DE10234720A1

DE10234720A1 - Schnittstellen-Schaltanordnung

Info

Publication number: DE10234720A1
Application number: DE2002134720
Authority: DE
Inventors: Maksim Kuzmenka
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2004-02-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches bzw. elektronisches System (1; 101) mit mindestens zwei elektronischen Modulen, ein elektronisches Modul (2a; 102a) mit mindestens einer Schnittstellen-Schaltanordnung (6a; 106a) und eine Schnittstellen-Schaltanordnung (6a; 106a) zum Senden und/oder Empfangen von Daten, welche mit mindestens zwei Leitungen (5a, 5b; 105a, 105b) eines Leitungspaars (4; 104) verbunden werden kann, über welche mittels differentieller Signale Daten (D2) übertragen werden, wobei die Schnittstellen-Schaltanordnung (6a; 106a) eine erste Einrichtung (9b, 129b) aufweist zum Senden und/oder Empfangen der differentiellen Signale, und wobei die Schnittstellen-Schaltanordnung (6a; 106a) mindestens eine weitere Einrichtung (9a; 109a) aufweist, welche - das Leitungspaar (4; 104) als Einzelleitung (12; 112) betrachtend - zusätzliche Signale über das Leitungspaar (4; 104) überträgt, die die differentiellen Signale nicht oder nur wenig beeinflussen, so dass - zusätzlich zu den Daten (D2) - weitere Daten (D1) über das Leitungspaar (4; 104) übertragen werden können.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schnittstellen-Schaltanordnung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 13, elektronische Module mit mindestens einer derartigen Schnittstellen-Schaltanordnung, sowie ein elektrisches bzw. elektronisches System mit mindestens zwei derartigen elektronischen Modulen.

In elektrischen oder elektronischen Systemen kommunizieren einzelne System-Module, z.B. verschiedene elektronische Baugruppen, verschiedene, jeweils auf einer einzelnen Baugruppe angeordnete, elektronische Bauelemente (z.B. verschiedene, auf einer einzelnen Baugruppe angeordnete Halbleiter-Bauelemente), verschiedene, in ein- und denselbem Bauelement vorgesehene Bauelement-Sub-Komponenten (insbesondere verschiedene Komponenten eines Halbleiter-Bauelements), etc. über ein – aus einer oder aus mehreren Übertragungs-Leitungen bestehendes – Übertragungsmedium, beispielsweise ein Bussystem.

Bussysteme können von mehreren, insbesondere von mehr als zwei System-Modulen gemeinsam genutzt werden, und können z.B. aus mehreren Teilsystemen bestehen, beispielsweise aus einem Datenbus zur Übertragung der eigentlichen Nutz-Daten, und/oder einem Adressbus zum Übertragen von Adress-Daten, und/oder einem Steuerbus zum übertragen von Steuer-Daten, etc.

Zwischen den einzelnen System-Modulen (z.B. zwischen einzelnen Halbleiter-Bauelementen (beispielsweise einem DRAM (DRAM = Dynamic Random Access Memory bzw. dynamischer Schreib-Lese-Speicher), und einem DRAM-Controller)) können die jeweiligen Daten prinzipiell auf zwei unterschiedliche Weisen übertragen werden, und zwar entweder z.B. mittels einer Einzelleitung (d.h. auf „einadrige" Weise), oder z.B. mittels eines Leitungspaars (d.h. auf „zweiadrige" Weise).

Sowohl bei der einadrigen, als auch bei der zweiadrigen Übertragung von Daten wird üblicherweise versucht, die Leitung bzw. die Leitungen am jeweils empfangenden Modul jeweils mit einem Widerstand R abzuschließen, der identisch ist, wie der Wellenwiderstand Z_W der Leitungen) („Leitungsanpassung"). Dadurch können die Leitungsverluste, und (unerwünschte) Signalreflexionen minimiert werden.

Die Übertragung von Daten über entsprechende Leitungspaare („zweiadrige Datenübertragung") erfolgt im Allgemeinen mittels differentieller bzw. symmetrischer Signale, die von entsprechenden, im jeweiligen System-Modul vorgesehenen Schnittstellen-Schaltanordnungen ausgegeben werden.

Bei der unidirektionalen Übertragung von Daten über ein Leitungspaar fungiert jeweils eines der miteinander kommunizierenden System-Module (ausschließlich) als Sende-Modul, und das jeweils andere System-Modul (ausschließlich) als Empfangs-Modul.

Zum Anlegen der entsprechenden differentiellen bzw. symmetrischen Signale an das Leitungspaar können in der jeweiligen Schnittstellen-Schaltanordnung am als Sende-Modul fungierenden Modul zwei – zusammenwirkende – Spannungsquellen vorgesehen sein.

Die erste Spannungsquelle der Schnittstellen-Schaltanordnung kann z.B. zwischen einer ersten Leitung des Leitungspaars und der Erde angeschlossen sein, und die zweite Spannungsquelle kann mit der zweiten Leitung des Leitungspaars verbunden sein, sowie – ebenfalls- mit der Erde.

Gibt die erste Spannungsquelle ein „hochpegeliges Signal" aus (d.h. legt z.B. gemäß SSTL 1.8-Standard eine Spannung von U_S1 = 0,9 V an), wird von der zweiten Spannungsquelle ein „niederpegeliges Signal" ausgegeben (d.h. z.B. gemäß SSTL 1.8-Standard eine Spannung von U_S2 = 0 V angelegt).

Umgekehrt wird dann, wenn von der ersten Spannungsquelle ein „niederpegeliges Signal" ausgegeben wird (d.h. z.B. gemäß SSTL 1.8-Standard eine Spannung von U_S1 = 0 V angelegt wird), von der zweiten Spannungsquelle ein „hochpegeliges Signal" ausgegeben (d.h. z.B. gemäß SSTL 1.8-Standard eine Spannung von U_S2 = 0,9 V angelegt) .

Auf diese Weise können über das Leitungspaar – digitale – Daten vom Sende- ans Empfangs-Modul übertragen werden (z.B. entsprechen Spannungshöhen von U_S1 = 0,9 V und U_S2 = 0 V einem „logisch hohen", und Spannungshöhen von U_S1 = 0 V und U_S ₂ = 0,9 V einem „logisch niedrigen" Zustand).

Soll statt eines uni-direktionalen ein bi-direktionaler Datenverkehr stattfinden, sind den o.g. – zusammenwirkenden – Spannungsquellen entsprechende Spannungsquellen bei beiden, miteinander kommunizierenden System-Modulen vorgesehen (und nicht nur an einem einzigen, ausschließlich als Sende-Modul fungierenden Modul).

Um gegenseitige Störungen der entsprechenden differentiellen bzw. symmetrischen Signale zu vermeiden, können die Daten zu einem bestimmten Zeitpunkt jeweils nur in einer bestimmten Richtung über das Leitungspaar übertragen werden.

Sowohl bei der o.g. uni-, als auch bei der o.g. bidirektionalen Datenübertragung kann für einige Anwendungen die mit der beschriebenen, herkömmlichen „zweiadrigen" Übertragungs-Technik erzielbare Datenrate (d.h. die pro Zeiteinheit übertragbare Datenmenge) – ähnlich wie bei entsprechenden, herkömmlichen „einadrigen" Übertragungs-Techniken – nicht ausreichend hoch sein.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, neuartige Schnittstellen-Schaltanordnungen, neuartige elektronische Module mit mindestens einer derartigen Schnittstellen-Schaltanordnung, sowie ein elektrisches bzw. elektronisches System mit mindestens zwei derartigen elektronischen Modulen bereitzustellen.

Sie erreicht dieses und weitere Ziele durch die Gegenstände der Ansprüche 1, 11, 13, 17 und 19.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Schnittstellen-Schaltanordnung zum Senden und/oder Empfangen von Daten bereitgestellt, welche mit mindestens zwei Leitungen eines Leitungspaars verbunden werden kann, über welche mittels differentieller Signale Daten (D2) übertragen werden, wobei die Schnittstellen-Schaltanordnung eine erste Einrichtung aufweist zum Senden und/oder Empfangen der differentiellen Signale, und wobei die Schnittstellen-Schaltanordnung mindestens eine weitere Einrichtung aufweist, welche – das Leitungspaar als Einzelleitung betrachtend – zusätzliche Signale über das Leitungspaar überträgt, die die differentiellen Signale nicht oder nur wenig beeinflussen, so dass – zusätzlich zu den Daten (D2) – weitere Daten (D1) über das Leitungspaar übertragen werden können.

Mit anderen Worten werden also über das Leitungspaar – außer entsprechend ähnlich wie bei herkömmlicher "zweiadriger" Datenübertragung übertragener Daten (D2) – zusätzlich entsprechend ähnlich wie bei „einadriger" Datenübertragung übertragene Daten (D1) übermittelt.

Dadurch können – über ein bestimmtes Leitungspaar – zwischen verschiedenen System-Modulen Daten mit einer höheren Datenrate übertragen werden, als im Stand der Technik (und/oder es kann – bei insgesamt gleich hoher Datenrate – die Anzahl von zwischen zwei System-Modulen vorzusehenden Leitungspaaren bzw. Leitungen reduziert werden).

Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 eine schematische Darstellung eines elektronischen Systems mit miteinander kommunizierenden System-Modulen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung einer Ersatz-Schaltanordnung zur Berücksichtigung von am Gehäuse der in 1 gezeigten System-Module auftretenden parasitären Effekten; und
3 eine schematische Darstellung eines elektronischen Systems mit miteinander kommunizierenden System-Modulen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In 1 ist eine schematische Darstellung eines elektronischen Systems 1 mit mehreren, miteinander kommunizierenden System-Modulen 2a, 2b gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel kann es sich bei den System-Modulen 2a, 2b z.B. um auf ein- und derselben Baugruppe bzw. Schaltplatine 3 angeordnete, elektronische Bauelemente 2a, 2b handeln, insbesondere um Halbleiter-Bauelemente 2a, 2b.
Beispielsweise kann das erste System-Modul 2a ein DRAM-Bauelement sein (DRAM = Dynamic Random Access Memory bzw.
dynamischer Schreib-Lese-Speicher), und das zweite System-Modul 2b ein DRAM-Controller-Bauelement (oder umgekehrt), oder z.B. ein Interface-Bauelement, etc.
Bei alternativen, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann es sich bei den System-Modulen 2a, 2b z.B. um verschiedene, miteinander kommunizierende elektronische Baugruppen bzw. Schaltplatinen 2a, 2b handeln, oder z.B. um verschiedene, miteinander kommunizierende, in ein- und desselbem Halbleiter-Bauelement vorgesehene Bauelement-Sub-Komponenten 2a, 2b (z.B. um eine Interface-Einheit 2a und eine Rechen-Einheit 2b (insbesondere CPU (Central Processing Unit)) ein- und desselben Mikrochips).
Die beiden System-Module 2a, 2b kommunizieren über ein – aus einer ersten Leitung 5a, und einer zweiten Leitung 5b bestehendes – Leitungspaar 4.
Die Leitungen 5a, 5b des Leitungspaares 4 weisen z.B. einen (komplexen) Wellenwiderstand Z_W zwischen 30 Ohm und 90 Ohm, insbesondere von 60 Ohm auf, eine Länge zwischen z.B. 2,5'' und 20'', insbesondere eine Länge von 5'', eine Breite zwischen 2 mil und 20 mil, insbesondere eine Breite von 4 mit, und einen Abstand untereinander, der zwischen 3 mil und 9 mit, insbesondere 6 mil beträgt.
Außer über das Leitungspaar 4 können die beiden System-Module 2a, 2b zusätzlich über ein oder mehrere weitere Leitungspaare (hier nicht dargestellt) miteinander verbunden sein, über die auf eine entsprechende, spezielle, weiter unten im Detail erläuterte Weise Daten zwischen den System-Modulen 2a, 2b ausgetauscht werden, wie über das Leitungspaar 4 (und/oder über ein oder mehrere zusätzliche Leitungspaare und/oder Einzelleitungen, über die ein – herkömmlicher – Datenaustausch stattfindet).
Das erste System-Modul 2a kann – außer mit dem zweiten System-Modul 2b -, und/oder das zweite System-Modul 2b kann – außer mit dem ersten System-Modul 2a – zusätzlich noch mit weiteren (hier nicht dargestellten) System-Modulen kommunizieren, z.B. über ein oder mehrere weitere Leitungspaare (wobei das o.g. Leitungspaar 4 und das eine oder die mehreren weiteren Leitungspaare ein von mehreren System-Modulen gemeinsam genutztes Bussystem (oder einen Teil eines derartigen Bussystems) bilden können, und wobei das Leitungspaar 4 mit dem einen oder den mehreren weiteren Leitungspaaren verbunden sein kann).
Wie in 1 gezeigt ist, weist das erste System-Modul 2a eine Schnittstellen-Schaltanordnung 6a auf, die dazu dient, in dem ersten System-Modul 2a (oder in einem weiteren Modul) generierte Daten D1, D2 – über das Leitungspaar 5a, 5b – an das zweite System-Modul 2b zu übertragen (insbesondere – gleichzeitig – von einem ersten Sub-Modul 7a stammende Daten D1, und von einem zweiten Sub-Modul 7b stammende, hiervon unterschiedliche, mit den Daten D1 nicht korrelierte Daten D2 (alternativ können die – unterschiedlichen, nicht miteinander korrelierten – Daten D1, D2 auch von ein- und demselben Sub-Modul stammen, z.B. vom Sub-Modul 7a)).
Auf entsprechende Weise weist auch das zweite System-Modul 2b eine Schnittstellen-Schaltanordnung 6b auf. Diese dient zum Empfang der vom ersten System-Modul 2a über das Leitungspaar 5a, 5b an das zweite System-Modul 2b übertragenen Daten D1, D2 (und zur Weiterleitung der Daten D1 an ein entspechendes, im zweiten System-Modul 2b vorgesehenes, erstes Sub-Modul 8a, und zur Weiterleitung der hiervon unterschiedlichen, mit den Daten D1 nicht korrelierten Daten D2 an ein zweites Sub-Modul 8b (alternativ können im zweiten System-Modul 2b die – unterschiedlichen, nicht miteinander korrelierten – Daten D1, D2 auch an ein- und dasselbe Sub-Modul weitergeleitet werden (z.B. ans Sub-Modul 8a), und dort – gemeinsam – weiterverarbeitet werden)).
Wie weiter in 1 gezeigt ist, weist die Schnittstellen-Schaltanordnung 6a des ersten System-Moduls 2a eine erste Signal-Sende-Einrichtung 9a auf (die entsprechend ähnlich aufgebaut ist, wie eine entsprechende, bei herkömmlicher „einadriger" Datenübertragung (über eine – herkömmliche – Einzelleitung) verwendete Signal-Sende-Einrichtung), sowie – in Reihe geschaltet mit der ersten Signal-Sende-Einrichtung 9a – eine zweite Signal-Sende-Einrichtung 9b (die entsprechend ähnlich aufgebaut ist, wie eine entsprechende, bei herkömmlicher „zweiadriger" Datenübertragung (über ein – herkömmliches – Leitungspaar) verwendete Signal-Sende-Einrichtung).
Die erste Signal-Sende-Einrichtung 9a weist eine – von einem an sich bekannten (hier nicht gezeigten) Steuerungsmittel entsprechend gesteuerte – Signal-Quelle, z.B. eine Spannungsquelle 10a auf.
Die Spannungsquelle 10a ist über eine Leitung 11 an die Erde angeschlossen, sowie über eine Leitung 12 mit der zweiten Signal-Sende-Einrichtung 9b verbunden, und dort – über zwei entsprechende Leitungen 13a, 13b – an zwei bei der zweiten Signal-Sende-Einrichtung 9b vorgesehene – parallelgeschaltete – Signal-Quellen, z.B. Spannungsquellen 10b, 10c angeschlossen, die von einem – an sich bekannten (hier nicht gezeigten) – weiteren Steuerungsmittel entsprechend gesteuert werden.
Die erste Spannungsquelle 10b der zweiten Signal-Sende-Einrichtung 9b ist über eine Leitung 14a mit einem Widerstand 15a verbunden, und die zweite Spannungsquelle 10c der zweiten Signal-Sende-Einrichtung 9b über eine Leitung 14b mit einem – parallel zum Widerstand 15a geschalteten – Widerstand 15b.
Werden statt den hier dargestellten, idealisierten Spannungsquellen 10a, 10b, 10c reale Spannungsquellen verwendet, entsprechen die in 1 dargestellten Widerstände 15a, 15b – vollständig oder teilweise – den entsprechenden Spannungsquellen-Innenwiderständen (d.h. auf separate Widerstände 15a, 15b kann dann verzichtet werden, oder es können Widerstände mit entsprechend kleineren Widerstandswerten eingesetzt werden, wie die in 1 gezeigten Widerstände 15a, 15b)).
Der Widerstand 15a ist über eine Leitung 16a mit einem ersten Ausgang 18a der Schnittstellen-Schaltanordnung 6a bzw. des System-Moduls 2a verbunden.
Auf entsprechende Weise ist der Widerstand 15b über eine Leitung 16b mit einem zweiten Ausgang 18b der Schnittstellen-Schaltanordnung 6a bzw. des System-Moduls 2a verbunden.
Zur Erfassung von – bei realen Spannungsquellen auftretenden – Kapazitäten sind (bei der in 1 gezeigten, idealisierten Darstellung) die Kondensatoren 19a, 19b vorgesehen.
Dabei ist der Widerstand 15a über eine Leitung 17b mit dem Kondensator 19b verbunden, und der Widerstand 15b über eine Leitung 17a mit einem Kondensator 19a.
Die Kondensatoren 19a, 19b sind über entsprechende Leitungen 20a, 20b, 20c an die Erde angeschlossen.
Wie weiter in 1 gezeigt ist, ist die erste Leitung 5a des Leitungspaars 4 mit dem ersten Ausgang 18a der Schnittstellen-Schaltanordnung 6a bzw. des System-Moduls 2a verbunden, und die zweite Leitung 5b des Leitungspaars 4 mit dem zweiten Schnittstellen-Schaltanordnungs- bzw. System-Modul-Ausgang 18b.
Die Spannungsquelle 10a der ersten Signal-Sende-Einrichtung 9a legt – entsprechend den von dem Sub-Modul 7a ausgegebenen Daten D1, und gesteuert von dem entsprechenden (hier nicht gezeigten) Steuerungsmittel – zwischen der Leitung 11, und der Leitung 12 entweder einen „hohen", oder einen „niedrigen" Spannungspegel U_D1 an (z.B. entweder +0,9 V, oder 0 V).
Ein „hoher", von der Spannungsquelle 10a angelegter Spannungspegel von z.B. U_D1 = +0,9 V dient z.B. dazu, eine logische 1 (oder alternativ: eine logische 0) an das System-Modul 2b (insbesondere: dessen Sub-Modul 8a) zu übertragen; umgekehrt wird durch das Anlegen eines „niedrigen" Spannungspegels von z.B. U_D1 = 0 V von der Spannungsquelle 10a eine logische 0 (oder alternativ: eine logische 1) übertragen.
Dabei kann die Spannungs-Anstiegs-Zeit (bei einem Wechsel von einem „niedrigen" zu einem „hohen" Spannungspegel) bzw. die Spannungs-Abfall-Zeit (bei einem Wechsel von einem „hohen" zu einem „niedrigen" Spannungspegel) zwischen 10 und 150 ps, insbesondere z.B. 100 ps betragen.
