WO2000070764A1 - Compact bus interface with an integrated electrical isolation - Google Patents

Compact bus interface with an integrated electrical isolation Download PDF

Info

Publication number
WO2000070764A1
WO2000070764A1 PCT/DE2000/001382 DE0001382W WO0070764A1 WO 2000070764 A1 WO2000070764 A1 WO 2000070764A1 DE 0001382 W DE0001382 W DE 0001382W WO 0070764 A1 WO0070764 A1 WO 0070764A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
integrated circuit
circuit according
data terminal
terminal device
bus
Prior art date
Application number
PCT/DE2000/001382
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dieter Munz
Harald GÜNTHER
Michael Staudt
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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 Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2000070764A1 publication Critical patent/WO2000070764A1/en

Links

Classifications

    • 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
    • H04L12/40006—Architecture of a communication node
    • H04L12/40013—Details regarding a bus controller
    • 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

Definitions

  • the invention relates to an integrated circuit which has an adapter unit for bidirectional connection of a bus to a data terminal device, the integrated circuit being provided with at least one connection for the bus.
  • the object of the invention is to show a new bus interface whose power consumption is.
  • a bus interface implemented as an integrated circuit with the features according to the invention has a lower power consumption than conventional bus interfaces due to the integration of a magneto-sensitive device for potential isolation in the integrated circuit.
  • a bus interface implemented by means of the claimed integrated circuit requires less space on the board used.
  • a reduction of the module costs, the assembly costs and the storage costs is achieved by means of the invention.
  • Further advantages of the invention consist in the fact that a compact bus interface according to the invention is suitable for supply voltages that are significantly smaller than 5 V. Furthermore, higher data rates can be achieved by means of the circuit claimed than by means of known bus interfaces.
  • FIGURE 1 shows a first embodiment of the invention
  • FIGURE 2 shows a second embodiment of the invention.
  • Figure 1 shows a first embodiment of the invention.
  • the compact bus interface shown has an integrated circuit 1. This is provided with connections 2, 3, 4, 5 and 6.
  • the connections 2, 3 and 4 are connected via signal lines to a data terminal device, not shown, which preferably has a microcomputer. This is provided for the generation of data to be transmitted via the bus 7 to another data terminal device and for the processing of data which are received via the bus 7 from another data terminal device.
  • connections 2 and 3 are input connections via which signals generated by the data terminal device are fed to the integrated circuit 1.
  • control signals are present at connection 2, which contain activation information, and useful signal data to be transmitted at connection 4.
  • Reference number 4 denotes an output connection via which data from the integrated circuit 1 are output to the data terminal device. These data are data transmitted via the bus 7 and are provided for the data terminal device.
  • the signal present at the input terminal 2 is first fed to a first transmitter logic 8 within the integrated circuit 1.
  • This has the task of converting the input signal mentioned into a current signal, which is particularly well suited for magnetosensitive transmission.
  • a signal inversion can take place in the transmitter logic 8, for example.
  • a transmitter U1 is connected to the first transmitter logic 8 and is provided for magneto-sensitive transmission of the output signal of the transmitter logic 8. This magnetosensitive transmission is carried out in order to isolate the potential between the data terminal device and the bus 7 to reach. As a result, the signals to be transmitted are transmitted potential-free between the various terminal devices.
  • the transformer U1 has a conductor loop on the input side, via which the output signal of the transmitter logic 8 is carried. This signal generates a magnetic field which changes as a function of the signal in the area surrounding the conductor loop and which is indicated in FIG. 1 by the dashed lines. This changing magnetic field is recognized by a magnetic field detector or magnetosensitive receiver 9, which is separated from the conductor loop by an insulator, but is located in the area of the magnetic field mentioned.
  • the magnetic field detector of the device Ül for potential isolation can be implemented in the form of a Hall element. Furthermore, the magnetic field detector mentioned can also be an AMR sensor (anisotropic magnetic resistance), which reacts to a changing magnetic field with a change in resistance. Such AMR sensors have a permalloy layer.
  • GMR sensors of this type have a combination of three layers, two of which are soft magnetic and one is hard magnetic.
