei
der zweiten Ausführungsform kann dann, wenn der Empfänger 1 als
Signalsendeeinheit dient, ein Schaltkreis parallel zum Widerstand 19P, 19M geschaltet
werden und der Schaltkreis leitend geschaltet werden, so dass der
Widerstand 19P, 19M kurzgeschlossen wird, wenn
der Empfänger 1 ein Signal aussendet.
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Obgleich
der Empfänger in dem LAN-System verwendet wird, kann der
Empfänger in einem drahtgebundenen Übertragungssystem
zur Kommunikation verwendet werden.
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Vorstehend
wurden die folgenden Ausgestaltungen offenbart.
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Gemäß einer
ersten Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung weist der Signalempfänger auf:
eine Empfangsschaltung, die ein Differenzsignal über eine Übertragungsleitung
empfängt, die ein Paar von Signalleitungen zur Übertragung
des Differenzsignals aufweist; und eine Impedanzsteuerschaltung,
die eine Eingangsimpedanz steuert, um ein Gleichtaktrauschen zu
verringern. Die Impedanzsteuerschaltung weist ein Erfassungselement
zur Erfassung von wenigstens einer Messgröße der
Messgrößen Spannung, Strom und elektrische Leistung des
Gleichtaktrauschens auf, und die Impedanzsteuerschaltung steuert
die Eingangsimpedanz in Übereinstimmung mit einer Änderung
der wenigstens einen Messgröße der Messgrößen
Spannung, Strom und elektrische Leistung des Gleichtaktrauschens.
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Bei
dem obigen Empfänger wird das Gleichtaktrauschen einzig
dann, wenn es auf der Übertragungsleitung erzeugt wird,
entfernt, indem die Eingangimpedanz der Empfangsschaltung gesteuert wird,
die von einer Übertragungsleitungsseite bestimmt wird.
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Alternativ
kann die Impedanzsteuerschaltung ferner eine Steuerenergiequelle
zur Steuerung eines elektrischen Potentials der Übertragungsleitung
bezüglich eines Massepegels aufweisen. In diesem Fall ist
die Eingangsimpedanz entsprechend änderbar, da die Impedanzsteuerschaltung
das elektrische Potential der Übertragungsleitung unter
Verwendung der Steuerenergiequelle steuert.
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Alternativ
kann die Impedanzsteuerschaltung die Eingangsimpedanz ändern,
wenn die wenigstens eine Messgröße der Messgrößen
Spannung, Strom und elektrische Leistung einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
In diesem Fall ist die Eingangsimpedanz schnell änderbar.
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Alternativ
kann die Impedanzsteuerschaltung ferner eine Reihenschaltung und
einen Komparator aufweisen. Die Reihenschaltung weist ein Impedanzelement
und ein Schaltelement auf, die zwischen jeder Signalleitung und
einer Masse in Reihe geschaltet sind. Das Erfassungselement ist
ein Spannungserfassungselement zur Erfassung einer Spannung des
Gleichtaktrauschens auf der Übertragungsleitung. Der Komparator
vergleicht die Spannung des Gleichtaktrauschens mit einer Schwellenwertspannung
positiver Seite, die definiert wird, indem eine vorbestimmte Toleranzspannung
zu einer Gleichspannung zwischen der Übertragungsleitung und
der Masse addiert wird. Das Schaltelement sperrt bzw. wird sperrend
geschaltet, wenn die Spannung des Gleichtaktrauschens die Schwellenwertspannung
positiver Seite überschreitet. In diesem Fall wird die
Eingangsimpedanz der Empfangsschaltung dann, wenn das Gleichtaktrauschen
mit der positiven Polarität auf der Übertragungsleitung
erzeugt wird, gesteuert, indem die Impedanz der Steuerenergiequelle
und des Impedanzelements geändert werden.
