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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Teilnehmerstation für ein Bussystem und ein Verfahren zur Reduzierung von leitungsgebundenen Emissionen in einem Bussystem, bei welchem eine Symmetrierung der Schaltflanken erreicht wird, welche bei einem Schaltvorgang eines Bussignals auftreten.
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Stand der Technik
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Der CAN-Bus ist ein differentielles Bussystem mit hohen Anforderungen an die Signalsymmetrierung. Hierbei gilt, je besser die Signalsymmetrierung desto geringer die Störabstrahlung und die Störungen bei einer Teilnehmerstation, wie beispielsweise einem Autoradio. Die gegenphasigen Signale CAN_H und CAN_L müssen derart gesteuert werden, dass ihr Mittelwert möglichst wenig von der Mittenspannung VCC5/2 = 2.5V abweicht.
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Derzeit wird die Signalsymmetrierung dadurch erzielt, dass die Widerstände der Schalter nach Masse GND und zum Potential VCC5 so balanciert werden, dass im Dominant-Buszustand oder Dominantzustand des Busses, bei welchem die Differenzspannung der Signale CAN_H–CAN_L einen Wert von ca. 2V hat, die Mittelwertspannung bei 2.5V liegt. Das Ausbalancieren der Schalterwiderstände geschieht beispielsweise durch geschickte Dimensionierung oder durch Regelschaltungen, die beispielsweise in der
DE10250576A1 beschrieben sind.
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Probleme treten jedoch in den Schaltflanken auf, da die Treiberstufen für CAN_H und CAN_L unterschiedliche Verzögerungszeiten aufweisen. Diese Verzögerungen sind prozess- und temperaturabhängig und unterliegen der Alterung. Somit kann eine feste Laufzeitkompensation nur eine unvollkommene Reduzierung von Störspitzen in der Mittelwertspannung erreichen.
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Offenbarung der Erfindung
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Teilnehmerstation für ein Bussystem und ein Verfahren bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen. Insbesondere sollen eine Teilnehmerstation für ein Bussystem und ein Verfahren bereitgestellt werden, bei welchen eine Symmetrierung der Schaltflanken erreicht wird, welche bei einem Schaltvorgang eines Bussignals auftreten, mit dem Ziel, dass die Mittelwertspannung während des Schaltvorgangs eine möglichst geringe Abweichung vom Idealwert VCC5/2 aufweist, eine signifikante Verringerung der abgestrahlten Störungen möglich ist, und eine optimale Symmetrierung des Bussignals auch bei Alterung und Temperaturdrift erfolgen kann.
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Die Aufgabe wird durch eine Teilnehmerstation für ein Bussystem nach Patentanspruch 1 gelöst. Die Teilnehmerstation umfasst ein erstes Verzögerungsglied zur Verzögerung eines Signals eines Busses des Bussystems, und ein zweites Verzögerungsglied zur Verzögerung eines Signals eines Busses des Bussystems, wobei die Verzögerungszeit des ersten und zweiten Verzögerungsglieds abhängig vom Buszustand oder unabhängig für steigende und fallende Signalflanken auf dem Bus des Bussystems digital einstellbar ist, um eine Symmetrierung des Signals während der steigenden und fallenden Signalflanke auf dem Bus vorzunehmen.
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Mit der Teilnehmerstation sind die Verzögerungszeiten für die Treiberstufen für CAN_H und CAN_L auch bei Langzeitbetrieb aneinander angeglichen. Somit können Störspitzen in der Mittelwertspannung auch bei Alterung und Temperaturdrift der Teilnehmerstation wirksam kompensiert werden. Daher ist eine optimale Symmetrierung auch bei Alterung und Temperaturdrift möglich.
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Ferner ist mit der Teilnehmerstation eine Symmetrierung der der Signalschaltflanken möglich, welche bei einem Schaltvorgang auftreten. Damit können Stromfehler in unterschiedlichen Signalpfaden vermieden werden, die aufgrund von Bauelemente-Fehlanpassung (Bauelemente-Mismatch) auftreten können.
