TWI594587B - Receive circuit capable of receiving a wide range of common-mode input voltage - Google Patents

Receive circuit capable of receiving a wide range of common-mode input voltage Download PDF

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TWI594587B TW104132481A TW104132481A TWI594587B TW I594587 B TWI594587 B TW I594587B TW 104132481 A TW104132481 A TW 104132481A TW 104132481 A TW104132481 A TW 104132481A TW I594587 B TWI594587 B TW I594587B
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Description

可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路
本發明係一種控制器區域網路(Controller Area Network，CAN)的接收電路，特別是一種可以接收極大或極小範圍間共模輸入電壓的可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路。
控制器區域網路CAN，其係由國際標準化組織(ISO)所發佈(ISO-11898)，早期是歐洲車廠為了解決歐系車於極嚴苛的環境下傳遞訊息所發展的通訊系統，將車上的多個控制器或電腦整合在網路中，藉由各個電腦分擔及分享資訊以達成所須執行的功能，CAN可在電氣條件惡劣或是不穩定的情況下提供相當穩定的訊號傳輸量，常用於各種交通工具的控制系統中，CAN係利用雙線差分(Two-Wire Differential)傳輸的技術規格，資料利用差分訊號傳輸，雙線上的共模訊號可維持在一個直流電壓值，因此傳輸線散溢出的高頻電磁波極低；當差動匯流排受到外部共模訊號干擾時，仍可以持續傳輸訊號。
在車用環境中，通訊網路上各通訊節點的接地端電位，彼此間常存在有很大的電壓差(Ground Shift)。因此應用於CAN的接收電路，必需具有極寬的共模輸入範圍，才能在各通訊節點間有很大接地端電位差時，使通訊網路仍能正常傳輸資料。另外，為降低通訊網路上的電磁散溢(Electromagnetic Emission，EME)程度，在資料傳輸時，CAN網路上的共模訊號必需要維持在一個直流電壓值，儘量避免共模訊號上有不必要的高頻擾動。
有許多的習知技術係關於應用於CAN收發器的差分接收電路，例如US7274916係為一種差分訊號接收電路及方法，包括一第一電壓─電流變換器，在第一輸入端接收到第一電流的電壓訊號，及一第二電壓─電流變換器，在第二輸入端接收到的第二電流的電壓訊號，一電流減法器則將所提供的第一電流及第二電流的差分電流。再一，US7567105係提供一種具有改進抗電磁干擾能力的高速控制器區域網路接收電路，接收電路先以連接在電源端、接地端、CAN高端與CAN低端之間的電阻組衰減CAN網路上的訊號，電阻組衰減後的訊號，再輸入到一前端放大器，放大電阻組衰減比例的倒數，如此在前端放大器輸出端，可以得到一差分訊號強度等於CAN高低端上訊號，但共模電壓衰減到比較器電路能處理範圍的訊號。前端放大器另產生一共模電壓輸出至基準電壓產生器，以產生參考電壓位準至比較器。比較器電路比較前述之前端放大器輸出訊號與參考電壓位準，決定接收到的訊號邏輯位準。又再一，US7738566係提供一種電路裝置及操作此電路裝置的方法，以提供數據傳輸系統中所使用的電路裝置。一連接在電源端、接地端、CAN高端、CAN低端之間的電阻組，對CAN網路上的訊號分壓，以將共模訊號衰減至後級前端放大器能處理的範圍，電阻組輸出電性連接一組可接收共模輸入電壓變壓範圍只受限於電源電壓的前端放大器，以提高接收電路可接受共模輸入電壓訊號的範圍。
雖上段所述的各前案皆用以改善控制器區域網路的接收電路之輸入電壓訊號的共模範圍，但皆有輸入電壓訊號的條件限制，且未能完全應用於各種控制器區域網路的共模輸入電壓訊號，例如，US7274916的最高共模輸入電壓會受限於M0與M3電晶體的最大電流驅動能力，最低共模輸入電壓會受限於ICML與ICMH的電流大小；US7567105中前端放大器的共模輸入電壓訊號範圍約在(VCC-1.8)V~(-0.8)V之間；及US7738566中前端放大器的共模輸入電壓訊號範圍約在(VCC-1.1875)V~(-∞)V之間，由此可見，各前案皆有使用條件的限制。另，US7738566與US7576105，其隱性狀態(Recessive State)時CAN網路上的共模電壓位準係由電性連接於電源端、接地端、CAN高端、CAN低端之間的電阻組，將電源端電壓做分壓決定。其於實際製造晶片時，各電阻值容易偏離設計值，而會使隱性狀態(Recessive State)時CAN網路上的共模電壓位準偏離發射器在顯性狀態(Dominant State)時輸出到CAN網路上的共模電壓位準。造成資料傳輸時，CAN網路上共模訊號有高頻擾動，容易提高電磁散逸(Electromagnetic Emission，EME)的程度。
