JPH06505140A - モノリシック集積回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 送信機出力段 従来の技術 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念による、少なくとも１つの制御ユニット とデータ伝送路とを有するデータ伝送系に対する送信機出力段に関する。

データ伝送系、例えばコントローラーエリア−ネットワーク−バスシステム（Ｃ ＡＮ−バスシステム）に対する送信機出力段は公知である。この種の送信機出力 段を用いて、データバスシステム（例えばＣＡＮ−コントローラ）の制御ユニッ トのデジタル信号がデータバスに出力される。他方では、送信機出力段がデータ バスの反作用によって障害を受けるか又は完全に損なわれるようなことが避けら れなければならない０例えば１つ又は複数のデータ伝送路の、アースへの短絡か 又は電圧給電部への短絡等が生じ得る。またデータ伝送路への電磁的な障害信号 がひいては送信機出力段に影響を及ぼすようなことも考えられる。公知の送信機 出力段における欠点は、当該出力段の所要スペースが比較的高いためにその適用 範囲が制限されることである０例えばこの種の送信機出力段を自動車のＣＡＮ− バスシステムに用いる場合には、回路を可及的に小さく設計することが必要不可 欠である。その上さらに公知の送信機出力段の組立ての際には、後日システム全 体の機能障害につながるようなエラーが生じる可能性がある。さらに個々の構成 要素の数が多いことは送信機出力段の故障の確率が非常に高いことにつながる。

発明の利点 本発明による送信機出力段は、わずかなスペースしか必要とせず、簡単に取付け が可能であるという利点を有する。そのため送信機出力段に対する製造コストも 、（送信機出力段が集積化されている）システム全体に対する製造コストも格段 に低減され得る。さらに本発明による送信機出力段を用いればシステムの故障率 も低減され得る。このことは例えば次のようなことによって達成される。すなわ ち送信機出力段の全ての回路素子を半導体基板に取り付けること、つまり回路全 体をモノリシックに集積化することによって達成される。

本発明による送信機出力段の有利な実施形態では、パスシステムのデータ伝送路 の各々にスイッチング段が配置される。このような配置構成により最適な耐干渉 性が達成される。

本発明による送信機出力段の別の有利な実施形態では、出力段回路の構成要素が 有利には直列回路中に配置される。すなわち構成要素相互間での反作用が最小化 される。個々の構成要素の製造のための基板上での異なる領域への拡散の際には 寄生的な構成部分が生じる。この寄生的構成部分は個々の回路素子に影響を及ぼ す０本発明による送信機出力段のレイアウトと回路技術的に選択された配置構成 により前記のような反作用と寄生的構成部分は低減ないし最小化される。

本発明による送信機出力段の別の有利な実施形態では、出力段回路の複数の電子 スイッチに別個の前置ドライバ段が配置される。このような構成により回路にお ける信号遅延が格段に低減される。つまりデジタル信号を比較的速い伝送速度で 伝送することができる。

本発明による送信機出力段の別の有利な実施形態では、抵抗がデータ伝送路の端 子に配置される。このような構成により抵抗の相応の選定によって送信機とデー タバスとの相互作用が制御され得る。

別の有利な実施形態では、複数の抵抗が拡散手法によって製造可能である。これ らの抵抗はいわゆる浮遊ウェル（ｆｌｏａｔｅｎｄｅｎ　Ｗａｎｎｅ）内に存在 するように構成される。抵抗トポグラフィの構成設計により、電磁的な障害の際 ないしは接続端子ＣＡＮＨ又はＣＡＮＬのアースないし電圧給電部への短絡の際 に電流が制限され得る。それにより送信機出力段ないしその構成要素が損なわれ るようなこと、あるいは構成要素の誤機能が生じるようなことはない。その上さ らに前記のような構成により出力段の内部抵抗が安定化される。それにより送信 機出力段のスイッチング特性が非常に良好にＣＡＮ−パスに調整可能である。

さらに本発明による送信機出力段の別の有利な実施形態では、抵抗の製造によっ て生じる、浮遊ウェル内の寄生的な構成部分（例えば寄生トランジスタ）が補償 回路と組み合わされる。それによりこれらの寄生的構成部分の作用が除去される 。このような手段により送信機出力段のスイッチング特性が最適に調整され得る 。

