DE102015004457B3

DE102015004457B3 - Vorrichtung und Verfahren zur Unterdrückung von Common-Mode-Störungen in Zweidrahtbussen mittels Spannungsquellen

Info

Publication number: DE102015004457B3
Application number: DE102015004457.5A
Authority: DE
Inventors: c/o DMOS GmbH Jung Holger; c/o DMOS GmbH Altermann Wolfram; c/o DMOS GmbH Götz Marco
Original assignee: Elmos Semiconductor SE
Current assignee: Elmos Semiconductor SE
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2016-03-24
Anticipated expiration: 2035-04-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mikroelektronische Schaltung zur Unterdrückung von Gleichtaktspannungsstörungen für einen differentiellen Zweidrahtdatenbus (Bus) mit einem Bussignal zwischen einer ersten Bus-Leitung (BP) und einer zweiten Bus-Leitung (BM). Sie weist eine zweite Gleichtaktspannungsquelle (Vcom2) auf, die mit einem Bezugspotenzial, insbesondere mit Masse, mit ihrem zweiten Anschluss verbunden ist. Dabei ist der erste Anschluss der zweiten Gleichtaktspannungsquelle (Vcom2) der zweite Gleichtaktanschluss (Kcom2) der zweiten Gleichtaktspannungsquelle (Vcom2). Sie weit einen ersten Spannungsteiler, bestehend aus einem dritten Gleichtaktwiderstand (R3) und einem vierten Gleichtaktwiderstand (R4), auf, der den zweiten Gleichtaktanschluss (Kcom2) der zweiten Gleichtaktspannungsquelle (Vcom2) mit der ersten Bus-Leitung (BP) verbindet und dessen erster Spannungsteilerausgang die erste interne Datenleitung (D1) ist, die durch eine nachfolgende Empfängerschaltung ausgewertet wird. Auch weist sie einen zweiten Spannungsteiler, bestehend aus einem fünften Gleichtaktwiderstand (R5) und einem sechsten Gleichtaktwiderstand (R6), auf, der den zweiten Gleichtaktanschluss (Kcom2) der zweiten Gleichtaktspannungsquelle (Vcom2) mit der zweiten Bus-Leitung (BM) verbindet und dessen zweiter Spannungsteilerausgang die zweite interne Datenleitung (D2) ist, die durch die nachfolgende Empfängerschaltung ausgewertet wird. Dabei liefert die zweite Gleichtaktspannungsquelle (Vcom2) einen ersten Spannungswert (V2+) als zweite Gleichtaktgegenspannung (V2), wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (Vg) positiv ist und deren Betrag über einem zweiten Schwellwert (Vcrit2) liegt. Die zweite Gleichtaktspannungsquelle (Vcom2) liefert einen zweiten Spannungswert (V2n) als zweite Gleichtaktgegenspannung (V2), wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (Vg) positiv oder negativ ist und deren Betrag unter einem zweiten Schwellwert (Vcrit2) liegt.

Description

Bei der digitalen Übertragung von Daten in Zweidrahtbussen ist es ein permanentes Problem, dass durch Einstrahlung von außen ein Gleichtakthub auf den beiden Datenleitungen einer Zweidrahtdatenleitung erzeugt wird, der zu einer Verzerrung des Eingangssignals und damit zur einer Verfälschung empfangener Daten führen kann, wenn die Eingangsstufen durch diesen Gleichtakthub in Sättigung geraten. Ganz besonders kritisch ist diese Situation bei automobilen Datenbussen, wie beispielsweise dem Flexray-Datenbus.
Aus der Patentliteratur sind verschiedene relevante Druckschriften bekannt ind denen bereits Lösungen für das auftretende Problem offenbart werden.
Aus der WO 2014/101 088 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, die mittels eines Verstärkers und eines Spannungsteilers zwischen den beiden Datenleitungen Gleichtaktsignal erfasst und am Ausgang durch Stromaddition von dem Ausgangsströmen eines Verstärkerelementes (Bezugszeichen 130 der WO 2014/101 088 A1 ) subtrahiert. Dieses Vorgehen hat den Nachteil, dass die Verstärkerelemente der WO 2014/101 088 A1 eingangsseitig übersteuert werden können. Eine Kompensations des Gleichtaktsignals auf der Datenbusseite ist daher vorzuziehen.
Aus der DE 10 2009 022 578 A1 ist eine Modulation des Gleichtaktabschlusswiderstandes bekannt. Diese Modulation des Gleichtaktabschlusswiderstandes hat den Nachteil von Reflektionen der parasitär eingestrahlten elektromagnetischen Gleichtaktwellen und damit der Möglichkeit parasitärer Resonnanzen.
Aus der DE 196 54 221 B4 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der für jede der zwei Datenbusleitungen je zwei Stromquellen, die entweder positive oder negative Ströme liefern können, bereitgestellt werden. Die Stromquellen gleicher Polarität werden zur Gleichtaktunterdrückung synchron gesteuert. Sie erzeugen jeweils einen Spannungsabfall über einen jeweils zugeordneten seriellen Eingangswiderstand (Bezugszeichen Ra und Rb der DE 196 54 221 B4 ).
Eine ähnliche Vorrichtung ist aus der US 2002/0 159 548 A1 bekannt.
Den letzten drei Schriften ist gemeinsam, dass sie nicht offenbaren, wie eine optimierte Benutzung verschiedener Prinzipien erfolgen kann. Hierdurch wird die Einsatzmöglichkeit der betreffenden Schaltkreise eingeschränkt.
Aufgabe der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine kritische Gleichtaktstörung zu erkennen und durch zusätzliche Maßnahmen zu unterdrücken.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
Beschreibung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Unterdrückung von Gleichtaktstörungen basiert auf der Idee, mittels eines Gleichtaktdetektors das Gleichtaktverhalten des betroffenen Zweitdrahtdatenbusses unmittelbar am Empfänger durch Vermessen der Gleichtaktwerte zu beobachten, das Vorliegen einer Gleichtaktstörung zu detektieren, die Art der Störung ggf. zu charakterisieren und je nach Störungsart Gegenmaßnahmen einzuleiten. Hier sei darauf hingewiesen, dass der Zweidrahtbus sich bei einer derartig kritischen Gleichtaktstörung, die den ordnungsgemäßen Empfang der Daten auf dem Bus behindert, bereits typischerweise nicht mehr in einem spezifikationskonformen Zustand befindet. Ziel der Maßnahmen ist hier nicht, den spezifikationskonformen Zustand auf dem Bus wieder herzustellen, sondern den ordnungsgemäßen Empfang der Daten zu ermöglichen ohne die Empfangsqualität für andere Busteilnehmer zu vermindern. Die eingeleiteten Gegenmaßnahmen sind daher nicht für alle Zweidrahtbusse als spezifikationskonform anzunehmen, sondern müssen von Fall zu Fall und Bus-Spezifikation zu Bus-Spezifikation angepasst werden. Eine ausreichend starke Gleichtaktstörung bringt den Datenbus in eines nicht spezifikationskonformen Zustand. Oberste Priorität hat in jedem Fall die Wiederherstellung eine korrekten Datenempfangs unter diesen von außen eingeprägten, nicht spezifikationskonformen Betriebsbedingungen.
Der Gleichtaktdetektor wird vorzugsweise an ein Bezugspotenzial fest angebunden und beobachtet das Gleichtaktsignal auf der Datenleitung durch kapazitive Kopplung.
Grundsätzlich sind erfindungsgemäß drei Gegenmaßnahmen, die nur das Gleichtaktsignal und nicht das die Information tragende Differenzsignal zwischen den beiden Leitungen des Zweidrahtbusses betreffen, möglich:

a. Eine Modulation des Gleichtaktabschlusswiderstands gegen das Bezugspotenzial und/oder ein Gleichtaktreferenzpotenzial
b. Die Modulation des Gleichtaktreferenzpotenzials in der Art, dass das fehlerhafte Gleichtaktsignal kompensiert wird.
c. Die Einspeisung eines Gleichtaktstromes in den Datenbus, der das fehlerhafte Gleichtaktsignal kompensiert.