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Darüber hinaus werden die abgestrahlten Störungen signifikant verringert.
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Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Teilnehmerstation sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Die Teilnehmerstation kann zudem eine Sendeeinrichtung zum Senden von Signalen auf den Bus aufweisen, wobei das erste und zweite Verzögerungsglied im CAN_L-Signalpfad oder im CAN_H-Signalpfad der Sendeeinrichtung angeordnet sind.
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Bei der Teilnehmerstation sind die Verzögerungsglieder möglicherweise so ausgebildet, dass die Verzögerungszeit der Verzögerungsglieder sicher kleiner bis zu sicher grösser als die vergleichbare Verzögerungszeit vom komplementären Pfad ist.
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Die zuvor beschriebene Teilnehmerstation kann zudem einen Summationsblock zur Summation der Spannung auf dem Bus, einen Kondensator zur Filterung der vom Summationsblock ausgegebenen Summenspannung, und einen Analog-/Digital-Wandler zur Bewertung der vom Kondensator gefilterten Summenspannung aufweisen, um eine Signalsymmetrierung während der steigenden und fallenden Signalflanke auf dem Bus vorzunehmen. Hierbei besteht auch die Möglichkeit, dass die Teilnehmerstation zum Auswerten der Spannungsspitzen in der Summenspannung in Bezug auf deren Amplitudenhöhe und/oder deren zeitliche Breite ausgestaltet ist, und/oder zudem ein erstes Akkumulationsregister zum Zählen von Spannungsspitzen in der Summenspannung beim rezessiv-dominant Übergang eines Bussignals und ein zweites Akkumulationsregister zum Zählen von Spannungsspitzen in der Summenspannung beim dominant-rezessiv Übergang des Bussignals aufweist, wobei für den rezessiv-dominant Übergang bei positiver Spannungsspitze in der Summenspannung das erste Akkumulationsregister hochgezählt wird und damit die Verzögerung des ersten Verzögerungsglieds verringert wird, und wobei für den dominant-rezessiv Übergang bei positiver Spannungsspitze in der Summenspannung das zweite Akkumulationsregister hochgezählt wird und damit die Verzögerung des zweiten Verzögerungsglieds verringert wird.
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Die zuvor beschriebene Teilnehmerstation kann Teil eines Bussystems sein, das einen Bus, und mindestens zwei Teilnehmerstationen aufweist, welche über den Bus derart miteinander verbunden sind, dass sie miteinander kommunizieren können, wobei mindestens eine der mindestens zwei Teilnehmerstationen eine der zuvor beschriebenen Teilnehmerstation ist.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zur Reduzierung von leitungsgebundenen Emissionen in einem Bussystem nach Patentanspruch 7 gelöst. Bei dem Verfahren sind bei einer Teilnehmerstation des Bussystems ein erstes Verzögerungsglied zur Verzögerung eines Signals eines Busses des Bussystems, und ein zweites Verzögerungsglied zur Verzögerung eines Signals eines Busses des Bussystems vorgesehen sind, wobei die Verzögerungszeit des ersten und zweiten Verzögerungsglieds abhängig vom Buszustand oder unabhängig für steigende und fallende Signalflanken auf dem Bus des Bussystems digital eingestellt wird, um eine Signalsymmetrierung während der steigenden und fallenden Signalflanke auf dem Bus vorzunehmen.
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Das Verfahren bietet dieselben Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf die Teilnehmerstation genannt sind.
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Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Bei dem Verfahren können die Verzögerungsglieder so ausgebildet sind, dass die Verzögerungszeit der Verzögerungsglieder sicher kleiner bis zu sicher grösser als die vergleichbare Verzögerungszeit vom komplementären Pfad ist.
