DE102010001842B4

DE102010001842B4 - Kommunikationssystem mit Signalreflexionsverhinderungsfunktion und im System vorhandener Knoten

Info

Publication number: DE102010001842B4
Application number: DE102010001842.2A
Authority: DE
Inventors: Tomohisa Kishigami; Aya Yoshimura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2010-02-11
Publication date: 2018-11-08
Anticipated expiration: 2030-02-12
Also published as: DE102010001842A1; JP4692656B2; US8248182B2; JP2010206267A; US20100219904A1

Abstract

Kommunikationssystem (1) mit:- einer Hauptleitung (20) bestehend aus einer ersten und einer zweiten Signalleitung (21, 22) zur Übertragung von Differenzsignalen;- mehreren Anschlussleitungen (30), die jeweils von der Hauptleitung (20) abzweigen und mit einem Knoten (101-104) verbunden sind; und- wenigstens einer Reflexionsverhinderungsschaltung (50; 60; 70), die zwischen die erste und die zweite Signalleitung (21, 22) geschaltet ist, wobei- die Reflexionsverhinderungsschaltung (50; 60; 70) aufweist:- eine Diodenschaltung (55; 63; 73), die dazu ausgelegt ist, zu verhindern, dass ein Strom zwischen der ersten und der zweiten Signalleitung (21, 22) fließt, wenn eine Spannung zwischen den Differenzsignalen kleiner oder gleich einer vorbestimmten Spannung ist, und zuzulassen, dass ein Strom zwischen der ersten und der zweiten Signalleitung (21, 22) fließt, wenn die Spannung zwischen den Differenzsignalen über der vorbestimmten Spannung liegt, und- ein Widerstandselement (56; 64; 74), das zwischen der ersten und der zweiten Signalleitung (21, 22) in Reihe mit der Diodenschaltung (55; 63; 73) geschaltet ist.

Description

Diese Anmeldung bezieht sich auf die am 27. Februar 2009 eingereichte japanische Patentanmeldung Nr. 2009-46632 , auf deren Offenbarung hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem und einen Knoten für das Kommunikationssystem, wobei das Kommunikationssystem eine Hauptleitung zur Übertragung von Differenzsignalen und Anschlussleitungen, die jeweils von der Hauptleitung abzweigen und mit dem Knoten verbunden sind, aufweist, und wobei der Knoten dazu ausgelegt ist, eine Kommunikation mit anderen Knoten mittels der Differenzsignale auszuführen.
Die Anzahl von an einem Fahrzeug befestigten ECUs (elektronische Steuereinheiten) und die Menge von Daten, die durch ein Steuersystem zwischen den ECUs übertragen werden, nehmen dadurch bedingt, dass im Fahrzeug ausgeführte Steuerungen an Komplexität zunehmen, stetig zu. Folglich besteht ein zunehmender Bedarf an Kommunikationssystemen hoher Leistungsfähigkeit.
Bekannt ist ein an einem Fahrzeug befestigtes Kommunikationssystem mit einer Busstruktur, die eine Hauptleitung bestehend aus einem Paar von Signalleitungen zur Übertragung von Differenzsignalen und mehrere Anschlussleitungen, die jeweils von der Hauptleitung abzweigen und mit einer ECU verbunden sind, aufweist. Die Differenzsignale weisen zwei Signalpegel, d. h. einen dominanten und einen rezessiven Pegel auf, um Daten als binäre Signale zu übertragen, indem der dominante Pegel und der rezessive Pegel beispielsweise entsprechend mit dem logischen Wert 0 und dem logischen Wert 1 verknüpft werden.
Solch ein Kommunikationssystem weist jedoch dahingehend ein Problem auf, dass eine Signalreflexion in der Richtung von der Anschlussleitung zur Hauptleitung am Anschlusspunkt zwischen beiden auftritt, wenn der Signalpegel geändert wird. Die Intensität der Signalreflexion nimmt mit zunehmender Länge der Anschlussleitung und ebenso mit zunehmender Kommunikationsgeschwindigkeit des Kommunikationssystems zu. Wenn die Signalreflexion übermäßig hoch ist, werden die Differenzsignale, wie in 10 gezeigt, in hohem Maße gestört, so dass die Kommunikationsgenauigkeit verschlechtert und ferner Kommunikationsfehler auftreten. Die Signalreflexion tritt aufgrund einer Änderung des Wellenwiderstands der die Anschlussleitung bildenden Signalleitungen auf, die beispielsweise verursacht wird, wenn die Länge der Signalleitungen oder die Anzahl der befestigten ECUs geändert wird. D. h., die Signalreflexion tritt aufgrund einer Wellenwiderstandsfehlanpassung auf.