Diese drei Möglichkeiten werden im Folgenden zunächst einzeln und dann in Kombination anhand der beispielhaften Figuren erläutert und diskutiert.
Fig. 1
1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Unterdrückung von Gleichtaktsignalen auf den Leitungen eines Zweidraht-Datenbusses (Bus). Der Bus (Bus, BP, BM) führt ein differentielles Spannungssignal zwischen einer ersten Bus-Leitung (BP) und einer zweiten Bus-Leitung (BM), die zusammen den Bus (Bus) bilden. Solche Busse sind beispielsweise der CAN-Bus, der Flexray-Bus, der MOD-Bus, der RS485-Bus und der Ethernet-Bus.
Die erste Bus-Leitung (BP) ist mit einem differentiellen Abschlusswiderstand (R_d) und über diesen mit der zweiten Bus-Leitung (BM) verbunden. Der differentielle Abschlusswiderstand (R_d) hat die Größe des vorgesehenen differentiellen Wellenwiderstands (Z_d) des Zweidrahtdatenbusses (Bus). Hierdurch werden differentielle Signale nicht in den Zweidrahtdatenbus (Bus) zurückreflektiert.
An dieser Stelle werden die Daten zwischen einem ersten Datenanschluss (D1), der mit der ersten Bus-Leitung (BP) verbunden ist, und einem zweiten Datenanschluss (D2), der mit der zweiten Bus-Leitung (BM) verbunden ist, durch eine differentielle, nicht gezeichnete Eingangsstufe empfangen und an nachfolgende Verarbeitungssysteme weitergeleitet. Diese nicht gezeichnete Eingangsstufe kann bei zu hohen Gleichtaktsignalen an dem ersten Datenanschluss (D1) und dem zweiten Datenanschluss (D2) in Sättigung geraten und funktionsuntüchtig werden. Daher ist in der beispielhaften Vorrichtung der 1 dem Paar aus erstem Datenanschluss (D1) und zweitem Datenanschluss (D2) eine beispielhafte erfindungsgemäße Vorrichtung parallelgeschaltet, die

I. die Gleichtaktspannung (V_g) auf dem Zweidrahtdatenbus (Bus) vermisst und
II. die gemessene Gleichtaktspannung (V_g) bewertet und
III. beispielsweise bei Überschreitung eines beispielhaften ersten Schwellwertes (V_crit1) durch den Betrag der Gleichtaktspannung (V_g) eine beispielhafte Gegenmaßnahme in Form einer beispielhaften Modulation des Gleichtaktabschlusswiderstands (R_g) durchführt.