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Zudem kann bei dem Verfahren ein Summationsblock die Spannung auf dem Bus summieren, ein Kondensator die vom Summationsblock ausgegebene Summenspannung filtern, und ein Analog-/Digital-Wandler die vom Kondensator gefilterte Summenspannung bewerten, um eine Signalsymmetrierung während der steigenden und fallenden Signalflanke auf dem Bus vorzunehmen. Hierbei können die Spannungsspitzen in der Summenspannung in Bezug auf deren Amplitudenhöhe und/oder deren zeitliche Breite ausgewertet werden, und/oder es kann ein erstes Akkumulationsregister Spannungsspitzen in der Summenspannung beim rezessiv-dominant Übergang eines Bussignals zählen und ein zweites Akkumulationsregister Spannungsspitzen in der Summenspannung beim dominant-rezessiv Übergang des Bussignals zählen, wobei für den rezessiv-dominant Übergang bei positiver Spannungsspitze in der Summenspannung das erste Akkumulationsregister hochgezählt wird und damit die Verzögerung des ersten Verzögerungsglieds verringert wird, wobei für den dominant-rezessiv Übergang bei positiver Spannungsspitze in der Summenspannung das zweite Akkumulationsregister heruntergezählt wird und damit die Verzögerung des zweiten Verzögerungsglieds vergrößert wird. Das Herunter- und Hochzählen gilt für den Fall, dass die Verzögerungsglieder im CAN_L-Pfad angeordnet sind.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Zeichnungen
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Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
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1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
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2 einen Sollspannungsverlauf eines Bussignals über der Zeit im Bussystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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3 verschiedene Spannungsverläufe über der Zeit bei dem Bussystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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4 ein elektrisches Schaltbild einer Sendeeinrichtung einer Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
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5 ein elektrisches Schaltbild einer Sendeeinrichtung einer Teilnehmerstation des Bussystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
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6 ein elektrisches Schaltbild einer Sendeeinrichtung einer Teilnehmerstation des Bussystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt ein Bussystem 1, das beispielsweise ein CAN-Bussystem, ein CAN-FD-Bussystem, usw., sein kann. Das Bussystem 1 kann in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, einem Flugzeug, usw., oder im Krankenhaus usw. Verwendung finden.
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In 1 hat das Bussystem 1 eine Vielzahl von Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die jeweils an einen Bus 40 mit einer ersten Busader 41 und einer zweiten Busader 42 angeschlossen sind. Die Busadern 41, 42 können auch CAN_H und CAN_L genannt werden und dienen zur Einkopplung der dominanten Pegel im Sendezustand. Über den Bus 40 können Nachrichten 45, 46, 47 in der Form von Signalen zwischen den einzelnen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 übertragen werden. Die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 können beispielsweise Steuergeräte oder Anzeigevorrichtungen eines Kraftfahrzeugs sein.
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Wie in 1 gezeigt, haben die Teilnehmerstationen 10, 30 jeweils eine Kommunikationssteuereinrichtung 11, eine Sendeeinrichtung 12, und eine Empfangseinrichtung 13. Die Teilnehmerstation 20 hat dagegen eine Kommunikationssteuereinrichtung 11 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 14. Die Sendeeinrichtungen 12, die Empfangseinrichtungen 13 der Teilnehmerstationen 10, 30 und die Sende-/Empfangseinrichtung 14 der Teilnehmerstationen 20 sind jeweils direkt an den Bus 40 angeschlossen, auch wenn dies in 1 nicht dargestellt ist.
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Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 dient zur Steuerung einer Kommunikation der jeweiligen Teilnehmerstation 10, 20, 30 über den Bus 40 mit einer anderen Teilnehmerstation der an den Bus 40 angeschlossenen Teilnehmerstationen 10, 20, 30. Die Sendeeinrichtung 12 dient zum Senden der Nachrichten 45, 47 in Form von Signalen und zur Reduzierung von leitungsgebundenen Emissionen im Bussystem 1, um die Anforderungen des Bussystems 1 an die Signalsymmetrierung zu erfüllen, wie später noch ausführlicher beschrieben. Leitungsgebundene Emissionen können auf dem Bus 40 auftreten. Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 kann wie ein herkömmlicher CAN-Controller ausgeführt sein. Die Empfangseinrichtung 13 kann in Bezug auf ihre Empfangsfunktionalität wie ein herkömmlicher CAN-Transceiver ausgeführt sein. Die Sende-/Empfangseinrichtung 14 kann wie ein herkömmlicher CAN-Transceiver ausgeführt sein.