Durch das entsprechende durch die Spannungsquelle 10a der ersten Signal-Sende-Einrichtung 9a verursachte Wechseln des Spannungspegels U_D1 zwischen entsprechenden „hohen" und „niedrigen" Pegel können die Daten D1 z.B. mit einer Datenrate von 600 – 2000 MHz, insbesondere 800 MHz über das Leitungspaar 4 vom (ersten) System-Modul 2a zum (zweiten) System-Modul 2b übertragen werden (insbesondere vom (ersten) Sub-Modul 7a des ersten System-Moduls 2a zum (ersten) Sub-Modul 8a des (zweiten) System-Moduls 2b) (oder z.B. mit einer entsprechend geringeren Datenrate von z.B. 200 – 600 MHz, insbesondere 400 MHz).
Zur zusätzlichen, gleichzeitigen übertragung der Daten D2 – ebenfalls über das Leitungspaar 4 – vom ersten System-Modul 2a zum zweiten System-Modul 2b (insbesondere: zu dessem (zweiten) Sub-Modul 8b) werden von den zwei Spannungsquellen 10b, 10c der zweiten Signal-Sende-Einrichtung 9b – entsprechend den von dem (zweiten) Sub-Modul 7b des ersten System-Moduls 2a ausgegebenen Daten D2, und gesteuert von dem entsprechenden (hier nicht gezeigten), weiteren Steuerungsmittel – zwischen den entsprechenden Leitungen 13a und 14a, bzw. den Leitungen 13b und 14b entsprechend wie folgt gewählte Spannungspegel U_D2,a bzw. U_D2,b angelegt:
Und zwar wird – entsprechend wie bei der Übertragung herkömmlicher differentieller Signale – immer dann, wenn von der ersten Spannungsquelle 10b der zwei Spannungsquellen 10b, lOc ein „hoher" Spannungspegel U_D2,a zwischen den entsprechenden Leitungen 13a und 14b angelegt wird (z.B. U_D2 _, _a = +0,9 V), von der entsprechenden zweiten Spannungsquelle _10c ein „niedriger" Spannungspegel U_D2,b zwischen den entsprechenden Leitungen 13b und 14b angelegt (z.B. U_D2,b = 0 V) .
Umgekehrt wird (ebenfalls entsprechend wie bei der Übertragung herkömmlicher differentieller Signale) immer dann, wenn von der ersten Spannungsquelle 10b ein „niedriger" Spannungspegel U_D2,a zwischen den entsprechenden Leitungen 13a und 14b angelegt wird (z.B. U_D2,a = 0 V), von der entsprechenden zweiten Spannungsquelle 10c ein „hoher" Spannungspegel U_D2,b zwischen den entsprechenden Leitungen 13b und 14b angelegt (z.B. U_D2,b = +0, 9 V) .
Ein „hoher", von der ersten Spannungsquelle 10b der zweiten Signal-Sende-Einrichtung 9b angelegter Spannungspegel von z.B. U_D2,a = +0,9 V, und ein – gleichzeitig – von der zweiten Spannungsquelle lOc der zweiten Signal-Sende-Einrichtung 9b angelegter „niedriger" Spannungspegel von z.B. U_D2,b = 0 V dient z.B. dazu, eine logische 1 (oder alternativ: eine logische 0) an das System-Modul 2b (insbesondere: dessen Sub-Modul 8b) zu übertragen; umgekehrt wird durch das Anlegen eines „niedrigen" Spannungspegels von z.B. U_D2,a = 0 V durch die erste Spannungsquelle 10b der zweiten Signal-Sende-Einrichtung 9b, und das – gleichzeitige – Anlegen eines „hohen" Spannungspegels von z.B. U_D2,b = +0,9 V durch die zweite Spannungsquelle lOc der zweiten Signal-Sende-Einrichtung 9b eine logische 0 (oder alternativ: eine logische 1) übertragen.
Durch das entsprechende, auf die oben beschriebene Weise vorgenommene – gegengleiche -, durch die erste und zweite Spannungsquelle 10b, 10c der zweiten Signal-Sende-Einrichtung 9b verursachte Wechseln der Spannungspegel U_D2,a bzw. U_D2,b zwischen entsprechenden „hohen" und „niedrigen" Pegel können die Daten D2 z.B. mit einer Datenrate von 600 – 2000 MHz, insbesondere 800 MHz über das Leitungspaar 4 vom (ersten) System-Modul 2a zum (zweiten) System-Modul 2b übertragen werden (insbesondere vom (zweiten) Sub-Modul 7b des ersten System-Moduls 2a zum (zweiten) Sub-Modul 8b des (zweiten) System-Moduls 2b) (d.h. z.B. mit einer im wesentlichen gleich großen Datenrate, wie die Daten D1, oder z.B. mit einer entsprechend größeren Datenrate, z.B. mit einer im wesentlichen doppelt so großen Datenrate).
Wie weiter in 1 gezeigt ist, ist die erste Leitung 5a des Leitungspaars 4 mit einem ersten Eingang 21a der Schnittstellen-Schaltanordnung 6b des zweiten System-Moduls 2b verbunden, und die zweite Leitung 5b des Leitungspaars 4 mit einem zweiten Schnittstellen-Schaltanordnungs- bzw. System-Modul-Eingang 21b.
Der erste Eingang 21a des zweiten System-Moduls 2b ist über eine Leitung 22a an einen ersten Widerstand 23a angeschlossen; auf entsprechende Weise ist der zweite Eingang 21b des zweiten System-Moduls 2b über eine Leitung 22b mit einem zweiten Widerstand 23b verbunden.
Wie weiter in 1 gezeigt ist, sind sowohl der erste Widerstand 23a (und zwar über eine Leitung 27a), als auch der zweite Widerstand 23b (und zwar über eine Leitung 27b) an eine Leitung 28 angeschlossen, die mit einer Signal-Empfangs-Einrichtung 29a verbunden ist.
Zur Erfassung von – bei realen Bauteilen (statt der in 1 verwendeten idealisierten Bauteile) auftretenden – Kapazitäten sind (bei der in 3 gezeigten, idealisierten Darstellung) die Kondensatoren 25a, 25b und 31 vorgesehen.
Dabei ist – zur Erfassung der Kapazität einer realen Signal-Empfangs-Einrichtung (statt der idealisierten Signal-Empfangs-Einrichtung 29a) – die Leitung 28 über eine Leitung 30 mit dem Kondensator 31 verbunden.
Der Kondensator 31 ist über eine Leitung 32 an die Erde angeschlossen.
Des weiteren ist – zur Erfassung der Kapazität einer (weiteren) realen Signal-Empfangs-Einrichtung (statt einer – weiter unten im Detail erläuterten – (weiteren) idealisierten Signal-Empfangs-Einrichtung 29b) die Leitung 22a über eine Leitung 24a mit dem Kondensator 25a verbunden, und die Leitung 22b über eine Leitung 24b mit einem Kondensator 25b.
Die Kondensatoren 25a, 25b sind über entsprechende Leitungen 26a, 26b, 26c an die Erde angeschlossen.
Die – über die Leitung 28, bzw. die Leitungen 27a, 27b mit den Widerständen 23a, 23b verbundende – Signal-Empfangs-Einrichtung 29a ist entsprechend ähnlich aufgebaut, wie eine entsprechende, bei herkömmlicher „einadriger" Datenübertragung (über eine – herkömmliche – Einzelleitung) verwendete Signal-Empfangs-Einrichtung.
Die Signal-Empfangs-Einrichtung 29a tastet die an der Leitung 28 anliegenden Signale ab (insbesondere den zwischen der Leitung 28, und der Erde anliegenden Spannungspegel).
Wie aus 1 ersichtlich ist, hängen – aufgrund der o.g. Zusammenschaltung der (über die Leitungen 22a, 22b mit den Leitungen 5a, 5b verbundenen) Widerstände 23a, 23b über die Leitungen 27a, 27b – die an der Leitung 28 abgreifbaren Signale (bzw. der zwischen der Leitung 28, und der Erde anliegende Spannungspegel) ausschließlich von dem von der Spannungsquelle 10a der ersten Signal-Sende-Einrichtung 9a des ersten System-Moduls 2a zwischen der Leitung 12 und der Leitung 11 angelegten Spannungspegel U_D1 ab, nicht aber von den von den Spannungsquellen 10b, 10c der zweiten Signal-Sende-Einrichtung 9b des ersten System-Moduls 2a zwischen den Leitungen 13a, 14a bzw. 13b, 14b angelegten Spannungspegeln U_D2,a bzw. U_D2,b.
Mit anderen Worten werden an der Signal-Empfangs-Einrichtung 29a – ausschließlich – die von der ersten Signal-Sende-Einrichtung 9a (bzw. der Spannungsquelle 10a) des ersten System-Moduls 2a gesendeten Signale empfangen (und damit die von dem ersten Sub-Modul 7a des ersten System-Moduls 2a ausgegebenen Daten D1).
Demgegenüber kompensieren sich auf der von der Signal-Empfangs-Einrichtung 29a abgetasten Leitung 28 – aufgrund derer differentieller bzw. symmetrischer Natur – die von der zweiten Signal-Sende-Einrichtung 9b – insbesondere den Spannungsquellen 10b, 10c – des ersten System-Moduls 2a gesendeten Signale.
Abhängig vom Ergebnis der Abtastung können die von der Signal-Empfangs-Einrichtung 29a ermittelten Daten D1 dann z.B. über eine Leitung 33 an das Sub-Modul 8a weitergeleitet werden.
Wie weiter in 1 gezeigt ist, ist die – mit der Leitung 5a verbundene – Leitung 22a (außer an den Widerstand 23a, und den Kondensator 25a) zusätzlich noch – über eine Leitung 34b – an einen Minus-Eingang der bereits oben erwähnten, weiteren Signal-Empfangs-Einrichtung 29b angeschlossen.
Auf entsprechende Weise ist die – mit der Leitung 5b verbundene – Leitung 22b (außer an den Widerstand 23b, und den Kondensator 25b) zusätzlich noch – über eine Leitung 34a – an einen Plus-Eingang der weiteren Signal-Empfangs-Einrichtung 29b angeschlossen.
Die weitere Signal-Empfangs-Einrichtung 29b ist entsprechend ähnlich aufgebaut, wie eine entsprechende, bei herkömmlicher „zweiadriger" Datenübertragung (über ein – herkömmliches – Leitungspaar) verwendete Signal-Empfangs-Einrichtung.
Die Signal-Empfangs-Einrichtung 29b tastet die zwischen den Leitungen 22a und 22b anliegenden Signale ab (insbesondere den zwischen den Leitungen 22a und 22b anliegenden Spannungspegel).
Wie aus 1 ersichtlich ist, hängen die zwischen den Leitungen 22a und 22b abgreifbaren Signale (bzw. der zwischen den Leitungen 22a und 22b anliegende Spannungspegel) ausschließlich von den von den Spannungsquellen 10b, 10c der zweiten Signal-Sende-Einrichtung 9b des ersten System-Moduls 2a zwischen den Leitungen 13a, 14a bzw. 13b, 14b angelegten Spannungspegeln U_D2,a bzw. U_D2,b ab, nicht aber von dem von der Spannungsquelle 10a der ersten Signal-Sende-Einrichtung 9a des ersten System-Moduls 2a zwischen der Leitung 12 und der Leitung 11 angelegten Spannungspegel U_D1.
