RU2700170C2 - Абонентская станция для шинной системы и способ уменьшения кондуктивной помехоэмиссии в шинной системе - Google Patents

Абонентская станция для шинной системы и способ уменьшения кондуктивной помехоэмиссии в шинной системе Download PDF

Info

Publication number
RU2700170C2
RU2700170C2 RU2016122497A RU2016122497A RU2700170C2 RU 2700170 C2 RU2700170 C2 RU 2700170C2 RU 2016122497 A RU2016122497 A RU 2016122497A RU 2016122497 A RU2016122497 A RU 2016122497A RU 2700170 C2 RU2700170 C2 RU 2700170C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
digital
voltage
channel mos
bus
output
Prior art date
Application number
RU2016122497A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2016122497A (ru
RU2016122497A3 (ru
Inventor
Штеффен ВАЛЬКЕР
Аксель ПАННВИТЦ
Original Assignee
Роберт Бош Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Роберт Бош Гмбх filed Critical Роберт Бош Гмбх
Publication of RU2016122497A publication Critical patent/RU2016122497A/ru
Publication of RU2016122497A3 publication Critical patent/RU2016122497A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2700170C2 publication Critical patent/RU2700170C2/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0264—Arrangements for coupling to transmission lines
    • H04L25/0272—Arrangements for coupling to multiple lines, e.g. for differential transmission
    • H04L25/0274—Arrangements for ensuring balanced coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/04—Modifications for accelerating switching
    • H03K17/041—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/04106—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit in field-effect transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K17/6871—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors the output circuit comprising more than one controlled field-effect transistor
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40—Bus networks
    • H04L2012/40208—Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H04L2012/40215—Controller Area Network CAN

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Interface Circuits In Exchanges (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

Изобретение относится к абонентской станции для шинной системы и может быть использовано в дифференциальной шинной системе с высокими требованиями к симметрированию сигналов. Технический результат - снижение уровня излучаемых помех и улучшение симметрирования, в том числе в случае старения и температурного дрейфа. Абонентская станция содержит наряду с цифроаналоговым преобразователем для преобразования цифрового сигнала в аналоговый сигнал и аналого-цифровым преобразователем, соединенными для симметрирования доминантного состояния шинной системы, выходное токовое зеркало на основе р-канальных МОП-транзисторов, представляющее собой токовое зеркало для низкого напряжения и предназначенное для генерирования выходного тока в первом проводе шины, а также выходное токовое зеркало на основе n-канальных МОП-транзисторов, представляющее собой токовое зеркало для низкого напряжения и предназначенное для генерирования выходного тока во втором проводе шины. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к абонентской станции для шинной системы и к способу уменьшения кондуктивной помехоэмиссии в шинной системе, в котором достигается симметрирование доминантного состояния шины.
Уровень техники
Шина CAN (сокр. от англ. "Controller Area Network" - локальная сеть контроллеров) представляет собой дифференциальную шинную систему с высокими требованиями к симметрированию сигналов. При этом действует правило: чем лучше симметрирование сигналов, тем меньше излучение высокочастотных помех и нарушения в работе приемников высокочастотных сигналов, таких как автомобильный радиоприемник, GPS-навигатор, радиотелефон и т.д. Противофазные сигналы CAN_H (от англ. "High" - высокий уровень) и CAN_L (от англ. "Low" - низкий уровень) нужно регулировать так, чтобы их среднее значение как можно меньше отклонялось от среднего значения напряжения VCC5/2=2,5 В.
В настоящее время симметрирование сигналов достигается путем такой балансировки сопротивлений выключателей на массу GND (англ. сокр. от "Ground" - "земля") и потенциал VCC5, чтобы при нахождении шины в доминантном состоянии, в котором разность напряжений сигналов CAN_H и CAN_L составляет около 2 В, среднее значение напряжения находилось в районе 2,5 В. Балансировку сопротивлений выключателей осуществляют, например, путем точного подбора параметров или с помощью схем регулирования, описанных, например, в публикации DE 10250576 А1.
Однако существуют проблемы, заключающиеся, во-первых, в том, что до сих пор не было возможности выполнения симметрирования на кристалле (on-chip). Во-вторых, в настоящее время оптимальное симметрирование также невозможно в случае старения и температурного дрейфа. Кроме того, необходимо добиться значительного снижения уровня излучаемых помех.
Раскрытие изобретения
Исходя из вышеизложенного, в основу настоящего изобретения была положена задача создания абонентской станции для шинной системы и способа, которые позволили бы решить указанные выше проблемы. В частности, требуется предложить абонентскую станцию для шинной системы и способ, которые обеспечили бы возможность значительного снижения уровня излучаемых помех и выполнение требований по симметрированию сигнала на шине, в том числе в случае старения и температурного дрейфа.
Поставленная задача решается посредством абонентской станции для шинной системы, охарактеризованной в пункте 1 формулы изобретения. Предлагаемая в изобретении абонентская станция содержит цифро-аналоговый преобразователь для преобразования цифрового сигнала в аналоговый сигнал и аналого-цифровой преобразователь, причем цифро-аналоговый преобразователь и аналого-цифровой преобразователь соединены для симметрирования доминантного состояния шинной системы.
Предлагаемая в изобретении абонентская станция обеспечивает возможность симметрирования доминантного состояния шины. Это позволяет избежать погрешностей по току, которые могут возникать в различных путях прохождения сигналов вследствие неправильного согласования (подбора) схемных элементов.