Um dieses obige Problem zu lösen, wird für gewöhnlich ein Widerstandselement zur Impedanzanpassung in jede Anschlussleitung eingefügt, um eine Reflexion von dieser Leitung zu verringern. Hierauf wird beispielsweise in der JP 7-202947 oder in der JP 2006-237763 Bezug genommen.
Solch ein herkömmliches Verfahren weist jedoch dahingehend ein Problem auf, dass die Signalamplituden in Abhängigkeit der Einfügeposition des Widerstandselements gegebenenfalls derart verringert werden, dass die Kommunikation nicht zuverlässig ausgeführt werden kann. Genauer gesagt, in jedem der in den obigen Patentdokumenten beschriebenen Kommunikationssysteme werden die Signalamplituden deutlich verringert, da ein Widerstandselement in Reihe mit der Signalleitung geschaltet wird. Ferner bestehen in jedem der in den obigen Patentdokumenten beschriebenen Kommunikationssystem, da das Widerstandselement in einen Verbinder eingefügt werden muss, um die Anschlussleitung von der Hauptleitung abzuzweigen, dahingehend Probleme, dass Kosten und Aufwand für die Fertigung zunehmen. Genauer gesagt, da eine zusätzliche Schaltung in die Signalleitung eingefügt werden muss, nehmen die Kosten und der Aufwand zur Fertigung des Kommunikationssystems zu.
Aus der DE 15 13 038 A ist ferner eine Schaltungsanordnung zur Verringerung von durch Überspannungsschutzschaltungen verursachte Signalverzerrungen durch Erhöhung der Aussteuerungsgrenze von antiparallel geschalteten Dioden, die vorzugsweise dem Eingang oder Ausgang von Verstärkern parallel geschaltet sind, bekannt.
Die US 4 203 006 A bezieht sich auf einen Direktzugriffskoppler zur Verbindung eines Teils einer Anschlusseinrichtung, wie beispielsweise eines Modems, mit einem Telefonleitungspaar. Aus der DE 34 22 995 C1 ist ferner eine Überspannungsschutz-Schaltungsanordnung für Fernmelde-, insbesondere Fernsprechleitungen, bekannt. Die US 2003/0123208 A1 offenbart des Weiteren eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Verringerung und zum Ausgleichen der Kapazität einer Überspannungsschutzschaltung, bei denen eine oder mehrere Diodenschaltungen genutzt werden, die mit einer Überspannungsschutzvorrichtung in Reihe geschaltet sind.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Kommunikationssystem bereit, das aufweist:

eine Hauptleitung bzw. Vielfachleitung (trunk line) bestehend aus einer ersten und einer zweiten Signalleitung zur Übertragung von Differenzsignalen; mehrere Anschlussleitungen, die jeweils von der Hauptleitung abzweigen und mit einem Knoten verbunden sind; und wenigstens eine Reflexionsverhinderungsschaltung, die zwischen die erste und die zweite Signalleitung geschaltet ist, wobei die Reflexionsverhinderungsschaltung aufweist: eine Diodenschaltung, die dazu ausgelegt ist, zu verhindern, dass ein Strom zwischen der ersten und der zweiten Signalleitung fließt, wenn eine Spannung zwischen den Differenzsignalen kleiner oder gleich einer vorbestimmten Spannung ist, und zuzulassen, dass ein Strom zwischen der ersten und der zweiten Signalleitung fließt, wenn die Spannung zwischen den Differenzsignalen über der vorbestimmten Spannung liegt, und ein Widerstandselement, das zwischen der ersten und der zweiten Signalleitung in Reihe mit der Diodenschaltung geschaltet ist.