  • a further improvement in the sensitivity of the magnetic field detector is possible in that it is implemented as a TMR sensor (tunneling magnetic resistance).
  • the hard magnetic layer is provided with an additional insulator.
  • the signal detected by the magnetosensitive receiver 9 is a signal that is galvanically separated from the data terminal device a matching unit 10 supplied.
  • This adapter unit is a transceiver and contains the transmission and reception logic necessary for data communication via the bus 7.
  • the signal present at the input connection 3 is fed to a second magnetosensitive transmitter U2 within the integrated circuit 1 via a second transmitter logic 11 and also passed on to the adapter unit 10 via its magnetosensitive receiver 12.
  • the structure and the mode of operation of the transmitter logic 11 and the transmitter U2 with the magnetosensitive receiver 12 correspond to the structure and the mode of operation of the modules 8, U1 and 9 already explained above.
  • the output signals of the adaptation unit 10 which can be, for example, an RS485 driver or a SIM1 driver, are passed on to the bus 7 via an output connection 5 of the integrated circuit 1 and are fed to a further data terminal via the latter.
  • a response signal generated by this further data terminal device is transmitted via the bus 7 and made available to the integrated circuit 1 at its input connection 6.
  • the signal present there is forwarded to the adaptation unit 10 and, after processing in it, is passed to a further transmitter logic 13.
  • This converts the present signal into a signal that is particularly well suited for magnetosensitive transmission.
  • a third magnetosensitive transmitter U3 with a magnetosensitive detector 14 is provided on the further transmitter logic 13. The signal detected by this is provided at the output terminal 4 of the integrated circuit 1 and from there is supplied to the data terminal device, not shown.
  • a magnetosensitive transducer U1 for poling is installed in an integrated circuit 1 having a matching unit 10. tential isolation between a data terminal and a bus 7 integrated.
  • Such a solution simplifies the construction of bus interfaces, enables more cost-effective production, allows high data rates, saves electricity and is also suitable for supply voltages that are significantly less than 5 V.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the invention.
  • the compact bus interface shown has an integrated circuit 15. This is provided with connections 16 and 21.
  • the connection 16 is an input connection via which the integrated circuit is supplied with input signals from a data processing device which are to be transmitted via the bus 22 to a receiving device likewise connected to the bus 22.
  • the output signals of the integrated circuit 15 to be transmitted via the bus 22 are output to the bus 22 via the connection 21, which is a bidirectional connection.
  • the input signal present at the input connection 16 is fed within the integrated circuit 15 to a microcomputer 17, which performs the function of a data terminal device for the data processing device connected to the input 16 of the integrated circuit. From the microcomputer 17, the signals to be transmitted are fed to a matching unit 20 via a magnetosensitive coupling element 18, which is constructed in the same way as the magnetosensitive transducers explained above in connection with FIG. This provides the data to be sent via the bus 22 at its output 21.
  • Response signals of a further data device connected to the bus, which are received via the connection 21, are forwarded to the adaptation unit 20 and are subjected to receive signal processing there.
  • the response signals output by the adaptation unit 20 are transmitted via a circuit 15 integrated magnetosensitive coupling element 19 forwarded to the microcomputer 17, in which a signal adaptation to the signal format in the received data terminal takes place.
  • the signals adapted in this sense are passed on to the data terminal via the connection 16.
  • a magnetosensitive transmitter 18 for potential isolation between the data device and the bus 22 is consequently integrated in an integrated circuit 15 having a matching unit 20.
  • the data terminal device itself also belongs to the integrated circuit 15.
  • the bus interface can be produced more cost-effectively. It also takes up less space, is energy efficient, allows high data rates and is also suitable for supply voltages that are significantly less than 5 V.
  • the basic principle described on the basis of the above exemplary embodiments can be used with all common bus couplings. Compared to known bus couplings, it saves external wiring and thus offers a space-saving and cheaper alternative to the known bus interfaces.
  • the claimed integrated circuit in connection with an RS485 interface, the Profibus of the applicant, an ETHERNET bus interface, the IEEE 1394-1995 and the ASI bus, the CAN bus, the SPI bus and an RS 422 interface be used.
  • the invention also makes it possible to combine assemblies realized in the form of a plurality of modules in known solutions to form a single integrated circuit in a housing.

