DE102016100176A1 - System und Verfahren für ein Netz mit niedriger Emission - Google Patents

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Abstract

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält ein Verfahren zum Betreiben eines digitalen Zweidraht-Busses Anlegen einer Bias-Spannung an den digitalen Zweidraht-Bus an einem ersten Schnittstellenknoten, Messen einer Gleichtaktspannung des digitalen Zweidraht-Busses an dem ersten Schnittstellenknoten und Anpassen den Bias-Schaltung an dem ersten Schnittstellenknoten basierend auf der gemessenen Gleichtaktspannung.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf elektronische Schaltungen und Kommunikation und in speziellen Ausführungsformen auf ein System und Verfahren für ein Netz mit niedriger Emission.
  • In zahlreichen Anwendungen, insbesondere in der Automobilindustrie, wird ein Steuereinheitsbereichsnetz-Bus (Controller Area Network Bus, CAN-Bus) verwendet, um zu ermöglichen, dass Mikrosteuereinheiten (micro controllers) und Vorrichtungen innerhalb eines Fahrzeugs oder Systems ohne Verwenden eines Host-Computers miteinander kommunizieren. Ein CAN-Bus verwendet ein nachrichtenbasiertes Protokoll, das spezifisch für Automobilanwendungen entworfen ist; das CAN-Bus-Protokoll wird jedoch jetzt auch in Bereichen wie z. B. Luftfahrt, Marine, Industrieautomatisierung und medizinischem Gerät verwendet.
  • Die Entwicklung des CAN-Bus-Protokolls startete in der Robert Bosch GmbH. Das Protokoll wurde offiziell in dem Kongress des Verbands der Automobilingenieure ("Society of Automotive Engineers", SAE) in Detroit, Michigan, freigegeben, und die ersten CAN-Steuereinheit-Chips wurden durch Intel und Philips produziert. Bosch hat seither die CAN-Standards fortwährend erweitert. Beispielsweise hat Bosch CAN FD 1.0 freigegeben, das ein CAN-Protokoll mit einer flexiblen Datenrate beschreibt. Die CAN-FD-Spezifikation verwendet ein anderes Format, das unterschiedliche Datenlängen und variable Bitraten während Datenübertragung erlaubt.
  • Das CAN-Bus-Protokoll ist eines von fünf Protokollen, die in dem Fahrzeugdiagnosestandard für bordeigene Diagnostik II (OBD-II) verwendet werden. Der OBD-II-Standard ist in der Automobilindustrie wichtig und ist Pflicht für alle Personenkraftwagen und Kleinlastwagen, die seit 1996 in den Vereinigten Staaten verkauft wurden.
  • Als ein weiteres Beispiel kann ein modernes Kraftfahrzeug nicht weniger als 70 elektronische Steuereinheiten (electronic control unit, ECU) für verschiedene Teilsysteme aufweisen. Typischerweise ist der größte Prozessor die Kraftmaschinensteuereinheit, und andere werden beispielsweise für das Getriebe, das Airbag-System, das Antiblockiersystem (ABS), die Geschwindigkeitsregelung, die elektrische Servolenkung, die Audiosysteme, die elektrischen Fensterheber, das Spiegeleinstellsystem, das Batteriesystem oder das Ladesysteme für Hybrid-/Elektrofahrzeuge verwendet. Abhängig von dem System können einige unabhängig oder nahezu unabhängig arbeiten, während andere Systeme wesentliche Kommunikation mit verschiedenen zusätzlichen Systemen erfordern, um korrekt zu arbeiten. Das CAN-Bus-Protokoll erlaubt, dass diese ganz verschiedenen Systeme sicher, einfach und effizient zusammenwirken.
  • Das CAN-Bus-Protokoll enthält einen Standard für einen seriellen Multimaster-Bus zum Verbinden von ECUs, auch als Knoten bezeichnet, miteinander. Zwei oder mehr Knoten sind auf einem CAN-Bus verbunden und kommunizieren miteinander über den Bus. In unterschiedlichen Beispielen kann die Komplexität eines Knotens von einer einfachen I/O-Vorrichtung bis zu einem eingebetteten Computer mit einer CAN-Schnittstelle und hochentwickelter Software reichen. Einige Knoten können als ein Gateway wirken, um einem Standard-Computer zu ermöglichen, über einen USB- oder Ethernet-Anschluss mit den Vorrichtungen auf einem CAN-Netz zu kommunizieren.
  • Gemäß dem CAN-Bus-Protokoll kann jeder Knoten Nachrichten senden und empfangen. Eine Nachricht, die als ein Rahmen oder Telegramm bezeichnet sein kann, besteht primär aus einer ID (Kennung), die die Priorität der Nachricht repräsentiert, und bis zu acht Daten-Bytes. Das verbesserte CAN FD erweitert die Länge des Datenabschnitts bis auf 64 Bytes pro Nachricht oder Rahmen. Die Rahmen werden seriell auf den Bus übertragen, codiert in einem "Non return to zero"-Format (NRZ-Format), und jeder Rahmen kann durch alle Knoten empfangen werden.
  • Im Allgemeinen sind Vorrichtungen, die mit einem CAN-Bus verbunden sind, Sensoren, Aktuatoren und andere Steuervorrichtungen. Diese Vorrichtungen sind nicht direkt mit dem Bus verbunden, sondern über eine CAN-Steuereinheit. In verschiedenen Anwendungen können Emissionen elektromagnetischer Frequenzen (EMF-Emissionen) durch einen CAN-Bus produziert werden, und diese Emissionen können unter bestimmten Umständen nachteilige Effekte bewirken. Innovationen in CAN-Bus-Sender/Empfängern und zugeordneten Schaltungen können den Betrieb eines CAN-Busses unter verschiedenen Umständen verbessern. Es ist somit ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Zweidraht-Bus-Systeme zu verbessern. Dieses Ziel wird durch das Verfahren zum Betreiben eines digitalen Zweidraht-Busses nach Anspruch 1, den Schnittstellenknoten für einen Zweidraht-Bus nach Anspruch 14 und das Verfahren zum Betreiben eines Steuereinheitsbereichsnetzes (CAN) gemäß Anspruch 25 erreicht. Verschiedene Ausführungsformen und weitere Entwicklungen sind durch die abhängigen Ansprüche abgedeckt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält ein Verfahren zum Betreiben eines digitalen Zweidraht-Busses Anlegen einer Bias-Schaltung an den digitalen Zweidraht-Bus an einem ersten Schnittstellenknoten, Messen einer Gleichtaktspannung des digitalen Zweidraht-Busses an dem ersten Schnittstellenknoten und Anpassen den Bias-Schaltung an dem ersten Schnittstellenknoten basierend auf der gemessenen Gleichtaktspannung.
  • Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird jetzt auf die folgenden Beschreibungen zusammen mit den begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
  • 1 ein Systemdiagramm eines Zweidraht-Netzes einer Ausführungsform darstellt;
  • 2a und 2b Wellenformdiagramme von Signalen eines Zweidraht-Netzes darstellen;
  • 3a und 3b ein Netzmodell und ein Wellenformdiagramm für ein Zweidraht-Netz darstellen;
  • 4 ein Blockdiagramm einer Sender/Empfänger-Schaltung einer Ausführungsform darstellt;
  • 5 ein schematisches Diagramm einer weiteren Sender/Empfänger-Schaltung einer Ausführungsform darstellt;
  • 6 ein schematisches Diagramm einer Referenz-Bias-Schaltung gemäß dem Stand der Technik darstellt;
  • 7 ein schematisches Diagramm einer Referenz-Bias-Schaltung einer Ausführungsform darstellt;
  • 8a und 8b ein schematisches Diagramm einer weiteren Referenz-Bias-Schaltung einer Ausführungsform und ein zugehöriges Wellenformdiagramm darstellen;
  • 9 ein schematisches Diagramm einer weiteren Referenz-Bias-Schaltung einer Ausführungsform darstellt;
  • 10a und 10b ein schematisches Diagramm noch einer weiteren Referenz-Bias-Schaltung einer Ausführungsform und ein zugehöriges Wellenformdiagramm darstellen;
  • 11a und 11b ein schematisches Diagramm wiederum einer weiteren Referenz-Bias-Schaltung einer Ausführungsform und ein zugehöriges Wellenformdiagramm darstellen;
  • 12a und 12b ein schematisches Diagramm wiederum noch einer weiteren Referenz-Bias-Schaltung einer Ausführungsform und ein zugehöriges Wellenformdiagramm darstellen;
  • 13 ein schematisches Diagramm noch einer weiteren Referenz-Bias-Schaltung einer Ausführungsform darstellt;
  • 14 ein schematisches Diagramm einer Abtastschaltung einer Ausführungsform darstellt;
  • 15 ein schematisches Diagramm einer weiteren Abtastschaltung einer Ausführungsform darstellt;
  • 16 ein Wellenformdiagramm von Signalen in einem Zweidraht-Netz einer Ausführungsform darstellt; und
  • 17 ein Blockdiagramm eines Betriebsverfahrens einer Ausführungsform darstellt.
  • Entsprechende Bezugszeichen und Symbole in den unterschiedlichen Figuren beziehen sich im Allgemeinen auf entsprechende Teile, sofern nicht anders angegeben. Die Figuren sind gezeichnet, um deutlich die relevanten Aspekte der Ausführungsformen darzustellen, und sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet.
  • Das Herstellen und Verwenden verschiedener Ausführungsformen sind nachstehend genau beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen in einer großen Vielfalt spezifischer Kontexte anwendbar sind. Die diskutierten spezifischen Ausführungsformen sind lediglich erläuternd für die spezifischen Arten, verschiedene Ausführungsformen herzustellen und zu verwenden und sollten nicht als einschränkend gedeutet werden.
  • Es wird mit Bezug auf verschiedene Ausführungsformen in einem spezifischen Kontext beschrieben, und zwar elektronische Signalisierung und insbesondere Betrieb auf einem Steuereinheitsbereichsnetz-Bus (CAN-Bus). Einige der verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen enthalten Sender/Empfänger für einen CAN-Bus, Betreiben eines Zweidraht-CAN-Busses, Reduzieren der Emission elektromagnetischer Frequenzen (EMF-Emissionen) während des Betriebs eines CAN-Busses und Sender/Empfänger für einen Zweidraht-CAN-Bus mit reduzierten EMF-Emissionen. In anderen Ausführungsformen können Aspekte auch auf andere Anwendungen angewandt werden, die irgendeinen Typ von elektronischer Signalisierung, elektronischem Netz oder Kommunikationssystem einbeziehen, die irgendeine Form von digitalem Bus gemäß irgendeiner Art aus dem Stand der Technik enthalten.
  • Wenn elektrische Schaltsignale auf einer elektrischen Verbindung übertragen werden, können EMF-Emissionen erzeugt werden. Beispielsweise wenn digitale Signale auf einer Übertragungsleitung wie z. B. einem Busdraht übertragen werden, können EMF-Emissionen mit ähnlicher Frequenz wie die Schaltfrequenz des digitalen Signals erzeugt werden. Wenn die Frequenz der Signalschaltung ansteigt und die Länge der Übertragungsleitung ansteigt, können EMF-Emissionen Störungen verursachen oder andere Probleme produzieren. Als ein weiteres Beispiel kann ein CAN-Bus Signale enthalten, die mit hohen Frequenzen schalten, wie z. B. in der Größenordnung von Kilohertz oder Megahertz, und können Busleitungen oder Drähte enthalten, deren Länge Zentimeter oder Meter beträgt.
  • Gemäß verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen sind Operationen und Schaltungen mit reduzierten EMF-Emissionen beschrieben. In einigen Ausführungsformen wird ein Zweidraht-CAN-Bus mit einem hohen Draht CANH und einem tiefen Draht CANL während der Signalübertragung überwacht, und eine Gleichtaktspannung von dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL wird gemessen, wenn eine dominante Phase auf dem CAN-Bus vorhanden ist. Die dominante Phase kann beispielsweise identifiziert werden, wenn die Spannungsdifferenz zwischen dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL größer ist als ein Signalschwellenwert. Die rezessive Phase kann beispielsweise identifiziert werden, wenn die Spannungsdifferenz zwischen dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL unterhalb des Signalschwellenwerts ist. In verschiedenen Ausführungsformen wird die Gleichtaktspannung auf dem CAN-Bus gemessen, wenn die dominante Phase vorhanden ist, und Referenz-Bias-Spannungen, die an den CAN-Bus durch Empfängereinheiten, die an dem CAN-Bus angebracht sind, angelegt sind, werden basierend auf der gemessenen Gleichtaktspannung auf dem CAN-Bus angepasst.
  • In einigen Ausführungsformen können durch Anpassen der Referenz-Bias-Spannung, die an den CAN-Bus durch die Empfängereinheiten angelegt ist, Variationen der Gleichtaktspannung zwischen dem rezessiven Zustand, der durch die Referenz-Bias-Spannungen beeinflusst ist, die durch die Empfängereinheiten angelegt sind, und dem dominanten Zustand, der durch eine Sendereinheit, die sendet, beeinflusst ist, reduziert werden. Das Einstellen der Gleichtaktspannung in der rezessiven Phase basierend auf der Gleichtaktspannung in der dominanten Phase kann Gleichtaktvariationen reduzieren und dadurch EMF-Emissionen, die durch Gleichtaktvariationen verursacht sind, reduzieren. Die hier beschriebenen Ausführungsformen enthalten einige Beispielimplementierungen von Schaltungen und Verfahren zum Messen und Vorspannen eines digitalen Zweidraht-Busses in einigen spezifischen Kontexten. Ein Fachmann wird die Anwendbarkeit von Techniken der Ausführungsformen jenseits der spezifischen Schaltungen und Verfahren, die hier beschrieben sind, erkennen.
  • 1 stellt ein Systemdiagramm eines Zweidraht-Netzes 100 einer Ausführungsform dar, das einen ersten Sender/Empfänger 102 und einen zweiten Sender/Empfänger 104 enthält, die mit einem CAN-Bus 106 gekoppelt sind, der einen hohen Draht CANH und einen tiefen Draht CANL enthält. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist das Zweidraht-Netz 100 konfiguriert, gemäß den verschiedenen CAN-Protokollen für Bus-Kommunikation zu arbeiten. Der erste Sender/Empfänger 102 und der zweite Sender/Empfänger 104 können konfiguriert sein, als Sender oder Empfänger zu arbeiten. Das CAN-Protokoll enthält Rahmen oder Telegramme, die verschiedene Phasen enthalten, wie Fachleuten bekannt ist. Insbesondere enthält jedes CAN-Telegramm unter anderem beispielsweise eine Arbitrationsphase und eine Datenphase.