本発明による送信機出力段の別の有利な実施形態では、補償回路がダイオードと して構成される。

本発明による送信機出力段の別の有利な実施形態では、出力段回路、特に該回路 のダイオードが次のように構成される。すなわち所属のデータ伝送路がアースへ 短絡した場合又は電圧給電部へ短絡した場合及び／又はアースのずれの場合に送 信機出力段の構成要素を通って流れる電流が制限され、構成素子の誤機能動作が 避けられる。このような構成によりこれらの構成要素の障害ないし完全な損傷が 最小限に留められる。

図面 図１は送信機出力段とＣＡＭパスとを有するＣＡＭドライバのブロック回路図で ある。

図２は別個の送信機出力段の基本回路図である。

実施例の説明 本発明による送信機出力段は基本的に任意のデータ伝送装置に対して用いること ができる。

次に本発明による送信機出力段をＣＡＭパスシステムに基づいて以下に説明する 。

図１にはＣＡＭドライバ１が示されている。このＣＡＮドライバ１の回路素子部 は破線で囲まれている。

ＣＡＮドライバ１には適切な線路Ｌｌ及びＬ２を介してＣＡＮバスＣＢが接続さ れている。このＣＡＭバスＣＢはここでは２線式バスとして構成されている。

これらの線路Ｌｌ及びＬ２を介して信号が、一方ではドライバからパスへ伝送さ れ、他方では逆方向にすなわち出力段からパスへと伝送される。これらの線路は ＣＡＮドライバの接続点ＣＡＮＨ及びＣＡＮＬに接続されている。

図１によるＣＡＮドライバｌは別の端子、すなわち端子＋ＶＣＣとｖＳＳを存し ている。端子＋ｖＣＣには正の電圧給電部が接続され得る。端子ｖＳＳは例えば アースされる。

ここでは図示されていない制御回路ないしＣＡＭコントローラの信号は、線路Ｌ ３を介して端子ＴＫＯに印加される。

端子ＲＸＯに印加された信号は線路Ｌ４を介して、また端子ＲＸＩに印加された 信号は線路Ｌ５を介してここでは図示されていないＣＡＮコントローラに出力さ れる。

接続端子＋ＶＣＣには送信機出力段の第１の出力段回路Ｅｌが接続されている。

この第１の出力段回路Ｅ１は、端子ＣＡＭＨに配属されている。第１の出力段回 路Ｅ１は第１のダイオードＤＩを有している。このダイオードＤｉのアノードは 端子＋ｖＣＣに接続されている。該ダイオードＤＩは導電的にＭＯ３＋−ランジ スタＴＩと接続されている。このトランジスタＴＩはここではディプレッション 形ＭＯ３電界効果トランジスタとして構成されている。ダイオードＤ１のカソー ドはトランジスタＴ１のドレン端子りとバルク端子Ｂに接続されている。トラン ジスタのソース端子Ｓは抵抗Ｒ１を介して端子ＣＡＮＨに接続されている。ここ に示されているトランジスタＴＩはＰチャネル電界効果トランジスタとして構成 されている。

トランジスタＴ１のゲート端子Ｇはここでは簡略に示されているドライバ回路３ に接続されている。

送信機出力段の第２の出力段回路Ｅ２は端子ＣＡＮＬと端子ｖＳＳとの間に設け られている。ここでは抵抗Ｒ２が端子ＣＡＮＬに直接接続されている。この抵抗 Ｒ２は他方でダイオードＤ２のアノードに接続されている。このダイオードＤ２ のカソードは第２のトランジスタ（Ｔ２）のソース端子Ｓに接続されている。

このトランジスタＴ２も同様にディプレッション形ＭＯ８電界効果トランジスタ として構成されている。このトランジスタＴ２のバルク端子Ｂとドレン端子りは 相互に接続されて端子ＶＳＳに接続されている。第２のトランジスタＴ２のゲー ト端子Ｇも、簡略に示されているドライバ回路５の出力側に接続されている。

出力段回路Ｅｌ及びＥ２の２つのドライバ回路３及び５は線路Ｌ６及びＬ７を介 して遮断論理回路７によって制御される。この論理回路７は出力段トランジスタ ＴＩ及びＴ２を短絡又は誤った極付けの際に損傷から保護するために用いられる 。この回路は公知形式の回路なのでここでのその詳細な説明は省く。