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Alternativ
kann die Impedanzsteuerschaltung ferner eine Reihenschaltung und
einen Komparator aufweisen. Die Reihenschaltung weist ein Impedanzelement
und ein Schaltelement auf, die zwischen jeder Signalleitung und
der Steuerenergiequelle in Reihe geschaltet sind. Das Erfassungselement
ist ein Spannungserfassungselement zur Erfassung einer Spannung
des Gleichtaktrauschens auf der Übertragungsleitung. Der
Komparator vergleicht die Spannung des Gleichtaktrauschens mit einer Schwellenwertspannung
negativer Seite, die definiert wird, indem eine vorbestimmte Toleranzspannung von
einer Gleichspannung zwischen der Übertragungsleitung und
der Masse subtrahiert wird. Das Schaltelement sperrt bzw. wird sperrend
geschaltet, wenn die Spannung des Gleichtaktrauschens unter die
Schwellenwertspannung negativer Seite fällt. In diesem
Fall wird die Eingangsimpedanz der Empfangsschaltung dann, wenn
das Gleichtaktrauschen mit der negativen Polarität auf
der Übertragungsleitung erzeugt wird, gesteuert, indem
die Impedanz der Steuerenergiequelle und des Impedanzelements geändert
werden.
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Alternativ
kann die Reihenschaltung ferner ein Rückflussverhinderungselement
aufweisen, um einen Rückfluss des Stroms zu verhindern,
wenn das Schaltelement sperrt bzw. sperrend geschaltet wird. In
diesem Fall verhindert das Rückflussverhinde rungselement
dann, wenn das Schaltelement leitet bzw. leitend geschaltet wird,
den Rückfluss des Stroms.
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Alternativ
kann der Schaltkreis durch einen MOSFET bereitgestellt werden. In
diesem Fall schaltet der MOSFET auf der Grundlage der Ausgangsspannung
des Komparators durch. Folglich dient der MOSFET als Schalter.
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Alternativ
kann die Impedanzsteuerschaltung ferner einen Transistor und ein
Steuerelement aufweisen. Der Transistor ist zwischen jede Signalleitung
und eine Masse geschaltet. Das Erfassungselement ist ein Spannungserfassungselement
zur Erfassung einer Spannung des Gleichtaktrauschens auf der Übertragungsleitung,
und das Steuerelement steuert einen Leitungszustand des Transistors
in Übereinstimmung mit einem Ergebnis eines Vergleichs
zwischen der Spannung des Gleichtaktrauschens und einer Schwellenwertspannung
positiver Seite, die definiert wird, indem eine vorbestimmte Toleranzspannung
zu einer Gleichspannung zwischen der Übertragungsleitung
und der Masse addiert wird. In diesem Fall wird die Eingangsimpedanz
der Empfangsschaltung dann, wenn das Gleichtaktrauschen mit der
positiven Polarität auf der Übertragungsleitung
erzeugt wird, gesteuert, indem die Impedanz der Steuerenergiequelle
und der Leitungszustand des Transistors geändert werden.
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Alternativ
kann die Impedanzsteuerschaltung ferner einen Transistor und ein
Steuerelement aufweisen. Der Transistor ist zwischen jede Signalleitung
und die Steuerenergiequelle geschaltet. Das Erfassungselement ist
ein Spannungserfassungselement zur Erfassung einer Spannung des
Gleichtaktrauschens auf der Übertragungsleitung, und das Steuerelement
steuert einen Leitungszustand des Transistors in Übereinstimmung
mit einem Ergebnis eines Vergleichs zwischen der Spannung des Gleichtaktrauschens
und einer Schwellenwertspannung negativer Seite, die definiert wird,
indem eine vorbestimmte Toleranzspannung von einer Gleichspannung
zwischen der Übertragungsleitung und der Masse subtrahiert
wird. In diesem Fall wird die Eingangsimpedanz der Empfangsschaltung
dann, wenn das Gleichtaktrauschen mit der negativen Polarität auf
der Übertragungsleitung erzeugt wird, gesteuert, indem
die Impedanz der Steuerenergiequelle und der Leitungszustand des
Transistors geändert werden.