  • In einer Beispielausführungsform versuchen der erste Sender/Empfänger 102 und der zweite Sender/Empfänger 104 gleichzeitig, Daten über den CAN-Bus 106 zu senden. Während der Arbitrationsphase des CAN-Telegramms senden sowohl der erste Sender/Empfänger 102 als auch der zweite Sender/Empfänger 104 Prioritätswerte auf dem CAN-Bus 106. Basierend auf der Arbitrationsphase fährt der Sender mit höherer Priorität fort, in die Datenphase zu senden, und der Sender mit der niedrigeren Priorität hält das Senden an und fährt fort zu empfangen. In verschiedenen Ausführungsformen kann jeder Knoten ständig Daten empfangen, unabhängig davon, welcher Knoten sendet. Als ein Beispiel weist der erste Sender/Empfänger 102 eine höhere Priorität für ein erstes CAN-Telegramm auf und fährt mit dem Senden während der Datenphase des ersten Telegramms fort, während der zweite Sender/Empfänger 104 empfängt.
  • Gemäß einer Ausführungsform sendet der erste Sender/Empfänger 102 Daten TxD1 auf dem CAN-Bus 106. Der zweite Sender/Empfänger 104 empfängt die gesendeten TxD1 über den CAN-Bus 106 und gibt die empfangenen Daten als Daten RxD2 aus. Sowohl der erste Sender/Empfänger 102 als auch der zweite Sender/Empfänger 104 können mit verschiedenen Komponenten, die auf dem CAN-Bus 106 arbeiten und Daten zwischen Komponenten kommunizieren, gekoppelt sein. Zusätzlich erhalten sowohl der erste Sender/Empfänger 102 als auch der zweite Sender/Empfänger 104 Versorgungsspannungen VCC1 bzw. VCC2, niedrige Referenzspannungen GND1 bzw. GND2 und Eingangs/Ausgangs-Referenzspannungen (I/O-Referenzspannungen) VIO1 bzw. VIO2. In einigen Ausführungsformen können die I/O-Referenzspannungen VIO1 und VIO2 weggelassen werden, und die Versorgungsspannungen VCC1 und VCC2 können beispielsweise als I/O-Referenzen verwendet werden. Der erste Sender/Empfänger 102 und der zweite Sender/Empfänger 104 können Aktivierungs- oder Bereitschafts-Steuereingänge STB1 bzw. STB2 enthalten. In verschiedenen Ausführungsformen können die Referenz- und Versorgungsspannungen, die an jeden Sender/Empfänger oder Netzknoten auf einen CAN-Bus angelegt sind, unterschiedliche Werte aufweisen. Beispielsweise kann ein erster Spannungsregulierer, der mit dem ersten Sender/Empfänger 102 gekoppelt ist, eine 5,5 V-Versorgungsspannung zwischen der Versorgungsspannung VCC1 und der niedrigen Referenzspannung GND1 anlegen, während ein zweiter Spannungsregulierer, der mit dem zweiten Sender/Empfänger 104 gekoppelt ist, eine 4,5 V-Versorgungsspannung zwischen der Versorgungsspannung VCC2 und der niedrigen Referenzspannung GND2 anlegen kann.
  • In verschiedenen Ausführungsformen ist der Lastwiderstand RLD zwischen den hohen Draht CANH und den tiefen Draht CANL gekoppelt. In einigen Ausführungsformen weist der Lastwiderstand RLD einen Widerstand von 60 Ω auf. In anderen Ausführungsformen kann der Widerstandswert des Lastwiderstands RLD ein anderer Wert sein. In einer speziellen Ausführungsform kann der Lastwiderstand RLD durch eine Spannungsteilerschaltung mit einem Kondensator, der an einen Mittelknoten der Spannungsteilerschaltung gekoppelt ist, ersetzt werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können, wenn ein Sender/Empfänger wie z. B. der erste Sender/Empfänger 102 oder der zweite Sender/Empfänger 104 sendet, die nicht sendenden Sender/Empfänger oder Empfänger die Gleichtaktspannung VCM auf dem CAN-Bus 106 von dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL messen. Basierend auf der gemessenen Gleichtaktspannung VCM kann jeder Sender/Empfänger eine Referenz-Bias-Spannung anpassen, die an den CAN-Bus 106 durch den Sender/Empfänger angelegt wird. In einigen Ausführungsformen können empfangende Knoten, wie z. B. der zweite Sender/Empfänger 104, wenn der erste Sender/Empfänger 102 sendet, Messung der Gleichtaktspannung, VCM-Messung, während der Datenphase eines CAN-Telegramms ausführen und die Referenz-Bias-Spannung basierend auf der gemessenen Gleichtaktspannung anpassen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen sind der erste Sender/Empfänger 102 und der zweite Sender/Empfänger 104 Beispiele für ein vernetztes System, das auf dem CAN-Bus 106 arbeitet und das irgendeine Anzahl von Sender/Empfängern enthalten kann. Ferner können in anderen Ausführungsformen verschiedene andere Bus-Protokolle anstelle der verschiedenen CAN-Protokolle implementiert sein, während sie ähnliche Techniken von Ausführungsformen einsetzen, wie sie hier beschrieben sind.
  • 2a und 2b stellen Wellenformdiagramme von Signalen eines Zweidraht-Netzes dar. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen stellt das Wellenformdiagramm 101a in 2a Signale auf einem CAN-Bus dar. Während der Zeit trec ist ein rezessives Signal auf dem CAN-Bus vorhanden, und der hohe Draht CANH und der tiefe Draht CANL weisen denselben oder annähernd denselben Signalpegel auf. Wenn ein rezessives Signal während der Zeit trec vorhanden ist, kann das Gleichtaktsignal oder die Spannung VCM in einigen Fällen einen ersten Wert aufweisen. Weiter, während der Zeit trec, ist das gesendete Signal TxD als logisch hoch oder 1 gezeigt, und das empfangene Signal RxD ist ebenfalls als logisch hoch gezeigt.
  • Während der Zeit tdom ist ein dominantes Signal auf dem CAN-Bus vorhanden, und der hohe Draht CANH und der tiefe Draht CANL weisen unterschiedliche Signalpegel auf. Wenn ein dominantes Signal während der Zeit tdom vorhanden ist, kann die Gleichtaktspannung VCM einen zweiten Wert aufweisen, der von dem ersten Wert in der Zeit trec verschieden ist und insbesondere während der Bitübergänge auf dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL variieren kann. In solchen Ausführungsformen kann die Symmetrie der Übergänge auf dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL die Gleichtaktspannung VCM beeinträchtigen. Weiter, während der Zeit tdom, ist das gesendete Datensignal TxD als logisch tief oder 0 gezeigt, was den Signalen auf dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL entspricht. Nach einer kurzen Verzögerung geht das empfangene Datensignal RxD zu logisch tief über basierend auf dem gesendeten Datensignal TxD, das über den CAN-Bus empfangen wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen stellt das Wellenformdiagramm 101b in 2b eine Reihe von Bitübergängen auf dem CAN-Bus dar. Das Differenzsignal Vdiff stellt die Spannungsdifferenz zwischen dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL dar. Während das gesendete Datensignal TxD Daten auf dem CAN-Bus befördert, repräsentiert das Differenzsignal Vdiff die Daten, die auf dem CAN-Bus befördert werden. Ein CAN-Protokollhandler kann in einer Sender/Empfängereinheit enthalten sein. Der Protokollhandler kann arbeiten, um CAN-Telegramme zu identifizieren und Abtastzeiten zu organisieren. Basierend auf dem Protokollhandler kann das empfangene Datensignal RxD an spezifischen Abtastpunkten abgetastet werden. Für ein CAN-Protokoll ist jedem Bit eine spezielle Bit-Zeit zugeteilt. Ein Protokollhandler kann einen Sender/Empfänger steuern, Abtastpunkte an zwischen 70 % und 80 % der Bit-Zeit während eines CAN-Telegramms anzuordnen, um jedes Bit der gesendeten Daten abzutasten. In anderen Ausführungsformen können Abtastpunkte an jedem Punkt in der Bit-Zeit angeordnet sein. Ferner, wie Fachleuten bekannt ist, kann der Betrieb eines Protokollhandlers für unterschiedliche Protokolle modifiziert sein, wie z. B. CAN mit flexibler Datenrate (CAN FD).
  • Die 3a und 3b stellen ein Netzmodell für ein Zweidraht-Netz 110 und ein zugehöriges Wellenformdiagramm 111 dar. Das Zweidraht-Netz 110 enthält die Sender/Empfänger 112_1–112_n, die mit dem CAN-Bus 114 gekoppelt sind, der den hohen Draht CANH, den tiefen Draht CANL enthält, und den Lastwiderstand RLD, der zwischen den hohen Draht CANH und den tiefen Draht CANL gekoppelt ist. In dem Zweidraht-Netz 110 ist der Sender/Empfänger 112_1 als ein Sender modelliert, während die Sender/Empfänger 112_2–112_n als Empfänger modelliert sind. Basierend auf diesem Modell enthält der Sender/Empfänger 112_1, d. h. der Sender, einen Hochseiten-Treiber 115 und einen Tiefseiten-Treiber 116, der mit dem hohen Draht CANH bzw. dem tiefen Draht CANL gekoppelt ist und über den Spannungsregulierer 118 mit einer Versorgungsspannung gleich VCCtx – VGND1 versorgt wird.
  • Die Sender/Empfänger 112_1–112_n stellen Referenz-Bias-Spannungen an jedem entsprechenden CAN-Bus-Knoten durch die Widerstände RH1–RHn und RL1–RLn ein basierend auf den Referenz-Bias-Versorgungen 120_1–120_n, die die Bias-Spannungen VT1–VTn bereitstellen, und tiefen Referenz-Versorgungen 122_1–122_n, die die Referenzspannungen VGND1–VGNDn modellieren. Die Referenzspannungen VGND1–VGNDn sind Referenzspannungen für jeden jeweiligen Knoten und sind beispielsweise durch Erdungs-Verbindungen (GND-Verbindungen) für jeden Knoten bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen kann jede der Referenz- oder Erdungs-Spannungen VGND1–VGNDn einen unterschiedlichen Wert aufweisen. Während Zeiten, wenn rezessive Signale auf dem CAN-Bus 114 sind, wird die Gleichtaktspannung VCM auf dem CAN-Bus stärker durch die Bias-Spannungen VTi und die Referenzspannungen VGNDi beeinflusst. Während Zeiten, wenn dominante Signale auf dem CAN-Bus 114 sind, kann die Gleichtaktspannung VCM stärker durch den Sender, d. h. den Sender/Empfänger 112_1, beeinflusst sein und insbesondere durch die Versorgungsspannung gleich VCCtx – VGND1, den Hochseiten-Treiber 115, den Tiefseiten-Treiber 116 und den Lastwiderstand RLD. In einigen Ausführungsformen kann der Hochseiten-Treiber 115 einen ON-Widerstand von etwa 20 Ω aufweisen, der Tiefseiten-Treiber 116 kann einen ON-Widerstand von etwa 20 Ω aufweisen und der Lastwiderstand RLD kann einen Widerstand von 60 Ω aufweisen. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Gleichtaktspannung VCM von dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL wie folgt berechnet werden. Die Spannung auf dem hohen Draht CANH kann unter Verwendung der Gleichung VCANH = VCCtx·(1 – RHSon÷(RHSon + RLSon + RLD)) + VGND1, berechnet werden, und die Spannung auf dem tiefen Draht CANL kann unter Verwendung der Gleichung VCANL = VCCtx·(RLSon÷(RHSon + RLSon + RLD)) + VGND1, berechnet werden, wobei RHSon der ON-Widerstand des Hochseiten-Treibers 115 ist und RLSon der ON-Widerstand der Tiefseiten-Treibers 116 ist. Unter Verwendung dieser Werte für VCANH und VCANL kann die Gleichtaktspannung VCM unter Verwendung der Gleichung VCM = (VCANH + VCANL)÷2 = (VCCtx÷2) + VGND1, berechnet werden, wenn der ON-Widerstand des Hochseiten-Treibers 115 (RHSon) gleich dem ON-Widerstand des Tiefseiten-Treibers 116 (RLSon) ist.
  • Wenn der CAN-Bus 114 Schalten zwischen dominanten und rezessiven Signalen zeigt, die zwischen dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL vorhanden sind, kann sich die Gleichtaktspannung VCM zu unterschiedlichen Werten bewegen oder springen, weil die Gleichtaktspannung VCM stärker durch unterschiedliche Komponenten mit unterschiedlichen Spannungsversorgungen in dem rezessiven Zustand und dem dominanten Zustand beeinflusst wird, und die unterschiedlichen Spannungsversorgungen können nicht dieselbe Versorgungs- oder Referenzspannung an jedem Knoten enthalten. In einem Netz, das mehrere Knoten enthält, d. h. n Knoten für die Sender/Empfänger 112_1–112_n, kann jeder Knoten einer getrennten Komponente mit getrennten Spannungsregulieren und -versorgungen entsprechen. Somit wird, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, die Gleichtaktspannung VCM während einer Zeit gemessen, wenn ein dominantes Signal auf dem CAN-Bus 114 ist, und die Referenz-Bias-Spannungen 120_1–120_n werden basierend auf der gemessenen Gleichtaktspannung VCM angepasst, um Sprünge oder Variationen in der Gleichtaktspannung auf dem CAN-Bus 114 zu reduzieren.
  • Basierend auf dem Modell für das Zweidraht-Netz 110 stellt das Wellenformdiagramm 111 das erste Datenübertragungssignal TX1, das von einem ersten Sender/Empfänger ausgeht, wie z. B. dem Sender/Empfänger 112_1, und das zweite Datenübertragungssignal TX2, das von einem zweiten Sender/Empfänger ausgeht, wie z. B. dem Sender/Empfänger 112_2, dar. Wie gezeigt, geht der CAN-Bus, wie z. B. der CAN-Bus 114, wenn das Datenübertragungssignal in einen logisch tiefen Zustand übergeht, in den dominanten Zustand über und die Gleichtaktspannung VCM springt oder variiert. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird die Gleichtaktspannung VCM während des dominanten Zustands gemessen, und die Referenz-Bias-Spannungen, die von den verschiedenen Knoten angelegt werden, die mit dem CAN-Bus gekoppelt sind, können basierend auf der gemessenen Gleichtaktspannung VCM angepasst werden, um den Sprung zwischen dominanten und rezessiven Zuständen auf dem CAN-Bus zu reduzieren.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen geht das zweite Datenübertragungssignal TX2 von einem zweiten Sender/Empfänger aus, und der Sprung der entsprechenden Gleichtaktspannung VCM ist nicht gleich dem Sprung der Gleichtaktspannung VCM, die von dem ersten Sender/Empfänger ausgeht. Somit kann in verschiedenen Ausführungsformen die Referenz-Bias-Spannung, die an jeden Knoten angelegt ist, wiederholt basierend auf gemessenen Gleichtaktspannungen VCM, die während unterschiedlicher CAN-Telegramme, die von mehreren Sender/Empfängern ausgehen, gemessen werden, aktualisiert werden. Verschiedene Sender/Empfänger-Schaltungen von Ausführungsformen und Referenz-Bias-Schaltungen sind hier nachstehend mit Bezug auf die Figuren weiter beschrieben.
