KR100665414B1 - 통신 버스로부터의 신호 내의 공통 모드 성분을 억제하는 회로 - Google Patents

통신 버스로부터의 신호 내의 공통 모드 성분을 억제하는 회로 Download PDF

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Abstract

본 발명에서 CAN 버스(bus)의 버스 단자(2,4)상의 차 신호(difference signal)내의 공통 모드 성분(common mode component)은 버스 단자(2,4)사이의 전압 분배기(6A,6B,8,10,12A,12B)의 공급 단자(28,32)와 중심 탭(16)사이에 연결된 네 개의 트랜지스터(M1-M4)에 의해서 상쇄된다. 이러한 결과로서, 중심 탭(16)상의 전압은 실질적으로 보다 작은 정도에서 변하거나 전혀 변하지 않는다. 따라서, 입력단(22,24)에서 보다 작은 공통 모드 스윙(common mode swing)을 가지는 더욱 간단한 차동 증폭기(20)를 이용하는 것이 가능하다. 더욱이, 전압 분배기에 대해 선택된 감쇠 인자(attenuation factor)는 더욱 작을 수 있으며, 그 결과로서, 차동 증폭기(20)에서의 더욱 높은 차 전압(difference voltage)이 이용가능하다.

Description

통신 버스로부터의 신호 내의 공통 모드 성분을 억제하는 회로{CIRCUIT FOR SUPPRESSING A COMMON MODE COMPONENT IN A SIGNAL FROM A CAN COMMUNICATION BUS}
본 발명은
- 공급 전압의 연결을 위한 제 1 공급 단자 및 제 2 공급 단자와,
- 각각의 통신 버스 선(respective wires of the communication bus)의 연결을 위한 제 1 버스 단자 및 제 2 버스 단자와,
- 제 1 버스 단자와 제 2 버스 단자사이에 연결된 전압 분배기(voltage divider)와,
- 전압 분배기의 탭(tap)에 연결된 입력을 가지는 차동 증폭기(differential amplifier)와,
- 전압 분배기의 중심 탭(tap)을 제 2 공급 단자에 연결하는 제 1 전류 도전 소자와,
- 전압 분배기의 중심 탭을 제 2 공급 단자에 연결하는 제 2 전류 도전 소자
를 포함하는 통신 버스(communication bus)로부터의 신호에서의 공통 모드 성분(common mode component)을 억제하는 회로에 관한 것이다.
이러한 회로는 소위 제어기 영역 네트워크(Controller Area Network)(CAN) 버스 시스템에서 이용되는데, 이것은 특히 차량에서 이용된다. 이러한 통신 버스는 정보의 송신 및 수신을 위한 제 1 및 제 2 버스 단자에 연결된 송수신기(transceiver(transmitter/receiver))를 가지는데, 이것은 2개의 선(wire)의 통신 버스에 대한 차 신호(difference signal)로 전송된다. 통상적으로 CANH 및 CANL로 불리우는 상기 2개의 버스 선은 그 길이가 길며, 고주파수 전자기 간섭에 민감하다. 이러한 간섭은 양 선(wire)에 동일한 효과를 미쳐서, 결과적으로 상이한 신호내의 공통 모드 성분(common mode component)으로 나타난다.
통상적인 회로에서 전압 분배기는 버스 선(CANH,CANL)상의 신호 전압을 감쇠시켜서 공통 모드 성분을 억제한다. 통상적으로 저항인 두 개의 전류 도전 소자에 의하여, 전압 분배기의 중심 탭은 고정된 전압-주로 공급 전압의 1/2-에 세팅(setting)된다. 차동 증폭기에 의해서 처리될 감쇠된 신호는 탭에서 이용가능하다. 감쇠의 결과로, 유용한 차 신호(difference signal) 역시 마찬가지로 감쇠된다. 감쇠 인자(attenuation factor)의 선택은 차동 증폭기의 공통 모드 스윙(common mode swing) 및 직면한 최대 공통 모드 전압(envisaged maximum commom mode voltage)에 따라 변하여 절충된다. 유용한 신호의 검출은 감쇠가 심해짐에 따라 더욱 부정확해진다.
본 발명의 목적은 개선된 특성을 가지는 공통 모드 성분을 억제하는 회로를 제공하는 것이다. 이러한 목적에서, 도입부에서 정의된 타입의 회로는
- 병렬적으로 배치되며, 전압 분배기의 부가하는 탭(taps)에 연결된 제어 전극을 가지는 제 1 도전 타입의 제 1 트랜지스터 쌍을 포함하는 제 1 전류 도전 소자와,
- 병렬적으로 배치되며, 전압 분배기의 부가하는 탭에 연결된 제어 전극을 가지는 제 2 도전 타입의 제 2 트랜지스터 쌍을 포함하는 제 2 전류 도전 소자
라는 점에서 그 특징을 가진다.
이러한 수단에 기인하여, 중심 탭(center tap)상의 공통 모드 전압 변화는 버스 선(CANH,CANL)상의 공통 모드 전압 변화에 따라 적게 변하게 된다. 이러한 결과로서, 차동 증폭기는 보다 작은 공통 모드 스윙(common mode swing)을 다룰 필요가 있으며, 따라서 보다 단순한 설계가 가능해진다. 전압 분배기에 대하여 선택된 감쇠 인자(attenuation factor) 또한 더욱 작을 수 있으며, 그 결과, 차동 증폭기의 입력에서의 유용한 차 신호(difference signal)는 더욱 커진다. 이것은 차 신호(difference signal) 검출의 정확도 및 스피드(speed)를 개선시킨다.
