DE112017002654T5

DE112017002654T5 - Ethernet-Magnetik-Integration

Info

Publication number: DE112017002654T5
Application number: DE112017002654.7T
Authority: DE
Inventors: David Bolognia; Oisin Aodh O. Cuanachain; Michael McCarthy; Check F. Lee; Miguel Ángel Fernandez Robayna
Original assignee: Analog Devices Global ULC
Current assignee: Analog Devices Global ULC
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2017-05-24
Publication date: 2019-03-07
Also published as: WO2017205478A1; JP2019524010A; CN109845119A; US20170346661A1; EP3465923A1

Abstract

Es wird eine integrierte Schaltung offenbart und weist eine Ethernet-Bitübertragungsschicht bzw. PHY mit mehreren Kommunikationskanälen auf. Die Kommunikationskanäle sind mit entsprechenden mehreren Anschlüssen gekoppelt. Die integrierte Schaltung weist ferner mehrere elektrische Isolationsschaltungen und eine Kompensationsschaltung auf. Mindestens eine der mehreren elektrischen Isolationsschaltungen ist mit einem entsprechenden der mehreren Kommunikationskanäle gekoppelt und isoliert die PHY elektrisch von einem entsprechenden der mehreren Anschlüsse. Die Kompensationsschaltung ist dazu ausgebildet, mindestens einer der mehreren Isolationsschaltungen zugeordnete Grundlinienabwanderung und/oder Parameterdrift zu kompensieren. Die PHY und die mehreren Isolationsschaltungen sind auf einem einzigen Substrat integriert.

Description

PRIORITÄTSANSPRUCH
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Nutzen der Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 15/164,267 , eingereicht am 25 Mai 2016, die hiermit durch Bezugnahme vollständig aufgenommen wird.
STAND DER TECHNIK
In einem Ethernet-Kommunikationssystem erfordert der Standard IEEE 802.3, dass elektrische Isolation zwischen einer Ethernet-Bitübertragungsschichtschaltung - gewöhnlich als eine „Ethernet-PHY“ bezeichnet - und einem Ethernetport (z.B. einer MDI (Medium-Dependent Interface - mediumunabhängige Schnittstelle)), die eine physische und elektrische Verbindung mit einem Verkabelungsmedium (z.B. Cat5-Kabel mit RJ45-Verbindern) bereitstellt, gewährleistet wird.
KURZFASSUNG
Ein Ansatz kann solche Isolation durch einen Transformator oder eine magnetische Schaltung zwischen jedem Kanal der Ethernet-PHY und dem Ethernetport gewährleisten. Zum Beispiel können eine Ethernet-PHY und magnetische Schaltungen getrennt verkapselt und auf einer Leiterplatte zusammen mit dem Ethernetport angebracht werden, was zu einer großen Kapselung führt. Da die Magnetik typischerweise handgewickelt ist, kann es hohe Variabilität und schlechte Toleranz ihrer Impedanzen geben, was zu einer schlechten Impedanzanpassung mit der Ethernet-PHY, schlechter Modusumwandlungsleistungsfähigkeit und schlechter Rauschimmunität führt. Einige Ansätze können diese magnetischen Schaltungen mit dem Ethernetport integrieren, um einige Leiterplatten-Flächenersparnisse zu gewährleisten, lösen aber die anderen Probleme nicht.
Deshalb haben die vorliegenden Erfinder unter anderem festgestellt, dass Schaltungen, Systeme und ein Verfahren zum Integrieren von magnetischen Schaltungen mit einer Ethernet-PHY notwendig sind, um vergrößerte Rauschimmunität, bessere Impedanzanpassung zwischen den magnetischen Schaltungen und der Ethernet-PHY und verbesserte Gleichtaktunterdrückung (CMRR) bereitzustellen.
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können eine integrierte Schaltung bereitstellen, die auf demselben Substrat eine mit mehreren magnetischen Schaltungen gekoppelte Ethernet-PHY aufweisen kann. Die integrierte Schaltung kann auch Schutzschaltungen gegen elektrostatische Entladung (ESD) zwischen der Ethernet-PHY und den magnetischen Schaltungen und Filterschaltungen für elektromagnetische Störungen (EMI) zwischen den magnetischen Schaltungen und Anschlüssen, die mit einem externen Ethernetport koppeln, aufweisen. Die integrierte Schaltung kann ferner eine Kompensations- und Kalibrationsschaltung aufweisen, die mit der Ethernet-PHY, der magnetischen Schaltung, den ESD-Schutzschaltungen und dem EMI-Filterschaltungen gekoppelt werden kann.
In einem Beispiel kann eine integrierte Schaltung eine Ethernet-Bitübertragungsschicht (PHY) mit mehreren Kommunikationskanälen aufweisen. Die Kommunikationskanäle können mit entsprechenden mehreren Anschlüssen gekoppelt werden. Die integrierte Schaltung kann ferner mehrere elektrische Isolationsschaltungen und eine Kompensationsschaltung aufweisen. Mindestens eine der mehreren elektrischen Isolationsschaltungen kann mit einem entsprechenden der mehreren Kommunikationskanäle gekoppelt sein und kann elektrisch die PHY von einem entsprechenden der mehreren Anschlüsse isolieren. Die Kompensationsschaltung kann ausgebildet sein zum Kompensieren von Grundlinienabwanderung und/oder Parameterdrift, sowie sie mindestens einer der mehreren Isolationsschaltungen zugeordnet werden kann. Die PHY und die mehreren Isolationsschaltungen werden auf einem einzigen Substrat integriert.
