DE19953219A1 - Vorrichtung mit einer Differentialstrom-Steuerschaltung - Google Patents

Abstract

Eine Leitungstreiberschaltung mit einem 1 : 1-Transformator (T4) mit einer Primärwicklung mit einem Mittelabgriff (CT), die in der 100 Base-T-Betriebsart und in der 10 Base-T-Betriebsart arbeiten kann. An den Mittelabgriff (CT) ist eine Stromquelle (I41) angeschlossen. Eine Stromansteuerschaltung steuert den Steuerstrom von der Stromquelle (I41) in einer ersten und in einer zweiten Richtung an, um an den Ausgangsknoten (OUT+, OUT-) ein Differentialausgangssignal zu liefern. Die Stromsteuerschaltung enthält zwei Schalter (SW41, SW42). Das Öffnen und Schließen der Schalter (SW41, SW42) wird durch die Eingangssignale (IN41, IN42) so gesteuert, daß die Schalter (SW41, SW42) nie gleichzeitig geöffnet sind. Somit wird während einer Zeitdauer ein Schalter (SW41, SW42) geschlossen, um einen Ausgangsknoten (OUT+, OUT-) auf die Speisespannung hochzuziehen, während der andere Schalter (SW42, SW41) geöffnet wird, um den anderen Ausgangsknoten (OUT-, OUT+) auf die Schaltungsmasse herabzuziehen. Da die Stromquelle (I41) an den Mittelabgriff (CT) des Transformators (T4) angeschlossen ist, wird die Stromquelle (I41) nicht auf Schaltungsmasse, sondern lediglich auf die halbe Speisespannung herabgezogen. Somit verfügt die Stromquelle (I41) über genügend Spielraum zum Ansteuern des Ausgangsstroms.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Differentialstrom-Steuer­ schaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein lokales Netz ("LAN") ist ein Kommunikationssystem, das ermöglicht, daß Personal Computer, Workstations, Dateiserver, Zwischenverstärker, Daten­ terminals ("DTEs") und weitere derartige in einem begrenzten geographischen Gebiet wie etwa in einem Büro, in einem Gebäude oder in einer Zusammenbal­ lung von Gebäuden befindliche derartige Informationsverarbeitungsausrüstung elektronisch Informationen untereinander überträgt. Jeder Teil der Informations­ verarbeitungsausrüstung in dem LAN kommuniziert mit der weiteren Informations­ verarbeitungsausrüstung in dem LAN durch Befolgen eines festen Protokolls (oder einer Norm), das den Netzbetrieb definiert. Somit kann von anderen Herstellern hergestellte Informationsverarbeitungsausrüstung leicht in das LAN integriert wer­ den.

Das ISO-Basisreferenzmodell für die Verbindung von offenen Systemen definiert ein Sieben-Schichten-Modell für die Datenkommunikation in einem LAN. Die unterste Schicht in dem Modell ist die Bitübertragungsschicht, die aus Modu­ len besteht, die (a) die physikalischen Medien, die die Netzknoten verbinden, und über die die Daten elektronisch übertragen werden, (b) die Art, in der die Netz­ knoten eine Schnittstelle zu den physikalischen Übertragungsmedien bilden, (c) den Prozeß zur Übertragung von Daten über die physikalischen Medien und (d) das Protokoll des Datenstroms spezifizieren.

Die IEEE-Norm 802.3, Spezifikationen für das Zugriffsverfahren und für die Bitübertragungsschicht für den Mehrfachzugriff mit Kollisionserkennung (CSMA/CD), ist eine der am weitesten verwendeten Normen für die Bitübertra­ gungsschicht. Die üblicherweise als Ethernet bezeichnete IEEE-Norm 802.3 be­ handelt die Übertragung von Daten über verdrillte Leitungspaare oder Koaxialka­ bel. Das 10 Base-T-Protokoll der IEEE-Norm 802.3 schreibt für die Datenübertra­ gung über verdrillte Leitungspaare eine Rate von 10 Megabits/Sekunde ("Mbps") vor.

Der ständige Bedarf an einer schnelleren Übertragung von mehr informa­ tionen erforderte zusammen mit einer zunehmenden Datenverarbeitungskapazität eine Erweiterung auf Datenübertragungsraten, die beträchtlich über der durch das 10 Base-T-Protokoll vorgeschriebenen Rate von 10 Mbps liegen. Als eine Folge wurde ein als 100 Base-T bezeichnetes Protokoll entwickelt, das die IEEE-Norm 802.3 zur Anpassung an Daten erweitert, die mit einer effektiven Übertragungsrate von 100 Mbps über verdrillte Leitungspaare übertragen werden. Unter dem 100 Base-T-Protokoll werden in die Daten vor dem Anordnen auf einem verdrillten Leitungspaar bestimmte Steuerbits integriert. Im Ergebnis werden die Daten- und Steuersignale tatsächlich mit 125 Mbps über ein verdrilltes Leitungspaar übertra­ gen.

Bei der Erweiterung der IEEE-Norm 802.3 auf das 100 Base-T-Protokoll ist es in verschiedene Situationen wünschenswert, daß der Sender sowohl zum Senden von Daten mit der 100 Base-T-Rate als auch mit der niedrigeren 10 Base- T-Rate einen Treiber verwenden kann. Dementsprechend wird die Verwendung eines Leitungstreibers bevorzugt, der sowohl die 10 Base-T- als auch die 100 Base-T-Signalübertragung beherrscht.

Insbesondere sollte ein Gerät der Informationsverarbeitungsausrüstung bei einer Änderung der Datenübertragungsrate von 10 Mbps ("Meg") auf 100 Meg und umgekehrt Daten, die sich mit der Rate von 10 Meg oder mit der Rate von 100 Meg bewegen, ansteuern können, ohne daß irgendwelche Einstellungen vor­ genommen werden müßten.

Fig. 3 zeigt den Datenübertragungsweg 100 der Kommunikation in dem in 100 Base-T arbeitenden LAN. Während der Datenübertragung erzeugt eine in dem LAN arbeitende Kommunikationseinheit wie etwa ein Computer 117 ein Da­ tensignal T1, das in eine Differentialform umgesetzt wird, um es auf dem verdrill­ ten Leitungspaar 103 zu übertragen. Für die 10 Base-T-Übertragung wird dieses Datensignal T1 durch den Codierer 101 zum Verringern der elektromagnetischen Störung und zum Erzeugen von Rechteckwellenimpulsen Manchester-codiert. Diese Wellen laufen hierauf durch ein Schwingungsformgebungsfilter, um die ge­ filterten Differentialdatensignale T1+/- zu erzeugen.

In dieser Beschreibung bedeutet ein Differentialsignalpaar zwei Signale, deren Stromsignalformen gegeneinander phasenverschoben sind. Die Einzelsi­ gnale eines Differenzsignalpaars werden mit Bezugszeichen, die mit "+" und "-" enden, z. B. mit S+ und S-, bezeichnet. Die zusammengesetzte Schreibweise "+/-" wird verwendet, um beide Differentialsignale unter Verwendung eines einzelnen Bezugszeichens, z. B. S+/-, zu bezeichnen.

