DE102016011257A1

DE102016011257A1 - Bus and communication system for DC-free signal transmission on a common medium with termination

Info

Publication number: DE102016011257A1
Application number: DE102016011257.3A
Authority: DE
Inventors: Stefan Buntz; Helmut Leier; Marc Schreiner; Matthias Spägele
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2016-09-17
Filing date: 2016-09-17
Publication date: 2017-04-13

Abstract

Bus- und Kommunikationssystem umfassend eine erste und eine zweite elektrische Übertragungsleitung (4.1, 4.2) zur Übertragung eines Datensignals und zur Übertragung elektrischer Energie zwischen mindestens zwei Knoten (1, 2), wobei die Übertragungsleitungen (4.1, 4.2) an mindestens einem als Terminierungsknoten ausgebildeten Knoten (1, 2) über ein Terminierungsnetzwerk von Widerständen (R1, R2, R3) miteinander sowie optional mit einer Bezugsmasse (M) verbunden sind. Das Datensignal ist als gleichstromfreies differenzielles Signal ausgebildet und wird über jeweils einen Entkopplungskondensator (C.1, C.2) auf die Übertragungsleitungen (4.1, 4.2) übertragen. An dem mindestens einen Terminierungsknoten sind die Übertragungsleitungen (4.1, 4.2) über den jeweils einen Entkopplungskondensator (C.1, C.2) zusätzlich mit dem Terminierungsnetzwerk von Widerständen (R1, R2, R3) verbunden.Bus and communication system comprising a first and a second electrical transmission line (4.1, 4.2) for transmitting a data signal and for transmitting electrical energy between at least two nodes (1, 2), wherein the transmission lines (4.1, 4.2) at least one formed as a termination node Nodes (1, 2) via a termination network of resistors (R1, R2, R3) with each other and optionally with a reference ground (M) are connected. The data signal is designed as a DC-free differential signal and is transmitted via a respective decoupling capacitor (C.1, C.2) to the transmission lines (4.1, 4.2). At the at least one termination node, the transmission lines (4.1, 4.2) are additionally connected via the respective one decoupling capacitor (C.1, C.2) to the termination network of resistors (R1, R2, R3).

Description

Die Erfindung betrifft ein Bus- und Kommunikationssystem, das für die Übertragung eines gleichstromfreien Signals auf einem gemeinsamen Übertragungsmedium vorgesehen ist.The invention relates to a bus and communication system, which is provided for the transmission of a DC-free signal on a common transmission medium.

Aus dem Stand der Technik sind Bus- und Kommunikationssysteme bekannt, bei denen mehrere angeschlossene Knoten über ein gemeinsames Übertragungsmedium mit Signalen versorgt werden. Solche aus dem Stand der Technik bekannte Bussysteme verwenden Signale, die im Allgemeinen einen Gleichanteil enthalten, also keine gleichstromfreien beziehungsweise DC (directed current) – freien Signale darstellen. Beispielsweise wird in Fahrzeugen ein als FlexRay bekanntes Feldbussystem nach dem Standard ISO 17458 oder ein als Controller Area Network (CAN) bekanntes Feldbusssystem nach dem Standard ISO 11898 eingesetzt. Bei derartigen Bussystemen mit gemeinsamem Medium wird dieses Medium mittels eines Ohm'schen Widerstands terminiert, um Reflexionen elektrischer Signale auf dem Medium zu verhindern oder zu minimieren. Die Terminierung kann verteilt in verschiedenen, an das gemeinsame Übertragungsmedium angeschlossenen Endgeräten oder an einer zentralen Stelle, beispielsweise an einem Sternpunkt, erfolgen.Bus and communication systems are known from the prior art in which a plurality of connected nodes are supplied with signals via a common transmission medium. Such known from the prior art bus systems use signals that generally contain a DC component, so do not represent DC-free or DC (directed current) - free signals. In vehicles, for example, a fieldbus system known as FlexRay is used after the Standard ISO 17458 or a fieldbus system known as Controller Area Network (CAN) after the Standard ISO 11898 used. In such shared medium bus systems, this medium is terminated by means of an ohmic resistor to prevent or minimize reflections of electrical signals on the medium. The termination can be distributed in different, connected to the common transmission medium terminals or at a central location, for example, at a star point done.