  • 4 stellt ein Blockdiagramm einer Sender/Empfänger-Schaltung 130 einer Ausführungsform dar, die den Sender/Empfänger 132, den Empfänger 134, die Steuerschaltung 136 und die Bias-Referenzschaltung 138 enthält. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen sendet der Sender/Empfänger 130 Signale über den hohen Draht CANH und den tiefen Draht CANL von dem Sender 132 und empfängt Signale über den hohen Draht CANH und den tiefen Draht CANL an dem Empfänger 134. Sendedatensignale TxD und Steuersignale zum Senden werden dem Sender 132 über das Sendesignal TXCTL von der Steuerschaltung 136 zugeführt. Ähnlich werden Steuersignale zum Empfangen dem Empfänger 134 über das Empfängersignal RXCTL von der Steuerschaltung 136 zugeführt, um das Empfangsdatensignal RxD zu erhalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen misst die Bias-Referenzschaltung 138 die Gleichtaktspannung VCM von dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL oder tastet sie ab und passt die Referenz-Bias-Spannung VREF, die an den hohen Draht CANH und den tiefen Draht CANL angelegt ist, basierend auf der gemessenen Gleichtaktspannung VCM an. In solchen Ausführungsformen kann die Gleichtaktspannung VCM während eines dominanten Zustands gemessen werden, während die Referenz-Bias-Spannung VREF angepasst wird, um die Gleichtaktspannung VCM während eines rezessiven Zustands zu beeinflussen. In einer Ausführungsform misst die Bias-Referenzschaltung 138 die Gleichtaktspannung VCM während eines dominanten Zustands, wenn der Sender 132 inaktiv ist und der Empfänger 134 aktiv ist und empfängt. In anderen Ausführungsformen kann die Bias-Referenzschaltung 138 die Gleichtaktspannung VCM auch während dominanter Zustände getrieben durch den Sender 132 messen.
  • In einigen spezifischen Ausführungsformen ist die Spannung auf dem hohen Draht CANH als VCANH bezeichnet, die Spannung auf dem tiefen Draht CANL ist als VCANL bezeichnet, und die Gleichtaktspannung VCM ist durch den Ausdruck VCM = (VCANH + VCANL)÷2 gegeben. In einer speziellen Ausführungsform ist die Referenz-Bias-Spannung VREF so eingestellt, dass sie gleich der gemessenen Gleichtaktspannung VCM aus einem dominanten Zustand ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Bias-Referenzschaltung 138 die Gleichtaktspannung VCM gemäß zahlreichen Ausführungsformen messen oder abtasten, wie z. B. nachstehend mit Bezug auf die anderen Figuren beschrieben. Die Referenz-Bias-Spannung VREF kann über den hohen Bias-Widerstand RBH und den tiefen Bias-Widerstand RBL angelegt werden. In einigen Ausführungsformen können der hohe Bias-Widerstand RBH und der tiefe Bias-Widerstand RBL einen Widerstandswert aufweisen, der im Bereich von 100 Ω bis 3 kΩ ist. In einer spezifischen Ausführungsform können der hohe Bias-Widerstand RBH und der tiefe Bias-Widerstand RBL jeweils einen Widerstandswert von etwa 1 kΩ aufweisen.
  • In verschiedenen Ausführungsformen sind die Widerstände RH und RL zwischen dem Empfänger 134 und dem hohen Draht CANH bzw. dem tiefen Draht CANL enthalten. In einigen spezifischen Ausführungsformen können die Widerstände RH + RBH und RL + RBL Widerstandswerte aufweisen, die im Bereich von 5 kΩ bis 50 kΩ sind, wie beispielsweise durch den ISO-11898-5-Standard definiert. In verschiedenen Ausführungsformen arbeiten die Widerstände RH und RL mit dem hohen Bias-Widerstand RBH und dem tiefen Bias-Widerstand RBL als ein Eingangsteiler für den Empfänger 134, um die Spannung an dem CAN-Bus, die beispielsweise zwischen –40 V und +40 V sein kann, zu teilen und auf einen geeigneten Pegel, wie beispielsweise zwischen 1,5 V und 3,5 V, zu verschieben für einen Komparator, der in dem Empfänger 134 enthalten ist. In einigen Ausführungsformen kann RH vs. RBH und RL vs. RBL basierend auf einem Verhältnis zwischen den Widerständen eingestellt werden. In einigen Ausführungsformen kann das Verhältnis etwa 20 sein, d. h. RH/RBH = 20 und RL/RBL = 20. In anderen Ausführungsformen können die Verhältnisse andere Werte aufweisen. Wenn, als ein Beispiel, VCC = 5 V, VREF = 2,5 V, RH/RBH = 20 und RL/RBL = 20 ist, dann bedeutet eine Variation der Bus-Pegel CANH und CANL zwischen –40 V und 40 V eine Variation an dem Eingang des Empfängers zwischen: 2,5 V + (40 V – 2,5 V)·(RH÷(RBH + RH)) = 2,5 + 37,5·(1/21) = 4,28 V, und 2,5 V + (–2,5 V – 40 V)·(RL÷(RL + RBL)) = 0,47 V. Falls, als ein weiteres Beispiel, RH + RBH = 20 kΩ und RH/RBH = 20 ist, dann ist RBH = RH/21 = 952 Ω und RH = 19,04 kΩ. In einer spezifischen Ausführungsform weisen die Widerstände RH + RBH und RL + RBL einen Widerstandswert von 20 kΩ auf. In anderen alternativen Ausführungsformen können die Widerstände RH + RBH und RL + RBL andere Widerstandswerte aufweisen.
  • In einigen Ausführungsformen kann der Sender/Empfänger 130 ein Paketprodukt sein oder in einem Paketprodukt enthalten sein. In verschiedenen Ausführungsformen können I/O-Referenzspannungen VIO, Aktivierungs- oder Bereitschaftssteuerungseingabe STB, Sendedatensignal TxD, Versorgungsspannung VCC und tiefe Referenzspannung GND aus Schnittstelleschaltungen oder durch Anschlussstifte, die mit einem Sender/Empfänger-Paket oder einer integrierten Schaltung (IC) gekoppelt sind, bereitgestellt sein. Wie vorstehend beschrieben können mehrere Sender/Empfänger ähnlich dem Sender/Empfänger 130 mit einem CAN-Bus gekoppelt sein. In einigen Ausführungsformen kann jeder Sender/Empfänger verschiedene oder leicht verschiedene Versorgungsspannungen VCC oder tiefe Referenzspannungen GND erhalten. In einigen Ausführungsformen können einige Sender/Empfänger eine gemeinsame Erdung aufweisen, die mit der tiefen Referenzspannung GND gekoppelt ist, und beispielsweise eine unterschiedliche Versorgungsspannung VCC erhalten. In verschiedenen Ausführungsformen kann jeder Sender/Empfänger 130 in einem unterschiedlichen System mit unterschiedlichen Versorgungsspannungen und Steuersignalen sein, die für die spezifische Vorrichtung oder Anwendung für das jeweilige System geeignet sind. Somit passen verschiedene Sender/Empfänger von Ausführungsformen die Referenz-Bias-Spannung VREF an, um die Variationen der Gleichtaktspannung VCM trotz Betrieb mit unterschiedlichen Spannungsversorgungen zu reduzieren.
  • 5 stellt ein schematisches Diagramm einer weiteren Sender/Empfänger-Schaltung 140 einer Ausführungsform dar, die die Ausgangstreiberstufe 142, den Treiber 144, die Timeout-Schaltung 146, die Betriebsartsteuerung 148 und die Empfangseinheit 150 enthält. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält die Empfangseinheit 150 die Gleichtaktspannungsmessschaltung 152 und den Empfänger 154, die mit dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL gekoppelt sind. Die Gleichtaktspannungsmessschaltung 152 misst die Gleichtaktspannung VCM von dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL oder tastet sie ab. In einigen Ausführungsformen ist die Gleichtaktspannungsmessschaltung 152 eine Schaltung vom Abtast- und Halte-Typ, wie in 5 angegeben. In anderen Ausführungsformen kann die Gleichtaktspannungsmessschaltung 152 zahlreiche Variationen enthalten, wie mit Bezug auf die Abtastschaltung 212 in den nachstehenden 7–14 beschrieben ist.
  • In verschiedenen Ausführungsformen wird, basierend auf der gemessenen oder abgetasteten Gleichtaktspannung VCM, die spannungsgesteuerte Spannungsquelle (VCVS) 156 durch eine Ausgabe der Gleichtaktspannungsmessschaltung 152 gesteuert, um die Referenz-Bias-Spannung VREF anzupassen, die an den hohen Draht CANH und den tiefen Draht CANL über den Bias-Schalter 158, den hohen Bias-Widerstand RBH bzw. den tiefen Bias-Widerstand RBL angelegt ist.
  • In einigen Ausführungsformen enthält die Empfängereinheit 154 den Komparator 160, der eine Hystereseantwort zeigen kann, zum Erzeugen eines Ansteuersignals für die Ausgangstransistoren 170 und 172, die das Empfangsdatensignal RxD an dem Ausgangsanschluss oder Anschlussstift treiben. In einigen Ausführungsformen kann der Transistor 170 eine Vorrichtung vom p-Typ sein, und der Transistor 172 kann eine Vorrichtung vom n-Typ sein. Beispielsweise können die Transistoren 170 und 172 Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) vom p-Typ und bzw. n-Typ oder dergleichen sein. In anderen Ausführungsformen können die Transistoren 170 und 172 andere Vorrichtungstypen sein und können auch irgendeinen Transistortyp enthalten. In einigen Ausführungsformen wird die Empfängereinheit 154, die den Komparator 160 enthält, durch die Versorgungsspannung VCC versorgt und durch die Empfängerbetriebsartsteuerung RMCTL aus der Betriebsartsteuerung 148 gesteuert.
  • In verschiedenen Ausführungsformen stellt die Betriebsartsteuerung 148 außerdem Senderbetriebsartsteuerung TMCTL bereit, um die Timeout-Schaltung 146 zu steuern, die das Sendedatensignal TxD zu dem Treiber 144 befördert und verhindert, dass ein permanenter dominanter Zustand auf dem Bus getrieben wird, durch Deaktivieren der Ausgangstreiberstufe 142 nach einer definierten Timeout-Zeitspanne. Der Treiber 144 kann auch Übertemperaturschutz bereitstellen. Die I/O-Spannung VIO ist mit dem Transistor 170 über den I/O-Widerstand RIO2, um den Anschluss STB bereit zu halten oder zu aktivieren, und über den I/O-Widerstand RIO1 mit dem Anschluss, der das Sendedatensignal TxD befördert, gekoppelt.
  • In verschiedenen Ausführungsformen, wenn die Sender/Empfänger-Schaltung 140 sendet, erzeugt der Treiber 144 Treibersignale für den Hochseitentransistor 162 und den Tiefseitentransistor 164 basierend auf dem Sendedatensignal TxD. Der Ausgang von Transistor 162 treibt den hohen Draht CANH (Versorgungsspannung VCC) durch die Diode 166, und der Ausgang von Transistor 168 treibt den tiefen Draht CANL (tiefe Referenzspannung GND) durch die Diode 168. Die Sender/Empfänger-Schaltung 140 ist eine Implementierung einer Ausführungsform, und die spezifische Konfiguration kann anders angeordnet sein, mit verschiedenen Transistortypen und Schaltungskomponenten. Solche Variationen und Neuanordnungen sind in dem Bereich der vorstellbaren Ausführungsformen enthalten.
  • 6 stellt ein schematisches Diagramm der Referenz-Bias-Schaltung 1000 und der Empfängerschaltung 1010 gekoppelt mit einem CAN-Bus gemäß dem Stand der Technik dar. Die Referenz-Bias-Schaltung 1000 enthält den Rückführungs-Bias-Opamp 1005, den Spannungsteilerwiderstand RDIV1 und den Spannungsteilerwiderstand RDIV2. Wenn die zwei Widerstände den gleichen Widerstandswert aufweisen, teilen die Spannungsteilerwiderstände RDIV1 und RDIV2 die Versorgungsspannung und stellen (VCC – GND)÷2 für den positiven Eingangsanschluss des Rückführungs-Bias-Opamp 1005 bereit.
  • Der Rückführungs-Bias-Opamp 1005 enthält negative Rückführung von dem Ausgangsanschluss zu dem negativen Eingangsanschluss, um die Spannung an dem Ausgangsanschluss auf (VCC – GND)÷2 zu regulieren, was auf VCC÷2 vereinfacht werden kann, wenn GND als der Erdungs- oder Nullpotentialknoten betrachtet wird. In solchen Fällen stellt die Referenz-Bias-Schaltung 1000 VCC÷2 durch den hohen Bias-Widerstand RBH, den tiefen Bias-Widerstand RBL, den hohen Widerstand RH und den tiefen Widerstand RL für den hohen Draht CANH und den tiefen Draht CANL bereit. Die Empfängerschaltung 1010 empfängt auch Signale von dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL über den hohen Widerstand RH und den tiefen Widerstand RL an dem Empfangskomparator 1015. Wenn der Empfangskomparator 1015 Signale oberhalb eines spezifischen Schwellenwerts empfängt, geht das Empfangsdatensignal RxD über, um das empfangene Signal des dominanten Zustands anzugeben. Somit stellt das Empfangsdatensignal RxD digitale Signale basierend auf rezessiven und dominanten Zuständen auf dem CAN-Bus bereit.