Für die 100 Meg-Übertragung verwürfelt der Verwürfler 119 das Datensi­ gnal T1 und setzt das Datensignal T1 in das Differentialformat um. Der Codierer 121 MLT-3 codiert das Datensignal, um die trinären Differentialsignale T2+/- zu erzeugen. Ein 10 Meg-Verstärkersignaltreiber 107 und ein 100 Meg-Verstärkersi­ gnaltreiber 109 erfassen diese Differentialsignale T1+/- bzw. T2+/- und erzeugen Spannungsquellen-Differentialsignale T10+/- bzw. T20+/-, um damit eine Primär­ last 105 anzusteuern und diese Signale auf dem verdrillten Leitungspaar 103 zu senden.

Der Transformator 111 besitzt eine Primärwicklung 111A und eine Sekun­ därwicklung 111 B, die das verdrillte Leitungspaar 103 von der Schaltungsanord­ nung, die die Sendesignale erzeugt, isolieren. Die Primärwicklung 111 A ist mit einer Primärlast 105 abgeschlossen, während die Sekundärwicklung 111 B mit einer Sekundärlast 113 abgeschlossen ist. Die Sekundärlast 113 ist an eine An­ schlußeinheit 115 angeschlossen, die ihrerseits an das verdrillte Leitungspaar 103 angeschlossen ist. Die Primärwicklung 111A ist an eine resistive Last 105 ange­ schlossen. Über diese resistive Last 105 muß entweder die 10-Base-T-Sinus­ schwingungs-Signalübertragung oder die MLT-3-100 Base-T-Sinusschwingungs- Signalübertragung erzeugt werden.

Zum Ansteuern sowohl der 10 Base-T- als auch der 100 Base-T-Si­ gnalübertragung werden neuerdings stromgesteuerte Verstärker verwendet. Wäh­ rend es nunmehr erforderlich geworden ist, daß viele kommerzielle integrierte Schaltungen bei einer niedrigeren als der herkömmlichen 5 Volt-Stromversor­ gungsspannung, wie etwa bei 2,5 Volt, arbeiten, müssen diese Leitungstreiber­ schaltungen über einen Stromversorgungsbereich von über 5 Volt bis herab zu 2,5 Volt und weniger arbeiten. Trotz von 5 Volt auf 2,5 Volt gefallener Speise­ spannung benötigt die 10 Base-T-Signalübertragungs-Betriebsart dennoch weiter eine Spitze-Spitze-Ausgangsspannung von 5 Volt.

Fig. 4 zeigt einen herkömmlichen Leitungstreiber 200, der sowohl eine 10 Base-T- als auch eine 100 Base-T-Signalübertragung ansteuern kann. Da sich die Schaltungen zu niedrigeren Speisespannungen hinab bewegen, gibt es typi­ scherweise nicht genug Spielraum für den Betrieb der Stromquellen 121-123. Somit arbeitet der Transformator T2, um die Ausgangsspannung Vout auf 5 Volt Spitze- Spitze zu erhöhen, in bezug auf die Differentialdatensignale in einer 1 : 2-Span­ nungs-Aufwärts-Betriebsart. Die Spannungsdifferenz zwischen den Ausgangs­ knoten V+, V- an den Ausgangsanschlüssen bildet das Differentialsignalpaar.

Die Leitungstreiberschaltung 200 enthält eine zwischen den Ausgangs­ knoten V+, V- und an die Primärwicklung des Transformators T2 angeschlossene resistive Last RL. Die Sekundärwicklung des Transformators T2 ist an den Ab­ schlußwiderstand R2 angeschlossen. Gemäß der Forderung des Instituts der Elektro- und Elektronik-Ingenieure (IEEE) beträgt dieser Abschlußwiderstand typi­ scherweise etwa 100 Ω. Außerdem enthält die Leitungstreiberschaltung 200 eine 10 Base-T-Teilschaltung 201, die über die resistive Last RL ein 5 Volt-Spitze- Spitze-Ausgangssignal Vout erzeugt, und eine 100 Base-T-Teilschaltung 202, die über die resistive Last RL ein 2 Volt-Spitze-Spitze-Ausgangssignal Vout erzeugt. Die 10 Base-T-Teilschaltung 201 enthält die Schalter SW21, SW22 und die Stromquellen I21, I22, die jeweils einen Strom von 100 Milliampere (mA) liefern. Die 100 Base-T-Teilschaltung 202 enthält die Schalter SW23-SW26 und die Stromquelle 123, die einen Strom von 40 mA liefert. Die sechs Schalter SW21-­ SW26 werden durch jeweilige Eingangssignale IN21-IN26 gesteuert und lenken den Strom, wie die Pfeile A und B zeigen, über den Lastwiderstand RL. Typi­ scherweise sind diese Eingangssignale IN21, IN22 Schiene-Schiene-Spannungs­ hübe, wobei das Eingangssignal IN21 invers zu dem Eingangssignal IN22 ist.

Im 10 Base-T-Betrieb sind die Eingangssignale IN27, IN28 einweggleich­ gerichtete Signale, die um 180° gegeneinander phasenverschoben sind. Diese Signale werden in der Weise an die Stromquellen 121 bzw. 122 angelegt, daß gleichzeitig nur eine Stromquelle aktiv ist. Außerdem werden die Eingangssignale IN21, IN22 in der Weise an die Schalter SW21, SW22 angelegt, um den Strom über die resistive Last RL anzusteuern und somit über die resistive Last RL eine Spannung zu erzeugen, daß einer der Schalter SW21, SW22 geschlossen wird, während der andere geöffnet wird. Gleichzeitig wird das Eingangssignal IN29 an die Stromquelle 123 angelegt, um diese Stromquelle ausgeschaltet zu halten, so daß die 100 Base-T-Teilschaltung 202 inaktiv ist.

Um den Strom im 10 Base-T-Betrieb in der mit dem Pfeil A bezeichneten Richtung über die resistive Last RL anzusteuern, werden die Eingangssignale IN21, IN22, IN27 und IN28 angelegt, so daß der Schalter SW21 geöffnet und der Schalter SW22 geschlossen wird, während die Stromquelle 122 ausgeschaltet und die Stromquelle 121 eingeschaltet wird. Auf diese Weise fließt der Strom über den Schalter SW22, über den Transformator T2 und über die resistive Last RL, um eine Hälfte des Differentialausgangssignals Vout zu erzeugen. Um den Strom umgekehrt über die resistive Last RL in der mit dem Pfeil B bezeichneten Richtung zu lenken, werden die Eingangssignale IN21, IN22, IN27 und IN28 in der Weise angelegt, daß der Schalter SW21 geschlossen und der Schalter SW22 geöffnet wird und die Stromquelle 121 ausgeschaltet wird, während die Stromquelle 122 eingeschaltet wird. Auf diese Weise fließt der Strom über den Schalter SW21, über den Transformator T2 und über die resistive Last RL, um die anderen Hälfte des Differentialausgangssignals Vout zu erzeugen. Im Ergebnis kann ein voller Differentialausgangsspannungshub erhalten werden.