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2 zeigt einen Spannungsverlauf U über der Zeit t mit Schaltflanken 51, 52, wie er von der Sendeeinrichtung 12 erzeugt wird, die in 4 genauer dargestellt ist. Die Schaltflanke 51 entspricht einem Übergang des Signals vom dominanten Zustand 53 zum rezessiven Zustand 54. Die Schaltflanke 52 entspricht einem Übergang des Signals vom rezessiven Zustand 54 zum dominanten Zustand 53. Der dargestellte Spannungsverlauf hat Schaltflanken 51, 52, wie ein von der Sendeeinrichtung 12 zu erzeugender Sollspannungsverlauf. Der dominante Zustand 53 entspricht einem Dominant-Buszustand. Der rezessive Zustand 54 entspricht einem Rezessiv-Buszustand.
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3 zeigt verschiedene Spannungsverläufe in Volt (V) über der Zeit t in Mikrosekunden (µs). Der oberste Teil (A) von 3 zeigt nacheinander über der Zeit t drei verschiedene Beispiele für Verläufe der beiden Busspannungen CAN_H und CAN_L, wovon das Beispiel links in 3 bereits in 2 veranschaulicht ist. Der darunter dargestellte Teil (B) von 3 zeigt den sich jeweils für das spezielle Beispiel ergebenden Verlauf der Summenspannung USUM der beiden Busspannungen CAN_H und CAN_L, also CAN_H + CAN_L. Bei dem links in 3 dargestellten Verlauf der beiden Busspannungen CAN_H und CAN_L hat die Summenspannung USUM einen konstanten Spannungswert Vcc. Demgegenüber sind die Busspannungen CAN_H und CAN_L bei den in der Mitte und rechts dargestellten Fällen zeitlich versetzt zueinander, wodurch sich in der Summenspannung USUM Spannungsspitzen ergeben, die im Zusammenhang mit 4 noch näher beschrieben sind.
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Hierbei gilt, je weniger Abweichung die Summenspannung USUM gegenüber der Versorgungsspannung VCC hat desto geringer sind die Emissionen einer Teilnehmerstation 10, 20, 30.
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Da die Ursache der Emissionen darin liegt, dass die Treiber für die Busspannungen CAN_H und CAN_L beim Schaltvorgang auf dem Bus 40 nicht ideal gleichermaßen angesteuert werden können, werden künstliche Verzögerungen in die Ansteuerschaltungen der Ausgangsstufen für CAN_H und CAN_L eingebaut, wie in 4 gezeigt.
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Gemäß 4 umfasst die Sendeeinrichtung 12 eine Treiberstufe 121, eine CAN_H Ausgangsstufe 122, welche den Strom zur Busader 41 (CAN_H) des Busses 40 leitet, und eine CAN_L Ausgangsstufe 123, welche den Strom zur Busader 42 (CAN_L.) des Busses 40 leitet. Somit steht die Busader 41 für die Übertragung des Signals CAN_H und die Busader 42 für die Übertragung des Signals CAN_L zur Verfügung.
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In 4 sind die Busadern 41, 42 mit dem Widerstand 124 abgeschlossen Somit hat der Widerstand 124 den gleichen Widerstand wie der Wellenwiderstand des Busses 40, weshalb es zu keinen Reflexionen auf dem Bus 40 kommt. Die Schaltung in 4 ist in Bezug auf den Widerstand 124 stark vereinfacht. In der Realität sind an jedem Leitungsende der Busadern 41, 42 je zwei in Serie geschaltete 60 Ω Widerstände zum Abschluss vorhanden. Der jeweilige Mittelpunkt wird auf 2,5 V festgelegt.