Ferner sind aus dem Stand der Technik als Switched Network bezeichnete Bus- und Kommunikationssysteme bekannt, bei denen eine physikalische Punkt-zu-Punkt Verbindung zwischen zwei Knoten hergestellt wird. Derartige Switched Network Systeme verwenden meist Signale, die keinen Gleichanteil enthalten, also DC – freie Signale darstellen. Beispielsweise wird in Fahrzeugen ein als 100BASE-T1 bekanntes Übertragungsverfahren für Punkt-zu-Punkt Verbindungen eingesetzt, welche über als Switches bezeichnete Netzwerkknoten ein Switched Network bilden. Insbesondere Kommunikationssysteme basierend auf dem Ethernet – Protokoll können als Switched Network aufgebaut sein. Durch die Verwendung DC – freier Signale ergibt sich bei Switched Network Systemen die Möglichkeit, ein Endgerät über die hergestellte physikalische Verbindung gleichzeitig mit elektrischer Leistung zu versorgen. Derartige Systeme sind im Stand der Technik als Power over Ethernet (PoE) oder auch als Power over DataLine (PoDL) Systeme bekannt.Also known in the art as switched network bus and communication systems are known in which a physical point-to-point connection is established between two nodes. Such switched network systems mostly use signals that do not contain DC components, ie represent DC - free signals. For example, in vehicles, a transmission method known as 100BASE-T1 is used for point-to-point connections that form a switched network via network nodes called switches. In particular, communication systems based on the Ethernet protocol can be constructed as a switched network. By using DC - free signals Switched Network Systems offer the possibility to simultaneously supply a terminal with electrical power via the established physical connection. Such systems are known in the art as Power over Ethernet (PoE) or as Power over DataLine (PoDL) systems.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Bus- und Kommunikationssystem für die Übertragung eines Datensignals und für die Versorgung mit elektrischer Energie über ein gemeinsames Übertragungsmedium anzugeben, das einen vereinfachten Aufbau des Übertragungsmediums ermöglicht und flexibler einsetzbar ist.The invention is based on the object to provide an improved bus and communication system for the transmission of a data signal and for the supply of electrical energy via a common transmission medium, which allows a simplified structure of the transmission medium and is more flexible.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.The object is achieved by the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Ein Bus- und Kommunikationssystem umfasst eine erste und eine zweite elektrische Übertragungsleitung, die zur Übertragung eines Signals und zur Übertragung elektrischer Energie zwischen mindestens zwei mittels dieser Übertragungsleitungen verbundener Knoten vorgesehen sind. Eine solche Datenleitung kann beispielsweise als differentielle Übertragungsleitung mit definierter Impedanz, beispielsweise mit einer Impedanz von 100 Ohm, ausgebildet sein. Mindestens ein Knoten ist als Terminierungsknoten ausgebildet und weist ein Terminierungsnetzwerk von Widerständen auf, das die Übertragungsleitungen miteinander sowie optional mit einer Bezugsmasse verbindet.A bus and communication system comprises a first and a second electrical transmission line, which are provided for transmitting a signal and for transmitting electrical energy between at least two nodes connected by means of these transmission lines. Such a data line can be designed, for example, as a differential transmission line with a defined impedance, for example with an impedance of 100 ohms. At least one node is formed as a termination node and has a termination network of resistors, which connects the transmission lines with each other and optionally with a reference ground.

Erfindungsgemäß ist das Datensignal als gleichstromfreies differenzielles Signal ausgebildet und wird über jeweils einen Entkopplungskondensator auf die Übertragungsleitungen übertragen. An dem mindestens einen Terminierungsknoten sind die Übertragungsleitungen über den jeweils einen Entkopplungskondensator zusätzlich mit dem Terminierungsnetzwerk von Widerständen verbunden.According to the invention, the data signal is designed as a DC-free differential signal and is transmitted to the transmission lines via a respective decoupling capacitor. At the at least one termination node, the transmission lines are additionally connected to the termination network of resistors via the respective one decoupling capacitor.

Mittels der Entkopplungskondensatoren werden Gleichströme, die andernfalls über das Terminierungsnetzwerk von Widerständen zwischen den Übertragungsleitungen sowie von einer Übertragungsleitung zur Bezugsmasse fließen könnten, blockiert, das Terminierungsnetzwerk ist also kapazitiv von den Übertragungsleitungen entkoppelt. Dadurch ist es möglich, an mindestens einem als Versorgungsknoten ausgebildeten Knoten in die Übertragungsleitungen Strom einzuspeisen, mit dem mindestens ein weiterer als Endgerät ausgebildeter versorgter Knoten versorgt werden kann. In einer Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Knoten als Versorgungsknoten und/oder mehrere Knoten als versorgte Knoten ausgebildet. Es ist ein Vorteil dieser Lösung gegenüber dem Stand der Technik, dass dadurch ein Ausfall eines Versorgungsknotens kompensiert werden kann und/oder dass mit einem Versorgungsknoten mehrere versorgte Knoten versorgt werden können.By means of the decoupling capacitors are DC currents that could otherwise flow through the termination network of resistors between the transmission lines as well as from a transmission line to the reference ground blocks, so the termination network is capacitively decoupled from the transmission lines. This makes it possible to feed power into at least one node designed as a supply node into the transmission lines, with which at least one further supplied node designed as a terminal can be supplied. In one embodiment of the invention, a plurality of nodes are designed as supply nodes and / or multiple nodes as supplied nodes. It is an advantage of this solution over the prior art that thereby a failure of a supply node can be compensated and / or that a plurality of supplied nodes can be supplied with a supply node.

Durch die Ausbildung des Datensignals als gleichstromfreies differenzielles Signal ist es zugleich möglich, ein als Signalquelle und/oder Signalsenke ausbildbares Datenübertragungsmodul kapazitiv von den Übertragungsleitungen zu entkoppeln. Das Datenübertragungsmodul kann als sogenannter Transceiver als Signalquelle und Signalsenke ausgebildet sein.By forming the data signal as a DC-free differential signal, it is also possible to decouple a formable as a signal source and / or signal sink data transfer module capacitively from the transmission lines. The data transmission module can be designed as a so-called transceiver as a signal source and signal sink.