Andererseits schaltet das Eingangssignal IN29 im 100 Base-T-Betrieb die Stromquelle 123 an. Die Eingangssignale IN23-IN26 werden in der Weise ange­ legt, daß zwei der vier Schalter SW23-SW26 gleichzeitig geschlossen werden, um den 40 mA-Strom von der Konstantstromsperre I23 zu lenken und über die resi­ stive Last RL eine Spannung zu erzeugen. Während dieser Zeitdauer ist die 10 Base-T-Teilschaltung 201 inaktiv. Die Eingangssignale IN23-IN26 sind eben­ falls Schiene-Schiene-Spannungshübe.

Um den 40 mA-Strom über die resistive Last RL in der mit dem Pfeil A bezeichneten Richtung zu lenken, werden die Eingangssignale IN23 und IN26 in der Weise angelegt, daß die Schalter SW23 und SW26 gleichzeitig geschlossen werden, um den Strom zu feiten. Wenn die Schalter SW23 und SW26 geschlos­ sen werden, werden die Schalter SW24 und SW25 auf der Grundlage der Ein­ gangssignale IN24, IN25 geöffnet. Somit wird der Ausgangsknoten V- auf die Speisespannung VDD hinaufgezogen, während der Ausgangsknoten V+ auf die Schaltungsmasse herabgezogen wird.

Nachfolgend werden die Schalter SW23 und SW26 geöffnet, was bewirkt, daß die Ausgangsspannung Vout gegen die Schaltungsmasse geht. Hierauf wer­ den die Schalter SW24 und SW25 geschlossen, während die Schalter SW23 und SW26 geöffnet werden, um den Strom über die resistive Last RL in der mit dem Pfeil B bezeichneten Richtung zu lenken. Somit wird der Ausgangsknoten V- her­ abgezogen, während der Ausgangsknoten V+ zu VDD hinaufgezogen wird. Im Ergebnis liefert die Spannungsdifferenz an den Ausgangsknoten V+, V- die zum Ansteuern des Leitungstreibers 200 im 100 Base-T-Betrieb erforderliche MLT-3- Ausgangsspannungs-Signalform.

Obwohl der Leitungstreiber 200 mit einer Speisespannung von 2,5 Volt arbeiten kann, benötigt der Leitungstreiber 200 einen 1 : 2-Transformator T2. Das liegt daran, daß die Stromquelle oder der Spannungsabfall in den Schaltern beim Ansteuern eines 2,5 Volt-Signals über die Last bei einer Speisespannung von 2,5 Volt oder weniger keinerlei Spielraum hat. Diese 1 : 2-Transformatoren sind typischerweise teurer und haben eine geringere Qualität als 1 : 1-Transformatoren. Außerdem erzeugt die Leitungstreiberschaltung 200 eine große Gleichtaktkompo­ nente Vc mit

wobei V+ die Spannung am Ausgangsknoten V+ und V- die Spannung am Aus­ gangsknoten V- ist. Es ist wünschenswert, daß die Gleichtaktkomponente Vc null ist, was zeigt, daß das Spannungssignal am Ausgangsknoten V+ genau gegen­ phasig zu dem Spannungssignal am Ausgangsknoten V- ist. Wenn dies eintritt, sind die Signale genau differentiell. Typischerweise sind die Signale jedoch nicht genau differentiell, wobei die Gleichtaktkomponente Vc somit nicht null ist. Diese Gleichtaktkomponente Vc strahlt und bewirkt eine elektromagnetische Störung ("EMI") auf der Übertragungsleitung. Obgleich eine solche Gleichtaktkomponente Vc wegen der niedrigeren 10 MHz-Frequenz im 10 Base-T-Betrieb toleriert werden kann, kann sie im 100 Base-T-Betrieb mit einer höheren Frequenz von 125 MHz nicht mehr toleriert werden.

Eine herkömmliche Leitungstreiberschaltung 300, die sowohl bei der 10 Base-T- als auch bei der 100 Base-T-Signalübertragung arbeitet und einige der obigen Probleme überwindet, ist in Fig. 3 gezeigt. Da diese herkömmliche Lei­ tungstreiberschaltung 300 einen 1 : 1-Transformator T3 verwendet und dennoch mit einer Speisespannung von 2,5 Volt arbeitet, ist sie vorteilhafter als die her­ kömmliche Leitungstreiberschaltung 200. In dieser Schaltung 300 sind die Schal­ ter SW21, SW22 von der Leitungstreiberschaltung 200 weggelassen und die Schalter SW23 und SW24 von der herkömmlichen Leitungstreiberschaltung 200 durch die 50 Ω-Widerstände R31 bzw. R32 ersetzt. Diese Widerstände R31, R32 schaffen einen Abschluß für den Transformator T3 und erzeugen gleichzeitig zwei Wege, um den Strom über die Leitungstreiberschaltung 300 zu ziehen.

Der Betrieb der Leitungstreiberschaltung 300 ist ähnlich zu dem der Lei­ tungstreiberschaltung 200. Im 10 Base-T-Betrieb werden die einweggleichgerich­ teten Eingangssignale IN27, IN28 an die 100 mA-Stromquellen I21 bzw. I22 an­ gelegt, so daß sie zwischen dem aktiven und dem inaktiven Zustand wechseln, um den 100 mA-Strom über die resistive Last RL in der mit den Pfeilen A und B bezeichneten Richtung zu lenken. Wenn z. B. die Stromquelle 121 aktiv ist, fließt der Strom in die Primärwicklung des Transformators T3, was einen Stromfluß in der mit dem Pfeil A bezeichneten Richtung über den Widerstand RL erzeugt. Im 100 Base-T-Betrieb steuern die Eingangssignale IN25, IN26 das Öffnen und Schließen der Schalter SW25, SW26, so daß sie den 40 mA-Strom in der mit den Pfeilen A und B bezeichneten Richtung über die resistive Last RL lenken.

Wie Fig. 5 zeigt, ist der Mittelabgriff CT des Transformators T3 an die Speisespannung VDD angeschlossen. Auf diese Weise wird die Gleichtaktspan­ nung Vc zum Ausgleich mit der Speisespannung VDD gezwungen. Da die Speisespannung VDD konstant bei 2,5 V liegt, ist die Gleichtaktspannung Vc auf 2,5 Volt festgelegt. Um den erforderlichen Spielraum für die Leitungstreiberschal­ tung 300 zum Ansteuern von 5 Volt Spitze-Spitze mit einer 2,5 Volt-Speisespan­ nung zu erhalten, schwingen die Ausgangsknoten V-, V+ der Leitungstreiber­ schaltung 300 unter Verwendung von Gleichung (1) über und unter die Speise­ spannung VDD.

Da die Eingangssignale IN27, IN28 im Betrieb um 180° phasenverscho­ ben zueinander sind, ist die Stromquelle I21 inaktiv, wenn die Stromquelle I22 ak­ tiv ist, und umgekehrt. Wenn die Stromquelle I21 aktiv ist, zieht sie die Spannung am Ausgangsknoten V+ herab, wobei die Spannung am Ausgangsknoten V- in­ folge der Wirkung des Transformators T3 folglich hinaufgeht. Der maximale un­ symmetrische Ausgangsspannungshub Vmax beträgt

wobei Vp-p die Spitze-Spitze-Spannung über den Transformator T3 ist.