Diese Übersicht soll eine Übersicht des Gegenstands der vorliegenden Patentanmeldung bereitstellen. Sie soll keine ausschließende oder erschöpfende Erläuterung der Erfindung bereitstellen. Die ausführliche Beschreibung ist vorgesehen, um weitere Informationen über die vorliegende Patentanmeldung bereitzustellen.
Figurenliste

1 zeigt eine Blockdarstellung einer integrierten Schaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
2-4 zeigen magnetische Schaltungen gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
5 zeigt eine Kompensationsschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
6 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Übermitteln von Daten gemäß einer Ausführungsform.

In den Zeichnungen, die nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet sind, können gleiche Bezugszahlen in verschiedenen Ansichten ähnliche Komponenten beschreiben. Gleiche Bezugszahlen mit verschiedenen angehängten Buchstaben können verschiedene Instanzen ähnlicher Komponenten repräsentieren. Die Zeichnungen veranschaulichen allgemein anhand von Beispielen aber nicht zur Beschränkung verschiedene Ausführungsformen, die in der vorliegenden Schrift besprochen werden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 zeigt eine Blockdarstellung einer integrierten Schaltung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die integrierte Schaltung 100 kann eine Ethernet-Bitübertragungsschichtschaltung (Ethernet-PHY) 102 aufweisen, die mehrere Kanäle 104.1-104.n aufweist, um so Daten zwischen einem Anschluss 106 und Anschlüssen 108.1-108.n zu übermitteln. Jeder der Kanäle 104.1-104.n kann entweder ein Empfangskanal oder ein Sendekanal sein. Zum Beispiel kann ein 10/100-Ethernetsystem zwei Kanäle aufweisen (d.h. n = 2), wobei einer ein Empfangskanal und der andere ein Sendekanal ist. Ein 1000Base-T-Ethernetsystem kann vier Kanäle aufweisen (d.h. n = 4).
Wie in 1 gezeigt können mehrere magnetische Schaltungen 110.1-110.n in den jeweiligen Kanälen 104.1-104.n vorgesehen sein, wie etwa zwischen der Ethernet-PHY 102 und den Anschlüssen 108.1-108.n, die mit einem (nicht gezeigten) externen Ethernetport gekoppelt sein können. Mittels Halbleiter-Herstellungstechniken können die magnetischen Schaltungen 110.1-110.n so hergestellt werden, dass sie im Wesentlichen identisch sind, wie etwa mit perfekter Wicklungs-Mittelanzapfungssymmetrie, und so kalibriert werden, dass sie mit der Impedanz von Treibern der Ethernet-PHY 102 übereinstimmen. Dementsprechend kann die Modusumwandlungsleistungsfähigkeit verbessert, die Gleichtaktunterdrückung (CMRR) vergrößert und der Schaltungswirkungsgrad verbessert werden, und Emissionen elektromagnetischer Störungen (EMI) können verringert werden. Außerdem kann das Integrieren der magnetischen Schaltungen 110.1-110.n auf demselben Substrat wie die Ethernet-PHY 102 Verbindungen zwischen den magnetischen Schaltungen 110.1-110.n und der Ethernet-PHY 102 minimieren oder verkürzen. Folglich können der parasitäre Reihenwiderstand, Induktivität und Kapazität minimiert und Rauschimmunität vergrößert werden.
Die integrierte Schaltung 100 kann auch Schutzschaltungen 112.1-112.n für elektrostatische Entladung (ESD) und EMI-Filterschaltungen 114.1-114.n in den jeweiligen Kanälen 104.1-104.n aufweisen. Zum Beispiel können die ESD-Schaltungen 112.1-112.n zwischen der Ethernet-PHY 102 und den entsprechenden magnetischen Schaltungen 110.1-110.n vorgesehen werden. Die EMI-Filterschaltungen 114.1-114.n können zwischen den entsprechenden magnetischen Schaltungen 110.1-110.n und den Anschlüssen 108.1-108.n vorgesehen werden, um EMI-Emissionen weiter zu verringern.