有鑑於此，本發明係在針對習知技術之缺失，提出一種可電性連接於控制器區域網路的發射器及接收電路輸出端的可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路，以同時改善上述該些問題。
本發明的主要目的係在提供一種可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路，其係可應用於CAN的接收器與發射器整合電路中，當輸入電壓訊號進入本發明的接收電路，其可以接收的差分訊號具有極大或極小的共模範圍，可以介於(+∞)V~(-∞)V之間，並且可以減少當電路中元件值於實際製造偏離理想值時，電磁散逸的程度。
為了達到上述的目的，本發明提供一種可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路，其可電性連接接收電路輸出端，可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路包括有一電阻組電性連接在CAN的高端(CAN High，CANH)及低端(CAN Low，CANL)之間，電阻組又包括依序串接於高端與低端的第一電阻、第二電阻、第三電阻及第四電阻，第一電阻及第二電阻間設有一第一節點，第三電阻及第四電阻間設有一第二節點，第一電阻電性連接至高端與第一節點，第四電阻電性連接低端與第二節點，並可接收來自高端的高端電壓(VCANH)及低端的低端電壓(VCANL)，及再各自降壓以第一節點產生高端電壓分壓(VCANHDIV )及第二節點產生低端電壓分壓(VCANLDIV )輸出；一參考放大器具有一參考放大器輸入端及參考放大器輸出端，參考放大器輸入端電性連接於一參考電壓源，參考放大器輸出端電性連接於第二電阻及第三電阻之間；一第一輸入放大器組具有第一輸入放大器組輸出端，第一輸入放大器組電性連接電源端、第一節點及第二節點，一第二輸入放大器組具有第二輸入放大器組輸出端，第二輸入放大器組電性連接一接地端、第一節點及第二節點，第一輸入放大器組及第二輸入放大器組可自第一節點接收高端電壓分壓及第二節點接收低端電壓分壓，並可經由第一輸入放大器組輸出端輸出第一單端輸出訊號及第二輸入放大器組輸出端輸出一第二單端輸出訊號；一類比加法器係具有一類比加法器輸入端及一類比加法器輸出端，類比加法器輸入端電性連接至第一輸入放大器組輸出端及第二輸入放大器組輸出端，類比加法器輸出端電性連接於接收電路輸出端，類比加法器可接收自第一單端輸出訊號及第二單端輸出訊號，並將第一單端輸出訊號及第二單端輸出訊號相加後，以輸出至接收電路輸出端；第一輸入放大器組及第二輸入放大器組都具有獨立將第一節點與第二節點間差分訊號放大並轉為單端訊號的能力，第一輸入放大器組與第二輸入放大器組的輸出單端訊號，由類比加法器相加後，可得到接收訊號。
底下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
由於控制器區域網路係為國際應用最廣泛的板外匯流排(Field Bus)之一，具有較高的位元速率、高抗干擾性及能檢測出所產生的各種錯誤，被廣泛應用在汽車製造業及航空工業中，而本發明所提出的可接受超寬共模輸入電壓範圍的接收電路，其係可比習知技術提供更寬的共模輸入範圍，且在電路設計參數，於實際生產製造偏離理想值時，仍能保持極低的電磁散逸。
首先，請先參照本發明第一圖所示，本發明提供一種可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路10，其係電性連接控制器區域網路(Control Area Network，CAN)的接收電路輸出端RXD，並可應用於控制器區域網路的接收器與發射器整合電路中。