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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sendemodul und ein Verfahren zum Senden von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem, die insbesondere für CAN XL verwendbar sind.
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Stand der Technik
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Serielle Bussysteme werden zur Nachrichten- oder Datenübertragung in technischen Anlagen verwendet. Beispielsweise kann ein serielles Bussystem eine Kommunikation zwischen Sensoren und Steuergeräten in einem Fahrzeug oder einer technischen Produktionsanlage, usw. ermöglichen. Für die Datenübertragung gibt es verschiedene Standards oder Datenübertragungsprotokolle. Bekannt sind insbesondere ein CAN Bussystem, ein LVDS Bussystem (LVDS = Low Voltage Differential Signaling), ein MSC Bussystem (MSC = Micro-Second-Channel), ein 10BASE-T1S-Ethernet.
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Bei einem CAN-Bussystem werden Nachrichten mittels des CAN- und/oder CAN FD Protokolls übertragen, wie es im Standard ISO-11898-1:2015 als CAN Protokoll-Spezifikation mit CAN FD beschrieben ist. Bei CAN FD wird bei der Übertragung auf dem Bus zwischen einer langsamen Betriebsart in einer ersten Kommunikationsphase (Arbitrationsphase) und einer schnellen Betriebsart in einer zweiten Kommunikationsphase (Datenphase) hin und her geschaltet. Bei einem CAN FD-Bussystem ist eine Datenübertragungsrate von größer 1 MBit pro Sekunde (1 Mbps) in der zweiten Kommunikationsphase möglich. CAN FD wird von den meisten Herstellern im ersten Schritt mit 500kbit/s Arbitrationsbitrate und 2Mbit/s Datenbitrate im Fahrzeug eingesetzt.
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Um noch größere Datenraten in der zweiten Kommunikationsphase zu ermöglichen, gibt es Nachfolgebussysteme für CAN FD, wie beispielsweise CAN-SIC und CAN XL. Bei CAN- SIC gemäß dem Standard CiA601-4 kann in der zweiten Kommunikationsphase eine Datenrate von etwa 5 bis 8 Mbit/s erreicht werden. Bei CAN XL ist eine Datenrate in der zweiten Kommunikationsphase von > 10 Mbit/s gefordert, wobei der Standard (CiA610-3) dafür derzeit bei der Organisation CAN in Automation (CiA) festgelegt wird. CAN XL soll neben dem reinen Datentransport über den CAN-Bus auch andere Funktionen unterstützen, wie funktionale Sicherheit (Safety), Datensicherheit (Security) und Dienstgüte (QoS = Quality of Service). Dies sind elementare Eigenschaften, die in einem autonom fahrenden Fahrzeug benötigt werden.
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Bei allen oben genannten CAN basierten Bussystemen wird für ein Sendesignal TxD separat ein Bussignal CAN_H und idealerweise gleichzeitig ein Bussignal CAN_L auf einen Bus getrieben. Hierbei wird zumindest in der ersten Kommunikationsphase in den Bussignalen CAN_H, CAN_L ein Buszustand aktiv getrieben. Der andere Buszustand wird nicht getrieben und stellt sich aufgrund eines Abschlusswiderstands für Busleitungen bzw. Busadern des Busses ein. In Folge der unterschiedlich getriebenen Zustände können in einem realen Bussystem die Signalformen der Bussignale CAN_H, CAN_L von der idealen Signalform abweichen. Gründe hierfür liegen insbesondere in der Bussystemausgestaltung, wie Stichleitungen, Schaltverzögerungen der Schaltstufen für Bussignale CAN_H, CAN_L usw. Derartige Fehlanpassungen der beiden Bussignale CAN_H, CAN_L können zu Fehlern bei der Auswertung der vom Bus empfangenen Bussignale führen.
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Zum Senden und Empfangen der Bussignale werden in einem CAN-Bussystem für die einzelnen Kommunikationsteilnehmer üblicherweise Sende-/Empfangseinrichtungen eingesetzt, die auch als CAN-Transceiver oder CAN FD Transceiver usw. bezeichnet werden. Die CAN-Transceiver oder CAN FD Transceiver dürfen bezüglich der leitungsgebundenen Abstrahlung bzw. Emission die Grenzwerte für den Betrieb im Fahrzeug nicht überschreiten.
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Tranceiver für CAN XL müssen hierzu noch strengere Grenzwerte einhalten, die die in der Norm IEC62228-3 festgelegt sind. Nur so ist ein Betrieb des Bussystems bei den vorgegebenen höheren Bitraten als bei CAN FD und CAN SIC möglich. Je nach verfügbarer Halbleitertechnologie stellt die Einhaltung dieser strengen Grenzwerte eine große Herausforderung dar.
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Im Vergleich zu CAN FD muss bei Transceivern für CAN-SIC oder Transceivern für CAN-XL in der Arbitrationsphase, die auch SIC-Mode oder SIC-Betriebsart genannt wird, zusätzlich zu den Zuständen rezessiv (rec) und dominant (dom) ein dritter Zustand, der Zustand sic, erzeugt werden. Um die Emissionsanforderungen der Norm IEC62228-3 zu erfüllen, muss eine Common-Mode-Spannung der Busleitungen für die Signale CAN_H, CAN_L in drei Sendezuständen, nämlich rezessiv, dominant, sic, in engen Grenzen gehalten werden. Die Common-Mode-Spannung entsteht an einer Gleichtaktdrossel, die insbesondere bei einer Zertifizierungsmessung zur Prüfung der Einhaltung der Norm IEC62228-3 verwendet wird. Die Gleichtaktdrossel wird auch Common-Mode-Choke (CMC) genannt. Die Gleichtaktdrossel hat die Aufgabe, differentielle Signale (DM=differential mode) möglichst ohne Beeinflussung passieren zu lassen und Common-Mode-Signale (CM=common mode) möglichst komplett zu unterdrücken. Jedoch erzeugt die Gleichtaktdrossel im realen Betrieb aus einem differentiellen Signal ohne Common-Mode-Anteil am Eingang ein differentielles Signal mit einem diesen überlagerten unerwünschten Common-Mode-Signal am Ausgang. Dies ist ungünstig, da dies busseits so direkt in den CAN-Bus eingespeist wird und für andere CAN-Module sichtbar ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sendemodul und ein Verfahren zum Senden von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen. Insbesondere sollen das Sendemodul und das Verfahren zum Senden von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem die Kompensation von Störgrößen ermöglichen, welche sich auf das Emissionsverhalten des Sendemoduls auswirken.
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Die Aufgabe wird durch ein Sendemodul zum Senden von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Das Sendemodul hat eine erste Sendestufe zur Erzeugung von Sendeströmen für ein erstes Signal, das auf einen Bus des Bussystems zu senden ist, eine zweite Sendestufe zur Erzeugung von Sendeströmen für ein zweites Signal, das als ein zu dem ersten Signal differentielles Signal auf den Bus zu senden ist, eine dritte Sendestufe zur Erzeugung von Sendeströmen für das erste Signal, und eine vierte Sendestufe zur Erzeugung von Sendeströmen für das zweite Signal, wobei die erste bis vierte Sendestufe in eine Vollbrücke geschaltet sind, bei der die erste und vierte Sendestufe in Reihe geschaltet sind und die dritte und zweite Sendestufe in Reihe geschaltet sind, wobei jede der ersten bis vierten Sendestufe mindestens zwei Stromstufen aufweist, die zueinander parallel geschaltet sind, wobei jede der mindestens zwei Stromstufen einen schaltbaren Widerstand aufweist, und wobei die schaltbaren Widerstände einer Sendestufe unterschiedliche Widerstandswerte haben.
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Das beschriebene Sendemodul ermöglicht, dass die geforderten Grenzwerte für die Emission einer Sende-/Empfangseinrichtung für CAN XL erreicht werden kann. Das Sendemodul erfüllt dabei insbesondere die Norm IEC62228-3, welche einzuhaltende Grenzwerte für die Buszustände dom, sic und rec festlegt.
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Beispielsweise kann das Sendemodul im Zustand sic die Impedanz zwischen den Busleitungen für die Signale CAN_H und CAN_L sehr gut dem charakteristischen Wellenwiderstand bzw. Impedanz der verwendeten Busleitung anpassen. Für die Impedanz Zw der verwendeten Busleitung gilt dabei Zw = 1000hm oder Zw = 1200hm. Dadurch verhindert das Sendemodul Reflexionen und lässt somit den Betrieb im Bussystem bei höheren Bitraten zu.
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Das beschriebene Sendemodul erlaubt durch eine Aufteilung seiner vier Sendestufen in n Teile einen zeitlich gestaffelten und gesteuerten Schaltvorgang. Dabei ist ein Einschalten gemäß Gauß-scher Error-Funktion realisierbar. Dies ermöglicht ein Einstellen eines weichen Verhaltens beim Einschaltvorgang. Außerdem verhindert die mögliche Variation von Zeitstufen beim Einschalten das Auftreten einer schmalbandigen Frequenzlinie im Abstrahl-Frequenzspektrum.
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Alternativ ist es möglich, mit dem beschriebenen Sendemodul einen gestaffelten und gesteuerten Schaltvorgang über fixe Zeitschritte und variierte Spannungsschritte auszuführen. Auch dadurch kann das Emissionsverhalten des Sendemoduls derart beeinflusst werden, dass die vorgegebenen Grenzwerte eingehalten werden.