국제 출원 WO 98/28886의 도 2는 공통 모드 성분을 억제하며, 차동 증폭기와 병렬로 배치된 반대 도전 타입의 두 개의 트랜지스터 쌍을 가지는 회로를 도시함은 주지되어야 한다. 그러나, 이러한 공지된 증폭기는 전압 분배기를 가지지 않으며, 차동 증폭기 및 트랜지스터 쌍은 상이하게 연결된다.
본 발명은 수반하는 도면을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 통신 버스로부터의 신호내의 공통 모드 성분을 억제하는 공지된 회로,
도 2는 본 발명에 따른 통신 버스로부터의 신호내의 공통 모드 성분을 억제하는 회로.
도 1은 통신 버스로부터의 신호내의 공통 모드 성분을 억제하는 공지된 회로를 도시한다. 상기 회로는 CAN 버스 시스템의 수신기의 일부를 도시하지만, 다른 2-선 신호 전송 시스템(two-wire signal transmission system)에도 이용될 수 있음은 명백하다. 버스 선(bus wires)(CANH,CANL)을 통해서 전송된 데이터 신호는 수신기에 의해서 수신된다. 버스 선(CANH,CANL)은 각기 제 1 버스 단자(2) 및 제 2 버스 단자(4)에 연결되며, 그 사이에 직렬로 배치된 4개의 저항(6,8,10,12)을 포함하는 전압 분배기가 연결된다. 저항(6)은 제 1 버스 단자(2)와 제 1 탭(the first tap)(14)사이에 연결되며, 저항(8)은 제 1 탭(14)과 중심 탭(16)사이에 연결되며, 저항(10)은 중심 탭(16)과 제 2 탭(18)사이에 연결되며, 저항(12)은 제 2 탭(18)과 제 2 버스 단자(4)사이에 연결된다. 차동 증폭기 또는 비교기(20)는 각기 제 1 탭(14) 및 제 2 탭(18)에 연결된 입력(22,24)을 가진다. 제 1 전류 도전 소자-본 경우에서는 저항(26)-는 중심 탭(16)과 양 공급 전압(a positive supply voltage)(VP)을 이용한 양 공급 단자(positive supply terminal)(28)사이에 연결된다. 제 2 전류 도전 소자-본 경우에서는 저항(30)-는 중심 탭(16)과 접지부(ground)에 연결된 음 공급 단자(negative supply terminal)(32)사이에 연결된다.
저항(26,30)은 차동 증폭기(20)의 입력(22,24)상의 차 신호(difference signal)의 동작점(operating point)을 정의한다. 저항(6,8,10,12)을 포함하는 전압 분배기는 버스 선(CANH,CANL)상의 차 신호(difference signal)내의 공통 모드 성분을 감쇠시키며, 이러한 성분을 차동 증폭기(20)의 입력(22,24)에서 조정될 수 있는 범위내로 가져온다. 그러나, 감쇠의 결과로서 유용한 차 신호 성분 또한 감쇠되는데, 이것은 유용한 차 신호 검출의 정확도 및 스피드 측면에서 바람직하지 않다.
도 2는 본 발명에 따른 통신 버스로부터의 신호내의 공통 모드 성분을 억제하는 회로를 도시한다. 저항(6)은 제 1 버스 단자와 제 3 탭(34)사이의 저항(6A) 및 제 3 탭과 제 1 탭(14)사이의 저항(6B)으로 나누어진다. 마찬가지로, 저항(12)은 제 2 버스 단자(4)와 제 4 탭(26)사이의 저항(12A) 및 제 4 탭(36)과 제 2 탭(18)사이의 저항(12B)으로 나누어진다. 저항(26)은 병렬로 배치되며, 자신의 제어 전극 또는 게이트가 제 3 탭(34) 및 제 4 탭(36)에 각기 연결된 2개의 PMOS 트랜지스터(M1,M2)로 대체된다. 마찬가지로, 저항(30)은 병렬로 배치되며, 자신의 제어 전극이 제 3 탭(34) 및 제 4 탭(36)에 각기 연결된 2개의 NMOS 트랜지스터(M3,M4)로 대체된다. 원하는 경우에는, MOS 트랜지스터를 대신하여 바이폴라 트랜지스터(bipolar transistor)가 이용될 수 있다.
예를 들면, 제 1 버스 터미널(2)상의 전압이 증가하는 경우에, 트랜지스터(M3)의 게이트 전압은 증가하며, 트랜지스터(M1)의 게이트 전압은 감소한다. 이러한 결과로, 중심 탭(16)상의 전압은 감소한다. 제 1 버스 단자(2)상의 전압이 감소하는 경우에는 이와는 반대되는 현상이 발생하여, 중심 탭(16)상의 전압이 증가한다. 이와 동일한 현상은 제 2 버스 단자(4)상의 전압 변화에 대한 응답에서도 유효하다. 따라서, 공통 모드 성분은 상쇄된다. 저항의 비(proportion)와 트랜지스터의 크기를 적절히 선택함으로써, 제 1 탭(14)상의 전압 및 제 2 탭(18)상의 전압은 실질적으로 버스 단자(2,4)상의 공통 모드 전압에 영향을 받지 않게 된다. 게이트 전압이 양 공급 전압(VP)보다 높아지거나 접지 전위(ground potential)보다 낮아지는 경우에도 회로의 정확한 동작은 유지된다.
공통 모드 성분을 상쇄함으로써, 입력단에서 보다 작은 공통 모드 스윙을 가지는 차동 증폭기 또는 비교기를 이용하는 것이 가능해진다. 더욱이, 전압 분배기의 감쇠 인자는 줄어들 수 있으며, 그 결과로서 보다 높은 유용한 차 전압이 입력단(22,24)에서 얻어진다. 이것은 차 신호 검출기의 정확도 및 스피드를 개선시킨다.

