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PRIORITÄT
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität vor der am 31. Dezember 2020 eingereichten vorläufigen
US-Patentanmeldung Nr. 63/132,511 , deren Inhalt hiermit vollständig übernommen wird.
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf die Steuerung eines Controller Area Network (CAN) und insbesondere auf einen CAN-Sender mit einem schnellen CANL-Regelkreis.
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HINTERGRUND
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CAN ist in der Spezifikation der International Standards Organization (ISO) 11898 definiert. ISO 11898 ist eine Familie von Spezifikationen, wobei ISO 11898-1 die Datenverbindungsschicht und ISO 118980-2 und ISO 118980-3 die physikalischen Schichten von CAN abdecken. CAN ist ein robustes Kommunikationsprotokoll. Ein CAN-Knoten auf einem Bus kann Fehler in einer empfangenen Nachricht erkennen und erzwingen, dass die Nachricht gelöscht und erneut gesendet wird. Dementsprechend enthält die Nachricht, die ein Knoten empfangen hat, gültige Daten. Ein CAN-Frame erfordert, dass jeder Knoten die Nachricht bestätigt, bevor sie von diesem Knoten verarbeitet werden kann. Diese Bestätigung kann erst nach verschiedenen Fehlerprüfungen erfolgen, wie z.B. einer zyklischen 15-Bit-Redundanzprüfung (CRC) der Nachricht. Wenn ein CAN-Knoten einen Fehler in der Nachricht feststellt, wird die Nachricht gelöscht und erneut gesendet.
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Die CAN-Spezifikation definiert drei verschiedene Fehlerzustände, in denen sich ein CAN-Knoten befinden kann, wobei jeder Fehlerzustand dem CAN-Knoten verschiedene Ebenen des Buszugriffs ermöglicht. Die Fehlerzustände verhindern, dass fehlerhafte Knoten den CAN-Bus lahmlegen.
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CAN weist eine serielle Kommunikation auf, bei der alle Knoten auf dem CAN-Bus an eine gemeinsame Verbindung angeschlossen sind und dieselbe Bitrate verwenden. CAN ist nachrichten- und nicht adressbasiert. Daher werden Nachrichten nicht basierend auf der Adresse eines CAN-Knotens von einem Knoten zu einem anderen Knoten übertragen. Stattdessen sendet ein CAN-Knoten seine Nachricht an alle Knoten auf dem Bus. Der empfangende Knoten muss entscheiden, ob er auf diese Nachricht reagieren soll. Einzelne oder mehrere Knoten können auf dieselben Daten reagieren. Dementsprechend ist es möglich, neue Knoten zu einem CAN-Bus hinzuzufügen, ohne die vorhandenen Knoten mit Adressierungsinformationen aktualisieren zu müssen.
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CAN ermöglicht aufgrund der Zuverlässigkeit der Daten eine verteilte Steuerung über ein Netzwerk. Dies gibt den Entwicklern des Netzes die Flexibilität, Consumer-Producer- oder Peer-to-Peer-Netze einzurichten.
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Die Übertragung im CAN-Netz kann über ein differentielles Paar von Übertragungsleitungen, CANH und CANL, erfolgen. CAN kann zwei logische Zustände spezifizieren: rezessiv und dominant. Im rezessiven logischen Zustand können CANH und CANL annähernd die gleiche Spannung aufweisen oder innerhalb einer bestimmten Spannungstoleranz voneinander abweichen. Während des dominanten logischen Zustands können CANH und CANL durch eine Spannungsdifferenz, VDiff, getrennt sein. 1 zeigt ein Beispiel für ein differentielles Bus-Zeitdiagramm, in dem CAN verwendet wird, einschließlich CANH, CANL und VDiff.
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Im rezessiven Zustand (d.h. logische ‚1‘ an einem Eingang eines CAN-Transceivers oder - Moduls) kann die Differenzspannung an CANH und CANL kleiner als ein Mindestschwellenwert sein. Der Mindestschwellenwert kann dadurch bestimmt werden, ob der Zustand am Eingang liegt, wobei der Schwellenwert 0,5 V beträgt, oder ob der Zustand am Ausgang liegt, wobei der Schwellenwert 1,5 V beträgt. Im dominanten Zustand (d.h. logische „0“ am Eingang eines CAN-Transceivers oder -Moduls) ist VDiff größer als die Mindestschwelle. Ein dominantes Bit übersteuert ein rezessives Bit auf dem Bus, um eine zerstörungsfreie bitweise Arbitrierung zu erreichen.
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Erfinder von Beispielen der vorliegenden Offenlegung haben entdeckt, dass einige Implementierungen von CAN-Transceivern übermäßigen Jitter oder anderes Rauschen aufweisen können, insbesondere in Bezug auf die Ausgabe von CANH- und CANL-Signalen. Darüber hinaus haben die Erfinder von Beispielen der vorliegenden Offenbarung entdeckt, dass einige Implementierungen von CAN-Transceivern einen solchen Jitter beim Übergang von CAN-Ausgangssignalen von dominant zu rezessiv erfahren können, der während eines rezessiven Impulses beobachtet werden kann. Beispiele der vorliegenden Offenlegung können einen solchen Jitter reduzieren, indem Source-Anschlüsse von Kaskodenausgängen in CAN Transceivern mit einer Kaskodenvorspannung kurzgeschlossen werden, wodurch die Ausgangswerte weniger empfindlich auf Leistungstransienten reagieren.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 veranschaulicht ein Beispiel für die CAN-Signalisierung.
