DE3901589A1

DE3901589A1 - Ankopplung eines busteilnehmers

Info

Publication number: DE3901589A1
Application number: DE19893901589
Authority: DE
Inventors: Andreas Weigl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1989-01-20
Filing date: 1989-01-20
Publication date: 1990-07-26
Also published as: WO1990008437A3; WO1990008437A2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Ankopplung eines mindestes ein Sende- und/oder ein Empfangsteil auf weisenden Teilnehmers eines lokalen Netzwerks insbe sondere eines Kraftfahrzeugs an einen Datenbus mit zwei Busleitungen nach der Gattung des Anspruch 1.

Besonders in der Computertechnik, die unter anderem mehr und mehr auch in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird, ist es immer wieder notwendig, einen Teilnehmer an eine Datenverbindung, einen Datenbus, zwischen mehreren Komponenten, Subsystemen und/oder Systemen eines Computernetzwerks anzuschließen. Als Datenlei tungen werden insbesondere im Kraftfahrzeugbau Zwei draht-Busleitungen verwendet. Durch Vibrationen im Fahrzeug können die Busleitungen verletzt werden, so daß ein Kurzschluß einer der beiden Leitungen gegen Masse oder gegen die Batteriespannung oder ein Lei tungsbruch eintritt. Es ist auch möglich, daß ein Kurzschluß zwischen den beiden Busleitungen auftritt.

Es ist bekannt, Notlaufschaltungen vorzusehen, die in einem derartigen Fehlerfall die Übertragung von Daten über auch nur eine intakte Busleitung aufrecht zu er halten. Derartige Notlaufschaltungen werden von ent sprechenden Diagnoseschaltungen aktiviert, die einen Fehlerzustand erfassen.

Diagnose- und Notlaufschaltungen dieser Art sind sehr aufwendig und damit teuer.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Ankopplung mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen hat dem gegenüber den Vorteil, daß auch bei einer Unterbrechung einer der Daten- beziehungsweise Bauleitungen eines Netzwerks aber auch bei Kurzschluß der Datenleitungen gegen Masse, die Spannungsversorgung oder untereinander die Daten erkannt werden können, die über die Daten- beziehungsweise Busleitungen übermittelt werden.

Besonders vorteilhaft ist es, daß die Ankopplung eines Teilnehmers an den Datenbus mit einem relativ geringen Schaltungsaufwand erfolgen kann.

Bei einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Teilnehmer, der mindestens ein Sende- und/oder ein Empfangsteil aufweist, an den Datenbus über RC- Schaltglieder angeschlossen, die jeweils einer Bus leitung zugeordnet sind. Zusätzlich ist ein Wider standsnetzwerk vorgesehen, das die Eingänge des Em pfängerteils auf ein vorgegebenes Potential legt. Bei der Auswertung der auf dem Datenbus vorhandenen Daten mittels eines im Empfangsteil des Teilnehmers vorge sehenen Komparators ergibt sich sowohl bei Kurzschluß einer der beiden Busleitungen gegen Masse, gegen die Batteriespannung oder bei Leitungsbruch, aber auch bei Kurzschluß zwischen den beiden Busleitungen immer ein Komparator-Schaltpunkt, aus dem ein Rückschluß über die empfangenen Daten möglich ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Widerstandsnetzwerk besonders einfach aufgebaut; es besteht aus einer Parallelschaltung zweier in Reihe liegender Widerstände, wobei die Eingänge der Daten auswertungsschaltung beziehungsweise des Empfängers des Teilnehmers mit den Verbindungspunkten der in Reihe liegenden Widerstände verbunden sind.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Ankopplung ist ein steuerbares Schaltorgan vorgesehen, das zwischen einer Busleitung und einem dieser Busleitung zuge ordneten RC-Schaltglied zugeordnet ist. Durch eine entsprechende Beschaltung des beispielsweise als Transistor ausgelegten Schaltorgans ist es möglich, daß eine Abtrennung der zugehörigen Busleitung er folgt, wenn ein Kurzschluß zwischen den beiden Bus leitungen eintritt. Das auf der anderen Busleitung eintreffende Nutzsignal wird auf diese Weise keiner unerwünschten Dämpfung unterworfen.

Die erfindungsgemäße Ankopplung mit den in Anspruch 9 genannten Merkmalen hat gegenüber dem bekannten Stand der Technik den Vorteil, daß auf den Busleitungen auftretende Fehler nicht zu einer Schädigung des Sen deteils eines an dem Datenbus angeschlossenen Teil nehmers führt. Dies führt zu einer besonders hohen Betriebssicherheit der an den Datenbus ange schlossenen Teilnehmer.