Abstract

The invention relates to an integrated circuit which is provided with an adapter unit for bidirectionally connecting a bus to a data terminal equipment. The integrated circuit is provided with at least one connection for the bus and contains a magnetosensitive device for the electrical isolation. The adapter unit is arranged between the magnetosensitive device for the electrical isolation and the connection for the bus.

Description

Beschreibung description
Kompakte Busschnittstelle mit integrierter PotentialtrennungCompact bus interface with integrated electrical isolation
Die Erfindung betrifft einen integrierten Schaltkreis, der eine Anpaßeinheit zur bidirektionalen Verbindung eines Busses mit einer Datenendeinrichtung aufweist, wobei der integrierte Schaltkreis mit mindestens einem Anschluß für den Bus versehen ist.The invention relates to an integrated circuit which has an adapter unit for bidirectional connection of a bus to a data terminal device, the integrated circuit being provided with at least one connection for the bus.
In dem vom Westermann Schulbuchverlag GmbH, Braunschweig 1992, herausgegebenen Buch "Elektrotechnik Fachbildung Kommunikationselektronik 2 Informations-/Büroelektronik" , Seiten 144 - 151, sind Datennetze beschrieben, mittels derer ein- zelne Datenendeinrichtungen miteinander verbunden sind. Diese Verbindung kann über einen Bus erfolgen. Zur Anpassung einer Datenendeinrichtung an den vorliegenden Bus ist eine Anpaßeinheit bzw. ein Transceiver vorgesehen, der die notwendige Sende- und Empfangslogik für die Datenkommunikation enthält. Bedingt durch die oft große räumliche Ausdehnung des Netzes und die Anschaltung der Datenendeinrichtungen an unterschiedliche Energieversorgungsleitungen kann es auf dem Übertragungsmedium zu Potentialverschiebungen und Signal-Beeinflussungen kommen. Damit diese ausgeschlossen werden, sind die Anpaßeinheiten mit galvanischen Entkopplungsstufen in Form von Übertragern ausgerüstet.Data networks by means of which individual data terminal devices are connected to one another are described in the book "Electrical engineering, specialist training in communication electronics 2 information / office electronics", pages 144-151, published by Westermann Schulbuchverlag GmbH, Braunschweig 1992. This connection can be made via a bus. To adapt a data terminal device to the present bus, an adaptation unit or a transceiver is provided, which contains the necessary transmission and reception logic for the data communication. Due to the often large spatial expansion of the network and the connection of the data terminal equipment to different power supply lines, potential shifts and signal influences can occur on the transmission medium. So that these are excluded, the adapter units are equipped with galvanic decoupling stages in the form of transformers.
Diese Übertrager werden bisher üblicherweise mittels diskreter Bauteile realisiert. Beispielsweise kommen Optokoppler, induktive Übertrager oder kapazitive Übertrager zur Anwendung.So far, these transformers have usually been implemented using discrete components. For example, optocouplers, inductive transformers or capacitive transformers are used.
Aus der DE 197 18 420 AI ist bereits eine integrierte Daten- übertragungsschaltung mit Potentialtrennung zwischen Ein- und Ausgangsschaltkreis bekannt. Dieser werden eingangsseitig binäre Eingangssignale zugeführt, die unter Verwendung eines innerhalb der integrierten Datenübertragungsschaltung ange- ordneten magnetosensitiven Koppelelementes übertragen und am Ausgang der integrierten Datenübertragungsschaltung als binäre Ausgangssignale zur Verfügung gestellt werden.From DE 197 18 420 AI an integrated data transmission circuit with potential isolation between the input and output circuits is already known. Binary input signals are fed to the input side, which are input using an integrated data transmission circuit. ordered magnetosensitive coupling element and are provided at the output of the integrated data transmission circuit as binary output signals.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine neue Bus- schnittstelle aufzuzeigen, deren Stromverbrauch ist.The object of the invention is to show a new bus interface whose power consumption is.