- 2 veranschaulicht ein Beispiel für ein CAN-Netzwerk, wie es in der vorliegenden Offenbarung beschrieben ist.
- 3 veranschaulicht ein Beispiel für einen CAN-Transceiver mit schneller CANL-Regelschleife und geschalteter Ausgangskaskode gemäß den Beispielen der vorliegenden Offenbarung.
- 4 ist ein Zeitdiagramm verschiedener Signale, Eingänge und Ausgänge des CAN Transceivers gemäß den Beispielen der vorliegenden Offenlegung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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2 veranschaulicht ein Beispiel für ein CAN-Netzwerk 100, wie es in der vorliegenden Offenbarung beschrieben ist. Das Netzwerk 100 kann eine beliebige Anzahl und Art von CAN-Knoten 102 aufweisen. Das Netzerk 100 kann beispielsweise Knoten 102A, 102B, 102C aufweisen. Die Knoten 102 können so ausgebildet sein, dass sie über einen CAN-Bus 116 miteinander kommunizieren. Der CAN-Bus 116 kann mit zwei Leitungen implementiert werden. So kann der CAN-Bus 116 beispielsweise eine CANH-Leitung 120 und eine CANL-Leitung 118 aufweisen.
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Die Knoten 102 können auf jede geeignete Weise implementiert werden, z. B. durch einen Computer, ein System auf einem Chip, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung, ein feldprogrammierbares Gate-Array, einen Server oder eine andere geeignete elektronische Vorrichtung. 2 veranschaulicht beispielhafte Variationen von CAN-Knoten-Implementierungen. Zum Beispiel kann der CAN-Knoten 102A mit einem Mikrocontroller 104 implementiert werden. Der Mikrocontroller 104 kann z. B. durch einen 8-Bit-, 16-Bit- oder 32-Bit-PIC Mikrocontroller des Anmelders der vorliegenden Offenbarung implementiert werden. Der Mikrocontroller 104 weist möglicherweise kein integriertes CAN-Modul auf. Dementsprechend kann der CAN-Knoten 102A ein separat implementiertes CAN-Modul 110A aufweisen.
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CAN-Module 110 im Netzwerk 100 können so ausgebildet sein, dass sie eine Schnittstelle zwischen einem CAN-Transceiver 112 und dem Rest des CAN-Knotens 102 ausbilden. CAN Module 110 und CAN-Transceiver 112 können durch jeden geeigneten Mechanismus implementiert werden, z. B. durch Bibliotheken, Softwarestapel, Funktionen, Anwendungen, Treiber, digitale Logik, digitale Schaltungen, analoge Schaltungen, Befehle zur Ausführung durch einen Prozessor oder jede geeignete Kombination davon. CAN-Module 110 können Funktionsaufrufe von CAN-Transceivern 112 durchführen, um Daten zu senden und zu empfangen oder das CAN-Protokoll anderweitig auszuführen. Andere Elemente der CAN-Knoten 102 können ihrerseits Funktionsaufrufe der CAN-Module 110 durchführen. Beispielsweise kann Software, die auf dem Mikrocontroller 110Aläuft, mit anderen Knoten 102 kommunizieren, indem sie Funktionsaufrufe an das CAN-Modul 110A ausführt, das wiederum Funktionsaufrufe an den CAN-Transceiver 112A ausführen kann. Der CAN Transceiver 112A kann Daten über den CAN-Bus 116 zu oder von anderen CAN-Knoten 102 lesen und schreiben.
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Der CAN-Knoten 102A kann einen Mikrocontroller 110A aufweisen, der kein integriertes CAN-Modul 110A aufweist. CAN-Knoten 102B kann einen Mikrocontroller 110B aufweisen, der ein integriertes CAN-Modul 110B aufweist. Der CAN-Knoten 102C kann als CAN-Eingangs- /Ausgangserweiterung (E/A-Erweiterung) 108 implementiert werden. Der CAN-Knoten 102C kann eine E/A-Erweiterung für das CAN-Netzwerk 100 ohne einen Mikrocontroller bereitstellen. Der CAN-Knoten 102C kann Peripheriegeräte wie Allzweck-IO, A2D, Pulsbreitenmodulation oder andere Schnittstellen aufweisen, um periodische oder ereignisbasierte Nachrichten zu senden, die auf Schwellenwerten basieren. Der CAN-E/A-Expander 108 kann durch eine beliebige Kombination von analogen Schaltungen, digitalen Schaltungen oder Anweisungen zur Ausführung durch einen Prozessor implementiert werden.