  • 7 stellt ein schematisches Diagramm einer Referenz-Bias-Schaltung 200a einer Ausführungsform dar, die die Bias-Schaltung 202, die Empfängerschaltung 204 und die Referenzschaltung 206 enthält. Die Bias-Schaltung 202, Empfängerschaltung 204 und Referenzschaltung 206 sind jeweils mit dem CAN-Bus, der den hohen Draht CANH und den tiefen Draht CANL enthält, über den hohen Widerstand RH und den tiefen Widerstand RL gekoppelt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen legt die Bias-Schaltung 202 die Referenz-Bias-Spannung VREF an den CAN-Bus durch Verwenden des Rückführungs-Opamp 208 an. Die Referenz-Bias-Spannung VREF wird durch die Referenzschaltung 206 erzeugt. In den verschiedenen Ausführungsformen, die mit Bezug auf die 7–14 beschrieben sind, kann eine zusätzliche Schaltverbindung zwischen einer Referenz-Bias-Schaltung einer Ausführungsform und dem CAN-Bus gekoppelt sein, um die Referenz-Bias-Spannung VREF während spezieller Phasen oder Zustände anzulegen, wie beispielsweise mit Bezug auf den Bias-Schalter 158 in 5 beschrieben ist.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält die Referenzschaltung 206 die Abtastschaltung 212, die die Gleichtaktspannung VCM misst und die Referenz-Bias-Spannung VREF basierend auf der gemessenen Gleichtaktspannung VCM erzeugt. In einigen Ausführungsformen kann die Abtastschaltung 212 die Gleichtaktspannung VCM unter Verwendung verschiedener Messtechniken messen. Verschiedene Techniken von Ausführungsformen zum Messen und Abtasten der Gleichtaktspannung VCM sind hier nachstehend mit Bezug auf die anderen Figuren weiter beschrieben. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Abtastschaltung 212 die Gleichtaktspannung VCM basierend auf einem Abtaststeuersignal SPCTL abtasten, das gemäß verschiedenen Ausführungsformen beispielsweise durch die Empfängerschaltung 204, einen zusätzlichen Komparator oder einen Protokollhandler bereitgestellt sein kann.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann die Abtastschaltung 212 gesteuert sein, um die Gleichtaktspannung VCM während dominanter Zustände auf dem CAN-Bus abzutasten oder zu messen. In einigen Ausführungsformen wird das Abtasten oder Messen während Datenphasen von CAN-Telegrammen ausgeführt. In einigen spezifischen Ausführungsformen wird Abtasten oder Messen der Gleichtaktspannung VCM nicht in der Arbitrationsphase von CAN-Telegrammen ausgeführt. In einer noch spezifischeren Ausführungsform wird Abtasten oder Messen der Gleichtaktspannung VCM nur in der Datenphase von CAN-Telegrammen ausgeführt. In einigen Ausführungsformen wird die Abtastschaltung 212 durch das Abtaststeuersignal SPCTL gesteuert, nur während dominanter Zustände auf dem CAN-Bus abzutasten. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Abtastschaltung 212 eine Implementierung der Gleichtaktspannungsmessschaltung 152 sein, wie vorstehend mit Bezug auf 5 beschrieben.
  • In einigen Ausführungsformen kann eine optionale Klemmschaltung 214 nach der Abtastschaltung 212 enthalten sein, um die Referenz-Bias-Spannung VREF auf einen eingestellten Spannungsbereich einzugrenzen. In einer Ausführungsform begrenzt die Klemmschaltung 214 die Referenz-Bias-Spannung VREF auf einen Bereich von 2 V bis 3 V. In solchen Ausführungsformen wird die Klemmschaltung 214 die Referenz-Bias-Spannung VREF von dem Ausgang der Abtastschaltung 212 zu dem Rückführungs-Opamp 208 zuführen, wenn der Ausgang der Abtastschaltung 212 zwischen 2 V und 3 V ist. Wenn der Ausgang der Abtastschaltung 212 unterhalb 2 V oder oberhalb 3 V ist, klemmt die Klemmschaltung 214 die Referenz-Bias-Spannung VREF an 2 V bzw. 3 V. In anderen Ausführungsformen kann die Klemmschaltung 214 die Referenz-Bias-Spannung VREF auf einen Bereich einschränken, der außerhalb des Bereichs von 2 V bis 3 V ist. In einigen Ausführungsformen ist die Klemmschaltung 214 aus einer Referenz-Bias-Schaltung einer Ausführungsform weggelassen.
  • Die Empfängerschaltung 204 enthält den Empfängerkomparator 210, der das Empfangsdatensignal RxD basierend auf dominanten und rezessiven Signalen auf dem CAN-Bus erzeugt. Als ein Beispiel kann der Empfängerkomparator 210 ein Signal erzeugen, das einem dominanten Zustand entspricht, wenn die Differenz zwischen dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL größer als ein Schwellenwert von 0,7 V ist. In anderen Ausführungsformen kann der Empfängerkomparator 210 andere Schwellenspannungen aufweisen.
  • 8a und 8b stellen ein schematisches Diagramm einer weiteren Referenz-Bias-Schaltung 200b einer Ausführungsform und ein zugehöriges Wellenformdiagramm dar. Gemäß einigen Ausführungsformen enthält die Referenz-Bias-Schaltung 200b die Referenzschaltung 202, die Empfängerschaltung 204 und die Abtastschaltung 212, die ähnlich entsprechenden Komponenten arbeiten, die hier vorstehend mit Bezug auf 7 beschrieben sind. In einer Ausführungsform enthält die Abtastschaltung 212 die Flankendetektionsschaltung 220, den Abtastschalter 216 und den Abtastkondensator 218. Die Abtastschaltung 212 kann außerdem den Inverter 222, den hohen Abtastwiderstand RSH und den tiefen Abtastwiderstand RSL enthalten. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Flankendetektionsschaltung 220 ein Detektor für die ansteigende Flanke sein, um das Abtasten der Gleichtaktspannung VCM nur während der dominanten Phase zu initiieren.
  • In solchen Ausführungsformen tastet die Abtastschaltung 212 die Gleichtaktspannung VCM von dem CAN-Bus auf dem Abtastkondensator 218 ab, wenn der Abtastschalter 216 geschlossen ist. Die Flankendetektionsschaltung 220 und der Inverter 222 erzeugen die Schaltersteuerung SCTL, die den Abtastschalter 216 steuert, basierend auf detektierten Flanken von dem Empfangsdatensignal RxD. In einer Ausführungsform, wenn der CAN-Bus in einen dominanten Zustand übergeht, erzeugt die Empfängerschaltung 204 eine abfallende Flanke in dem Empfangsdatensignal RxD. Basierend auf der abfallenden Flanke, die durch den Inverter 222 detektiert wird, treibt der Flankendetektor 220 die Schaltersteuerung SCTL und dadurch den Abtastschalter 216 zu schließen. In solchen Ausführungsformen wird die Gleichtaktspannung VCM auf dem CAN-Bus auf dem Abtastkondensator 218 abgetastet.
  • Entsprechend der Referenz-Bias-Schaltung 200b der Ausführungsform, die in 8a dargestellt ist, bildet das Wellenformdiagramm, das in 8b dargestellt ist, relevante Signale zum Zweck der Erläuterung ab. In verschiedenen Ausführungsformen ist das Sendedatensignal TxD auf den CAN-Bus getrieben, wie gezeigt. Das Sendedatensignal TxD geht auf dem CAN-Bus zur Zeit t1 über, um in den dominanten Zustand einzutreten, wie durch das Differenzsignal Vdiff gezeigt ist, das die Spannungsdifferenz zwischen dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL ist. Wenn das Differenzsignal Vdiff ansteigt, löst die Spannungsdifferenz zwischen dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL aus, dass die Empfängerschaltung 204 entsprechend eine abfallende Flanke in dem Empfangsdatensignal RxD zu der Zeit t2 erzeugt. Die abfallende Flanke in dem Empfangsdatensignal RxD zu der Zeit t2 löst auch aus, dass die Abtastschaltung 212 einen Impuls für die Schaltersteuerung SCTL auslöst, um die Gleichtaktspannung VCM auf dem Abtastkondensator 218 abzutasten.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann die Gleichtaktspannung VCM eine Variation aufweisen, wie gezeigt, und das Abtasten, wenn das Empfangsdatensignal RxD eine abfallende Flanke erfährt, kann das Abtasten der Gleichtaktspannung VCM während wesentlicherer Variationen oder Spannungsübergängen vermeiden. Das Wellenformdiagramm, das in 8b gezeigt ist, stellt ferner wiederholte Abtastinstanzen dar. Das Sendedatensignal TxD zeigt eine abfallende Flanke zu der Zeit t3, und das Empfangsdatensignal RxD zeigt eine entsprechende abfallende Flanke zu der Zeit t4, die ein weiteres Abtasten das Gleichtaktspannung VCM zu der Zeit t4 auslöst. Ähnlich zeigt das Sendedatensignal TxD zeigt eine weitere abfallende Flanke zu der Zeit t5, und das Empfangsdatensignal RxD zeigt die entsprechende abfallende Flanke zu der Zeit t6, die ein weiteres Abtasten das Gleichtaktspannung VCM zu der Zeit t6 auslöst. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Abtastschaltung 212 konfiguriert, so dass Flanken, die dominanten Zuständen auf dem CAN-Bus entsprechen, das Abtasten der Gleichtaktspannung VCM auslösen. In spezifischen Ausführungsformen tastet die Abtastschaltung 212 die Gleichtaktspannung VCM nur während dominanter Zustände auf dem CAN-Bus ab. In andere alternativen Ausführungsformen tastet die Abtastschaltung 212 die Gleichtaktspannung VCM zu jeder Zeit während des Betriebs ab. In einigen Ausführungsformen kann ein Verzögerungsblock (nicht gezeigt) zwischen dem Flankendetektor 220 und dem Abtastschalter 216 eingefügt sein, um das Abtasten weiter in die dominante Phase zu verzögern.
  • 9 stellt ein schematisches Diagramm einer weiteren Referenz-Bias-Schaltung 200c einer Ausführungsform dar, die die Referenzschaltung 202, die Empfängerschaltung 204 und die Abtastschaltung 212 enthält, die ähnlich entsprechenden Komponenten arbeiten, die hier vorstehend mit Bezug auf die 7, 8a und 8b beschrieben sind. Gemäß einer Ausführungsform enthält die Referenz-Bias-Schaltung 200c auch den Abtastkomparator 224. In dieser Ausführungsform wird die Ausgabe des Abtastkomparators 224 als die Eingabe in den Flankendetektor 220 verwendet. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Empfängerschaltung 204 das Empfangsdatensignal RxD basierend auf einem ersten Schwellenwert von dem Empfängerkomparator 210 erzeugen, wie hier vorstehend beschrieben. In solchen Ausführungsformen erzeugt der Abtastkomparator 224 Ausgangssignale basierend auf Signalen auf dem CAN-Bus, ähnlich dem Empfängerkomparator 210, basierend auf einem zweiten Schwellenwert. Der zweite Schwellenwert ist in einigen Ausführungsformen größer als der erste Schwellenwert. Wenn das Empfangsdatensignal RxD eine abfallende Flanke zeigt, kann die Ausgabe des Abtastkomparators 224 nach einer kurzen Verzögerung ebenfalls eine abfallende Flanke zeigen. Die kurze Verzögerung stammt von der vermehrten Zeit, die für die Spannungsdifferenz verwendet wird, während dominanter und rezessiver Zustandsübergänge, zwischen dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL, um die höhere Spannung des zweiten Schwellenwerts des Abtastkomparators 224 im Vergleich zu dem ersten Schwellenwert des Empfängerkomparators 210 zu erreichen. Als ein Beispiel kann der Empfängerkomparator 210 einen Spannungsschwellenwert von 0,7 V aufweisen, während der Abtastkomparator 224 einen Spannungsschwellenwert von 1,4 V aufweisen kann. In verschiedenen Ausführungsformen können zahlreiche Spannungswerte für beide Schwellenwerte verwendet werden. In einer alternativen Ausführungsform ist der erste Schwellenwert von dem Empfängerkomparator 210 größer als der zweite Schwellenwert von dem Abtastkomparator 224.
  • Wie hier vorstehend mit Bezug auf die 8a und 8b beschrieben, kann die Gleichtaktspannung VCM Variationen zeigen. Durch Verwenden eines höheren zweiten Schwellenwerts mit dem Abtastkomparator 224 kann Abtasten nach einigen oder allen wesentlichen Variationen in der Gleichtaktspannung VCM, die während dominanter und rezessiver Zustandsübergänge auf dem CAN-Bus auftreten. ausgeführt werden.
  • 10a und 10b stellen ein schematisches Diagramm noch einer weiteren Referenz-Bias-Schaltung 200d einer Ausführungsform und ein zugehöriges Wellenformdiagramm dar. Gemäß einigen Ausführungsformen enthält die Referenz-Bias-Schaltung 200d die Referenzschaltung 202 und die Empfängerschaltung 204, die ähnlich entsprechenden Komponenten arbeiten, die hier vorstehend mit Bezug auf die 7, 8a und 8b beschrieben sind, und die Referenz-Bias-Schaltung 200d enthält außerdem die Abtastschaltung 212, die eine weitere Implementierung einer Ausführungsform enthält. In einer solchen Ausführungsform ist die Abtastschaltung 212 in der Referenz-Bias-Schaltung 200d konfiguriert, eine Mittelungsfunktion während einer Abtastzeit auszuführen. In solchen Ausführungsformen kann die Abtastschaltung 212 ein Flipflop 226, einen Inverter 228, eine Verzögerungsschaltung 230, einen hohen Abtastwiderstand RSH, einen tiefen Abtastwiderstand RSL, den Abtastschalter 216 und den Abtastkondensator 218 enthalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird, wie ähnlich hier vorstehend mit Bezug auf die 8a und 8b beschrieben, wenn das Empfangsdatensignal RxD eine abfallende Flanke zeigt, die von einem Zustandsübergang von rezessiv zu dominant auf dem CAN-Bus stammt, die Abtastschaltung 212 durch das Empfangsdatensignal RxD gesteuert. Basierend auf dem Empfangsdatensignal RxD empfängt das Flipflop 226 ein Eingangstaktsignal aus dem Inverter 228, das bewirkt, dass die Ausgabe von Flipflop 226 die Schaltersteuerung SCTL treibt, den Abtastschalter 216 zu schließen. Das Flipflop 226 fährt mit dem Treiben des Abtastschalters 216 in dem leitenden Zustand während des dominanten Zustands auf dem CAN-Bus fort, bis die Verzögerungsschaltung 230 ein Zurücksetzen des Flipflops 226 erzeugt. In solchen Ausführungsformen kann der Abtastkondensator 218 eine Mittelungsfunktion der gemessenen Gleichtaktspannung VCM während des dominanten Zustands auf dem CAN-Bus bereitstellen.