Кроме того, посредством предлагаемой в изобретении абонентской станции может быть реализовано симметрирование на кристалле (on-chip), причем симметрирование возможно и при выполнении заключительных испытаний.
Еще одно преимущество предлагаемой в изобретении абонентской станции состоит в том, что оптимальное симметрирование обеспечивается также в случае старения и температурного дрейфа.
Предпочтительные варианты выполнения предлагаемой абонентской станции указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
В предлагаемой в изобретении абонентской станции цифро-аналоговый преобразователь может быть выполнен с возможностью симметрирования, выполняемого циклически и/или на кристалле.
Кроме того, предлагаемая в изобретении абонентская станция может содержать энергозависимое запоминающее устройство, в котором хранится управляющее слово цифро-аналогового преобразователя для выполнения симметрирования.
Далее, предлагаемая в изобретении абонентская станция может также содержать выключатель, обеспечивающий возможность отсоединения цифро-аналогового и аналого-цифрового преобразователей от шины шинной системы для выполнения симметрирования. В этом случае выключатель может содержать высоковольтный p-канальный МОП-каскод и высоковольтный n-канальный МОП-каскод, которые для выполнения симметрирования способны переключаться в высокоомное состояние, отсоединяя цифро-аналоговый преобразователь и аналого-цифровой преобразователь от шины шинной системы.
Предлагаемая в изобретении абонентская станция может также содержать путь тока короткого замыкания, проходящий от низковольтного n-канального МОП-транзистора к низковольтному p-канальному МОП-транзистору для запуска цифрового контура регулирования с целью симметрирования.
Описанная выше абонентская станция может входить в состав шинной системы, содержащей шину и по меньшей мере две абонентские станции, соединенные друг с другом шиной с возможностью обмена данными между собой, причем по меньшей мере одна из по меньшей мере двух абонентских станций представляет собой описанную выше абонентскую станцию.
Поставленная задача решается также в способе уменьшения кондуктивной помехоэмиссии в шинной системе, охарактеризованном в пункте 7 формулы изобретения. При осуществлении способа в абонентской станции шинной системы, содержащей цифро-аналоговый преобразователь для преобразования цифрового сигнала в аналоговый сигнал и аналого-цифровой преобразователь, указанные преобразователи соединяют друг с другом таким образом, что они выполняют симметрирование доминантного состояния шинной системы.
Предлагаемый в изобретении способ обеспечивает те же преимущества, что были названы выше в отношении абонентской станции.
Предпочтительные варианты осуществления предлагаемого в изобретении способа указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
С помощью предлагаемого способа симметрирование может выполняться циклически и/или на кристалле (on-chip).
В качестве дополнения или альтернативы, для выполнения симметрирования при осуществлении предлагаемого способа может использоваться управляющее слово цифро-аналогового преобразователя, хранящееся в энергозависимом регистре.
Кроме того, для выполнения симметрирования можно переключать в высокоомное состояние высоковольтный p-канальный МОП-каскод и высоковольтный n-канальный МОП-каскод, отсоединяя цифро-аналоговый преобразователь и аналого-цифровой преобразователь от шины шинной системы. Это позволяет для симметрирования запустить - посредством пути тока короткого замыкания, проходящего от токозадающего элемента на стороне выходного токового зеркала CAN_H к токозадающему элементу на стороне выходного токового зеркала CAN_L - цифровой контур регулирования, в котором ток токозадающего элемента на стороне выходного токового зеркала CAN_H и ток токозадающего элемента на стороне выходного токового зеркала CAN_L приводятся к приблизительно одинаковому значению.
Другие возможные формы реализации изобретения также включают в себя не описанные в явном виде комбинации признаков или форм осуществления изобретения, описанных выше или описываемых ниже на примерах осуществления изобретения. При этом специалист также сможет включить отдельные аспекты в качестве улучшений или дополнений в соответствующую базовую форму осуществления изобретения.
Краткое описание чертежей
Ниже изобретение подробнее описывается на примерах его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг. 1 - упрощенная блок-схема шинной системы согласно примеру осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 - форма кривой изменения во времени заданного напряжения при прохождении сигнала по шине в шинной системе согласно примеру осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 3 - электрическая схема соединений передающего устройства абонентской станции в шинной системе согласно примеру осуществления настоящего изобретения.
Если не указано иное, одинаковым или имеющим схожие функции элементам на чертежах присвоены одинаковые ссылочные обозначения.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показана шинная система 1, которая, например, может представлять собой шинную систему CAN, шинную систему с гибкой скоростью передачи данных CAN-FD (сокр. от англ. "Flexible Data Rate") и т.д. Шинная система 1 может применяться в транспортном средстве, в частности в автомобиле, летательном аппарате и т.д., или на таких объектах, как медицинское учреждение и т.д.
На фиг. 1 видно, что шинная система 1 содержит множество абонентских станций 10, 20, 30, каждая из которых подключена к шине 40, имеющей первый провод 41 и второй провод 42. Провода 41, 42 шины могут также обозначаться как CAN_H и CAN_L и служат для ввода сигнала доминантного уровня в режиме передачи. По шине 40 может осуществляться передача между отдельными абонентскими станциями 10, 20, 30 сообщений 45, 46, 47 в форме сигналов.
Абонентские станции 10, 20, 30 могут представлять собой, например, блоки управления или индикаторы автомобиля.