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Bei der Implementierung des CAN-Netzwerks 100 können eine Reihe von Herausforderungen auftreten. Bei der Entwicklung von CAN-Systemen können beispielsweise Probleme mit der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) auftreten, wie z. B. elektromagnetische Störungen (EMI) in einer elektromagnetischen Umgebung (EME). Bei CAN muss die differentielle Kommunikation trotz EMI funktionieren. Eine solche digitale Kommunikation kann auch über einen großen Gleichtaktbereich von +/-12 V funktionieren. Darüber hinaus kann eine solche digitale Kommunikation den Betrieb mit bis zu 36 dBm (40V Spitze) eingespeister Hochfrequenz (RF) Leistung beinhalten. Darüber hinaus muss CAN in EMEs wie bis zu 55 dBµV (0,6 mV) Gleichtaktstörungen bis 20 MHz, bis zu 15 dBµV (6 µV) Gleichtaktstörungen bei 75 MHz und bei einer Differenzsignalamplitude von 2 V funktionieren. Außerdem müssen die Ströme CANL und CANH sowohl bei Gleichstrom als auch bei Einschwingvorgängen extrem genau aufeinander abgestimmt sein.
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Ein gegebener CAN-Knoten 102 kann eine langsame oder schnelle Steuerung ausüben, um CANH- oder CANL-Signale an einem Transceiver zu erzeugen. Der Aspekt „schnell“ oder „langsam“ kann sich auf die Geschwindigkeit eines Regelkreises beziehen, um ein entsprechendes dominantes oder rezessives Signal zu erzeugen. Insbesondere kann sich der „schnelle“ oder „langsame“ Aspekt der CANH- oder CANL-Steuerung auf die Steigung der Signaländerung zwischen dem rezessiven und dem dominanten Zustand bzw. zwischen dem dominanten und dem rezessiven Zustand beziehen. Die Steigung kann auch als Flankensteilheit des Signalübergangs bezeichnet werden. Schnellere Anstiegs- und Abfallzeiten können höhere Busraten und größere Buslängen im Netz 100 unterstützen.
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3 veranschaulicht eine detailliertere Ansicht eines CAN-Transceivers 300 gemäß den Beispielen der vorliegenden Offenbarung. Die Sende-/Empfangseinheit 300 kann teilweise die Sende- /Empfangseinheit 112 nach 2 implementieren. Der Transceiver 300 kann ein Signal 318 von anderen Teilen des Transceivers (nicht dargestellt) oder einem CAN-Modul 110 empfangen. Das Signal 318 kann ein Strom von Bitmustern von Werten sein, die dominante oder rezessive Zustände darstellen, die in das CAN-Netzwerk 100 geschrieben werden sollen. Das dominante oder rezessive Ausgangssignal kann an die Pins CANH 308 oder CANL 310 geschrieben werden. Die Pins CANH und CANL 310 können mit der CANH-Leitung 118 bzw. CANL-Leitung 120 verbunden werden. Der Transceiver 300 kann so ausgebildet werden, dass er im Vergleich zu anderen Lösungen schnellere Anstiegs- und Abfallzeiten für das Schreiben rezessiver oder dominanter Zustände an die CANH 308- und CANL 310-Pins aufweist. Darüber hinaus kann der Transceiver 300 in einem Beispiel so ausgebildet werden, dass er die CANH- und CANL Kaskoden-Ausgangstransistoren beim Übergang in einen rezessiven Zustand auf einen hohen Widerstand schaltet. Dies kann, wie weiter unten näher erläutert, auf der Grundlage eines zu übertragenden rezessiven Signals und synchron mit diesem erfolgen. In einem weiteren Beispiel kann der Transceiver 300 während einer rezessiven Betriebsphase so ausgebildet werden, dass er die Source-Anschlüsse der Kaskodenausgangstransistoren CANH und CANL mit einer Vorspannung der jeweiligen Kaskodentransistoren kurzschließt, wodurch die Ausgänge hochohmig und unempfindlich gegenüber transienten Spannungen werden. Während einer dominanten Phase können die Kaskoden-Ausgangstransistoren auf der Grundlage eines zu übertragenden dominanten Signals und synchron zu diesem reaktiviert werden.
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In einer ersten Stufe, einer Eingangsstufenschaltung 398, kann der Transceiver 300 eine mit dem Signal 318 verbundene Stromquelle 320 aufweisen. Das Signal 318 kann so ausgebildet sein, dass es den Ausgang der Stromquelle 320 entsprechend dem empfangenen Bitmuster steuert. Die Stromquelle 320 kann auf jede geeignete Weise implementiert werden. In einem Beispiel kann die Stromquelle 320 eine potentialfreie Stromquelle sein. Die Stromquelle 320 kann eine programmierbare oder einstellbare Stromquelle sein, die auf der Eingabe des Signals 318 basiert. Ein Injektionsbitmuster kann von der Stromquelle 320 in die Stromspiegel eingespeist werden. Die Stromspiegel können eine Replikationsstufe 304 und eine Ausgangsstufe 306 aufweisen.