Dies wird dadurch erreicht, daß die Treiberschal tungen des Sendeteils des Teilnehmers über eine Reihenschaltung aus einer Diode und zwei Widerständen an die jeweiligen Busleitungen angeschlossen sind. An der Verbindungsstelle der beiden Widerstände sind Di oden vorgesehen, die mit einer Betriebsspannung be ziehungsweise mit Masse verbunden sind. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß zu hohe positive be ziehungsweise negative Spannungen auf den Buslei tungen von den Treiberstufen des Sendeteils fernge halten werden.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeich nung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines lokalen Netz werks mit linearer Busstruktur;

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Busankopplung;

Fig. 3 den Potentialverlauf an den Busleitungen B 0 und B 1 bei einem Kurzschluß der Leitung B 1 nach Masse, sowie den Potentialverlauf am Eingang der in Fig. 2 dargestellten Empfängerschaltung;

Fig. 4 den Potentialverlauf am Eingang der in Fig. 2 dargestellten Empfängerschaltung bei einem Kurzschluß zwischen den Busleitungen B 0 und B 1;

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Busankopplung;

Fig. 6 den Potentialverlauf auf den Busleitungen B 0 und B 1 bei einem Kurzschluß der Leitung B 1 nach Masse sowie den Verlauf der Potentiale am Eingang der in Fig. 5 dargestellten Empfängerschaltung und

Fig. 7 den Verlauf des Potentials auf den Buslei tungen B 0 und B 1 bei einem Kurzschluß zwischen den Datenleitungen sowie den Potentialverlauf am Eingang der in Fig. 5 dargestellten Empfängerschaltung eines Teilnehmers.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt als Beispiel ein Netzwerk mit linearer Busstruktur. An einer Busleitung 1 sind mehrere Teil nehmer 2, 3, 4 und 5 angeschlossen. Die Verbindung zwischen der Busleitung 1 und den Teilnehmern erfolgt über Anschlußleitungen 6. Der Datenbus ist über ge eignete passive Busabschlüsse 7 abgeschlossen.

Statt der dargestellten linearen Busstruktur sind beispielsweise auch ring- und sternförmige Konfigura tionen möglich.

Fig. 2 zeigt eine Netzwerkschnittstelle, also die Ankopplung eines der in Fig. 1 dargestellten Teil nehmers 10 an einem Datenbus 20.

Bei dem Teilnehmer handelt es sich beispielsweise um einen CAN-IC, dessen externe Beschaltung im einzelnen dargestellt ist, während seine interne Schaltung auf wenige Bauteile beschränkt ist. Der Teilnehmer 10 weist ein Sendeteil sowie ein Empfangsteil auf. Das Sendeteil ist über zwei Klemmen TX 0 und TX 2 mit dem Datenbus 20 verbunden. Der Empfangsteil des Teil nehmers 10 ist über die Klemmen RX 0 und RX 1 mit dem Datenbus 20 verbunden.

Der Datenbus 20 besteht hier aus den Busleitungen B 0 und B 1.

Der Sendeteil des Teilnehmers weist eine erste Trei berstufe T 1 auf, die der ersten Busleitung B 1 zuge ordnet ist. Zur Vereinfachung ist hier lediglich ein elektronischer Schalter der Treiberstufe dargestellt, der einerseits mit der Ausgangsklemme TX 1 des Sender teils und andererseits mit Masse verbunden ist. Die Treiberstufe wird von einer geeigneten Schaltung des Teilnehmers dem sogenannten CAN-Controller ange steuert.

Die Ausgangsklemme TX 1 des Teilnehmers ist über eine Diode D 2 und über einen Widerstand R 4 mit der ersten Busleitung B 1 verbunden. Die Diode ist so gepolt, daß sie mit der Kathode an der Klemme TX 1 und der Anode am Widerstand R 4 liegt.

Eine zweite Treiberstufe T 2 ist der zweiten Buslei tung B 0 zugeordnet. Zur Vereinfachung ist auch hier lediglich ein elektronischer Schalter dieser Treiber stufe dargestellt, der einerseits mit einer Versor gungsspannung VCC und andererseits mit der Ausgangs klemme TX 0 des Sendeteils des Teilnehmers verbunden ist. Auch hier erfolgt eine Ansteuerung über eine ge eignete Steuerschaltung des Sendeteils.

Die Ausgangsklemme TX 0 ist über eine Diode D 1 und über einen Widerstand R 3 mit der zweiten Busleitung B 0 verbunden. Die Diode D 1 ist so gepolt, daß ihre Anode an der Ausgangsklemme TX 0 und ihre Kathode am Widerstand R 3 liegt.

Durch die Dioden D 1 und D 2 wird eine Rückwirkung von auf den Busleitungen B 1 und B 0 vorhandenen Signalen auf die Treiberstufen T 1 und T 2 bzw. den Sendeteil vermieden.

Die beiden Busleitungen B 0 und B 1 werden durch die Treiberstufen T 2 und T 1 beziehungsweise durch die Steuerschaltung, den CAN-Controller des Teilnehmers 10, gegenphasig angesteuert.

Man unterscheidet dabei einen rezessiven Fall, der dem Zustand "1" entspricht. Dabei sind die beiden Transistoren der Treiberstufen gesperrt, so daß an der Busleitung B 0 eine Spannung von 0 V und an der Busleitung B 1 eine Spannung von +5 V anliegt, also die Versorgungsspannung.

In dem sogenannten dominanten Fall, der dem Zustand "0" entspricht und in dem beide Transistoren der Treiberstufen in ihrem leitenden Zustand sind, erhöht sich die Spannung an der Busleitung B 0 während sich der Spannungspegel an der Busleitung B 1 vermindert. Das Potential an den Busleitungen wird durch die Bus abschlußwiderstände R 2 und R 1 bestimmt. Unabhängig von der Anzahl der angeschlossenen Teilnehmer sind diese Busabschlußwiderstände nur einmal auf dem Bus 20 eingebaut. Dabei liegt der Busabschlußwiderstand R 2 zwischen der ersten Busleitung B 1 und der Versor gungsspannung +5 V und der Busabschlußwiderstand R 1 zwischen der zweiten Busleitung B 0 und Masse.