Mit anderen Worten werden an der weiteren Signal-Empfangs-Einrichtung 29b – ausschließlich – die von der zweiten Signal-Sende-Einrichtung 9b (bzw. den Spannungsquellen 10b, 10c) des ersten System-Moduls 2a gesendeten – differentiellen bzw. symmetrischen – Signale empfangen (und damit die von dem zweiten Sub-Modul 7b des ersten System-Moduls 2a ausgegebenen Daten D2) – nicht aber die von der ersten Signal-Sende- Einrichtung 9a – insbesondere der Spannungsquelle 10a – des ersten System-Moduls 2a gesendeten Signale.
Abhängig vom Ergebnis der Abtastung können die von der weiteren Signal-Empfangs-Einrichtung 29b ermittelten Daten D2 dann z.B. über eine Leitung 35 an das Sub-Modul 8b weitergeleitet werden (oder – alternativ – an das gleiche Sub-Modul, wie die Daten D1, z.B. an das Sub-Modul 8a).
Im ersten System-Modul 2a – bzw. im zweiten System-Modul 2b – sind die Werte der Widerstände 15a, 15b – bzw. der Widerstände 23a, 23b -, so gewählt, dass (ggf. unter Berücksichtigung des Wellenwiderstands Z_W der Leitungen 5a, 5b des Leitungspaares 4, sowie – alternativ zusätzlich – der Kapazitäten der Kondensatoren 19a, 19b bzw. der Kondensatoren 25a, 25b, 31, bzw. etwaiger parasitärer Effekte) eine möglichst optimale Leitungsanpassung gewährleistet ist (hier: insbesondere für die (die Daten D2 übertragende) Signal-Sende-Einrichtung 9b; soll zusätzlich auch eine optimale Leitungsanpassung für die (die Daten D1 übertragende) Signal-Sende-Einrichtung 9a erreicht werden, kann z.B. ein entsprechend gewählter, zusätzlicher Widerstand zwischen der Leitung 22a und der Erde, und ein entsprechend gewählter, weiterer Widerstand zwischen der Leitung 22b und der Erde vorgesehen sein).
Zur Berücksichtigung von z.B. bei am Gehäuse der jeweiligen System-Module 2a, 2b (z.B. am Gehäuse der jeweiligen Halbleiter-Bauelemente 2a, 2b) auftretenden parasitären Effekten kann dabei z.B. die in 2 gezeigte Ersatz-Schaltanordnung 36 verwendet werden. Wie dort gezeigt ist, können die am Modul-Gehäuse auftretenden parasitären Effekte dadurch berücksichtigt werden, dass – statt von einer direkten Verbindung der Leitung 16a bzw. 16b mit den Modul-Ausgängen 18a bzw. 18b – bzw. der Leitungen 22a bzw. 22b mit den Modul-Eingängen 21a bzw. 21b – (wie in 1 dargestellt), davon ausgegangen wird, dass zwischen die Leitungen 16a bzw. 16b und die Ausgänge 18a bzw. 18b des ersten System-Moduls 2a – bzw. zwischen die Leitungen 22a bzw. 22b und die Eingänge 21a bzw. 21b des zweiten System-Moduls 2b – jeweils eine Induktivität L_a bzw. L_b geschaltet ist (wie in 2 dargestellt), und zusätzlich die Ausgänge 18a bzw. 18b des ersten System-Moduls 2a – bzw. die Eingänge 21a bzw. 21b des zweiten System-Moduls 2b – jeweils mit einer Kapazität C_a bzw. C_b an die Erde angeschlossen sind (wie ebenfalls in 2 dargestellt). Dabei können die Kapazitäten C_a bzw. C_b z.B. jeweils 0,3 pF betragen, und die Induktivitäten L_a bzw. L_b z.B. jeweils 3 nH.
Des weiteren können die Kapazitätswerte C_S der Kondensatoren 19a, 19b (im ersten System-Modul 2a) z.B. jeweils 2pF betragen, und (im zweiten System-Modul 2b) die Kapazitätswerte C_S der Kondensatoren 25a, 25b z.B. – ebenfalls – jeweils 2pF, und der Kapazitätswert C_r des Kondensators 31. z.B. 0,2 pF.
Die o.g. Induktivitäts- und Kapazitätswerte stellen typische, bei BGAs (Ball Grid Array) vorkommende Werte dar.
Zur Erzielung der o.g. Leitungsanpassung können dann – bei einem Wellenwiderstands Z_W der Leitungen 5a, 5b von 60 Ohm – (im ersten System-Modul 2a) die Widerstandswerte der Widerstände 15a, 15b so gewählt werden, dass sie jeweils 60 Ohm betragen, und (im zweiten System-Modul 2b) die Widerstandswerte der Widerstände 23a, 23b so, dass sie – ebenfalls – jeweils 60 Ohm betragen.
Die Signal-Sende-Einrichtung 9b „sieht" dann – bei einem differentiellen Ausgangswiderstand von 120 Ohm – ein „herkömmliches" differentielles Leitungspaar mit einem Wellenwiderstand von 120 Ohm, welches mit einem Lastwiderstand von 120 Ohm abgeschlossen ist, und die Signal-Sende-Einrichtung 9a „sieht" – bei einem Ausgangswiderstand von 30 Ohm (die zwei Widerstände 15a, 15b mit einem Widerstandswert von jeweils 60 Ohm parallelgeschaltet) – eine „herkömmliche" Einzelleitung mit einem Wellenwiderstand von 30 Ohm, die mit einem Lastwiderstand von 30 Ohm abgeschlossen ist.
Durch die dadurch erreichte Leitungsanpassung können die Leitungsverluste, und (unerwünschte) Signalreflexionen minimiert werden.
In 3 ist eine schematische Darstellung eines elektronischen Systems 101 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.
Das System weist mehrere, miteinander kommunizierende System-Module 102a, 102b auf, z.B. auf ein- und derselben Baugruppe bzw. Schaltplatine 103 angeordnete, elektronische Bauelemente 102a, 102b, insbesondere Halbleiter-Bauelemente 102a, 102b.
Beispielsweise kann das erste System-Modul 102a ein DRAM-Bauelement Sein (DRAM = Dynamic Random Access Memory bzw. dynamischer Schreib-Lese-Speicher), und das zweite System-Modul 102b ein DRAM-Controller-Bauelement (oder umgekehrt), oder z.B. ein Interface-Bauelement, etc.
Bei alternativen, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann es sich bei den System-Modulen 102a, 102b z.B. auch um verschiedene, miteinander kommunizierende elektronische Baugruppen bzw. Schaltplatinen 102a, 102b handeln, oder z.B. um verschiedene, miteinander kommunizierende, in ein- und denselbem Halbleiter-Bauelement vorgesehene Bauelement-Sub-Komponenten 102a, 102b (z.B. um eine Interface-Einheit 102a und eine Rechen-Einheit 102b (insbesondere CPU (Central Processing Unit)) ein- und derselben Mikrochips).
Die beiden System-Module 102a, 102b kommunizieren über ein – aus einer ersten Leitung 105a, und einer zweiten Leitung 105b bestehendes – Leitungspaar 104.
Die Leitungen 105a, 105b des Leitungspaares 104 weisen z.B. einen (komplexen) Wellenwiderstand Z_W zwischen 30 Ohm und 90 Ohm, insbesondere von 60 Ohm auf, eine Länge zwischen z.B. 2,5'' und 20'', insbesondere eine Länge von 5'', eine Breite zwischen 2 mil und 20 mit, insbesondere eine Breite von 4 mit, und einen Abstand untereinander, der zwischen 3 mit und 9 mil, insbesondere 6 mil beträgt.
Außer über das Leitungspaar 104 können die beiden System-Module 102a, 102b zusätzlich über ein oder mehrere weitere Leitungspaare (hier nicht dargestellt) miteinander verbunden sein, über die auf eine entsprechende, spezielle, weiter unten im Detail erläuterte Weise Daten zwischen den System-Modulen 102a, 102b ausgetauscht werden, wie über das Leitungspaar 104 (und/oder über ein oder mehrere zusätzliche Leitungspaare und/oder Einzelleitungen, über die ein – herkömmlicher – Datenaustausch stattfindet).
Das erste System-Modul 102a kann – außer mit dem zweiten System-Modul 102b -, und/oder das zweite System-Modul 102b kann – außer mit dem ersten System-Modul 102a – zusätzlich noch mit weiteren (hier nicht dargestellten) System-Modulen kommunizieren, z.B. über ein oder mehrere weitere Leitungspaare (wobei das o.g. Leitungspaar 104 und das eine oder die mehreren weiteren Leitungspaare ein von mehreren System-Modulen gemeinsam genutztes Bussystem (oder einen Teil eines derartigen Bussystems) bilden können, und wobei das Leitungspaar 104 mit dem einen oder den mehreren weiteren Leitungspaaren verbunden sein kann).
Wie in 3 weiter gezeigt ist, weist das erste System-Modul 102a eine Schnittstellen-Schaltanordnung 106a auf.
Die Schnittstellen-Schaltanordnung 106a dient zum Übertragen von in dem ersten System-Modul 102a (oder in einem weiteren Modul) generierten Daten D1 – über das Leitungspaar 105a, 105b – an das zweite System-Modul 102b (insbesondere zum übertragen von von einem ersten Sub-Modul 107a stammenden Daten D1), und zum Empfang von – gleichzeitig – vom zweiten System-Modul 102a – ebenfalls über das Leitungspaar 105a, 105b – an das erste System-Modul 102a übertragenen Daten D2 (und zur Weiterleitung der Daten D2 an ein entspechendes weiteres, im ersten System-Modul 102b vorgesehenes Sub-Modul 107b).
Auf entsprechende Weise weist auch das zweite System-Modul 102b eine Schnittstellen-Schaltanordnung 106b auf.
Diese dient zum Empfang der vom ersten System-Modul 102a über das Leitungspaar 105a, 105b an das zweite System-Modul 102b übertragenen Daten D1 (und zur Weiterleitung der Daten D1 an ein entspechendes, im zweiten System-Modul 102b vorgesehenes, erstes Sub-Modul 108a), und zum Übertragen der in dem zweiten System-Modul 102b (oder in einem weiteren Modul) generierten Daten D2 – über das Leitungspaar 105a, 105b – an das erste System-Modul 102b (insbesondere zum Übertragen von von einem weiteren Sub-Modul 108b stammenden Daten D2).
Wie weiter in 3 gezeigt ist, weist die Schnittstellen-Schaltanordnung 106a des ersten System-Moduls 102a eine Signal-Sende-Einrichtung 109a auf.
Diese ist entsprechend ähnlich aufgebaut, wie eine entsprechende, bei herkömmlicher „einadriger" Datenübertragung (über eine – herkömmliche – Einzelleitung) verwendete Signal-Sende-Einrichtung.
Die Signal-Sende-Einrichtung 109a weist eine – von einem an sich bekannten (hier nicht gezeigten) Steuerungsmittel entsprechend gesteuerte – Signal-Quelle, insbesondere eine Spannungsquelle 110a auf.