Die integrierte Schaltung 100 kann ferner eine Kompensations- und Kalibrationsschaltung 116 aufweisen. Die Kompensations- und Kalibrationsschaltung 116 kann mit einer oder mehreren der Ethernet-PHY 102, der magnetischen Schaltungen 110.1-110.n, der ESD-Schaltungen 112.1-112.n und der EMI-Filterschaltungen 114.1-114.n gekoppelt sein. Die Kompensations- und Kalibrationsschaltung 116 kann zum Beispiel Schaltkreise zum Kompensieren von Grundlinienabwanderung aufweisen, die sich aus der Verwendung relativ kleinerer integrierter magnetischer Schaltungen 110.1-110.n ergeben kann. Die Kompensations- und Kalibrationsschaltung 116 kann auch Schaltkreise zum Kompensieren von Parameterdrift in der Ethernet-PHY 102, den magnetischen Schaltungen 110.1-110.n, den ESD-Schaltungen 112.1-112.n und/oder den EMI-Filterschaltungen 114.1-114.n, wie etwa über die Lebensdauer der integrierten Schaltung 100 hinweg, aufweisen. Während der Herstellung der integrierten Schaltung 100 kann die Kompensations- und Kalibrationsschaltung 116 einen oder mehrere Kompensationsparameter kalibrieren, wie etwa eine oder mehrere Schleifenverstärkungen, eine oder mehrere Integrationskonstanten usw., wie etwa durch Trimmen eines oder mehrerer Widerstände, einer oder mehrerer Kapazitäten und/oder einer oder mehrerer Induktivitäten. Die integrierte Schaltung 100 kann als ein LGA (Laminate Grid Array) oder BGA (Ball Grid Array) hergestellt werden (es können auch andere Herstellungstechniken verwendet werden, wie etwa Spezial-Systemträger).
2 zeigt eine magnetische Schaltung 210 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die magnetische Schaltung 210 kann ein Beispiel für eine oder mehrere der magnetischen Schaltungen 110.1-110.n von 1 sein. Die magnetische Schaltung 210 kann eine erste Wicklung 218 und eine zweite Wicklung 220 aufweisen, wodurch eine elektrische Isolationsbarriere bereitgestellt wird, sowie sie vom Standard IEEE 802.3 erfordert wird. Die magnetische Schaltung 210 kann an einem positiven Anschluss (+) und einem negativen Anschluss (-) auf der Primärseite Differenz-Daten empfangen und die Differenz-Daten über die Isolationsbarriere zu einem positiven Anschluss und einem negativen Anschluss auf der Sekundärseite übertragen. Die Übertragung der Differenz-Daten kann in der entgegengesetzten Richtung, z.B. von der Sekundärseite zur Primärseite, erreicht werden. Die erste Wicklung 218 und die zweite Wicklung 220 können jeweils eine Mittelanzapfung (CT) aufweisen, um zum Beispiel Vorspannung der Differenz-Daten zu erlauben. Das Windungsverhältnis zwischen der ersten Wicklung 218 und der zweiten Wicklung 220 kann auf eins gesetzt werden.
3 zeigt eine magnetische Schaltung 310 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die magnetische Schaltung 310 kann ein Beispiel für einen oder mehrere der magnetischen Schaltungen 110.1-110.n von 1 sein. Die magnetische Schaltung 310 kann eine erste Wicklung 318 und eine zweite Wicklung 320 aufweisen, die zum Beispiel eine elektrische Isolationsbarriere bereitstellen können, sowie sie vom Standard IEEE 802.3 erfordert wird. Die magnetische Schaltung 310 kann auch eine Gleichtakt- bzw. CM-Drossel 322 aufweisen, die etwa mit der zweiten Wicklung 320, wie in 3 gezeigt, verbunden werden kann. Die magnetische Schaltung 310 kann an einem positiven Anschluss (+) und einem negativen Anschluss (-) auf der Primärseite Differenz-Daten empfangen und die Differenz-Daten über die Isolationsbarriere durch die CM-Drossel 322 zu einem positiven Anschluss und einem negativen Anschluss auf der Sekundärseite übertragen. Die Übertragung der Differenz-Daten kann in der entgegengesetzten Richtung, z.B. von der Sekundärseite zur Primärseite, erreicht werden. Die erste Wicklung 318 und die zweite Wicklung 320 können jeweils eine Mittelanzapfung (CT) aufweisen, wie etwa um zum Beispiel Vorspannung der Differenz-Daten zu erlauben. Das Windungsverhältnis zwischen der ersten Wicklung 318 und der zweiten Wicklung 320 kann auf eins gesetzt werden. Die CM-Drossel 322 kann dabei helfen, Empfindlichkeit gegenüber externen EMI, wie etwa während des Empfangs der Differenz-Daten, zu verringern.
4 zeigt eine magnetische Schaltung 410 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die magnetische Schaltung 410 kann ein Beispiel für die magnetischen Schaltungen 110.1-110.n von 1 sein. Die magnetische Schaltung 410 weist eine erste Wicklung 418 und eine zweite Wicklung 420 auf, wodurch eine elektrische Isolationsbarriere bereitgestellt wird, sowie sie von dem Standard IEEE 802.3 erfordert wird. Die magnetische Schaltung 410 kann auch eine Gleichtakt- bzw. CM-Drossel 422 aufweisen, die mit der zweiten Wicklung 420 und einer dritten Wicklung 424, wie in 4 gezeigt, verbunden ist. Die magnetische Schaltung kann an einem positiven Anschluss (+) und einem negativen Anschluss (-) auf der Primärseite Differenz-Daten empfangen und die Differenz-Daten über die Isolationsbarriere durch die CM-Drossel 422 zu einem positiven Anschluss und einem negativen Anschluss auf der Sekundärseite übertragen. Die Übertragung der Differenz-Daten kann in der entgegengesetzten Richtung, z.B. von der Sekundärseite zur Primärseite, erreicht werden. Die erste Wicklung 418 und die dritte Wicklung 424 können jeweils eine Mittelanzapfung (CT) aufweisen, wie etwa um zum Beispiel EMI-Verringerung, PoE-Anwendungen (Power over Ethernet) und/oder Vorspannung der Differenz-Daten zu erlauben. Das Windungsverhältnis zwischen der ersten Windung 418, der zweiten Wicklung 420 und der dritten Wicklung 424 kann auf eins gesetzt werden. Die CM-Drossel 422 kann Empfindlichkeit gegenüber externen EMI, wie etwa während des Empfangs der Differenz-Daten, verringern.