Die 1 stellt somit ein Beispiel für die obige Maßnahme a dar.
Hierzu ist eine erste Steuerung (St₁) über eine erste Koppelkapazität (C₁) an die erste Bus-Leitung (BP) des Zweidrahtbusses (Bus) und über eine zweite Koppelkapazität (C₂) an die zweite Bus-Leitung (BM) des Zweidrahtdatenbusses (Bus) angeschlossen. Gleichzeitig ist die erste Steuerung (St₁) an ein Bezugspotenzial, hier Masse, angeschlossen.
Ein erster Schalter, hier ein erster Transistor (T₁), kann nun über einen ersten Gleichtaktwiderstand (R₁) die erste Bus-Leitung (BP) des Zweidrahtdatenbusses (Bus) mit dem ersten Gleichtaktanschluss (K_com1) einer ersten Gleichtaktspannungsquelle (V_com1) verbinden in dem er einen ersten Knoten (K₁) über den besagten ersten Gleichtaktwiderstand (R₁) mit dieser ersten Bus-Leitung (BP) verbindet. Der erste Gleichtaktwiderstand (R₁) ist somit auf der einen Seite mit der ersten Bus-Leitung (BP) und auf der anderen Seite mit einem ersten Knoten (K₁) verbunden. Der eine Anschluss des ersten Schalters, hier des ersten Transistors (T₁), ist mit dem ersten Knoten (K₁) verbunden. Der andere Anschluss des ersten Schalters, hier des ersten Transistors (T₁), ist mit dem ersten Gleichtaktanschluss (K_com1) der ersten Gleichtaktspannungsquelle (V_com1) verbunden.
Ein zweiter Schalter, hier ein zweiter Transistor (T₂), kann nun über einen zweiten Gleichtaktwiderstand (R₁) die zweite Bus-Leitung (BM) des Zweidrahtdatenbusses (Bus) mit dem ersten Gleichtaktanschluss (K_com1) der ersten Gleichtaktspannungsquelle (V_com1) ebenfalls verbinden in dem er einen zweiten Knoten (K₂) über den besagten zweiten Gleichtaktwiderstand (R₂) mit dieser zweiten Bus-Leitung (BM) verbindet. Der zweite Gleichtaktwiderstand (R₂) ist somit auf der einen Seite mit der zweiten Bus-Leitung (BM) und auf der anderen Seite mit einem zweiten Knoten (K₂) verbunden. Der eine Anschluss des zweiten Schalters, hier des zweiten Transistors (T₂), ist mit dem zweiten Knoten (K₂) verbunden. Der andere Anschluss des zweiten Schalters, hier des zweiten Transistors (T₂), ist wieder mit dem Gleichtaktanschluss (K_com1) der ersten Gleichtaktspannungsquelle (V_com1) verbunden.
Die erste Gleichtaktspannungsquelle (V_com1) ist mit ihrem zweiten Anschluss mit dem Bezugspotenzial direkt oder indirekt verbunden.
Die erste Steuerung (St₁) ist über ein erstes EMC-Signal (EMC₁) mit einer zweiten Steuerung (St₂) verbunden und steuert die zweite Steuerung (St₂). Die zweite Steuerung (St₂) ist mit dem Steuereingang des ersten Transistors (T₁) und dem Steuereingang des zweiten Transistors (T₂), verbunden. Außerdem ist die zweite Steuerung (St₂) optional mit der ersten Gleichtaktspannungsquelle (V_com1) über eine Spannungssteuerleitung (EMC₄) verbunden. Die zweite Steuerung (St₂) ist schließlich noch direkt oder indirekt mit dem Bezugspotenzial, hier Masse verbunden.
Um nun eine Störung der Gleichtaktspannung (V_g) registrieren zu können, beobachtet eine erste Steuerung (St₁) als Gleichtaktdetektor den Bus (Bus). Bei der Funktion der ersten Steuerung (St₁) handelt es sich vorzugsweise um einen Wechselspannungsdetektor. Die erste Steuerung (St₁) ist in dem Beispiel der 1, wie beschrieben, kapazitiv an den Bus (Bus) mit seinen Bus-Leitungen (BM, BP) über eine erste Koppelkapazität (C₁) und eine zweite Koppelkapazität (C₂) gekoppelt, um Gleichspannungspegel die der Gleichtaktspannung (V_g) überlagerte Gleichtaktwechselspannung (V_gw) auf dem Bus (Bus, BP, BM) gegen ihr Bezugspotenzial, beispielsweise Masse, zu messen.
Die erste Steuerung (S_t1) bildet aus dieser gemessenen Gleichtaktwechselspannung (V_gw) einen ersten Messwert in Form eines ersten Messwertsignals (M_s1) in Abhängigkeit von der Frequenz und der Amplitude der Gleichtaktwechselspannung (V_gw) auf dem Bus (Bus, BP, BM), die gegen das Bezugspotenzial, beispielsweise Masse, ermittelt wird. Das erste Messwertsignal (M_s1) ist vorzugsweise ein Gleichspannungs- oder Gleichstromsignal. Der Messwert und damit das erste Messwertsignal (M_s1) ist aufgrund der vorzugsweisen kapazitiven Kopplung durch die erste Koppelkapazität (C₁) und die zweite Koppelkapazität (C₂) typischerweise umso größer, je größer die Frequenz und je größer die Amplitude der Gleichtaktwechselspannung (V_gw) auf dem Bus (Bus) ist.
Aufgrund der Energiebegrenzung jedes physikalischen Systems ist allerdings auch die erste Steuerung (St1) zu höheren Frequenzen ab einer Maximalfrequenz (f_max) bandbreitenbegrenzt.
Die obere Grenzfrequenz (f_g) der als Wechselspannungsdetektor fungierenden ersten Steuerung (St₁) muss größer sein, als die zu bewertende obere Frequenz (f_max) der Gleichtaktwechselspannung auf dem Bus (Bus, BP, BM) gegen Masse. Der zu bewertende Frequenzbereich (Δf) der Gleichtaktwechselspannung (V_gw) auf dem Zweidrahtbus (Bus, BP, BM) gegen Masse liegt typischerweise zwischen 1 MHz und 100 MHz. Die Gleichtaktamplitude liegt typischerweise zwischen 5 V und 60 V.
Dieses erste Messwertsignal (M_s1) wird beispielsweise mit einem Schwellwert durch einen Komparator oder ähnliches verglichen. Übersteigt das Messwertsignal (M_s1) den Schwellwert (V_ref), wird das erste EMC-Signal (EMC₁) aktiviert und wechselt beispielsweise aus einem ersten Zustand, inaktiv, was typischerweise einem Low-Pegel entspricht, zu einem anderen Zustand, aktiv, was typischerweise einem High-Pegel entspricht. Als Low-Pegel können beispielsweise Spannungswerte unter einem maximalen Low-Spannungspegel gelten und als High-Pegel können beispielsweise Spannungswerte über einem minimalen High-Spannungspegel gelten.
Im einfachsten Falle ist die erste Steuerung (St₁) ein Gleichspannungsdetektor, dem eine Gleichrichtung beispielsweise in einer Graetz-Brücke vorausgeht.
Beispielsweise wird der kapazitive Verschiebungsstrom in den beiden Koppelkapazitäten (C₁, C₂) auf einen gemeinsamen Knoten (K₄) addiert, wodurch die Amplitude des Summenstroms dieser Verschiebungsströme in diesen gemeinsamen Knoten (K₄) hinein oder aus diesem heraus als Zwischensignal (M_s2) ein Maß für die Frequenz und die Amplitude der Gleichtaktwechselspannung (V_gw) auf dem Zweidrahtbus (Bus, BP, BM) gegen das Bezugspotenzial, also beispielsweise gegen Masse, ist. Dieses Zwischensignal (M_s2) wird gleichgerichtet zu einem gleichgerichteten Zwischensignal (M_s3). Das gleichgerichtete Zwischensignal (M_s3) ist proportional zur gleichgerichteten Amplitude des Summenstromes und damit proportional zur Frequenz und Amplitude der Gleichtaktwechselspannung (V_gw) auf dem Bus (Bus, BP, BM) gegen das Bezugspotenzial, also Masse. Dieses gleichgerichtete Zwischensignal (M_s2) wird ggf. noch gefiltert und mit dem besagten Schwellwert (V_crit) beispielsweise in dem besagten Komparator verglichen, der das erste EMC-Signal (EMC₁), wie oben beschrieben, erzeugt.
Die zweite Steuerung (St₂) wird durch das erste EMC-Signal (EMC₁) gesteuert. Die zweite Steuerung (St₂) und die erste Steuerung (St₁) bilden zusammen die Gesamtsteuerung (GSt). Ist das erste EMC-Signal (EMC₁) aktiv, dann werden die beiden Transistoren (T₁, T₂) oder entsprechende Schalter ähnlicher Funktion leitend geschaltet. Hierbei bedeutet leitend, dass die Leitfähigkeit der beiden Transistoren (T₁, T₂) oder entsprechender Schalter drastisch, beispielsweise auf Werte unterhalb von 400 Ohm oder besser 200 Ohm oder besser 100 Ohm oder besser 50 Ohm oder besser 20 Ohm oder besser 10 Ohm, herabgesetzt wird.
Infolgedessen verbinden dann, bei aktivem ersten EMC-Signal (EMC₁), der erste Gleichtaktwiderstand (R₁) und der zweite Gleichtaktwiderstand (R₂) als Dämpfungswiderstände die erste Bus-Leitung (BP) und die zweite Bus-Leitung (BM) mit der Gleichtaktspannungsquelle (V_com1). Die Gleichtaktgegenspannung (V₁), die diese Gleichtaktspannungsquelle (V_com1) liefert, ist bei ungestörtem Bussignal die Gleichtaktspannung (V_g) auf dem Bus (Bus, BP, BM). Diese Gleichtaktspannung (V_g) ist typischerweise Bussystem spezifisch vorgegeben. Erfindungsgemäß ist es sinnvoll, bei einer Implementation in einen integrierten Schaltkreis für verschiedene Systeme den Wert der Gleichtaktgegenspannung (V₁) programmierbar oder sonst wie modifizierbar zu gestalten.
Fig. 2
2 zeigt eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Unterdrückung von Gleichtaktsignalen auf den Leitungen eines Zweidrahtdatenbusses (Bus). Der Zweidrahtdatenbus (Bus, BP, BM) führt wieder ein differentielles Spannungssignal zwischen einer ersten Bus-Leitung (BP) und einer zweiten Bus-Leitung (BM), die zusammen den Zweidrahtdatenbus (Bus) bilden.
Die erste Bus-Leitung (BP) ist wieder mit einem differentiellen Abschlusswiderstand (R_d) und über diesen mit der zweiten Bus-Leitung (BM) verbunden. Der differentielle Abschlusswiderstand (R_d) hat wieder die Größe des vorgesehenen differentiellen Wellenwiderstands (Z_d) des Zweidrahtdatenbusses (Bus). Hierdurch werden differentielle Signale nicht in den Zweidrahtdatenbus (Bus) zurückreflektiert.
Ein erster Spannungsteiler aus einem dritten Gleichtaktwiderstand (R₃) und einem vierten Gleichtaktwiderstand (R₄) verbindet die erste Bus-Leitung (BP) mit dem zweiten Gleichtaktanschluss der zweiten Gleichtaktspannungsquelle (V_com2), die die zweite Gleichtaktgegenspannung (V₂) liefert.
Ein zweiter Spannungsteiler aus einem fünften Gleichtaktwiderstand (R₅) und einem sechsten Gleichtaktwiderstand (R₆) verbindet die zweite Bus-Leitung (BM) mit dem zweiten Gleichtaktanschluss der zweiten Gleichtaktspannungsquelle (V_com2), die die zweite Gleichtaktgegenspannung (V₂) liefert.
Der erste Datenanschluss (D₁) ist hier der Ausgang des ersten Spannungsteilers aus dem dritten Gleichtaktwiderstand (R₃) und dem vierten Gleichtaktwiderstand (R₄).
Der zweite Datenanschluss (D₂) ist hier der Ausgang des zweiten Spannungsteilers aus dem fünften Gleichtaktwiderstand (R₅) und dem sechsten Gleichtaktwiderstand (R₆).
Eine dritte Steuerung (St₃) ist über eine dritte Koppelkapazität (C₃) mit der ersten Bus-Leitung (BP) verbunden.
Die dritte Steuerung (St₃) ist über eine vierte Koppelkapazität (C₄) mit der zweiten Bus-Leitung (BM) verbunden.
Die dritte Steuerung (St₃) ist über ein zweites EMC-Signal (EMC₂) mit der zweiten Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) verbunden.
Die Daten werden wieder zwischen einem ersten Datenanschluss (D₁) und einem zweiten Datenanschluss (D₂) durch eine differentielle, nicht gezeichnete Eingangsstufe empfangen und an nachfolgende Verarbeitungssysteme weitergeleitet. Diese nicht gezeichnete Eingangsstufe kann bei zu hohen Gleichtaktsignalen an dem ersten Datenanschluss (D₁) und dem zweiten Datenanschluss (D₂) wieder in Sättigung geraten und funktionsuntüchtig werden. Daher wird in der beispielhaften Vorrichtung der 2 die