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Alternativ
kann das Erfassungselement ferner ein Paar von Widerständen
aufweisen, die zwischen dem Paar von Signalleitungen in Reihe geschaltet
sind. Die Impedanzsteuerschaltung weist ferner ein Impedanzelement
positiver Seite und ein Schaltelement positiver Seite auf, die zwischen
die Übertragungsleitung und eine Masse geschaltet sind. Die
Impedanzsteuerschaltung weist ferner einen Komparator positiver
Seite auf, um die Spannung des Gleichtaktrauschens mit einer Schwellenwertspannung
positiver Seite, die definiert wird, indem eine vorbestimmte Toleranzspannung
zu einer Gleichspannung zwischen der Übertragungsleitung
und der Masse addiert wird, zu vergleichen. Das Schaltelement positiver
Seite leitet bzw. wird leitend geschaltet, wenn die Spannung des
Gleichtaktrauschens die Schwellenwertspannung positiver Seite überschreitet.
Die Impedanzsteuerschaltung weist ferner ein Impedanzelement negativer
Seite und ein Schaltelement negativer Seite auf, die zwischen die Übertragungsleitung
und die Masse geschaltet sind. Die Impedanzsteuerschaltung weist
ferner einen Komparator negativer Seite auf, um die Spannung des
Gleichtaktrauschens mit einer Schwellenwertspannung negativer Seite,
die definiert wird, indem eine vorbestimmte Toleranzspannung von
einer Gleichspannung zwischen der Übertragungsleitung und
der Masse subtrahiert wird, zu vergleichen, und das Schaltelement
negativer Seite leitet bzw. wird leitend geschaltet, wenn die Spannung
des Gleichtaktrauschens unter die Schwellenwertspannung negativer Seite
fällt.
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Ferner
kann die Übertragungsleitung über das Impedanzelement
positiver Seite mit der Masse verbunden sein, wenn die Spannung
des Gleichtaktrauschens die Schwellenwertspannung positiver Seite überschreitet,
und kann die Übertragungsleitung über das Impedanzelement
negativer Seite mit der Energiequelle verbunden werden, wenn die Spannung
des Gleichtaktrauschens unter die Schwellenwertspannung negativer
Seite fällt.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung vorstehend in Verbindung mit ihren bevorzugten
Ausführungsformen offenbart wurde, sollte wahrgenommen werden,
dass sie nicht auf diese beschränkt ist, sondern auf verschiedene
Weise ausgestaltet werden kann. So sollen zu den aufgezeigten Kombinationen und
Konfigurationen weitere Kombinationen und Konfigurationen als mit
im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, so wie er in den beigefügten
Ansprüchen dargelegt wird, beinhaltet verstanden werden.
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Vorstehend
wurde ein Signalempfänger zum Empfangen eines Differenzsignals über
eine Übertragungsleitung offenbart.
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Ein
Signalempfänger weist auf: eine Empfangsschaltung 2,
die ein Differenzsignal über eine Übertragungsleitung 3 empfängt,
die ein Paar von Signalleitungen 3P, 3M zur Übertragung
des Differenzsignals aufweist; und eine Impedanzsteuerschaltung 4, 21,
die eine Eingangsimpedanz steuert, um ein Gleichtaktrauschen zu
verringern. Die Impedanzsteuerschaltung weist ein Erfassungselement 5 zur Erfassung
von wenigstens einer Messgröße der Messgrößen
Spannung, Strom und elektrischer Leistung des Gleichtaktrauschens
auf. Die Impedanzsteuerschaltung steuert die Eingangsimpedanz in Übereinstimmung
mit einer Änderung der wenigstens einen Messgröße
der Messgrößen Spannung, Strom und elektrische
Leistung des Gleichtaktrauschens.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2005-244351
A [0002]