Как показано на фиг. 1, каждая из абонентских станций 10, 30 содержит управляющее связью устройство 11, передающее устройство 12 и приемное устройство 13. В отличие от станций 10, 30, абонентская станция 20 содержит управляющее связью устройство 11 и приемопередающее устройство 14. Каждое из передающих устройств 12, приемных устройств 13 абонентских станций 10, 30, а также приемопередающее устройство 14 абонентской станции 20 непосредственно подключено к шине 40, хотя это на фиг. 1 и не показано.
Управляющее связью устройство 11 служит для управления осуществляемым по шине 40 взаимодействием соответствующей абонентской станции 10, 20, 30 с другой из подключенных к шине 40 абонентских станций 10, 20, 30. Передающее устройство 12 служит для посылки сообщений 45, 47 в форме сигналов и для уменьшения кондуктивной помехоэмиссии в шинной системе 1 для выполнения требований, предъявляемых в шинной системе 1 к симметрированию сигналов, как это подробнее поясняется ниже. На шине 40 может возникать кондуктивная помехоэмиссия. Управляющее связью устройство 11 может быть выполнено подобным обычному (коммуникационному) контроллеру CAN. Функция приема у приемного устройства 13 может быть реализована как у обычного приемопередатчика (трансивера) CAN. Приемопередающее устройство 14 может быть выполнено подобно обычному приемопередатчику CAN.
На фиг. 2 показана форма кривой изменения во времени t сигнала напряжения U, генерируемого передающим устройством 12, более подробно представленным на фиг. 3, и имеющего фронты 51, 52 переключения. Фронт 51 переключения соответствует переходу сигнала из доминантного состояния 53 в рецессивное состояние 54. Фронт 52 переключения соответствует переходу сигнала из рецессивного состояния 54 в доминантное состояние 53. Показанный сигнал напряжения с фронтами 51, 52 соответствует сигналу заданного напряжения, генерируемого передающим устройством 12. Доминантное состояние 53 соответствует доминантному состоянию шины. Рецессивное состояние 54 соответствует рецессивному состоянию шины.
Как показано на фиг. 3, передающее устройство 12 содержит источник 130 стабилизированных токов, в который поступает входной сигнал, или входной ток, I от не показанного на схеме p-канального МОП-транзистора (полевого транзистора со структурой метал-окисел-полупроводник) через резистор 125, а также содержит выходное токовое зеркало CAN_H 140, направляющее ток на провод 41 (CAN_H) шины, и выходное токовое зеркало CAN_L 145, направляющее ток на провод 42 (CAN_L) шины.
Источник 130 стабилизированных токов содержит токовое зеркало 131, состоящее из n-канальных МОП-транзисторов 131А, 131В и цифро-аналогового преобразователя, который на фиг. 3 представлен, в качестве конкретного примера, транзисторами 131С, 131D, 131Е, 131F, 131G, 131Н, 131I, 131J. Фактически, токовое зеркало 131 содержит n транзисторов 131С, 131D, 131Е, 131F в цифро-аналоговом преобразователе и n транзисторов в качестве выключателей, где n - натуральное число, большее 1. Таким образом, в показанном на фиг. 3 примере n=4. Кроме того, источник 130 стабилизированных токов содержит высоковольтный n-канальный МОП-каскод 132 и токовое зеркало 133 для низкого напряжения, составленное из p-канальных МОП-транзисторов. Высоковольтный n-канальный МОП-каскод 132 соединен с выходным токовым зеркалом 140. Токовое зеркало 133 на p-канальных МОП-транзисторах соединено с выходным токовым зеркалом 145.
Транзисторы 131С, 131D, 131Е, 131F, 131G, 131Н, 131I, 131J образуют цифро-аналоговый преобразователь с выходом по току и длиной слова, равной п. К каждому образованному транзисторами 131С, 131D, 131Е, 131F выходу источника тока с двоичным взвешиванием последовательно подключен один из транзисторов 131G, 131Н, 131I, 131J в качестве переключающего транзистора 131, управляемого соответствующим битом данных dn-1, dn-2, dn-3, …, d0.
Поскольку в источнике 130 стабилизированных токов входной сигнал, или входной ток, I поступает от p-канального МОП-транзистора (не показан), потенциал, подаваемый на резистор 125, не является постоянным. Из n-канального МОП-транзистора 131В, расположенного рядом с входом источника 130 стабилизированных токов, поступает основной ток IP для той стороны источника 130 стабилизированных токов, где расположены p-канальные МОП-транзисторы. При этом основной ток IP представляет собой типичный ток минус половина (1/2) уравнительного тока, причем 1/2 уравнительного тока проходит в цепи транзисторов 131С, 131G, 1/4 уравнительного тока - в цепи транзисторов 131D, 131Н, 1/8 уравнительного тока - в цепи транзисторов 131Е, 131I и т.д., а 1/2n уравнительного тока проходит в цепи транзисторов 131F, 131J, представляющей собой n-ю цепь транзисторов. При этом частичный ток самого старшего разряда составляет 1/2 от диапазона регулирования. Частичный ток самого старшего разряда управляется битом данных dn-1. Бит данных dn-1 представляет собой самый старший бит. В цепи, расположенной на фиг. 3 правее, частичный ток является вторым по старшинству разряда и составляет 1/4 от диапазона регулирования. Этот частичный ток управляется битом данных dn-2. В крайней справа цепи частичный ток имеет самый младший разряд - 1/2n (одна вторая в n-й степени). Частичный ток самого младшего разряда управляется битом данных d0. Этот бит данных представляет собой самый младший бит. В крайней справа на фиг. 3 части схемы источника 130 стабилизированных токов предусмотрен транзистор 131Z, от которого поступает ток IN для стороны N токового зеркала 133.