ＣＡＭコントローラの信号は線路Ｌ３及び端子ＴＸＯを介して遮断論理回路７の 入力線路Ｌ８に印加される。この論理回路７はその他にＡＮＤ回路９を有してい る。このＡＮＤ回路の入力線路Ｌ９及びＬＩＯは補償回路１１及び１３を介して 端子ＣＡＮＨ及びＣＡＮＬに接続されいている。

端子Ｃ：ＡＮＨに印加されるＣＡＮバスＣＢの信号は、線路Ｌｌｌを介してコン パレータ１１の第１の入力側に印加される。このコンパレータ１１の第２の入力 側には例えば８ｖの固定の基準電圧が印加される。

線路Ｌ１３を介して端子ＣＡＮＬに印加されるＣＡＮパスＣＢの信号は、コンパ レータ１３の第１の入力側に印加される。このコンパレータ１３の第２の入力側 には例えば８ｖの基準電圧が印加される。

ＣＡＭドライバ１はさらにもう１つの分圧器１５を有している。この分圧器１５ により端子ＲＸＩには、ドライバ構成要素の別の回路に対する外部基準電圧が印 加される。

ＣＡＮドライバ１は入力コンパレータ１７を有している。該コンパレータ１７の 第１の入力側には線路Ｌ１５を介して端子ＣＡＭＨの信号が印加され、該コンパ レータ１７の第２の入力側には線路Ｌ１７を介して端子ＣＡＮＬの信号が印加さ れる。これはすなわち入力コンパレータ１７の入力側にはＣＡＮパスＣＢから供 給される信号が印加されることを意味する。

入力コンパレータ１７の出力側は線路Ｌ１９を介して端子ＲＸＯと接続されてい る。この端子に印加される信号は線路Ｌ４を介してＣＡＮコントローラに出力さ れる。

図１にはＣＡＮパスシステムからの一部が示されている。このパスシステムのＣ ＡＭバスＣＢは２線式パスとして構成されている。これは例えば自動車に用いる ことができる。ＣＡＭパスに存在する信号は線路Ｌｌ及びＬ２を介してＣＡＭド ライバ１の端子ＣＡＮＨ及びＣＡＮＬに印加され、入力コンパレータ１７によっ て処理され、線路ＬＬ４及び端子ＲＸＯを介してＣＡＮコントローラへ出力され る。これとは反対に、ＣＡＮコントローラの信号は端子ＴＸＯ及び遮断論理回路 ７を介して送信機出力段の出力段回路Ｅｌ及びＥ２に印加され、それによって端 子ＣＡＮＨ及び端子ＣＡＮＬに到達する。このようにＣＡＮコントローラから出 力された信号は線路ＬＬ及びＬ２を介してＣＡＮパスへ出力され得る。

よりわかりやすくするために図２には送信機出力段１８がさらに別個に示されて いる。この場合図１と図２との間で共通する部分には同じ符号が付されている。

端子子ＶＣＣには線路Ｌ２１が接続されている。これに対して端子ｖＳＳには線 路Ｌ２３が導電的に接続されている。第１のスイッチング段Ｅｌに配属されてい る第１の前置ドライバ３は一方で線路Ｌ２１に接続され、すなわち電圧給電部子 ｖＣＣに接続され、他方で線路Ｌ２３に接続されている。この線路Ｌ２３はここ ではアースされている。前置ドライバ３の出力側は第１のトランジスタＴ１のゲ ート端子Ｇに接続されている。このトランジスタＴＩは前記したようにＭＯ８電 界効果トランジスタとして構成されている。

第１の出力段回路Ｅ１の抵抗Ｒ１はここでは浮遊ウェル内に存在するように構成 されている（これは図中に破線で囲んで示されている）、このことのためにＰ形 拡散領域がｎ形エピタキシャル領域内に挿入されている。この場合ウェル（Ｗａ ｎｎｅ）とその他の基板との相互作用による寄生的な構成部分として寄生トラン ジスタが生じる。この寄生トランジスタにより送信機出力段全体の機能が損なわ れる。それ故ここには補償回路が設けられる。この補償回路はここではダイオー ドＤＩＯとして構成されている。前記寄生トランジスタは、抵抗Ｒ１の浮遊ウェ ルをダイオード１０を介して電圧給電部子■ＣＣに接続させるような構成によっ て除去される。すなわち抵抗Ｒ１にダイオードＤ１０が配属される。このダイオ ードＤＩＯのカソードは抵抗のウェルに接続され、該ダイオードＤＩＯのアノー ドは線路Ｌ２１に、すなわち電圧給電部子ｖＣＣに接続される。