Einsetzen von 5 Volt für die gewünschte Spitze-Spitze-Spannung Vp-p und von 2,5 Volt für VDD liefert

Da der maximale unsymmetrische Ausgangsspannungshub Vmax 3,75 Volt (Vmax = 1,25 V + 2,5 V) beträgt, schwingt die Ausgangsspannung um etwa 1,25 Volt über die Gleichtaktspannung Vc, d. h. über die Speisespannung VDD.

Da die Ausgangsspannung Vout die Speisespannung VDD übersteigt, neigen die Vorrichtungen, die die Stromquellen I21-I23 bilden, typischerweise Komplementär-Metalloxid-Halbleiter-Vorrichtungen ("CMOS"-Vorrichtungen), zum Durchschlag. Diese CMOS-Vorrichtungen sind lediglich für die Arbeit mit einer in Fig. 2 als 2,5 Volt gezeigten Maximalspeisespannung VDD vorgesehen. Wenn die Ausgangsspannung Vout der Leitungstreiberschaltung 300 über diesen Span­ nungspegel, der bis zu 4 Volt (2,5 V + 1,25 V) betragen kann, steigt, werden die CMOS-Vorrichtungen infolge ihrer Unfähigkeit, die hohe Spannung auszuhalten, zerstört. Somit sind Spezialschaltungen und Spezialprozesse erforderlich, damit die Leitungstreiberschaltung 300 richtig arbeitet.

Da die Ausgangsspannung Vout über und unter die Speisespannung VDD schwingt, beseitigt diese Leitungstreiberschaltung 300 die Spielraumbeschrän­ kungen der herkömmlichen Leitungstreiberschaltung 200. Außerdem beseitigt die Leitungstreiberschaltung 200 dadurch, daß sie die Gleichtaktspannung Vc auf die Speisespannung VDD festlegt, deren Strahlung. Die Nachteile dieser Schaltung sind jedoch der Spezialprozeß und/oder die Spezialschaltungsanforderungen, die erforderlich sind, um eine Zerstörung der Bauelemente der Schaltung zu vermei­ den. Bestimmte Prozesse verwenden Doppel-Gate-Oxid-Transistoren wie etwa CMOS-Vorrichtungen, die auf Kosten einer niedrigeren Leistung wie etwa einer niedrigeren Geschwindigkeit oder einer höheren Fläche mit höheren Spannungen umgehen können. Optional können bestimmte Prozesse besondere Betriebsbe­ dingungen ermöglichen, so daß eine reguläre CMOS-Vorrichtung während kürze­ rer Zeitdauern höhere Spannungen aushalten kann. Üblicherweise sind diese Be­ schränkungen recht einschneidend, wobei die resultierenden Schaltungskonfigu­ rationen eine große Fläche und eine schlechtere Leistung aufweisen.

Ein weiterer Nachteil der Leitungstreiberschaltung 300 im Vergleich zur Leitungstreiberschaltung 200 besteht darin, daß zum Erhalten des geforderten Spannungshubs der doppelte Strom in die Last und in das Abschlußnetz ange­ steuert werden muß. Somit muß die Schaltung, um Leistung zu sparen, zum An­ steuern sowohl der 10 Base-T- als auch der 100 Base-T-Signalübertragung mög­ licherweise für den B-Betrieb ausgelegt sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die bei kostengünstiger Ausbildung in der Lage ist, mit hoher Qualität unter Verwendung einer Niederspannungs-Stromversorgung so­ wohl eine 10 Base-T- als auch eine 100 Base-T-Signalübertragung anzusteuern.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des An­ spruches 1 gelöst.

Hierbei wird eine Differentialstrom-Steuerschaltung verwendet, die eine an den Mittelabgriff der Primärwicklung eines 1 : 1-Transformators angeschlossene Stromquelle enthält. Eine ebenfalls an die Primärwicklung des Transformators angeschlossene Stromansteuerschaltung lenkt den Steuerstrom von der Strom­ quelle. Im 10 Base-T-Betrieb empfängt die Stromansteuerschaltung ein Eingangs­ signal und lenkt den Steuerstrom gemäß diesem Signal entweder in eine erste oder in eine zweite Richtung, um Steuerströme zu liefern, die an den Ausgangs­ knoten zusammen ein Differentialausgangssignal erzeugen. Bei dieser Konfigura­ tion wird die Gleichtaktspannung nicht wie in herkömmlichen Leitungstreiber­ schaltungen auf die Schaltungsmasse, sondern statt dessen lediglich auf eine Spannung, die etwa halb so groß wie die Speisespannung ist, herabgezogen. Somit wird die ebenfalls an den Mittelabgriff angeschlossene Stromquelle eben­ falls auf diese gleiche Spannung und nicht auf die Schaltungsmasse herabgezo­ gen. Im Ergebnis hat die Stromquelle ausreichend Spielraum zum Ansteuern des Ausgangsstroms.

Hierbei kann auch eine Differentialstrom-Steuerschaltung verwendet wer­ den, die eine 100 Base-T-Schaltung enthält. Diese 100 Base-T-Schaltung enthält eine an die Primärwicklung des Transformators angeschlossene zweite Stroman­ steuerschaltung und eine an die Stromansteuerschaltung angeschlossene zweite Stromquelle. Die Stromquellen in der 10 Base-T- und in der 100 Base-T-Schaltung wechseln zwischen aktiven und inaktiven Zuständen, so daß der aktive Zustand einer Stromquelle gleichzeitig mit dem inaktiven Zustand der anderen Stromquelle vorliegt. In Abhängigkeit davon, welche Stromquelle aktiv ist, lenkt die entsprechende Stromansteuerschaltung den Steuerstrom hierauf von der aktiven Stromquelle zu den Ausgangsknoten.

Über die Stromquelle in der 10 Base-T-Schaltung kann ein erster Kon­ densator an den Mittelabgriff angeschlossen sein. Zwischen den Ausgangsknoten ist ein zweiter Kondensator angeschlossen. Der zweite Kondensator ist sowohl an die 10 Base-T- als auch an die 100 Base-T-Schaltung angeschlossen, wobei seine Kapazität dadurch bestimmt ist, wie viel Kapazität die 100 Base-T-Schaltung tolerieren kann. Der erste Kondensator beeinflußt jedoch nur den 10 Base-T-Be­ trieb. Eine solche Konfiguration schafft eine unabhängige 10 Base-T-Filterung für eine bessere EMI, ohne jedoch die Leistung der 100 Base-T-Schaltung zu beein­ flussen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschrei­ bung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbil­ dungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Leitungstreiberschaltung.

Fig. 2A-2G zeigen eine simulierte Übergangssignalanalyse.

Fig. 3 zeigt eine herkömmliche Niederspannungs-Differentialsignal-Trei­ berschaltung.

Fig. 4 zeigt eine erste herkömmliche Leitungstreiberschaltung.

Fig. 5 zeigt eine zweite herkömmliche Leitungstreiberschaltung.