Выходное токовое зеркало CAN_H 140 представляет собой токовое зеркало на основе p-канального МОП-транзистора для низкого выходного напряжения, предназначенное для генерирования выходного тока в линии CAN_H. Выходное токовое зеркало CAN_L 145 представляет собой токовое зеркало на основе n-канального МОП-транзистора для низкого выходного напряжения, предназначенное для генерирования выходного тока в линии CAN_L. Токовые зеркала 140, 145 образованы топологически идентично включенными низковольтными МОП-транзисторами, что позволяет получать одинаковые задержки сигналов и одинаковые режимы насыщения в ветвях CAN_H и CAN_L показанной на фиг. 3 схемы.
К выходному токовому зеркалу CAN_H 140 на фиг. 3 подключен высоковольтный p-канальный МОП-каскод 141. Высоковольтный p-канальный МОП-каскод 141 необходим на случай возникновения ошибки "Короткое замыкание CAN_H на -27 В". Кроме того, к выходному токовому зеркалу CAN_H 140 подключен диод 142 для защиты от переполюсовки, обеспечивающий защиту схемы от положительного перенапряжения на CAN_H.
Кроме того, к выходному токовому зеркалу CAN_L 145 на фиг. 3 подключен высоковольтный n-канальный МОП-каскод 146. Высоковольтный n-канальный МОП-каскод 146 необходим на случай возникновения ошибки "Короткое замыкание CAN_L на -27 В". Наряду с этим, к выходному токовому зеркалу CAN_L 145 подключен диод 147 для защиты от переполюсовки. Диод 147 для защиты от переполюсовки необходим на случай возникновения ошибки "Короткое замыкание CAN_L на 40 В". Между высоковольтным p-канальным МОП-каскодом 141 и диодом 147 для защиты от переполюсовки включена шина 40 с проводами 41, 42, замкнутыми на резистор 143. Резистор 143 имеет сопротивление, равное волновому сопротивлению шины 40, что исключает отражение сигналов на шине 40. При этом провод 41 шины служит для передачи сигналов CAN_H, а провод 42 - для передачи сигналов CAN_L. Номером 148 обозначен путь тока короткого замыкания. Высоковольтный n-канальный МОП-каскод 146 соединен с аналого-цифровым преобразователем 149. Аналого-цифровой преобразователь 149 может представлять собой компаратор, являющийся одноразрядным преобразователем. Аналого-цифровой преобразователь 149 соединен с транзистором 1451 на выходе токового зеркала 145 и с переключающим транзистором 150, выполненным в виде полевого МОП-транзистора (MOSFET) и образующим путь 148 тока короткого замыкания. При коротком замыкании двух источников тока, транзисторов 1401 и 1451, получают конфигурацию с высокой чувствительностью. Даже самые незначительные различия в величине тока позволяют переключить потенциал на входе аналого-цифрового преобразователя 149 на значение 0 В или на значение напряжения/потенциала VCC5. В большинстве случаев для обеспечения функционирования данной схемы достаточно использовать в качестве аналого-цифрового преобразователя 149 простой компаратор. Номером 151 обозначено энергозависимое запоминающее устройство.
Описанная выше схема сильно упрощена в отношении резистора 143. В действительности на каждом конце проводов 41, 42 шины предусмотрено по два оконечных резистора, включенных последовательно и имеющих сопротивление 60 Ом. Соответствующая средняя точка установлена на 2,5 В.
В показанной на фиг. 3 схеме предусмотрен инвертор 161 для управления затвором высоковольтного n-канального МОП-каскода 146. Таким образом, для включения пути 148 тока короткого замыкания происходит переключение в низкоомное состояние либо каско до в 146/141, либо переключающего транзистора 150. Кроме того, инвертор 161 предусмотрен для управления затвором высоковольтного n-канального МОП-каско да 162, подключенного к источнику 163 тока. Источник 163 тока выдает свой ток в сторону p-канальных МОП-транзисторов, т.е. в ту часть схемы, где расположены p-канальные МОП-транзисторы. Этот ток течет в стабилитрон 165 (диод Зенера) и резистор 164. Стабилитрон 165 определяет отрицательный потенциал затвора для высоковольтного p-канального МОП-каскода 141. Резистор 164 обеспечивает отключение каскода 141 при отключении источника 163 тока. Кроме того, для управления переключающим транзистором 150 предусмотрен инвертор 160. Вместе с тем, инвертор 160 также может представлять собой буфер.