Im vorliegenden Fall werden folgende Werte für die Widerstände R 1 bis R 4 gewählt: R 1 = R, R 2 = ¹/₂ R; R 3 = 2R und R 4 = R.

Im dominanten Fall ergibt sich bei einer derartigen Wahl der Widerstände entsprechend dem Teilerverhält nis R 1 und R 3 ein Potential von 1,5 V auf der zweiten Busleitung B 0 und ein Potential von 3,5 V auf der Busleitung B 1.

Der Empfängerteil des Teilnehmers 10 ist mit den Klemmen RX 1 und RX 0 mit den Busleitungen B 0 und B 1 verbunden. Der Empfänger weist beispielsweise einen Komparator auf, der mit den Klemmen RX 0 und RX 1 ver bunden ist. Dieser Komparator ist hier aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Der Empfänger setzt die Signale um, die auf den Buslei tungen für den Teilnehmer 10 eintreffen. Dazu ist die erste Eingangsklemme RX 0 über einen Kondensator C 1 und über einen Widerstand R 5, die zusammen ein RC- Schaltglied bilden, mit der ersten Busleitung B 1 ver bunden. Andererseits ist die zweite Eingangsklemme des Empfängers RX 1 über einen Kondensator C 2 und einen Widerstand R 6, die ebenfalls ein RC-Schaltglied bilden mit der zweiten Busleitung B 0 verbunden.

Die Eingangsklemmen können über geeignete Kondensa toren C 3 an Masse gelegt werden.

Zwischen den Eingangsklemmen RX 1 und RX 0 sind zwei gegenpolig angeordnete Dioden D 3 und D 4 angeordnet, wobei die Diode D 4 mit ihrer Kathode an der Klemme RX und die Diode D 3 mit ihrer Kathode an der Klemme RX 0 liegt.

Die Eingangsklemmen des Empfängerteils des Teil nehmers 10 sind mit einem Widerstandsnetzwerk 30 ver bunden. Dieses besteht aus zwei jeweils zwei Wider stände aufweisenden Reihenschaltungen 31 und 32, die parallel zueinander angeordnet sind. Das Wider standsnetzwerk ist hier einerseits mit der Versor gungsspannung +5 V und andererseits mit Masse verbun den.

Die erste Reihenschaltung 31, die aus den Wider ständen R 7 und R 8 besteht, ist der ersten Eingangs klemme RX 0 des Empfängers zugeordnet. Diese ist an der Verbindungsstelle der beiden Widerstände R 7 und R 8 angeschlossen.

Die zweite Reihenschaltung 32 aus den Widerständen R 9 und R 10 ist der zweiten Eingangsklemme RX 1 des Em pfängers zugeordnet. Diese ist an der Verbindungs stelle der beiden Widerstände angeschlossen.

Durch geeignete Wahl der Widerstände des Netzwerks 30 können die Empfänger-Eingangsklemmen auf ein bestimm tes Potential gelegt werden. Im vorliegenden Fall wird für die erste Eingangsklemme RX 10 ein Potential von etwa 2,6 bis 2,5 V und für die zweite Eingangs klemme RX 1 ein Potential von 2,4 V gewählt.

An das RCS-Schaltglied der zweiten Busleitung B 0 ist eine Reihenschaltung aus den die Dioden D 5, D 6, D 7 angeschlossen. Diese sind alle gleich gepolt, wobei die Anode der ersten Diode D 5 der Reihenschaltung an der Verbindungsstelle des Widerstands R 6 mit dem Kon densator C 2 liegt und die Kathode der letzten Diode D 7 an Masse.

Während auf die Funktion des Sendeteils des Teil nehmers 10 nicht weiter eingegangen werden soll, wird im folgenden die Funktion des Empfängerteils des Teilnehmers genauer erläutert:

Bei einem Übergang vom rezessiven zum dominanten Pegel auf dem Datenbus wird dieser Potentialsprung über die RC-Schaltglieder R 5, C 1 und R 6, C 2 auf die Eingänge des Empfängerteils RX 0 und RX 1 übertragen. Das an den Eingängen liegende Potential wird durch die Dioden D 3 und D 4 auf Diodendurchlaßspannung begrenzt. Bei einem derartigen Pegelsprung sinkt beispielsweise die Span nung an RX 0, während die Spannung an RX 1 steigt. Da durch schaltet der an den Eingangsklemmen liegende Eingangskomparator des Teilnehmers 10.

Die Entladezeitkonstante des ersten RC-Schaltglieds, die durch die Auslegung der zugehörigen Bauteile C 1, R 7, R 8 bzw. die des RC-Schaltglieds C 2, R 9 und R 10 bestimmt wird, muß so gemessen sein, daß die maximale Anzahl von unmittelbar aufeinanderfolgenden dominan ten Bits der jeweiligen Baudrate überbrückt werden kann, ohne daß der Komparator zurückschaltet. Bei einem Ausführungsbeispiel eines Bussystems müssen da bei 12 unmittelbar aufeinanderfolgende dominante Bits überbrückt werden können.