可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路10包括一電阻組12電性連接在CAN的高端(CAN High，CANH)CANH及低端(CAN Low，CANL)CANL之間，電阻組12係包括依序串接之一第一電阻R1、一第二電阻R2、一第三電阻R3及一第四電阻R4，第一電阻R1及第二電阻R2間設有一第一節點N1，第三電阻R3及第四電阻R4間設有一第二節點N2，且第一電阻R1電性連接至高端CANH，第四電阻R4電性連接低端CANL，並可接收自高端CANH的一高端電壓VCANH及低端CANL的一低端電壓VCANL，及再各自降壓以於第一節點N1產生一高端電壓分壓VCANHDIV及於第二節點N2產生一低端電壓分壓VCANLDIV輸出，此電阻組12的功能為：在隱性狀態時，在高端CANH與低端CANL間提供一高阻抗(一般約30K歐姆)、並將高端CANH及低端CANL上的共模電壓略做衰減，避免輸入電壓過高，燒毀內部電晶體；一參考放大器14具有一參考放大器14輸入端及一參考放大器14輸出端，參考放大器14輸入端電性連接於一參考電壓源VCMREF，參考放大器14輸出端電性連接於第二電阻R2及第三電阻R3之間，參考放大器14係為反相閉迴路放大器，其功能為：在隱性狀態時，將CAN網路上的共模電壓偏壓在參考電壓源VCMREF；一第一輸入放大器組16具有一第一輸入放大器組16輸出端，第一輸入放大器組16電性連接電源端VCC、第一節點N1及第二節點N2，一第二輸入放大器組18具有一第二輸入放大器組18輸出端，第二輸入放大器組18電性連接接地端GND、第一節點N1及第二節點 N2，第一輸入放大器組16及第二輸入放大器組18都具有獨立將第一節點N1與第二節點N2間差分訊號(VCANHDIV-VCANLDIV)放大並轉為單端訊號的能力。一類比加法器20係具有一類比加法器20輸入端及一類比加法器20輸出端，類比加法器20輸入端電性連接至第一輸入放大器組16輸出端及第二輸入放大器組18輸出端，類比加法器20輸出端電性連接於接收電路輸出端RXD。第一輸入放大器組16與第二輸入放大器組18的輸出單端訊號，經類比加法器20相加後，由接收電路輸出端RXD輸出接收訊號。
承接上段，本段將更進一步地敘述第一輸入放大器組16及第二輸入放大器組18，並且所附加於本發明可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路10的其他電路元件。第一輸入放大器組16中，包括一第一電壓位準移位器162係電性連接電源端VCC、第一節點N1，第一電壓位準移位器162可將高端電壓分壓VCANHDIV訊號的直流位準上移至第一差動放大器164能處理的電壓範圍；第二電壓位準移位器166電性連接電源端VCC、第二節點N2，第二電壓位準移位器166可將低端電壓分壓VCANLDIV訊號的直流位準上移至第一差動放大器164能處理的電壓範圍；一第一差動放大器164電性連接電源端VCC、第一電壓位準移位器162及第二電壓位準移位器166，第一差動放大器164的輸出端及電源端VCC間更設有一第一負載L1及一第二負載L2，第一負載L1及第二負載L2係各自電性連接電源端VCC、第一差動放大器164的輸出端及一第一輸出放大器168的輸入端；第一輸出放大器168的輸入端電性連接至第一差動放大器164的輸出端，第一輸出放大器168的輸出端電性連接至一類比加法器20的第一輸入端，以接收自第一差動放大器164所輸出之一第一差分訊號(Differencial Signal)DS1，並將第一差分訊號DS1放大並轉成第一單端輸出訊號SS1，以輸出至類比加法器20。第二輸入放大器組18中更包括一第三電壓位準移位器182係電性連接接地端GND及第一節點N1，第三電壓位準移位器182可將高端電壓分壓VCANHDIV訊號的直流位準 下移至第二差動放大器184能處理的電壓範圍；第四電壓位準移位器186係電性連接接地端GND及第二節點N2，第四電壓位準移位器186可將低端電壓分壓VCANLDIV訊號的直流位準下移至第二差動放大器184能處理的電壓範圍；一第二差動放大器184電性連接第三電壓位準移位器182、第四電壓位準移位器186及接地端GND，第二差動放大器184輸出端及接地端GND間亦更設有一第三負載L3及一第四負載L4，第三負載L3及第四負載L4係各自電性連接第二差動放大器184的輸出端、接地端GND及第二輸出放大器188的輸入端，及一第二輸出放大器188電性連接至第二差動放大器184及類比加法器20的第二輸入端，以接收自第二差動放大器184輸出之一第二差分訊號DS2，並將第二差分訊號DS2放大並轉成第二單端輸出訊號SS2，輸出至類比加法器20。類比加法器20將第一輸出放大器168輸出第一單端輸出訊號SS1與第二輸出放大器188輸出第二單端輸出訊號SS2相加，再輸出為接收電路輸出電壓。使用者可依第一定電流源IB1、第二定電流源IB2、第三定電流源IB3及第四定電流源IB4控制穩定的電流，且其中第一負載L1、第二負載L2、第三負載L3及第四負載L4係可為電阻性負載、電感性負載或電晶體負載；另外，可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路10中更設有在第一節點N1與第二節點N2間串接的第五電阻R5與第六電阻R6，並在第五電阻R5與第六電阻R6間形成一第三節點N3，第三節點N3電性連接於第五電阻R5、第六電阻R6、第一差動放大器164與第二差動放大器184，且第五電阻R5與第六電阻R6的電阻值相同。第五電阻R5與第六電阻R6可將第一差動放大器164與第二差動放大器184的射極端，偏壓在高端電壓分壓VCANHDIV與低端電壓分壓VCANLDIV的共模電壓(0.5*VCANHDIV+0.5*VCANLDIV)。