Die Übertragungsleitungen können damit sowohl für die Übertragung des Signals als auch für die Versorgung von Knoten verwendet werden, so dass eine Verlegung zusätzlicher Leitungen zur Versorgung von Endgeräten mit elektrischer Energie eingespart werden kann. Zugleich werden durch das Terminierungsnetzwerk von Widerständen störende Reflexionen des gleichstromfreien differenziellen Signals verhindert oder unterdrückt. Ferner kann das Terminierungsnetzwerk so ausgebildet werden, dass die Übertragungsleitungen symmetrisch mit der Bezugsmasse verbunden werden und somit Gleichtaktstörungen unterdrückt werden. Dadurch wird eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit der Übertragungsleitungen erzielt und die Flexibilität der Leitungsführung erhöht. The transmission lines can thus be used both for the transmission of the signal and for the supply of nodes, so that a relocation of additional lines for supplying terminals with electrical energy can be saved. At the same time disturbing reflections of the DC-free differential signal are prevented or suppressed by the termination network of resistors. Further, the termination network can be formed so that the transmission lines are connected symmetrically with the reference ground and thus common mode noise is suppressed. This achieves high electromagnetic compatibility of the transmission lines and increases the flexibility of the cable routing.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 einen schematischen Schaltplan für den Anschluss eines als Versorgungsknoten ausgebildeten Knotens und 1 a schematic circuit diagram for the connection of a node designed as a supply node and

2 einen schematischen Schaltplan für den Anschluss eines als Versorgungsknoten ausgebildeten Knotens eines Bus- und Kommunikationssystems Einander entsprechende Teile sind in allen Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen. 2 a schematic circuit diagram for the connection of a trained as a supply node node of a bus and communication system parts corresponding to each other are provided in all drawings with the same reference numerals.

1 zeigt einen schematischen Schaltplan für ein Bus- und Kommunikationssystem zur Verbindung mehrerer Knoten 1, 2. Ein Knoten kann als Versorgungsknoten 1 ausgebildet sein, der elektrische Energie in das Bus- und Kommunikationssystem einspeist. Ein Knoten kann auch als Endgerät 2 ausgebildet sein, das über das Bus- und Kommunikationssystem mit elektrischer Energie versorgt wird. Zur Verbesserung der Ausfallsicherheit können zwei oder mehr Versorgungsknoten 1 vorgesehen sein, so dass beim Ausfall eines ersten Versorgungsknotens 1 die Versorgung der Endgeräte 2 am Bus- und Kommunikationssystem durch einen weiteren Versorgungsknoten 1 übernommen werden kann. Es können auch mehrere Versorgungsknoten 1 verbaut sein, wobei nur ein Versorgungsknoten 1 aktiviert ist und zur Versorgung verwendet wird. 1 shows a schematic circuit diagram for a bus and communication system for connecting multiple nodes 1 . 2 , A node can act as a supply node 1 be formed, which feeds electrical energy into the bus and communication system. A node can also act as a terminal 2 be formed, which is supplied via the bus and communication system with electrical energy. To improve the reliability, two or more supply nodes 1 be provided so that in case of failure of a first supply node 1 the supply of the terminals 2 on the bus and communication system through another supply node 1 can be taken. There can also be several supply nodes 1 be installed, with only one supply node 1 is activated and used for the supply.

Ein Versorgungsknoten 1 weist mindestens einen ersten Ausgang 1.1 und einen zweiten Ausgang 1.2 auf und umfasst ein Datenübertragungsmodul 3. Der Versorgungsknoten 1 kann zudem weitere Ausgänge 1.1', 1.1'', 1.1''' sowie Ausgänge 1.2', 1.2'', 1.2''' aufweisen, die intern jeweils parallel zum ersten Ausgang 1.1 beziehungsweise parallel zum zweiten Ausgang 1.2 geschalten sind. Die Anzahl der Ausgänge 1.1, 1.1', 1.1'', 1.1''' unterliegt keiner Beschränkung.A supply node 1 has at least one first exit 1.1 and a second exit 1.2 and includes a data transfer module 3 , The supply node 1 can also have other outputs 1.1 ' . 1.1 '' . 1.1 ''' as well as exits 1.2 ' . 1.2 '' . 1.2 ''' which are internally parallel to the first output 1.1 or parallel to the second output 1.2 are switched. The number of outputs 1.1 . 1.1 ' . 1.1 '' . 1.1 ''' is subject to no restriction.

Jedes Endgerät 2 weist einen ersten Eingang 2.1 und einen zweiten Eingang 2.2 auf, die jeweils über eine erste Übertragungsleitung 4.1 und über eine zweite Übertragungsleitung 4.2 miteinander sowie mit dem ersten Ausgang 1.1 beziehungsweise dem zweiten Ausgang 1.2 des Versorgungsknotens 1 verbunden sind und mit einem Signal und optional mit elektrischer Energie versorgt werden. Auch Endgeräte 2 können mehrere Anschlüsse aufweisen, an denen weitere Endgeräte 2 und/oder Versorgungsknoten 1 angeschlossen werden können, um beispielsweise in der Art einer als Daisy Chain bekannten Topologie eine bessere Architekturauslegung des gesamten Netzwerks zu ermöglichen.Every device 2 has a first entrance 2.1 and a second entrance 2.2 on, each via a first transmission line 4.1 and via a second transmission line 4.2 together and with the first exit 1.1 or the second output 1.2 of the supply node 1 are connected and supplied with a signal and optionally with electrical energy. Also terminals 2 can have multiple ports where other devices 2 and / or supply nodes 1 can be connected, for example, in the manner of a daisy chain known topology to allow a better architectural design of the entire network.