Bei einem Übergang vom dominanten zum rezessiven Pegel auf dem Datenbus stellt sich an den Komparatorein gängen RX 1 und RX 0 die durch das Widerstandsnetzwerk 30 voreingestellte Spannung wieder ein.

In einem Fehlerfall ergibt sich das folgende Ver halten der Schaltung:

Einem Kurzschluß einem der beiden Busleitungen gegen Masse, gegen die Batteriespannung oder bei Leitungs bruch wird das Bussignal nur über die intakte Leitung übertragen. Das Signal gelangt über das zugehörige RC-Schaltglied R 5, C 1 bzw. R 6, C 2 an den zugehörigen Eingang RX 0 bzw. RX 1 des Empfängerteils des Teil nehmers. Der jeweils andere Komparatoreingang, also der der fehlerhaften Leitung zugeordnete Eingang, folgt dem auf der intakten Busleitung ankommenden Signal mit gleicher Frequenz. Das Pegel des Signals am Eingang der fehlerhaften Leitung ist aber um die Diodendurchlaßspannung der Diode D 3 bzw. D 4 ver mindert.

Aufgrund der an den Eingängen des Empfängers an liegenden Signale ergibt sich immer ein Komparator schaltpunkt.

Dies ist in Fig. 3 näher erläutert:

Unten in dem Diagramm gemäß Fig. 3 ist beispielhaft ein Kurzschluß der ersten Busleitung B 1 nach Masse dargestellt. Sie liegt also auf 0 V.

Darüber ist der zeitliche Verlauf eines Signals auf der zweiten Busleitung B 0 dargestellt. Der tiefste Punkt der Darstellung entspricht dabei ebenfalls 0 V.

Über dem zeitlichen Verauf der Signale auf der Bus leitungen ist der Pegel an den Eingangsklemmen RX 0 und RX 1 des Empfängerteils des Teilnehmers 10 darge stellt. Durchgezogen ist der Pegel in der Eingangs klemme RX 0; punktiert dargestellt ist der Pegel an der Eingangsklemme RX 1. Es ist hier angedeutet, daß der Potentialunterschied zwischen den Pegeln 0,3 V beträgt wobei diese Spannung der Diodendurchlaß spannung entspricht.

Wie oben erläutert, wird das an den Eingängen RX 0 und RX 1 liegende Signal mit Hilfe eines Komparators aus gewertet. Der Komparator schaltet jeweils an den Schnittpunkten der beiden Potentialkurven. Es zeigt sich, daß auch bei Kurzschluß einer der beiden Bus leitungen eindeutige Schnittpunkte der Kurven gegeben sind, also auch eindeutige Schaltpunkte S des Komparators. Das an den Busleitungen liegende Signal ist also aufgrund der vorliegenden Schaltung eindeu tig auswertbar.

Bei einem weiteren Fehlerzustand, nämlich bei einem Kurzschluß zwischen den beiden Busleitungen B 0 und B 1 ergibt sich an den Eingängen RX 0 und RX 1 des Em pfängerteils des Teilnehmers 10 der in Fig. 4 dar gestellte Potentialverlauf.

Um die Funktionsfähigkeit der Datenübertragung auch bei einem Kurzschluß zwischen den beiden Busleitungen zu erhalten, sind den Leitungen verschiedene Innen widerstände zugeordnet, wobei beide Leitungen den gleichen Spannungshub haben.

Als Beispiel wird folgende Beschaltungsvariante ange geben:

B 0 : R 3, R 1 = 2R, 1R = 2 kΩ, 1 kΩ
B 1: R 1, R 2 = 1R, ¹/₂ R = 1 kΩ, 500 kΩ.

Bei einem Kurzschluß zwischen den Busleitungen ergibt sich ein Spannungspegel, der im rezessiven Fall von dem Widerstandsverhältnis R 2, R 1 abhängt. Bei dem hier gewählten Zahlenbeispiel ergibt sich ein Wert von 3,3 V.

Im dominanten Fall wird der Spannungspegel bestimmt durch das Verhältnis der Widerstandswerte der Paral lelschaltung R 2 und R 3 bzw. R 1 und R 4. Bei den hier gewählten Werten ergibt sich eine Spannung von 2,8 V. Dieser Signalhub wird über R 5 und C 1 an den Kompara toreingang RX 0 weitergeleitet.

Sowohl der dominante als auch der rezessive Buspegel liegt über der Dioden-Summenspannung der Reihenschal tung aus den Dioden D 5, D 6, D 7. Dadurch tritt an C 2 kein Signalhub auf. Damit wird auch an den Kompara toreingang RX 1 kein Signal übertragen.

Das Signal am Komparatoreingang RX 1 folgt dem am Ein gang RX 0 frequenz- und phasensynchron. Der Pegel ist jedoch um die Diodendurchlaßspannung der Diode D 3 bzw. D 4 vermindert.

Auch in diesem Fall ergibt sich immer mit Sicherheit ein Schnittpunkt der beiden Potentialverläufe und da mit ein Komparatorschaltpunkt. Aufgrund der geringen Amplitude des Signals müssen hier Schottky-Dioden mit einer Durchlaßspannung von maximal 0,25 V eingesetzt werden, um ein Auseinanderlaufen der beiden Kompara toreingangsspannungen zu verhindern.