В показанном на фиг. 3 передающем устройстве 12 при осуществлении способа уменьшения кондуктивной помехоэмиссии в шинной системе 1 симметрирование может выполняться следующим образом. Для симметрирования предусмотрен выключатель, содержащий транзисторы высоковольтного p-канального МОП-каскода 141, высоковольтного n-канального МОП-каскода 146 и переключающий транзистор 150, отделяющий пути тока от выводов CAN_L или CAN_H и создающий путь тока короткого замыкания между обоими токозадающими элементами. В рассматриваемом примере осуществления изобретения оба токозадающих элемента представляют собой источники тока, а именно транзисторы 1401 и 1451. Таким образом, для симметрирования транзисторы высоковольтного p-канального МОП-каскода 141 и высоковольтного n-канального МОП-каскода 146 переключаются в высокоомное состояние, и включается путь 148 тока короткого замыкания, проходящий от низковольтного p-канального МОП-транзистора 1401 токового зеркала 140 к низковольтному n-канальному МОП-транзистору 1451 токового зеркала 145. При этом запускается цифровой контур регулирования, изменяющий, например, значение номинального тока низковольтного p-канального МОП-транзистора 1401 с низкого на высокое. Вначале будет доминировать ток низковольтного n-канального МОП-транзистора 1451 (который может быть также назван n-МОП-током), поскольку ток низковольтного p-канального МОП-транзистора 1401 (который может быть также назван p-МОП-током) мал. Вследствие этого вход аналого-цифрового преобразователя 149 замыкается ("подтягивается") на массу GND. С увеличением p-МОП-тока вход аналого-цифрового преобразователя 149 резко подтягивается к более высокому значению напряжения. В этот момент p-МОП-ток больше n-МОП-тока. При достаточно малых шагах токовой характеристики цифро-аналогового преобразователя 130 можно добиться приблизительно одинаковых значений p-МОП-тока и n-МОП-тока. Управляющее слово цифро-аналогового преобразователя 130, которое также можно назвать управляющим словом ЦАП, хранится в энергозависимом запоминающем устройстве 151, в частности в регистре, и может использоваться в любом нормальном процессе передачи, осуществляемом передающим устройством 12. Симметрирование выполняется цифровой частью, т.е. цифро-аналоговым преобразователем 130, циклически, например, после каждого "пробуждения" передающего устройства 12, т.е. его выхода из состояния с низким энергопотреблением.
Таким образом, посредством показанного на фиг. 3 передающего устройства 12 осуществляется способ уменьшения кондуктивной помехоэмиссии в шинной системе 1. При этом для симметрирования доминантного состояния шины передающее устройство 12 выполняет процесс настройки, как описано выше.
Требуемая прочность на пробой достигается с помощью каскодных ступеней и переключающего транзистора 150. Каскодные ступени образованы высоковольтными МОП-транзисторами, а именно каскодами 141, 146, 132.
Как показано на фиг. 3, в передающем устройстве 12 описанная выше схема для симметрирования доминантного состояния шины, практически отделена от шины 40, представленной проводами 41, 42 и резистором 143. Это преимущество обеспечивается транзисторами, включенными по каскодной схеме, а именно каскодами 141, 146. Тем самым обеспечивается защита чувствительных блоков, таких как цифро-аналоговый преобразователь 130, от действия помех, таких как прямая радиочастотная подпитка (DPI - сокр. от англ. Direct Power Injection), инжекция объемного тока (BCI - сокр. от англ. Bulk Current Injection) и т.д.
Таким образом, в соответствии с изобретением используется деление управляющих транзисторов CAN на низковольтный сигнальный транзистор и высоковольтный транзистор с каскодным включением. Если передающее устройство 12 CAN находится в рецессивном режиме, при котором управляющие транзисторы отключены, симметрирование доминантного состояния можно выполнять на кристалле (on-chip). Вместе с тем, в качестве альтернативы описанный выше способ также можно использовать в виде встроенного теста самоконтроля в ходе заключительных испытаний передающего устройства 12 CAN, в частности для однократного симметрирования во время заключительного испытания, и сохранить в постоянной памяти, в частности "зашить", полученные значения коррекции в однократно программируемом регистре для дальнейшего использования.
Все описанные выше варианты выполнения шинной системы 1, абонентских станций 10, 30, передающего устройства 12 и варианты осуществления способа могут применяться по отдельности или в любых возможных комбинациях. В частности, возможна любая комбинация признаков рассмотренного примера осуществления изобретения. Дополнительно возможны их модификации, в частности, рассматриваемые ниже.
Шинная система 1 согласно приведенному примеру осуществления изобретения представляет собой, в частности, сеть CAN, сеть CAN-FD или сеть FlexRay.
Число и расположение абонентских станций 10, 20, 30 в шинной системе 1 являются произвольными. В частности, в состав шинной системы 1 также могут входить только абонентские станции 10, только абонентские станции 30 или только абонентские станции 10, 30.
Описанные выше абонентские станции 10, 30 и выполняемый ими способ могут быть особенно полезными при использовании модифицированного протокола обмена данными, который был представлен в документе "Протокол CAN с гибкой скоростью передачи данных. Официальное техническое описание, версия 1.0", опубликованном 02.05.2011 на веб-сайте http://www.semiconductors.bosch.de/, и который обеспечивает, в том числе, увеличение поля данных, а также, после завершенного арбитража, уменьшение длительности бита для определенной части сообщения CAN.
Описанный выше выключатель, отделяющий пути тока от выводов CAN_L или CAN_H и создающий путь тока короткого замыкания между обоими токозадающими элементами, также может быть образован одним или несколькими дополнительными схемными элементами, реализующими упомянутую функцию вместо высоковольтного p-канального МОП-каскода 141 и высоковольтного n-канального МОП-каскода 146. Этот выключатель может иметь любое исполнение, пригодное для данной цели.
Абонентские станции 10, 30 обеспечивают, особенно в случае протокола CAN-FD, возможность повышения качества передачи в области обычного обмена данными по протоколу CAN при заметно более высокой скорости этой передачи.
Функциональность рассмотренного выше примера осуществления изобретения также может быть реализована в приемопередатчике (трансивере), т.е. в приемопередающем устройстве 14, в управляющем связью устройстве 11 и т.д. В качестве дополнения или альтернативы передающее устройство 12 может быть интегрировано в существующее оборудование.