Die Leitungstreiberschaltung 400 von Fig. 1 kann sowohl in der 100 Base- T- als auch in der 10 Base-T-Signalübertragungs-Betriebsart arbeiten. Lediglich für Erläuterungszwecke ist die Leitungstreiberschaltung 400 mit einer 10 Base-T- Seite 401 und mit einer 100 Base-T-Seite 402 gezeigt. Die 10 Base-T-Signalüber­ tragungsseite 401 enthält die Schalter SW41, SW42 und eine an die Primärwick­ lung des Transformators T4 angeschlossene Stromquelle I41. Die zweite Wicklung des Transformators T4 ist an R4, d. h. an den von der IEEE geforderten 100 Ω- Abschlußwiderstand, angeschlossen. Es ist klar, daß der Transformator T4, obgleich er für den 10 Base-T-Betrieb effektiv als ein 1 : 2-Transformator verwendet wird, ein 1 : 1-Transformator ist. Für den 100 Base-T-Betrieb besteht eine Option, den Transformator T4 entweder als einen 1 : 1- oder als einen 1 : 2-Transformator zu verwenden.

Mit Bezug auf die 10 Base-T-Seite 401 ist zu sehen, daß diese anstelle der zwei Stromquellen wie bei den in Fig. 4 bzw. 5 gezeigten herkömmlichen Lei­ tungstreiberschaltungen 200, 300 lediglich eine Stromquelle I41 besitzt. Diese Stromquelle I41 ist an den Mittelabgriff CT des Transformators T4 angeschlossen. Somit kommt die gesamte Ansteuerung für die Leitungstreiberschaltung 400 von dem Mittelabgriff CT. In dieser Beispielausführung besitzt die Stromquelle I41 100 mA und steuert ein vollweggleichgerichtetes Sinusschwingungs-Ein­ gangssignal IN47 an. Typischerweise ist die Stromquelle I41 ein Digital-Analog- Umsetzer (DAC) mit einer digitalen Signalformgebungsschaltung.

Der Schalter SW41 ist zwischen der Speisespannung VDD und dem Aus­ gangsknoten OUT+ angeschlossen, während der Schalter SW2 zwischen der Speisespannung VDD und dem Ausgangsknoten OUT- angeschlossen ist. Die Eingangssignale IN41, IN42 steuern das Öffnen und Schließen der Schalter SW41 bzw. SW42, um den Strom über die resistive Last RL zu lenken. Wenn z. B. der Schalter SW41 geschlossen wird und der Schalter SW42 geöffnet bleibt, fließt der Strom in der mit dem Pfeil A bezeichneten Richtung über die resistive Last RL, während der Strom hierauf, wenn der Schalter SW41 geöffnet und der Schalter SW42 geschlossen wird, in der mit dem Pfeil B bezeichneten Richtung über die resistive Last RL fließt.

Mit Bezug auf die 100 Base-T-Seite 402 ist die Konfiguration ähnlich zu einer H-Brücke. Ein horizontal verlaufendes Lastsegment LO enthält die resistive Last RL. In dieser Beispielausführung beträgt die resistive Last RL 100 Ω. Das Lastsegment LO ist zwischen den Endknoten OUT+, OUT- angeschlossen. Das vertikale Segment V1 verläuft zwischen dem linken Endknoten OUT- und der Speisespannung VDD. Das vertikale Segment V3 ist zwischen dem linken End­ knoten OUT- und dem gemeinsamen Knoten COM angeschlossen. Das vertikale Segment V2 verläuft zwischen dem rechten Endknoten OUT+ und der Speise­ spannung VDD, während das vertikale Segment V4 zwischen dem rechten End­ knoten OUT+ und dem gemeinsamen Knoten COM verläuft. (Die Bezeichnungen "vertikal" und "horizontal" für die Ausrichtungen der Segmente der modifizierten H- Brückenschaltung dienen natürlich lediglich Erläuterungszwecken und beschrei­ ben nicht den tatsächlichen Schaltungsentwurf.) Jedes der vertikalen Segmente V1, V2, V3, V4 enthält einen jeweiligen Schalter SW43, SW44, SW45, SW46. Es ist klar, daß die Schalter SW43-SW46 Metalloxid-Halbleitervorrichtungen (MOS- Vorrichtungen) oder Bipolarvorrichtungen sein können, die beim Anlegen der je­ weiligen Eingangssignale IN43-IN46 ein- und ausgeschaltet werden.

Die Stromquelle I42 ist zwischen dem gemeinsamen Knoten COM und der Schaltungsmasse angeschlossen. In dieser Beispielausführung steuert die Strom­ quelle I42 ein 20 mA-Stromimpulssignal IN48 an. Der Betrieb der 100 Base-T- Seite 402 der Leitungstreiberschaltung 400 verläuft ähnlich wie der der herkömm­ lichen Leitungstreiberschaltung 300.

Mit Bezug auf die Fig. 2A-2G, die simulierte Übergangsantworten ver­ schiedener Signale beim Betrieb der Leitungstreiberschaltung 400 in der 10 Base- T-Betriebsart zeigen, wird nun der Betrieb der 10 Base-T-Teilschaltung 401 er­ läutert. Im 10 Base-T-Betrieb steuert die Teilschaltung 401 das vollweggleichge­ richtete Sinuseingangssignal IN47 an. Fig. 2A zeigt ein simuliertes Signalform- Eingangssignal IN47 von der Stromquelle I41. Wie gezeigt ist, ist der Strom ein vollweggleichgerichtetes Signal.

Während des Betriebs in der 10 Base-T-Betriebsart sind die Schalter SW41 und SW42 niemals beide gleichzeitig geöffnet. Diese Schalter SW41, SW42 werden durch die in den Fig. 2B bzw. 2C gezeigten Eingangssignale IN41, IN42 gesteuert. Wie gezeigt ist, sind die Eingangssignale IN41, IN42 Schiene-Schiene- Spannungssignale, die entweder "hoch" oder "tief" sind. Das Eingangssignal IN41 ist invers zu dem Eingangssignal IN42. Somit ist das Eingangssignal IN42 tief, wenn das Eingangssignal IN41 hoch ist, und umgekehrt. In der Beispielausführung werden die Schalter SW41, SW42 geschlossen, wenn die Eingangssignale IN41, IN42 "hoch" sind, während sie geöffnet werden, wenn die Eingangssignale IN41, IN42 "tief" sind. (Es ist jedoch klar, daß die Schalter SW41, SW42 geschlossen werden können, wenn die Signale IN41, IN42 tief sind, und geöffnet werden können, wenn die Signale IN41, IN42 hoch sind.)