Der Potentialverlauf an den Klemmen RX 0 und RX 1 des Eingangsteils des Teilnehmers 10 ist in Fig. 4 ange deutet. Der Potentialunterschied beträgt hier z. B. 125 mV. Die Schnittpunkte zwischen den beiden Poten tialverläufen sind eindeutig zu erkennen. Jeder Schnittpunkt entspricht einem Komparatorschaltpunkt.

Es wird also deutlich, daß mit Hilfe der gewählten Beschaltung auch in diesem Fehlerfall, also bei Kurz schluß zwischen den Busleitungen B 0 und B 1, mit Sicherheit eine Auswertung der Signale auf dem Daten bus 20 möglich ist.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Busankopplung. Gleiche Teile sind mit gleichen Be zugszeichen versehen.

Auch bei dieser Darstellung ist lediglich ein Teil nehmer 10 des in Fig. 1 dargestellten Netzwerks wie dergegeben. Er ist an einen Datenbus 20 mit einer ersten Busleitung B 1 und einer zweiten Busleitung B 0 angeschlossen.

Der Teilnehmer 10, beispielsweise ein CAN-IC, weist einen Senderteil und ein Empfängerteil auf. Das Sen derteil umfaßt eine erste Treiberstufe T 1 und eine zweite Treiberstufe T 2. Von den Treiberstufen sind hier nur die elektronischen Schaltorgane, die Tran sistoren wiedergegeben. Der Treibertransistor der ersten Treiberstufe T 1 ist mit der ersten Ausgangs klemme TX 1 des Senderteils verbunden. Er liegt an dererseits an Masse. Er wird über eine geeignete Steuerschaltung, beispielsweise einen CAN-Controller, angesteuert. Die Ausgangsklemme TX 1 ist über eine Di ode D 2 und eine Reihenschaltung aus den Widerständen R 41, R 42 mit der ersten Busleitung B 1 verbunden. Die Diode ist so geschaltet, daß ihre Kathode an der Klemme TX 1 liegt. An der Verbindungsstelle der beiden Widerstände R 41 und R 42 ist die Anode einer Diode D 6 angeschlossen deren Kathode an einer Versor gungsspannung von beispielsweise +5 V liegt.

Von der Treiberstufe T 2 ist ebenfalls lediglich ein elektronisches Schaltorgan, ein Transistor wiederge geben, der einerseits an der Ausgangsklemme TX 0 und andererseits an einer Versorgungsspannung VCC liegt. Auch dieser Transistor wird über eine geeignete Steuerschaltung angesteuert.

Die Klemme TX 0 liegt über eine Diode D 1 und über eine Reihenschaltung aus den Widerständen R 31 und R 32 an der zweiten Busleitung B 0. Die Diode D 1 ist so ge polt, daß ihre Anode an der Klemme TX 0 liegt. An der Verbindungsstelle der beiden Widerstände R 31 und R 32 ist die Kathode einer Diode D 5 angeschlossen, deren Anode auf Masse liegt.

Durch die Beschaltung der Ausgangsklemmen des Sende teils werden die Sendetransistoren gegen unzulässig hohe Spannungen auf den Busleitungen geschützt. Dabei werden Spannungen von über 5,7 V auf der Busleitung B 1 und negative Spannungen kleiner 0,7 V auf der Bus leitung B 0 über die Dioden D 5 bzw. D 6 abgeleitet. Bei negativen Spannungen auf der ersten Busleitung B 1 und bei positiven Spannungen, die größer sind als der vorgegebene Wert auf der zweiten Busleitung B 0, sperren die Dioden D 1 bzw. D 2.

Die hier gestrichelt eingezeichneten Busabschluß widerstände R 1 und R 2 werden unabhängig von der An zahl der am Datenbus angeschlossenen Stationen bzw. Teilnehmer nur einmal vorgesehen. Die erste Buslei tung B 1 ist über einen Widerstand R 2 mit einer Versorgungsspannung von beispielsweise +5 V ver bunden, während die zweite Busleitung B 0 über einen Widerstand R 1 und über die Collektor-Emitter-Strecke eines Transistors T 2 an Masse liegt.

Bei der hier gewählten Beschaltung liegen folgende Widerstandswerte vor: R 1 = ¹/₂ R; R 2 = ¹/₂ R; R 31 + R 32 = R 3 = R; R 41 + R 42 = R 4 = R.

Der Empfängerteil des Teilnehmers 10 weist eine erste Eingangsklemme RX 0 auf, die über ein erstes RC- Schaltglied mit der ersten Busleitung B 1 verbunden ist. Dieses Schaltglied umfaßt einen Kondensator C 1 und einen Widerstand R 5. Die zweite Eingangsklemme RX 1 des Empfängerteils des Teilnehmers 10 ist über ein weiteres RC-Schaltglied mit einem Kondensator C 2 und einem Widerstand R 6 mit der zweiten Busleitung B 0 verbunden. Dabei ist zwischen dem Widerstand R 6 und der Busleitung B 0 die Collektor-Emitter-Strecke eines steuerbaren Schaltglieds, hier eines Transistors T 1 geschaltet, dessen Basis mit einer Reihenschaltung 33 aus den Widerständen R 11 und R 12 verbunden ist. Sie liegt dabei an der Verbindungsstelle der beiden Widerstände.