請同時參照本發明第一圖所示，本段將再更進一步地敘述第一電壓位準移位器162、第二電壓位準移位器166、第一差動放大器164、第三電壓位準移位器182、第四電壓位準移位器186及第二差動放大器184之細部電路結構。 其中，第一電壓位準移位器162中包括一第七電阻R7，其係電性連接至第一節點N1及一第一電晶體1622，第一電晶體1622之第一射極E1電性連接該第七電阻R7，第一集極C1電性連接第一定電流源IB1、第一基極B1及第一差動放大器164，第一基極B1電性連接第一定電流源IB1、第一集極C1及第一差動放大器164，第一定電流源IB1電性連接電源端VCC、第一集極C1及第一基極B1，第一電壓位準移位器162可將高端電壓分壓VCANHDIV訊號的直流位準上移VBE1+IB1*R7，至第一差動放大器164的第二基極B2能處理的電壓範圍；第二電壓位準移位器166中包括一第八電阻R8電性連接至第二節點N2及第四電晶體1662，第四電晶體1662之第四射極E4電性連接該第八電阻R8，第四電晶體1662之第四集極C4電性連接至第二定電流源IB2、第四基極B4及第一差動放大器164，第四電晶體1662之第四基極B4電性連接至第二電流源IB2、第四集極C4及第一差動放大器164，第二定電流源IB2電性連接電源端VCC、第四集極C4及第四基極B4。第二電壓位準移位器166可將低端電壓分壓VCANLDIV訊號的直流位準上移VBE4+IB2*R8，至第一差動放大器164第三基極B3能處理的電壓範圍；第一差動放大器164包括第二電晶體1642，第二電晶體1642之第二基極B2電性連接至第一電晶體1622的第一集極C1及第一基極B1，第二射極E2電性連接至第三節點N3，第二集極C2電性連接至第一負載L1及第一輸出放大器168之間；第三電晶體1644之第三基極B3電性連接至第四電晶體1662的第四集極C4及第四基極B4，第三射極E3電性連接至第三節點N3，第三集極C3電性連接至第二負載L2及第一輸出放大器168之間；第三電壓位準移位器182中包括一第九電阻R9電性連接至第一節點N1及第五電晶體1822，第五電晶體1822之第五射極E5電性連接該第九電阻R9，第五電晶體1822之第五集極C5電性連接至第三定電流源IB3、第五基極B5及第二差動放大器184，第五電晶體1822之第五基極B5電性連接至第三電流源IB3、第五集極C5及第二差動放大器184，第三定電流源IB3電性連接接地 端GND、第五集極C5及第五基極B5，第三電壓位準移位器182可將高端電壓分壓VCANHDIV訊號的直流位準下移VBE5+IB3*R9，至第二差動放大器184的第六基極B6能處理的電壓範圍；第四電壓位準移位器186中包括一第十電阻R10電性連接至第二節點N2及第八電晶體1862，第八電晶體1862之第八射極E8電性連接該第十電阻R10，第八電晶體1862之第八集極C8電性連接至第四定電流源IB4、第八基極B8及第二差動放大器184，第八電晶體1862之第八基極B8電性連接至第四電流源IB4、第八集極C8及第二差動放大器184，第四定電流源IB4電性連接接地端GND、第八集極C8及第八基極B8，第四電壓位準移位器186可將低端電壓分壓VCANLDIV訊號的直流位準下移VBE6+IB4*R10，至第二差動放大器184第七基極B7能處理的電壓範圍；第二差動放大器184中更包括一第六電晶體1842，第六電晶體1842之第六基極B6電性連接至第五電晶體1822的第五集極C5及第五基極B5，第六射極E6電性連接至第三節點N3，第六集極C6電性連接至第三負載L3及第二輸出放大器188之間，及一第七電晶體1844之第七基極B7電性連接至第四電壓位準移位器186，第七射極E7電性連接至第三節點N3，第七集極C7電性連接至第四負載L4及第二輸出放大器188之間。
接著，說明完本發明的電路架構後，請參照本發明的第二圖並請同時參照第一圖所示，控制器區域網路係有兩種狀態，當傳輸資料為0時為顯性狀態(Dominant State)D，當傳輸資料為1時為隱性狀態(Recessive State)R，發射器於顯性狀態D時會產生高端電壓VCANH及低端電壓VCANL至CAN的高端CANH及低端CANL；但當在隱性狀態R時，發射器中的電晶體會關閉，此時則需由參考放大器14傳輸一參考電壓VCMREF至電阻組12中，再經過電阻組12輸出至CAN的高端CANH及低端CANL，決定CAN的高端電壓VCANH及低端電壓VCANL，此電阻組12中，第一電阻R1電阻值等於第四電阻R4；第二電阻R2電阻值等於第三電阻R3；第一電阻R1+第二電阻R2與第三電阻R3+第四電阻R4的 電阻值一般會設計在約15K歐姆。