Wie in Fig. 2B gezeigt ist, ist das Eingangssignal IN41 zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 hoch. Wie in Fig. 2E gezeigt ist, wird der Schalter SW41 somit geschlossen und das Ausgangssignal OUT+ auf die Speise­ spannung VDD hinaufgezogen. In der in Fig. 1 gezeigten Beispielausführung be­ trägt die Speisespannung VDD 2,5 Volt. Während das Eingangssignal IN41 wäh­ rend dieser Zeitdauer hoch ist, ist das Eingangssignal IN42, wie Fig. 2C zeigt, tief. Somit wird zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2, wie Fig. 2D zeigt, der Schalter SW42 geöffnet und das Ausgangssignal OUT- herabgezogen. Da die 10 Base-T-Teilschaltung 401 ein 2,5 Volt-Signal ansteuert, wird das Ausgangs­ signal OUT- in dieser Beispielsausführung auf die Schaltungsmasse von etwa 0 Volt herabgezogen. Da der Schalter SW42 geöffnet ist, ist jedoch nichts an das Ausgangssignal OUT- angeschlossen. Dies bedeutet, daß der Schalter SW42 keinen Strom leitet und am Knoten OUT- als eine hohe Impedanz angesehen wird. Somit erleidet der Schalter SW42 nicht die von der herkömmlichen Lei­ tungstreiberschaltung 300 bekannten Überspannungsprobleme oder die von der herkömmlichen Leitungstreiberschaltung 200 erfahrenen Spielraumprobleme. Wie Gleichung (1) zeigt, ist die Gleichtaktspannung Vc die Spannung am Mittelabgriff CT des Transformators T4:

Wenn das Ausgangssignal OUT+ auf 2,5 Volt hinaufgezogen und das Ausgangs­ signal OUT- auf etwa 0 Volt herabgezogen wird, wird die Gleichtaktspannung, wie in Fig. 2F gezeigt ist, auf etwa 1,25 Volt herabgezogen. Die an den Mittelabgriff CT angeschlossene Stromquelle I41 wird ebenfalls auf 1,25 Volt herabgezogen. Somit besitzt die Stromquelle I41 genügend Spielraum zum Ansteuern des Aus­ gangsstroms. In dieser Beispielausführung hat die Stromquelle I41 zum Ansteuern eines 100 mA-Spitzen-Ausgangsstroms z. B. einen Spielraum von 1,25 Volt. Ob­ gleich die 10 Base-T-Teilschaltung 401 somit Signale mit der gleichen Amplitude wie die herkömmlichen Leitungstreiberschaltungen 200 und 300 ansteuert, besitzt die Leitungstreiberschaltung 400 somit nicht das Spielraumproblem dieser Lei­ tungstreiberschaltungen 200, 300.

Während der Strom in der Stromquelle I41 auf null zurückgeht, geht die Gleichtaktspannung Vc, wie Fig. 2F zeigt, auf 2,5 Volt zurück. Hierauf wird im nächsten Zyklus der Schalter SW41 geöffnet, wobei das Ausgangssignal OUT+ auf die Schaltungsmasse herabgezogen wird. Gleichzeitig wird der Schalter SW42 geschlossen, so daß das Ausgangssignal OUT- auf die Speisespannung VDD hinaufgezogen wird. Somit fällt die Gleichtaktspannung Vc wieder auf etwa 1,25 Volt. Auf diese Weise steuert die Leitungstreiberschaltung 400 die Gleichtaktspannung Vc an, wobei die Ausgangssignale OUT+ und OUT- ein Er­ gebnis der Gleichtaktspannung Vc und der Wirkung des Transformators T4 sind.

Fig. 2D zeigt die Übergangsantwort des Ausgangssignals OUT-. Wie ge­ zeigt ist, bleibt das Signal konstant auf 2,5 Volt, der Speisespannung VDD, und geht hierauf auf 0 Volt zurück. Der Spannungsabfall spiegelt den Übergang des Schalters SW42 aus dem geschlossenen in den geöffneten Zustand wider. Wenn der Schalter SW42 hierauf nachfolgend wieder geöffnet wird, zeigt die Über­ gangsantwort das Steigen der Gleichtaktspannung Vc bis auf 2,5 Volt. Fig. 2E zeigt die zur Übergangsantwort des Ausgangssignals OUT- praktisch inverse Übergangsantwort des Ausgangssignals OUT+.

Fig. 2F zeigt eine simulierte Übergangsantwort der Signalform der Gleichtaktspannung Vc. Wie die Spannungs-Zeit-Darstellung zeigt, ist die Gleichtaktspannung Vc eine vollweggleichgerichtete Sinusschwingung mit Spitzen beim Wert der Speisespannung VDD, die in der Beispielsausführung 2,5 Volt be­ trägt und auf 1,25 Volt fällt. Mit Bezug auf die Konfiguration der Leitungstreiber­ schaltung 400 für den 10 Base-T-Betrieb beträgt die niedrigste Spannung, die die Stromquelle I41 sieht, 1,25 Volt. Dies steht im Gegensatz zu der in Fig. 4 gezeig­ ten herkömmlichen Leitungstreiberschaltung 200, die 0 Volt sieht und somit nicht funktionieren kann.

Fig. 2 G zeigt eine simulierte Antwort der Differentialausgangsspannung Vout, d. h. des Ausgangssignals der Gesamtschaltung 400. Die Ausgangsspan­ nung Vout ist die Differenz, die der Widerstand R4 an der Sekundärwicklung des Transformators T4 sieht.

Im 100 Base-T-Betrieb ist die Stromquelle I41 inaktiv, während die Strom­ quelle I42 aktiv ist. Die Schalter SW43-SW46 werden ähnlich zu den in den Fig. 2A und 2B gezeigten Eingangssignalen IN41, IN42 durch die Schiene- Schiene-Spannungseingangssignale IN43-IN46 gesteuert. In einer Beispielaus­ führung werden die Schalter SW43-SW46 geschlossen, wenn die Eingangssignale IN43-IN46 "hoch" sind, und geöffnet, wenn die Eingangssignale IN43-IN46 "tief" sind. (Jedoch ist klar, daß die Schalter SW43-SW46 geschlossen werden können, wenn die Eingangssignale IN43-IN46 tief sind, und geöffnet werden können, wenn die Eingangssignale IN43-IN46 hoch sind.) Die Eingangssignale IN43 und IN46 sind beide gleichzeitig entweder "hoch" oder "tief", während die Eingangssignale IN44 und IN45 beide gleichzeitig "hoch" oder "tief" sind. (Es ist klar, daß die Eingangssignale IN43 und IN46 das gleiche Signal oder zwei getrennte Signale sein können. Ähnlich können die Eingangssignale IN44 und IN45 das gleiche Signal oder zwei getrennte Signale sein.) Im Ergebnis sind die Schalter SW44 und SW45 geöffnet, wenn die Schalter SW43 und SW46 geschlossen sind, und geschlossen, wenn die Schalter SW44 und SW45 geöffnet sind.

Der Übergang der Schalter SW43-SW46 findet statt, wenn die Eingangs­ signale IN43-IN46 von hoch auf tief oder von tief auf hoch übergehen. Wenn beide Eingangssignale IN43 und IN46 "hoch" sind, werden die Schalter SW43 und SW46 somit geschlossen, um den Steuerstrom wie mit dem Pfeil B bezeichnet von der Stromquelle I42 über den Lastwiderstand RL anzusteuern. Während die­ ser Zeitdauer sind die Eingangssignale IN44, IN45 "tief", so daß die Schalter SW44 und SW45 geöffnet sind. Wenn der Steuerstrom in dieser Richtung ange­ steuert wird, wird das Ausgangssignal OUT+ herabgezogen und das Ausgangs­ signal OUT- hinaufgezogen.