Die Spannungsquelle 110a ist an eine an die Erde angeschlossene Leitung 111 angeschlossen, sowie an eine Leitung 112.
Die Leitung 112 ist über eine Leitung 114a mit einem Widerstand 115a verbunden, und über eine weitere Leitung 114b mit einem – parallel zum Widerstand 115a geschalteten – Widerstand 115b.
Wird statt der hier dargestellten, idealisierten Spannungsquelle 110a eine reale Spannungsquelle verwendet, entsprechen die in 3 dargestellten Widerstände 115a, 115b – vollständig oder teilweise – dem entsprechenden Spannungsquellen-Innenwiderstand (d.h. auf separate Widerstände 115a, 115b kann dann verzichtet werden, oder es können Widerstände mit entsprechend kleineren Widerstandswerten eingesetzt werden, wie die in 3 gezeigten Widerstände 115a, 115b)).
Der Widerstand 115a ist über eine Leitung 116a mit einem ersten Anschluß 118a der Schnittstellen-Schaltanordnung 106a bzw. des System-Moduls 102a verbunden.
Auf entsprechende Weise ist der Widerstand 115b über eine Leitung 116b mit einem zweiten Anschluß 118b der Schnittstellen-Schaltanordnung 106a bzw. des System-Moduls 102a verbunden.
Zur Erfassung von – bei realen Bauteilen, z.B. einer realen Spannungsquelle auftretenden – Kapazitäten sind (bei der in 3 gezeigten, idealisierten Darstellung) die Kondensatoren 119a, 119b vorgesehen.
Dabei ist der Widerstand 115a über eine Leitung 117b mit dem Kondensator 119b verbunden, und der Widerstand 115b über eine Leitung 117a mit einem Kondensator 119a.
Die Kondensatoren 119a, 119b sind über entsprechende Leitungen 120a, 120b, 120c an die Erde angeschlossen.
Wie weiter in 3 gezeigt ist, ist die erste Leitung 105a des Leitungspaars 104 mit dem ersten Anschluß 118a der Schnittstellen-Schaltanordnung 106a bzw. des System-Moduls 102a verbunden, und die zweite Leitung 105b des Leitungspaars 104 mit dem zweiten Schnittstellen-Schaltanordnungs- bzw. System-Modul-Anschluß 118b.
Die Spannungsquelle 110a der Signal-Sende-Einrichtung 109a legt – entsprechend den von dem Sub-Modul 107a ausgegebenen Daten D1, und gesteuert von dem entsprechenden (hier nicht gezeigten) Steuerungsmittel – zwischen der Leitung 111, und der Leitung 112 entweder einen „hohen", oder einen „niedrigen" Spannungspegel U_D1 an (z.B. entweder +0,9 V, oder 0 V).
Ein „hoher", von der Spannungsquelle 110a angelegter Spannungspegel von z.B. U_D1 = +0,9 V dient z.B. dazu, eine logische 1 (oder alternativ: eine logische 0) an das System-Modul 102b (insbesondere: dessen Sub-Modul 108a) zu übertragen; umgekehrt wird durch das Anlegen eines „niedrigen" Spannungspegels von z.B. U_D1 = 0 V von der Spannungsquelle 110a eine logische 0 (oder alternativ: eine logische 1) übertragen.
Dabei kann die Spannungs-Anstiegs-Zeit (bei einem Wechsel von einem „niedrigen" zu einem „hohen" Spannungspegel) bzw. die Spannungs-Abfall-Zeit (bei einem Wechsel von einem „hohen" zu einem „niedrigen" Spannungspegel) zwischen 10 und 150 ps, insbesondere z.B. 100 ps betragen.
Durch das entsprechende durch die Spannungsquelle 110a der Signal-Sende-Einrichtung 109a verursachte Wechseln des Spannungspegels U_D1 zwischen entsprechenden „hohen" und „niedrigen" Pegel können die Daten D1 z.B. mit einer Datenrate von 600 – 2000 MHz, insbesondere 800 MHz über das Leitungspaar 104 vom (ersten) System-Modul 102a zum (zweiten) System-Modul 102b übertragen werden (insbesondere vom (ersten) Sub-Modul 107a des ersten System-Moduls 102a zum (ersten) Sub-Modul 108a des (zweiten) System-Moduls 2b) (oder z.B. mit einer entsprechend geringeren Datenrate von z.B. 200 – 600 MHz, insbesondere 400 MHz).
Wie weiter in 3 gezeigt ist, ist die erste Leitung 105a des Leitungspaars 104 mit einem ersten Anschluß 121a der Schnittstellen-Schaltanordnung 106b des zweiten System-Moduls 102b verbunden, und die zweite Leitung 105b des Leitungspaars 104 mit einem zweiten Schnittstellen-Schaltanordnungs- bzw. System-Modul-Anschluß 121b.
Der erste Anschluß 121a des zweiten System-Moduls 102b ist über eine Leitung 122a an einen ersten Widerstand 123a angeschlossen; auf entsprechende Weise ist der zweite Anschluß 121b des zweiten System-Moduls 102b über eine Leitung 122b mit einem zweiten Widerstand 123b verbunden.
Wie weiter in 3 gezeigt ist, sind sowohl der erste Widerstand 123a (und zwar über eine Leitung 127a), als auch der zweite Widerstand 123b (und zwar über eine Leitung 127b) an eine Leitung 128 angeschlossen, die mit einer Signal-Empfangs-Einrichtung 129a verbunden ist.
Zur Erfassung von – bei einer realen Signal-Empfangs-Einrichtung (statt der in 3 verwendeten, idealisierten Signal-Empfangs-Einrichtung 129a) auftretenden – Kapazitäten ist (bei der in 3 gezeigten, idealisierten Darstellung) der Kondensator 131 vorgesehen.
Dieser ist über eine Leitung 130 mit der Leitung 128 verbunden, sowie über eine Leitung 132 mit der Erde.
Wie in 3 weiter gezeigt ist, weist das zweite System-Modul 102b – in Reihe geschaltet mit der Signal-Empfangs-Einrichtung 129a, bzw. den Widerständen 123a, 123b – eine Signal-Sende-Einrichtung 109b auf (die entsprechend ähnlich aufgebaut ist, wie eine entsprechende, bei herkömmlicher „zweiadriger" Datenübertragung (über ein – herkömmmliches – Leitungspaar) verwendete Signal-Sende-Einrichtung)).
Diese dient dazu, zusätzlich, und gleichzeitig zur über das Leitungspaar 104 vorgenommenen übertragung der Daten D1 vom ersten System-Modul 102a zum zweiten System-Modul 102b – ebenfalls über das Leitungspaar 104 – die Daten D2 vom zweiten System-Modul 102b zum ersten System-Modul 102b (insbesondere: zu dessem (zweiten) Sub-Modul 107b) zu übertragen.
Zur Erfassung von – bei einer realen Signal-Sende-Einrichtung (statt der in 3 verwendeten, idealisierten Signal-Sende-Einrichtung 109b) auftretenden – Kapazitäten sind (bei der in 3 gezeigten, idealisierten Darstellung) die Kondensatoren 125a, 125b vorgesehen.
Der Kondensator 125a ist über eine Leitung 124a mit der Leitung 122a verbunden, und der Kondensator 125b über eine Leitung 124b mit der Leitung 122b.
Die Kondensatoren 125a, 125b sind über entsprechende Leitungen 126a, 126b, 126c an die Erde angeschlossen.
Die Signal-Sende-Einrichtung 109b weist zwei Signal-Quellen, z.B. Spannungsquellen 110b, 110c auf. Die erste Spannungsquelle 110b ist über eine Leitung 137a an die Erde angeschlossen, und über eine Leitung 138a an einen Widerstand 139a. Auf entsprechende Weise ist die zweite Spannungsquelle 110c über eine Leitung 137b – ebenfalls – an die Erde angeschlossen, und über eine Leitung 138b an einen Widerstand 139b.
Der Widerstand 139a ist über eine Leitung 140a an die Leitung 122a angeschlossen (und somit an den Anschluß 121a des System-Moduls 102b), und der Widerstand 139b über eine Leitung 140b an die Leitung 122b (und somit an den System-Modul-Anschluß 121b).
Von den zwei Spannungsquellen 110b, 110c der Signal-Sende-Einrichtung 109b werden – entsprechend den von dem (zweiten) Sub-Modul 108b des zweiten System-Moduls 102b ausgegebenen Daten D2, und gesteuert von einem entsprechenden (hier nicht gezeigten) Steuerungsmittel – zwischen den entsprechenden Leitungen 137a und 138a, bzw. den Leitungen 137b und 138b entsprechend wie folgt gewählte Spannungspegel U_D2,a bzw. U_D2,b angelegt:
Und zwar wird – entsprechend wie bei der übertragung herkömmlicher differentieller Signale – immer dann, wenn von der ersten Spannungsquelle 110b der zwei Spannungsquellen 110b, 110c ein „hoher" Spannungspegel U_D2,a zwischen den entsprechenden Leitungen 137a und 138a angelegt wird (z.B. U_D2,a = +0,9 V), von der entsprechenden zweiten Spannungsquelle 110c ein „niedriger" Spannungspegel U_D2,b zwischen den entsprechenden Leitungen 137b und 138b angelegt (z.B. U_D2,b = 0 V).
Umgekehrt wird (ebenfalls entsprechend wie bei der Übertragung herkömmlicher differentieller Signale) immer dann, wenn von der ersten Spannungsquelle 110b ein „niedriger" Spannungspegel U_D2,a zwischen den entsprechenden Leitungen 137a und 138a angelegt wird (z.B. U_D2,a = 0 V), von der entsprechenden zweiten Spannungsquelle 110c ein „hoher" Spannungspegel U_D2,b zwischen den entsprechenden Leitungen 137b und 138b angelegt (z.B. U_D2,b = +0,9 V).
Ein „hoher", von der ersten Spannungsquelle 110b der Signal-Sende-Einrichtung 109b angelegter Spannungspegel von z.B. U_D2,a = +0,9 V, und ein – gleichzeitig – von der zweiten Spannungsquelle 110c der Signal-Sende-Einrichtung 109b angelegter „niedriger" Spannungspegel von z.B. U_D2,b = 0 V dient z.B. dazu, eine logische 1 (oder alternativ: eine logische 0) an das erste System-Modul 102a (insbesondere: dessen Sub-Modul 107b) zu übertragen; umgekehrt wird durch das Anlegen eines „niedrigen" Spannungspegels von z.B. U_D2,a = 0 V durch die erste Spannungsquelle 110b der Signal-Sende-Einrichtung 109b, und das – gleichzeitige – Anlegen eines „hohen" Spannungspegels von z.B. U_D2,b = +0,9 V durch die zweite Spannungsquelle 110c der Signal-Sende-Einrichtung 109b eine logische 0 (oder alternativ: eine logische 1) übertragen.