PoE-Anwendungen können zum Beispiel unter Verwendung der sekundären Mittelanzapfungsverbindung erzielt werden. Spezieller kann man mit der Sekundärwicklung eines Transformators DC-Versorgung (z.B. 24 V/48 V) für ein entferntes Ende bereitstellen, wie etwa durch Anschließen einer DC-Spannungsquelle zwischen zwei Mittelanzapfungen.
5 zeigt eine Kompensationsschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Mit Bezug auf 5 ist die abgebildete Ausführungsform der Kompensationsschaltung 502a eine Kompensationsschaltung mit offener Schleife, die mit der Primärseite 512 eines Transformators 500 gekoppelt werden kann. Der Transformator 500 kann eine Treiberschaltung 510 aufweisen. In einem Beispiel kann der Transformator 500 mit einer Kommunikationsschaltung gekoppelt werden, und die Treiberschaltung 510 kann Teil der Kommunikationsschaltung sein (in 5 nicht gezeigt).
In dem dargestellten Beispiel in 5 ist die Kompensationsschaltung 502a eine Kompensationsschaltung mit offener Schleife, die dazu ausgebildet ist, einen Strom zum Kompensieren der in dem Transformator 500 auftretenden Grundlinienabwanderung zu kompensieren. Das heißt, die Kompensationsschaltung 502 kann dazu ausgebildet werden, einen Strom in die Primärseite 512 des Transformators 500 in einer Menge einzuspeisen, die einen Energieverlust aufgrund der induktiven Beschaffenheit des Transformators 500 kompensiert. Die Beziehung zwischen Induktivität, Spannung und Strom kann durch die folgende Gleichung repräsentiert werden: $V (t) = L \frac{d i (t)}{d t}$
dabei ist v(t) die Spannung an der Primärwicklung des Transformators, i(t) der Strom in der Primärwicklung des Transformators und L die Induktivität in der Ersatzschaltung der Primärseite 512 des Transformators 500. In dieser Hinsicht kann die Kompensationsschaltung 502 zur Beseitigung von Grundlinienabwanderung ein konstantes oder im Wesentlichen konstantes v(t) produzieren. Um ein konstantes v(t) zu produzieren, kann ein Strom i(t) wie folgt benötigt werden: $\int d i (t) = \frac{V}{L} \int d t$
$i (t) = \frac{V}{L} [t - t 0] = \frac{V}{L} Δ L$
Somit kann der erforderliche Strom eine zur Zeit proportionale Stromrampe mit einer Steigung von V/L sein.
In einem anderen Beispiel kann die Kompensationsschaltung eine Kompensationsschaltung mit geschlossener Schleife sein, wie etwa die Schaltung 502b. Bei dieser beispielhaften Implementierung kann die Kompensationsschaltung 502b ein Bandpassfilter (BPF) 504, eine Verstärkungsstufe 506 und einen Stromtreiber 508 aufweisen. Die Kompensationsschaltung 502 kann mit der Primärseite 512 eines Transformators 500 verbunden werden, der durch eine unkompensierte oder unzureichend kompensierte Kommunikationsschaltung angesteuert wird. Die dargestellte Schleife der Kompensationsschaltung (z.B. die Komponenten 504, 506 und 508) können dazu führen, dass ein Strom, wie etwa z.B. ein Rampenstrom, der Primärseite 512 zugeführt wird, um die unkompensierte oder unzureichend kompensierte Kommunikationsschaltung zu kompensieren. Außerdem kann die Schleifenverstärkung der Kompensationsschaltung 502b mit interner Kapazität assoziiert werden, und Schwankungen der Induktivität können z.B. unter Verwendung von Einstellungen der internen Kapazität kompensiert werden.
6 zeigt ein Flussdiagramm eines Beispiels für ein Verfahren zum Übermitteln von Daten gemäß einer Ausführungsform. Mit Bezug auf 1 und 6 kann das Beispiel für das Verfahren 600 zur Übermittlung von Daten unter Verwendung eines oder mehrerer Prozessoren in einer integrierten Schaltung (z.B. 100) ausgeführt werden. Der eine oder die mehreren Prozessoren können eine Vorrichtung der Ethernet-Bitübertragungsschicht (PHY) (z.B. 102) aufweisen, die mit einem Transformator (z.B. 110.1 - 110.n) gekoppelt ist, wobei der Transformator und die PHY in der Schaltung 100 integriert sind. Bei 610 kann die PHY ein Eingangssignal (z.B. über den Eingangsport 106 ein Ethernetsignal) empfangen. Bei 620 kann die PHY (z.B. eine Treiberschaltung in der PHY) als Reaktion auf das Eingangsdatensignal ein Spannungstreibersignal erzeugen. Das Spannungstreibersignal kann dazu ausgebildet sein, eine Primärseite des Transformators (z.B. 218, 318 oder 418) anzusteuern. Der Transformator (110) kann dazu ausgebildet sein, die PHY von mindestens einem Ausgangsanschluss (z.B. 108.1 - 108.n) zu isolieren. Bei 630 kann ein Stromrampensignal in die Primärseite des Transformators eingeführt werden (z.B. kann die Kompensationsschaltung 116 oder 502 das Stromrampensignal erzeugen, wie etwa die Ausgabe des Stromtreibers 508). Das Stromrampensignal kann dazu ausgebildet sein, dem Transformator (110) zugeordnete Grundlinienabwanderung zu kompensieren. Bei 640 kann auf der Sekundärseite (z.B. 220, 320 oder 420) des Transformators ein Ausgangssignal erzeugt werden, wobei das Ausgangssignal dem Eingangsdatensignal entspricht, und kann über die Ausgangsanschlüsse 108 aus der Schaltung 100 nach außen übermittelt werden.