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Noch dazu kann die beschriebene Sendemodul Effekte aufgrund von unsymmetrischem Verhalten der Sendestufen verringern, die in den Sendezuständen dom, sic, rec auftreten können und die Emission verschlechtern. Das Sendemodul verhindert ein ungleiches Verhalten von Komponenten in Sendestufen A, B (Effekt 1) einer Vollbrücke, so dass im dom-Zustand eine Veränderung der Common-Mode-Spannung im Vergleich zu dem rec-Zustand minimiert oder verhindert wird. Zudem kann das Sendemodul ein ungleiches Verhalten von Komponenten in Sendestufen A/D und C/B der Vollbrücke verhindern (Effekt 2), so dass im sic-Zustand eine Veränderung der Common-Mode-Spannung im Vergleich zu dem rec-Zustand minimiert oder verhindert wird. Dies ist besonders vorteilhaft, da nur wenn ausgehend vom Common-Mode-Pegel des rec-Zustands die Common-Pegel im dom-Zustand und im sic-Zustand zu denjenigen des rec-Zustands passen, ein ausreichendes Emissionsergebnis erzielt werden kann, jedoch die Ursachen, welche zu dem Verhalten von Effekt 1 führen andere sein können als die zum Effekt 2 führen.
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Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Sendemoduls sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die Ausgangsanschlüsse der Vollbrücke können zum Anschluss an einen Abschlusswiderstand des Busses vorgesehen sein.
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Möglicherweise ist eine Anzahl n der mindestens zwei Stromstufen für jede der ersten bis vierten Sendestufe dieselbe, wobei n eine natürliche Zahl größer 1 ist.
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In einer Ausgestaltung hat jede der mindestens zwei Stromstufen einen CMOS-Transistor zum Schalten des Widerstands der Stromstufe.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der CMOS-Transistor der Stromstufen der ersten Sendestufe ein PMOS-Transistor, wobei der CMOS-Transistor der Stromstufen der zweiten Sendestufe ein NMOS-Transistor ist, wobei der CMOS-Transistor der Stromstufen der dritten Sendestufe ein PMOS-Transistor ist, und wobei der CMOS-Transistor der Stromstufen der vierten Sendestufe ein NMOS-Transistor ist.
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Hierbei kann jede der ersten bis vierten Sendestufe zudem eine Verpoldiode zum Schutz gegen eine positive Rückspeisung in einem Anschluss für die Busspannungsversorgung und eine negative Rückspeisung von einem Anschluss für Masse, und mindestens eine Kaskode zum Schutz der CMOS-Transistoren aufweisen.
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Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel sind mindestens zwei Kaskoden parallel zueinander geschaltet sind, wobei eine Anzahl y der Kaskoden für jede der ersten bis vierten Sendestufe dieselbe ist, wobei y eine natürliche Zahl größer 1 ist, und wobei der Einschaltwiderstand der mindestens zwei Kaskoden unterschiedlich ist.
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Die Sendemodul kann zudem mindestens ein erstes Strombegrenzungsmodul als Stromquelle, das zwischen einen Anschluss für die Busspannungsversorgung und die Vollbrücke geschaltet ist, und mindestens ein zweites Strombegrenzungsmodul als Stromsenke aufweisen, das zwischen einen Anschluss für Masse und die Vollbrücke geschaltet ist.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind mindestens zwei erste Strombegrenzungsmodule parallel zueinander geschaltet, deren Einschaltwiderstand unterschiedlich ist, wobei mindestens zwei zweite Strombegrenzungsmodule parallel zueinander geschaltet sind, deren Einschaltwiderstand unterschiedlich ist, und wobei die Anzahl x der ersten Strombegrenzungsmodule gleich der Anzahl x der zweiten Strombegrenzungsmodule ist, wobei x eine natürliche Zahl größer 1 ist.
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Das Sendemodul kann zudem eine Ansteuerschaltung zur Ansteuerung von schaltbaren Komponenten der ersten bis vierten Sendestufe in Abhängigkeit von einem digitalen Sendesignal und von einer für das Sendemodul eingestellten Betriebsart aufweisen. Möglicherweise ist die Ansteuerschaltung zum zeitlich gestaffelten und gesteuerten Schalten der Widerstandswerte der mindestens zwei Stromstufen ausgestaltet.
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Das zuvor beschriebene Sendemodul kann Teil einer Sende-/Empfangseinrichtung für eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem sein, die zudem ein Empfangsmodul zum Empfangen von Signalen von dem Bus aufweist.
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Die Sende-/Empfangseinrichtung kann Teil einer Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem sein, die zudem eine Kommunikationssteuereinrichtung aufweist zum Steuern der Kommunikation in dem Bussystem und zur Erzeugung eines digitalen Sendesignals zur Ansteuerung der ersten bis vierten Sendestufe.
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Möglicherweise ist die Teilnehmerstation für die Kommunikation in einem Bussystem ausgestaltet, in dem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation auf den Bus des Bussystems gewährleistet ist.
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Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Senden von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem mit den Merkmalen von Anspruch 15 gelöst. Das Verfahren wird mit einem Sendemodul ausgeführt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, Erzeugen, mit einer ersten Sendestufe, von Sendeströmen für ein erstes Signal, das auf einen Bus des Bussystems zu senden ist, Erzeugen, mit einer zweiten Sendestufe, von Sendeströmen für ein zweites Signal, das als ein zu dem ersten Signal differentielles Signal auf den Bus zu senden ist, Erzeugen, mit einer dritten Sendestufe, von Sendeströmen für das erste Signal, und Erzeugen, mit einer vierten Sendestufe von Sendeströmen für das zweite Signal, wobei die erste bis vierte Sendestufe in eine Vollbrücke geschaltet sind, bei der die erste und vierte Sendestufe in Reihe geschaltet sind und die dritte und zweite Sendestufe in Reihe geschaltet sind, wobei jede der ersten bis vierten Sendestufe mindestens zwei Stromstufen aufweist, die zueinander parallel geschaltet sind, wobei jede der mindestens zwei Stromstufen einen schaltbaren Widerstand aufweist, und wobei die schaltbaren Widerstände einer Sendestufe unterschiedliche Widerstandswerte haben.
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Das Verfahren bietet dieselben Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf das Sendemodul genannt sind.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Figurenliste
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Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2 ein Schaubild zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Nachricht, die von einer Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gesendet werden kann;
- 3 ein Beispiel für den idealen zeitlichen Verlauf von Bussignalen CAN_H, CAN_L in dem Bussystem von 1;
- 4 den zeitlichen Verlauf einer Differenzspannung VDIFF, die sich auf dem Bus des Bussystems infolge der Bussignale von 4 ausbildet;
- 5 ein Beispiel für einen zeitlichen Verlauf eines digitalen Sendesignals, welches in der Arbitrationsphase (SIC-Betriebsart) in Bussignale CAN_H, CAN_L für einen Bus des Bussystems von 1 umgesetzt werden soll;
- 6 den zeitlichen Verlauf der Bussignale CAN_H, CAN_L beim Wechsel zwischen einem rezessiven Buszustand zu einem dominanten Buszustand und zurück zu dem rezessiven Buszustand, die in der Arbitrationsphase (SIC-Betriebsart) aufgrund des Sendesignals von 5 auf den Bus gesendet werden;
- 7 ein Beispiel für einen zeitlichen Verlauf eines digitalen Sendesignals, welches in der Datenphase in Bussignale CAN_H, CAN_L für den Bus des Bussystems von 1 umgesetzt werden soll;
- 8 den zeitlichen Verlauf der Bussignale CAN_H, CAN_L, die in der Datenphase aufgrund des Sendesignals von 6 auf den Bus gesendet werden;
- 9 ein Schaltbild eines Sendemoduls für eine Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
- 10 ein Zeitdiagramm zur Darstellung der Einschaltung verschiedener Stromstufen einer Sendestufe für ein erstes spezielles Beispiel des Sendemoduls von 9;
- 11 ein Detail einer Sendestufe für ein zweites spezielles Beispiel des Sendemoduls von 9; und
- 12 ein Schaltbild eines Sendemoduls für eine Teilnehmerstation des Bussystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt ein Bussystem 1, das beispielsweise zumindest abschnittsweise ein CAN-Bussystem, ein CAN-FD-Bussystem, usw., sein kann. Das Bussystem 1 kann in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, einem Flugzeug, usw., oder im Krankenhaus usw. Verwendung finden.
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In 1 hat das Bussystem 1 eine Vielzahl von Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die jeweils an einen Bus 40 oder Busleitung mit einer ersten Busader 41 und einer zweiten Busader 42 angeschlossen sind. Die Busadern 41, 42 können auch CAN_H und CAN_L für die Signale auf dem Bus 40 genannt werden. Über den Bus 40 können Nachrichten 45, 46, 47 in der Form von Signalen zwischen den einzelnen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 übertragen werden. Die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 können beispielsweise Steuergeräte oder Anzeigevorrichtungen eines Kraftfahrzeugs sein.
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Wie in 1 gezeigt, haben die Teilnehmerstationen 10, 30 jeweils eine Kommunikationssteuereinrichtung 11 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 12. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 hat ein Sendemodul 121 und ein Empfangsmodul 122.