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VCC 312 kann mit dem Transceiver 300 verbunden werden. Die Masse 314 kann mit dem Transceiver 300 verbunden werden. VCC 312 kann mit der Source eines Transistors 316 verbunden werden. Transistor 316 kann ein p-Typ Metall-Oxid-Halbleiter (PMOS)-Transistor sein. Die Stromquelle 320 kann an den Drain des Transistors 316 angeschlossen sein. Die Stromquelle 320 kann mit der Source eines anderen Transistors 322 verbunden werden. Der Transistor 322 kann ein n-Typ-Metalloxid-Halbleiter (NMOS) Transistor sein. Außerdem kann die Stromquelle 320 mit dem Gate des Transistors 322 verbunden werden. Der Drain des Transistors 322 kann mit der Masse 314 verbunden werden.
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Der Transceiver 300 kann eine Replikationsstufe 304 aufweisen. Die Replikationsstufe 304 kann einen Transistor 330 aufweisen, der mit VCC 312 verbunden ist. Bei dem Transistor 330 kann es sich um einen PMOS-Transistor handeln, der an seiner Source mit VCC 312 verbunden ist. Das Gate des Transistors 330 kann mit dem Gate des Transistors 316 verbunden werden. Der Drain des Transistors 330 kann mit einer Diode 354 verbunden werden. Die Diode 354 kann mit einem Widerstand 350 verbunden werden, der wiederum mit einem weiteren Widerstand 352 verbunden werden kann. Der Widerstand 352 kann mit einer Diode 356 verbunden werden. Die Diode 356 kann mit der Source eines Transistors 332 verbunden werden. Der Drain des Transistors 332 kann mit der Masse 314 verbunden werden. Die Dioden 356, 354 können Freilaufdioden sein. Das Gate des Transistors 332 kann mit dem Gate des Transistors 322 verbunden werden. Transistor 332 kann ein NMOS-Transistor sein.
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Der Transceiver 306 kann eine Ausgangsstufe 306 aufweisen. Die Ausgangsstufe 306 kann zwei Ausgangskaskodenschaltungen 388, 390 aufweisen. In einem Beispiel kann jede der Kaskodenschaltungen 388, 390 durch einen MOS-Transistor mit einem lateralen doppelt diffundierten (LD-) MOS-Transistor realisiert werden. Beispielsweise kann die Kaskodenschaltung 388 einen PMOS-Transistor 366 und einen LDPMOS-Transistor 370 aufweisen. Die Kaskodenschaltung 390 kann einen NMOS-Transistor 372 und einen LDNMOS-Transistor 368 aufweisen. Die Transistoren 370, 372 können als Kaskodentransistoren bezeichnet werden.
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Der Transistor 366 kann an seiner Source mit VCC 312 verbunden werden. Der Transistor 366 kann an seinem Gate mit dem Gate des Transistors 330 und dem Gate des Transistors 316 verbunden werden. Der Transistor 366 kann an seinem Drain mit einer Source des Transistors 370 verbunden werden. Der Transistor 370 kann an seinem Drain mit einer Diode 340 verbunden werden. Die Diode 340 kann an den CANH-Pin 308 angeschlossen sein. Der CANL-Pin 310 kann mit einer Diode 342 verbunden werden. Die Diode 342 kann mit der Source des Transistors 372 verbunden werden. Der Drain des Transistors 372 kann mit der Source des Transistors 368 verbunden werden. Das Gate des Transistors 368 kann mit dem Gate des Transistors 332 und dem Gate des Transistors 322 verbunden werden. Der Drain des Transistors 368 kann mit der Masse 314 verbunden werden. Die Dioden 340, 342 können Freilaufdioden sein. Die Dioden 340, 342 können für den Schutz vor elektrostatischer Entladung und für den Verpolungsschutz verwendet werden.
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In einem Beispiel kann der Transceiver 306 einen Steuerverstärker 328 aufweisen. Der Ausgang des Verstärkers 328 kann mit dem Gate des Transistors 368 verbunden werden. Außerdem kann der Ausgang des Verstärkers 328 mit den Gates der Transistoren 322, 332 verbunden werden. Der Verstärker 328 kann z. B. als einstufiger, zweistufiger oder dreistufiger Operationsverstärker ausgeführt sein. In einem weiteren Beispiel kann der Verstärker 328 Eingangssignale von einem Referenzteiler 302 und von der Replikationsstufe 304 erhalten. Beispielsweise kann der Verstärker 328 ein negiertes Eingangssignal vom Referenzteiler 302 und ein positives Eingangssignal von der Replikationsstufe 304 oder umgekehrt erhalten.
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Der Referenzteiler 302 kann mit VCC 312 verbunden werden. Der Bezugsteiler 302 kann zwei Widerstände 324, 326 aufweisen. Der Widerstand 326 kann mit der Masse 314 verbunden werden. Die Werte der Widerstände 324, 326 können identisch sein. Der Referenzteiler 302 kann dem Verstärker 328 eine Referenzspannung von einem Knotenpunkt zwischen den Widerständen 324, 326 bereitstellen.