Claims (2)

  1. 통신 버스로부터 신호 내의 공통 모드 성분(common mode component)을 억제하는 회로에 있어서,
    공급 전압에의 연결을 위한 제 1 공급 단자(28) 및 제 2 공급 단자(32)와,
    통신 버스(communication bus)의 각각의 선(wire)(CANH,CANL)의 연결을 위한 제 1 버스 단자(2) 및 제 2 버스 단자(4)와,
    상기 제 1 버스 단자(2)와 상기 제 2 버스 단자(4) 사이에 연결된 전압 분배기(voltage divider)(6,8,10,12)와,
    상기 전압 분배기의 탭(tap)(14,18)에 연결된 입력단(22,24)을 가지는 차동 증폭기(differential amplifier)(20)와,
    상기 전압 분배기의 중심 탭(16)을 상기 제 1 공급 단자(28)에 연결하는 제 1 전류 도전 소자(26)와,
    상기 전압 분배기의 중심 탭(16)을 제 2 공급 단자에 연결하는 제 2 전류 도전 소자(30)를 포함하되,
    상기 제 1 전류 도전 소자(26)는, 병렬적으로 배치되며 상기 전압 분배기의 추가적인 탭(34,36)에 연결된 자신의 제어 전극을 가지는 제 1 도전 타입의 제 1 트랜지스터 쌍(a first pair of transistors)(M1,M2)을 포함하며,
    제 2 전류 도전 소자(30)는, 병렬적으로 배치되며 상기 전압 분배기의 추가적인 탭(34,36)에 연결된 자신의 제어 전극을 가지는 제 2 도전 타입의 제 2 트랜지스터 쌍(M2,M4)을 포함하는
    공통 모드 성분 억제 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 분배기의 추가적인 탭(34,36)은 상기 차동 증폭기(20)의 입력단(22,24)에 연결된 탭(14,18)보다 중심 탭(16)으로부터 더 멀리 떨어져 위치하는 공통 모드 성분 억제 회로.
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