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Die Teilnehmerstation 20 hat eine Kommunikationssteuereinrichtung 21 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 22. Die Sende-/Empfangseinrichtung 22 hat ein Sendemodul 221 und ein Empfangsmodul 222.
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Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12 der Teilnehmerstationen 10, 30 und die Sende-/Empfangseinrichtung 22 der Teilnehmerstation 20 sind jeweils direkt an den Bus 40 angeschlossen, auch wenn dies in 1 nicht dargestellt ist.
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Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 21 dienen jeweils zur Steuerung einer Kommunikation der jeweiligen Teilnehmerstation 10, 20, 30 über den Bus 40 mit mindestens einer anderen Teilnehmerstation der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die an den Bus 40 angeschlossen sind.
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Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11 erstellen und lesen erste Nachrichten 45, 47, die beispielsweise modifizierte CAN Nachrichten 45, 47 sind. Hierbei sind die modifizierten CAN Nachrichten 45, 47 beispielsweise auf der Grundlage des CAN SIC-Formats oder des CAN XL-Formats aufgebaut. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 dient zum Senden und Empfangen der Nachrichten 45, 47 von dem Bus. Das Sendemodul 121 empfängt ein von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 für eine der Nachrichten 45, 47 erstelltes digitales Sendesignal TxD und setzt dieses in Signale auf den Bus 40 um. Das Empfangsmodul 121 empfängt auf dem Bus 40 gesendete Signale entsprechend den Nachrichten 45 bis 47 und erzeugt daraus ein digitales Empfangssignal RxD. Das Empfangsmodul 122 sendet das Empfangssignal RxD an die Kommunikationssteuereinrichtung 11.
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Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 kann wie ein herkömmlicher CAN-Controller nach ISO 11898-1:2015 ausgeführt sein, d.h. wie ein CAN FD toleranter Classical CAN-Controller oder ein CAN FD Controller. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstellt und liest zweite Nachrichten 46, beispielsweise CAN FD-Nachrichten 46. Die Sende-/Empfangseinrichtung 22 dient zum Senden und Empfangen der Nachrichten 46 von dem Bus 40. Das Sendemodul 221 empfängt ein von der Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstelltes digitales Sendesignal TxD und setzt dieses in Signale für eine Nachricht 46 auf den Bus 40 um. Das Empfangsmodul 221 empfängt auf dem Bus 40 gesendete Signale entsprechend den Nachrichten 45 bis 47 und erzeugt daraus ein digitales Empfangssignal RxD. Ansonsten kann die Sende-/Empfangseinrichtung 22 wie ein herkömmlicher CAN-Transceiver ausgeführt sein.
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Zum Senden der Nachrichten 45, 47 mit CAN XL oder CAN SIC werden bewährte Eigenschaften übernommen, die für die Robustheit und Anwenderfreundlichkeit von CAN und CAN FD verantwortlich sind, insbesondere Rahmenstruktur mit Identifier und Arbitrierung nach dem bekannten CSMA/CR-Verfahren. Das CSMA/CR-Verfahren hat zur Folge, dass es sogenannte rezessive Zustände auf dem Bus 40 geben muss, welche von anderen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 mit dominanten Pegeln oder dominanten Zuständen auf dem Bus 40 überschrieben werden können.
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Mit den beiden Teilnehmerstationen 10, 30 ist eine Bildung und dann Übertragung von Nachrichten 45 mit verschiedenen CAN-Formaten, insbesondere dem CAN FD Format oder dem CAN SIC Format oder dem CAN XL Format sowie der Empfang solcher Nachrichten 45 realisierbar, wie nachfolgend genauer beschrieben.
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2 zeigt für die Nachricht 45 einen Rahmen 450, der insbesondere ein CAN XL Rahmen ist, wie er von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 für die Sende-/Empfangseinrichtung 12 zum Senden auf den Bus 40 bereitgestellt wird. Hierbei erstellt die Kommunikationssteuereinrichtung 11 den Rahmen 450 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als kompatibel mit CAN FD. Alternativ ist der Rahmen 450 kompatibel zu CAN SIC.
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Gemäß 2 ist der Rahmen 450 für die CAN-Kommunikation auf dem Bus 40 in unterschiedliche Kommunikationsphasen 451, 452 unterteilt, nämlich eine Arbitrationsphase 451 (erste Kommunikationsphase) und eine Datenphase 452 (zweite Kommunikationsphase). Der Rahmen 450 hat, nach einem Startbit SOF, ein Arbitrationsfeld 453, ein Steuerfeld 454, ein Datenfeld 455, ein Prüfsummenfeld 456 und ein Rahmenabschlussfeld 457.
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In der Arbitrationsphase 451 wird mit Hilfe eines Identifizierers (ID) mit beispielsweise Bits ID28 bis ID18 in dem Arbitrationsfeld 453 bitweise zwischen den Teilnehmerstationen 10, 20, 30 ausgehandelt, welche Teilnehmerstation 10, 20, 30 die Nachricht 45, 46 mit der höchsten Priorität senden möchte und daher für die nächste Zeit zum Senden in der anschließenden Datenphase 452 einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 bekommt. In der Arbitrationsphase 451 wird ein Physical Layer wie bei CAN und CAN-FD verwendet. Der Physical Layer entspricht der Bitübertragungsschicht oder Schicht 1 des bekannten OSI-Modells (Open Systems Interconnection Modell).
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Ein wichtiger Punkt während der Phase 451 ist, dass das bekannte CSMA/CR-Verfahren Verwendung findet, welches gleichzeitigen Zugriff der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 auf den Bus 40 erlaubt, ohne dass die höher priorisierte Nachricht 45, 46 zerstört wird. Dadurch können dem Bussystem 1 relativ einfach weitere Bus-Teilnehmerstationen 10, 20, 30 hinzugefügt werden, was sehr vorteilhaft ist.
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Das CSMA/CR-Verfahren hat zur Folge, dass es sogenannte rezessive Zustände auf dem Bus 40 geben muss, welche von anderen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 mit dominanten Pegeln oder dominanten Zuständen auf dem Bus 40 überschrieben werden können. Im rezessiven Zustand herrschen an der einzelnen Teilnehmerstation 10, 20, 30 hochohmige Verhältnisse, was in Kombination mit den Parasiten der Busbeschaltung längere Zeitkonstanten zur Folge hat. Dies führt zu einer Begrenzung der maximalen Bitrate des heutigen CAN-FD-Physical-Layer auf derzeit etwa 2 Megabit pro Sekunde im realen Fahrzeug-Einsatz.
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In der Datenphase 452 werden neben einem Teil des Steuerfelds 454 die Nutzdaten des CAN-XL-Rahmens 450 bzw. der Nachricht 45 aus dem Datenfeld 455 sowie das Prüfsummenfeld 456 gesendet. In dem Prüfsummenfeld 456 kann eine Prüfsumme über die Daten der Datenphase 452 einschließlich der Stuffbits enthalten sein, die vom Sender der Nachricht 45 nach jeweils einer vorbestimmten Anzahl von gleichen Bits, insbesondere 10 gleichen Bits, als inverses Bit eingefügt werden. Am Ende der Datenphase 452 wird wieder in die Arbitrationsphase 451 zurückgeschaltet.
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In einem Endefeld in der Rahmenabschlussphase 457 kann mindestens ein Acknowledge-Bit enthalten sein. Außerdem kann eine Folge von 11 gleichen Bits vorhanden sein, welche das Ende des CAN XL-Rahmens 450 anzeigen. Mit dem mindestens einen Acknowledge-Bit kann mitgeteilt werden, ob ein Empfänger in dem empfangenen CAN XL-Rahmen 450 bzw. der Nachricht 45 einen Fehler entdeckt hat oder nicht.
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Ein Sender der Nachricht 45 beginnt ein Senden von Bits der Datenphase 452 auf den Bus 40 erst, wenn die Teilnehmerstation 10 als der Sender die Arbitration gewonnen hat und die Teilnehmerstation 10 als Sender damit zum Senden einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 hat.
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Somit verwenden die Teilnehmerstationen 10, 30 in der Arbitrationsphase 451 als erster Kommunikationsphase teilweise, insbesondere bis zum FDF-Bit (inklusive), ein von CAN/CAN-FD bekanntes Format gemäß der ISO11898-1:2015. Jedoch ist im Vergleich zu CAN oder CAN FD in der Datenphase 452 als zweiter Kommunikationsphase eine Steigerung der Netto-Datenübertragungsrate, insbesondere auf über 10 Megabit pro Sekunde möglich. Außerdem ist ein Anheben der Größe der Nutzdaten pro Rahmen, insbesondere auf etwa 2kbyte oder einen beliebigen anderen Wert möglich.