相応にスイッチング段Ｅ２は構成される。いずれにせよここでは、次の点に留意 すべきである。すなわち直列に接続された構成素子、ダイオードＤ２、電子スイ ッチＴ２及び抵抗Ｒ２の配置構成が第１のスイッチング段Ｅｌに比して変更され ている点に留意すべきである（−そうでないとダイオードＤＩの寄生的構成素子 がその他の場合に小さな同相成分領域しか許容されなくなるからである−）。Ｍ Ｏ３電界効果トランジスタとして構成された第２のスイッチング段Ｅ２のトラン ジスタＴ２は、線路Ｌ２３に、すなわちアースに直接接続され、該トランジスタ Ｔ２のドレン端子りはダイオードＤ２のカソードに接続され、該ダイオードＤ２ のアノードは他方で抵抗Ｒ２に接続されている。この抵抗Ｒ２の第２の端子はデ ータバスＣＢの第２の線に配属される端子ＣＡＮＬに接続される。

抵抗Ｒ２もいわゆる浮遊ウェル内に存在するように構成されている。この抵抗Ｒ ２はＰ形拡散領域をｎ形エピタキシャル領域内に形成することによって製造され る。この場合も寄生的な構成部分、すなわち基板との相互作用によるトランジス タが生じる。この寄生トランジスタの作用も、ダイオードとして構成されだ補償 回路、すなわちダイオードＤ２０によって除去される。このダイオードＤ２０の カソードも抵抗Ｒ２のウェルに接続されている。これに対してダイオードＤ２０ のアノードは、線路Ｌ２１に接続されており、それによって電圧給電部子ｖＣＣ に接続される。

トランジスタＴ２のゲート端子Ｇは、当該スイッチング段Ｅ２に配属されている 前置ドライバ５に接続されている。この前置ドライバ５も一方で線路Ｌ２１に接 続され、他方でアースないし線路Ｌ２３に接続されている。

前置ドライバ３及び５に伝送された信号（これは最終的にＣＡＭコントローラに よって供給される）は前置ドライバ入力側において破線で示されている。

特に図２に示されている送信機出力段１８は、例えば非常に多くのノイズ信号が 生じる自動車におけるデータ伝送系ないしＣＡＮバスシステムに対して構成され ている。送信機出力段は、ＣＡＭバスシステムＣＢへの低抵抗な結合のために特 にノイズ信号にさらされる。このノイズ信号は一方ではデータバス線路のアース 又は電圧給電部への短絡により発生し、他方ではアースのずれによって生じる。

スイッチング段Ｅ１及びＲ２の個々の構成要素は次のように配置構成されている 。すなわちこの種のノイズ信号（これは電磁的影響に基づくものでもあるンの発 生の際に送信機出力段の損傷と構成要素の誤機能動作が回避されるように配置構 成されている。

例えば抵抗Ｒ１及びＲ２がスイッチング段を通る電流をピークノイズの際に制限 する。このピークノイズは電磁的な信号又は短絡によって生ぜしめられる。同時 に送信機出力段の内部抵抗が安定化される。それにより送信機出力段の終端され たパスシステムへの反射の少ない接続が補償され続ける。

ダイオードＤ１及びＤ２はスイッチング段の内部で次のように配置されるかない し次のように（送信機出力段の製造の際に）作製される。すなわち送信機出力段 がバス線路の、バッテリないしアースへの短絡の際に、つまり接続端子ＣＡＮＨ 及びＣＡＮＬの、端子十ＶＣＣに対する短絡の際に、保護されると同時に機能状 態が完全に維持されるように配置されるかないし作製される。それと同時にアー スのずれが回路構成要素の損傷又は構成部分の誤機能動作を生ぜしめないことが 補償される。ＣＡＮコントローラの出力側と出力段トランジスタＴｌ及びＴ２と の間に挿入されている前置ドライバ３及び５によって送信機出力段１８の最小の 遅延時間が補償される。それにより比較的速いデータ伝送速度の送信信号の伝送 に対しても適するものとなり、ひずみも最小となる。