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Wie ebenfalls aus 4 ersichtlich, umfasst die Sendeeinrichtung 12 ferner ein erstes und zweites digital einstellbares Verzögerungsglied 125, 126, und einen Summationsblock 127, in welchen das Signal CAN_H und das Signal CAN_L eingegeben und summiert werden.
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Im Betrieb der Sendeeinrichtung 12, also bei einem Verfahren zur Reduzierung von leitungsgebundenen Emissionen in dem Bussystem 1, empfängt die Treiberstufe 121 das Sendesignal (TX-Signal) vom Anschluss TX0 und generiert Strom- oder Spannungssignale für die CAN_H Ausgangsstufe 122 und die CAN_L Ausgangsstufe 123. Der Summationsblock 127 in der Schaltung von 4 bildet beim Betrieb der Sendeeinrichtung 12 die Summenspannung CAN_H + CAN_L gemäß Teil (B) von 3.
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Wie zuvor in Bezug auf 2 erwähnt, kann der CAN-Bus 40 zwei logische Zustände haben, nämlich den dominanten Zustand 53 und den rezessiven Zustand 54. Im rezessiven Zustand 54 sind beide Ausgangsstufen 122, 123 von 4 abgeschaltet und die Signalspannungen CAN_H sowie CAN_L werden durch externe Beschaltung auf 2,5V gezogen. Im dominanten Zustand 53 sind beide Ausgangsstufen 122, 123 von 4 eingeschaltet. Die Spannungen CAN_H und CAN_L unterscheiden sich um typischerweise 2V und haben eine symmetrische Ablage zur Mittenspannung 2.5V, wie in 2 und 3 gezeigt.
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Hierbei gilt, wie aus Teil (B) von 3 ersichtlich. dass es beim Übergang von dem rezessiven Zustand 54 zum dominanten Zustand 53 immer eine positive Spannungsspitze (Spike) in der Summenspannung CAN_H + CAN_L, dem Ausgangssignal des Summationsblocks 127 in 4 gibt, wenn die CAN_H Ausgangsstufe 122 zeitlich vor der CAN_L Ausgangsstufe 123 eingeschaltet wird. Umgekehrt gibt es eine negative Spannungsspitze (Spike) in der Summenspannung CAN_H + CAN_L, wenn die CAN_H Ausgangsstufe 122 zeitlich nach der CAN_L Ausgangsstufe 123 eingeschaltet wird.
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Ferner gilt, dass es beim Übergang von dem dominanten Zustand 53 zu dem rezessiven Zustand 54 immer eine positive Spannungsspitze in der Summenspannung CAN_H + CAN_L gibt, wenn die CAN_H Ausgangsstufe 122 zeitlich nach der CAN_L Ausgangsstufe 123 ausgeschaltet wird. Umgekehrt gibt es eine negative Spannungsspitze in der Summenspannung CAN_H + CAN_L, wenn die CAN_H Ausgangsstufe 122 zeitlich vor der CAN_L Ausgangsstufe 123 ausgeschaltet wird.
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Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Verzögerung durch das erste und zweite digital einstellbare Verzögerungsglied 125, 126 in 4 abhängig vom Buszustand angepasst. Hierbei wird für den Übergang von dem rezessiven Zustand 54 (vgl. 2) zum dominanten Zustand 53 (vgl. 2) eine andere Biteinstellung gewählt als für den Übergang von dem dominanten Zustand 53 zum rezessiven Zustand 54. Damit kann das beste Ergebnis für die Schaltsymmetrie erreicht werden.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird bevorzugt CAN_L verzögert, um den langsameren PMOS-Transistors in der CAN_H Ausgangsstufe 122 auszugleichen. Ziel ist es hierbei, dass beide Flanken der Bussignale bzw. Busspannungen CAN_H und CAN_L zur gleichen Zeit auftreten. Da bei dem vorliegenden Fall der CAN_H-Pfad deutlich langsamer ist als der CAN_L-Pfad, wird die Verzögerungszeit der zusätzlichen Verzögerungsglieder so gewählt, dass man mit dem Einstellbereich sicher die Schaltzeiten des CAN_H-Pfads und des CAN_L-Pfads symmetrieren kann. Hierbei wird berücksichtigt, wie weit die Verzögerungszeit im CAN_H-Pfad insbesondere aufgrund von Temperatur, Prozess, Modellungenauigkeit, parasitäre Kapazitäten etc. schwankt, um die Weite des Abgleichbereichs der Zusatzverzögerung(en) im CAN_L-Pfad zu bestimmen.