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3 zeigt auf der linken Seite, dass die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in der Arbitrationsphase 451 Signale CAN_H, CAN_L auf den Bus 40 senden, die abwechselnd mindestens einen dominanten Zuständ 401 oder mindestens einen rezessiven Zustand 402 haben. Nach der Arbitration in der Arbitrationsphase 451 steht eine der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 als Gewinner fest. Angenommen, die Teilnehmerstation 10 hat die Arbitration gewonnen. Dann schaltet die Sende-/Empfangseinrichtung 12 der Teilnehmerstation 10 ihren Physical Layer am Ende der Arbitrationsphase 451 von einer ersten Betriebsart (SLOW) in eine zweite Betriebsart (FAST_TX) um, da die Teilnehmerstation 10 in der Datenphase 452 Sender der Nachricht 45 ist. Das Sendemodul 121 erzeugt dann in der Datenphase 452 bzw. in der zweiten Betriebsart (FAST_TX) abhängig von einem Sendesignal TxD nacheinander und somit seriell die Zustände L0 oder L1 für die Signale CAN_H, CAN_L auf dem Bus 40. Die Frequenz der Signale CAN_H, CAN_L kann in der Datenphase 452 gesteigert sein, wie auf der rechten Seite in 3 gezeigt. Somit ist die Netto-Datenübertragungsrate in der Datenphase 452 im Vergleich zu der Arbitrationsphase 451 gesteigert. Dagegen schaltet die Sende-/Empfangseinrichtung 12 der Teilnehmerstation 30 ihren Physical Layer am Ende der Arbitrationsphase 451 von der ersten Betriebsart (SLOW) in eine dritte Betriebsart (FAST_RX) um, da die Teilnehmerstation 30 in der Datenphase 452 nur Empfänger, also kein Sender, des Rahmens 450 ist. Nach dem Ende der Arbitrationsphase 451 schalten alle Sende-/Empfangseinrichtungen 12 der Teilnehmerstationen 10, 30 ihre Betriebsart in die erste Betriebsart (SLOW) um. Somit schalten alle Sende-/Empfangseinrichtungen 12 auch ihren Physical Layer um.
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Gemäß 4 bildet sich in der Arbitrationsphase 451 im idealen Fall auf dem Bus 40 ein Differenzsignal VDIFF = CAN_H - CAN_L mit Werten von VDIFF = 2V für dominante Zustände 401 und VDIFF = 0V für rezessive Zustände 402. Dies ist auf der linken Seite in 4 gezeigt. Dagegen bildet sich in der Datenphase 452 auf dem Bus 40 ein Differenzsignal VDIFF = CAN_H - CAN_L mit Zuständen L0, L1 aus, wie auf der rechten Seite in 4 gezeigt. Der Zustand L0 hat einen Wert VDIFF = 1V. Der Zustand L1 hat einen Wert VDIFF = -1V. Das Empfangsmodul 122 kann die Zustände 401, 402 und L0, L1 jeweils mit den Empfangsschwellen unterscheiden, die in den Bereichen TH_T1, TH_T2, TH_T3 liegen. Dabei verwendet das Empfangsmodul 122 zumindest die Empfangsschwelle T1 von beispielsweise 0,7 V in der Arbitrationsphase 451. Das Empfangsmodul 122 verwendet die Empfangsschwelle T2 von beispielsweise -0,35 V beispielsweise in der Arbitrationsphase 451, gegebenenfalls jedoch auch in der Datenphase 452. Die Empfangsschwelle T3 von beispielsweise 0,0 V wird in der Datenphase 452 verwendet. Bei der Umschaltung zwischen der ersten bis dritten Betriebsart (SLOW, FAST_TX, FAST_RX), die zuvor in Bezug auf 3 beschrieben sind, schaltet das Empfangsmodul 122 jeweils die Empfangsschwellen um.
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5 zeigt ein Beispiel für einen Teil des digitalen Sendesignals TxD, welches das Sendemodul 121 in der Arbitrationsphase 451 von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 empfängt, und daraus die Signale CAN_H, CAN_L für den Bus 40 erzeugt. In 5 wechselt das Sendesignal TxD von einem Zustand LW (Niedrig = Low) zu einem Zustand HI (Hoch = High) und wieder zurück zu dem Zustand LW (Niedrig = Low).
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Wie in 6 genauer gezeigt, erzeugt das Sendemodul 121 für das Sendesignal TxD von 5 die Signale CAN_H, CAN_L für die Busadern 41, 42 derart, dass zusätzlich ein Zustand 403 (sic) vorhanden ist. Der Zustand 403 (sic) kann unterschiedlich lang sein, wie mit dem Zustand 403_0 (sic) beim Übergang von dem Zustand 402 (rec) zu dem Zustand 401 (dom) gezeigt und dem Zustand 403_1 (sic) beim Übergang von dem Zustand 401 (dom) zu dem Zustand 402 (rec) gezeigt. Der Zustand 403_0 (sic) ist zeitlich kürzer als der Zustand 403_1 (sic). Um Signale gemäß 6 zu erzeugen, wird das Sendemodul 121 in eine SIC-Betriebsart (SIC-Mode) geschaltet.
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Das Durchlaufen des kurzen sic-Zustands 403_0 ist in der CiA610-3 nicht gefordert und der Zustand ist abhängig von der Art der Implementierung. Die zeitliche Dauer des „langen“ Zustands 403_1 (sic) ist für CAN-SIC als auch für die SIC-Betriebsart bei CAN-XL spezifiziert als t_sic < 530ns, beginnend mit der steigenden Flanke an dem Sendesignal TxD von 5.
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Das Sendemodul 121 soll im „langen“ Zustand 403_1 (sic) die Impedanz zwischen den Busadern 41 (CANH) und 42 (CANL) möglichst gut an den charakteristischen Wellenwiderstand Zw der verwendeten Busleitung anpassen. Hierbei gilt Zw=100Ohm oder 120Ohm. Diese Anpassung verhindert Reflexionen und lässt somit den Betrieb bei höheren Bitraten zu. Zur Vereinfachung wird nachfolgend immer von dem Zustand 403 (sic) oder sic-Zustand 403 gesprochen.
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Das Sendemodul 121 kann zur Erzeugung von Signalen für den Bus 40 für die folgenden CAN-Typen verwendet werden: CAN-FD, CAN-SIC und CAN-XL. Tabelle 1: CAN_Typen für Sendemodul 121
| CAN-Typ | Kommunikationsphasen/Bitrate | Buszustände (Bus states) | Sendemodul-Zustände |
| CAN-FD | Arbitration | dom, rec | dom, sic, rec |
| CAN-SIC | Arbitration | dom, sic, rec | dom, sic, rec |
| CAN-XL | Arbitration oder Arbitration und Datenfeld für den Fall, dass keine Umschaltung in die Fast-Betriebsart stattfindet | dom, sic, rec | dom, sic, rec |
| CAN-XL | Datenphase | L0, L1 | L0, L1 |
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Somit kann der Sendemodul-Zustand sic nicht nur bei CAN-SIC oder CAN-XL (xl_sic) erzeugt werden. Der Sendemodul-Zustand sic kann zudem bei CAN-FD erzeugt werden. In CAN-FD kann die Zeit für den Sendemodul-Zustand sic jedoch kürzer sein als bei CAN-SIC oder CAN-XL.
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7 zeigt ein Beispiel für einen anderen Teil des digitalen Sendesignals TxD, welches das Sendemodul 121 in der Datenphase 452 von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 empfängt, und daraus die Signale CAN_H, CAN_L für den Bus 40 erzeugt. In 7 wechselt das Sendesignal TxD mehrmals von Zustand HI (Hoch = High) zu einem Zustand LW (Niedrig = Low) und wieder zu einem Zustand HI (Hoch = High) und so weiter.
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Wie in 8 genauer gezeigt, erzeugt das Sendemodul 121 für das Sendesignal TxD von 7 die Signale CAN_H, CAN_L für die Busadern 41, 42 derart, dass sich der Zustand L0 für einen Zustand LW (Niedrig = Low) ausbildet. Zudem bildet sich der Zustand L1 für einen Zustand HI (Hoch = High) aus.
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9 zeigt den grundlegenden Aufbau des Sendemoduls 121 für eine der Teilnehmerstationen 10, 30. Das Sendemodul 12 kann Signale CAN_H, CAN_L gemäß 5 mit den Zuständen 401, 402, 403 und Signale CAN_H, CAN_L gemäß 8 mit den Zuständen L0, L1 erzeugen.
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Das Sendemodul 121 hat vier Sendestufen, nämlich eine erste Sendestufe 121A, eine zweite Sendestufe 121B, eine dritte Sendestufe 121C und eine vierte Sendestufe 121D. Wie in 9 gezeigt, sind die Sendestufen 121A bis 121D als Vollbrücke verschaltet. Zudem hat das Sendemodul 121 Strombegrenzungsmodule 1211, 1212. Die Ansteuerung der Strombegrenzungsmodule 1211, 1212 und von nachfolgend genauer bezeichneten Komponenten der Sendestufen 121A bis 121D erfolgt über mindestens eine Steuereinrichtung 124. Mindestens eine Steuereinrichtung 124 sendet mindestens ein Signal an Steueranschlüsse 125, an welchen die Strombegrenzungsmodule 1211, 1212 und/oder die Komponenten der Sendestufen 121A bis 121D angeschlossen sind. Der Übersichtlichkeit halber sind in 9 nicht alle Leitungsverbindungen hierfür dargestellt.
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Das Sendemodul 121 ist an den Bus 40 angeschlossen, genauer gesagt dessen erste Busader 41 für CAN_H oder CAN-XL_H und dessen zweite Busader 42 für CAN_L oder CAN-XL_L. Jede der Sendestufen 121A bis 121D ist an den Bus 40 angeschlossen.