  • Entsprechend der Referenz-Bias-Schaltung 200d der Ausführungsform, die in 10a dargestellt ist, bildet das Wellenformdiagramm, das in 10b dargestellt ist, relevante Signale zum Zweck der Erläuterung ab. In verschiedenen Ausführungsformen ist das Sendedatensignal TxD auf den CAN-Bus von einem Sendeknoten getrieben, wie gezeigt. In 10b geht das Sendedatensignal TxD auf dem CAN-Bus zu der Zeit t1 über, um in den dominanten Zustand einzutreten, wie ähnlich hier vorstehend mit Bezug auf 8b beschrieben und durch das Differenzsignal Vdiff gezeigt ist. Wenn das Differenzsignal Vdiff ansteigt, löst diese Spannungsdifferenz zwischen dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL aus, dass die Empfängerschaltung 204 entsprechend eine abfallende Flanke in dem Empfangsdatensignal RxD zu der Zeit t2 erzeugt. Die abfallende Flanke in dem Empfangsdatensignal RxD zu der Zeit t2 löst ebenfalls aus, dass die Abtastschaltung 212 mit dem Abtasten der Gleichtaktspannung VCM auf dem Abtastkondensator 218 beginnt und dass die Verzögerungsschaltung 230 eine Verzögerungszeit einleitet. In solchen Ausführungsformen fährt das Flipflop 226 fort, den Abtastschalter 216 zu treiben, um zu ermöglichen, dass der Abtastkondensator 218 eine Tiefpassfilterfunktion oder eine Mittelungsfunktion bereitstellt, bis die Verzögerungsschaltung 230 ein Rücksetzsignal für das Flipflop 226 nach der Verzögerungszeit ∆t erzeugt.
  • Wie ähnlich hier vorstehend mit Bezug auf 8b beschrieben, kann die Gleichtaktspannung VCM Variationen aufweisen, wie in 10b gezeigt ist, insbesondere während Übergängen vom rezessiven zum dominanten Zustand. In einigen Ausführungsformen kann das Mitteln der gemessenen Gleichtaktspannung VCM während des dominanten Zustands auf dem CAN-Bus eine genauere Messung der Gleichtaktspannung VCM erzeugen. Wie gezeigt beginnt das Mitteln zu der Zeit t2 basierend auf dem Empfangsdatensignal RxD und endet zu der Zeit t2 + ∆t basierend darauf, dass die Verzögerungsschaltung 230 das Flipflop 226 zurücksetzt. Einige Zeit nach t2 + ∆t, zu der Zeit t3, geht das Sendedatensignal TxD zurück zu einem logisch hohen Zustand über, um zu dem rezessiven Zustand auf dem CAN-Bus zurückzukehren. 10b stellt außerdem zusätzliche mittelnde Messungen der Gleichtaktspannung VCM dar, die zu der Zeit t4 und der Zeit t5 initiiert werden, die abfallenden Flanken des Empfangsdatensignals RxD entsprechen. In einigen alternativen Ausführungsformen wird das Mitteln während kürzerer oder längerer Zeitspannen während des dominanten Zustands auf dem CAN-Bus ausgeführt. Beispielsweise kann in alternativen Ausführungsformen die Abtastschaltung 212 gesteuert werden, die Gleichtaktspannung VCM während irgendeines Abschnitts der Zeit zwischen der fallenden Flanke des Empfangsdatensignals RxD zu der Zeit t2 und der ansteigenden Flanke des Sendedatensignals TxD zu der Zeit t3 zu messen und zu mitteln. In anderen Ausführungsformen kann die Gleichtaktspannung VCM unter Verwendung anderer Schaltungskonfigurationen gemessen und gemittelt werden.
  • 11a und 11b stellen ein schematisches Diagramm noch einer weiteren Referenz-Bias-Schaltung 200e einer Ausführungsform und ein zugehöriges Wellenformdiagramm dar. Gemäß einigen Ausführungsformen enthält die Referenz-Bias-Schaltung 200e die Referenzschaltung 202, die Empfängerschaltung 204 und die Abtastschaltung 212, die ähnlich entsprechenden Komponenten arbeiten, die hier vorstehend mit Bezug auf die 10a und 10b beschrieben sind, und die Referenz-Bias-Schaltung 200e enthält außerdem den Abtastkomparator 224, wie hier vorstehend mit Bezug auf 9 beschrieben. In solchen Ausführungsformen arbeitet die Referenz-Bias-Schaltung 200e, um die Gleichtaktspannung VCM auf ähnliche Weise zu messen und zu mitteln, wie mit Bezug auf die Referenz-Bias-Schaltung 200d beschrieben ist, jedoch unter Verwendung eines zweiten Schwellenwerts von dem Abtastkomparator 224, um die Messung zu beginnen. Der zweite Schwellenwert des Abtastkomparators 224 kann höher sein als der erste Schwellenwert des Empfängerkomparators 210. In solchen Ausführungsformen geht das Empfangsdatensignal RxD über, wenn die Differenz zwischen dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL den ersten Schwellenwert übersteigt, und der Ausgang des Abtastkomparators 224 geht über, um das Messen und Mitteln der Gleichtaktspannung VCM in der Abtastschaltung 212 zu beginnen, wenn die Differenz zwischen dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL den zweiten Schwellenwert übersteigt.
  • Beispielsweise kann der erste Schwellenwert 0,7 V sein, und der zweite Schwellenwert kann 1,4 V sein. In einigen Ausführungsformen kann der erste Schwellenwert im Bereich von 0,5 V bis 1 V sein, und der zweite Schwellenwert kann im Bereich von 1 V bis 2 V sein. In anderen Ausführungsformen kann sowohl der erste als auch der zweite Schwellenwert jeweils einen anderen Wert außerhalb dieser Bereiche annehmen. In einer alternativen Ausführungsform kann der zweite Schwellenwert kleiner sein als der erste Schwellenwert.
  • Entsprechend der Referenz-Bias-Schaltung 200e der Ausführungsform, die in 11a dargestellt ist, bildet das Wellenformdiagramm, das in 11b dargestellt ist, relevante Signale zum Zweck der Erläuterung ab. In verschiedenen Ausführungsformen ist das Sendedatensignal TxD auf den CAN-Bus von einem Sendeknoten getrieben, wie gezeigt. Das Sendedatensignal TxD geht auf dem CAN-Bus zu der Zeit t1 über, um in den dominanten Zustand einzutreten, wie hier vorstehend beschrieben und durch das Differenzsignal Vdiff gezeigt. Wenn das Differenzsignal Vdiff über den ersten Schwellenwert aus dem Empfängerkomparator 210 ansteigt, löst diese Spannungsdifferenz zwischen dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL aus, dass die Empfängerschaltung 204 entsprechend eine abfallende Flanke in dem Empfangsdatensignal RxD zu der Zeit t2 erzeugt. Wenn das Differenzsignal Vdiff über den zweiten Schwellenwert aus dem Abtastkomparator 224 ansteigt, löst diese Spannungsdifferenz zwischen dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL aus, dass der Abtastkomparator 224 eine Messung in der Abtastschaltung 212 zu der Zeit t3 initiiert. In einigen Ausführungsformen treibt der Abtastkomparator 224 ein aktives tiefes Abtastaktivierungssignal SPEN, um das Taktsignal für das Flipflop 226 bereitzustellen, über den Inverter 228, um auszulösen, dass die Abtastschaltung 212 das Abtasten der Gleichtaktspannung VCM auf dem Abtastkondensator 218 beginnt. In solchen Ausführungsformen fährt das Flipflop 226 fort, den Abtastschalter 216 zu treiben, um zu ermöglichen, dass der Abtastkondensator 218 eine Tiefpassfilterfunktion oder eine Mittelungsfunktion bereitstellt, wie hier vorstehend mit Bezug auf die Referenz-Bias-Schaltung 200d in 10a beschrieben. Das Flipflop 226 kann fortfahren, den Abtastschalter 216 zu treiben, bis die Verzögerungsschaltung 230, ausgelöst durch das Abtastaktivierungssignal SPEN, ein Rücksetzen für das Flipflop 226 zu der Zeit t3 + ∆t erzeugt. Einige Zeit nach t3 + ∆t, zu der Zeit t4, geht das Sendedatensignal TxD zurück zu einem logisch hohen Zustand über, um zu dem rezessiven Zustand auf dem CAN-Bus zurückzukehren. 11b stellt außerdem zusätzliche Instanzen zum Messen und Mitteln der Gleichtaktspannung VCM dar, die zu der Zeit t5 und der Zeit t6 initiiert werden, entsprechend abfallenden Flanken des Abtastaktivierungssignals SPEN, die auftreten, wenn das Differenzsignal Vdiff den zweiten Schwellenwert von dem Abtastkomparator 224 übersteigt.
  • 12a und 12b stellen ein schematisches Diagramm wiederum noch einer weiteren Referenz-Bias-Schaltung 200f einer Ausführungsform und ein zugehöriges Wellenformdiagramm dar. Gemäß einigen Ausführungsformen enthält die Referenz-Bias-Schaltung 200f die Referenzschaltung 202 und die Empfängerschaltung 204, wie hier vorstehend beschrieben, und die Referenz-Bias-Schaltung 200f enthält außerdem die Abtastschaltung 212 und den Protokollhandler 230. Der Protokollhandler 230 arbeitet, um Telegramme zu identifizieren, die über den CAN-Bus gesendet werden, und Phasen jedes Telegramms basierend auf dem Überwachen des Empfangsdatensignals RxD zu bestimmen. Wie hier vorstehend mit Bezug auf 2b beschrieben, kann der Protokollhandler 230 arbeiten, um Abtastzeiten durch Auswählen von Abtastpunkten SP zu organisieren. Beispielsweise kann der Protokollhandler 230 einen Sender/Empfänger steuern, Abtastpunkte SP an zwischen 70 % und 80 % jeder Bit-Zeit während eines CAN-Telegramms anzuordnen. In anderen Ausführungsformen werden Abtastpunkte SP während anderer Abschnitte jeder Bit-Zeit während eines CAN-Telegramms angeordnet.
  • In solchen Ausführungsformen enthält die Abtastschaltung 212 die Abtaststeuerschaltung 232, den Abtastschalter 216, den Abtastkondensator 218, den hohen Abtastwiderstand RSH und den tiefen Abtastwiderstand RSL. Der Protokollhandler 230 stellt die Abtastpunkte SP für die Abtaststeuerschaltung 232 zur Verfügung, um die Gleichtaktspannung VCM auf dem Abtastkondensator 218 durch Schließen des Abtastschalters 216 zu messen oder abzutasten. In einigen Ausführungsformen kann die Abtaststeuerschaltung 232 eine einfache Treiberschaltung sein. In anderen Ausführungsformen kann die Abtaststeuerschaltung 232 zusätzliche Logiksteuerung für hinzugefügte Steuerfunktionalität enthalten.
  • Entsprechend der Referenz-Bias-Schaltung 200f der Ausführungsform, die in 12a dargestellt ist, bildet das Wellenformdiagramm, das in 12b dargestellt ist, relevante Signale zum Zweck der Erläuterung ab. In verschiedenen Ausführungsformen ist das Sendedatensignal TxD auf den CAN-Bus getrieben, wie gezeigt. Das Sendedatensignal TxD geht auf dem CAN-Bus zu der Zeit t1 über, um in den dominanten Zustand einzutreten, wie durch das Differenzsignal Vdiff gezeigt ist, das die Spannungsdifferenz zwischen dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL ist. Wenn das Differenzsignal Vdiff ansteigt, löst die Spannungsdifferenz zwischen dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL aus, dass die Empfängerschaltung 204 entsprechend eine abfallende Flanke in dem Empfangsdatensignal RxD zu der Zeit t2 erzeugt. In einigen Ausführungsformen identifiziert der Protokollhandler 230 das CAN-Telegramm und die abfallende Flanke des Empfangsdatensignals RxD. Der Protokollhandler 230 erzeugt Abtastpunkte SP für die Messung der Gleichtaktspannung VCM oder stellt sie ein, so dass sie nach der abfallenden Flanke des Empfangsdatensignals RxD auftreten.
  • In verschiedenen solchen Ausführungsformen, wie hier vorstehend beschrieben, kann die Gleichtaktspannung VCM einige Variationen zeigen, insbesondere da sich die Werte auf dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL ändern, wie durch das Differenzsignal Vdiff zu sehen ist. Basierend auf den identifizierten Bit-Zeiten erzeugt der Protokollhandler die Abtastpunkte SP. Die Abtastpunkte SP können durch eine/n abwärts gelegene/n Steuereinheit, Ausgangstreiber oder Abtastschaltung zum Abtasten des Empfangsdatensignals RxD verwendet werden, um das Signal aus dem CAN-Telegramm in einer Mikrosteuereinheit oder einer anderen Schaltung, die mit dem Ausgang der Empfängerschaltung 204 gekoppelt ist, zu bestimmen. Die Abtastpunkte SP werden außerdem der Abtaststeuerschaltung 232 zugeführt, um zu bewirken, dass die Abtaststeuerschaltung 232 den Abtastschalter 216 in einen leitenden Zustand treibt, d. h. den Abtastschalter 216 schließt.
  • Somit wird in verschiedenen Ausführungsformen die Gleichtaktspannung VCM an den Abtastpunkten SP abgetastet oder gemessen, d. h. zu Zeiten, die den Abtastpunkten SP entsprechen, wie in 12b gezeigt ist. Der Protokollhandler 230 kann Abtastpunkte SP an einem speziellen Prozentwert jeder identifizierten Bit-Zeit, d. h. einer Zeitspanne, die für jedes Bit festgelegt ist, erzeugen oder einstellen. Beispielsweise kann der Protokollhandler 230 Abtastpunkte SP in einem Bereich von 70 % bis 80 % jeder Bit-Zeit erzeugen. Einstellen eines Abtastpunkts SP und Messen der Gleichtaktspannung VCM während der letzten Hälfte der Bit-Zeit kann ermöglichen, dass Variationen der Gleichtaktspannung VCM, die während Bitübergängen auftreten, abnehmen. In einigen Ausführungsformen kann der Protokollhandler 230 Abtastpunkte SP während Abschnitten jeder Bit-Zeit einstellen, die außerhalb des Bereichs von 70 % bis 80 % sind. Wie in 12b gezeigt, treten Abtastpunkte SP auf, wie sie durch den Protokollhandler 230 eingestellt sind, während Bit-Zeiten in dem dominanten Zustand. In solchen Ausführungsformen kann der Protokollhandler 230 jede Anzahl von Abtastpunkten für das gesamte CAN-Telegramm erzeugen, das Abtasten der Gleichtaktspannung VCM wird jedoch nur während dominanter Zustände auf dem CAN-Bus ausgeführt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Protokollhandler 230 verschiedene Vorteile einführen, wie beispielsweise Abtasten bei 70–80 % der Bit-Zeit, wenn die Gleichtaktspannung VCM stabiler sein kann, oder Abtasten während Phasen eines Telegramms, wenn nur ein einziger Sender aktiv ist, wie beispielsweise der Datenphase. In weiteren Ausführungsformen kann der Protokollhandler 230 auch eine Nachschlagetabelle (nicht gezeigt) zum Speichern anfänglicher oder gemessener Referenz-Bias-Spannung VREF für verschiedene Knoten enthalten. In solchen Ausführungsformen kann der Protokollhandler 230 beispielsweise eine Nachschlagetabelle verwenden, um die Referenz-Bias-Spannung VREF für die Referenzschaltung 202 basierend auf einem spezifischen Knoten, der sendet, zu erzeugen.