Die vorliegende Erfindung stellt ferner einen Knoten eines Kommunikationssystems bereit, das eine Hauptleitung bestehend aus einer ersten und einer zweiten Signalleitung zur Übertragung von Differenzsignalen und mehrere Anschlussleitungen aufweist, die jeweils von der Hauptleitung abzweigen, wobei der Knoten mit jeder der Anschlussleitungen verbunden ist und eine Reflexionsverhinderungsschaltung umfasst, und wobei die Reflexionsverhinderungsschaltung aufweist: eine Diodenschaltung, die zwischen die erste und die zweite Signalleitung geschaltet und dazu ausgelegt ist, zu verhindern, dass ein Strom zwischen der ersten und der zweiten Signalleitung fließt, wenn eine Spannung zwischen den Differenzsignalen kleiner oder gleich einer vorbestimmten Spannung ist, und zuzulassen, dass ein Strom zwischen der ersten und der zweiten Signalleitung fließt, wenn die Spannung zwischen den Differenzsignalen über der vorbestimmten Spannung liegt, und ein Widerstandselement, das zwischen der ersten und der zweiten Signalleitung in Reihe mit der Diodenschaltung geschaltet ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit geringen Kosten verbunden ein Kommunikationssystem, das eine Hauptleitung bestehend aus einer ersten und einer zweiten Signalleitung zur Übertragung von Differenzsignalen und mehrere Anschlussleitungen aufweist, die jeweils von der Hauptleitung abzweigen und mit einem Knoten verbunden sind, bereitgestellt werden, das Signalreflexionen unterdrücken kann, während es die Signalamplituden bei einem ausreichenden Pegel halten kann, um eine Kommunikation unter den Knoten auszuführen.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gemacht wurde, näher ersichtlich sein.
In der beigefügten Zeichnung zeigt:

1 eine schematische Abbildung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines Kommunikationssystem 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Abbildung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer im Kommunikationssystem 1 enthaltenen ECU 101;
3 eine schematische Abbildung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines in der ECU 101 enthaltenen Transceivers 15;
4 eine Abbildung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer im Transceiver 15 enthaltenen Reflexionsverhinderungsschaltung 50;
5 eine Abbildung zur Veranschaulichung von Vorteilen, die durch die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt werden;
6 eine Abbildung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Reflexionsverhinderungsschaltung 60 eines Kommunikationssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 eine Abbildung zur Veranschaulichung von Vorteilen, die durch die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt werden;
8 eine Abbildung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Reflexionsverhinderungsschaltung 70 eines Kommunikationssystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 eine Abbildung zur Veranschaulichung von Vorteilen, die durch die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzielt werden; und
10 eine Abbildung zur Veranschaulichung von Problemen eines herkömmlichen Kommunikationssystems.

Erste Ausführungsform
1 zeigt eine schematische Abbildung zur Veranschaulichung des Aufbaus eines Kommunikationssystem 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das an einem Fahrzeug befestigte Kommunikationssystem 1 weist, wie in 1 gezeigt, einen Aufbau auf, bei dem ECUs 101, 102, 103 und 104 zur Steuerung jeweiliger Abschnitte des Fahrzeugs mit einem Bus 10 verbunden sind.
Der Bus 10 ist aus einer Hauptleitung 20 bestehend aus Kommunikationsleitungen 21 und 22 und Anschlussleitungen 30, die jeweils Kommunikationsleitungen 31 und 32 aufweisen, die jeweils von den Kommunikationsleitungen 21 und 22 abzweigen, aufgebaut. Die ECUs 101 bis 104 sind als Knoten mit den Anschlussleitungen 30 verbunden.
Die Hauptleitung 20 ist an ihren beiden Enden (an beiden Enden des Busses 10) mit einer Abschlussschaltung 5 verbunden.
Jeder Knoten gibt ein Inversionssignal bzw. Umkehrsignal auf die Kommunikationsleitungen 31 und 32, um Daten zu übertragen, und erfasst eine Spannungsdifferenz zwischen den Kommunikationsleitungen 31 und 32 als Signalpegel des Busses 10. Der Signalpegel des Busses 10 ist entweder ein dominanter Pegel oder ein rezessiver Pegel. Bei dem CAN (Controller Area Network) wird beispielsweise dann, wenn der Signalpegel des Busses 10 (die Spannungsdifferenz zwischen den Kommunikationsleitungen 31 und 32) über 0,9 V liegt, bestimmt, dass der Bus 10 den dominanten Pegel aufweist. Für gewöhnlich entspricht der dominante Pegel dem logischen Wert 0 und der rezessive Pegel dem logischen Wert 1. Bei dem obigen Kommunikationssystem 1 wird eine Datenübertragung in Form von binären Signalen ausgeführt, welche die Signalpegel beschreiben.