Verschiedene Anmerkungen & Aspekte
Aspekt 1 kann eine integrierte Schaltung aufweisen, die Folgendes aufweisen kann: eine Ethernet-Bitübertragungsschicht bzw. PHY, die mehrere Kommunikationskanäle aufweist, wobei die Kommunikationskanäle mit entsprechenden mehreren Anschlüssen gekoppelt sein können; mehrere Isolationsschaltungen, wobei mindestens eine der mehreren elektrischen Isolationsschaltungen mit einem entsprechenden der mehreren Kommunikationskanäle gekoppelt sein kann und die PHY elektrisch von einem entsprechenden der mehreren Anschlüsse isolieren kann; und eine Kompensationsschaltung, die zum Kompensieren von Grundlinienabwanderung und/oder Parameterdrift in Verbindung mit mindestens einer der mehreren Isolationsschaltungen ausgebildet sein kann.
In Aspekt 2 kann der Gegenstand von Aspekt 1 gegebenenfalls aufweisen, dass die PHY und die mehreren Isolationsschaltungen auf einem einzigen Substrat integriert sind.
In Aspekt 3 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 1-2 gegebenenfalls aufweisen, dass mindestens eine der mehreren Isolationsschaltungen einen elektrischen Transformator aufweist.
In Aspekt 4 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 1-3 gegebenenfalls aufweisen, dass mindestens eine der mehreren Isolationsschaltungen eine magnetische Schaltung aufweist.
In Aspekt 5 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 1-4 gegebenenfalls aufweisen, dass mindestens eine der mehreren Isolationsschaltungen ausgebildet ist zur Übereinstimmung mit einer Impedanz einer der PHY zugeordneten Treiberschaltung.
In Aspekt 6 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 1-5 gegebenenfalls aufweisen, dass die Anschlüsse für Verbindung mit einem Ethernetport ausgebildet sind.
In Aspekt 7 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 1-6 gegebenenfalls aufweisen, dass die PHY eine der Folgenden ist: eine 10/100-Ethernet-PHY mit mindestens zwei Kommunikationskanälen; und eine 1000Base-T-Ethernet-PHY mit mindestens vier Kommunikationskanälen.
In Aspekt 8 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 1-7 gegebenenfalls aufweisen, dass mindestens eine der mehreren Isolationsschaltungen einen elektrischen Transformator mit einer Primärseite und einer Sekundärseite aufweist, wobei die Primärseite elektrisch mit der Kompensationsschaltung gekoppelt ist.
In Aspekt 9 kann der Gegenstand von Aspekt 8 gegebenenfalls aufweisen, dass die Kompensationsschaltung ferner dazu ausgebildet ist, einen Strom in die Primärseite des elektrischen Transformators einzuspeisen, um die Grundlinienabwanderung und/oder die Parameterdrift zu kompensieren.
In Aspekt 10 kann der Gegenstand von Aspekt 9 gegebenenfalls aufweisen, dass die Kompensationsschaltung einen Stromtreiber aufweist, der dazu ausgebildet ist, den in die Primärseite des elektrischen Transformators eingespeisten Strom zu erzeugen.
In Aspekt 11 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 1-10
gegebenenfalls aufweisen, dass die Kompensationsschaltung ausgebildet ist zum Einstellen mindestens einer der Größen Widerstand, Kapazität und Induktivität, die der mindestens einen der mehreren elektrischen Isolationsschaltungen zugeordnet sind, um die Parameterdrift zu kompensieren.
Aspekt 12 ist eine integrierte Schaltung mit einem einzigen Substrat, die Folgendes aufweist: eine Ethernet-Bitübertragungsschicht bzw. PHY, die mehrere Kommunikationskanäle und mindestens eine Treiberschaltung aufweist; und mindestens eine mit der PHY gekoppelte Isolationsschaltung, wobei die mindestens eine Isolationsschaltung ausgebildet ist zum: Übereinstimmen mit einer Impedanz der mindestens einen Treiberschaltung; und elektrischen Isolieren der PHY von mindestens einem von mehreren Verbindungsanschlüssen.
In Aspekt 13 kann der Gegenstand von Aspekt 12 gegebenenfalls mindestens eine zwischen die PHY und die mindestens eine Isolationsschaltung geschaltete Schaltung für elektrostatische Entladung bzw. ESD aufweisen, wobei die ESD-Schaltung dazu ausgebildet ist, Transientenspannung in der integrierten Schaltung zu unterdrücken.