  • Insbesondere falls ein Knoten n sendet, kann der Protokollhandler 230 eine Nachschlagetabelle verwenden, um die Referenz-Bias-Spannung VREF zu erzeugen, die dem Knoten n entspricht. Der Protokollhandler 230 erhält die Kennung für den sendenden Knoten während der Arbitrationsphase jedes CAN-Telegramms. Die Werte, die in der Nachschlagetabelle gespeichert sind, können auf einer idealen Referenz-Bias-Spannung VREF basieren, die vorab für jeden Knoten berechnet ist, oder können auf einem letzten gemessenen Wert für die Gleichtaktspannung VCM basieren, wenn der jeweilige Knoten n vorher gesendet hat. In verschiedenen solchen Ausführungsformen kann der Protokollhandler 230 die Referenz-Bias-Spannung VREF an die Referenzschaltung 202 während einer anfänglichen Zeitspanne anlegen (Verbindung nicht gezeigt, siehe 13 als Beispiel), während die Abtastschaltung 212 die Gleichtaktspannung VCM in Echtzeit misst oder abtastet. Wenn die Abtastschaltung 212 einen aktualisierten Wert für die Gleichtaktspannung VCM aufweist, kann der Protokollhandler 230 aufhören, den anfänglichen Wert für die Referenz-Bias-Spannung VREF zuzuführen, und die Abtastschaltung 212 kann die Referenz-Bias-Spannung VREF zuführen, beispielsweise wie hier vorstehend mit Bezug auf die 12a und 12b beschrieben. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Protokollhandler 230 die Nachschlagetabellen mit gemessenen Werten für jeden sendenden Knoten basierend auf der Abtastschaltung 212 aktualisieren.
  • In noch weiteren Ausführungsformen kann der Protokollhandler 230 die Abtastschaltung vollständig umgehen und die Referenz-Bias-Spannung VREF konstant der die Referenzschaltung 202 unter Verwendung von Nachschlagetabellen zuführen. In einer solchen Ausführungsform kann der Protokollhandler 230 an einen Analog/Digital-Umsetzer (ADC) zum Messen einer Gleichtaktspannung VCM von dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL gekoppelt sein. Der Protokollhandler 230 aktualisiert Werte in der Nachschlagetabelle basierend auf gemessenen Werten aus dem ADC. In Übereinstimmung mit solchen Elementen stellt 13 ein schematisches Diagramm noch einer weiteren Referenz-Bias-Schaltung 200g dar, die den Protokollhandler 230 mit der Nachschlagetabelle LUT und den ADC 231 enthält. In solchen Ausführungsformen führt der Protokollhandler die Referenz-Bias-Spannung VREF der Referenzschaltung 202 zu, die und die Abtastschaltung 212 kann weggelassen sein.
  • 14 stellt ein schematisches Diagramm einer Abtastschaltung 212 einer Ausführungsform dar. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Abtastschaltung 212, wie in 14 gezeigt, eine Implementierung oder ein Teil verschiedener Abtastschaltungen, die hier vorstehend mit Bezug auf die anderen Figuren beschrieben sind. Die Abtastschaltung 212 kann den hohen Abtastwiderstand RSH, den tiefen Abtastwiderstand RSL, den Eingangspuffer 234, den Abtastschalter 216, den Abtastkondensator 218 und eine Anfangsspannungsteilerschaltung enthalten, die den Inverter 236, den Transistor 238, den Anfangs-Bias-Wwiderstand RIB1, den Anfangs-bias-Widerstand RIB2 und den Transistor 240 enthält. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen arbeitet die Abtastschaltung 212 auf eine ähnliche Weise, wie hier vorstehend mit Bezug auf die anderen Figuren beschrieben ist. Der Abtastschalter 216 wird durch die Schaltersteuerung SCTL gesteuert, die von einem Ausgang des Flipflops, einer Flankendetektionsschaltung oder einer Abtaststeuerschaltung versorgt werden kann, wie hier vorstehend mit Bezug auf die anderen Figuren beschrieben ist. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Schaltersteuerung SCTL durch digitale Logik oder analoge Schaltungen versorgt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform enthält die Abtastschaltung 212 die Anfangsspannungsteilerschaltung, um eine anfängliche Referenz-Bias-Spannung VREF bereitzustellen, bevor irgendeine Gleichtaktspannung VCM auf dem Abtastkondensator 218 abgetastet oder gemessen wird. In solchen Ausführungsformen ist das Initialisierungssignal INIT durch eine Steuereinheit zugeführt, z. B. eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder eine Mikrosteuereinheit. Das Initialisierungssignal INIT kann während einer Anlauffolge zugeführt werden, bevor die Gleichtaktspannung VCM auf dem CAN-Bus gemessen wird. Beispielsweise kann das Initialisierungssignal INIT basierend auf einem Betriebsartauswahl- oder einem Betriebsartsteuerungssignal erzeugt werden, wie z. B. der Bereitschaftssteuerungseingabe STB, die hier vorstehend mit Bezug auf 5 beschrieben ist. In einigen Ausführungsformen, wenn ein Knoten aktiviert wird, kann das Initialisierungssignal INIT für eine eingestellte Initialisierungszeitspanne auf logisch hoch eingestellt werden. Basierend auf dem Initialisierungssignal INIT werden die Transistoren 238 und 240 aktiviert, um einen Leitungspfad zwischen der Versorgungsspannung VCC und der tiefen Referenzspannung GND bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen ist der Transistor 238 eine Vorrichtung vom p-Typ, und der Transistor 240 ist eine Vorrichtung vom n-Typ. In anderen Ausführungsformen können die Transistoren 238 und 240 zusammen mit der Versorgungs- und Referenzspannungskonfiguration angeordnet sein.
  • Gemäß einer speziellen Ausführungsform sind der Anfangs-Bias-Widerstand RIB1 und der Anfangs-Bias-Widerstand RIB2 gleich, und die angelegte Spannung, gleich der Versorgungsspannung VCC minus der tiefen Referenzspannung GND, ist zum Zuführen der Referenz-Bias-Spannung VREF halbiert. Das heißt, die anfängliche Referenz-Bias-Spannung VREF kann durch die Gleichung VREF = (VCC – GND)÷2 gegeben sein. In einigen Ausführungsformen, wenn viele CAN-Knoten auf einem CAN-Bus vorhanden sind, können die tiefe Referenzspannung GND und die Versorgungsspannung VCC zwischen Knoten variieren. In solchen Ausführungsformen kann jeder Knoten eine andere anfängliche Referenz-Bias-Spannung VREF basierend auf der Anfangsspannungsteilerschaltung bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann Anpassen der Referenz-Bias-Spannung VREF während des Betriebs basierend auf Messungen der Gleichtaktspannung VCM ermöglichen, dass mehrere Knoten mit einer ähnlichen oder gleichen Referenz-Bias-Spannung VREF arbeiten, was Variationen der Gleichtaktspannung VCM während des Betriebs des CAN-Busses reduzieren kann.
  • 15 stellt ein schematisches Diagramm einer weiteren Abtastschaltung 212 einer Ausführungsform gemäß einer spezifischen Schaltungsimplementierung dar. Insbesondere kann die Abtastschaltung 212, wie in 15 gezeigt, eine spezifische Implementierung der Abtastschaltung 212 wie in 14 gezeigt sein. Gemäß einer Ausführungsform enthält die Abtastschaltung 212 wie in 15 gezeigt den hohen Abtastwiderstand RSH, den tiefen Abtastwiderstand RSL, den Eingangspuffer 234, die Abtastkonfiguration 242 und die Initialisierungsstufe 244.
  • In einer Ausführungsform enthält der Eingangspuffer 234 die p-Typ-Transistoren P1, P2, P3 und P4, die n-Typ-Transistoren N1, N2 und N3, die Kopierregister RCP1 und RCP2 und die Stromquelle 246. Der Eingangspuffer 234 erhält die Gleichtaktspannung VCM auf dem CAN-Bus von dem hohen Abtastwiderstand RSH und dem tiefen Abtastwiderstand RSL und erzeugt eine Kopie VCM_COPY der Gleichtaktspannung, um sie der Abtastkonfiguration 242 zuzuführen. Die Schaltersteuerung SCTL, die gemäß verschiedenen Ausführungsformen, die hier vorstehend mit Bezug auf die anderen Figuren beschrieben ist, erzeugt ist, der Schaltersteuerungswiderstand RSCTL, der Inverter 250 und der Kondensator 248 steuern den n-Typ-Transistor N4 und den p-Typ-Transistor P5, um die Kopie VCM_COPY der Gleichtaktspannung zu der Initialisierungsstufe 244 zuzuführen. In einer solchen Ausführungsform führt die Initialisierungsstufe 244 die Referenz-Bias-Spannung VREF einer Referenzschaltung (nicht gezeigt, hier vorstehend mit Bezug auf die anderen Figuren beschrieben) basierend auf Eingangssignalen zu. Die Initialisierungsstufe 244 empfängt eine Ausgabe der Abtastkonfiguration 242, die auf der Kopie VCM_COPY der Gleichtaktspannung basiert, und empfängt außerdem ein Empfängeraktivierungssignal RECON. Wenn das Empfängeraktivierungssignal RECON logisch tief ist, wird das Flipflop 252 gesteuert, den p-Typ-Transistor P5 und durch den Inverter 254 den n-Typ-Transistor N5 in einen leitenden Zustand zu treiben, so dass die Referenz-Bias-Spannung VREF gemäß der Gleichung VREF = (VCC – GND)÷2 ausgegeben wird, wie ähnlich hier vorstehend mit Bezug auf 14 beschrieben. Wenn das Empfängeraktivierungssignal RECON logisch hoch ist, wird die Kopie VCM_COPY der Gleichtaktspannung über den Referenz-Ausgangswiderstand RRO als Referenz-Bias-Spannung VREF zugeführt. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Ausgangskondensator 256 die Referenz-Bias-Spannung VREF aufrechterhalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen sind die Schaltungselemente, die Widerstände, Kondensatoren, Transistoren, Logik-Gatter, Flipflop und Stromquelle enthalten, anschauliche Elemente, die in unterschiedlichen Ausführungsformen anderes angeordnet sein und verschiedene Werte aufweisen können. Die Transistoren können als verschiedene unterschiedliche Typen mit verschiedenen Dotierungskonfigurationen implementiert sein. Die Widerstandswerte können einen Bereich von Werten annehmen. Beispielsweise können der hohen Abtastwiderstand RSH, der tiefe Abtastwiderstand RSL, die Kopierwiderstände RCP1 und RCP2, der Schaltersteuerungswiderstand RSCTL, der Referenz-Ausgangswiderstand RRO und die Anfangs-Bias-Widerstände RIB1 und RIB2 basierend auf den Anforderungen verschiedener Anwendungen optimiert sein. Ähnlich können auch die Kondensatoren 248 und 256 basierend auf Anforderungen verschiedener Anwendungen optimiert sein.
  • 16 stellt ein Wellenformdiagramm von Signalen in einem Zweidraht-Netz einer Ausführungsform dar. Gemäß einer Ausführungsform arbeiten ein erster Sender/Empfänger und ein zweiter Sender/Empfänger auf einem CAN-Bus mit einem hohen Draht CANH und einem tiefen Draht CANL, wie z. B. hier vorstehend mit Bezug auf 1 beschrieben. 16 stellt das Sendedatensignal TxD1 aus dem ersten Sender/Empfänger, das Sendedatensignal TxD2 aus dem zweiten Sender/Empfänger, die Spannungspegel auf dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL, die Gleichtaktspannung VCM, die Referenz-Bias-Spannung VREF und das Empfangsdatensignal RxD2 aus dem zweiten Sender/Empfänger dar. In einigen Ausführungsformen sendet der erste Sender/Empfänger ein erstes CAN-Telegramm während der ersten Zeitspanne tfirst. Während der ersten Zeitspanne tfirst wird das Sendedatensignal TxD1 auf den CAN-Bus getrieben, wie durch die Spannungssignale auf dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL gezeigt ist, die zwischen dominanten und rezessiven Zuständen, die dem Sendedatensignal TxD1 entsprechen, alternieren. Infolgedessen geht auch das Empfangsdatensignal RxD2 aus dem zweiten Sender/Empfänger ebenfalls zwischen dem logisch hohen und dem logisch tiefen Pegel über, die Signalen auf dem CAN-Bus entsprechen, die gemäß dem Sendedatensignal TxD1 getrieben werden.
  • In solchen Ausführungsformen, obwohl das Sendedatensignal TxD1 auf den CAN-Bus getrieben wird, kann die Gleichtaktspannung VCM einige Variationen erfahren, insbesondere während dominanten und rezessiven Übergängen auf dem CAN-Bus, wie gezeigt. Wie hier vorstehend mit Bezug auf die anderen Figuren beschrieben, kann eine Referenz-Bias-Schaltung die Gleichtaktspannung VCM während eines dominanten Zustands messen und die Referenz-Bias-Spannung VREF, die an den CAN-Bus angelegt ist, anpassen, wie während der ersten Anpassungszeit tadj1 gezeigt ist. Wenn der erste Sender/Empfänger beginnt, das Sendedatensignal TxD1 zu senden, kann eine anfängliche Variation der Gleichtaktspannung VCM durch den ersten Sender/Empfänger eingeführt werden. Durch Messen der Gleichtaktspannung VCM und Anpassen der Referenz-Bias-Spannung VREF während der ersten Anpassungszeit tadj1 können Variationen der Gleichtaktspannung VCM während des Rests des ersten CAN-Telegramms (erste Zeitspanne tfirst) reduziert werden.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann mehrfach während eines CAN-Telegramms die Gleichtaktspannung VCM gemessen werden und die Referenz-Bias-Spannung VREF angepasst werden. Beispielsweise kann die Gleichtaktspannung VCM während jedes dominanten Zustands gemessen werden, und die Referenz-Bias-Spannung VREF kann basierend auf jeder Messung angepasst werden. In anderen Ausführungsformen wird die Referenz-Bias-Spannung VREF nur basierend auf einer Reihe von Messungen oder einem Mittel angepasst. In einigen spezifischen Ausführungsformen werden die Gleichtaktspannung VCM und die Referenz-Bias-Spannung VREF nur während eines ersten Abschnitts einer Datenphase eines CAN-Telegramms gemessen bzw. angepasst.