Durch das entsprechende, auf die oben beschriebene Weise vorgenommene – gegengleiche -, durch die erste und zweite Spannungsquelle 110b, 110c der Signal-Sende-Einrichtung 109b verursachte Wechseln der Spannungspegel U_D2,a bzw. U_D2,a zwischen entsprechenden „hohen" und „niedrigen" Pegel können die Daten D2 z.B. mit einer Datenrate von 600 – 2000 MHz, insbesondere 800 MHz über das Leitungspaar 104 vom (zweiten) System-Modul 102a zum (ersten) System-Modul 102b übertragen werden (insbesondere vom (zweiten) Sub-Modul 108b des zweiten System-Moduls 102b zum (zweiten) Sub-Modul 107b des (ersten) System-Moduls 102a) (d.h. z.B. mit einer im wesentlichen gleich großen Datenrate, wie die Daten D1, oder z.B. mit einer entsprechend größeren Datenrate, z.B. mit einer im wesentlichen doppelt so großen Datenrate).
Zum Empfang der vom (zweiten) System-Modul 102b über das Leitungspaar 104 übertragenen Daten 02 ist im (ersten) System-Modul 102a eine Signal-Empfangs-Einrichtung 129b vorgesehen.
Ein Plus-Eingang der Signal-Empfangs-Einrichtung 129b ist über eine Leitung 141a an die Leitung 116a angeschlossen (und somit an den (ersten) Anschluß 118a des (ersten) System-Moduls 102a), und ein Minus-Eingang der Signal-Empfangs-Einrichtung 129b über eine Leitung 141b an die Leitung 116b (und somit an den (zweiten) System-Modul-Anschluß 118b.
Die Signal-Empfangs-Einrichtung 129b ist entsprechend ähnlich aufgebaut, wie eine entsprechende, bei herkömmlicher „zweiadriger" Datentibertragung (über ein – herkömmliches – Leitungspaar) verwendete Signal-Empfangs-Einrichtung.
Die Signal-Empfangs-Einrichtung 129a tastet die zwischen den Leitungen 116a und 116b anliegenden Signale ab (insbesondere den zwischen den Leitungen 116a und 116b anliegenden Spannungspegel).
Wie aus 3 ersichtlich ist, hängen die zwischen den Leitungen 116a und 116b abgreifbaren Signale (bzw. der zwischen den Leitungen 116a und 116b anliegende Spannungspegel) ausschließlich von den von den Spannungsquellen 110b, 110c der Signal-Sende-Einrichtung 109b des zweiten System-Moduls 102b zwischen den Leitungen 138a, 137a bzw. 138b, 137b angelegten Spannungspegeln U_D2,a bzw. U_D2,b ab, nicht aber von dem von der Spannungsquelle 110a der Signal-Sende-Einrichtung 109a des ersten System-Moduls 102a zwischen der Leitung 112 und der Leitung 111 angelegten Spannungspegel U_D1
Mit anderen Worten werden an der Signal-Empfangs-Einrichtung 129b – ausschließlich – die von der Signal-Sende-Einrichtung 109b (bzw. den Spannungsquellen 110b, 110c) des zweiten System-Moduls 102b gesendeten – differentiellen bzw. symmetrischen – Signale empfangen (und damit die von dem zweiten Sub-Modul 108b des zweiten System-Moduls 102b ausgegebenen Daten D2) – nicht aber die von der Signal-Sende- Einrichtung 109a – insbesondere der Spannungsquelle 110a – des ersten System-Moduls 102a gesendeten Daten D1.
Abhängig vom Ergebnis der Abtastung können die von der Signal-Empfangs-Einrichtung 129b ermittelten Daten D2 dann z.B. über eine Leitung 135 an das Sub-Modul 107b weitergeleitet werden.
Wie bereits oben erläutert wurde, ist – umgekehrt – zum Empfang der vom (ersten) System-Modul 102a über das Leitungspaar 104 an das (zweite) System-Modul 102b übertragenen Daten D1 im (zweiten) System-Modul 102b die o.g. Signal-Empfangs-Einrichtung 129a vorgesehen.
Diese ist (wie ebenfalls bereits oben erläutert wurde) über die Leitung 128, bzw. die Leitungen 127a, 127b mit den Widerständen 123a, 123b (und damit – Fiber die Leitungen 122a, 122b – mit den Anschlüssen 121a, 121b) verbunden, und entsprechend ähnlich aufgebaut, wie eine entsprechende, bei herkömmlicher „einadriger" Datenübertragung (über eine – herkömmliche – Einzelleitung) verwendete Signal-Empfangs-Einrichtung.
Die Signal-Empfangs-Einrichtung 129a tastet die an der Leitung 128 anliegenden Signale ab (insbesondere den zwischen der Leitung 128, und der Erde anliegenden Spannungspegel).
Wie aus 3 ersichtlich ist, hängen – aufgrund der o.g. Zusammenschaltung der (über die Leitungen 122a, 122b mit den Leitungen 105a, 105b verbundenen) Widerstände 123a, 123b über die Leitungen 127a, 127b – die an der Leitung 128 abgreifbaren Signale (bzw. der zwischen der Leitung 128, und der Erde anliegende Spannungspegel) ausschließlich von dem von der Spannungsquelle 110a der Signal-Sende-Einrichtung 109a des ersten System-Moduls 102a zwischen der Leitung 112. und der Leitung 111 angelegten Spannungspegel U_D1 ab, nicht aber von den von den Spannungsquellen 110b, 110c der Signal- Sende-Einrichtung 109b des zweiten System-Moduls 102b zwischen den Leitungen 138a, 137a bzw. 138b, 137b angelegten Spannungspegeln U_D2,a bzw. U_D2,b.
Mit anderen Worten werden an der Signal-Empfangs-Einrichtung 129a – ausschließlich – die von der Signal-Sende-Einrichtung 109a (bzw. der Spannungsquelle 110a) des ersten System-Moduls 102a gesendeten Signale empfangen (und damit die von dem ersten Sub-Modul 107a des ersten System-Moduls 102a ausgegebenen Daten D1).
Demgegenüber kompensieren sich auf der von der Signal-Empfangs-Einrichtung 129a abgetasten Leitung 128 – aufgrund derer differentieller bzw. symmetrischer Natur – die von der Signal-Sende-Einrichtung 109b – insbesondere den Spannungsquellen 110b, 110c – gesendeten Signale.
Abhängig vom Ergebnis der Abtastung können die von der Signal-Empfangs-Einrichtung 129a ermittelten Daten D1 dann z.B. über eine Leitung 133 an das erste Sub-Modul 108a des zweiten System-Moduls 102b weitergeleitet werden.
Im ersten System-Modul 102a – bzw. im zweiten System-Modul 102b – sind die Werte der Widerstände 115a, 115b – bzw. der Widerstände 123a, 123b, 139a, 139b – (ggf. unter Berücksichtigung der Kapazitätswerte der Kondensatoren 119a, 119b – bzw. der Kondensatoren 125a, 125b, 131 -, des Wellenwiderstands Z_W der Leitungen 105a, 105b des Leitungspaares 104, bzw. etwaiger parasitärer Effekte) so gewählt, dass eine möglichst optimale Leitungsanpassung gewährleistet ist (hier: insbesondere für die (die Daten D2 übertragende) Signal-Sende-Einrichtung 109b; soll zusätzlich auch eine optimale Leitungsanpassung für die (die Daten D1 übertragende) Signal-Sende-Einrichtung 109a erreicht werden, kann z.B. ein entsprechend gewählter, zusätzlicher Widerstand zwischen der Leitung 122a und der Erde, und ein entsprechend gewählter, weiterer Widerstand zwischen der Leitung 122b und der Erde vorgesehen sein).
Zur Berücksichtigung von z.B. bei am Gehäuse der jeweiligen System-Module 102a, 102b (z.B. am Gehäuse der jeweiligen Halbleiter-Bauelemente 102a, 102b) auftretenden parasitären Effekten kann dabei z.B. eine der in 2 gezeigten Ersatz-Schaltanordnung 36 entsprechende (hier nicht dargestellte) Ersatz-Schaltanordnung verwendet werden. Entsprechend wie bei der in 2 gezeigten Ersatz-Schaltanordnung 36 können die am Modul-Gehäuse auftretenden parasitären Effekte z.B. dadurch berücksichtigt werden, dass – statt von einer direkten Verbindung der Leitung 116a bzw. 116b mit den Modul-Anschlüssen 118a bzw. 118b – bzw. der Leitungen 122a bzw. 122b mit den Modul-Anschlüssen 121a bzw. 121b – (wie in 1 dargestellt), davon ausgegangen wird, dass zwischen die Leitungen 116a bzw. 116b und die Anschlüsse 118a bzw. 118b des ersten System-Moduls 102a – bzw. zwischen die Leitungen 122a bzw. 122b und die Anschlüsse 121a bzw. 121b des zweiten System-Moduls 102b – jeweils eine Induktivität L_a bzw. L_b geschaltet ist (entsprechend ähnlich wie in 2 dargestellt), und zusätzlich die Anschlüsse 118a bzw. 118b des ersten System-Moduls 102a – bzw. die Anschlüsse 121a bzw. 121b des zweiten System-Moduls 102b – jeweils mit einer Kapazität C_a bzw. C_b an die Erde angeschlossen sind (ebenfalls entsprechend ähnlich wie in 2 dargestellt). Dabei können die Kapazitäten C_a bzw. C_b z.B. jeweils 0,3 pF betragen, und die Induktivitäten L_a bzw. L_b z.B. jeweils 3 nH.
Des weiteren können die Kapazitätswerte C_S der Kondensatoren 119a, 119b (im ersten System-Modul 102a) z.B. jeweils 2pF betragen, und (im zweiten System-Modul 102b) die Kapazitätswerte C_S der Kondensatoren 125a, 125b z.B. – ebenfalls – jeweils 2pF, und der Kapazitätswert Cr des Kondensators 131 z.B. 0,2 pF.
Zur Erzielung der o.g. Leitungsanpassung können dann – bei einem Wellenwiderstands Z_W der Leitungen 105a, 105b von 60 Ohm – (im ersten System-Modul 102a) die Widerstandswerte der Widerstände 115a, 115b so gewählt werden, dass sie jeweils 60 Ohm betragen, und (im zweiten System-Modul 102b) die Widerstandswerte der Widerstände 123a, 123b so, dass sie jeweils 100 Ohm betragen, sowie die Widerstandswerte der Widerstände 139a, 139b so, dass sie jeweils 70 Ohm betragen.
Die Signal-Sende-Einrichtung 109b „sieht" dann ein „herkömmliches" differentielles Leitungspaar mit einem Wellenwiderstand von 120 Ohm, welches mit einem Lastwiderstand von 120 Ohm abgeschlossen ist, und. die Signal-Sende-Einrichtung 109a „sieht" eine „herkömmliche" Einzelleitung mit einem Wellenwiderstand von 30 Ohm, die mit einem Lastwiderstand von 30 Ohm abgeschlossen ist.
Durch die dadurch erreichte Leitungsanpassung können die Leitungsverluste, und (unerwünschte) Signalreflexionen minimiert werden.