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Das Eingangssignal von der Replikationsstufe 304 zum Verstärker 328 kann von einem Knotenpunkt zwischen den Widerständen 350, 352 bereitgestellt werden. Der Wert der Widerstände 350, 352 kann derselbe sein. Für die Widerstände 324, 326, 350, 352 kann jeder geeignete Widerstandswert verwendet werden. Der Referenzteiler 302 kann einen Gesamtwert von 110 Ohm aufweisen. Die Widerstände 350, 352 können z. B. sechsmal höher sein als ein CAN-Bus-Ausgangswiderstand. Ein solcher CAN-Bus-Widerstand kann z. B. 60 Ohm betragen.
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Der Transceiver 300 kann eine Entladestufe 360 aufweisen. Zum Beispiel kann ein Schalter 334 zwischen VCC 312 und den Gates der Transistoren 366, 330, 316 vorgesehen werden. Der Schalter 334 kann optional sein. In einem anderen Beispiel kann ein Schalter 336 zwischen Masse 314 und den Gates der Transistoren 368, 332, 322 vorgesehen sein. Der Schalter 336 kann optional sein, da die von den Transistoren in 3 bereitgestellte Steuerung eine gleichwertige Funktion erfüllen kann. Die Schalter 334, 336 können durch das Bitmuster 318 gesteuert werden. Zum harten Schalten können Stromquellen verwendet werden. Im Gegensatz dazu können die Schalter 334, 336 mit dem Bitmuster 318 angesteuert werden.
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Die Replikationsstufe 304 kann einen Bruchteil der Größe oder des Stroms der Ausgangsstufe 306 aufweisen. Der Bruchteil kann z. B. 1/10 bis 1/3 des Stroms der Ausgangsstufe 306 betragen. In einem Beispiel kann 1/6 des Ausgangszustandsstroms verwendet werden. Die Replikationsstufe 304 kann so ausgebildet sein, dass sie ein Replikationssignal erzeugt. Das Replikatsignal kann die Differenz zwischen den Stromänderungen von CANH und CANL erfassen. Das Replikationssignal kann eine Schätzung des Gleichtaktsignals sein, das über den CANH-Pin 308 und den CANL-Pin 310 an den CAN-Bus angelegt werden soll. Das Replikationssignal kann dem Verstärker 328 zugeführt werden. Der Verstärker 328 kann seinerseits so ausgebildet sein, dass er das Replikationssignal auf einem gewünschten Pegel hält. Der gewünschte Pegel kann durch eine Referenzspannung ausgedrückt werden, die vom Referenzteiler 302 bereitgestellt wird. Insbesondere kann der Verstärker 328 so ausgebildet sein, dass er das Replikationssignal durch Steuerung des Signals am CANL-Pin 310 aufrechterhält. Das von der Replikationsstufe 304 erzeugte Replikationssignal kann gesteuert werden, indem der Ausgang des Verstärkers 328 an das Gate des Transistors 332 angelegt wird.
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Die Replikationsstufe 304 kann in einer reduzierten Größe (z. B. 1-30 %) der Ausgangsstufe 306 implantiert werden. Die Replikationsstufe 304 kann ein Modell der Buslast im CAN-Netzwerk 100 aufweisen. Ein solches Modell kann z. B. durch Widerstände 326, 330 implementiert werden. Der Mittelabgriff der Widerstände 326, 330 kann als Eingang oder Rückkopplung zum Verstärker 328 verwendet werden. Der Verstärker 328 kann die Gate-Spannung des Transistors 368 steuern. Der Transceiver 300 kann somit eine aktive Vorwärtskopplung zum Ausgleich und zur Stabilisierung des Regelkreises verwenden, um Signale am CANL-Pin 310 zu erzeugen. Der Transceiver 300 kann eine konstante Spannung, z. B. 2,5 V, als Ziel für die Replikationsspannung verwenden. Der Transceiver 300 kann ein bestimmtes Verhältnis, z. B. 50 %, als Zielwert für die Replikationsspannung verwenden. Dies kann durch den Referenzteiler 302 realisiert werden.
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Der Transceiver 300 kann Vorteile gegenüber einer langsameren CANH- und CANL Steuerung bieten. Der Transceiver 300 kann durch die Verwendung eines Steuerschaltkreises, der den Verstärker 328 und seine in 3 gezeigten Anschlüsse umfasst, Vorteile gegenüber der Verwendung eines harten Schaltens zur Erzeugung von CANH- und CANL-Signalen bereitstellen. Ohne hartes Schalten können Hochfrequenzemissionen reduziert werden. Andere Lösungen können einen Schalter verwenden, um zwischen dominanter und rezessiver Erzeugung von Signalen für CANH und CANL umzuschalten.