Die Reihenschaltung 33 liegt einerseits an einer Ver sorgungsspannung mit beispielsweise +5 V und anderer seits an Masse. Die Eingänge RX 1 und RX 0 sind im üb rigen mit einem Widerstandsnetzwerk 30 verbunden, das aus zwei Reihenschaltungen 31 und 32 besteht. Die er ste Reihenschaltung 31 weist die Widerstände R 7 und R 8, die zweite Reihenschaltung 32 die Widerstände R 9 und R 10 auf. Die Reihenschaltungen liegen parallel zueinander und einerseits an einer Versorgungsspan nung von beispielsweise +5 V und andererseits an Masse.

Zwischen den beiden Eingangsklemmen RX 0 und RX 1 sind zwei gegenpolig angeordnete Dioden D 3 und D 4 vorge sehen, wobei die Anode der Diode D 3 an der Klemme RX 1 und die Anode der Diode D 4 an der Klemme RX 0 liegt. Die in Fig. 2 vorgesehenen Kondensatoren C 3, die zwischen den Eingangsklemmen und Erde liegen, sind bei diesem Ausführungsbeispiel weggelassen. Sie kön nen jedoch selbstverständlich auch hier eingeschaltet werden.

Im folgenden wird auf der Funktionen der Schaltung näher eingegangen. Die Transistoren der Treiberstufen T 1 und T 2 des Senderteils des Teilnehmers 10 werden von der Steuerschaltung, dem CAN-Controller, gegen phasig angesteuert. Dadurch ergibt sich im rezessiven Fall auf der ersten Busleitung eine Spannung von +5 V und an der zweiten Busleitung B 0 einer Spannung von 0 V. In diesem Fall sperren die Transistoren der Treiberstufen. Dieser Zustand wird mit "1" bezeich net.

Im dominanten Fall leiten beide Transistoren. Dadurch vermindert sich das Potential an der ersten Buslei tung B 1 aufgrund der Widerstände R 2, R 41 und R 42 auf ca. 3,5 V. Dagegen erhöht sich an der zweiten Buslei tung B 0 gemäß dem Teilerverhältnis R 31 + R 32, R 1 das Potential auf ca. 1,5 V. Dieser Zustand wird mit "0" bezeichnet.

Die Funktion des Empfängers entspricht bei fehler freiem Zustand des Datenbusses der des anhand von Fig. 2 erläuterten Ausführungsbeispiels. Auf diese Ausführungen wird hier verwiesen.

Anhand von Fig. 6 wird ein erster Fehlerzustand er läutert, nämlich ein Kurzschluß, einer der beiden Busleitungen gegen Masse oder gegen die Batteriespan nung bzw. ein Leitungsbruch.

In diesem Fall wird das Bussignal über die intakte Busleitung übertragen. Über das zugehörige RC-Schalt glied R 5, C 1 bzw. R 6, C 2 gelangt das Signal an den Eingang RX 0 oder RX 1 des Empfängers. Der jeweils andere, der defekten Busleitung zugeordnete Eingang folgt diesem Pegel mit der gleichen Frequenz aber mit um die Diodendurchlaßspannung reduziertem Pegel. Es ergibt sich immer ein Komparatorschaltpunkt, wie sich aus Fig. 6 ergibt.

In dieser Figur ist unten der Potentialverlauf auf den Busleitungen B 0 und B 1 dargestellt, wobei ein Kurzschluß der ersten Busleitung B 1 mit Masse vor liegt. Der Potentialverlauf an den Eingängen RX 0 und RX 1 des Empfängerteils des Teilnehmers 10 ist oben in Fig. 6 dargestellt. Der mit den Eingängen verbundene Komparator hat bei jedem Schnittpunkt der beiden Potentialverläufe an den Eingangsklemmen einen Schaltpunkt.

Es zeigt sich also, daß auch bei einem Kurzschluß ei ner der Busleitungen bzw. bei einem Leitungsbruch Signale auf dem Datenbus mit Sicherheit ausgewertet werden können.

Anhand von Fig. 7 wird ein weiterer Fehlerfall er läutert, nämlich ein Kurzschluß zwischen den Buslei tungen B 0 und B 1. In der Darstellung sind aufgrund dieses Kurzschlusses die Potentiale auf beiden Bus leitungen identisch.

Um die Funktionsfähigkeit der Datenübertragung auch bei einem Kurzschluß zwischen den beiden Busleitungen zu erhalten, wird in diesem Fall der Busabschluß widerstand R 1 durch das als Transistor T 2 ausgelegte Schaltorgan von der zweiten Busleitung B 0 abgetrennt. Dadurch wird der rezessive Buspegel auf +5 V angehoben und bei symmetrischen Treiberwiderständen eine domi nante Pegeländerung garantiert. Bei der hier ge wählten Gestaltung ergibt sich ein Potential von 1,5 V. Die Symmetrie der Treiberwiderstände wird da durch gewährleistet, daß die Summe der Widerstände R 31 + R 32 bzw. R 41 + R 42 gleich ist.