Diese Aufgabe wird durch einen integrierten Schaltkreis mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by an integrated circuit with the features specified in claim 1. Advantageous refinements and developments of the invention result from the dependent claims.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß eine als integrierter Schaltkreis realisierte Busschnitt- stelle mit den erfindungsgemäßen Merkmalen durch die Integration einer magnetosensitiven Vorrichtung zur Potentialtrennung in die integrierte Schaltung einen geringeren Stromverbrauch aufweist als herkömmliche Busschnittstellen. Darüber hinaus benötigt eine mittels des beanspruchten integrierten Schaltkreises realisierte Busschnittstelle weniger Fläche auf der verwendeten Platine. Desweiteren wird mittels der Erfindung eine Reduzierung der Bausteinkosten, der Bestückungskosten und der Lagerhaltungskosten erreicht. Weitere Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß eine kompakte Busschnitt- stelle gemäß der Erfindung für VersorgungsSpannungen geeignet ist, die wesentlich kleiner als 5 V sind. Ferner sind mittels des beanspruchten Schaltkreises höhere Datenraten erreichbar als mittels bekannter Busschnittstellen.The advantages of the invention consist in particular in that a bus interface implemented as an integrated circuit with the features according to the invention has a lower power consumption than conventional bus interfaces due to the integration of a magneto-sensitive device for potential isolation in the integrated circuit. In addition, a bus interface implemented by means of the claimed integrated circuit requires less space on the board used. Furthermore, a reduction of the module costs, the assembly costs and the storage costs is achieved by means of the invention. Further advantages of the invention consist in the fact that a compact bus interface according to the invention is suitable for supply voltages that are significantly smaller than 5 V. Furthermore, higher data rates can be achieved by means of the circuit claimed than by means of known bus interfaces.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der Erläuterung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigt:Further advantageous properties of the invention result from the explanation of exemplary embodiments with reference to the figures. It shows:
FIGUR 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für die Erfindung undFIGURE 1 shows a first embodiment of the invention and
FIGUR 2 ein zweites Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Die Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Die dargestellte kompakte Busschnittstelle weist einen integrierten Schaltkreis 1 auf. Dieser ist mit Anschlüs- sen 2, 3, 4, 5 und 6 versehen. Die Anschlüsse 2, 3 und 4 sind über Signalleitungen mit einer nicht gezeichneten Datenendeinrichtung verbunden, die vorzugsweise einen Mikrocomputer aufweist. Dieser ist zur Erzeugung von über den Bus 7 an eine andere Datenendeinrichtung zu übertragenden Daten und zur Verarbeitung von Daten vorgesehen, die von einer anderen Datenendeinrichtung über den Bus 7 empfangen werden.FIGURE 2 shows a second embodiment of the invention. Figure 1 shows a first embodiment of the invention. The compact bus interface shown has an integrated circuit 1. This is provided with connections 2, 3, 4, 5 and 6. The connections 2, 3 and 4 are connected via signal lines to a data terminal device, not shown, which preferably has a microcomputer. This is provided for the generation of data to be transmitted via the bus 7 to another data terminal device and for the processing of data which are received via the bus 7 from another data terminal device.