゛　総体的に、モノリシックに集積化された送信機出力段は非常に小さく構成す ることができＣＡＮドライバ内に集積することができる。それによりこの種の送 信機出力段ないし所属のドライバの、（これらの構成要素を収納する）自動車に おける制御回路への押入ないし組み付けは、非常に層重でコストのかからないも のとなる。さらに挿入された後のこの種の構成要素群の故障の可能性も非常に低 いものである。なぜなら例えば機械的な負荷が高まった場合にも個々の回路素子 の電気的な接続が補償されるからである。他方では個別に構成された回路におい てよりも当該回路における線路（例えば線路ワイヤ等）が振動によって実質的に 破断されるようなことはない。

フロントページの続き （７２）発明者　エルブラハト、　ベルトールトドイツ連邦共和国　Ｄ　−７４ １０ロイトリンゲン　レーダーシュトラーセ　１０２

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくとも１つの制御ユニットとデータ伝送路とを有するデータ伝送系、例 えば少なくとも１つのＣＡＮコントローラとＣＡＮバス（ＣＢ）とを有するＣＡ Ｎパスシステム用の送信機出力段において、送信機出力段の個々の回路素子がモ ノリシックに集積化されていることを特徴とする送信機出力段。
2. ２．前記チータパス（ＣＢ）の各データ伝送路にスイッチング段（Ｅ１，Ｅ２） が配属されている請求の範囲第１項記載の送信機出力段。
3. ３．前記スイッチング段（Ｅ１，Ｅ２）の構成要素は例えば直列回路内に当該構 成要素相互間で基板を介しての反作用が最小化されるように配置されている、請 求の範囲第１項又は２項記載の送信機出力段。
4. ４．前記スイッチング段は、電子スイッチ、例えばＭＯＳ電界効果トランジスタ （Ｔ１，Ｔ２）を有しており、該トランジスタ（Ｔ１，Ｔ２）にはそれそれドラ イバ段（３，５）が配属されている、請求の範囲第１項〜３項いずれか１項記載 の送信機出力段。
5. ５．前記出力段回路（Ｅ１，Ｅ２）の構成要素は，抵抗（Ｒ１，Ｒ２）がデータ 伝送路の端子（ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬ）に直接接続するように配置されている、請 求の範囲第１項〜４項いずれか１項記載の送信機出力段。
6. ６．前記抵抗（Ｒ１，Ｒ２）は浮遊ウエル内に存在するように構成されている、 請求の範囲第１項〜５項いずれか１項記載の送信機出力段。
7. ７．前記スイッチング段（Ｅ１，Ｅ２）、例えば該スイッチング段の抵抗は、障 害の場合、例えば電磁的な障害の場合に、電流が制限され及び／又は送信機出力 段の内部抵抗が安定化されるように構成されている、請求の範囲第１項〜６項い ずれか１項記載の送信機出力段。
8. ８．前記抵抗（Ｒ１，Ｒ２）の寄生的な構成部分、例えば寄生トランジスタに補 償回路（Ｄ１０，Ｄ２０）が配置されている、請求の範囲第１項〜７項いずれか １項記載の送信機出力段。
9. ９．補償回路としてダイオード（Ｄ１０，Ｄ２０）が選択され、該ダイオード（ Ｄ１０，Ｄ２０）は例えば送信機出力段（１８）の電圧給電部（＋ＶＣＣ）と接 続されている、請求の範囲第１〜８項項記載の送信機出力段。
10. １０．前記スイッチング段（Ｅ１，Ｅ２）、例えば該スイッチング段のダイオー ド（Ｄ１，Ｄ２）は、データ伝送路及び／又は所属の端子（ＣＡＮＨ，ＣＡＮＬ ）の、アース又は電圧給電部への短絡の際、及び／又はアースずれの際に、当該 送信機出力段（１８）の構成要素を通って流れる電流が回避されるか又は制限さ れるように構成されている、請求の範囲第１項〜９項いずれか１項記載の送信機 出力段。