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Über mindestens einen Anschluss 43 erfolgt die Spannungsversorgung zum Versorgen der ersten und zweiten Busader 41, 42 mit elektrischer Energie, insbesondere mit der Spannung CAN-Supply von üblicherweise 5V. Die Verbindung mit Masse bzw. CAN_GND ist über einen Anschluss 44 realisiert. Die erste und zweite Busader 41, 42 sind mit einem Abschlusswiderstand 49 terminiert. Der Abschlusswiderstand 49 ist in die Vollbrücke als externer Lastwiderstand geschaltet. Der Widerstand 49 ist in den Brückenzweig zwischen die Anschlüsse für die Busadern 41, 42 geschaltet.
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Die erste Sendestufe 121A von 9 hat eine Verpoldiode D_A, einen Transistor HVP_A und eine Parallelschaltung 121A1, bei der eine erste bis n-te Stromstufe parallel geschaltet ist, wobei n eine natürliche Zahl > 1 ist. Zudem ist eine Ansteuerschaltung T_A vorhanden. Die erste Stromstufe hat eine Serienschaltung aus einem Widerstand R_A1 und einem Transistor P_A1. Die n-te Stromstufe hat eine Serienschaltung aus einem Widerstand R_An und einem Transistor P_An. Der Transistor HVP_A kann ein CMOS-Transistor sein, insbesondere ein PMOS-Transistor. Die Transistoren P_A1 bis P_An sind CMOS-Transistoren, insbesondere PMOS-Transistoren. Die Abkürzung „CMOS“ bezeichnet ein Halbleiterelement, bei dem sowohl p-Kanal- als auch n-Kanal-MOSFETs auf einem gemeinsamen Substrat verwendet werden. Die Abkürzung CMOS steht für die englische Bezeichnung „Complementary metal-oxidesemiconductor“, was übersetzt bedeutet „komplementärer / sich ergänzender Metall-Oxid-Halbleiter“. Die Abkürzung „MOSFET“ steht für Metall-Oxid-Feldeffekttransistor. Die Ansteuerschaltung T_A steuert die Transistoren P_A1 bis P_An der ersten bis n-ten Stromstufe gemäß dem Sendesignal TxD und der eingestellten Betriebsart SIC, FAST_TX des Sendemoduls 121 an.
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Die zweite Sendestufe 121B von 9 hat eine Verpoldiode D_B, einen Transistor HVN_B und eine Parallelschaltung 121B1, bei der eine erste bis n-te Stromstufe parallel geschaltet ist, wobei n die natürliche Zahl > 1 ist. Zudem ist eine Ansteuerschaltung T_B vorhanden. Die erste Stromstufe S1 hat eine Serienschaltung aus einem Widerstand R_B1 und einem Transistor N_B1. Die n-te Stromstufe hat eine Serienschaltung aus einem Widerstand R_Bn und einem Transistor N_Bn. Der Transistor HVP_B kann ein CMOS-Transistor sein, insbesondere ein NMOS-Transistor. Die Transistoren N_B1 bis N_Bn sind CMOS-Transistoren, insbesondere NMOS-Transistoren. Die Ansteuerschaltung T_B steuert die Transistoren N_B1 bis N_Bn der ersten bis n-ten Stromstufe gemäß dem Sendesignal TxD und der eingestellten Betriebsart SIC, FAST_TX des Sendemoduls 121 an.
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Die dritte Sendestufe 121C von 9 hat eine Verpoldiode D_C, einen Transistor HVP_C und eine Parallelschaltung 121C1, bei der eine erste bis n-te Stromstufe parallel geschaltet ist, wobei n die natürliche Zahl > 1 ist. Zudem ist eine Ansteuerschaltung T_C vorhanden. Die erste Stromstufe hat eine Serienschaltung aus einem Widerstand R_C1 und einem Transistor P_C1. Die n-te Stromstufe hat eine Serienschaltung aus einem Widerstand R_An und einem Transistor P_An. Der Transistor HVP_C kann ein CMOS-Transistor sein, insbesondere ein PMOS-Transistor. Die Transistoren P_C1 bis P_Cn sind CMOS-Transistoren, insbesondere PMOS-Transistoren. Die Ansteuerschaltung T_C steuert die Transistoren P_C1 bis P_Cn der ersten bis n-ten Stromstufe gemäß dem Sendesignal TxD und der eingestellten Betriebsart SIC, FAST_TX des Sendemoduls 121 an.
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Die vierte Sendestufe 121D von 9 hat eine Verpoldiode D_D, einen Transistor HVN_D und eine Parallelschaltung 121D1, bei der eine erste bis n-te Stromstufe parallel geschaltet ist, wobei n die natürliche Zahl > 1 ist. Zudem ist eine Ansteuerschaltung T_D vorhanden. Die erste Stromstufe hat eine Serienschaltung aus einem Widerstand R_D1 und einem Transistor N_D1. Die n-te Stromstufe hat eine Serienschaltung aus einem Widerstand R_Dn und einem Transistor P_Dn. Der Transistor HVP_D kann ein CMOS-Transistor sein, insbesondere ein NMOS-Transistor. Die Transistoren N_D1 bis N_Dn sind CMOS-Transistoren, insbesondere NMOS-Transistoren. Die Ansteuerschaltung T_D steuert die Transistoren N_D1 bis N_Dn der ersten bis n-ten Stromstufe gemäß dem Sendesignal TxD und der eingestellten Betriebsart SIC, FAST_TX des Sendemoduls 121 an.
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Die Stromstufen S1 bis Sn der Sendestufen 121A bis 121D sind somit als Widerstandsstufen ausgestaltet. Die Widerstandsstufen werden durch Wahl des Widerstandswerts der jeweiligen Stromstufe eingestellt, beispielsweise durch Wahl der Widerstände R_A1 bis R_An für die Sendestufe 121A, usw.. Als Folge der Einstellung der Widerstandswerte der Widerstände stellen sich Stromstufen ein. Die Zahl n ist beliebig wählbar. Insbesondere kann die Zahl n und somit die Stufenzahl bzw. Zahl der Widerstandsstufen oder Stromstufen zwischen 1 bis 60 gewählt werden. Alternativ kann jedoch für n eine größere Zahl als 60 gewählt werden.
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Jede der Verpoldioden D_A, D_B, D_C, D_D schützt die zugehörige Sendestufe gegen eine positive Rückspeisung auf den Anschluss 44 (CAN-Supply) und eine negative Rückspeisung auf den Anschluss 43 (CAN_GND). Jede der Verpoldioden D_A, D_B, D_C, D_D kann auch als Blocking Diode bezeichnet werden.
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Jede der Parallelschaltungen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1, genauer gesagt die zugehörige Ansteuerschaltung T_A, T_B, T_C, T_D, stellt einen Widerstandswert für die zugehörige Sendestufe 121A, 121B, 121C, 121D in Abhängigkeit der Betriebsart (SLOW oder SIC, FAST_TX) des Sendemoduls 121 und des Sendesignal TxD ein. Der Widerstandswert der einzelnen Sendestufe 121A, 121B, 121C, 121D ist somit je nach Betriebsart (SLOW oder SIC, FAST_TX) des Sendemoduls 121 und des Sendesignal TxD einstellbar. Dies nachfolgend noch genauer anhand von 10 und 11 sowie Tabelle 2 und Tabelle 3 beschrieben.
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Jeder der Transistoren HVP_A, HVN_B, HVP_C, HVN_D ist eine HV-Kaskode und kann auch als HV-Standoff-Vorrichtung bezeichnet werden. Der Transistor HVP_A schützt die CMOS-Transistoren P_A1 bis P_An der zugeordneten Parallelschaltung 121A1, indem der Transistor HVP_A hohe Spannungsabfälle aufnimmt. Jeder der Transistoren HVN_B, HVP_C, HVN_D hat dieselbe Funktion für die CMOS-Transistoren der jeweils zugeordneten Parallelschaltung 121B1, 121C1, 121D1. Jeder der Transistoren HVP_A, HVN_B, HVP_C, HVN_D hat ist an seinem Steueranschluss an den Anschluss 125 angeschlossen. Somit ist jeder der Transistoren HVP_A, HVN_B, HVP_C, HVN_D von der mindestens einen Steuereinrichtung 124 steuerbar.
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Die Strombegrenzungsmodule 1211, 1212 sind jeweils als Transistor ausgestaltet. Die Strombegrenzungsmodule 1211, 1212 bei dem Beispiel von 9 sind jeweils CMOS-Transistoren. Das Strombegrenzungsmodul 1211 von 9 ist ein PMOS-Transistor. Somit bildet das Strombegrenzungsmodul 1211 eine Stromquelle. Das Strombegrenzungsmodul 1212 von 9 ist ein NMOS-Transistor. Somit bildet das Strombegrenzungsmodul 1212 eine Stromsenke. Die Strombegrenzungsmodule 1211, 1212 sind zum Schutz des Sendemoduls 121 und der externen Bauelemente, insbesondere sonstiger Bauelemente der Teilnehmerstation 10 und/oder des Busses 40, vorgesehen. Die Anordnung der Strombegrenzungsmodule 1211, 1212 in der Schaltung der Sendestufe 121 ist für den dom-Zustand 401 und für den sic-Zustand 403 von 6 passend. Im dom-Zustand 401 fließt gemäß Auslegung und Spezifikation doppelt so viel elektrischer Strom wie im sic-Zustand, allerdings fließt der Strom in dem dom-Zustand 401 nur auf einem Pfad des Sendemoduls 121. Dagegen fließt im sic-Zustand der Strom in zwei Pfaden des Sendemoduls 121. Die zwei Pfade sind gleich ausgelegt oder konfiguriert. Somit entsteht an den Strombegrenzungsmodulen 1211, 1212 derselbe Spannungsfall.