I. die Gleichtaktspannung (V_g) auf dem Zweidrahtdatenbus (Bus) vermessen und
II. die gemessene Gleichtaktspannung (V_g) bewertet und
III. beispielsweise bei Überschreitung eines beispielhaften zweiten Schwellwertes (V_crit2) durch den Betrag der Gleichtaktspannung (V_g) eine beispielhafte Gegenmaßnahme in Form einer Änderung der zweiten Gleichtaktgegenspannung (V₂) der zweiten Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) durchführt.

Die 2 stellt somit ein Beispiel für die obige Maßnahme b dar.
Im Wesentlichen arbeitet die dritte Steuerung (St₃) ähnlich wie die erste Steuerung (St₁) im Zusammenwirken mit der zweiten Steuerung (St₂).
Die zweite Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) wird nun bei Aktivierung des zweiten EMC-Signals (EMC₂) bei einer positiven Common-Mode-Auslenkung, also einer positiven zeitlichen Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g), auf einen erniedrigten Wert der zweiten Gleichtaktgegenspannung (V₂) und bei einer negativen Common-Mode-Auslenkung, also einer negativen zeitlichen Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g), auf einen erhöhten Wert der zweiten Gleichtaktgegenspannung (V₂) gesetzt. Hierdurch wird durch den Spannungsteiler diese zum Verlauf der Gleichtaktspannung (V_g) auf dem Zweidrahtdatenbus (Bus) gegenläufige Anpassung der zweiten Gleichtaktgegenspannung (V₂) auf den ersten Datenanschluss (D₁) und den zweiten Datenanschluss (D₂) kompensierend eingekoppelt ohne die differentielle Dateninformation auf dem Zweidrahtdatenbus (Bus) zu verfälschen.
Fig. 3
3 zeigt eine strombasierende Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus 2. Statt der Verwendung einer zweiten Gleichtaktspannungsquelle (V_com2), die die zweite Gleichtaktgegenspannung (V₂) liefert, und eines vierten Gleichtaktwiderstands (R₄) und eines sechsten Gleichtaktwiderstands (R₆) ist auch alternativ oder ergänzend die Verwendung einer ersten Gleichtaktgegenstromquelle (I_com1) und einer zweiten Gleichtaktgegenstromquelle (I_com2) denkbar, die vorzugsweise synchron durch ein drittes EMC-Signal (EMC₃) einer vierten Steuerung (St₄) gesteuert werden. Die erste Gleichtaktgegenstromquelle (I_com1) speist dabei den ersten Gleichtaktgegenstrom (I₁) in den ersten Datenanschluss (D₁) ein. Hierbei wird vorausgesetzt, dass der Eingangswiderstand der an den beiden Datenanschlüssen (D₁, D₂) folgenden Komponenten sehr hoch ist. Somit fließt dann der gesamte Gleichtaktgegenstrom (I₁) durch den dritten Gleichtaktwiderstand (R₃) und erzeugt dort einen zusätzlichen Spannungshub, der bei geeigneter Polarität des Gleichtaktgegenstromes (I₁) kompensierend wirkt, wenn Gleiches am zweiten Datenanschluss (D₂) geschieht. Daher speist die zweite Gleichtaktgegenstromquelle (I_com2) den zweiten Gleichtaktgegenstrom (I₂), der den gleichen Wert wie der erste Gleichtaktgegenstrom (I₁) haben sollte, in den zweiten Datenanschluss (D₂) ein. Somit fließt dann der gesamte zweite Gleichtaktgegenstrom (I₂) in analoger Weise durch den fünften Gleichtaktwiderstand (R₅) und erzeugt dort einen gleichen zusätzlichen Spannungshub, der bei geeigneter Polarität des zweiten Gleichtaktgegenstromes (I₂) kompensierend wirkt.
Fig. 4
4 zeigt eine Kombination der Vorrichtung aus 1 und der Vorrichtung aus 2. Die erste Steuerung (St₁), die zweite Steuerung (St₂) und die dritte Steuerung (St₃) sind in einer fünften Steuerung (St₅) zusammengefasst, die die Funktionen dieser Steuerungen (St₁, St₂, St₃) übernimmt und die entsprechenden Signale liefert. Hierbei wird nun auch die erste Gleichtaktgegenspannung (V₁) der ersten Gleichtaktspannungsquelle (V_com1) über ein viertes EMC-Signal (EMC₄) gesteuert. Hierdurch ergibt sich nun das Problem, welche Maßnahme von den drei möglichen durchgeführt werden soll. Dies hängt zum Teil von den Eigenschaften des speisenden Zweidrahtdatenbusses (Bus) ab. Ist dieser beispielsweise hinsichtlich seines Gleichtaktwellenwiderstands nicht optimal angepasst, so bietet sich an, als erste Gegenmaßnahme beispielsweise durch Zuschalten des ersten und zweiten Gleichtaktwiderstands (R₁, R₂) durch das Schließen der Schalter in Form leitender Transistoren (T₁, T₂) das Problem zu bekämpfen. Das bedeutet, dass der erste Schwellwert (V_crit1) für den Betrag der Gleichtaktspannung (V_g) bei dem die fünfte Steuerung (St₅) eine beispielhafte erste Gegenmaßnahme einleitet, niedriger liegt, als ein zweiter beispielhafter Schwellwert (V_crit2) für den Betrag der Gleichtaktspannung (V_g) bei dem die fünfte Steuerung (St₅) eine beispielhafte zweite Gegenmaßnahme einleitet. Diese beispielhafte zweite Gegenmaßnahme könnte beispielsweise eine Änderung der ersten Gleichtaktgegenspannung (V₁) ersten Gleichtaktspannungsquelle (V_com1) in der Art sein, dass diese erste Gleichtaktgegenspannung (V₁) gesenkt wird, wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) auf dem Zweidrahtdatenbus (Bus) betragsmäßig auch über diesem zweiten Schwellwert (V_crit2) liegt und positiv ist und dass diese erste Gleichtaktgegenspannung (V₁) erhöht wird, wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) auf dem Zweidrahtdatenbus (Bus) betragsmäßig auch über diesem zweiten Schwellwert (V_crit2) liegt und negativ ist. Wenn auch dies nicht ausreichend ist, kann dann die fünfte Steuerung (St₅) eine beispielhafte dritte Gegenmaßnahme einleiten. Diese beispielhafte dritte Gegenmaßnahme könnte beispielsweise eine Änderung der ersten Gleichtaktgegenspannung (V₁) der ersten Gleichtaktspannungsquelle (V_com1) in der Art sein, dass die zweite Gleichtaktgegenspannung (V₂) ebenfalls gesenkt wird, wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) auf dem Zweidrahtdatenbus (Bus) betragsmäßig auch über diesem dritten Schwellwert (V_crit3) liegt und positiv ist und dass diese zweite Gleichtaktgegenspannung (V₂) erhöht wird, wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) auf dem Zweidrahtdatenbus (Bus) betragsmäßig auch über diesem dritten Schwellwert (V_crit3) liegt und negativ ist. Somit kann durch eine Wahl unterschiedlicher Schwellwerte (V_crit1, V_crit2, V_crit3, V_crit4) eine Hierarchisierung der Maßnahmen durchgeführt werden. Es ist besonders vorteilhaft, wenn diese Maßnahmen durch den Nutzer der Schaltung hierarchisiert und parametrisiert werden können, da dann die gleiche Schaltung an