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Während der CANL-Steuerung kann die langsame CANH-Steuerung deaktiviert werden. In einem Beispiel können nur die CANL-Signale gesteuert werden (unter Verwendung der Kaskodenschaltung 390), im Gegensatz zur Steuerung sowohl der NMOS- als auch der PMOS-Bauelemente der Kaskodenschaltungen 390, 388 durch den Verstärker 328. Dies kann daraus resultieren, dass PMOS-Spiegel langsamer arbeiten als NMOS-Spiegel. Dementsprechend kann die Kapazität der NMOS-Transistoren in der Kaskodenschaltung 390, die dreimal niedriger ist als die Kapazität der PMOS-Transistoren in der Kaskodenschaltung 388, eine schnellere Steuerung ermöglichen. In einem Beispiel kann der Regelkreis jederzeit vorgespannt sein.
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In einem Beispiel kann der Transceiver 300 eine Bypass-Schaltstufe 392 aufweisen. Die Bypass-Schaltstufe 392 kann mit der Entladestufe 360 verbunden oder Teil davon sein. Die Bypass-Schaltstufe 392 kann zwei Schaltkreise 382, 384 aufweisen, die in Reihe zwischen VCC 312 und Masse 314 geschaltet sind. Außerdem können die Schaltkreise 382, 384 durch eine Diode 386 getrennt sein. Darüber hinaus kann ein von den Schaltkreisen 382, 384 gebildeter Pfad selektiv durch jeden geeigneten Mechanismus aktiviert werden, z. B. durch Schalter 362, 364. Die Schalter 362, 364 können so ausgebildet sein, dass sie die Schaltkreise 382, 384 mit den Stromschienen von VCC 312 und Masse 314 verbinden und so den Betrieb der Schaltkreise 382, 384 ermöglichen. Außerdem können die Schalter 362, 364 durch das Signal 318 angesteuert werden.
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Jeder der Schaltkreise 382, 384 kann auf jede geeignete Weise realisiert werden. In einem Beispiel kann jeder der Schaltkreise 382, 384 durch einen Widerstand parallel zu einem Schalter realisiert werden. Der Schaltkreis 382 kann zum Beispiel einen Widerstand 374 aufweisen, der an einen Transistor 376 angeschlossen ist. Ein Schaltkreis 384 kann einen Widerstand 378 aufweisen, der an einen Transistor 380 angeschlossen ist. Die Widerstandswerte der Widerstände 374 und 378 können eng aufeinander abgestimmt sein.
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Der Transistor 376 kann auf jede geeignete Weise implementiert werden, z. B. durch einen NMOS-Transistor. Der Widerstand 374 kann über die Gate- und Drain-Anschlüsse des Transistors 376 angeschlossen werden. Der Widerstand 374 und das Gate des Transistors 376 können mit dem Schalter 362 verbunden werden. Body und Drain des Transistors 376 können miteinander verbunden werden. Die Source des Transistors 376 kann mit der Kaskodenschaltung 388 verbunden werden. Insbesondere kann die Source des Transistors 376 mit einem Mittelpunkt zwischen Transistor 366 und Transistor 370 verbunden werden. Der Drain des Transistors 376 kann an die Kaskodenschaltung 388 angeschlossen werden. Insbesondere kann der Drain des Transistors 376 mit dem Gate des Transistors 370 verbunden werden.
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Der Transistor 380 kann auf jede geeignete Weise realisiert werden, z. B. durch einen PMOS-Transistor. Der Widerstand 378 kann über die Gate- und Drain-Anschlüsse des Transistors 380 angeschlossen werden. Der Widerstand 378 und das Gate des Transistors 380 können mit dem Schalter 364 verbunden werden. Die Source und der Body des Transistors 380 können miteinander verbunden werden. Der Drain des Transistors 380 kann mit der Kaskadenschaltung 390 verbunden werden. Insbesondere kann der Drain des Transistors 380 mit einem Mittelpunkt zwischen Transistor 368 und Transistor 372 verbunden werden. Die Source des Transistors 380 kann an die Kaskodenschaltung 390 angeschlossen werden. Insbesondere kann der Drain des Transistors 376 mit dem Gate des Transistors 372 verbunden werden.
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Der Transceiver 300 kann so ausgebildet werden, dass er mit der Erzeugung eines Gegentakt-Steuerstroms vom Eingang des Signals 318 und VCC 312 arbeitet, der beide Widerstände 374, 378 erregt, um die Schaltkreise 382, 384 zu steuern und die Kaskodenschaltungen 388, 390 ein- und auszuschalten. Dies kann durch den Betrieb der Schalter 362, 364 erfolgen, die als gesteuerte Stromquellen fungieren können. Der Schalter 362 kann bewirken, dass Strom zugeführt wird, und der Schalter 364 kann bewirken, dass Strom aufgenommen wird. Dies kann zu einem symmetrischen Spannungsabfall an den Widerständen im Strompfad, z. B. an den Widerständen 374, 378, und damit zu einem synchronen Schalten der Schaltkreise 382, 384 führen.