Zusätzlich sperrt in diesem Fall der Transistor T 1 und unterbricht damit die Ankopplung der zweiten Busleitung B 0 an die Eingangsklemme RX 1 des Eingangs teils des Teilnehmers 10, sobald die Spannung auf der Busleitung ein Potential von mehr als 2 V annimmt. Dazu ist die Basisspannung des Transistors T 1 über den Spannungsteiler 33 mit den Widerständen R 11 und R 12 z. B. auf 2,5 V festgelegt. Dadurch tritt bei Signalspannungen an B 0 von +5 V bzw. 3,5 V an dem Kondensator C 2 des RC-Schaltglieds der zweiten Bus leitung B 0 kein Signalhub auf. Damit wird auch kein Signal an den Eingang RX 1 des Komparators übertragen.

Das Potential am Komparatoreingang RX 1 folgt dem am Eingang RX 0 frequenz- und phasensynchron, jedoch um die Diodendurchlaßspannung der Diode D 3 bzw. D 4 ver mindert. So ist auf jeden Fall ein Komparatorschalt punkt sichergestellt.

Der Potentialverlauf an den Eingangsklemmen RX 0 und RX 1 für diesen Fehlerfall ist ebenfalls in Fig. 7 dargestellt. Aus der Tatsache, daß die Potential kurven Schnittpunkte aufweisen, ist erkennbar, daß der den Eingangsklemmen RX 0 und RX 1 zugeordnete Kom parator Schaltpunkte erreicht. Damit ist auch in die sem Fehlerfall eine Auswertung des an den Buslei tungen liegenden Signals sichergestellt.

Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die für die Busleitung bzw. Eingangs- und Ausgangsklemmen des Teilnehmers 10 genannten Potentialwerte frei wählbar sind. Gegebenenfalls müssen beispielsweise die Wider standswerte u. a. des Widerstandsnetzwerks 30 an an dere Spannungspegel angepaßt werden.

Der Unterschied des in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiels gegenüber dem in Fig. 2 besteht also darin, daß zusätzlich ein Schutz der Transis toren der Treiberstufen T 1 und T 2 des Teilnehmers 10 erreicht wird.

Überdies ist eine weitere Verbesserung des Funktions verhaltens bei Kurzschluß zwischen den Busleitungen B 1 und B 0 gewährleistet. Hier wird noch sichergestellt, daß die durch die Dioden D 5, D 6 und D 7 eintretende Bedämpfung des Nutzsignals im Kurz schlußfall enthält. Statt dessen wird hier die Bus leitung B 0 durch den Transistor T 1 abgetrennt.

Insgesamt wird durch beide Ausführungsbeispiele ein vielfältiger Schutz der zu übertragenden Daten gegen Blockierung der Übertragung durch kurzgeschlossene oder abgefallene Busleitungen gewährleistet. Insbe sondere bei der Verwendung eines Computernetzes in Kraftfahrzeugen ist dieser Schutz von Bedeutung, da aufgrund der Vibrationen die Wahrscheinlichkeit der artiger Fehler besonders groß ist. Dabei wird ein überaus geringer Ruhestromverbrauch von lediglich 25 µA erreicht.

Insbesondere bei Kraftfahrzeugen tritt überdies häu fig das Problem auf, daß einzelne Komponenten auf verschiedenen Potentialen liegen, es handelt sich um sogenannte Masseverschiebungen. Durch die kapazitive Ankopplung der einzelnen Teilnehmer werden auf Masseverschiebungen beruhende Gleichtaktstörungen ausgeschlossen.

Claims

1. Ankopplung eines mindestens ein Sende- und/oder ein Empfangsteil aufweisenden Teilnehmers eines loka len Netzwerks insbesondere eines Kraftfahrzeugs an einen Datenbus mit zwei Busleitungen, gekenn zeichnet durch je einer Busleitung zuge ordnete RC-Schaltglieder, die an ein Wi derstandsnetzwerk geschaltet sind.

2. Ankopplung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Widerstandsnetzwerk zwei parallel geschaltete Reihenschaltungen mit min destens zwei Widerständen aufweist, wobei die eine Seite des Netzwerks an einer Versorgungsspannung und die andere an Masse liegt.

3. Ankopplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Eingang (RX 0) des Empfangsteils des Teilnehmers über einen Kondensator (C 1) und einen Widerstand (R 5) mit der ersten Busleitung (B 1) verbunden ist und der weite Eingang (RX 1) des Empfangteils des Teilnehmers über einen Kondensator (C 2) und einen Widerstand (R 6) mit der zweiten Busleitung (B 0), daß der erste Eingang (RX 0) mit der Verbindungsstelle zweier Widerstände (R 7 und R 8) verbunden ist, die die erste Reihenschaltung des Widerstandsnetzwerks (30) bilden, und daß der zweite Eingang (RX 1) mit der Verbindungsstelle zweier Widerstände (R 9 und R 10) verbunden ist, die die zweite Reihenschaltung des Widerstandsnetzwerks (30) bilden.

4. Ankopplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Verbindungs stelle des Kondensators (C 2) mit dem Widerstand (R 6), die das der zweiten Busleitung (B 0) zugeordnete RC- Schaltglied bilden, mindestens eine Diode (D 5, D 6, D 7) angeschlossen ist, deren Kathode an Masse liegt.