Das Datenübertragungsmodul 3 im Versorgungsknoten 1 weist einen ersten Anschluss 3.1 und einen zweiten Anschluss 3.2 auf, die über jeweils einen Abschlusswiderstand R1, R2 miteinander verbunden sind. Die Verbindungsstelle der beiden Abschlusswiderstände R1, R2 kann optional über einen Widerstand R3 mit der Bezugsmasse M verbunden sein. Alternativ zum Widerstand R3 oder in Parallelschaltung zum Widerstand R3 kann die Verbindungsstelle der beiden Abschlusswiderstände R1, R2 über einen Kondensator C3 mit der Bezugsmasse M verbunden sein. Das Datenübertragungsmodul 3 überträgt auf oder empfängt von den Übertragungsleitungen 4.1, 4.2 ein Signal ohne Gleichtaktanteil, daher kann der Gleichtaktpegel an der Verbindungsstelle der beiden Abschlusswiderstände R1, R2 über den Widerstand R3 und/oder den Kondensator C3 gegen die Bezugsmasse M abgeleitet werden.The data transfer module 3 in the supply node 1 has a first connection 03.01 and a second connection 3.2 on, which are connected to each other via a respective terminating resistor R1, R2. The connection point of the two terminating resistors R1, R2 can optionally be connected to the reference ground M via a resistor R3. As an alternative to the resistor R3 or in parallel with the resistor R3, the junction of the two terminating resistors R1, R2 may be connected to the reference ground M via a capacitor C3. The data transfer module 3 transfers or receives from the transmission lines 4.1 . 4.2 a signal without common mode component, therefore, the common mode level at the junction of the two terminating resistors R1, R2 via the resistor R3 and / or the capacitor C3 can be derived against the reference ground M.

Der erste und zweite Anschluss 3.1, 3.2 des Datenübertragungsmoduls 3 sind jeweils über einen ersten und zweiten Entkopplungskondensator C.1, C.2 mit der ersten und zweiten Übertragungsleitung 4.1, 4.2 verbunden. Da das Datensignal gleichstromfrei ist, kann es kapazitiv in die Übertragungsleitungen 4.1, 4.2 eingekoppelt oder von diesen ausgekoppelt werden, sofern die Kapazitäten der Entkopplungskondensatoren C.1, C.2 geeignet gewählt sind. Die Bestimmung geeigneter Kapazitäten in Abhängigkeit von den Eigenschaften des gleichstromfreien Signals ist aus dem Stand der Technik bekannt. Zusätzlich kann zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) der Datensignalübertragung in die Anschlussleitungen des Datenübertragungsmoduls 3 ein Gleichtaktfilterelement verbaut werden. Ein Gleichtaktfilterelement ist beispielsweise als Gleichtaktdrossel aus dem Stand der Technik bekannt.The first and second connection 03.01 . 3.2 of the data transmission module 3 are each via a first and second decoupling capacitor C.1, C.2 with the first and second transmission line 4.1 . 4.2 connected. Since the data signal is DC-free, it can be capacitive in the transmission lines 4.1 . 4.2 coupled or decoupled from these, if the capacitances of the decoupling capacitors C.1, C.2 are suitably chosen. The determination of suitable capacitances as a function of the properties of the DC-free signal is known from the prior art. In addition, to improve the electromagnetic compatibility (EMC) of the data signal transmission in the connecting lines of the data transmission module 3 a common mode filter element are installed. A common mode filter element is known, for example, as a common mode choke from the prior art.

Optional können ein erster Entstörwiderstand R4 parallel zum ersten Entkopplungskondensator C.1 und ein zweiter Entstörwiderstand R5 parallel zum zweiten Entkopplungskondensator C2. geschaltet sein. Mittels der Entstorwiderstände R4, R5 können elektrostatische Aufladungen der Übertragungsleitungen 4.1, 4.2 über die Widerstände R1, R2 und R3 des Terminierungsnetzwerks an die Bezugsmasse M abgeleitet werden.Optionally, a first suppression resistor R4 in parallel with the first decoupling capacitor C.1 and a second suppression resistor R5 in parallel to the second decoupling capacitor C2. be switched. By means of Entstorwiderstände R4, R5 can electrostatic charging of the transmission lines 4.1 . 4.2 are derived via the resistors R1, R2 and R3 of the termination network to the reference ground M.