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Bei dem Sendemodul 121 ist die Sendestufe 121A zwischen den Anschluss 43 für die Spannungsversorgung und den Anschluss 41 (CANH) für das Signal CAN_H geschaltet. Die Sendestufe 121C ist zwischen den Anschluss 43 für die Spannungsversorgung und den Anschluss 42 (CANL) und den Anschluss 43 für Masse bzw. den Anschluss 44 (CAN_GND) geschaltet. Die Sendestufe 121D ist zwischen den Anschluss 41 (CANH) für das Signal CAN_H und den Anschluss 43 für Masse bzw. den Anschluss 44 (CAN_GND) geschaltet. Die Sendestufe 121B ist zwischen den Anschluss 42 (CANL) für das Signal CAN_L und den Anschluss 43 für Masse bzw. den Anschluss 44 (CAN_GND) geschaltet. Somit ist bei dem Sendemodul 121 zum einen die Sendestufe 121A in den CANH-Pfad geschaltet. Zum anderen ist die Sendestufe 121D in den CANH-Pfad geschaltet. In den CANL-Pfad ist zum einen die Sendestufe 121C geschaltet. Zum anderen ist die Sendestufe 121B in den CANL-Pfad geschaltet.
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Somit besteht das Sendemodul 121 im CANH-Pfad und im CANL-Pfad aus einer Parallelschaltung 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 einer bestimmten Anzahl von Stromstufen. Eine einzelne Stromstufe ist realisiert durch eine Serienschaltung bestehend aus einem CMOS-Schalter und einem Widerstand, wie zuvor beschrieben. Die Parallelschaltung aller Stromstufen ist im CANH-Pfad und im CANL-Pfad in Serie mit einer HV-Kaskode HVP_A, HVN_B, HVP_C, HVN_D und einer Verpoldiode D_A, D_B, D_C, D_D geschaltet, wie zuvor beschrieben. Die HV-Kaskoden HVP_A, HVN_B, HVP_C, HVN_D ermöglichen die Einhaltung von Grenzwerten (maximum rating Parametern), wie Spannung an CANH und CANL -27V bis +40V.
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Die Funktionsweise der Schaltung von
9 in Abhängigkeit von der Betriebsart des Sendemoduls 121 und dem Buszustand 401 (dom), 403 (sic), 402 (rec) in der SIC-Betriebsart (Arbitrationsphase 451) und L0, L1 in der Datenphase 452 ist anhand der folgenden Tabelle 2 erläutert. Tabelle 2 gibt je nach Zustand des Sendemoduls 121 und der Betriebsart der Phasen 451, 452 die geforderte Impedanz je nach Zustand des Sendemoduls 121 sowie die Impedanz der Sendestufen 121A/121B und Impedanz der Sendestufen 121C/121D an.
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Tabelle 2: Geforderte Impedanz je nach Sendezustand
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Ist die Impedanz „unendlich“, ist das Sendemodul 121 oder die jeweilige Sendestufe 121A, 121B, 121C, 121D abgeschaltet oder nicht leitfähig geschaltet.
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Die Aufteilung jeder Parallelschaltung 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 von 9 in n-Teile bzw. die n Stromstufen erlaubt einen zeitlich gestaffelten und gesteuerten Schaltvorgang zwischen den Buszuständen 401, 402, 403 in der Arbitrationsphase (SIC-Betriebsart) 451 oder den Buszuständen L0, L1 der Datenphase 452. Hierfür sind die Widerstandswerte der Widerstände der n Stromstufen eingestellt, wie mit 10 in einem speziellen Beispiel veranschaulicht.
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10 zeigt ein Beispiel für das Stromniveau pro Schaltstufe bzw. Stromstufe S1 bis S12. Somit sind bei dem gezeigten Beispiel zwölf Stromstufen S1, S2 bis S6 bis S12 für jede der Parallelschaltungen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 verwendet. Es gilt also n = 12.
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Der Wert des Stroms I (vertikale Achse in 10) bzw. I1, 12, 16, 112 usw. wird durch die Wahl des seriellen Widerstandswerts der jeweiligen Stromstufe S1 bis S12 eingestellt. Die einzelnen Stromstufen S1 bis S12 (horizontale Achse in 10) haben somit unterschiedliche Widerstandswerte.
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Zum Erzeugen der Buszustände 401, 402, 403 in der Arbitrationsphase (SIC-Betriebsart) 451 oder den Buszuständen L0, L1 der Datenphase 452 werden die einzelnen Stromstufen S1 bis S12 mit Hilfe der CMOS Transistoren der Stromstufen S1 bis S12 zeitlich versetzt ein- oder ausgeschaltet. Dadurch fließt in dem CANH-Pfad oder CANL-Pfad, in den die übergeordnete Sendestufe 121A, 121B, 121C, 121D geschaltet ist, ein entsprechender elektrischer Strom I.
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Ganz allgemein ist es vorteilhaft, die Staffelung (Staggerstufen) und Widerstände pro Schaltstufe bzw. Stromstufe S1 bis S12 derart auszulegen, dass die Form des Differenzsignals VDIFF der Gauß'schen Fehlerfunktion folgt. Damit wird analytisch die geringste Emission erzeugt.
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Für den Übergang von einem Zustand 402 (rezessiv) zu einem Zustand 401 (dominant), was einer steigenden Flanke der Differenzspannung VDIFF von 4 entspricht, wird durch das zeitlich versetzte Hinzuschalten der Widerstände der Parallelschaltungen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 der Strom im CANH-Pfad und im CANL-Pfad zur Erzeugung eines Dominant-Pegels am Bus 40 schrittweise erhöht. Der Übergang von einem Zustand 401 (dominant) zu einem Zustand 402 (rezessiv), was einer fallenden Flanke der Differenzspannung VDIFF von 4 entspricht, erfolgt entsprechend durch zeitlich versetztes Abschalten der Widerstände der Parallelschaltungen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1, wodurch der Strom im CANH und CANL-Pfad schrittweise gesenkt wird. Der gesamte Strom, der durch die Summe der Ströme I1 bis 112 bzw. I1 bis In aller Stromstufen S1 bis Sn gegeben ist, fließt während des Zustands 401 (dominant). Hier sind alle Stromstufen S1 bis Sn der Parallelschaltungen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 eingeschaltet und der Gesamtstrom zur Erzeugung des Dominant-Pegels von nominal VDIFF = 2V fließt durch den Buswiderstand oder Abschlusswiderstand 49.
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Durch die zeitliche Einstellung und durch die Wahl der Stromniveaus der einzelnen Stromstufen S1 bis S12 durch die Einstellung der Widerstandswerte ihrer Widerstände, wie zuvor beschrieben, ist es möglich, die Bussignale CAN_H, CAN_L beim Übergang zwischen den Zuständen 401, 402 einander anzugleichen, sodass der symmetrische Verlauf von CAN_H und CAN_L gemäß 6 realisiert wird. Die Struktur des Sendemoduls 121 ermöglicht ein zeitlich versetztes Einschalten der einzelnen Stromstufen der Parallelschaltungen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1. Durch diese zeitliche Steuerung ist es möglich, die Signalform von CAN_H und CAN_L so anzugleichen, wie gemäß 6 gefordert. Es ist ein gezieltes Formen (Shaping) der Signalverläufe für CAN_H und CAN_L möglich. Insgesamt können die Buszustände 401, 402, 403 in der Arbitrationsphase (SIC-Betriebsart) 451 oder die Buszustände L0, L1 der Datenphase 452 je nach den Vorgaben geformt werden.
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Die Widerstände der einzelnen Stromstufen S1 bis Sn der Parallelschaltungen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 und somit ihr jeweiliger Anteil am Gesamtstrom können auf unterschiedliche Weise gewählt werden, um eine möglichst niedrige Emission zu erreichen, insbesondere eine geringe Emission des Sendemoduls 121. Vorteilhaft für eine niedrige Emission ist es, zu Beginn und am Ende eines Schaltvorgangs zwischen Buszuständen 401, 402 wenig Strom I (hoher Widerstandswert) hinzu- oder wegzuschalten und in der Mitte des Schaltvorganges viel Strom (niedriger Widerstandswert) hinzu- oder wegzuschalten. Daher ist die in 10 gezeigte Einstellung der Ströme der Stromstufen S1 bis S12 sehr vorteilhaft.
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Im Gegensatz zu einer Realisierung mit identischen Widerständen in den Stromstufen S1 bis Sn der Parallelschaltungen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1, vermeidet die Konfiguration gemäß 10 eine Stromerhöhung während des Ausschaltens, dem Übergang von dem Zustand 401 (Dominant) zu dem Zustand 402 (Rezessiv).
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Die Granularität der zeitlichen Staffelung (Staggering) für das Ein- oder Ausschalten der einzelnen Stromstufen S1 bis S12 liegt in einem Bereich von etwa 2ns. Derartige kleine Stufen oder Schritte für die zeitliche Staffelung verursachen ein geringe Common-Mode-Störungen und haben geringen negativen Einfluss auf die Emission. Dabei werden die Spannungsschritte, die über die Widerstände oder Widerstandsstufen der Stromstufen S1, S2 bis S6 bis S12 eingestellt werden, fix gehalten und die zeitliche Staffelung variiert, so dass sich beim Einschaltvorgang ein möglichst weiches Verhalten einstellt (gemäß Gauß-scher Error-Funktion). Die Variation der Zeitschritte oder Zeitstufen verhindert außerdem das Auftreten einer schmalbandigen Frequenzlinie im Abstrahl-Frequenzspektrum.