unterschiedliche Bus-Topologien mit unterschiedlichen parasitären Elementen und Effekten besser angepasst werden kann. Hierfür programmiert der Nutzer, ob er eine Maßnahme ermöglichen oder unterbinden will und wenn er den Fall der Ermöglichung für diese Maßnahme wählt, bei welcher Schwelle (V_crit1, V_crit2, V_crit3, V_crit4) diese aktiviert werden soll. Bei den Gegenmaßnahmen, die Quellen betreffen, programmiert der Nutzer typischerweise auch den Hub, der notwendig ist. Unter Hub ist dabei die Änderung des jeweiligen Quellenparameters zu verstehen, der aufgrund der Gegenmaßnahme geändert wird. Dies kann beispielsweise die Quellenspannung einer Spannungsquelle oder der Quellenstrom einer Stromquelle sein. Natürlich kann die Methodik noch dahingehend verfeinert werden, dass die gleiche Quelle mehrere Werte annehmen kann und daher mit mehreren Schwellwerten gesteuert wird und/oder dass die Quelle durch ein Analogsignal kontinuierlich gesteuert wird, wobei die Steuerung vorzugsweise nichtlinear erfolgt.
Merkmale der Erfindung
Die Erfindung betrifft also eine elektronische Common-Mode Unterdrückung für einen differentiellen Zweidrahtdatenbus (Bus) mit einem Bussignal zwischen einer ersten Bus-Leitung (BP) und einer zweiten Bus-Leitung (BM). Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine erste Steuerung (St₁) aufweist, die mit einem Bezugspotenzial verbunden ist und abhängig von der Gleichtaktwechselspannung (V_gw) auf dem differentiellen Zweidrahtdatenbus (Bus) ein erstes EMC-Signal (EMC₁) erzeugt. Wobei Gleichtaktwechselspannung (V_gw) auf dem differentiellen Zweidrahtdatenbus (Bus) so zu verstehen ist, dass sie die Differenz zwischen dem Mittelwert des Potenzials einer ersten Bus-Leitung (BP) und dem Potenzial einer zweiten Bus-Leitung (BM) auf der einen Seite und dem Bezugspotenzial auf der anderen Seite darstellt. Sie weist darüber hinaus eine erste Gleichtaktspannungsquelle (V_com1) mit einem ersten Gleichtaktanschluss (K_com1) und einem zweiten Anschluss auf. Die erste Gleichtaktspannungsquelle (V_com1) ist mit dem Bezugspotenzial, insbesondere mit Masse, mit ihrem zweiten Anschluss verbunden. Weiter weist sie einen ersten Schalter, insbesondere einen ersten Transistor (T1), auf, der bei Aktivierung des ersten EMC-Signals (EMC₁) durch die erste Steuerung (St₁) die erste Busleitung (BP) über einen ersten Gleichtaktwiderstand (R₁) mit dem Gleichtaktanschluss (K_com1) der ersten Gleichtaktspannungsquelle (V_com1) verbindet und bei Deaktivierung des ersten EMC-Signals (EMC₁) wieder trennt. Da die Vorrichtung symmetrisch gebaut ist, weist sie einen zweiten Schalter, insbesondere einen zweiten Transistor (T2), auf, der bei Aktivierung des ersten EMC-Signals (EMC₁) durch die erste Steuerung (St₁) die zweite Busleitung (BM) über einen zweiten Gleichtaktwiderstand (R₂) mit dem Gleichtaktanschluss (K_com1) der ersten Gleichtaktspannungsquelle (V_com1) verbindet und bei Deaktivierung des ersten EMC-Signals (EMC₁) wieder trennt. In einer zusätzlichen Ausführungsform der Erfindung ist die erste Steuerung (St₁) mit einer ersten Koppelkapazität (C₁) mit der ersten Bus-Leitung (BP) kapazitiv gekoppelt und mit einer zweiten Koppelkapazität (C₂) mit der zweiten Bus-Leitung (BM) kapazitiv gekoppelt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der differentielle Zweidrahtdatenbus (Bus) ein CAN-Bus oder ein Flexray-Bus oder ein MOD-Bus oder ein RS485-Bus oder ein Ethernet-Bus.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung stellt eine elektronische Common-Mode Unterdrückung für einen differentiellen Zweidrahtdatenbus (Bus) mit einem Bussignal zwischen einer ersten Bus-Leitung (BP) und einer zweiten Bus-Leitung (BM) dar, der sich dadurch auszeichnet, dass sie eine zweite Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) aufweist, die mit einem Bezugspotenzial, insbesondere mit Masse, mit einem zweiten Anschluss verbunden ist, und dabei der erste Anschluss der Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) ein zweiter Gleichtaktanschluss (K_com2) der zweiten Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) ist. Gleichzeitig weist sie einen ersten Spannungsteiler, bestehend aus einem dritten Gleichtaktwiderstand (R₃) und einem vierten Gleichtaktwiderstand (R₄) auf, der den zweiten Gleichtaktanschluss (K_com2) der zweiten Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) mit der ersten Bus-Leitung (BP) verbindet und dessen erster Ausgang die erste interne Datenleitung (D₁) ist, die durch die nachfolgende Empfängerschaltung ausgewertet wird. Bezogen auf die zweite interne Datenleitung (D₂) weist sie einen zweiten Spannungsteiler, bestehend aus einem fünften Gleichtaktwiderstand (R₅) und einem sechsten Gleichtaktwiderstand (R₆) auf, der den zweiten Gleichtaktanschluss (K_com2) der zweiten Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) mit der zweiten Bus-Leitung (BM) verbindet und dessen zweiter Ausgang die zweite interne Datenleitung (D₂) ist, die ebenfalls durch die nachfolgende Empfängerschaltung ausgewertet wird. Dabei liefert die zweite Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) einen ersten Spannungswert (V₂₊) als zweite Gleichtaktgegenspannung (V₂), wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) des Zweidrahtdatenbusses gegenüber dem Bezugspotenzial, also typischerweise Masse, positiv ist und deren absoluter Spannungsbetrag über einem zweiten Schwellwert (V_crit2) liegt. Diese zweite Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) liefert jedoch einen zweiten Spannungswert (V_2n) als zweite Gleichtaktgegenspannung (V₂), wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) des Zweidrahtdatenbusses gegenüber dem Bezugspotenzial, also typischerweise Masse, positiv oder negativ ist und deren absoluter Spannungsbetrag unter dem zweiten Schwellwert (V_crit2) liegt.
Dies kann dahingehend modifiziert werden, dass die zweite Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) einen dritten Spannungswert (V_2–) als zweite Gleichtaktgegenspannung (V₂) liefert, wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) des Zweidrahtdatenbusses gegenüber dem Bezugspotenzial, also typischerweise Masse, negativ ist und deren Spannungsbetrag über dem zweiten Schwellwert (V_crit2) liegt. Die zweite Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) liefert dann einen zweiten Spannungswert (V_2n) als zweite Gleichtaktgegenspannung (V₂), wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) des Zweidrahtdatenbusses gegenüber dem Bezugspotenzial, also typischerweise Masse, positiv oder negativ ist und deren Betrag unter einem zweiten Schwellwert (V_crit2) liegt.