Ein Versorgungsknoten 1 umfasst ferner ein Leistungsabgabemodul 5 zur elektrischen Versorgung der angeschlossenen Endgeräte 2. Das Leistungsabgabemodul 5 weist einen ersten und einen zweiten Ausgang 5.1, 5.2 auf, die über eine erste Induktivität L.1 beziehungsweise eine zweite Induktivität L.2 mit der ersten Übertragungsleitung 4.1 beziehungsweise mit der zweiten Übertragungsleitung 4.2 verbunden sind. Über die Induktivitäten L.1, L.2 wird ein Strom zur Versorgung der an den Übertragungsleitungen 4.1, 4.2 angeschlossenen Endgeräte 2 eingespeist. Bei Verwendung von mehreren Versorgungsknoten 1 können die Induktivitäten L.1, L.2 optional mit Dioden versehen werden, um bei unterschiedlichen Versorgungsspannungen der Versorgungsknoten 1 Fehlströme zum Versorgungsmodul zu vermeiden. Durch Verwendung beispielsweise von Relais oder Transistoren in den Ausgängen 5.1, 5.2 kann bei Verwendung von mehreren Versorgungsknoten 1 ein einzelner Versorgungsknoten 1 aktiviert und somit zur Versorgung verwendet werden. In vorteilhafter Weise kann damit eine redundante Versorgung sichergestellt werden. Außerdem ist es möglich, eine Spannungs-Kontrolleinheit innerhalb eines Leistungsabgabemoduls eines nicht-aktiven Versorgungsknotens 1 einzusetzen, um die zwischen den Übertragungsleitungen 4.1, 4.2 anliegende Spannung zu überwachen und den Ausfall eines aktiven Versorgungsknotens 1 zu erkennen und einen anderen, redundanten Versorgungsknoten 1 zur Spannungsversorgung zu aktivieren.A supply node 1 also includes a power delivery module 5 for the electrical supply of the connected terminals 2 , The power delivery module 5 has a first and a second output 5.1 . 5.2 on, via a first inductance L.1 and a second inductance L.2 with the first transmission line 4.1 or with the second transmission line 4.2 are connected. Through the inductors L.1, L.2 is a power supply to the transmission lines 4.1 . 4.2 connected terminals 2 fed. When using multiple supply nodes 1 For example, the inductors L.1, L.2 can optionally be provided with diodes in order, at different supply voltages, to supply nodes 1 To avoid faulty currents to the supply module. By using, for example, relays or transistors in the outputs 5.1 . 5.2 can when using multiple supply nodes 1 a single supply node 1 activated and thus used for the supply. Advantageously, thus a redundant supply can be ensured. In addition, it is possible to have a voltage control unit within a power output module of a non-active power supply node 1 to insert that between the transmission lines 4.1 . 4.2 monitor voltage applied and the failure of an active supply node 1 to recognize and another, redundant supply node 1 to activate the power supply.

Mittels der Entkopplungskondensatoren C.1, C.2 werden Gleichströme zwischen den Übertragungsleitungen 4.1, 4.2 sowie Gleichströme von einer Übertragungsleitung 4.1, 4.2 nach der Bezugsmasse M blockiert, während das gleichtaktfreie differenzielle Signal zwischen dem Datenübertragungsmodul 3 und den Übertragungsleitungen 4.1, 4.2 übertragen wird. Bei Verwendung der zusätzlichen optionalen Widerstände R4, R5 sind diese ausreichend groß zu wählen, so dass der hierüber abfließende Gleichstrom vernachlässigbar gering bleibt. Dadurch ist sowohl die Stromversorgung für die Endgeräte 2 über die Übertragungsleitungen 4.1, 4.2 als auch die Terminierung der Anschlüsse 3.1, 3.2 des Datenübertragungsmoduls 3 beziehungsweise der Enden der Übertragungsleitungen 4.1, 4.2 zur Vermeidung von Signalreflexionen möglich. In vorteilhafter Weise können zusätzliche Leitungen zur Stromversorgung eingespart werden.By means of the decoupling capacitors C.1, C.2 are DC currents between the transmission lines 4.1 . 4.2 and direct currents from a transmission line 4.1 . 4.2 after the reference ground M blocks, while the common-mode differential signal between the data transmission module 3 and the transmission lines 4.1 . 4.2 is transmitted. When using the additional optional resistors R4, R5 these are sufficiently large to choose, so that the effluent over this DC current remains negligible. This is both the power supply for the terminals 2 over the transmission lines 4.1 . 4.2 as well as the termination of the connections 03.01 . 3.2 of the data transmission module 3 or the ends of the transmission lines 4.1 . 4.2 possible to avoid signal reflections. Advantageously, additional lines can be saved for power supply.