In Aspekt 14 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 12-13 gegebenenfalls mindestens eine zwischen die mindestens eine Isolationsschaltung und den mindestens einen von mehreren Verbindungsanschlüssen geschaltete Schaltung für elektromagnetische Störungen (EMI) aufweisen, wobei die EMI-Schaltung dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Störungen zu unterdrücken.
In Aspekt 15 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 12-14 gegebenenfalls aufweisen, dass die PHY und die mindestens eine Isolationsschaltung als ein LGA (Laminate Grid Array) oder ein BGA (Ball Grid Array) auf einem einzigen Substrat integriert sind.
In Aspekt 16 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 12-15 gegebenenfalls aufweisen, dass die mindestens eine Isolationsschaltung gemäß einem Standard IEEE 802.3 ausgebildet ist.
Aspekt 17 ist ein Verfahren zur Übermittlung von Daten, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Durchführen von Folgendem unter Verwendung eines oder mehrerer Prozessoren in einer integrierten Schaltung, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren eine Ethernet-Bitübertragungsschicht- bzw. PHY-Vorrichtung und einen Transformator aufweisen: Empfangen eines Eingangsdatensignals über die PHY; Erzeugen eines Spannungstreibersignals als Reaktion auf das Eingangsdatensignal, wobei das Spannungstreibersignal dazu ausgebildet ist, eine Primärseite des Transformators anzusteuern, wobei der Transformator die PHY von mindestens einem Ausgangsanschluss isoliert; Einführen eines Stromrampensignals in die Primärseite des Transformators, wobei das Stromrampensignal dazu ausgebildet ist, dem Transformator zugeordnete Grundlinienabwanderung zu kompensieren; und Erzeugen eines Ausgangssignals auf der Sekundärseite des Transformators, wobei das Ausgangssignal dem Eingangsdatensignal entspricht.
In Aspekt 18 kann der Gegenstand von Aspekt 17 gegebenenfalls Filtern des Ausgangssignals unter Verwendung einer Schaltung für elektromagnetische Störungen (EMI); und Übermitteln des gefilterten Ausgangssignals an dem mindestens einen Ausgangsanschluss aufweisen.
In Aspekt 19 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 17-18 gegebenenfalls Anpassen an eine Impedanz einer das Spannungstreibersignal erzeugenden Treiberschaltung unter Verwendung des Transformators aufweisen.
In Aspekt 20 kann der Gegenstand von einem oder mehreren der Aspekte 17-19 gegebenenfalls aufweisen, dass der eine oder die mehreren Prozessoren ferner eine Kompensationsschaltung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, das Stromrampensignal zu erzeugen.
Jeder der hier beschriebenen nicht einschränkenden Aspekte kann für sich selbst stehen oder kann in verschiedenen Permutationen oder Kombinationen mit einem oder mehreren der anderen Aspekte kombiniert werden.
Die obige ausführliche Beschreibung weist Bezugnahmen auf die beigefügten Zeichnungen auf, die einen Teil der ausführlichen Beschreibung bilden. Die Zeichnungen zeigen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen, in denen die Erfindung praktiziert werden kann. Diese Ausführungsformen werden hier auch als „Aspekte“ oder „Beispiele“ bezeichnet. Solche Aspekte können Elemente zusätzlich zu den beschriebenen oder gezeigten aufweisen. Die vorliegenden Erfinder ziehen jedoch auch Aspekte in Betracht, bei denen nur die gezeigten oder beschriebenen Elemente vorgesehen sind. Außerdem ziehen die vorliegenden Erfinder auch Beispiele in Betracht, die eine beliebige Kombination oder Permutation der gezeigten oder beschriebenen Elemente (oder eines oder mehrerer Aspekte dieser) verwenden, entweder mit Bezug auf ein konkretes Beispiel (oder einen oder mehrere Aspekte davon) oder mit Bezug auf andere Beispiele (oder einen oder mehrere Aspekte davon), die hier gezeigt oder beschrieben werden.
Im Fall von nichtvereinbaren Benutzungen zwischen der vorliegenden Schrift und allen so durch Bezugnahme aufgenommenen Schriften gilt die Benutzung in der vorliegenden Schrift.
In der vorliegenden Schrift werden die Ausdrücke „ein“ oder „eine“ wie in der Patentliteratur üblich so verwendet, dass sie eines oder mehr als eines aufweisen, unabhängig von allen anderen Erscheinungen oder Benutzungen von „mindestens einem“ oder „einem oder mehreren“. In der vorliegenden Schrift wird der Ausdruck „oder“ als nicht ausschließliches oder verwendet, so dass „A“ oder „B“, sofern es nicht anders angegeben ist „A aber nicht B“, „B aber nicht A“ und „A und B“ aufweist. In der vorliegenden Schrift werden die Ausdrücke „aufweisend“ und „bei dem“ als die umgangssprachlichen Äquivalente der jeweiligen Ausdrücke „umfassend“ und „wobei“ verwendet. Außerdem sind in den folgenden Ansprüchen die Ausdrücke „aufweisen“ und „aufweisend“ mit offenem Ende, das heißt, ein System, eine Vorrichtung, ein Artikel, eine Zusammensetzung, eine Formulierung oder ein Prozess mit Elementen zusätzlich zu den nach einem solchen Ausdruck in einem Anspruch aufgelisteten sollen weiterhin in den Schutzumfang dieses Anspruchs fallen. Außerdem werden in den folgenden Ansprüchen die Ausdrücke „erstes“, „zweites“ und „drittes“ usw. lediglich als Kennzeichnungen verwendet und sollen ihren Objekten keinerlei numerische Anforderungen auferlegen.