2 zeigt eine Abbildung zur Veranschaulichung des Aufbaus der ECU 101. Andere ECUs 102 bis 104 weisen den gleichen Aufbau wie die ECU 101 auf. Die ECU 101 weist einen Mikrocomputer 17, einen Transceiver 15, eine Eingabe-Ausgabe-Schaltung 13 und eine Energieversorgungsschaltung 11 auf. Der Mikrocomputer 17 führt Prozesse aus, die zur Steuerung der jeweiligen Abschnitte des Fahrzeugs und zur Kommunikation mit anderen ECUs 102 bis 104 erforderlich sind. Der Transceiver 15, der mit dem Bus 10 verbunden ist, liefert einen vom Mikrocomputer 17 empfangenen Senderahmen TX und gibt Daten (einen Empfangsrahmen RX) auf dem Bus 10 an den Mikrocomputer 17. Die Eingabe-Ausgabe-Schaltung 13 gibt Signale, die von einem externen Sensor 12 oder einer externen Schaltergruppe 12 empfangen werden, an den Mikrocomputer 17, und gibt vom Mikrocomputer 17 empfangene Signale an einen externen Aktor 14. Die Energieversorgungsschaltung 11 liefert eine Betriebsspannung (beispielsweise 5V), die erzeugt wird, indem eine externe Batteriespannung (beispielsweise 12V) heruntergesetzt wird, an den Mikrocomputer 17, den Transceiver 15 und die Eingabe-Ausgabe-Schaltung 13.
Der Mikrocomputer 17 weist eine CPU 7, ein ROM 8 und ein RAM 9 auf. Der Mikrocomputer 7 weist ferner einen Controller 19 auf, der einen Rahmensende- und Rahmenempfangsvorgang (Vorgang zur Übertragung des Senderahmens TX an den Transceiver 15 und zum Empfangen des Empfangsrahmens RX vom Transceiver 15), eine Entscheidungssteuerung zur Bestimmung, welcher Rahmen bevorzugt zu verarbeiten ist, einen Kommunikationsfehlerprozess und dergleichen aus.
Der Transceiver 15 steuert den Signalpegel des Busses 10 in Übereinstimmung mit Daten des Signalrahmens TX, erzeugt den Empfangsrahmen RX bestehend aus binären Signalen von 0 und 1 als Empfangsdaten auf der Grundlage des Signalpegels des Busses 10 und gibt den erzeugten Empfangsrahmen RX an den Controller 19.
3 zeigt eine schematische Abbildung zur Veranschaulichung des Aufbaus des Transceivers 15. Der Transceiver 15 weist einen Sendepuffer 41 zum Geben des Signalrahmens TX auf den Bus 10 und einen Empfangspuffer 42 zum Empfangen des Empfangsrahmens RX vom Bus auf.
Der Transceiver 15 weist ferner eine Reflexionsverhinderungsschaltung 50 auf. Die Reflexionsverhinderungsschaltung 50 ist innerhalb des Transceivers 15 (innerhalb der ECU 101) mit der Anschlussleitung 30 verbunden. 4 zeigt eine schematische Abbildung zur Veranschaulichung des Aufbaus der im Transceiver 15 enthaltenen Reflexionsverhinderungsschaltung 50.
Die Reflexionsverhinderungsschaltung 50 weist eine Diodenschaltung 55 und ein Widerstandselement 56 auf, die zwischen den Kommunikationsleitungen 31 und 32 in Reihe geschaltet sind. Die Diodenschaltung 55 ist aus einem in Reihe geschalteten Paar von Dioden 51 und 53 und einem in Reihe geschalteten Paar von Dioden 52 und 54 aufgebaut, wobei diese Paare antiparallel geschaltet sind. Die Dioden 51 und 52 sind derart in Reihe geschaltet, dass ihre Durchlassrichtung von der Kommunikationsleitung 31 zur Kommunikationsleitung 32 verläuft. Die Dioden 52 und 54 sind derart in Reihe geschaltet, dass ihre Durchlassrichtung von der Kommunikationsleitung 32 zur Kommunikationsleitung 31 verläuft.
Die Impedanz des Widerstandselements 56 entspricht dem Wellenwiderstand des Busses 10. Bei einem CAN (Controller Area Network) beispielsweise weist der Wellenwiderstand des Busses 10 für gewöhnlich einen Wert von 120 Ω auf, so dass ein Widerstandselement, dessen Impedanz 120 Ω beträgt, als das Widerstandselement 56 verwendet wird.
Nachstehend wird der Betrieb des den vorstehend beschriebenen Aufbau aufweisenden Kommunikationssystems 1 beschrieben, wenn das Kommunikationssystem 1 ein CAN-Netzwerk ist. In diesem Fall ist der Bus 10 aus einer CAN-H-Leitung (einer H-Leitung) und einer CAN-L-Leitung (einer L-Leitung) aufgebaut. Folglich sind die Kommunikationsleitungen 22 und 32 dann, wenn die Kommunikationsleitungen 21 und 31 H-Leitungen sind, L-Leitungen. Hierbei wird angenommen, dass der Wellenwiderstand des Busses 10 120 Ω beträgt, und dass die Impedanz des Widerstandselements 56 ebenso 120 Ω beträgt.