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Sollte in einer anderen Ausführungsvariante der CAN_H-Pfad ähnlich schnell sein wie der CAN_L-Pfad, dann müsste man, solange es keine Beschleunigungsglieder gibt, einen Pfad (z.B. den CAN_H-Pfad) so weit verzögern, bis er sicher langsamer ist als der andere Pfad (wieder unter bestimmten Annahmen), um dann im unverzögertem Pfad (z.B. CAN_L-Pfad) die einstellbaren Verzögerungsglieder zu installieren.
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Mit der Sendeeinrichtung 12 von 4 wird also ein Verfahren zur Reduzierung von leitungsgebundenen Emissionen in dem Bussystem 1 ausgeführt. Hierbei nutzt die Sendeeinrichtung 12 digital einstellbare Signalverzögerungen oder Signalverzögerungszeiten abhängig vom Buszustand, wie zuvor beschrieben.
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5 zeigt, dass die Sendeeinrichtung 12 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zusätzlich zu der Treiberstufe 121, der CAN_H Ausgangsstufe 122, der CAN_L Ausgangsstufe 123, dem Widerstand 124, einem ersten und zweiten digital einstellbaren Verzögerungsglied 125, 126, und dem Summationsblock 127 eine Logik 128 zum Schalten eines Schalters 129, einen Kondensator 130, einen Analog-/Digital-Wandler 131, und ein erstes und zweites Akkumulationsregister 132, 133 umfasst. Der Analog-/Digital-Wandler 131 kann ein Komparator sein, welcher ein 1-Bit-Wandler ist.
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Bei der Schaltung in 5 wird die von dem Summationsblock 127 gebildete Summenspannung CAN_H + CAN_L während des Übergangs vom rezessiven Zustand 54 zum dominanten Zustand 53 oder umgekehrt als Ausgangssignal des Summationsblocks 127 mit Hilfe der Logik 28 und dem Schalter 129 auf den Kondensator 130 geschaltet. Der Kondensator 130 integriert eine mögliche Spannungsspitze auf und wird vor jedem Bus-Schaltvorgang entladen. Der nachfolgende Analog-/Digital-Wandler 131 ermittelt nach dem Bus-Schaltvorgang, also dem Übergang vom rezessiven Zustand 54 zum dominanten Zustand 53 oder umgekehrt, ob es eine positive oder negative Spannungsspitze gab. Das Ergebnis wird an das Akkumulationsregister 132 für den rezessiv-dominant Übergang und an das Akkumulationsregister 133 für den dominant-rezessiv Übergang ausgegeben. In dem jeweiligen Akkumulationsregister 132, 133 wird die Spannungsspitzen-Polarität (Spike-Polarität) mit +1 oder –1 aufsummiert.