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In einem Beispiel können die Schaltkreise 382, 384 so ausgebildet sein, dass sie die Kaskodentransistoren 370 bzw. 372 auf eine hohe Eingangsimpedanz schalten. Dies kann während eines rezessiven Zustands erfolgen. Insbesondere können die Schaltkreise 382, 384 so ausgebildet sein, dass sie die Kaskodentransistoren 370, 372 in einen Aus-Zustand schalten, was eine solche hohe Eingangsimpedanz bewirkt. Die Schaltkreise 382, 384 können so ausgebildet sein, dass sie die Kaskodentransistoren 370, 372 während eines dominanten Modus in einen eingeschalteten Zustand schalten.
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Die Schaltkreise 382, 384 können so ausgebildet sein, dass sie die Kaskodentransistoren 370, 372 auf der Grundlage beliebiger geeigneter Kriterien schalten. In einem weiteren Beispiel können die Schaltkreise 382, 384 so ausgebildet sein, dass sie die Kaskodenschaltungen 388, 390 auf der Grundlage des Ausgangs von CANL 310 und CANH 308, der durch das Signal 318 in den rezessiven Zustand versetzt wird, auf einen hohen Widerstand schalten.
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Die Schaltkreise 382, 384 können so ausgebildet werden, dass sie die Kaskodentransistoren 370, 372 auf jede geeignete Weise ein- und ausschalten. Beispielsweise können die Schalter 362, 364 während des rezessiven Zustands geschlossen sein und die Widerstände 374, 378 erregen. In einem solchen Zustand können die Widerstände 374, 378 in Reihe geschaltet werden. Der Spannungsabfall an jedem der Widerstände 374, 378 kann gleich groß sein. Darüber hinaus kann der Spannungsabfall an jedem der Widerstände 374, 378 der erforderlichen Vgd-Spannung an den jeweiligen Gates der Transistoren 376, 380 entsprechen oder diese überschreiten, um diese Transistoren 376, 380 zu aktivieren, was wiederum die jeweiligen Kaskodenschaltungen 388, 390 und insbesondere die jeweiligen Transistoren 370, 372 ausschalten kann. Dies kann zu einem Kurzschluss der jeweiligen Kaskodentransistoren 370, 372 führen, wodurch Strom von VCC 312 durch Transistor 366, Transistor 376, Transistor 380 und Transistor 368 zur Masse und nicht zum CANH-Anschluss 308 oder CANL-Anschluss 310 fließt. Dieser Pfad kann ein Kurzschluss der Kaskodentransistoren 370, 372 sein, wodurch die Ausgänge des CANH-Anschlusses 308 und des CANL-Anschlusses 310 eine hohe Impedanz aufweisen, die unempfindlich gegenüber Spannungsspitzen ist.
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Während des dominanten Zustands können die Schalter 362, 364 offen sein, wodurch kein Spannungsabfall an den Widerständen 374, 378 entsteht. Die Schaltkreise 382, 384 können ausgeschaltet sein und damit die Transistoren 370, 372 aktivieren, so dass Stromsignale den CANH-Anschluss 308 oder den CANL-Anschluss 310 erreichen können.
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Ein Abschlusswiderstand (nicht dargestellt) kann verwendet werden, um den CAN-Bus 116 mit dem Transceiver 300 zu verbinden. Der Abschlusswiderstand kann z. B. 60 Ohm betragen. Wenn der Widerstand eingeschaltet ist, kann er den in 1 dargestellten dominanten Zustand wiedergeben. Andernfalls kann der Widerstand den rezessiven Zustand wiedergeben. Ein solcher Widerstand kann zwischen den Anschluss-Pins CANH und CANL angeordnet werden.
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4 ist eine Veranschaulichung von Zeitdiagrammen verschiedener Signale des Transceivers 300, die den Betrieb des Transceivers 300 gemäß den Beispielen der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen. Dargestellt sind VCANH, VCANL, eine Differenz zwischen VCANH und VCANL, eine Spannung am Gate (Vg) des Transistors 376, Vg des Transistors 370, Vg des Transistors 372, Vg des Transistors 380, der durch den Widerstand 374 fließende Strom (Ir) und der durch den Schalter 334 fließende Strom (I).
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Beispiele für die vorliegende Offenlegung können einen CAN-Sender aufweisen. Der CAN Sender kann in jedem geeigneten Kontext oder Vorrichtung enthalten sein, wie z. B. einem Mikrocontroller oder Transceiver. Obwohl er als CAN-Sender bezeichnet wird, kann der CAN-Sender mit zusätzlichen Komponenten als ein CAN-Transceiver implementiert werden.