請同時再參照本發明第三圖所示，CAN的接收器與發射器整合電路更包含一發射器30電性連接高端CANH及低端CANL，可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路10係藉由CAN的高端CANH及低端CANL電性連接至發射器30，發射器30係為一應用於控制器區域網路的標準發射電路，發射器30包含一電源端VCC、一第一場效電晶體MP1、發射器輸入端TXD、一第二場效電晶體MN1、一反相器32及接地端34，並且分別藉由一電阻值30歐姆的電阻36及電阻38產生高端CANH及低端CANL。當發射器輸入端TXD電壓等於0時，為顯性狀態D，此時發射器30的第一場效電晶體MP1及第二場效電晶體MN1係開啟狀態(Turn On)，MP1、MN1、電阻值為30歐姆的電阻36及電阻38在電源端VCC與接地端GND間串接分壓產生CAN的高端電壓VCANH及低端電壓VCANL。因此顯性狀態時D，高端電壓VCANH、低端電壓VCANL、與CAN的高端CANH及低端CANL上的共模電壓，如公式(1)(2)(3)：VCANH=VCC*(RONMN1+60)/(RONMP1+RONMN1+60) (1)
VCANL=VCC*(RONMN1)/(RONMP1+RONMN1+60) (2)其中，RONMP1係為第一場效電晶體MP1的導通電阻值，RONMN1係為第二場效電晶體MN1的導通電阻值，60係為電阻26與電阻28之和。
顯性狀態D時共模電壓=(VCANH+VCANL)/2=VCC*(RONMN1+30)/(RONMP1+RONMN1+60) (3)當發射器輸入端TXD電壓等於VCC時，為隱性狀態R，此時發射器30的第一場效電晶體MP1及第二場效電晶體MN1係關閉狀態(Turn Off)，CAN的高端CANH及低端CANL上的高端電壓VCANH及低端電壓VCANL都等於參考放大器14傳輸到電阻組12上的參考電壓VCMREF，因此隱性狀態R時，CAN的高端CANH、低端CANL上的共模電壓如公式(4)的關係：隱性狀態R時共模電壓=0.5*(VCANH+VCANL)=VCMREF (4) 參考電壓VCMREF係為輸入至參考放大器14的電壓值。參考公式(3)與公式(4)，因此本發明搭配一外加參考電壓所產生的電路，產生一VCMREF電壓值等於公式(3)所述的顯性狀態D中發射器30所傳輸到高端CANH及低端CANL的共模電壓值，輸入到參考放大器14。如此即可讓顯性狀態D與隱性狀態R下的共模電壓值都保持固定值，使資料傳輸時，CAN匯流排上的共頻訊號頻譜不具有高頻擾動，可以有效降低電磁散溢。
承接上段，並請再同時參照本發明第一圖所示，一旦當高端電壓分壓VCANHDIV及低端電壓分壓VCANLDIV上的共模輸入電壓高於第一輸出放大器168可工作的最高輸入共模電壓減去第二電晶體1642與第三電晶體1644的集極射極間跨壓(VCE2、VCE3)時，第一輸出放大器168將不會作動，第一輸出放大器168輸出第一單端輸出訊號SS1將為0；此時，高端電壓分壓VCANHDIV及低端電壓分壓VCANLDIV則會經由第二差動放大器184與第二輸出放大器188，放大並轉為第二單端輸出訊號SS2，再經類比加法器20輸出到接收電路輸出端RXD，此時接收電路輸出端RXD將等於第二單端輸出訊號SS2。當高端電壓分壓VCANHDIV及低端電壓分壓VCANLDIV上的共模輸入電壓的值低於第二輸出放大器188可工作的最低輸入共模電壓加上第六電晶體1842與第七電晶體1844的集極射極間跨壓(VCE6、VCE7)時，第二輸出放大器188將不會作動，第二輸出放大器188輸出第二單端輸出訊號SS2將為0；此時，高端電壓分壓VCANHDIV及低端電壓分壓VCANLDIV仍會經由第一差動放大器164與第一輸出放大器168，放大並轉為第一單端輸出訊號SS1，再經類比加法器20輸出到接收電路輸出端RXD，此時接收電路輸出端RXD將等於第一單端輸出訊號SS1；當高端電壓分壓VCANHDIV及低端電壓分壓VCANLDIV上的共模輸入電壓的值介於第一輸出放大器168可工作的最高輸入共模電壓減去第二電晶體1642與第三電晶體1644的集極射極間跨壓(VCE2、VCE3)與第二輸出放大器188可工作的最低輸入共模電壓 加上第六電晶體1842與第七電晶體1844的集極射極間跨壓(VCE6、VCE7)之間時，高端電壓分壓VCANHDIV及低端電壓分壓VCANLDIV則會同時由第一差動放大器164、第一輸出放大器168，放大並轉為第一單端輸出訊號SS1；與第二差動放大器184、第二輸出放大器188，放大並轉為第二單端輸出訊號SS2，再經類比加法器20輸出到接收電路輸出端RXD，此時接收電路輸出端RXD將等於第一單端輸出訊號SS1加第二單端輸出訊號SS2。
因此，無論高端電壓分壓VCANHDIV及低端電壓分壓VCANLDIV上的共模電壓的值大小為何，皆可藉由本發明的可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路將訊號自CAN的高端CANH及低端CANL傳遞至接收電路輸出端RXD，並且利用此發明中參考放大器，可控制隱性狀態時網路上的共模電壓等於顯性狀態時網路上的共模電壓，以減少電磁散逸的狀況發生。