Wenn die Eingangssignale IN43, IN46 von hoch auf tief geschaltet wer­ den, werden die Schalter SW43 und SW46 geöffnet. Gleichzeitig werden die Ein­ gangssignale IN44, IN45 von tief auf hoch geschaltet, wobei die Schalter SW44 und SW45 geschlossen werden, um den Strom über den Lastwiderstand RL in der mit dem Pfeil A bezeichneten Richtung zu lenken. Wenn beide Eingangssignale IN43 und IN46 "hoch" sind, werden die Schalter SW44 und SW45 geschlossen, um den Steuerstrom wie mit dem Pfeil A bezeichnet von der Stromquelle I42 über den Lastwiderstand RL anzusteuern. Wenn der Steuerstrom in dieser Richtung angesteuert wird, wird das Ausgangssignal OUT+ hinaufgezogen, während das Ausgangssignal OUT- herabgezogen wird.

Es ist klar, daß die 100 Base-T-Teilschaltung 402 unabhängig von der 10 Base-T-Teilschaltung 401 als ein A-, AB- oder B-Verstärker betrieben werden kann. In einer herkömmlichen Leitungstreiber-Schaltungsarchitektur muß, sobald eine Schaltung für den 10 Base-T-Betrieb konstruiert ist, wegen des Spielraum­ problems typischerweise die gleiche Konfiguration ebenfalls für den 100 Base-T- Betrieb verwendet werden. Die Architektur der Leitungstreiberschaltung 400 ist jedoch so beschaffen, daß die 100 Base-T-Teilschaltung 402 für den Betrieb in einer von der 10 Base-T-Betriebsart verschiedenen Betriebsart nicht auf die Ver­ wendung der 10 Base-T-Architektur beschränkt ist. Obgleich die Leitungstreiber­ schaltung 400 in der 10 Base-T-Betriebsart eine Gleichtaktspannung Vc besitzt und den Transformator T4 als einen effektiven 1 : 2-Transformator verwendet, ist eine solche Verwendung für den 100 Base-T-Betrieb somit nicht erforderlich. Statt dessen kann die Leitungstreiberschaltung 400 in der 100 Base-T-Betriebsart durch Öffnen der Schalter SW41, SW42 und durch Abschalten der Stromquelle I41 als ein reiner A-, AB- oder B-Verstärker verwendet werden. In der in Fig. 1 gezeigten Beispielausführung ist die 100 Base-T-Teilschaltung 402 als ein B-Verstärker konfiguriert.

Die Schaltung 400 besitzt mehrere weitere Vorteile. Zunächst wird keines der Ausgangssignale OUT+, OUT- höher als die Speisespannung VDD. Statt des­ sen liegen die Ausgangssignale OUT+, OUT- immer innerhalb des Bereichs von der Schaltungsmasse bis zur Speisespannung VDD. Die maximale unsymmetri­ sche Spannung ist die durch 2 dividierte Spitze-Spitze-Spannung Vp-p. Wenn die Spitze-Spitze-Spannung 5 Volt beträgt, beträgt die maximale unsymmetrische Spannung somit 2,5 Volt, was im Bereich der Schaltungsmasse bis zur Speise­ spannung VDD liegt. Dies vermeidet die Schaltungsanordnungs-Durchschlagpro­ bleme und die Spezialprozeßprobleme, die die herkömmliche Leitungstreiber­ schaltung 300 dadurch erfährt, daß die Gleichtaktspannung Vc über die Speise­ spannung VDD steigt.

Ein weiterer Vorteil ist die geringere Größe der Leitungstreiberschaltung 400 im Vergleich zu den herkömmlichen Leitungstreiberschaltungen 200, 300. Lediglich die Stromquelle I41 wird für den 10 Base-T-Betrieb verwendet, während die Leitungstreiberschaltung 400 im 100 Base-T-Betrieb anstelle der 40 mA ledig­ lich 20 mA ansteuert. Somit ist die Leitungstreiberschaltung 400 kleiner, so daß sich ihre Herstellung weniger verteuert.

Ein Vorteil der Leitungstreiberschaltung 400 ist auch die Beseitigung der durch die Gleichtaktkomponente Vc im 100 Base-T-Betrieb hervorgerufenen EMI.

Diese EMI ist im 10 Base-T-Betrieb nicht so signifikant, da sie nur ein Zwölftel der Frequenz der EMI im 100 Base-T-Betrieb besitzt. Somit kann eine Gleichtaktkomponente Vc im 10 Base-T-Betrieb toleriert werden, während die Gleichtaktkomponente Vc im 100 Base-T-Betrieb, wo sie nicht toleriert werden kann, unter Verwendung der Leitungstreiberschaltung 400 auf null gesetzt werden kann.

Ein weiterer Vorteil der Leitungstreiberschaltung 400 besteht darin, daß sie eine unabhängige 10 Base-T-Filterung für die EMI enthält. Da die 10 Base-T- Anschlußstifte und die 100 Base-T-Anschlußstifte in herkömmlichen Leitungstrei­ berschaltungen den gleichen Ausgang verwenden, ist die Höhe der Kapazität, die auf die Ausgangsleitungen gegeben werden kann, begrenzt. Da der 10 Base-T- Betrieb ein Niederfrequenzbetrieb ist, wird zum Ausführen irgendeiner Art von Fil­ terung typischerweise ein großer Kondensator benötigt. Ein so großer Kondensa­ tor verschlechtert jedoch die Leistung des 100 Base-T-Betriebs. Somit wird die Kapazität dadurch vorgeschrieben, wieviel Kapazität die 100 Base-T-Schaltungs­ anordnung tolerieren kann. Die Konfiguration der Leitungstreiberschaltung 400 ermöglicht, einen Kondensator anstatt an die Ausgangsleitungen CAP41 über die Stromquelle I41 an den Mittelabgriff CT anzuschließen. Hierauf kann zwischen dem Ausgangspaar OUT+, OUT- ein getrennter Kondensator CAP42 angeschlos­ sen werden. Dieser Kondensator CAP42 ist sowohl für den 10 Base-T-Betrieb als auch für den 100 Base-T-Betrieb bestimmt und ist dadurch festgelegt, wie viel Ka­ pazität die 100 Base-T-Schaltungsanordnung tolerieren kann. Der Kondensator CAP41 beeinflußt jedoch lediglich den 10 Base-T-Betrieb. Falls somit z. B. zum Verringern der EMI oder der Verzerrung eine gewisse Ausgangsfilterung für den 10 Base-T-Betrieb erforderlich ist, kann dies durch Anschließen des Kondensators CAP41 an den Mittelabgriff CT erreicht werden. Eine solche Konfiguration schafft eine unabhängige 10 Base-T-Filterung für eine bessere EMI, ohne die 100 Base- T-Leistung zu beeinflussen.

Ein zusätzlicher Vorteil der Leitungstreiberschaltung 400 ist der niedrige Leistungsverbrauch. Zum Beispiel verbraucht die Leitungstreiberschaltung 400 in der 100 Base-T-Betriebsart lediglich etwa 25 Milliwatt ("mW") für den B-Betrieb, während sie in der 10 Base-T-Betriebsart etwa 50 mW verbraucht. Außerdem schafft die Leitungstreiberschaltung 400 bei einem verhältnismäßig niedrigen Leistungsverbrauch eine vollständig differentielle 100 Base-T-Signalübertragung.