Bei dem CAN-Netzwerk wird, zur Übertragung von 0-Daten, die H-Leitung auf den hohen Pegel (beispielsweise 3,5 V) und die L-Leitung auf den niedrigen Pegel (beispielsweise 1,5 V) gesetzt, und, zur Übertragung von 1-Daten, die H-Leitung auf den niedrigen Pegel (beispielsweise 2,5 V) und die L-Leitung auf den hohen Pegel (beispielsweise 2,5 V) gesetzt. Wenn die Spannungsdifferenz zwischen der H- und der L-Leitung des Busses 10 (nachstehend auch als „Differenzpotential des Busses 10“ bezeichnet) über 0,9 V liegt, wird angenommen, dass der Bus 10 den dominanten Pegel aufweist, und wenn das Differenzpotential unter 0,5 V liegt, wird angenommen, dass der Bus 10 den rezessiven Pegel aufweist.
In der 4 fließt dann, wenn die Summe des Durchlassspannungsabfalls der Diode 51 und der Diode 53 1,4 V und die Summe des Durchlassspannungsabfalls der Diode 52 und der Diode 54 ebenso 1,4 V beträgt, kein Strom durch die Reflexionsverhinderungsschaltung 50 und wird die Impedanz vom Bus 10 aus gesehen hoch gehalten, bis die Spannung zwischen den Kommunikationsleitungen 31 und 32 (das Differenzpotential des Busses 10) plus oder minus 1,4 V erreicht. In diesem Zustand kann der Transceiver 15 Signale stabil an seinem Empfangspuffer 42 empfangen. Bei dem CAN-Netzwerk kann, da die Datenübertragung innerhalb eines Bereichs des Differenzbuspotentials von +/- 1,0 V ausgeführt werden kann, die Datenübertragung innerhalb dieses Bereichs ohne Störung bzw. Schwierigkeiten ausgeführt werden, da durch die Reflexionsverhinderungsschaltung 50 kein Strom fließt.
Demgegenüber ändert sich die Impedanz vom Bus 10 aus gesehen dann, wenn das Differenzpotential des Busses 10, wie in 4 gezeigt, den Bereich von +/- 1,4 V überschreitet, da ein Strom beginnt, durch die Dioden 51 und 53 oder durch die Dioden 52 und 54 zu fließen, auf 120 Ω gleich der Impedanz des Widerstandselements 56. In diesem Fall kann eine Signalreflexion verhindert oder unterdrückt werden, da diese Impedanz mit dem Wellenwiderstand des Busses 10 übereinstimmt und folglich eine Impedanzanpassung erzielt wird.
Gemäß dieser Ausführungsform kann dann, wenn das Differenzpotential des Busses 10, wie in 5 gezeigt, übermäßig ansteigt (wenn die Spannung zwischen den Kommunikationsleitungen 31 und 32 einen Sollwert von 3,5 V überschreitet oder einen Sollwert von 1,5 V unterschreitet), die resultierende Signalreflexion unterdrückt und folglich die Dämpfung der Signalreflexion verglichen mit dem in der 10 gezeigten herkömmlichen Fall beschleunigt werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, bei der, wie vorstehend beschrieben, kein Strom durch die Reflexionsverhinderungsschaltung 50 fließt, solange das Differenzpotential des Busses 10 innerhalb des Bereichs liegt, der zum Ausführen einer Kommunikation erforderlich ist, kann jeder Knoten stabil Signale empfangen, die Signalgrößen aufweisen, die zum Ausführen einer Kommunikation groß genug sind. Ferner ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, eine Signalreflexion zu unterdrücken, wenn das Differenzpotential des Busses 10 übermäßig zunimmt, da ein Strom durch die Reflexionsverhinderungsschaltung 50 fließt. Folglich kann gemäß dieser Ausführungsform verhindert werden, dass ein Überschwingen (ringing) auftritt, so dass die Kommunikationsgenauigkeit verbessert werden kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform tritt, obgleich eine Signalreflexion von den ECUs 101 bis 104 als Knoten unterdrückt werden kann, eine Signalreflexion von der Anschlussleitung selbst am Verzweigungspunkt zwischen der Anschlussleitung und der Hauptleitung auf. Selbst wenn die Signalreflexion am Verzweigungspunkt auftritt, kann das resultierende Überschwingen jedoch schnell gedämpft werden, da die erneute Reflexion vom Knoten unterdrückt werden kann.