Natürlich ist auch die Kombination dieses Verhaltens denkbar.
Dann liefert die zweite Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) einen ersten Spannungswert (V₂₊) als zweite Gleichtaktgegenspannung (V₂), wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) des Zweidrahtdatenbusses gegenüber dem Bezugspotenzial, also typischerweise Masse, positiv ist und deren absoluter Spannungsbetrag über einem zweiten Schwellwert (V_crit2) liegt und einen dritten Spannungswert (V_2–) als zweite Gleichtaktgegenspannung (V₂), wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) des Zweidrahtdatenbusses gegenüber dem Bezugspotenzial, also typischerweise Masse, negativ ist und deren Spannungsbetrag über dem zweiten Schwellwert (V_crit2) liegt. Die zweite Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) liefert einen zweiten Spannungswert (V_2n) als zweite Gleichtaktgegenspannung (V₂), wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) des Zweidrahtdatenbusses gegenüber dem Bezugspotenzial, also typischerweise Masse, positiv oder negativ ist und deren Betrag unter einem zweiten Schwellwert (V_crit2) liegt.
Dieses Prinzip kann auch mit Stromquellen realisiert werden. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher auch eine elektronische Common-Mode Unterdrückung für einen differentiellen Zweidrahtdatenbus (Bus) mit einem Bussignal zwischen einer ersten Bus-Leitung (BP) und einer zweiten Bus-Leitung (BM), die sich dadurch auszeichnet, dass sie eine erste Gleichtaktstromquelle (I_com1) mit einem ersten und einem zweiten Anschluss aufweist, die mit einem Bezugspotenzial, insbesondere mit Masse, mit dem zweiten Anschluss verbunden ist, und dass sie eine zweite Gleichtaktstromquelle (Icom2) mit einem dritten und einem vierten Anschluss aufweist, die mit einem Bezugspotenzial, insbesondere mit Masse, mit dem vierten Anschluss verbunden ist. Dabei ist der erste Anschluss der ersten Gleichtaktstromquelle (I_com1) mit einer ersten internen Datenleitung (D₁) und der dritte Anschluss der zweiten Gleichtaktstromquelle (I_com2) mit einer zweiten internen Datenleitung (D₂) verbunden. Ein dritter Gleichtaktwiderstand (R3) verbindet eine erste Bus-Leitung (BP) mit der ersten internen Datenleitung (D₁), die durch die nachfolgende Empfängerschaltung ausgewertet wird, und ein fünfter Gleichtaktwiderstand (R₅) verbindet eine zweite Bus-Leitung (BM) mit der zweiten internen Datenleitung (D₂), die durch die nachfolgende Empfängerschaltung ebenfalls ausgewertet wird.
Die erste Gleichtaktstromquelle (I_com1) liefert im Sinne dieser Offenbarung einen positiven ersten Gleichtaktgegenstrom (I₁), wenn dieser in die erste Gleichtaktstromquelle (I_com1) hineinfließt.
Die zweite Gleichtaktstromquelle (I_com2) liefert im Sinne dieser Offenbarung einen positiven zweiten Gleichtaktgegenstrom (I₂), wenn dieser in die zweite Gleichtaktstromquelle (I_com2) hineinfließt.
Die erste Gleichtaktstromquelle (I_com1) liefert einen ersten Stromwert (I₁₊) als ersten positiven Gleichtaktgegenstrom (I₁), wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) positiv ist und deren Betrag über einem dritten Schwellwert (V_crit3) liegt. Die zweite Gleichtaktstromquelle (I_com2) liefert einen zweiten Stromwert (I₂₊) als zweiten positiven Gleichtaktgegenstrom (I₂), wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) positiv ist und deren Betrag über einem dritten Schwellwert (V_crit3) liegt. Die erste Gleichtaktstromquelle (I_com1) liefert einen dritten Stromwert (I_1n) als ersten positiven Gleichtaktgegenstrom (I₁), wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) positiv oder negativ ist und deren Betrag unter einem dritten Schwellwert (V_crit3) liegt. Die zweite Gleichtaktstromquelle (I_com2) liefert einen vierten Stromwert (I_2n) als zweiten positiven Gleichtaktgegenstrom (I₂), wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) positiv oder negativ ist und deren Betrag unter einem dritten Schwellwert (V_crit3) liegt. Dabei sollten der erste Stromwert (I₁₊) und der zweite Stromwert (I₂₊) um nicht mehr als 25% und/oder besser nicht mehr als 10% und/oder besser nicht mehr als 5% und/oder besser nicht mehr als 2% und/oder besser nicht mehr als 1% voneinander abweichen. Ebenso sollte der dritte Stromwert (I_1n) und der vierte Stromwert (I_2n) um nicht mehr als 25% und/oder besser nicht mehr als 10% und/oder besser nicht mehr als 5% und/oder besser nicht mehr als 2% und/oder besser nicht mehr als 1% voneinander abweichen.
In einer darauf aufbauenden weiteren Ausprägung liefert die erste Gleichtaktstromquelle (I_com1) einen fünften Stromwert (I_1–) als ersten positiven Gleichtaktgegenstrom (I₁), wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) negativ ist und deren Betrag über einem dritten Schwellwert (V_crit3) liegt und einen sechsten Stromwert (I_2–) als zweiten positiven Gleichtaktgegenstrom (I₂), wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) negativ ist und deren Betrag über einem zweiten Schwellwert (V_crit2) liegt. Dabei sollte der fünfte Stromwert (I_1–) und der sechste Stromwert (I_2–) um nicht mehr als 25% und/oder besser nicht mehr als 10% und/oder besser nicht mehr als 5% und/oder besser nicht mehr als 2% und/oder besser nicht mehr als 1% voneinander abweichen.
Vorteile der Erfindung
Der sich daraus ergebende Vorteil stellt sich nun so dar, dass bei einer zu großen Gleichtaktwechselspannung (V_gw) auf dem Bus (Bus, BP, BM) gegen Masse die Amplitude der Gleichtaktwechselspannung (V_gw) im System selbst verringert wird und damit die Differenzeingangsstufe des Empfängers, der die Spannungsdifferenz der Busdifferenzspannung zwischen der ersten Bus-Leitung (BP) und der zweiten Bus-Leitung (BM) signaltechnisch auswertet, idealerweise nicht mehr durch die Gleichtaktwechselspannung (V_gw) auf dem Bus (Bus, BP, BM) gegen Masse übersteuert werden kann und damit potenziell fehlerhaft arbeitet und möglicherweise fehlerhafte Daten aus dem Bussignal extrahiert.
Bezugszeichenliste