Claims (20)

1. Абонентская станция (10; 30) для шинной системы (1), содержащая цифроаналоговый преобразователь (131C-131J) для преобразования цифрового сигнала в аналоговый сигнал и аналого-цифровой преобразователь (149), причем цифроаналоговый преобразователь (131C-131J) и аналого-цифровой преобразователь (149) соединены для симметрирования доминантного состояния шинной системы (1), отличающаяся тем, что она содержит:
- высоковольтный n-канальный МОП-транзистор (132) с каскодным включением, подключенный к выходу цифроаналогового преобразователя (131C-131J),
- выходное токовое зеркало (140) на основе р-канальных МОП-транзисторов, подключенное к выходу высоковольтного транзистора (132) с каскодным включением, направляющее ток на первый провод (41) шины и представляющее собой токовое зеркало для низкого напряжения, предназначенное для генерирования выходного тока в первом проводе (41) шины,
- высоковольтный р-канальный МОП-транзистор (141) с каскодным включением, подключенный к низковольтному р-канальному МОП-транзистору (1401) на выходе выходного токового зеркала (140) и к выводу первого провода (41) шины,
- токовое зеркало (133) на р-канальных МОП-транзисторах для низкого напряжения, включенное за цифроаналоговым преобразователем (131C-131J),
- выходное токовое зеркало (145) на основе n-канальных МОП-транзисторов, подключенное к выходу токового зеркала (133), направляющее ток на второй провод (42) шины и представляющее собой токовое зеркало для низкого напряжения, предназначенное для генерирования выходного тока во втором проводе (42) шины,
- высоковольтный n-канальный МОП-транзистор (146) с каскодным включением, подключенный к низковольтному n-канальному МОП-транзистору (1451) на выходе выходного токового зеркала (145) на основе n-канальных МОП-транзисторов и к выводу второго провода (41) шины.
2. Абонентская станция (10; 30) по п. 1, отличающаяся тем, что цифроаналоговый преобразователь (131C-131J) выполнен с возможностью осуществления симметрирования циклически и/или на кристалле.
3. Абонентская станция (10; 30) по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит энергозависимое запоминающее устройство (151), в котором хранится управляющее слово цифроаналогового преобразователя (131C-131J) для выполнения симметрирования.
4. Абонентская станция (10; 30) по п. 3, отличающаяся тем, что цифроаналоговый преобразователь (131C-131J) в качестве выхода источника тока с двоичным взвешиванием содержит первые транзисторы (131С-131F) в количестве, соответствующем длине управляющего слова, причем последовательно с каждым из первых транзисторов (131С-131F) включен в качестве выключателя второй транзистор (131G-131J), первые транзисторы (131C-131F) соединены с путем тока к выводу второго провода (42) шины, а вторые транзисторы (131G-131J) соединены с путем тока к выводу первого провода (41) шины.
5. Абонентская станция (10; 30) по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что через высоковольтный n-канальный МОП-транзистор (132) с каскодным включением цифроаналоговый преобразователь (131С-131J) соединен с путем тока к выводу первого провода (41) шины.
6. Абонентская станция (10; 30) по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что цифроаналоговый преобразователь (131C-131J) соединен с путем тока к выводу первого провода (41) шины и с путем тока к выводу второго провода (42) шины.
7. Абонентская станция (10; 30) по п. 6, отличающаяся тем, что через токовое зеркало (133) на р-канальных МОП-транзисторах цифроаналоговый преобразователь (131C-131J) соединен с путем тока к выводу второго провода (42) шины.
8. Абонентская станция (10; 30) по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что она содержит выключатель (141, 146), обеспечивающий возможность отсоединения цифроаналогового преобразователя (131C-131J) и аналого-цифрового преобразователя (149) от шины (40) шинной системы (1) для выполнения симметрирования.
9. Абонентская станция (10; 30) по п. 8, отличающаяся тем, что выключатель содержит высоковольтный р-канальный МОП-каскод (141) и высоковольтный n-канальный МОП-каскод (146), которые для выполнения симметрирования способны переключаться в высокоомное состояние, отсоединяя цифроаналоговый преобразователь (131C-131J) и аналого-цифровой преобразователь (149) от шины (40) шинной системы (1).
10. Абонентская станция (10; 30) по п. 9, отличающаяся тем, что она содержит путь (148) тока короткого замыкания, проходящий от низковольтного n-канального МОП-транзистора (1451) к низковольтному р-канальному МОП-транзистору (1401) для запуска цифрового контура регулирования с целью симметрирования.
11. Шинная система (1), содержащая шину (40) и по меньшей мере две абонентские станции (10, 20, 30), соединенные друг с другом шиной (40) с возможностью обмена данными между собой, причем по меньшей мере одна из по меньшей мере двух абонентских станций (10, 20, 30) представляет собой абонентскую станцию (10; 30) по одному из предыдущих пунктов.
12. Способ уменьшения кондуктивной помехоэмиссии в шинной системе (1), содержащей абонентскую станцию (10; 30), выполненную по одному из пп. 1-10, характеризующийся тем, что цифроаналоговый преобразователь (131С-131J) и аналого-цифровой преобразователь (149) соединяют друг с другом таким образом, что они выполняют симметрирование доминантного состояния шинной системы (1).