  • Nachfolgend dem ersten CAN-Telegramm während der ersten Zeitspanne tfirst tritt die Unterbrechungszeitspanne tinter mit keiner Aktivität auf dem CAN-Bus auf, wie gezeigt. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Unterbrechungszeitspanne tinter von irgendeiner Dauer sein. Während der Unterbrechungszeitspanne tinter kann die Referenz-Bias-Spannung VREF an einem konstanten oder im Wesentlichen konstanten Wert gehalten werden.
  • Nachfolgend der Unterbrechungszeitspanne tinter sendet der zweite Sender/Empfänger ein zweites CAN-Telegramm während der zweiten Zeitspanne tsecond. Während der zweiten Zeitspanne tsecond wird das Sendedatensignal TxD2 auf den CAN-Bus getrieben, wie durch die Spannungssignale auf dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL gezeigt ist, die zwischen dominanten und rezessiven Zuständen, die dem Sendedatensignal TxD2 entsprechen, alternieren. Wie gezeigt kann der zweite Sender/Empfänger den CAN-Bus mit Spannungssignalen an unterschiedlichen Pegeln im Vergleich zu dem ersten Sender/Empfänger treiben, wie durch die Spannungssignale auf dem hohen Draht CANH und dem tiefen Draht CANL gezeigt ist. In solchen Ausführungsformen kann die Gleichtaktspannung VCM Variationen unterschiedlicher Größe oder Spannungspolarität erfahren. Somit, wenn der zweite Sender/Empfänger beginnt, das Sendedatensignal TxD2 zu senden, kann eine Referenz-Bias-Schaltung die Gleichtaktspannung VCM während eines dominanten Zustands messen und die Referenz-Bias-Schaltung VREF, die an den CAN-Bus angelegt wird, während der zweiten Anpassungszeit tadj2 auf eine ähnliche Art wie während der ersten Anpassungszeit tadj1 anpassen. Der Anschaulichkeit halber ist die Referenz-Bias-Spannung VREF so gezeigt, dass sie einer Spannungsanpassung während des Beginns jedes CAN-Telegramms unterzogen wird. In einigen spezifischen Ausführungsformen passen die Referenz-Bias-Schaltungen die Referenz-Bias-Spannung VREF nach Arbitrationsphasen jedes CAN-Telegramms an. In einer spezifischeren Ausführungsform passen die Referenz-Bias-Schaltungen die Referenz-Bias-Spannung VREF nur während der Datenphase eines CAN-Telegramms an. In alternativen Ausführungsformen passen die Referenz-Bias-Schaltungen die Referenz-Bias-Spannung VREF während jeder Phase eines CAN-Telegramms an.
  • Gemäß einer Ausführungsform stellt 16 den ersten Sender/Empfänger und den zweiten Sender/Empfänger, d. h. zwei Knoten, die mit einem CAN-Bus gekoppelt sind, dar. In weiteren Ausführungsformen kann ein Netz, das über einen CAN-Bus kommuniziert, irgendeine Anzahl von Knoten enthalten. Für ein gegebenes CAN-Telegramm können viele oder alle Knoten während einer Arbitrationsphase senden. Nachdem die Arbitration beendet ist, fährt nur ein Knoten fort, während einer Datenphase des CAN-Telegramms zu senden. In verschiedenen solchen Ausführungsformen können mehrere oder alle empfangenden Knoten die Gleichtaktspannung VCM messen und die Referenz-Bias-Spannung VREF anpassen, wie hier vorstehend beschrieben. Ferner kann der sendende Knoten auch die Gleichtaktspannung VCM während eines dominanten Zustands messen und die Referenz-Bias-Spannung VREF basierend auf der gemessenen Gleichtaktspannung VCM anpassen. In einigen Ausführungsformen legt jeder Knoten, der an einen CAN-Bus gekoppelt ist, eine Referenz-Bias-Spannung VREF an. Durch Messen der Gleichtaktspannung VCM auf dem CAN-Bus und Anpassen der Referenz-Bias-Spannung VREF basierend auf derselben gemessenen Spannung kann jeder Knoten dieselbe oder im Wesentlichen dieselbe Referenz-Bias-Spannung VREF auf den CAN-Bus treiben.
  • 17 stellt ein Blockdiagramm eines Betriebsverfahrens 300 einer Ausführungsform dar, das die Schritte 302 und 304 enthält. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist das Betriebsverfahren 300 ein Verfahren zum Betreiben eines digitalen Zweidraht-Busses. In spezifischen Ausführungsformen ist der Zweidraht-Bus ein CAN-Bus mit einem hohen Draht CANH und einem tiefen Draht CANL. Schritt 302 enthält Messen einer Gleichtaktspannung auf dem digitalen Zweidraht-Bus an einem ersten Knoten, wenn ein erster logischer Wert auf dem digitalen Zweidraht-Bus ist. Der erste logische Wert kann durch einen zweiten Knoten getrieben sein. Beispielsweise kann der zweite Knoten ein sendender Knoten sein, und der erste Knoten kann ein empfangender Knoten sein, die über einen CAN-Bus verbunden sind. In verschiedenen Ausführungsformen enthält Schritt 304 Anpassen einer Bus-Referenz-Bias-Spannung an dem ersten Knoten basierend auf der Gleichtaktspannung. Beispielsweise kann der erste Knoten, der empfängt, die Gleichtaktspannung messen, wenn ein dominanter Zustand auf dem CAN-Bus ist, und die Bus-Referenz-Bias-Spannung, die durch den Empfänger an den CAN-Bus angelegt ist, anpassen. Das Anpassen basiert auf der gemessenen Gleichtaktspannung auf dem CAN-Bus. Verschiedene zusätzliche Schritte können enthalten sein, und die Reihenfolge kann für das Betriebsverfahren 300 in unterschiedlichen Ausführungsformen verändert sein. In einer Ausführungsform kann die Gleichtaktspannung an der Referenz-Bias-Schaltung erhalten werden, und das Betriebsverfahren kann vereinfacht sein, um das Messen in Schritt 302 wegzulassen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen, die hier mit Bezug auf die Figuren beschrieben sind, ist Messen und Abtasten der Gleichtaktspannung VCM auf einem CAN-Bus im Allgemeinen so gezeigt, dass es beispielsweise Messen und Abtasten auf einem Kondensator wie z. B. dem Abtastkondensator 218 umfasst. Es ist zu erkennen, dass in alternativen Ausführungsformen vorstellbar ist, dass andere Technologien zur Spannungsmessung, wie Fachleuten bekannt ist, verwendet werden können, um die Gleichtaktspannung VCM zu messen. Beispielsweise kann in einigen Ausführungsformen ein ADC verwendet werden. Somit enthalten spezifische Ausführungsformen, die hier beschrieben sind, einen Abtastkondensator, jedoch sind andere zusätzliche Ausführungsformen, die ähnliche Verfahren mit alternativen Spannungsmessungskonfigurationen verwenden, vorstellbar. Ferner kann die gemessene Gleichtaktspannung VCM an einem Knoten, der mit dem CAN-Bus gekoppelt ist, erhalten werden. In einigen zusätzlichen Ausführungsformen können CAN-Knoten der Ausführungsform, die konfiguriert sind, die Referenz-Bias-Spannung VREF, die an den CAN-Bus angelegt ist, anzupassen, die gemessenen Gleichtaktspannung VCM aus irgendeiner Quelle erhalten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält ein Verfahren zum Betreiben eines digitalen Zweidraht-Busses Anlegen einer Bias-Spannung an den digitalen Zweidraht-Bus an einem ersten Schnittstellenknoten, Messen einer Gleichtaktspannung des digitalen Zweidraht-Busses an dem ersten Schnittstellenknoten und Anpassen der Bias-Spannung an dem ersten Schnittstellenknoten basierend auf der gemessenen Gleichtaktspannung. Andere Ausführungsformen dieses Aspekts enthalten entsprechende Schaltungssysteme oder Einrichtungen, von denen jede/s konfiguriert ist, die Aktionen von Verfahren von Ausführungsformen auszuführen.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält das Messen der Gleichtaktspannung Messen einer ersten Spannung auf einem ersten Draht des Zweidraht-Busses, Messen einer zweiten Spannung auf einem zweiten Draht des Zweidraht-Busses und Erzeugen eines Mittelwerts aus der ersten Spannung und der zweiten Spannung. Messen der ersten Spannung, Messen der zweiten Spannung und Erzeugen eines Mittelwerts aus der ersten Spannung und der zweiten Spannung kann unter Verwendung eines Spannungsteilers, der zwischen dem ersten Draht des Zweidraht-Busses und dem zweiten Draht des Zweidraht-Busses gekoppelt ist, ausgeführt werden. In einigen Ausführungsformen ist der digitale Zweidraht-Bus ein Steuereinheitsbereichsnetz-Bus (CAN-Bus), Messen der Gleichtaktspannung des digitalen Zweidraht-Busses wird ausgeführt, wenn eine dominante Phase auf dem CAN-Bus ist, und die dominante Phase wird durch einen zweiten Schnittstellenknoten getrieben.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält das Verfahren ferner Identifizieren eines Datenübertragungsfelds in einer ersten CAN-Übertragung auf dem CAN-Bus, wobei Messen der Gleichtaktspannung in der ersten CAN-Übertragung während nur des Datenübertragungsfelds ausgeführt wird. Messen der Gleichtaktspannung kann Abtasten der Gleichtaktspannung auf einem Kondensator enthalten. In einigen Ausführungsformen wird das Abtasten der Gleichtaktspannung ausgeführt, wenn ein erster logischer Wert auf dem digitalen Zweidraht-Bus ist, wobei der erste logische Wert einer Bus-Spannungsdifferenz zwischen dem ersten Draht und dem zweiten Draht entspricht, die größer ist als ein erster Schwellenwert. Das Verfahren kann ferner Detektieren einer ansteigenden Flanke, die dem ersten logischen Wert entspricht, enthalten, wobei Abtasten der Gleichtaktspannung basierend auf dem Detektieren der ansteigenden Flanke ausgeführt wird. Das Verfahren kann weiterhin Erzeugen eines Abtaststeuersignals enthalten, wenn die Bus-Spannungsdifferenz größer als ein zweiter Schwellenwert ist, wobei der zweite Schwellenwert höher ist als der erste Schwellenwert ist, wobei das Abtasten der Gleichtaktspannung basierend auf dem Abtaststeuersignal ausgeführt wird.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält das Verfahren ferner Erzeugen eines zeitlichen Mittels der Gleichtaktspannung basierend auf dem Abtasten. Das Verfahren kann ferner Erzeugen eines zeitlichen Mittels der Gleichtaktspannung basierend auf dem Abtasten enthalten, wenn der erste logische Wert auf dem digitalen Zweidraht-Bus ist. In einigen Ausführungsformen enthält das Anlegen der Bias-Spannung das Erzeugen der Bias-Spannung an einer Bias-Schaltung und Koppeln der Bias-Spannung aus der Bias-Schaltung mit dem digitalen Zweidraht-Bus über einen Spannungsteiler. Anpassen der Bias-Spannung kann Anpassen der Bias-Spannung enthalten, so dass sie im Wesentlichen mit der gemessenen Gleichtaktspannung übereinstimmt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält ein Schnittstellenknoten für einen Zweidraht-Bus eine Messschaltung, die mit dem Zweidraht-Bus gekoppelt ist, und eine Bias-Schaltung, die mit dem Zweidraht-Bus und der Messschaltung gekoppelt ist. Die Messschaltung ist konfiguriert, eine Gleichtaktspannung auf einem hohen Draht und einem tiefen Draht des Zweidraht-Busses zu messen, wenn ein erster logischer Wert auf dem Zweidraht-Bus vorhanden ist. Die Bias-Schaltung ist konfiguriert, eine Bias-Spannung an den hohen Draht und den tiefen Draht anzulegen und die Bias-Spannung basierend auf der Gleichtaktspannung anzupassen. Andere Ausführungsformen dieses Aspekts enthalten entsprechende Schaltungssysteme oder Einrichtungen, von denen jede/s konfiguriert ist, die Aktionen von Verfahren von Ausführungsformen auszuführen.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält der Zweidraht-Bus einen Steuereinheitsbereichsnetz-Bus (CAN-Bus). Der CAN-Bus kann ferner eine Empfängerschaltung, die Eingänge aufweist, die mit einem hohen Draht und einem tiefen Draht des CAN-Busses gekoppelt sind, und einen Protokollhandler, der mit einem Ausgang der Empfängerschaltung gekoppelt ist, enthalten, wobei der Protokollhandler konfiguriert ist, Datenphasen von CAN-Rahmen zu identifizieren und die Messschaltung zu steuern, die Gleichtaktspannung nur während Datenphasen zu messen. In einigen Ausführungsformen enthält der erste logische Wert eine dominante Phase auf dem CAN-Bus. Die Messschaltung kann eine Spannungsteilerschaltung enthalten, die zwischen dem hohen Draht und dem tiefen Draht gekoppelt ist.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält die Messschaltung eine Abtastschaltung mit einem Abtasteingang, der mit einem mittleren Abgriff der Spannungsteilerschaltung gekoppelt ist, und einem Referenzausgang, der mit der Bias-Schaltung gekoppelt ist. In solchen Ausführungsformen ist die Abtastschaltung konfiguriert, die Gleichtaktspannung des Zweidraht-Busses über die Spannungsteilerschaltung basierend auf einem Abtaststeuersignal abzutasten und die Gleichtaktspannung für den Referenzausgang bereitzustellen. Die Abtastschaltung kann eine Abtast- und Halteschaltung mit einem Abtastschalter gekoppelt mit dem Abtasteingang und einem Abtastkondensator gekoppelt mit einem Ausgang des Schalters und dem Referenzausgang enthalten. Die Abtastschaltung kann einen Flankendetektor enthalten, der mit einer Empfängerschaltung gekoppelt ist, die mit dem Zweidraht-Bus gekoppelt ist, wobei der Flankendetektor konfiguriert ist, das Abtaststeuersignal zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen enthält der Schnittstellenknoten ferner einen Schwellenwertkomparator, der mit dem Zweidraht-Bus gekoppelt ist, und einen Flankendetektor, der mit dem Schwellenwertkomparator gekoppelt ist, wobei der Flankendetektor konfiguriert ist, das Abtaststeuersignal zu erzeugen, und der Schwellenwertkomparator einen höheren Schwellenwert aufweist als eine Empfängerschaltung, die mit dem Zweidraht-Bus gekoppelt ist.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält der Schnittstellenknoten ferner ein verzögertes Rücksetzungs-Flipflop, das mit einer Empfängerschaltung gekoppelt ist, die mit dem Zweidraht-Bus gekoppelt ist, wobei das verzögerte Rücksetzungs-Flipflop konfiguriert ist, das Abtaststeuersignal zu erzeugen. Der Schnittstellenknoten kann ferner einen Schwellenwertkomparator enthalten, der mit dem Zweidraht-Bus gekoppelt ist, und ein verzögertes Rücksetzungs-Flipflop, das mit dem Schwellenwertkomparator gekoppelt ist, wobei das verzögerte Rücksetzungs-Flipflop konfiguriert ist, das Abtaststeuersignal zu erzeugen, und der Schwellenwertkomparator einen höheren Schwellenwert aufweist als eine Empfängerschaltung, die mit dem Zweidraht-Bus gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen enthält die Bias-Schaltung einen Operationsverstärker mit einem Eingang, der konfiguriert ist, die Gleichtaktspannung zu erhalten, und einem Ausgang, der mit dem Zweidraht-Bus über eine Spannungsteilerschaltung gekoppelt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält ein Verfahren zum Betreiben eines Steuereinheitsbereichsnetzes (CAN) Empfangen von Signalen eines ersten Rahmens auf einem CAN-Bus an einer ersten Knotenschaltung, Bestimmen einer Datenphase des Rahmens, Messen einer Gleichtaktspannung auf dem CAN-Bus während der Datenphase, Anpassen einer Bias-Spannung basierend auf dem Messen und Anlegen der Bias-Spannung an den CAN-Bus an dem ersten Knoten. Die Signale enthalten rezessive Werte und dominante Werte. Andere Ausführungsformen dieses Aspekts enthalten entsprechende Schaltungssysteme oder Einrichtungen, von denen jede/s konfiguriert ist, die Aktionen von Verfahren der Verfahren auszuführen.