Mittels der Abschlusswiderstände R1, R2 und optional mittels des Widerstands R3 werden die Anschlüsse 3.1, 3.2 des Datenübertragungsmoduls 3 beziehungsweise die Enden der Übertragungsleitungen 4.1, 4.2 terminiert und somit störende Signalreflexionen vermieden. Für eine Gleichtaktterminierung sind die Abschlusswiderstände R1, R2 symmetrisch, also gleich groß gewählt. Die Reihenschaltung der Abschlusswiderstände R1, R2 zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss 3.1, 3.2 bewirkt die Gegentaktterminierung, sofern diese nicht im Datenübertragungsmodul 3 enthalten ist. Entsprechend muss bei einer im Datenübertragungsmodul 3 enthaltenen Gleichtaktterminierung der Wert der Abschlusswiderstände R1, R2 so gewählt werden, dass die Gleichtaktterminierung im Datenübertragungsmodul 3 nicht unzulässig beeinflusst wird. Zudem verhindern beziehungsweise verringern die Widerstände R1, R2 störende Reflexionen eines differenziellen gleichstromfreien Signals, das von den Übertragungsleitungen 4.1, 4.2 über die Entkopplungskondensatoren C.1, C.2 eingekoppelt wird. Die Abschlusswiderstände R1, R2 sind so gewählt, dass der Widerstandswert der Reihenschaltung der Abschlusswiderstände R1, R2 dem Wellenwiderstand der Übertragungsleitungen 4.1, 4.2 entspricht. Für eine Terminierung an nur einem Knoten 1, 2 ohne zusätzliche Gleichtaktterminierung im Datenübertragungsmodul 3 weist die Reihenschaltung der Abschlusswiderstände R1, R2 typischerweise einen Widerstandswert von 100 Ohm auf.By means of the terminating resistors R1, R2 and optionally by means of the resistor R3, the connections 03.01 . 3.2 of the data transmission module 3 or the ends of the transmission lines 4.1 . 4.2 terminated and thus avoiding signal reflections. For a common-mode termination, the terminating resistors R1, R2 are chosen symmetrically, ie the same size. The series connection of the terminating resistors R1, R2 between the first and the second connection 03.01 . 3.2 causes the push-pull termination, if not in the data transfer module 3 is included. Accordingly, one must be in the data transfer module 3 common-mode termination, the value of the terminating resistors R1, R2 are chosen so that the common-mode termination in the data transmission module 3 not unduly influenced. In addition, the resistors R1, R2 prevent or reduce spurious reflections of a differential DC-free signal coming from the transmission lines 4.1 . 4.2 is coupled via the decoupling capacitors C.1, C.2. The terminating resistors R1, R2 are selected such that the resistance value of the series connection of the terminating resistors R1, R2 corresponds to the characteristic impedance of the transmission lines 4.1 . 4.2 equivalent. For a termination at only one node 1 . 2 without additional common mode termination in the data transfer module 3 For example, the series connection of the terminating resistors R1, R2 typically has a resistance of 100 ohms.

Ferner ist über den Widerstand R3 eine Verbindung nach der Bezugsmasse M hergestellt. In einer beispielhaften Beschaltung können die Abschlusswiderstände R1, R2 zu je 50 Ohm und der Widerstand R3 zu 275 Ohm gewählt werden. Dadurch wird erreicht, dass der Gleichtaktanteil, der an der Verbindung zwischen den symmetrischen Abschlusswiderständen R1, R2 abgegriffen wird, über den Widerstand R3 auf die Bezugsmasse M gebracht wird. In vorteilhafter Weise kann damit die elektromagnetische Verträglichkeit des Bus- und Kommunikationssystems verbessert werden.Furthermore, a connection to the reference ground M is made via the resistor R3. In an exemplary circuit, the termination resistors R1, R2 may each be 50 ohms and the resistor R3 may be 275 ohms. This ensures that the common mode component, which is tapped at the connection between the symmetrical terminating resistors R1, R2, is brought to the reference ground M via the resistor R3. Advantageously, the electromagnetic compatibility of the bus and communication system can thus be improved.

Zudem können bei dieser Form der Beschaltung die Entstörwiderstände R4, R5 zu je 100 Kiloohm gewählt werden. Damit kann in vorteilhafter Weise eine statische Aufladung der Übertragungsleitungen 4.1, 4.2 vermieden werden.In addition, the interference suppression resistors R4, R5 can be selected at 100 kiloohms in this form of wiring. This can be a static charge of the transmission lines in an advantageous manner 4.1 . 4.2 be avoided.

Ist eine Gleichtaktterminierung nicht erforderlich, so bleibt in einer anderen beispielhaften Beschaltung der Widerstand R3 offen, während der Widerstandswert von 50 Ohm für die beiden Abschlusswiderstände R1, R2 beibehalten wird. Die Entstörwiderstände R4, R5 können in dieser anderen beispielhaften Beschaltung entfallen beziehungsweise offen bleiben.If common mode termination is not required, then in another exemplary circuit resistor R3 remains open while maintaining the 50 ohm resistance for the two terminators R1, R2. The Entstörwiderstände R4, R5 can be omitted or remain open in this other exemplary wiring.

Ein erfindungsgemäßes Bus- und Kommunikationssystem kann durch einen einzigen Versorgungsknoten 1 mit einem Terminierungsnetzwerk aus den Widerständen R1, R2, R3, das über Entkopplungskondensatoren C.1, C.2 kapazitiv entkoppelt von den Übertragungsleitungen 4.1, 4.2 ist, terminiert werden. Beispielsweise kann ein solcher Versorgungsknoten als Sternpunkt in einem Bus- und Kommunikationssystem mit Sterntopologie angeordnet sein. Es ist auch möglich, einen Versorgungsknoten 1 als passiven Terminierungsknoten dadurch auszubilden, dass das Leistungsabgabemodul 5 und das Datenübertragungsmodul 3 weggelassen werden. Ein solcher passiver Terminierungsknoten kann ebenso als passiver Sternpunkt in einem Bus- und Kommunikationssystem mit Sterntopologie angeordnet sein. An inventive bus and communication system can by a single supply node 1 with a termination network of the resistors R1, R2, R3, the capacitive decoupled via decoupling capacitors C.1, C.2 from the transmission lines 4.1 . 4.2 is to be scheduled. For example, such a supply node may be arranged as a star point in a bus and communication system with a star topology. It is also possible to have a supply node 1 as a passive termination node in that the power delivery module 5 and the data transfer module 3 be omitted. Such a passive termination node may also be arranged as a passive star point in a star topology bus and communication system.