13. Способ по п. 12, характеризующийся тем, что симметрирование выполняют циклически и/или на кристалле, и/или для выполнения симметрирования используют управляющее слово цифроаналогового преобразователя (131C-131J), хранящееся в энергозависимом запоминающем устройстве (151).
14. Способ по п. 12 или 13, характеризующийся тем, что для выполнения симметрирования переключают в высокоомное состояние высоковольтный р-канальный МОП-транзистор (141) с каскодным включением и высоковольтный n-канальный МОП-транзистор (146) с каскодным включением, отсоединяя цифроаналоговый преобразователь (131C-131J) и аналого-цифровой преобразователь (149) от шины (40) шинной системы (1), чтобы посредством пути (148) тока короткого замыкания, проходящего от низковольтного р-канального МОП-транзистора (1401) к низковольтному n-канальному МОП-транзистору (1451), запустить для симметрирования цифровой контур регулирования, в котором ток низковольтного n-канального МОП-транзистора (1451) и ток низковольтного р-канального МОП-транзистора (1401) приводятся к приблизительно одинаковому значению.
RU2016122497A 2013-11-08 2014-10-20 Абонентская станция для шинной системы и способ уменьшения кондуктивной помехоэмиссии в шинной системе RU2700170C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201310222782 DE102013222782A1 (de) 2013-11-08 2013-11-08 Teilnehmerstation für ein Bussystem und Verfahren zur Reduzierung von leitungsgebundenen Emissionen in einem Bussystem
DE102013222782.5 2013-11-08
PCT/EP2014/072416 WO2015067460A1 (de) 2013-11-08 2014-10-20 Teilnehmerstation für ein bussystem und verfahren zur reduzierung von leitungsgebundenen emissionen in einem bussystem

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016122497A RU2016122497A (ru) 2017-12-13
RU2016122497A3 RU2016122497A3 (ru) 2018-05-24
RU2700170C2 true RU2700170C2 (ru) 2019-09-13

Family

ID=51752127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016122497A RU2700170C2 (ru) 2013-11-08 2014-10-20 Абонентская станция для шинной системы и способ уменьшения кондуктивной помехоэмиссии в шинной системе

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10218543B2 (ru)
EP (1) EP3066805B1 (ru)
KR (1) KR102240057B1 (ru)
CN (1) CN105684368B (ru)
DE (1) DE102013222782A1 (ru)
RU (1) RU2700170C2 (ru)
WO (1) WO2015067460A1 (ru)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018202168A1 (de) * 2017-12-22 2019-06-27 Robert Bosch Gmbh Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und Verfahren zum Senden einer Nachricht in einem seriellen Bussystem
DE102018202165A1 (de) * 2017-12-22 2019-06-27 Robert Bosch Gmbh Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem und Verfahren zum Senden einer Nachricht in einem seriellen Bussystem
KR102569896B1 (ko) * 2018-06-25 2023-08-23 현대자동차주식회사 차량용 제어기 및 그 통신 제어방법
DE102019213781A1 (de) 2019-09-11 2021-03-11 Robert Bosch Gmbh Emissionsreduktionsvorrichtung und Verfahren zur Reduktion der Emission einer Sende-/Empfangseinrichtung für ein serielles Bussystem
DE102019220022A1 (de) * 2019-12-18 2021-06-24 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Sende-/Empfangseinrichtung für ein Bussystem und Verfahren zur Reduzierung von Schwingungen einer Busdifferenzspannung bei eingekoppelten Störungen
DE102020105221A1 (de) * 2020-02-27 2021-09-02 HELLA GmbH & Co. KGaA Verfahren zum Adressieren wenigstens eines Busteilnehmers und Busteilnehmer sowie System und Fahrzeug damit
DE102020127165A1 (de) * 2020-10-15 2022-04-21 Infineon Technologies Ag Feldbus-treiberschaltung
US11936496B2 (en) * 2020-12-31 2024-03-19 Microchip Technology Incorporated CAN transmitter with fast CANL loop and switched output cascode
DE102021207210A1 (de) * 2021-07-08 2023-01-12 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Sendemodul und Verfahren zum Senden von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992017017A1 (de) * 1991-03-16 1992-10-01 Robert Bosch Gmbh Senderendstufe
WO1999057810A2 (en) * 1998-05-06 1999-11-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Can bus driver with symmetrical differential output signals
EP1376962A1 (en) * 2002-06-28 2004-01-02 Motorola, Inc. Communication apparatus including driver means for applying a switched signal to a communication line with a controlled slew rate
DE10250576B4 (de) * 2002-10-30 2005-04-28 Infineon Technologies Ag Schaltungsanordnung zur Signalsymmetrierung in gegenphasigen Bustreibern
WO2006133731A1 (en) * 2005-06-17 2006-12-21 Freescale Semiconductor, Inc. Twisted pair communication system, apparatus and method therefor
RU2338262C2 (ru) * 2004-03-29 2008-11-10 Роузмаунт Инк. Двухпроводной передатчик с изолированным выходом can
US20100201399A1 (en) * 2009-02-06 2010-08-12 Dieter Metzner Driver Circuit for a Two-Wire Conductor and Method for Generating Two Output Currents for a Two-Wire Conductor