Hier beschriebene Verfahrensbeispiele können mindestens teilweise maschinen- oder computerimplementiert sein. Einige Beispiele wären ein computerlesbares Medium oder maschinenlesbares Medium, das mit Anweisungen codiert ist, die betreibbar sind, um eine elektronische Vorrichtung dafür auszubilden, Verfahren wie in den obigen Beispielen beschrieben auszuführen. Eine Implementierung solcher Verfahren kann Code aufweisen, wie etwa Mikrocode, Assemblersprachencode, einen höheren Sprachencode oder dergleichen. Solcher Code kann computerlesbare Anweisungen zum Ausführen verschiedener Verfahren aufweisen.
Der Code kann Teile von Computerprogrammprodukten bilden. Ferner kann in einem Beispiel der Code greifbar auf einem oder mehreren flüchtigen, nichttransitorischen oder nichtflüchtigen greifbaren computerlesbaren Medien gespeichert sein, wie etwa während der Ausführung oder zu anderen Zeiten. Beispiele für diese greifbaren computerlesbaren Medien wären, aber ohne Beschränkung darauf, Festplatten, wechselbare magnetische Datenträger, wechselbare optische Datenträger (z.B. Compact Disks und Digital Video Disks), Magnetkassetten, Speicherkarten oder -sticks, Direktzugriffsspeicher (RAM), Festwertspeicher (ROM) und dergleichen.
Die obige Beschreibung soll nicht einschränkend, sondern veranschaulichend sein. Zum Beispiel können die oben beschriebenen Beispiele (oder ein oder mehrere Aspekte dieser) in Kombination miteinander verwendet werden. Es können andere Ausführungsformen verwendet werden, wie etwa von Durchschnittsfachleuten, bei Durchsicht der obigen Beschreibung. Die Zusammenfassung wird bereitgestellt, um 37 C.F.R §1.72(b) zu genügen, um es dem Leser zu erlauben, schnell die Beschaffenheit der technischen Offenbarung zu bestimmen. Sie wird mit dem Verständnis eingereicht, dass sie nicht zum Deuten oder Beschränken des Schutzumfangs oder der Bedeutung der Ansprüche verwendet wird. Außerdem können in der obigen ausführlichen Beschreibung verschiedene Merkmale miteinander gruppiert werden, um die Offenbarung zu straffen. Dies sollte nicht als Absicht aufgefasst werden, dass ein nicht beanspruchtes offenbartes Merkmal für irgendeinen Anspruch wesentlich ist. Stattdessen kann der erfindungsgemäße Gegenstand in weniger als allen Merkmalen einer konkreten offenbarten Ausführungsform begründet sein. Die folgenden Ansprüche werden hierdurch als Beispiele oder Ausführungsformen in die ausführliche Beschreibung integriert, wobei jeder Anspruch für sich selbst als getrennte Ausführungsform steht, und es wird in Betracht gezogen, dass solche Ausführungsformen in verschiedenen Kombinationen oder Permutationen miteinander kombiniert werden können. Der Schutzumfang der Erfindung sollte unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche bestimmt werden, zusammen mit dem vollen Umfang von Äquivalenten, zu denen diese Ansprüche berechtigt sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 15164267 [0001]

Claims

Integrierte Schaltung, die Folgendes aufweist: eine Ethernet-Bitübertragungsschicht bzw. PHY, die mehrere Kommunikationskanäle aufweist, wobei die Kommunikationskanäle mit entsprechenden mehreren Anschlüssen gekoppelt sind; mehrere elektrische Isolationsschaltungen, wobei mindestens einer der mehreren elektrischen Isolationsschaltungen mit einem entsprechenden der mehreren Kommunikationskanäle gekoppelt ist und die PHY elektrisch von einem entsprechenden der mehreren Anschlüsse isoliert; und eine Kompensationsschaltung, ausgebildet zum Kompensieren von Grundlinienabwanderung und/oder Parameterdrift in Verbindung mit mindestens einer der mehreren Isolationsschaltungen.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei die PHY und die mehreren Isolationsschaltungen auf einem einzigen Substrat integriert sind.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der mehreren Isolationsschaltungen einen elektrischen Transformator aufweist.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der mehreren Isolationsschaltungen eine magnetische Schaltung aufweist.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der mehreren Isolationsschaltungen ausgebildet ist zur Übereinstimmung mit einer Impedanz einer der PHY zugeordneten Treiberschaltung.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Anschlüsse für Verbindung mit einem Ethernetport ausgebildet sind.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei die PHY eine der Folgenden ist: eine 10/100-Ethernet-PHY mit mindestens zwei Kommunikationskanälen; und eine 1000Base-T-Ethernet-PHY mit mindestens vier Kommunikationskanälen.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der mehreren Isolationsschaltungen einen elektrischen Transformator mit einer Primärseite und einer Sekundärseite aufweist, wobei die Primärseite elektrisch mit der Kompensationsschaltung gekoppelt ist.