以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍。
10‧‧‧可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路
12‧‧‧電阻組
14‧‧‧參考放大器
16‧‧‧第一輸入放大器組
162‧‧‧第一電壓位準移位器
1622‧‧‧第一電晶體
164‧‧‧第一差動放大器
1642‧‧‧第二電晶體
1644‧‧‧第三電晶體
166‧‧‧第二電壓位準移位器
1662‧‧‧第四電晶體
168‧‧‧第一輸出放大器
18‧‧‧第二輸入放大器組
182‧‧‧第三電壓位準移位器
1822‧‧‧第五電晶體
184‧‧‧第二差動放大器
1842‧‧‧第六電晶體
1844‧‧‧第七電晶體
186‧‧‧第四電壓位準移位器
1862‧‧‧第八電晶體
188‧‧‧第二輸出放大器
20‧‧‧類比加法器
30‧‧‧發射器
32‧‧‧反相器
34‧‧‧接地端
36‧‧‧電阻
38‧‧‧電阻
TXD‧‧‧發射器輸入端
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
R3‧‧‧第三電阻
R4‧‧‧第四電阻
R5‧‧‧第五電阻
R6‧‧‧第六電阻
R7‧‧‧第七電阻
R8‧‧‧第八電阻
R9‧‧‧第九電阻
R10‧‧‧第十電阻
L1‧‧‧第一負載
L2‧‧‧第二負載
L3‧‧‧第三負載
L4‧‧‧第四負載
VCANH‧‧‧高端電壓
VCANHDIV‧‧‧高端電壓分壓
VCANL‧‧‧低端電壓
VCANLDIV‧‧‧低端電壓分壓
RXD‧‧‧接收電路輸出端
VCMREF‧‧‧參考電壓
VCC‧‧‧電源端
IB1‧‧‧第一定電流源
IB2‧‧‧第二定電流源
IB3‧‧‧第三定電流源
IB4‧‧‧第四定電流源
CANH‧‧‧高端
CANL‧‧‧低端
N1‧‧‧第一節點
N2‧‧‧第二節點
N3‧‧‧第三節點
MP1‧‧‧第一場效電晶體
MN1‧‧‧第二場效電晶體
D‧‧‧顯性狀態
R‧‧‧隱性狀態
GND‧‧‧接地端
DS1‧‧‧第一差分訊號
DS2‧‧‧第二差分訊號
SS1‧‧‧第一單端輸出訊號
SS2‧‧‧第二單端輸出訊號
B1‧‧‧第一基極
B2‧‧‧第二基極
B3‧‧‧第三基極
B4‧‧‧第四基極
B5‧‧‧第五基極
B6‧‧‧第六基極
B7‧‧‧第七基極
B8‧‧‧第八基極
C1‧‧‧第一集極
C2‧‧‧第二集極
C3‧‧‧第三集極
C4‧‧‧第四集極
C5‧‧‧第五集極
C6‧‧‧第六集極
C7‧‧‧第七集極
C8‧‧‧第八集極
E1‧‧‧第一射極
E2‧‧‧第二射極
E3‧‧‧第三射極
E4‧‧‧第四射極
E5‧‧‧第五射極
E6‧‧‧第六射極
E7‧‧‧第七射極
E8‧‧‧第八射極
第一圖為本發明的電路架構示意圖。 第二圖為本發明顯性狀態及隱性狀態的示意圖。 第三圖為本發明電阻組電性連接發射器的電路簡圖。
10‧‧‧可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路
12‧‧‧電阻組
14‧‧‧參考放大器
16‧‧‧第一輸入放大器組
162‧‧‧第一電壓位準移位器
1622‧‧‧第一電晶體
164‧‧‧第一差動放大器
1642‧‧‧第二電晶體
1644‧‧‧第三電晶體
166‧‧‧第二電壓位準移位器
1662‧‧‧第四電晶體
168‧‧‧第一輸出放大器
18‧‧‧第二輸入放大器組
182‧‧‧第三電壓位準移位器
1822‧‧‧第五電晶體
184‧‧‧第二差動放大器
1842‧‧‧第六電晶體
1844‧‧‧第七電晶體
186‧‧‧第四電壓位準移位器
1862‧‧‧第八電晶體
188‧‧‧第二輸出放大器
20‧‧‧類比加法器
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
R3‧‧‧第三電阻
R4‧‧‧第四電阻
R5‧‧‧第五電阻
R6‧‧‧第六電阻
R7‧‧‧第七電阻
R8‧‧‧第八電阻
R9‧‧‧第九電阻
R10‧‧‧第十電阻
L1‧‧‧第一負載
L2‧‧‧第二負載
L3‧‧‧第三負載
L4‧‧‧第四負載
VCANH‧‧‧高端電壓
VCANHDIV‧‧‧高端電壓分壓
VCANL‧‧‧低端電壓
VCANLDIV‧‧‧低端電壓分壓
RXD‧‧‧接收電路輸出端
VCMREF‧‧‧參考電壓
VCC‧‧‧電源端
IB1‧‧‧第一定電流源
IB2‧‧‧第二定電流源
IB3‧‧‧第三定電流源
IB4‧‧‧第四定電流源
CANH‧‧‧高端
CANL‧‧‧低端
N1‧‧‧第一節點
N2‧‧‧第二節點
N3‧‧‧第三節點
GND‧‧‧接地端
DS1‧‧‧第一差分訊號
DS2‧‧‧第二差分訊號
SS1‧‧‧第一單端輸出訊號
SS2‧‧‧第二單端輸出訊號
B1‧‧‧第一基極
B2‧‧‧第二基極
B3‧‧‧第三基極