Die in 1 dargestellte Prinzipschaltung für die Terminierung eines Versorgungsknotens 1 kann ferner auf die Schaltung innerhalb eines Endgeräts 2 übertragen werden. Wie in 2 dargestellt, wird dabei lediglich das Leistungsabgabemodul 5 des Versorgungsknotens 1 durch ein Leistungsentnahmemodul 6 des Endgeräts 2 ersetzt. Das Leistungsentnahmemodul 6 entnimmt elektrische Leistung zur Versorgung des Endgeräts 2, die von mindestens einem Leistungsabgabemodul 5 eines Versorgungsknotens 1 am gleichen Bus- und Kommunikationssystem geliefert wird. Hierzu wird jeweils ein Eingang 6.1, 6.2 des Leistungsentnahmemoduls 6 über eine Induktivität L.1, L.2 mit einer Übertragungsleitung 4.1, 4.2 gekoppelt. Die übrige Funktionsweise entspricht der Funktionsweise eines Versorgungsknotens 1 nach der 1. Insbesondere blockieren auch hier die Entkopplungskondensatoren C.1, C.2 das Abfließen eines Gleichstroms aus den Übertragungsleitungen 4.1, 4.2 über das von den Widerständen R1, R2, R3 gebildete Terminierungsnetzwerk.In the 1 illustrated principle circuit for the termination of a supply node 1 can also be applied to the circuit within a terminal 2 be transmitted. As in 2 is shown here, only the power output module 5 of the supply node 1 through a power extraction module 6 of the terminal 2 replaced. The power extraction module 6 takes electrical power to power the terminal 2 that comes from at least one power delivery module 5 a supply node 1 is delivered on the same bus and communication system. For this purpose, one entrance each 6.1 . 6.2 of the power extraction module 6 via an inductance L.1, L.2 with a transmission line 4.1 . 4.2 coupled. The remaining mode of operation corresponds to the functioning of a supply node 1 after 1 , In particular, the decoupling capacitors C.1, C.2 block the outflow of direct current from the transmission lines 4.1 . 4.2 via the termination network formed by the resistors R1, R2, R3.

Somit kann sowohl die Gleichtaktterminierung als auch die Gegentaktterminierung auf mehrere an die Übertragungsleitungen 4.1, 4.2 angeschlossene Knoten 1, 2 verteilt werden. Beispielsweise kann eine Gegentaktterminierung auf zwei Knoten 1, 2 verteilt sein, wobei die Widerstandswerte identisch für die Abschlusswiderstände R1, R2 jeweils zu 100 Ohm, für den Widerstand R3 zu 200 Ohm und für die Entstörwiderstände R4, R5 jeweils zu 100 Kiloohm gewählt werden. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann eine Gleichtaktterminierung auf mindestens einem Knoten 1, 2 dadurch bewirkt werden, dass die Abschlusswiderstände R1, R2 jeweils zu 600 Ohm und die Entstörwiderstände R4, R5 zu 100 Kiloohm gewählt werden und der Widerstand R3 kurzgeschlossen, also zu 0 Ohm gewählt wird. Eine Anpassung der differentiellen Impedanz kann jeweils durch einen zusätzlichen, nicht näher dargestellten differentiellen Terminierungswiderstand innerhalb des Datenübertragungsmoduls erreicht werden, der gemeinsam mit den Widerständen R1, R2 einen impedanzrichtigen differentiellen Abschluss bildet.Thus, both common mode termination and push-pull termination can be applied to multiple ones on the transmission lines 4.1 . 4.2 connected nodes 1 . 2 be distributed. For example, a push-pull termination on two nodes 1 . 2 be distributed, wherein the resistance values are selected identically for the terminating resistors R1, R2 each to 100 ohms, for the resistor R3 to 200 ohms and for the suppression resistors R4, R5 in each case to 100 kiloohms. In another embodiment, common mode termination may occur on at least one node 1 . 2 be caused that the terminating resistors R1, R2 are each selected to 600 ohms and the Entstörwiderstände R4, R5 to 100 kiloohms and the resistor R3 short-circuited, that is selected to 0 ohms. An adaptation of the differential impedance can be achieved in each case by an additional, not shown differential termination resistor within the data transmission module, which forms an impedance-correct differential termination together with the resistors R1, R2.

Ebenso sind Beschaltungen möglich, bei denen sowohl eine Gegentaktterminierung als auch eine Gleichtaktterminierung auf mehreren Knoten 1, 2 verteilt angeordnet wird. Beispielsweise können auf vier Knoten 1, 2 jeweils die Abschlusswiderstände R1, R2 zu 600 Ohm und die Entstörwiderstände R4, R5 zu 100 Kiloohm gewählt werden und der Widerstand R3 kurzgeschlossen, also zu 0 Ohm gewählt werden und auf einem weiteren Knoten 1, 2 die Abschlusswiderstände R1, R2 zu 60 Ohm und die Entstörwiderstände R4, R5 zu 100 Kiloohm gewählt werden und der Widerstand R3 zu 270 Ohm gewählt werden. In vorteilhafter Weise kann dadurch sowohl die elektromagnetische Verträglichkeit verbessert werden als auch die Reflexion differenzieller Signale auf den Übertragungsleitungen 4.1, 4.2 unterdrückt werden.Similarly, circuits are possible in which both a push-pull termination and a common-mode termination on several nodes 1 . 2 is distributed. For example, on four nodes 1 . 2 in each case the terminating resistors R1, R2 are selected to be 600 ohms and the suppressor resistors R4, R5 are selected to be 100 kiloohms and the resistor R3 is short-circuited, that is to say to be selected to 0 ohms and on a further node 1 . 2 the terminating resistors R1, R2 are selected to be 60 ohms and the noise suppression resistors R4, R5 are selected to be 100 kilohms and the resistor R3 is selected to be 270 ohms. Advantageously, this can improve both the electromagnetic compatibility and the reflection of differential signals on the transmission lines 4.1 . 4.2 be suppressed.