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Alternativ können die Staffelungsschritte (Staggering-Schritte) über fixe Zeitschritte und variierte Spannungsschritte ausgeführt werden.
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Durch die gezeigte Struktur des Sendemoduls 121 wird ein symmetrisches Schalten der Bussignale CAN_H und CAN_L (6) bei steilen Schaltflanken zwischen den Buszuständen 401, 402, 403 in der Arbitrationsphase (SIC-Betriebsart) 451 oder den Buszuständen L0, L1 der Datenphase 452 ermöglicht.
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Zum einen werden durch die dargestellte Struktur des Sendemoduls 121 aufgrund der Verwendung schneller CMOS-Schalter oder CMOS-Transistoren weitaus steilere Schaltflanken zwischen den Buszuständen 401, 402, 403 in der Arbitrationsphase (SIC-Betriebsart) 451 oder den Buszuständen L0, L1 der Datenphase 452 realisiert. Zum anderen wird während der Schaltvorgänge die zur Einhaltung der Emissionsgrenzwerte notwendige Symmetrie des zeitlichen Verlaufs der Bussignale CAN_H und CAN_L erreicht. Ein Abgleich (Matching) der Kennlinien wird durch die Wahl oder Verwendung der Widerstände der Parallelschaltungen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 erreicht. Damit ist der Abgleich (Matching) der Kennlinien weniger abhängig von Parametern der verwendeten Transistoren der Parallelschaltungen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1.
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Die CMOS-Transistoren der Sendestufen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 werden als Schalter betrieben, d. h. mit einer maximalen Spannung zwischen dem Gate-Anschluss und dem Source-Anschluss. Der Abgleich (Matching) der einzelnen Sendestufen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 hängt somit maßgeblich vom Abgleich (Matching) der Widerstände R_A1 bis R_An, R_B1 bis R_Bn, R_C1 bis R_Cn, R_D1 bis R_Dn ab und nicht mehr von den Transistoren P_A1 bis P_An und P_C1 bis P_Cn (PMOS) an der Busader 41 (CANH) und den Transistoren N_D1 bis N_Dn und N_B1 bis N_Bn (NMOS) an der Busader 42 (CANL).
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Der Dominantzustand 401 (dom) wird bestimmt durch einen Abgleich (Matching) der Widerstände R_A1 bis R_An (Sendestufe 121A) mit den Widerständen R_B1 bis R_Bn (Sendestufe 121B). Hierbei und auch im Folgenden bedeutet der Begriff „Abgleich“ gemäß einer Möglichkeit einen aktiven Trimmschritt. Gemäß einer anderen Möglichkeit bedeutet „Abgleich“, dass die Widerstandswerte möglichst gut zusammenpassen, was standardmäßig ohne Abgleichschritt oder Trimmschritt erfolgt.
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Der Sic-Zustand (sic) wird bestimmt durch einen Abgleich (Matching) der Widerstände R_A1 bis R_An (Sendestufe 121A) mit den Widerständen R_C1 bis R_Cn (Sendestufe 121C) und einen Abgleich (Matching) der Widerstände R_D1 bis R_Dn (Sendestufe 121D) mit den Widerständen R_B1 bis R_Bn (Sendestufe 121B).
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In der Betriebsart XL-Fast wird der Zustand L0 bestimmt durch einen Abgleich (Matching) der Widerstände R_A1 bis R_An (Sendestufe 121A) mit den Widerständen R_B1 bis R_Bn (Sendestufe 121B). Der Zustand L1 wird bestimmt durch einen Abgleich (Matching) der Widerstände R_C1 bis R_Cn (Sendestufe 121C) mit den Widerständen R_D1 bis R_Dn (Sendestufe 121D).
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Der Einschaltwiderstand Ron der jeweiligen Transistoren der Sendestufen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 sollte deutlich kleiner sein als der jeweils in Serie verschaltete Widerstand der einzelnen Stromstufen der Sendestufen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1.
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11 zeigt ein spezielles Beispiel für den Aufbau der Sendestufe 121B von 9. Demzufolge hat die Sendestufe 121B in der Parallelschaltung 121B1 drei Stromstufen S_I, S_II, S_III. Die erste Stromstufe S_I hat einen Widerstand R_B1_I und einen in Serie geschalteten Transistor N_B1_I. Die zweite Stromstufe S_II hat einen Widerstand R_B1_II und einen in Serie geschalteten Transistor N_B1_II. Die dritte Stromstufe S_III hat einen Widerstand R_B1_III und einen in Serie geschalteten Transistor N_B1_111.
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Für die nachfolgende Beschreibung der Schaltung von 9 mit der Konfiguration gemäß 11 sei angenommen, dass auch jede der Sendestufen 121A, 121C, 121D in ihrer zugehörigen Parallelschaltung 121A1, 121C1, 121D1 drei Stromstufen S_I, S_II, S_III gemäß dem Beispiel von 11 hat.
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Die nachfolgende Tabelle 3 zeigt die Ansteuerung der drei Transistoren N_B1_I, N_B1_II, N_B1_III der Sendestufe 121B von
11 sowie der entsprechenden Transistoren der Sendestufen 121A, 121C, 121D von
9 jeweils abhängig von der Sendestufen 121A/121B und den Sendestufen 121C, 121D. Tabelle 3: Geforderte Impedanz je nach Sendezustand
| Betriebsart des Sendemoduls 121 | CAN-FD, CAN-SIC, CAN-XL (xl_sic) (Sende-Betriebsart in Arbitrationsphase 451) | CAN-XL (xl_fasttx) (Sende-Betriebsart in Datenphase 452) |
| Bus-Zustand | dom | sic | rec | L0 | L1 |
| 121A/121B: Typische Werte in Ohm (Ω) | etwa 30 | etwa 120 | unendlich | etwa 60 | unendlich |
| Transistor I | ein | ein | aus | ein | aus |
| Transistor II | ein | aus | aus | ein | aus |
| Transistor III | ein | aus | aus | aus | aus |
| 121C /121D: Typische Werte in Ohm (Ω) | unendlich | etwa 120 | unendlich | unendlich | etwa 60 |
| Transistor I | aus | ein | aus | aus | ein |
| Transistor II | aus | aus | aus | aus | ein |
| Transistor III | aus | aus | aus | aus | aus |
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Auf diese Weise können mit dem Sendemodul 121 die geforderten steileren Flanken an den Bussignalen CAN_H und CAN_L erzeugt werden und die Emissionsgrenzwerte eingehalten werden.
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Alternativ sind mehr als drei Stromstufen in den jeweiligen Sendestufen 121A, 121B, 121C, 121D verwendbar, wie zuvor beschrieben.
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12 zeigt ein Sendemodul 1210 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Sendemodul 1210 ist in vielen Teilen auf dieselbe Weise aufgebaut wie das Sendemodul 121 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Daher sind nachfolgend nur die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben
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Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel hat das Sendemodul 1210 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Sendestufen 121A0, 121B0, 121C0, 121D0. Die Sendestufen 121A0, 121B0, 121C0, 121D0 sind als Vollbrücke verschaltet. Der Abschlusswiderstand 49 ist in den Brückenzweig zwischen die Anschlüsse für die Busadern 41, 42 geschaltet. Zudem hat das Sendemodul 1210, anstelle der Strombegrenzungsmodule 1211, 1212, ein erstes bis x-tes Strombegrenzungsmodul 1211_1 bis 1211x und ein erstes bis x-tes Strombegrenzungsmodul 1212_1 bis 1212_x. Hierbei ist x eine natürliche Zahl > 1.
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Die Strombegrenzungsmodule 1211_1 bis 1211_x, 1212_1 bis 1212_x sind jeweils als Transistor ausgestaltet. Die Strombegrenzungsmodule 1211_1 bis 1211_x, 1212_1 bis 1212_x bei dem Beispiel von 12 sind jeweils CMOS-Transistoren. Die Strombegrenzungsmodule 1211_1 bis 1211_x von 12 sind jeweils ein PMOS-Transistor. Somit bilden die Strombegrenzungsmodule 1211_1 bis 1211_x jeweils eine Stromquelle. Die Strombegrenzungsmodule 1212_1 bis 1212_x von 12 sind jeweils ein NMOS-Transistor. Somit bilden die Strombegrenzungsmodule 1212_1 bis 1212_x jeweils eine Stromsenke.
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Im Unterschied zu der Sendestufe 121A des ersten Ausführungsbeispiels, welche den Transistor HVP_A aufweist, hat die Sendestufe 121A0 einen ersten bis y-ten Transistor HVP_A1 bis HVP_Ay, wobei y eine natürliche Zahl > 1 ist. Jeder des ersten bis y-ten Transistors HVP_A1 bis HVP_Ay ist ein CMOS-Transistor, insbesondere PMOS-Transistor, wie zuvor für den Transistor HVP_A in Bezug auf 9 beschrieben.