Δf

zu bewertender Frequenzbereich der Gleichtaktwechselspannung (V_gw) auf dem Zweidrahtbus (Bus, BP, BM) gegen Masse

BM

zweite Bus-Leitung des Zweidrahtdatenbusses (Bus)

BP

erste Bus-Leitung des Zweidrahtdatenbusses (Bus)

Bus

Zweidrahtdatenbus bestehend aus der ersten Bus-Leitung (BP) und der zweiten Bus-Leitung (BM). Das Datensignal ist ein differentielles Spannungssignal und/oder Stromsignal zwischen den beiden Busleitungen

C₁

erste Koppelkapazität zum Anschluss der ersten Steuerung (St1) an die erste Bus-Leitung (BP) des Zweidrahtdatenbusses (Bus)

C₂

zweite Koppelkapazität zum Anschluss der ersten Steuerung (St1) an die zweite Bus-Leitung (BM) des Zweidrahtdatenbusses (Bus)

D₁

erster Datenanschluss

D₂

zweiter Datenanschluss

EMC₁

erstes EMC-Signal

EMC₂

zweites EMC-Signal

EMC₃

drittes EMC-Signal

EMC₄

viertes EMC-Signal

f_g

Grenzfrequenz der ersten Steuerung (St₁)

f_max

Maximalfrequenz der ersten Steuerung (St₁)

GSt

Gesamtsteuerung aus erster Steuerung (St₁), erstem EMC-Signal (EMC₁) und zweiter Steuerung (St₂)

I₁

erster Gleichtaktgegenstrom

I₁₊

erster Stromwert

I_1n

dritter Stromwert

I_1–

fünfter Stromwert

I₂

zweiter Gleichtaktgegenstrom

I₂₊

zweiter Stromwert

I_2n

vierter Stromwert

I_2–

sechster Stromwert

I_com1

erste Gleichtaktstromquelle, die den ersten Gleichtaktgegenstrom (I₁) liefert.

I_com2

zweite Gleichtaktstromquelle, die den zweiten Gleichtaktgegenstrom (I₂) liefert.

K₁

erster Knoten

K₂

zweiter Knoten

K₄

gemeinsamer Knoten innerhalb der ersten Steuerung (St₁) für die Stromaddition der Verschiebungsströme durch die erste Koppelkapazität (C₁) und die zweite Koppelkapazität (C₂).

K_com1

erster Gleichtaktanschluss der ersten Gleichtaktspannungsquelle (Vcom1)

K_com2

zweiter Gleichtaktanschluss der zweiten Gleichtaktspannungsquelle (V_com2)

M_s1

erstes Messwertsignal

M_s2

Zwischensignal

M_s3

gleichgerichtetes Zwischensignal

R₁

erster Gleichtaktwiderstand

R₂

zweiter Gleichtaktwiderstand

R₃

dritter Gleichtaktwiderstand

R₄

vierter Gleichtaktwiderstand

R₅

fünfter Gleichtaktwiderstand

R₆

sechster Gleichtaktwiderstand

R_d

differentieller Abschlusswiderstand. Der differentielle Abschlusswiderstand hat typischerweise den Wert des Bus-Systemspezifikation konformen differentiellen Wellenwiderstands Z_d.

R_g

Gleichtaktabschlusswiderstand. Der Gleichtaktabschlusswiderstand hat vorzugsweise den Wert des Bus-Systemspezifikation konformen Gleichtaktwellenwiderstands Z_d. In manchen Systeme ist ein unendlich hoher Gleichtaktabschlusswiderstand vorgesehen. In anderen Systemen sind dieser und/oder der Gleichtaktwellenwiderstands Z_d nicht spezifiziert.

St₁

erste Steuerung. Die erste Steuerung arbeitet als Gleichtaktdetektor und beobachtet den Zweidrahtdatenbus (Bus) auf Gleichtaktstörungen. Sie gibt das erste EMC-Signal (EMC₁) zur Steuerung der zweiten Steuerung (St₂) aus.

St₂

zweite Steuerung. Die zweite Steuerung wird von der ersten Steuerung (St₁) über das erste EMC-Signal (EMC₁) gesteuert. Die zweite Steuerung schaltet den ersten Schalter, hier ein beispielhafter erster Transistor (T₁) und den zweiten Schalter, hier ein beispielhafter zweiter Transistor (T₂).

St₃

dritte Steuerung. Die dritte Steuerung arbeitet im Wesentlichen ähnlich wie die erste und zweite Steuerung (St₁, St₂) im Zusammenwirken. Sie arbeitet wie diese als Gleichtaktdetektorund beobachtet den Zweidrahtdatenbus (Bus) auf Gleichtaktstörungen. Sie gibt das zweite EMC-Signal (EMC₂) zur Steuerung der zweiten Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) aus.

St₄

vierte Steuerung. Die vierte Steuerung arbeitet im Wesentlichen ähnlich wie die erste undzweite Steuerung (St₁, St₂) im Zusammenwirken. Sie arbeitet wie diese als Gleichtaktdetektor und beobachtet den Zweidrahtdatenbus (Bus) auf Gleichtaktstörungen. Sie gibt das dritte EMC-Signal (EMC₃) zur Steuerung der ersten Gleichtaktgegenstromquelle (I_com1) und derzweiten Gleichtaktgegenstromquelle (I_com2) aus.

St₅

fünfte Steuerung. Die erste Steuerung (St₁), die zweite Steuerung (St₂) und die dritte Steuerung (St₃) sind in dieser fünften Steuerung zusammengefasst.

T₁

erster Transistor. Dieser fungiert als erster Schalter und kann den ersten Gleichtaktwiderstand (R₁) mit der ersten Gleichtaktspannungsquelle (V_com1) verbinden.

T₂

zweiter Transistor. Dieser fungiert als zweiter Schalter und kann den zweitenGleichtaktwiderstand (R₂) mit der ersten Gleichtaktspannungsquelle (V_com1) verbinden.

V₁

erste Gleichtaktgegenspannung, die durch die erste Gleichtaktspannungsquelle (V_com1) erzeugt wird.

V₂

zweite Gleichtaktgegenspannung, die durch die zweite Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) erzeugt wird.

V₂₊

erster beispielhafter Spannungswert den die zweite Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) als zweite Gleichtaktgegenspannung (V₂) liefert, wenn das zweite EMC-Signal (EMC₂) einenersten Wert hat. (Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) positiv ist und deren Betrag beispielsweise über einem zweiten Schwellwert (V_crit2) liegt.)

V_2n

zweiter beispielhafter Spannungswert den die zweite Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) als zweite Gleichtaktgegenspannung (V₂) liefert, wenn das zweite EMC-Signal (EMC₂) einen zweiten Wert hat. (Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die zeitliche Ableitung derGleichtaktspannung (V_g) positiv oder negativ ist und deren Betrag beispielsweise unter einem zweiten Schwellwert (V_crit2) liegt.)

V_2–

dritter beispielhafter Spannungswert den die zweite Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) als zweite Gleichtaktgegenspannung (V₂) liefert, wenn das zweite EMC-Signal (EMC₂) einen dritten Wert hat. (Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) negativ ist und deren Betrag beispielsweise über einem zweiten Schwellwert (V_crit2) liegt.)

V_com1

erste Gleichtaktspannungsquelle, die die erste Gleichtaktgegenspannung (V₁) liefert

V_com2

zweite Gleichtaktspannungsquelle, die die zweite Gleichtaktgegenspannung (V₂) liefert

V_crit1

beispielhafter erster Schwellwert für den Betrag der Gleichtaktspannung (V_g) bei dem die erste Steuerung (St₁) eine beispielhafte erste Gegenmaßnahme einleiten könnte.