Bei den Anschlüssen 2 und 3 handelt es sich um Eingangsanschlüsse, über welche dem integrierten Schaltkreis 1 mittels der Datenendeinrichtung erzeugte Signale zugeführt werden. Am Anschluß 2 liegen beispielsweise Steuersignale vor, die eine Freischaltinformation beinhalten, und am Anschluß 4 zu übertragende Nutzsignaldaten. Mit der Bezugsziffer 4 ist ein Ausgangsanschluß bezeichnet, über welchen Daten vom integrierten Schaltkreis 1 an die Datenendeinrichtung ausgegeben werden. Bei diesen Daten handelt es sich um über den Bus 7 übertragene Daten, die für die Datenendeinrichtung vorgesehen sind.The connections 2 and 3 are input connections via which signals generated by the data terminal device are fed to the integrated circuit 1. For example, control signals are present at connection 2, which contain activation information, and useful signal data to be transmitted at connection 4. Reference number 4 denotes an output connection via which data from the integrated circuit 1 are output to the data terminal device. These data are data transmitted via the bus 7 and are provided for the data terminal device.
Das am Eingangsanschluß 2 anliegende Signal wird innerhalb des integrierten Schaltkreises 1 zunächst einer ersten Senderlogik 8 zugeführt. Diese hat die Aufgabe, das genannte Eingangssignal in ein Stromsignal umzuwandeln, welches sich besonders gut für eine magnetosensitive Übertragung eignet. Zu diesem Zweck kann in der Senderlogik 8 beispielsweise eine Signalinversion erfolgen.The signal present at the input terminal 2 is first fed to a first transmitter logic 8 within the integrated circuit 1. This has the task of converting the input signal mentioned into a current signal, which is particularly well suited for magnetosensitive transmission. For this purpose, a signal inversion can take place in the transmitter logic 8, for example.
An die erste Senderlogik 8 ist ein Übertrager Ül angeschlossen, welcher zu einer magnetosensitiven Übertragung des Aus- gangssignals der Senderlogik 8 vorgesehen ist. Diese magnetosensitive Übertragung wird durchgeführt, um eine Potentialtrennung zwischen der Datenendeinrichtung und dem Bus 7 zu erreichen. Dadurch werden die zu übertragenden Signale potentialfrei zwischen den verschiedenen Endeinrichtungen übertragen.A transmitter U1 is connected to the first transmitter logic 8 and is provided for magneto-sensitive transmission of the output signal of the transmitter logic 8. This magnetosensitive transmission is carried out in order to isolate the potential between the data terminal device and the bus 7 to reach. As a result, the signals to be transmitted are transmitted potential-free between the various terminal devices.
Der Übertrager Ül weist eingangsseitig eine Leiterschleife auf, über welche das Ausgangssignal der Senderlogik 8 geführt wird. Durch dieses Signal wird im Umgebungsbereich der Leiterschleife ein sich in Abhängigkeit vom Signal änderndes Magnetfeld erzeugt, das in der Figur 1 durch die gestrichel- ten Linien angedeutet ist. Dieses sich ändernde Magnetfeld wird von einem Magnetfelddetektor bzw. magnetosensitiven Empfänger 9 erkannt, welcher durch einen Isolator von der Leiterschleife getrennt ist, sich aber im Bereich des genannten Magnetfeldes befindet.The transformer U1 has a conductor loop on the input side, via which the output signal of the transmitter logic 8 is carried. This signal generates a magnetic field which changes as a function of the signal in the area surrounding the conductor loop and which is indicated in FIG. 1 by the dashed lines. This changing magnetic field is recognized by a magnetic field detector or magnetosensitive receiver 9, which is separated from the conductor loop by an insulator, but is located in the area of the magnetic field mentioned.
Der Magnetfelddetektor der Vorrichtung Ül zur Potentialtrennung kann in Form eines Hallelementes realisiert sein. Weiterhin kann es sich bei dem genannten Magnetfelddetektor auch um einen AMR-Sensor handeln (anisotropic magnetic resistance) , der auf ein sich änderndes magnetisches Feld mit einer Widerstandsveränderung reagiert. Derartige AMR-Sensoren weisen eine Permalloyschicht auf.The magnetic field detector of the device Ül for potential isolation can be implemented in the form of a Hall element. Furthermore, the magnetic field detector mentioned can also be an AMR sensor (anisotropic magnetic resistance), which reacts to a changing magnetic field with a change in resistance. Such AMR sensors have a permalloy layer.
Zur Verbesserung der Sensitivität des Magnetfelddetektors kann dieser aber auch in Form eines GMR-Sensors realisiert sein (giant magnetic resistance) . Derartige GMR-Sensoren weisen eine Kombination dreier Schichten auf, von denen zwei weichmagnetisch sind und eine hartmagnetisch ist.To improve the sensitivity of the magnetic field detector, it can also be implemented in the form of a GMR sensor (giant magnetic resistance). GMR sensors of this type have a combination of three layers, two of which are soft magnetic and one is hard magnetic.