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Im Signalpfad der CAN_L Ausgangsstufe 123 sind das erste und zweite digital einstellbare Verzögerungsglied 125, 126 angeordnet. Hierbei wird das erste digital einstellbare Verzögerungsglied 125 vom Akkumulationsregister 132 für den rezessiv-dominant Übergang, dem ersten Akkumulationsregister 132, angesteuert und eingestellt. Zudem wird das zweite digital einstellbare Verzögerungsglied 126 vom Akkumulationsregister 133 für den dominant-rezessiv Übergang, dem zweiten Akkumulationsregister 133, angesteuert und eingestellt. Der Einstellbereich der Verzögerungsglieder 125, 126 ist so ausgebildet, dass die Verzögerungsdauer oder Verzögerungszeit der Verzögerungsglieder 125, 126 sicher kleiner bis zu sicher grösser als die vergleichbare Verzögerungszeit vom komplementären Pfad ist. Der komplementäre Pfad vom Signalpfad der CAN_L Ausgangsstufe 123 ist der Signalpfad der CAN_H Ausgangsstufe 122 und umgekehrt. Somit ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Verzögerungszeit des ersten und zweiten Verzögerungsglieds 125, 126 insgesamt sicher kleiner bis zu sicher grösser als die vergleichbare Verzögerungszeit gewählt, die sich aufgrund von Schaltungselementen im Signalpfad der CAN_L Ausgangsstufe 123 ergibt. Die Verzögerung im CAN_L-Pfad kann durch die Regelschleife immer an die Verzögerung im CAN_H-Pfad angepasst und damit auf den gleichen Wert gebracht werden. Mögliche Abweichungen durch Temperatur-, Prozess-, etc., Schwankungen werden ausgeglichen.
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Die Schaltung von 5 umfasst nun mit der Logik 128, dem Schalter 129, dem Kondensator 130 und dem Analog-/Digital-Wandler 131 eine digitale Regelschleife, welche derart aufgebaut ist, dass für den rezessiv-dominant Übergang bei positiver Spannungsspitze das Akkumulationsregister 132 hochgezählt wird und damit die Verzögerung bzw. Verzögerungszeit im CAN_L Signalpfad verringert wird. Die Spannungsspitzen werden von Schritt zu Schritt kleiner und ab einem bestimmten Punkt ist die Verzögerung zu klein und es gibt negative Spannungsspitzen. Von nun an hält die digitale Regelschleife die Verzögerungszeit nahe an dem optimalen Wert, so dass abwechselnd positive und negative Spannungsspitzen auftreten.
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Für den dominant-rezessiven Übergang funktioniert die digitale Regelschleife in analoger Art und Weise.
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Mit der Sendeeinrichtung 12 von 5 wird also ein Verfahren zur Reduzierung von leitungsgebundenen Emissionen in dem Bussystem 1 ausgeführt. Hierbei nutzt die Sendeeinrichtung 12 digital einstellbare Signalverzögerungen oder Signalverzögerungszeiten unabhängig für steigende und fallende Signalflanken auf den Bus 40. Während der Signalflanke wird die Summenspannung CAN_H + CAN_L auf dem Bus 40 mit dem Summationsbock 127 gemessen und mit dem Kondensator 130 gefiltert. Der gefilterte Messwert wird mit dem Analog-/Digital-Wandler 131 bewertet. Hierbei wird festgestellt, ob während des Schaltvorgangs, also der steigenden und fallenden Signalflanke, die Summenspannung CAN_H + CAN_L eine positive oder negative Spannungsspitze hatte. Falls ja, minimiert die digitale Regelschleife die Spannungsspitze, wie zuvor beschrieben.
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Anders ausgedrückt, gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird bei dem beschriebenen Verfahren mit der Schaltung von 5 geprüft, ob die Summenspannung USUM einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Ist dies der Fall, wird mit den entsprechenden Akkumulationsregistern 132, 133 hochgezählt. Bei vorbestimmter Häufigkeit des Überschreitens des Schwellwerts werden Stellmechanismen verstellt. Hierbei kommen als Stellmechanismen beispielsweise bitweise zuschaltbare Kondensatoren an Stromspiegeln zum Einsatz, welche die gewünschten Verzögerungszeiten verursachen. Damit kann die Symmetrierung der Schaltflanken beim Schaltvorgang optimiert werden.