Zweite Ausführungsform
Nachstehend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben.
Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich dahingehend von der ersten Ausführungsform, dass die zweite Ausführungsform eine in der 6 gezeigte Reflexionsverhinderungsschaltung 60 anstelle der Reflexionsverhinderungsschaltung 50 aufweist. Ungleich der Reflexionsverhinderungsschaltung 50 weist die Reflexionsverhinderungsschaltung 60 nur eine Durchlassdiode auf.
Die Reflexionsverhinderungsschaltung 60 weist, wie in 6 gezeigt, eine Diodenschaltung 63 und ein Widerstandselement 64 auf, die zwischen den Kommunikationsleitungen 31 und 32, welche die Anschlussleitung 30 bilden, in Reihe geschaltet sind. Die Diodenschaltung 63 ist aus einer Diode 61 und einer Diode 62 aufgebaut, die antiparallel geschaltet sind. Die Durchlassrichtung der Diode 61 entspricht einer Richtung von der Kommunikationsleitung 31 zur Kommunikationsleitung 32, während die der Diode 62 einer Richtung von der Kommunikationsleitung 32 zur Kommunikationsleitung 31 entspricht.
Die Impedanz des Widerstandselements 56 ist gleich dem Wellenwiderstand des Busses 10. Auch mit Hilfe der Reflexionsverhinderungsschaltung 60 können die Vorteile erzielt werden, die vorstehend in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben wurden.
Der Durchlassspannungsabfall ist bei der zweiten Ausführungsform geringer als der Durchlassspannungsabfall bei der ersten Ausführungsform, da die Anzahl der Dioden bei der zweiten Ausführungsform geringer als bei der ersten Ausführungsform ist. Folglich ist das Differenzpotential des Busses 10 bei der zweiten Ausführungsform dann, wenn die Ströme beginnen, durch die Diodenschaltung 63 zu fließen, verglichen mit der ersten Ausführungsform gering. Wenn das Differenzpotential des Busses 10, wie in 7 gezeigt, über 2,85 V oder unter 2,15 V liegt, kann eine Signalreflexion unterdrückt werden, da ein Strom durch die Reflexionsverhinderungsschaltung 60 fließt.
Dritte Ausführungsform
Nachstehend wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 8 und 9 beschrieben.
Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich dahingehend von der ersten Ausführungsform, dass sie eine in der 8 gezeigte Reflexionsverhinderungsschaltung 70 anstelle der Reflexionsverhinderungsschaltung 50 aufweist. Die Reflexionsverhinderungsschaltung 70 weist, wie in 8 gezeigt, ein Diodenschaltung 73 und ein Widerstandselement 74 auf, die zwischen den Kommunikationsleitungen 31 und 32, welche die Anschlussleitung 30 bilden, in Reihe geschaltet sind.
Die Diodenschaltung 73 ist aus Zener-Dioden 71 und 72 aufgebaut, die in entgegengesetzter Richtung in Reihe geschaltet sind. Die Impedanz des Widerstandselements 74 entspricht dem Wellenwiderstand des Busses 10.
Folglich fließt bei dieser Ausführungsform dann, wenn das Differenzpotential des Busses 10 kleiner oder gleich der Summe des Durchlassspannungsabfalls der Zener-Diode 71 und der Zener-Spannung der Zener-Diode 72 ist, kein Strom durch die Reflexionsverhinderungsschaltung 70. Dies gilt ebenso, wenn die Zener-Dioden 71 und 72 gegenseitig ausgetauscht werden. Da die Zener-Spannung hoch ist, kann die obige Summe übrigens auf einfache Weise groß ausgelegt werden. Wenn das Differenzpotential des Busses 10 kleiner oder gleich der obigen Summe ist, kann der Transceiver 15, da kein Strom durch die Reflexionsverhinderungsschaltung 70 fließt, stabil ein Signal an seinem Puffer empfangen (siehe 3). Demgegenüber fließt dann, wenn das Differenzpotential des Bus10 die obige Summe überschreitet, ein Strom durch die Reflexionsverhinderungsschaltung 70, so dass die Impedanz vom Bus 10 aus gesehen zur Impedanz des Widerstandselements 74 wechselt. Folglich kann eine Signalreflexion unterdrückt werden, da eine Impedanzanpassung erzielt wird.