5. Ankopplung nach Anspruch 1 oder Anspruch 3, da durch gekennzeichnet, daß zwischen die zweite Busleitung (B 0) und das zugehörige RC- Schaltglied (C 2, R 6) ein steuerbares Schaltelement (T 1) zwischengeschaltet ist.

6. Ankopplung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß das steuerbare Schalt element als Transistor (T 1) ausgelegt ist, dessen Kollektor-Emitter-Strecke zwischen der zweiten Bus leitung (B 0) und dem RC-Schaltglied (C 2, R 6) liegt, und dessen Basis mit einem Spannungsteiler (R 11, R 12) verbunden ist.

7. Ankopplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß die Ein gänge (RX 0, RX 1) des Empfangsteils des Teilnehmers je weils über einen Kondensator (C 3) an Masse gelegt sind.

8. Ankopplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß die Ein gänge (RX 0, RX 1) des Empfangsteils des Teilnehmers über gegensinnig gepolte Dioden (D 3, D 4) miteinander verbunden sind.

9. Ankopplung eines mindestens ein Sende- und/oder ein Empfangsteil aufweisenden Teilnehmers eines loka len Netzwerks insbesondere eines Kraftfahrzeugs an einen Datenbus mit zwei Busleitungen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekenn zeichnet durch eine zwischen der ersten Busleitung (B 1) und der ersten Klemme (TX 1) des Sen deteils des Teilnehmers liegende Reihenschaltung aus mindestens einem Widerstand (R 4) und mindestens einer Diode (D 2) und durch eine zwischen der zweiten Bus leitung (B 0) und der zweiten Klemme (TX 0) des Sende teils des Teilnehmers liegende Reihenschaltung aus mindestens einem Widerstand (R 3) und mindestens einer Diode (D 1).

10. Ankopplung nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, daß der Widerstandswert der zweiten Klemme (TX 0) zugeordneten Widerstands (R 3) doppelt so groß ist, wie der des der zweiten Klemme (TX 0) zugeordneten Widerstands (R 4).

11. Ankopplung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Busleitung (B 1) über einen Busabschlußwider stand (R 2) mit einer Spannungsquelle verbunden ist und die zweite Busleitung (B 0) über einen Busab schlußwiderstand (R 1) an Massse liegt.

12. Ankopplung nach Anspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, daß der Widerstandswert des an der ersten Busleitung (B 1) liegende Busab schlußwiderstand (R 2) halb so groß ist wie der des der ersten Klemme (TX 1) zugeordnete Widerstand (R 4) und das der Widerstandswert des an der zweiten Bus leitung (B 0) liegende Busabschlußwiderstand (R 1) ge nauso groß ist wie der des der ersten Klemme (TX 1) zugeordnete Widerstand (R 4).

13. Ankopplung eines mindestens ein Sende- und/oder ein Empfangsteil aufweisenden Teilnehmers eines loka len Netzwerks insbesondere eines Kraftfahrzeugs an einen Datenbus mit zwei Busleitungen, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekenn zeichnet durch

- eine zwischen der ersten Busleitung (B 1) und der ersten Klemme (TX 1) des Sendeteils des Teilnehmers liegende erste Reihenschaltung aus mindestens einer Diode (D 2) und zwei Widerständen (R 41, R 42), an deren Verbindungsstelle eine mit einer Spannungsquelle ver bundene Diode (D 6) angeschlossen ist, sowie durch
- eine zwischen der zweiten Busleitung (B 0) und der zweiten Klemme (TX 0) des Sendeteils des Teilnehmers liegende zweite Reihenschaltung aus mindestens einer Diode (D 1) und zwei Widerständen (R 31; R 32), an deren Verbindungsstelle eine an Masse liegende Diode (D 5) angeschlossen ist.

14. Ankopplung nach Anspruch 13, dadurch ge kennzeichnet, daß die Summe der Wider standswerte der ersten Reihenschaltung (R 41, R 42) und der zweiten Reihenschaltung (R 31, R 32) gleich ist.

15. Ankopplung nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Busleitung (B 1) über einen Busabschlußwiderstand (R 2) mit einer Spannungsquelle verbunden ist und daß die zweite Bus leitung (B 0) über einen Busabschlußwiderstand (R 1) und ein steuerbares Schaltelement (T 2) an Masse liegt.

16. Ankopplung nach Anspruch 15, dadurch ge kennzeichnet, daß das steuerbare Schalt element als Transistor (T 2) ausgelegt ist, dessen Kollektor-Emitter-Strecke zwischen dem an der zweiten Busleitung (B 0) angeschlossenen Busabschlußwiderstand (R 1) und Masse liegt.

17. Ankopplung nach Anspruch 15 oder 16, da durch gekennzeichnet, daß die Wi derstandswerte der mit den Busleitungen (B 0, B 1) ver bundenen Abschlußwiderstände (R 1, R 2) gleich groß sind, wobei die Werte der Busabschlußwiderstände (R 1, R 2) halb so groß sind, wie die Summe der zwischen der ersten Klemme (TX 1) des Sendeteils des Sendeteilnehmers der ersten Busleitung (B 1) liegende Widerstände (R 41, R 42) und/oder der zwischen der zwei ten Klemme (TX 0) des Sendeteils des Teilnehmers und der zweiten Busleitung (B 0) liegenden Widerstände (R 31, R 32).