  • In verschiedenen Ausführungsformen wird die Gleichtaktspannung nur während der Datenphase gemessen, wenn dominante Werte auf dem CAN-Bus sind. Messen der Gleichtaktspannung kann Ausführen von mehreren Messungen während der Datenphase und Mitteln der mehreren Messungen enthalten. In einigen Ausführungsformen enthält Messen der Gleichtaktspannung Messen einer ersten Spannung auf einem hohen Draht des CAN-Busses, Messen einer zweiten Spannung auf einem tiefen Draht des CAN-Busses und Erzeugen eines Mittelwerts aus der ersten Spannung und der zweiten Spannung.
  • Gemäß verschiedenen hier beschriebenen Ausführungsformen können Vorteile CAN-Bus-Betrieb mit reduzierten EMF-Emissionen enthalten. Verschiedene hier beschriebenen Ausführungsformen können vorteilhafterweise Knoten enthalten, die mit einem CAN-Bus gekoppelt sind und die eine Bias-Spannung, die an den CAN-Bus an jedem Knoten angelegt ist, anpassen, wenn der jeweilige Knoten in dem Empfangszustand ist. Die Bias-Spannung wird basierend auf der Gleichtaktspannung auf dem CAN-Bus, die durch jeden Knoten gemessen werden kann, angepasst. Durch Anpassen der Bias-Spannung basierend auf der Gleichtaktspannung auf dem CAN-Bus können Variationen der Gleichtaktspannung während Spannungsübergängen auf dem CAN-Bus reduziert sein. Weil die Gleichtaktspannungsvariationen EMF-Emissionen produzieren können, können hier beschriebene Ausführungsformen durch Reduzieren der Gleichtaktspannungsvariationen EMF-Emissionen während des Betriebs auf einem CAN reduzieren. In weiteren Ausführungsformen können EMF-Emissionen unter Verwendung ähnlicher Techniken, die auf andere Typen von Netzen angewandt werden, reduziert werden.
  • Obwohl diese Erfindung mit Bezug auf anschauliche Ausführungsformen beschrieben worden ist, soll diese Beschreibung nicht ein einem einschränkenden Sinn gedeutet werden. Verschiedene Modifikationen und Kombinationen sowohl der anschaulichen Ausführungsformen als auch anderer Ausführungsformen der Erfindung werden für Fachleute nach Bezugnahme auf die Beschreibung offensichtlich. Es ist deshalb vorgesehen, dass die beigefügten Ansprüche alle solche Modifikationen oder Ausführungsformen einschließen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • ISO-11898-5-Standard [0051]

Claims (28)

  1. Verfahren zum Betreiben eines digitalen Zweidraht-Busses, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Anlegen einer Bias-Spannung an den digitalen Zweidraht-Bus an einem ersten Schnittstellenknoten; Messen einer Gleichtaktspannung des digitalen Zweidraht-Busses an dem ersten Schnittstellenknoten; und Anpassen der Bias-Spannung an dem ersten Schnittstellenknoten basierend auf der gemessenen Gleichtaktspannung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Messen der Gleichtaktspannung Messen einer ersten Spannung auf einem ersten Draht des Zweidraht-Busses, Messen einer zweiten Spannung auf einem zweiten Draht des Zweidraht-Busses und Erzeugen eines Mittelwerts aus der ersten Spannung und der zweiten Spannung umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei Messen der ersten Spannung, Messen der zweiten Spannung und Erzeugen eines Mittelwerts aus der ersten Spannung und der zweiten Spannung unter Verwendung eines Spannungsteilers, der zwischen dem ersten Draht des Zweidraht-Busses und dem zweiten Draht des Zweidraht-Busses gekoppelt ist, ausgeführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei: der digitale Zweidraht-Bus einen Steuereinheitsbereichsnetz-Bus (CAN-Bus) umfasst; Messen der Gleichtaktspannung des digitalen Zweidraht-Busses ausgeführt wird, wenn eine dominante Phase auf dem CAN-Bus ist; und die dominante Phase durch einen zweiten Schnittstellenknoten getrieben wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, das ferner Identifizieren eines Datenübertragungsfelds in einer ersten CAN-Übertragung auf dem CAN-Bus umfasst, wobei Messen der Gleichtaktspannung in der ersten CAN-Übertragung nur während des Datenübertragungsfelds ausgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei Messen der Gleichtaktspannung Abtasten der Gleichtaktspannung auf einem Kondensator umfasst.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei Abtasten der Gleichtaktspannung ausgeführt wird, wenn ein erster logischer Wert auf dem digitalen Zweidraht-Bus ist, wobei der erste logische Wert einer Bus-Spannungsdifferenz zwischen dem ersten Draht und dem zweiten Draht entspricht, die größer ist als ein erster Schwellenwert.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, das ferner Detektieren einer ansteigenden Flanke, die dem ersten logischen Wert entspricht, umfasst, wobei Abtasten der Gleichtaktspannung basierend auf dem Detektieren der ansteigenden Flanke ausgeführt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, das ferner Erzeugen eines Abtaststeuersignals umfasst, wenn die Bus-Spannungsdifferenz größer als ein zweiter Schwellenwert ist, wobei der zweite Schwellenwert höher als der erste Schwellenwert ist, wobei das Abtasten der Gleichtaktspannung basierend auf dem Abtaststeuersignal ausgeführt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, das ferner Erzeugen eines zeitlichen Mittels der Gleichtaktspannung basierend auf dem Abtasten umfasst.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, das ferner Erzeugen eines zeitlichen Mittels der Gleichtaktspannung basierend auf dem Abtasten umfasst, wenn der erste logische Wert auf dem digitalen Zweidraht-Bus ist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei Anlegen der Bias-Spannung Folgendes umfasst: Erzeugen der Bias-Spannung an einer Bias-Schaltung, und Koppeln der Bias-Spannung aus der Bias-Schaltung mit dem digitalen Zweidraht-Bus über einen Spannungsteiler.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Anpassen der Bias-Spannung umfasst: Anpassen der Bias-Spannung, so dass sie im Wesentlichen mit der gemessenen Gleichtaktspannung übereinstimmt.
  14. Schnittstellenknoten für einen Zweidraht-Bus, wobei der Schnittstellenknoten Folgendes umfasst: eine Messschaltung, die mit dem Zweidraht-Bus gekoppelt ist und konfiguriert ist, eine Gleichtaktspannung auf einem hohen Draht und einem tiefen Draht des Zweidraht-Busses zu messen, wenn ein erster logischer Wert auf dem Zweidraht-Bus vorhanden ist; und eine Bias-Schaltung, die mit dem Zweidraht-Bus und der Messschaltung gekoppelt ist, wobei die Bias-Schaltung konfiguriert ist: eine Bias-Spannung an den hohen Draht und den tiefen Draht anzulegen, und die Bias-Spannung basierend auf der Gleichtaktspannung anzupassen.
  15. Schnittstellenknoten nach Anspruch 14, wobei der Zweidraht-Bus einen Steuereinheitsbereichsnetz-Bus (CAN-Bus) umfasst und ferner Folgendes umfasst: eine Empfängerschaltung, die Eingänge aufweist, die mit dem hohen Draht und dem tiefen Draht des CAN-Busses gekoppelt sind, und einen Protokollhandler, der mit einem Ausgang der Empfängerschaltung gekoppelt ist, wobei der Protokollhandler konfiguriert ist, Datenphasen von CAN-Rahmen zu identifizieren und die Messschaltung zu steuern, die Gleichtaktspannung nur während Datenphasen zu messen.
  16. Schnittstellenknoten nach Anspruch 15, wobei der erste logische Wert eine dominante Phase auf dem CAN-Bus umfasst.
  17. Schnittstellenknoten nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Messschaltung eine Spannungsteilerschaltung umfasst, die zwischen dem hohen Draht und dem tiefen Draht gekoppelt ist.
  18. Schnittstellenknoten nach Anspruch 17, wobei die Messschaltung Folgendes umfasst: eine Abtastschaltung mit einem Abtasteingang, der mit einem mittleren Abgriff der Spannungsteilerschaltung gekoppelt ist, und einem Referenzausgang, der mit der Bias-Schaltung gekoppelt ist, wobei die Abtastschaltung konfiguriert ist: die Gleichtaktspannung des Zweidraht-Busses über die Spannungsteilerschaltung basierend auf einem Abtaststeuersignal abzutasten, und die Gleichtaktspannung für den Referenzausgang bereitzustellen.
  19. Schnittstellenknoten nach Anspruch 18, wobei die Abtastschaltung eine Abtast- und Halteschaltung mit einem Abtastschalter gekoppelt an den Abtasteingang und einen Abtastkondensator gekoppelt an einen Ausgang des Schalters und den Referenzausgang umfasst.
  20. Schnittstellenknoten nach Anspruch 18 oder 19, wobei die Abtastschaltung einen Flankendetektor umfasst, der mit einer Empfängerschaltung gekoppelt ist, die mit dem Zweidraht-Bus gekoppelt ist, wobei der Flankendetektor konfiguriert ist, das Abtaststeuersignal zu erzeugen.
  21. Schnittstellenknoten nach einem der Ansprüche 18 bis 20, der ferner einen Schwellenwertkomparator, der mit dem Zweidraht-Bus gekoppelt ist, und einen Flankendetektor, der mit dem Schwellenwertkomparator gekoppelt ist, umfasst, wobei der Flankendetektor konfiguriert ist, das Abtaststeuersignal zu erzeugen, und der Schwellenwertkomparator einen höheren Schwellenwert aufweist als eine Empfängerschaltung, die mit dem Zweidraht-Bus gekoppelt ist.
  22. Schnittstellenknoten nach einem der Ansprüche 18 bis 21, der ferner ein verzögertes Rücksetzungs-Flipflop umfasst, das mit einer Empfängerschaltung gekoppelt ist, die mit dem Zweidraht-Bus gekoppelt ist, wobei das verzögerte Rücksetzungs-Flipflop konfiguriert ist, das Abtaststeuersignal zu erzeugen.
  23. Schnittstellenknoten nach einem der Ansprüche 18 bis 22, der ferner einen Schwellenwertkomparator umfasst, der mit dem Zweidraht-Bus gekoppelt ist, und ein verzögertes Rücksetzungs-Flipflop, das mit dem Schwellenwertkomparator gekoppelt ist, wobei das verzögerte Rücksetzungs-Flipflop konfiguriert ist, das Abtaststeuersignal zu erzeugen, und der Schwellenwertkomparator einen höheren Schwellenwert aufweist als eine Empfängerschaltung, die mit dem Zweidraht-Bus gekoppelt ist.
  24. Schnittstellenknoten nach einem der Ansprüche 14 bis 23, wobei die Bias-Schaltung einen Operationsverstärker mit einem Eingang, der konfiguriert ist, die Gleichtaktspannung zu erhalten, und einem Ausgang, der mit dem Zweidraht-Bus über eine Spannungsteilerschaltung gekoppelt ist, umfasst.
  25. Verfahren zum Betreiben eines Steuereinheitsbereichsnetzes (CAN), wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Empfangen von Signalen eines ersten Rahmens auf einem CAN-Bus an einer ersten Knotenschaltung, wobei die Signale rezessive Werte und dominante Werte umfassen; Bestimmen einer Datenphase des Rahmens; Messen einer Gleichtaktspannung auf dem CAN-Bus während der Datenphase; Anpassen einer Bias-Schaltung basierend auf dem Messen; und Anlegen der Bias-Schaltung an den CAN-Bus an dem ersten Knoten.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Gleichtaktspannung nur während der Datenphase gemessen wird, wenn dominante Werte auf dem CAN-Bus sind.
  27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, wobei Messen der Gleichtaktspannung Ausführen von mehreren Messungen während der Datenphase und Mitteln der mehreren Messungen umfasst.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei Messen der Gleichtaktspannung Messen einer ersten Spannung auf einem hohen Draht des CAN-Busses, Messen einer zweiten Spannung auf einem tiefen Draht des CAN-Busses und Erzeugen eines Mittelwerts aus der ersten Spannung und der zweiten Spannung umfasst.
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