1: elektronisches System
2a: System-Modul
2b: System-Modul
3: Schaltplatine
4: Leitungspaar
5a: Leitung
5b: Leitung
6a: Schnittstellen-Schaltanordnung
6b: Schnittstellen-Schaltanordnung
7a: Sub-Modul
7b: Sub-Modul
8a: Sub-Modul
8b: Sub-Modul
9a: Signal-Sende-Einrichtung
9b: Signal-Sende-Einrichtung
10a: Spannungsquelle
10b: Spannungsquelle
10c: Spannungsquelle
11: Leitung
12: Leitung
13a: Leitung
13b: Leitung
14a: Leitung
14b: Leitung
15a: Widerstand
15b: Widerstand
16a: Leitung
16b: Leitung
17a: Leitung
17b: Leitung
18a: Ausgang
18b: Ausgang
19a: Kondensator
19b: Kondensator
20a: Leitung
20b: Leitung
20c: Leitung
21a: Eingang
21b: Eingang
22a: Leitung
22b: Leitung
23a: Widerstand
23b: Widerstand
24a: Leitung
24b: Leitung
25a: Kondensator
25b: Kondensator
26a: Leitung
26b: Leitung
26c: Leitung
27a: Leitung
27b: Leitung
28: Leitung
29a: Signal-Empfangs-Einrichtung
29b: Signal-Empfangs-Einrichtung
30: Leitung
31: Kondensator
32: Leitung
33: Leitung
34a: Leitung
34b: Leitung
35: Leitung
36: Ersatz-Schaltanordnung
101: elektronisches System
102a: System-Modul
102b: System-Modul
103: Schaltplatine
104: Leitungspaar
105a: Leitung
105b: Leitung
106a: Schnittstellen-Schaltanordnung
106b: Schnittstellen-Schaltanordnung
107a: Sub-Modul
107b: Sub-Modul
108a: Sub-Modul
108b: Sub-Modul
109a: Signal-Sende-Einrichtung
109b: Signal-Sende-Einrichtung
110a: Spannungsquelle
110b: Spannungsquelle
110c: Spannungsquelle
111: Leitung
112: Leitung
114a: Leitung
114b: Leitung
115a: Widerstand
115b: Widerstand
116a: Leitung
116b: Leitung
117a: Leitung
117b: Leitung
118a: Ausgang
118b: Ausgang
119a: Kondensator
119b: Kondensator
120a: Leitung
120b: Leitung
120c: Leitung
121a: Eingang
121b: Eingang
122a: Leitung
122b: Leitung
123a: Widerstand
123b: Widerstand
124a: Leitung
124b: Leitung
125a: Kondensator
125b: Kondensator
126a: Leitung
126b: Leitung
126c: Leitung
127a: Leitung
127b: Leitung
128: Leitung
129a: Signal-Empfangs-Einrichtung
129b: Signal-Empfangs-Einrichtung
130: Leitung
131: Kondensator
132: Leitung
133: Leitung
135: Leitung
137a: Leitung
137b: Leitung
138a: Leitung
138b: Leitung
139a: Widerstand
139b: Widerstand
140a: Leitung
140b: Leitung
141a: Leitung
141b: Leitung