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Im Unterschied zu der Sendestufe 121B des ersten Ausführungsbeispiels, welche den Transistor HVN_B aufweist, hat die Sendestufe 121B0 einen ersten bis y-ten Transistor HVN_B1 bis HVN_By, wobei y die natürliche Zahl > 1 ist. Jeder des ersten bis y-ten Transistors HVN_B1 bis HVN_By ist ein CMOS-Transistor, insbesondere NMOS-Transistor, wie zuvor für den Transistor HVP_B in Bezug auf 9 beschrieben.
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Im Unterschied zu der Sendestufe 121C des ersten Ausführungsbeispiels, welche den Transistor HVP_C aufweist, hat die Sendestufe 121C0 einen ersten bis y-ten Transistor HVP_C1 bis HVP_Cy, wobei y die natürliche Zahl > 1 ist. Jeder des ersten bis y-ten Transistors HVP_C1 bis HVP_Cy ist ein CMOS-Transistor, insbesondere PMOS-Transistor, wie zuvor für den Transistor HVP_C in Bezug auf 9 beschrieben.
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Im Unterschied zu der Sendestufe 121D des ersten Ausführungsbeispiels, welche den Transistor HVN_D aufweist, hat die Sendestufe 121D0 einen ersten bis y-ten Transistor HVN_D1 bis HVN_Dy, wobei y die natürliche Zahl > 1 ist. Jeder des ersten bis y-ten Transistors HVN_D1 bis HVN_Dy ist ein CMOS-Transistor, insbesondere NMOS-Transistor, wie zuvor für den Transistor HVP_D in Bezug auf 9 beschrieben.
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Zusätzlich zu den Funktionen des Sendemoduls 121 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hat das Sendemodul 1210 von 12 die folgenden Funktionen.
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Das Sendemodul 1210 ist aufgrund seiner Ausgestaltung in der Lage, Effekte aufgrund von unsymmetrischem Verhalten der Sendestufen zu verringern, die in den Sendezuständen dom (401), sic (403), rec (402) auftreten können und das Überschwingen erhöhen und daher die Emission verschlechtern. Das Sendemodul 1210 verhindert ein ungleiches Verhalten von Komponenten in den Sendestufen 121A0, 121B0 (Effekt 1) der Vollbrücke von 12, so dass im dom-Zustand 401 eine Veränderung der Common-Mode-Spannung im Vergleich zu dem rec-Zustand 402 minimiert oder verhindert wird.
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Um den Effekt 1 zu verhindern, ist der Widerstand Ron (Einschaltwiderstand) der Kaskoden in den Sendestufen 121A0, 121B0 veränderbar, insbesondere durch Ansteuerung mit der jeweils zugehörigen Ansteuerschaltung T_A, T_B. Dies erfolgt über eine Änderung der bis zu y parallel geschalteten Transistoren HVP_A1 bis HVP_Ay und/oder die bis zu y parallel geschalteten Transistor HVN_B1 bis HVN_By. Um die Symmetrie der beiden Serienschaltungen der Sendestufen 121A0, 121D0 und der Sendestufen 121C0, 121B0 im sic-Zustand 403 nicht zu verändern, müssen auch die Kaskoden von der Sendestufen 121D0, 121C0 die gleiche Veränderung erfahren. Daher werden auch die bis zu y parallel geschalteten Transistoren HVN_D1 bis HVP_Dy und/oder die bis zu y parallel geschalteten Transistoren HVP_C1 bis HVP_Cy entsprechend geändert. Hierfür ist jeder der Transistoren HVP_A1 bis HVP_Ay, HVN_B1 bis HVN_By, HVP_C1 bis HVP_Cy, HVN_D1 bis HVP_Dy an seinem Steueranschluss (Gate-Anschluss) an einen Anschluss 125 angeschlossen. Somit ist jeder dieser Transistoren von der mindestens einen Steuereinrichtung 124 steuerbar. Der Eingriff zur Korrektur des Common-Mode-Pegels im dom-Zustand 401 erfolgt über eine gleichsame oder dieselbe Veränderung von HVP_A1 bis HVP_Ay und HVP_C1 bis HVP_Cy oder über eine gleichsame oder dieselbe Veränderung von HVP_D1 bis HVN_Dy und HVP_B1 bis HVN_By.
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Zudem kann das Sendemodul 1210 ein ungleiches Verhalten von Komponenten in Sendestufen 121A0 /121D0 und 121C0 / 121B0 der Vollbrücke verhindern (Effekt 2), so dass im sic-Zustand eine Veränderung der Common-Mode-Spannung im Vergleich zu dem rec-Zustand 402 minimiert oder verhindert wird.
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Hierfür ist der Widerstand Ron (Einschaltwiderstand) der Strombegrenzungs-Transistoren bzw. Strombegrenzungsmodule 1211, 1212 veränderbar. Dies erfolgt über die bis zu x parallel geschalteten Strombegrenzungsmodule 1211_1 bis 1211_x und/oder die bis zu x parallel geschalteten Strombegrenzungsmodule 1212_1 bis 1212_x, insbesondere durch Ansteuerung durch die mindestens eine Steuereinrichtung 124. Der Eingriff zur Korrektur des Common-Mode-Pegels im sic-Zustand 403 erfolgt über die bis zu x parallel geschalteten Strombegrenzungsmodule 1211_1 bis 1211_x oder die bis zu x parallel geschalteten Strombegrenzungsmodule 1212_1 bis 1212_x. Beispielsweise gilt x = 4. In diesem Fall können vier verschiedene Stufen des Widerstands Ron (Einschaltwiderstand) der Strombegrenzungs-Transistoren bzw. Strombegrenzungsmodule 1211, 1212) eingestellt werden.
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Diese Verhinderung von Effekt 2 ist besonders vorteilhaft, da nur wenn ausgehend vom Common-Mode-Pegel des rec-Zustands 402 die Common-Pegel im dom-Zustand 401 und im sic-Zustand 403 zu denjenigen des rec-Zustands 402 passen, ein ausreichendes Emissionsergebnis erzielt werden kann, jedoch die Ursachen, welche zu dem Verhalten von Effekt 1 führen, andere sein können als die zum Effekt 2 führen.
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Durch die Ausgestaltung des Sendemoduls 1210 kann verhindert werden, dass insbesondere Substratstromverluste in den Verpoldioden D_A und D_B dazu führen, dass der Common-Mode-Pegel im dom-Zustand 401 nicht mehr stimmt. Im sic-Zustand sind die Verpoldioden D_A und D_B weniger stark bestromt und des Weiteren sind alle Verpoldioden D_A, D_B, D_C, D_D der vier Sendestufen 121A0, 121B0, 121C0, 121D0 aktiv. Das Sendemodul 1210 kann verhindern, dass unterschiedliche Common-Mode-Pegel im dom-Zustand und im sic-Zustand vorhanden sind. Zudem kann verhindert werden, dass qualitativ gleiche Effekte durch ungleiches Verhalten in den Kaskoden erzeugt werden.
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Damit kann das Sendemodul 1210 die Effekte auf die Emissionswerte der Sende-/Empfangseinrichtung 12 positiv beeinflussen, die maßgeblich durch das Sendemodul 1210 beeinflusst werden.
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Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des Sendemoduls 121, 1210, der Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22, der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, des Bussystems 1 und des darin ausgeführten Verfahrens gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel und deren Modifikationen können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
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Das zuvor beschriebene Bussystem 1 gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist anhand eines auf dem CAN-Protokoll basierenden Bussystems beschrieben. Das Bussystem 1 gemäß dem ersten und/oder zweiten Ausführungsbeispiel kann jedoch alternativ eine andere Art von Kommunikationsnetz sein, bei dem die Signale als differentielle Signale übertragen werden. Es ist vorteilhaft, jedoch nicht zwangsläufige Voraussetzung, dass bei dem Bussystem 1 zumindest für bestimmte Zeitspannen ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation 10, 20, 30 auf den Bus 40 gewährleistet ist.
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Das Bussystem 1 gemäß dem ersten und/oder zweiten Ausführungsbeispiel und deren Modifikationen ist insbesondere ein CAN-Bussystem oder ein CAN-HS-Bussystem oder ein CAN FD-Bussystem oder ein CAN SIC-Bussystem oder ein CAN XL-Bussystem. Das Bussystem 1 kann jedoch ein anderes Kommunikationsnetzwerk sein, bei dem die Signale als differentielle Signale und seriell über den Bus übertragen werden.
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Somit ist die Funktionalität der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beispielsweise bei Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22 einsetzbar, die in einem CAN-Bussystem oder einem CAN-HS-Bussystem oder einem CAN FD-Bussystem oder einem CAN SIC-Bussystem oder einem CAN XL-Bussystem betreibbar sind.
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Es ist möglich, dass für die zwei Buszustände 401, 402 zumindest zeitweise kein dominanter und rezessiver Buszustand verwendet wird, sondern stattdessen ein erster Buszustand und ein zweiter Buszustand verwendet werden, die beide getrieben werden. Ein Beispiel für ein solches Bussystem ist ein CAN XL-Bussystem.
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Die Anzahl und Anordnung der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in dem Bussystem 1 gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel und deren Modifikationen ist beliebig. Insbesondere sind nur Teilnehmerstationen 10 oder nur Teilnehmerstationen 30 in den Bussystemen 1 des ersten oder zweiten Ausführungsbeispiels vorhanden.