B4‧‧‧第四基極
B5‧‧‧第五基極
B6‧‧‧第六基極
B7‧‧‧第七基極
B8‧‧‧第八基極
C1‧‧‧第一集極
C2‧‧‧第二集極
C3‧‧‧第三集極
C4‧‧‧第四集極
C5‧‧‧第五集極
C6‧‧‧第六集極
C7‧‧‧第七集極
C8‧‧‧第八集極
E1‧‧‧第一射極
E2‧‧‧第二射極
E3‧‧‧第三射極
E4‧‧‧第四射極
E5‧‧‧第五射極
E6‧‧‧第六射極
E7‧‧‧第七射極
E8‧‧‧第八射極

Claims (15)

  1. 一種可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路，其係電性連接於控制器區域網路(Controller Area Network，CAN)的接收電路輸出端，並可應用於該控制器區域網路的接收器與發射器整合電路中，該可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路包括： 一電阻組，其係電性連接該控制器區域網路的高端(CAN High，CANH)及低端(CAN Low，CANL)，該電阻組係包括依序串接於該高端與該低端間之一第一電阻、一第二電阻、一第三電阻及一第四電阻，該第一電阻及該第二電阻間設有一第一節點，該第三電阻及該第四電阻間設有一第二節點，且該第一電阻電性連接至該高端與該第一節點，及該第四電阻電性連接該低端與該第二節點，接收自該高端的一高端電壓(VCANH)及該低端的一低端電壓(VCANL)，及再各自降壓以該第一節點產生一高端電壓分壓(VCANHDIV )及該第二節點產生一低端電壓分壓(VCANLDIV )輸出； 一參考放大器，其係具有一參考放大器輸入端及一參考放大器輸出端，該參考放大器輸入端電性連接於一參考電壓源，該參考放大器輸出端電性連接於該第二電阻及該第三電阻之間； 一第一輸入放大器組及一第二輸入放大器組，該第一輸入放大器組具有一第一輸入放大器組輸出端及該第二輸入放大器組具有一第二輸入放大器組輸出端，該第一輸入放大器組係電性連接一電源端、該第一節點及該第二節點，該第二輸入放大器組電性連接一接地端、該第一節點及該第二節點，該第一輸入放大器組及該第二輸入放大器組可自該第一節點接收該高端電壓分壓及該第二節點接收該低端電壓分壓，並可經由該第一輸入放大器組輸出端輸出一第一單端輸出訊號及該第二輸入放大器組輸出端輸出一第二單端輸出訊號；及 一類比加法器，其係具有一類比加法器輸入端及一類比加法器輸出端，該類比加法器輸入端電性連接至該第一輸入放大器組輸出端及該第二輸入放大器組輸出端，該類比加法器輸出端電性連接於該接收電路輸出端，該類比加法器可接收自該第一單端輸出訊號及該第二單端輸出訊號，並將該第一單端輸出訊號及該第二單端輸出訊號相加後，以輸出至該接收電路輸出端。
  2. 如請求項1所述之可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路，其中該參考放大器係將該參考電壓源產生的參考電壓傳輸至該電阻組。
  3. 如請求項2所述之可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路，其中該控制器區域網路的該接收器與發射器整合電路更包含一發射器，該發射器係電性連接該高端及該低端，並於一顯性模式時，傳輸一差分訊號至該高端及該低端，該發射器於該顯性模式時所傳輸到該高端與該低端上的該差分訊號之共模電壓，提供給該參考電壓源作為該參考電壓。
  4. 如請求項1所述之可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路，其中該參考放大器係為反相閉迴路放大器。
  5. 如請求項1所述之可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路，其中該第一輸入放大器組更包括： 一第一電壓位準移位器，其係電性連接該電源端及該第一節點，以調整該第一節點之直流電壓位準； 一第二電壓位準移位器，其係電性連接該電源端及該第二節點，以調整該第二節點之直流電壓位準；一第一差動放大器，其係電性連接該電源端、該第一電壓位準移位器及該第二電壓位準移位器，以接收該第一電壓位準移位器所調整該第一節點之該直流電壓位準及該第二電壓位準移位器所調整該第二節點之該直流電壓位準，以產生一第一差分訊號；及一第一輸出放大器，其係電性連接至該第一差動放大器，以接收自該第一差動放大器所傳輸之該第一差分訊號，並將該第一差分訊號放大並轉為該第一單端輸出訊號，以傳輸至該類比加法器。