Claims

Schnittstellen-Schaltanordnung (6a; 106a) zum Senden und/oder Empfangen von Daten, welche mit mindestens zwei Leitungen (5a, 5b; 105a, 105b) eines Leitungspaars (4; 104) verbunden werden kann, über welche mittels differentieller Signale Daten (D2) übertragen werden, wobei die Schnittstellen-Schaltanordnung (6a; 106a) eine erste Einrichtung (9b, 129b) aufweist zum Senden und/oder Empfangen der differentiellen Signale, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstellen-Schaltanordnung (6a; 106a) mindestens eine weitere Einrichtung (9a; 109a) aufweist, welche – das Leitungspaar (4; 104) als Einzelleitung (12; 112) betrachtend – zusätzliche Signale über das Leitungspaar (4; 104) überträgt, die die differentiellen Signale nicht oder nur wenig beeinflussen, so dass – zusätzlich zu den Daten (D2) – weitere Daten (D1) über das Leitungspaar (4; 104) übertragen werden können.
Schnittstellen-Schaltanordnung (6a; 106a) nach Anspruch 1, bei welcher die erste Einrichtung (9b, 129b), und die weitere Einrichtung (9a, 109a) in Reihe geschaltet sind.
Schnittstellen-Schaltanordnung (6a; 106a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die weitere Einrichtung (9a, 109a) eine Signal-Quellen-Einrichtung (10a, 110a), insbesondere eine Spannungsquelle aufweist.
Schnittstellen-Schaltanordnung (6a; 106a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die weitere Einrichtung (9a, 109a) über eine Leitung (12, 112), insbesondere eine Einzelleitung (12, 112), mit der ersten Einrichtung (9b, 129b) verbunden ist.
Schnittstellen-Schaltanordnung (6a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die erste Einrichtung (9b) zwei Signal-Quellen-Einrichtungen (10b, 10c), insbesondere zwei Spannungsquellen aufweist, welche jeweils gegengleiche Signale ausgeben.
Schnittstellen-Schaltanordnung (6a) nach Anspruch 5, bei welcher die erste Signal-Quellen-Einrichtung (10b) mit einem ersten Anschluß (18a) verbunden ist, welcher zum Anschluß der ersten Leitung (5a) vorgesehen ist, und die zweite Signal-Quellen-Einrichtung (10c) mit einem zweiten Anschluß (18b), welcher zum Anschluß der zweiten Leitung (5b) vorgesehen ist.
Schnittstellen-Schaltanordnung (6a) nach Anspruch 5 oder 6, bei welcher die erste Signal-Quellen-Einrichtung (10b) und die zweite Signal-Quellen-Einrichtung (10c) beide jeweils mit der weiteren Einrichtung (9a, 109a) verbunden sind, insbesondere über die Einzelleitung (12, 112).
Schnittstellen-Schaltanordnung (106a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die erste Einrichtung eine Signal-Empfangs-Einrichtung (129b) aufweist.
Schnittstellen-Schaltanordnung (106a) nach Anspruch 8, bei welcher ein erster Eingang der Signal-Empfangs-Einrichtung (129b) mit einem ersten Anschluß (118a) verbunden ist, welcher zum Anschluß der ersten Leitung (105a) vorgesehen ist, und bei welcher ein zweiter Eingang der Signal-Empfangs-Einrichtung (129b) mit einem zweiten Anschluß (118b) verbunden ist, welcher zum Anschluß der zweiten Leitung (105b) vorgesehen ist.
Schnittstellen-Schaltanordnung (106a) nach Anspruch 8 oder 9, bei welcher ein erster Eingang der Signal-Empfangs-Einrichtung (129b), und ein zweiter Eingang der Signal-Empfangs-Einrichtung (129b) beide jeweils mit der weiteren Einrichtung (109a) verbunden sind, insbesondere über die Einzelleitung (112).
Elektronisches Modul (2a; 102a), welches mindestens eine Schnittstellen-Schaltanordnung (6a; 106a) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aufweist.
Elektronisches Modul (2a; 102a) nach Anspruch 11, wobei das elektronische Modul ein Halbleiter-Bauelement ist.
Schnittstellen-Schaltanordnung (6b; 106b) zum Empfangen und/oder Senden von Daten, welche mit mindestens zwei Leitungen (5a, 5b; 105a, 105b) eines Leitungspaars (4; 104) verbunden werden kann, über welche mittels differentieller Signale Daten (D2) übertragen werden, wobei die Schnittstellen-Schaltanordnung (6b; 106b) eine erste Einrichtung (29b, 109b) aufweist zum Empfangen und/oder Senden der differentiellen Signale, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstellen-Schaltanordnung (6b; 106b) mindestens eine weitere Einrichtung (29a; 129a) aufweist, welche – das Leitungspaar (4; 104) als Einzelleitung (28; 128) betrachtend – zusätzliche Signale über das Leitungspaar (4; 104) empfängt, die die differentiellen Signale nicht oder nur wenig beeinflussen, so dass – zusätzlich zu den Daten (D2) – weitere Daten (D1) über das Leitungspaar (4; 104) übertragen werden können.
Schnittstellen-Schaltanordnung (6b; 106b) nach Anspruch 13, bei welcher die erste Einrichtung (29b, 109b), und die weitere Einrichtung (29a, 129a) in Reihe geschaltet sind.
Schnittstellen-Schaltanordnung (6b; 106b) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, bei welcher die weitere Einrichtung (29a, 129a) eine Signal-Empfangs-Einrichtung (29a, 129a) aufweist.
Schnittstellen-Schaltanordnung (6b; 106b) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei welcher die weitere Einrichtung (29a, 129a) über eine Leitung (28, 128), insbesondere eine Einzelleitung (28, 128), mit der ersten Einrichtung (29b, 109b) verbunden ist.
Elektronisches Modul (2b; 102b), welches mindestens eine Schnittstellen-Schaltanordnung (6b; 106b) nach einem der Ansprüche 13 bis 16 aufweist.
Elektronisches Modul (2b; 102b) nach Anspruch 17, wobei das elektronische Modul ein Halbleiter-Bauelement ist.
Elektrisches bzw. elektronisches System (1; 101) mit mindestens einem elektronischen Modul nach einem der Ansprüche 11 oder 12, und mindestens einem elektronischen Modul nach einem der Ansprüche 17 oder 18, welche – zum Austausch von Daten – über das Leitungspaar (4; 104) miteinander verbunden sind.