Ferner ist es möglich, mehrere, beispielsweise 12 in einem Bus- und Kommunikationssystem angeordnete Knoten 1, 2 mit einer Widerstandsbeschaltung zur Gleichtaktterminierung zu versehen, wobei jeweils die Abschlusswiderstände R1, R2 zu 600 Ohm und die Entstörwiderstände R4, R5 zu 100 Kiloohm gewählt werden und der Widerstand R3 kurzgeschlossen, also zu 0 Ohm gewählt wird. In vorteilhafter Weise wird damit eine besonders hohe elektromagnetische Verträglichkeit erzielt und somit die Möglichkeit einer flexiblen Verlegung der Übertragungsleitungen 4.1, 4.2 gewonnen.Furthermore, it is possible to have a plurality of, for example, 12 nodes arranged in a bus and communication system 1 . 2 to provide a resistor circuit for common mode termination, in each case the terminating resistors R1, R2 are selected to 600 ohms and the Entstörwiderstände R4, R5 to 100 kiloohms and the resistor R3 short-circuited, that is selected to 0 ohms. Advantageously, thus a particularly high electromagnetic compatibility is achieved and thus the possibility of flexible installation of the transmission lines 4.1 . 4.2 won.

In Ausführungen der Erfindung ist es auch möglich, einen Versorgungsknoten 1 und/oder ein Endgerät 2 mit einem Leistungsabgabemodul 5 und mit einem Leistungsentnahmemodul 6 zu versehen.In embodiments of the invention, it is also possible to have a supply node 1 and / or a terminal 2 with a power delivery module 5 and with a power extraction module 6 to provide.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Versorgungsknoten, KnotenSupply node, node
1.1, 1.1', 1.1'', 1.1'''1.1, 1.1 ', 1.1' ', 1.1' '': erster Ausgangfirst exit
1.2, 1.2', 1.2'', 1.2'''1.2, 1.2 ', 1.2' ', 1.2' '': zweiter Ausgangsecond exit
22: Endgerät, KnotenTerminal, node
2.1, 2.22.1, 2.2: erster, zweiter Eingangfirst, second entrance
33: DatenübertragungsmodulData transmission module
3.1, 3.23.1, 3.2: erster, zweiter Anschlussfirst, second connection
4.1, 4.24.1, 4.2: erste, zweite Übertragungsleitungfirst, second transmission line
55: LeistungsabgabemodulPower output module
5.1, 5.25.1, 5.2: erster, zweiter Ausgangfirst, second exit
6 6: LeistungsentnahmemodulPower extraction module
6.1, 6.26.1, 6.2: Eingangentrance
C.1, C.2C.1, C.2: erster, zweiter Entkopplungskondensatorfirst, second decoupling capacitor
C3C3: Kondensatorcapacitor
L.1, L.2L.1, L.2: erste, zweite Induktivitätfirst, second inductance
MM: Bezugsmassereference mass
R1, R2R1, R2: erster, zweiter Abschlusswiderstand, Widerstandfirst, second terminator, resistor
R3R3: Widerstandresistance
R4, R5R4, R5: erster, zweiter Entstörwiderstand, Widerstandfirst, second suppression resistor, resistance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Standard ISO 17458 [0002]
Standard ISO 11898 [0002]

Claims

Bus and communication system comprising a first and a second electrical transmission line ( 4.1 . 4.2 ) for transmitting a data signal and for transmitting electrical energy between at least two nodes ( 1 . 2 ), the transmission lines ( 4.1 . 4.2 ) at at least one node designed as a termination node ( 1 . 2 ) are connected to one another via a termination network of resistors (R1, R2, R3) and optionally to a reference ground (M), characterized in that the data signal is designed as a DC-free differential signal and via a respective decoupling capacitor (C.1, C.2 ) on the transmission lines ( 4.1 . 4.2 ), wherein at the at least one termination node the transmission lines ( 4.1 . 4.2 ) are additionally connected via the respective one decoupling capacitor (C.1, C.2) to the termination network of resistors (R1, R2, R3).

Bus and communication system according to claim 1, characterized in that at least one node ( 1 . 2 ) as a supply node ( 1 ) and a power output module ( 5 ), which in each case via an inductance (L.1, L.2) electrical energy in the transmission lines ( 4.1 . 4.2 ) and that at least one node ( 1 . 2 ) as a terminal ( 2 ) and a power extraction module ( 6 ), which in each case via an inductance (L.1, L.2) electrical energy from the transmission lines ( 4.1 . 4.2 ) removes.

Bus and communication system according to one of the preceding claims, characterized in that in at least one node formed as a termination node ( 1 . 2 ) in each case parallel to a decoupling capacitor (C.1, C.2) a suppression resistor (R4, R5) is connected and the termination network of resistors (R1, R2, R3) establishes a connection to the reference ground (M).