Da der 1 : 2-Transformator T4 als ein 1 : 1-Transformator verwendet werden kann, verbraucht die Leitungstreiberschaltung 400 lediglich die Hälfte der Leistung, die z. B. die herkömmliche Leitungstreiberschaltung 300 verbraucht. Obgleich die herkömmliche Leitungstreiberschaltung 300 ein vollständig differentielles Signal ansteuern kann, verbraucht sie in der 100 Base-T-Betriebsart doppelt so viel Strom wie die Leitungstreiberschaltung 400.

Claims (15)

1. Vorrichtung mit einer Differentialstrom-Steuerschaltung zum Liefern eines Differentialsignals an eine Last (RL), mit
einem Transformator (T4), der eine Primärwicklung mit einem Mittelabgriff (CT) und eine Sekundärwicklung umfaßt,
dadurch gekennzeichnet, daß
an den Mittelabgriff (CT) des Transformators (T4) eine Stromquelle (I41) angeschlossen ist, die so beschaffen ist, daß sie einen ersten Steuerstrom in die Stromansteuerschaltung einspeist;
an die Primärwicklung des Transformators (T4) und an eine externe Schaltung ein erster und ein zweiter Ausgangsknoten (OUT+, OUT-) angeschlos­ sen sind, die so beschaffen sind, daß sie einen zweiten und einen dritten Steuer­ strom übergeben; und
an die Primärwicklung des Transformators (T4) eine Stromansteuer­ schaltung angeschlossen ist, die so beschaffen ist, daß sie erste und zweite Ein­ gangssignale (IN41, IN42) empfängt,
wobei die Stromansteuerschaltung den ersten Steuerstrom gemäß dem ersten Eingangssignal (IN41) in der Weise ansteuert, daß er den zweiten Steuer­ strom liefert, während sie den ersten Steuerstrorn gemäß dem zweiten Eingangs­ signal (IN42) in der Weise ansteuert, daß er den dritten Steuerstrom liefert, wobei der zweite und der dritte Steuerstrom an dem ersten und an dem zweiten Aus­ gangsknoten (OUT+, OUT-) zusammen ein Differentialausgangssignal bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über die Stromquelle (I41) eine kapazitive Schaltung (CAP41) angeschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Sekundärwicklung des Transformators (T4) ein Abschlußwiderstand (R4) an­ geschlossen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Transformator (T4) einen 1 : 1-Transformator enthält.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stromansteuerschaltung ein Schaltschaltungspaar enthält.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß an die Ausgangsknoten (OUT+, OUT-) eine resistive Last (RL) ange­ schlossen ist.

7. Vorrichtung mit einer Differentialstrom-Steuerschaltung, die entweder in der 10 Base-T- oder in der 100 Base-T-Betriebsart arbeiten kann, zum Liefern eines Differentialsignals an eine Last (RL), mit
einem Transformator (T4), der eine Primärwicklung mit einem Mittelabgriff (CT) und eine Sekundärwicklung umfaßt,
dadurch gekennzeichnet, daß
an den Mittelabgriff (CT) des Transformators (T4) eine erste Stromquelle (I41) angeschlossen ist, die so beschaffen ist, daß sie einen ersten Steuerstrom in die erste Stromansteuerschaltung einspeist,
an die Primärwicklung des Transformators (T4) und an eine externe Schaltung ein erster und ein zweiter Ausgangsknoten (OUT+, OUT-) angeschlos­ sen sind, die so beschaffen sind, daß sie einen zweiten und einen dritten Steuer­ strom übergeben; und
an die Primärwicklung des Transformators (T4) und an den ersten und an den zweiten Ausgangsknoten (OUT+, OUT-) eine erste Stromansteuerschaltung angeschlossen ist, die so beschaffen ist, daß sie ein erstes und ein zweites Ein­ gangssignal (IN41, IN42) empfängt;
an die Primärwicklung des Transformators (T4) und an den ersten und an den zweiten Ausgangsknoten (OUT+, OUT-) eine zweite Stromansteuerschaltung angeschlossen ist, die so beschaffen ist, daß sie ein drittes und ein viertes Ein­ gangssignal (IN43, IN44) empfängt;
an die zweite Stromansteuerschaltung eine zweite Stromquelle (I42) an­ geschlossen ist, die so beschaffen ist, daß sie in die zweite Stromansteuerschal­ tung einen vierten Steuerstrom einspeist;
wobei die erste und die zweite Stromquelle (I41, I42) zwischen einem ak­ tiven und einem inaktiven Zustand wechseln und wobei der aktive Zustand der ersten Stromquelle (I41) gleichzeitig mit dem inaktiven Zustand der zweiten Stromquelle (I42) vorliegt, während der inaktive Zustand der ersten Stromquelle (I41) gleichzeitig mit dem aktiven Zustand der zweiten Stromquelle (I42) vorliegt, wobei die erste Stromansteuerschaltung während des aktiven Zustands der ersten Stromquelle (I41) den ersten Steuerstrom gemäß dem ersten Ein­ gangssignal (IN41) in der Weise ansteuert, daß er den zweiten Steuerstrom liefert, während sie ihn gemäß dem zweiten Eingangssignal (IN42) in der Weise ansteu­ ert, daß er den dritten Steuerstrom liefert, und
wobei die zweite Stromansteuerschaltung während des aktiven Zustands der zweiten Stromquelle (I42) den vierten Steuerstrom gemäß dem dritten Ein­ gangssignal (IN43) in der Weise ansteuert, daß er den zweiten Steuerstrom liefert, während sie ihn gemäß dem vierten Eingangssignal (IN44) in der Weise ansteuert, daß er den dritten Steuerstrom liefert, wobei der zweite und der dritte Steuerstrom an dem ersten und an dem zweiten Ausgangsknoten (OUT+, OUT-) zusammen ein Differentialausgangssignal bilden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß über die erste Stromquelle (I41) eine kapazitive Schaltung (CAP41) angeschlossen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an die Sekundärwicklung des Transformators (T4) ein Abschlußwiderstand (R4) ange­ schlossen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (T4) einen 1 : 1-Transformator enthält.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Stromansteuerschaltung ein Schaltschaltungspaar enthält.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Stromansteuerschaltung vier Schaltschaltungen enthält.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen den Ausgangsknoten (OUT+, OUT-) eine resistive Last (RL) angeschlossen ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß über die erste Stromquelle (I41) eine erste kapazitive Schaltung (CAP41) angeschlossen ist, während zwischen den Ausgangsknoten (OUT+, OUT-) eine zweite kapazitive Schaltung (CAP42) angeschlossen ist.

15. Verfahren zum Liefem eines Differentialsignals an eine Last (RL), das die folgenden Schritte umfaßt:
Liefern eines ersten Steuerstroms an einen Mittelabgriff (CT) eines Transformators (T4);
Übergeben eines zweiten und eines dritten Steuerstroms über einen er­ sten und über einen zweiten Ausgangsknoten (OUT+, OUT-), die an eine externe Schaltung angeschlossen sind; und
Ansteuern des ersten Steuerstroms gemäß einem ersten Eingangssignal (IN41) in der Weise, daß er den zweiten Steuerstrom liefert, und gemäß einem zweiten Eingangssignal (IN42) in der Weise, daß er den dritten Steuerstrom liefert, wobei der zweite und der dritte Steuerstrom an dem ersten und zweiten Aus­ gangsknoten (OUT+, OUT-) zusammen ein Differentialausgangssignal bilden.