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Gemäß einem in 6 veranschaulichten dritten Ausführungsbeispiel sind das erste und zweite digital einstellbare Verzögerungsglied 125, 126 im Signalpfad der CAN_H Ausgangsstufe 122 angeordnet. Hierbei funktioniert die digitale Regelschleife in analoger Art und Weise zu dem Aufbau von 5 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Ansonsten ist das dritte Ausführungsbeispiel aufgebaut, wie in Bezug auf das zweite Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel sind nach dem Summationsblock 127 zwei analoge Pfade in zwei analoge Integratorblöcke bauen, welche die Akkumulationsregister 132, 133 ersetzen. Die analoge Ausgangspannung der Integratoren würde dann von analog nach digital gewandelt und das Steuerwort für die digitalen Verzögerungsglieder erzeugen.
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In einer Modifikation des vorliegenden Ausführungsbeispiels kommen die Analogspannungen der Integratorblöcke auch zum Einsatz, um analoge Verzögerungsglieder anzusteuern.
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Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des Bussystems 1, der Teilnehmerstationen 10, 30, der Sendeeinrichtung 12 und des Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere ist eine beliebige Kombination der Merkmale der Ausführungsbeispiele und ihrer Modifikation möglich. Zusätzlich sind insbesondere folgende weitere Modifikationen denkbar.
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Das Bussystem 1 gemäß den Ausführungsbeispielen ist insbesondere ein CAN-Netzwerk oder ein CAN FD-Netzwerk oder ein FlexRay-Netzwerk.
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Die Anzahl und Anordnung der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in dem Bussystem 1 ist beliebig. Insbesondere können auch nur Teilnehmerstationen 10 oder nur Teilnehmerstationen 30 oder nur Teilnehmerstationen 10, 30 in dem Bussystem 1 der Ausführungsbeispiele vorhanden sein.
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Die zuvor beschriebenen Teilnehmerstationen 10, 30 und das von ihnen ausgeführte Verfahren kann besonders vorteilhaft bei einem modifizierten Datenprotokoll angewendet werden, welches am 02.05.2011 auf der Internet-Seite http://www.semiconductors.bosch.de/ veröffentlichte Dokument „CAN with Flexible Data-Rate, White Paper, Version 1.0" veröffentlicht wurde und welches unter anderem eine Vergrößerung des Datenfeldes sowie für einen Teil der CAN-Nachricht nach erfolgter Arbitrierung eine Verkürzung der Bitlänge ermöglicht.
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Die Teilnehmerstationen 10, 30 stellen besonders für CAN-FD eine Möglichkeit dar, die Sendegüte von CAN-FD in den Bereich von üblichen CAN Übertragungen bei Nutzung einer deutlich höheren Datenrate anzuheben.
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Die Funktionalität der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele lässt sich auch in einem Transceiver bzw. einer Sende-/Empfangseinrichtung 13 oder in einer Kommunikationssteuereinrichtung 11 usw. umsetzen. Zusätzlich oder alternativ kann die Sendeeinrichtung 12 in existierende Produkte integriert werden.
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Alternativ zu dem zuvor bei dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel beschriebenen Zählen von Spannungsspitzen und nachfolgender Korrektur des Bussignals kann auch folgendermaßen vorgegangen werden. Wie zuvor, wird mit dem Summationsblock 127 die Summenspannung USUM erfasst. Jedoch kann bei der vorliegenden Variante anstelle des Schalters 129 und des Kondensators 130 ein Block vorgesehen sein, welcher die Spannungsspitzen in Bezug auf deren Amplitudenhöhe (Betrag der Spannung U) und/oder deren zeitliche Breite vermisst und/oder auswertet. Abhängig vom Ergebnis der Auswertung durch den Block wird dann eine Korrektur vorgenommen, wie bereits in Bezug auf die Ausführungsbeispiele beschrieben,. Beispielsweise kann die Korrektur erst bei Erreichen von vorbestimmten Schwellwerten für die Amplitudenhöhe und/oder zeitliche Breite der Spannungsspitzen erfolgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- http://www.semiconductors.bosch.de/ veröffentlichte Dokument „CAN with Flexible Data-Rate, White Paper, Version 1.0“ [0061]