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE448614T1 (de) * 2001-09-20 2009-11-15 Microchip Tech Inc Gerät für serielles kommunikationssystem mit zuordnung von dynamischen filtern
US6930506B2 (en) * 2002-10-22 2005-08-16 International Business Machines Corporation Terminating resistor driver for high speed data communication
US6975261B1 (en) * 2004-07-28 2005-12-13 Intersil America's Inc. High accuracy digital to analog converter using parallel P and N type resistor ladders
US20080285682A1 (en) * 2005-11-29 2008-11-20 Trda, Inc. Calibration apparatus and method for quadrature modulation system
US7605741B2 (en) * 2005-12-08 2009-10-20 Analog Devices, Inc. Digitally corrected SAR converter including a correction DAC
US7773023B2 (en) * 2006-12-04 2010-08-10 Panasonic Corporation A-to-D converter
CN101674960B (zh) * 2007-05-11 2013-08-21 飞思卡尔半导体公司 数字电爆驱动器电路
US7868809B2 (en) * 2007-12-21 2011-01-11 International Business Machines Corporation Digital to analog converter having fastpaths
US8401174B1 (en) * 2009-02-18 2013-03-19 Adtran, Inc. System and method for optimizing termination impedance for an analog telephone line
CN102170302A (zh) * 2011-03-23 2011-08-31 西安电子科技大学 基于fpga的智能天线抗干扰片上系统及方法
CN102193890B (zh) * 2011-05-27 2013-06-26 上海华为技术有限公司 一种同步接口的时序调整方法及装置
US8878711B1 (en) * 2013-07-30 2014-11-04 Broadcom Corporation Analog to digital converter with low jitter sensitivity
DE102013222789A1 (de) * 2013-11-08 2015-05-13 Robert Bosch Gmbh Teilnehmerstation für ein Bussystem und Verfahren zur Reduzierung von leitungsgebundenen Emissionen in einem Bussystem
US9495317B2 (en) * 2013-12-18 2016-11-15 Infineon Technologies Ag Bus driver circuit with improved transition speed

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1992017017A1 (de) * 1991-03-16 1992-10-01 Robert Bosch Gmbh Senderendstufe
WO1999057810A2 (en) * 1998-05-06 1999-11-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Can bus driver with symmetrical differential output signals
EP1376962A1 (en) * 2002-06-28 2004-01-02 Motorola, Inc. Communication apparatus including driver means for applying a switched signal to a communication line with a controlled slew rate
DE10250576B4 (de) * 2002-10-30 2005-04-28 Infineon Technologies Ag Schaltungsanordnung zur Signalsymmetrierung in gegenphasigen Bustreibern
RU2338262C2 (ru) * 2004-03-29 2008-11-10 Роузмаунт Инк. Двухпроводной передатчик с изолированным выходом can
WO2006133731A1 (en) * 2005-06-17 2006-12-21 Freescale Semiconductor, Inc. Twisted pair communication system, apparatus and method therefor
US20100201399A1 (en) * 2009-02-06 2010-08-12 Dieter Metzner Driver Circuit for a Two-Wire Conductor and Method for Generating Two Output Currents for a Two-Wire Conductor

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016122497A (ru) 2017-12-13
US10218543B2 (en) 2019-02-26
CN105684368B (zh) 2019-04-02
KR102240057B1 (ko) 2021-04-15
US20160285653A1 (en) 2016-09-29
DE102013222782A1 (de) 2015-05-13
EP3066805B1 (de) 2019-04-03
KR20160083932A (ko) 2016-07-12
WO2015067460A1 (de) 2015-05-14
CN105684368A (zh) 2016-06-15
RU2016122497A3 (ru) 2018-05-24
EP3066805A1 (de) 2016-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2700170C2 (ru) Абонентская станция для шинной системы и способ уменьшения кондуктивной помехоэмиссии в шинной системе
RU2684164C2 (ru) Абонентская станция для шинной системы и способ уменьшения кондуктивной помехоэмиссии в шинной системе
RU2708510C2 (ru) Абонентская станция для шинной системы и способ повышения устойчивости к электромагнитным помехам для абонентской станции
CN202634471U (zh) 电压模式发射器均衡器
US7795919B2 (en) Transmitter driver circuit in high-speed serial communications system
KR101726514B1 (ko) 상보형 소스 팔로워 드라이버를 가진 제어기 영역 네트워크 버스 송신기
US11456743B2 (en) Differential signal transmission circuit
KR101484597B1 (ko) 라인 구동기에 대한 3-상태 제어
US10127186B2 (en) Subscriber station for a bus system and method for reducing line-conducted emissions in a bus system
US9525415B2 (en) Radio frequency semiconductor switch
US8873648B2 (en) Serial communication apparatus
JPH01226213A (ja) ドライバ回路
CN110739948A (zh) 信号开关装置
CN110892682A (zh) 用于总线系统的减振单元和用于减小在不同的位状态之间过渡时的振荡趋势的方法
KR20230086734A (ko) 임피던스 교정 회로 및 방법
US7157931B2 (en) Termination circuits having pull-down and pull-up circuits and related methods
JP6231793B2 (ja) 差動信号伝送回路
US11700000B2 (en) CAN bus transmitter
CN117917050A (zh) 用于在串行总线系统中发送差分信号的发送模块和方法
CN114651425B (zh) 用于总线系统的发送/接收装置和用于减小总线系统中的线路传导的发射的方法
US20230362285A1 (en) Multi-mode line driver circuit for the physical layer of a network connection, particularly of an ethernet communication, supporting different signal levels for different communication standards
JP2023125275A (ja) ドライバ回路、光スイッチシステム、及び通信ネットワーク
CN117957818A (zh) 用于在串行总线系统中发送差分信号的发送模块和方法