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Der CAN-Sender kann eine Ausgangsstufenschaltung mit einem CANH-Anschluss und einem CANL-Anschluss aufweisen. Der CANH-Anschluss und der CANL-Anschluss können so ausgebildet sein, dass sie Ausgangssignale für andere CAN-Geräte bereitstellen. Der CAN Sender kann eine Eingangsstufenschaltung aufweisen, die zum Empfang eines Eingangssignals ausgebildet ist. Das Eingangssignal kann so ausgebildet sein, dass es anzeigt, ob die Ausgangsstufenschaltung dominante oder rezessive Zustände liefern soll. Das Eingangssignal kann zum Beispiel einen Bitcode oder eine Reihe von Bits aufweisen, wobei jedes Bit anzeigt, ob die Ausgangsstufenschaltung für eine Zeitspanne oder Taktzyklen dominante oder rezessive Zustände bereitstellen soll. Der CAN-Sender kann eine erste Kaskodenschaltung aufweisen, die so ausgebildet ist, dass sie Ausgangssignale an der Ausgangsstufenschaltung bereitstellt, um dominante oder rezessive Zustände basierend auf dem Eingangssignal bereitzustellen. Der CAN-Sender kann einen ersten Schaltkreis aufweisen, der so ausgebildet ist, dass er basierend auf dem Eingangssignal der ersten Kaskodenschaltung ein- und ausschaltet.
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In Kombination mit einem der obigen Beispiele kann die erste Schaltung so ausgebildet sein, dass er die erste Kaskodenschaltung ausschaltet, um einen Stromfluss durch den CAN-Sender zu bewirken und eine Ausgabe über den CANH-Anschluss oder den CANL Anschluss zu vermeiden.
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In Kombination mit einem der obigen Beispiele kann die erste Schaltung einen Widerstand und einen Schaltkreistransistor aufweisen. Der Widerstand kann so ausgebildet sein, dass er basierend auf dem Eingangssignal einen Spannungsabfall über einem Gate und einem Drain des Schaltkreistransistors erzeugt, der ausreicht, um den Schaltkreistransistor einzuschalten.
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Der Schaltkreistransistor kann so ausgebildet sein, dass er die erste Kaskodenschaltung ein- oder ausschaltet.
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In Kombination mit einem der obigen Beispiele kann der Schaltkreistransistor, wenn er eingeschaltet ist, so ausgebildet werden, dass er die erste Kaskodenschaltung ausschaltet.
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In Kombination mit einem der obigen Beispiele kann der CAN-Sender außerdem einen Eingangsschalter aufweisen, der so ausgebildet ist, dass er durch das Eingangssignal gesteuert wird und Strom für den Spannungsabfall des Widerstands bereitstellt.
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In Kombination mit einem der obigen Beispiele kann der erste Schaltkreis so ausgebildet sein, dass er die erste Kaskodenschaltung basierend auf einer Indikation des Eingangssignals einschaltet, um einen rezessiven Zustand zu erzeugen.
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In Kombination mit einem der obigen Beispiele kann der erste Schaltkreis so ausgebildet sein, dass er die erste Kaskodenschaltung basierend auf einer Indikation des Eingangssignals ausschaltet, um einen dominanten Zustand zu erzeugen.
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In Kombination mit einem der obigen Beispiele kann die erste Kaskodenschaltung einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor aufweisen. Der erste Transistor kann so ausgebildet sein, dass er den zweiten Transistor selektiv mit Eingangsleistung versorgt und durch das Eingangssignal selektiv gesteuert wird. Der erste Schaltkreis kann so ausgebildet sein, dass er den zweiten Transistor ausschaltet, um die erste Kaskodenschaltung auszuschalten.
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In Kombination mit einem der obigen Beispiele kann der erste Schaltkreis außerdem so ausgebildet sein, dass er den zweiten Transistor ausschaltet, damit der Strom durch den CAN-Sender anstelle des zweiten Transistors fließt.
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In Kombination mit einem der obigen Beispiele kann der CAN-Sender außerdem eine zweite Kaskodenschaltung aufweisen, die so ausgebildet ist, dass sie Ausgangssignale an der Ausgangsstufenschaltung bereitstellt, um basierend auf dem Eingangssignal dominante oder rezessive Zustände zu erzeugen. Der CAN-Sender kann weiterhin einen zweiten Schaltkreis aufweisen, der so ausgebildet ist, dass er basierend auf dem Eingangssignal die zweite Kaskodenschaltung ein- und ausschaltet.
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In Kombination mit einem der obigen Beispiele können der erste Schaltkreis und der zweite Schaltkreis so ausgebildet sein, dass sie basierend auf einer Indikation des Eingangssignals, einen rezessiven Zustand auszugeben, die erste Kaskodenschaltung und die zweite Kaskodenschaltung ausschalten, um die Source-Anschlüsse der ersten Kaskodenschaltung und der zweiten Kaskodenschaltung kurz zu schließen.
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In Kombination mit einem der obigen Beispiele kann der erste Schaltkreis so ausgebildet sein, dass er eine hohe Eingangsimpedanz an einem Ausgangsport der ersten Kaskodenschaltung verursacht, wenn die erste Kaskodenschaltung ausgeschaltet ist.
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Die Fachleute werden verstehen, dass eine Reihe von Variationen in den offengelegten Beispielen gemacht werden können, alle ohne Abweichung von dem Geist und Schutzumfang der Erfindung, die ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Die Komponenten des oben beschriebenen Systems können in digitalen Schaltungen, analogen Schaltungen, Befehlen zur Ausführung durch einen Prozessor oder einer geeigneten Kombination davon implementiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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