  6. 如請求項5所述之可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路，其中該第二輸入放大器組更包括：一第三電壓位準移位器，其係電性連接該接地端及該第一節點，以調整該第一節點之直流電壓位準；一第四電壓位準移位器，其係電性連接該接地端及該第二節點，以調整該第二節點之直流電壓位準；一第二差動放大器，其係電性連接該接地端、該第三電壓位準移位器及該第四電壓位準移位器，以接收該第三電壓位準移位器所調整該第一節點之該直流電壓位準及該第四電壓位準移位器所調整該第二節點之該直流電壓位準，以產生一第二差分訊號；及一第二輸出放大器，其係電性連接至該第二差動放大器，以接收自該第二差動放大器所傳輸之該第二差分訊號，並將該第二差分訊號放大並轉為該第二單端輸出訊號，以傳輸至該類比加法器。
  7. 如請求項6所述之可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路，更包括：一第五電阻與一第六電阻，該第五電阻與該第六電阻串接於該第一節點及該第二節點間並形成一第三節點，該第三節點係電性連接該第五電阻、該第六電阻、該第一差動放大器與該第二差動放大 器，該第五電阻及該第六電阻的電阻值相同，該第三節點上的電壓值將等於該第一節點所傳輸之該高端電壓分壓與該第二節點所傳輸之該低端電壓分壓之和除以二。
  8. 如請求項7所述之可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路，其中該第一差動放大器中及該電源端間更設有一第一負載及一第二負載，該第一負載及該第二負載係可為電阻性負載、電感性負載或電晶體負載。
  9. 如請求項8所述之可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路，其中該第二差動放大器及該接地端間更設有一第三負載及一第四負載，該第三負載及該第四負載係可為電阻性負載、電感性負載或電晶體負載。
  10. 如請求項9所述之可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路，其中該第一電壓位準移位器更包括：一第七電阻，其係電性連接至該第一節點；及一第一電晶體，其係設有一第一基極、一第一集極及一第一射極，該第一射極電性連接該第七電阻，該第一集極電性連接該第一基極、一第一定電流源及該第一差動放大器，該第一基極電性連接該第一集極、該第一定電流源及該第一差動放大器。
  11. 如請求項10所述之可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路，其中該第二電壓位準移位器更包括：一第八電阻，其係電性連接至該第二節點；及一第四電晶體，其係設有一第四基極、一第四集極及一第四射極，該第四射極電性連接該第八電阻，該第四集極電性連接該第四基極、一第二定電流源及該第一差動放大器，該第四基極電性連接該第四集極、該第二定電流源及該第一差動放大器。
  12. 如請求項11所述之可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路，其中該第一差動放大器更包括： 一第二電晶體，其係設有一第二基極、一第二集極及一第二射極，該第二基極電性連接至該第一電壓位準移位器，該第二射極電性連接至該第三節點，該第二集極電性連接至該第一負載與該第一輸出放大器；及 一第三電晶體，其係設有一第三基極、一第三集極及一第三射極，該第三基極電性連接至該第二電壓位準移位器，該第三射極電性連接至該第三節點，該第三集極電性連接至該第二負載與該第一輸出放大器。
  13. 如請求項12所述之可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路，其中該第三電壓位準移位器更包括： 一第九電阻，其係電性連接至該第一節點；及 一第五電晶體，其係設有一第五基極、一第五集極及一第五射極，該第五射極電性連接至該第九電阻，該第五集極電性連接該第五基極、一第三定電流源及該第二差動放大器，該第五基極電性連接至該第五集極、該第三定電流源及該第二差動放大器。
  14. 如請求項13所述之可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路，其中該第四電壓位準移位器更包括： 一第十電阻，其係電性連接至該第二節點；及 一第八電晶體，其係設有一第八基極、一第八集極及一第八射極，該第八射極電性連接至該第十電阻，該第八集極電性連接至該第八基極、一第四定電流源及該第二差動放大器，該第八基極電性連接該第八集極、該第四定電流源及該第二差動放大器。
  15. 如請求項14所述之可接收超寬共模輸入電壓範圍的接收電路，其中該第二差動放大器更包括： 一第六電晶體，其係設有一第六基極、一第六集極及一第六射極，該第六基極電性連接至該第三電壓位準移位器，該第六射極電性連接至該第三節點，該第六集極電性連接該第三負載與該第二輸出放大器；及 一第七電晶體，其係設有一第七基極、一第七集極及一第七射極，該第七基極電性連接至該第四電壓位準移位器，該第七射極電性連接至該第三節點，該第七集極電性連接至該第四負載與該第二輸出放大器。
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