V_crit2

beispielhafter zweiter Schwellwert für den Betrag der Gleichtaktspannung (V_g) bei dem die erste Steuerung (St₁) eine beispielhafte zweite Gegenmaßnahme einleiten könnte.

V_crit3

beispielhafter dritter Schwellwert für den Betrag der Gleichtaktspannung (V_g) bei dem die dritte Steuerung (St₃) eine beispielhafte dritte Gegenmaßnahme einleiten könnte.

V_crit4

beispielhafter vierter Schwellwert für den Betrag der Gleichtaktspannung (V_g) bei dem die vierte Steuerung (St₄) eine beispielhafte vierte Gegenmaßnahme einleiten könnte.

V_ctr

Spannungssteuerleitung für die Steuerung der Gleichtaktspannungsquelle (V_com1) durch die zweite Steuerung (St₂)

V_g

Gleichtaktspannung auf dem Zweidrahtdatenbus (Bus) gegen das Bezugspotenzial.

V_gw

Gleichtaktwechselspannung auf dem Zweidrahtdatenbus (Bus) gegen das Bezugspotenzial.

Z_d

Bus-Systemspezifikation konformer differentieller Wellenwiderstand des Zweidrahtdatenbusses (Bus) sofern spezifiziert.

Z_g

Bus-Systemspezifikation konformer Gleichtaktwellenwiderstand des Zweidrahtdatenbusses (Bus) sofern spezifiziert.

Claims

Eine mikroelektronische Schaltung zur Unterdrückung von Gleichtaktspannungsstörungen für einen differentiellen Zweidrahtdatenbus (Bus) mit einem Bussignal zwischen einer ersten Bus-Leitung (BP) und einer zweiten Bus-Leitung (BM) a. mit einer Gleichtaktspannungsquelle (V_com2), die mit einem Bezugspotenzial mit ihrem zweiten Anschluss verbunden ist, b. wobei der erste Anschluss der Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) ein Gleichtaktanschluss (K_com2) der Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) ist, dadurch gekennzeichnet c. dass sie einen ersten Spannungsteiler, bestehend aus einem ersten Gleichtaktwiderstand (R₃) und einem zweiten Gleichtaktwiderstand (R₄) aufweist, der den Gleichtaktanschluss (K_com2) der Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) mit der ersten Bus-Leitung (BP) verbindet und dessen Spannungsteilerausgang eine erste interne Datenleitung (D₁) ist, die durch eine nachfolgende Empfängerschaltung ausgewertet wird, und d. dass sie einen zweiten Spannungsteiler, bestehend aus einem dritten Gleichtaktwiderstand (R₅) und einem vierten Gleichtaktwiderstand (R₆) aufweist, der den Gleichtaktanschluss (K_com2) der Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) mit der zweiten Bus-Leitung (BM) verbindet und dessen Spannungsteilerausgang eine zweite interne Datenleitung (D₂) ist, die durch die nachfolgende Empfängerschaltung ausgewertet wird, und e. dass die Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) einen ersten Spannungswert (V₂₊) als Gleichtaktgegenspannung (V₂) liefert, wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) positiv ist und deren Betrag über einem Schwellwert (V_crit2) liegt, und f. dass die Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) einen zweiten Spannungswert (V_2n) als Gleichtaktgegenspannung (V₂) liefert, wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) positiv oder negativ ist und deren Betrag unter dem Schwellwert (V_crit2) liegt.
Eine mikroelektronische Schaltung zur Unterdrückung von Gleichtaktspannungsstörungen für einen differentiellen Zweidrahtdatenbus (Bus) mit einem Bussignal zwischen einer ersten Bus-Leitung (BP) und einer zweiten Bus-Leitung (BM) a. mit einer Gleichtaktspannungsquelle (V_com2), die mit einem Bezugspotenzial mit ihrem zweiten Anschluss verbunden ist, b. wobei der erste Anschluss der Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) ein Gleichtaktanschluss (K_com2) der Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) ist, dadurch gekennzeichnet c. dass sie einen ersten Spannungsteiler, bestehend aus einem ersten Gleichtaktwiderstand (R₃) und einem zweiten Gleichtaktwiderstand (R₄) aufweist, der den Gleichtaktanschluss (K_com2) der zweiten Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) mit der ersten Bus-Leitung (BP) verbindet und dessen Spannungsteilerausgang eine erste interne Datenleitung (D₁) ist, die durch eine nachfolgende Empfängerschaltung ausgewertet wird, und d. dass sie einen zweiten Spannungsteiler, bestehend aus einem dritten Gleichtaktwiderstand (R₅) und einem vierten Gleichtaktwiderstand (R₆) aufweist, der den Gleichtaktanschluss (K_com2) der Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) mit der zweiten Bus-Leitung (BM) verbindet und dessen Spannungsteilerausgang eine zweite interne Datenleitung (D₂) ist, die durch die nachfolgende Empfängerschaltung ausgewertet wird, und e. dass die Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) einen Spannungswert (V_2–) als Gleichtaktgegenspannung (V₂) liefert, wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) negativ ist und deren Betrag über einem Schwellwert (V_crit2) liegt, und f. dass die Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) einen zweiten Spannungswert (V_2n) als Gleichtaktgegenspannung (V₂) liefert, wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) positiv oder negativ ist und deren Betrag unter dem Schwellwert (V_crit2) liegt.
Eine mikroelektronische Schaltung zur Unterdrückung von Gleichtaktspannungsstörungen für einen differentiellen Zweidrahtdatenbus (Bus) mit einem Bussignal zwischen einer ersten Bus-Leitung (BP) und einer zweiten Bus-Leitung (BM) a. mit einer Gleichtaktspannungsquelle (V_com2), die mit einem Bezugspotenzial mit ihrem zweiten Anschluss verbunden ist, b. wobei der erste Anschluss der Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) ein Gleichtaktanschluss (K_com2) der Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) ist, dadurch gekennzeichnet c. dass sie einen ersten Spannungsteiler, bestehend aus einem ersten Gleichtaktwiderstand (R₃) und einem zweiten Gleichtaktwiderstand (R₄) aufweist, der den Gleichtaktanschluss (K_com2) der Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) mit der ersten Bus-Leitung (BP) verbindet und dessen Spannungsteilerausgang eine erste interne Datenleitung (D₁) ist, die durch eine nachfolgende Empfängerschaltung ausgewertet wird, und d. dass sie einen zweiten Spannungsteiler, bestehend aus einem dritten Gleichtaktwiderstand (R₅) und einem vierten Gleichtaktwiderstand (R₆) aufweist, der den Gleichtaktanschluss (K_com2) der Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) mit der zweiten Bus-Leitung (BM) verbindet und dessen Spannungsteilerausgang eine zweite interne Datenleitung (D₂) ist, die durch eine nachfolgende Empfängerschaltung ausgewertet wird, und e. dass die Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) einen ersten Spannungswert (V₂₊) als Gleichtaktgegenspannung (V₂) liefert, wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) positiv ist und deren Betrag über einem Schwellwert (V_crit2) liegt, und f. dass die Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) einen zweiten Spannungswert (V_2n) als Gleichtaktgegenspannung (V₂) liefert, wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) positiv oder negativ ist und deren Betrag unter dem Schwellwert (V_crit2) liegt, und g. dass die zweite Gleichtaktspannungsquelle (V_com2) einen dritten Spannungswert (V_2–) als Gleichtaktgegenspannung (V₂) liefert, wenn die zeitliche Ableitung der Gleichtaktspannung (V_g) negativ ist und deren Betrag über dem Schwellwert (V_crit2) liegt.