Schaltung nach Anspruch 8, wobei die Kompensationsschaltung ferner dazu ausgebildet ist, einen Strom in die Primärseite des elektrischen Transformators einzuspeisen, um die Grundlinienabwanderung und/oder die Parameterdrift zu kompensieren.
Schaltung nach Anspruch 9, wobei die Kompensationsschaltung einen Stromtreiber aufweist, der dazu ausgebildet ist, den in die Primärseite des elektrischen Transformators eingespeisten Strom zu erzeugen.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Kompensationsschaltung ausgebildet ist zum Einstellen mindestens einer der Größen Widerstand, Kapazität und Induktivität, die der mindestens einen der mehreren elektrischen Isolationsschaltungen zugeordnet sind, um die Parameterdrift zu kompensieren.
Integrierte Schaltung mit einem einzigen Substrat, die Folgendes aufweist: eine Ethernet-Bitübertragungsschicht bzw. PHY, die mehrere Kommunikationskanäle und mindestens eine Treiberschaltung aufweist; und mindestens eine mit der PHY gekoppelte Isolationsschaltung, wobei die mindestens eine Isolationsschaltung ausgebildet ist zum: Übereinstimmen mit einer Impedanz der mindestens einen Treiberschaltung; und elektrischen Isolieren der PHY von mindestens einem von mehreren Verbindungsanschlüssen.
Schaltung nach Anspruch 12, die ferner Folgendes aufweist: mindestens eine zwischen die PHY und die mindestens eine Isolationsschaltung geschaltete Schaltung für elektrostatische Entladung bzw. ESD, wobei die ESD-Schaltung dazu ausgebildet ist, Transientenspannung in der integrierten Schaltung zu unterdrücken.
Schaltung nach Anspruch 12, die ferner Folgendes aufweist: mindestens eine zwischen die eine Isolationsschaltung und den mindestens einen von mehreren Verbindungsanschlüssen geschaltete Schaltung für elektromagnetische Störungen (EMI), wobei die EMI-Schaltung dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Störungen zu unterdrücken.
Schaltung nach Anspruch 12, wobei die PHY und die mindestens eine Isolationsschaltung als ein LGA (Laminate Grid Array) oder ein BGA (Ball Grid Array) auf einem einzigen Substrat integriert sind.
Schaltung nach Anspruch 12, wobei die mindestens eine Isolationsschaltung gemäß einem Standard IEEE 802.3 ausgebildet ist.
Verfahren zur Übermittlung von Daten, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Durchführen von Folgendem unter Verwendung eines oder mehrerer Prozessoren in einer integrierten Schaltung, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren eine mit einem Transformator gekoppelte Ethernet-Bitübertragungsschicht- bzw. PHY-Vorrichtung aufweisen: Empfangen eines Eingangsdatensignals über die PHY; Erzeugen eines Spannungstreibersignals als Reaktion auf das Eingangsdatensignal, wobei das Spannungstreibersignal dazu ausgebildet ist, eine Primärseite des Transformators anzusteuern, wobei der Transformator die PHY von mindestens einem Ausgangsanschluss isoliert; Einführen eines Stromrampensignals in die Primärseite des Transformators, wobei das Stromrampensignal dazu ausgebildet ist, dem Transformator zugeordnete Grundlinienabwanderung zu kompensieren; und Erzeugen eines Ausgangssignals auf der Sekundärseite des Transformators, wobei das Ausgangssignal dem Eingangsdatensignal entspricht.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner Folgendes aufweist: Filterns des Ausgangssignals unter Verwendung einer Schaltung für elektromagnetische Störungen (EMI); und Übermitteln des gefilterten Ausgangssignals an dem mindestens einen Ausgangsanschluss.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner Folgendes aufweist: Anpassen an eine Impedanz einer das Spannungstreibersignal erzeugenden Treiberschaltung unter Verwendung des Transformators.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der eine oder die mehreren Prozessoren ferner eine Kompensationsschaltung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, das Stromrampensignal zu erzeugen.
Integrierte Schaltung, die Folgendes aufweist: eine Ethernet-Bitübertragungsschicht bzw. PHY, die mehrere Kommunikationskanäle aufweist, wobei die Kommunikationskanäle mit entsprechenden mehreren Anschlüssen gekoppelt sind; mehrere elektrische Isolationsschaltungen, wobei: mindestens einer der mehreren elektrischen Isolationsschaltungen mit einem entsprechenden der mehreren Kommunikationskanäle gekoppelt ist und die PHY elektrisch von einem entsprechenden der mehreren Anschlüsse isoliert; die PHY und die mehreren Isolationsschaltungen auf einem einzigen Substrat integriert sind; und mindestens eine der mehreren Isolationsschaltungen eine magnetische Schaltung aufweist; und eine Kompensationsschaltung, ausgebildet zum Kompensieren von Grundlinienabwanderung und/oder Parameterdrift in Verbindung mit mindestens einer der mehreren Isolationsschaltungen.