Die vorstehend beschriebene dritte Ausführungsform ist auf den Fall anwendbar, in welchem die Spannungsdifferenz zwischen den Differenzsignalen im Kommunikationssystem 1 hoch ist. Wenn das Differenzpotential des Busses 10, wie in 9 gezeigt, über 5,0 V oder unter 0 V liegt, kann eine Signalreflexion unterdrückt werden, da ein Strom durch die Reflexionsverhinderungsschaltung 80 fließt.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können selbstverständlich, wie beispielsweise nachstehend beschrieben, auf verschiedene Weise modifiziert werden. Die Reflexionsverhinderungsschaltungen 50, 60 und 70 können auf der Anschlussleitung 30 außerhalb der ECUs 101 bis 104 oder auf der Hauptleitung 20 vorgesehen werden.
Bei der ersten Ausführungsform kann jede der Dioden 51 bis 54 eine Zener-Diode sein. Bei der zweiten Ausführungsform kann jede der Dioden 61 und 62 eine Zener-Diode sein.
Bei der ersten Ausführungsform kann die Diode, deren Durchlassrichtung von der Kommunikationsleitung 31 zur Kommunikationsleitung 32 oder anders herum verläuft, drei oder mehr als drei Dioden umfassen.
Bei den obigen Ausführungsformen ist die Impedanz des Widerstandselements gleich dem Wellenwiderstand des Busses 10. Da die Diode selbst jedoch eine geringe Impedanz aufweist, kann die Impedanz des Widerstandselements auf einen solchen Wert gesetzt werden, dass die Summe dieser Impedanz und der Impedanz der Diode gleich dem Wellenwiderstand des Busses 10 ist.
Die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen dienen als Beispiele der vorliegenden Erfindung der vorliegenden Anmeldung, deren Schutzumfang sich nach den beigefügten Ansprüchen richtet. Fachleuten wird ersichtlich sein, dass die bevorzugten Ausführungsformen auf verschiedene Weise modifiziert werden können.
Vorstehend sind ein Kommunikationssystem und ein Knoten für das Kommunikationssystem beschrieben.
Das Kommunikationssystem weist auf: eine Hauptleitung bestehend aus einer ersten und einer zweiten Signalleitung zur Übertragung von Differenzsignalen; mehrere Anschlussleitungen, die jeweils von der Hauptleitung abzweigen und mit einem Knoten verbunden sind; und wenigstens eine Reflexionsverhinderungsschaltung, die zwischen die erste und die zweite Signalleitung geschaltet ist. Die Reflexionsverhinderungsschaltung weist auf: eine Diodenschaltung, die dazu ausgelegt ist, zu verhindern, dass ein Strom zwischen der ersten und der zweiten Signalleitung fließt, wenn eine Spannung zwischen den Differenzsignalen kleiner oder gleich einer vorbestimmten Spannung ist, und zuzulassen, dass ein Strom zwischen der ersten und der zweiten Signalleitung fließt, wenn die Spannung zwischen den Differenzsignalen über der vorbestimmten Spannung liegt; und ein Widerstandselement, das zwischen der ersten und der zweiten Signalleitung in Reihe mit der Diodenschaltung geschaltet ist.

Claims

Kommunikationssystem (1) mit: - einer Hauptleitung (20) bestehend aus einer ersten und einer zweiten Signalleitung (21, 22) zur Übertragung von Differenzsignalen; - mehreren Anschlussleitungen (30), die jeweils von der Hauptleitung (20) abzweigen und mit einem Knoten (101-104) verbunden sind; und - wenigstens einer Reflexionsverhinderungsschaltung (50; 60; 70), die zwischen die erste und die zweite Signalleitung (21, 22) geschaltet ist, wobei - die Reflexionsverhinderungsschaltung (50; 60; 70) aufweist: - eine Diodenschaltung (55; 63; 73), die dazu ausgelegt ist, zu verhindern, dass ein Strom zwischen der ersten und der zweiten Signalleitung (21, 22) fließt, wenn eine Spannung zwischen den Differenzsignalen kleiner oder gleich einer vorbestimmten Spannung ist, und zuzulassen, dass ein Strom zwischen der ersten und der zweiten Signalleitung (21, 22) fließt, wenn die Spannung zwischen den Differenzsignalen über der vorbestimmten Spannung liegt, und - ein Widerstandselement (56; 64; 74), das zwischen der ersten und der zweiten Signalleitung (21, 22) in Reihe mit der Diodenschaltung (55; 63; 73) geschaltet ist.
Kommunikationssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diodenschaltung (55; 63; 73) aufweist: - eine erste Diode (51, 53; 61; 71), deren Durchlassrichtung von der ersten Signalleitung zur zweiten Signalleitung verläuft; und - eine zweite Diode (52, 54; 62; 72), deren Durchlassrichtung von der zweiten Signalleitung zur ersten Signalleitung verläuft, wobei die erste und die zweite Diode antiparallel zueinander geschaltet sind.
Kommunikationssystem (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Diode aus der gleichen Anzahl von in Reihe geschalteten Dioden (51, 53, 52, 54) aufgebaut sind.
Kommunikationssystem (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die erste als auch die zweite Diode eine Zener-Diode (71, 72) ist.
Kommunikationssystem (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Spannung einem Durchlassspannungsabfall der ersten oder der zweiten Diode entspricht.
Kommunikationssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diodenschaltung (73) aus einer ersten und einer zweiten Zener-Diode (71, 72) aufgebaut ist, die zwischen der ersten und der zweiten Signalleitung (21, 22) in entgegengesetzter Richtung in Reihe geschaltet sind.
Kommunikationssystem (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Spannung der Summe eines Durchlassspannungsabfalls der ersten Zener-Diode (71) und einer Zener-Spannung der zweiten Zener-Diode (72) entspricht.
Kommunikationssystem (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz des Widerstandselements (56; 64; 74) im Wesentlichen dem Wellenwiderstand der ersten und der zweiten Signalleitung entspricht.
Kommunikationssystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsverhinderungsschaltung (50; 60; 70) in jedem der Knoten (101-104) vorgesehen ist.
Knoten (101-104) eines Kommunikationssystems (1) mit einer Hauptleitung (20) bestehend aus einer ersten und einer zweiten Signalleitung (21, 22) zur Übertragung von Differenzsignalen und mehreren Anschlussleitungen (30), die jeweils von der Hauptleitung (20) abzweigen, wobei der Knoten (101-104) mit jeder der Anschlussleitungen verbunden ist und eine Reflexionsverhinderungsschaltung (50; 60; 70) umfasst, und wobei die Reflexionsverhinderungsschaltung (50; 60; 70) aufweist: - eine Diodenschaltung (55; 63; 73), die zwischen die erste und die zweite Signalleitung (21, 22) geschaltet und dazu ausgelegt ist, zu verhindern, dass ein Strom zwischen der ersten und der zweiten Signalleitung (21, 22) fließt, wenn eine Spannung zwischen den Differenzsignalen kleiner oder gleich einer vorbestimmten Spannung ist, und zuzulassen, dass ein Strom zwischen der ersten und der zweiten Signalleitung (21, 22) fließt, wenn die Spannung zwischen den Differenzsignalen über der vorbestimmten Spannung liegt, und - ein Widerstandselement (56; 64; 74), das zwischen der ersten und der zweiten Signalleitung (21, 22) in Reihe mit der Diodenschaltung (55; 63; 73) geschaltet ist.
Knoten (101-104) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Diodenschaltung (55; 63; 73) aufweist: - eine erste Diode (51, 53; 61; 71), deren Durchlassrichtung von der ersten Signalleitung zur zweiten Signalleitung verläuft; und - eine zweite Diode (52, 54; 62; 72), deren Durchlassrichtung von der zweiten Signalleitung zur ersten Signalleitung verläuft, wobei die erste und die zweite Diode antiparallel zueinander geschaltet sind.
Knoten (101-104) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Diode aus der gleichen Anzahl von in Reihe geschalteten Dioden (51, 53, 52, 54) aufgebaut sind.
Knoten (101-104) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die erste als auch die zweite Diode eine Zener-Diode (71, 72) ist.
Knoten (101 -104) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Spannung einem Durchlassspannungsabfall der ersten oder der zweiten Diode entspricht.
Knoten (101-104) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Diodenschaltung (73) aus einer ersten und einer zweiten Zener-Diode aufgebaut (71, 72) ist, die zwischen der ersten und der zweiten Signalleitung (21, 22) in entgegengesetzter Richtung in Reihe geschaltet sind.
Knoten (101-104) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Spannung der Summe eines Durchlassspannungsabfalls der ersten Zener-Diode (71) und einer Zener-Spannung der zweiten Zener-Diode (72) entspricht.
Knoten (101-104) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz des Widerstandselements (56; 64; 74) im Wesentlichen dem Wellenwiderstand der ersten und der zweiten Signalleitung entspricht.