Eine nochmalige Verbesserung der Sensitivität des Magnetfelddetektors ist dadurch möglich, daß dieser als TMR-Sensor rea- lisert ist (tunneling magnetic resistance) . Bei diesem ist die hartmagnetische Schicht mit einem zusätzlichen Isolator versehen.A further improvement in the sensitivity of the magnetic field detector is possible in that it is implemented as a TMR sensor (tunneling magnetic resistance). The hard magnetic layer is provided with an additional insulator.
Das vom magnetosensitiven Empfänger 9 detektierte Signal wird als galvanisch von der Datenendeinrichtung getrenntes Signal einer Anpaßeinheit 10 zugeführt. Diese Anpaßeinheit ist ein Transceiver und enthält die für eine Datenkommunikation über den Bus 7 notwendige Sende- und E pfangslogik.The signal detected by the magnetosensitive receiver 9 is a signal that is galvanically separated from the data terminal device a matching unit 10 supplied. This adapter unit is a transceiver and contains the transmission and reception logic necessary for data communication via the bus 7.
Das am Eingangsanschluß 3 anliegende Signal wird innerhalb des integrierten Schaltkreises 1 über eine zweite Senderlogik 11 einem zweiten magnetosensitiven Übertrager Ü2 zugeführt und über dessen magnetosensitiven Empfänger 12 ebenfalls an die Anpaßeinheit 10 weitergeleitet. Der Aufbau und die Funk- tionsweise der Senderlogik 11 und des Übertragers Ü2 mit dem magnetosensitiven Empfänger 12 entspricht dem Aufbau und der Funktionsweise der bereits oben erläuterten Baugruppen 8, Ül und 9.The signal present at the input connection 3 is fed to a second magnetosensitive transmitter U2 within the integrated circuit 1 via a second transmitter logic 11 and also passed on to the adapter unit 10 via its magnetosensitive receiver 12. The structure and the mode of operation of the transmitter logic 11 and the transmitter U2 with the magnetosensitive receiver 12 correspond to the structure and the mode of operation of the modules 8, U1 and 9 already explained above.
Die Ausgangssignale der Anpaßeinheit 10, bei welcher es sich beispielsweise um einen RS485-Treiber ober um einen SIM1- Treiber handeln kann, werden über einen Ausgangsanschluß 5 des integrierten Schaltkreises 1 an den Bus 7 weitergeleitet und über diesen einer weiteren Datenendeinrichtung zugeführt.The output signals of the adaptation unit 10, which can be, for example, an RS485 driver or a SIM1 driver, are passed on to the bus 7 via an output connection 5 of the integrated circuit 1 and are fed to a further data terminal via the latter.
Ein von dieser weiteren Datenendeinrichtung erzeugtes Ant- wortsignal wird über den Bus 7 übertragen und dem integrierten Schaltkreis 1 an dessen Eingangsanschluß 6 zur Verfügung gestellt. Das dort vorliegende Signal wird an die Anpaßein- heit 10 weitergeleitet und nach einer Verarbeitung in dieser an eine weitere Senderlogik 13 geführt. Diese wandelt das vorliegende Signal in ein für eine magnetosensitive Übertragung besonders gut geeignetes Signal um. An die weitere Senderlogik 13 ist ein dritter magnetosensitiver Übertrager Ü3 mit einem magnetosensitiven Detektor 14 vorgesehen. Das von diesem detektierte Signal wird am Ausgangsanschluß 4 des integrierten Schaltkreises 1 bereitgestellt und von dort aus der nicht gezeichneten Datenendeinrichtung zugeführt.A response signal generated by this further data terminal device is transmitted via the bus 7 and made available to the integrated circuit 1 at its input connection 6. The signal present there is forwarded to the adaptation unit 10 and, after processing in it, is passed to a further transmitter logic 13. This converts the present signal into a signal that is particularly well suited for magnetosensitive transmission. A third magnetosensitive transmitter U3 with a magnetosensitive detector 14 is provided on the further transmitter logic 13. The signal detected by this is provided at the output terminal 4 of the integrated circuit 1 and from there is supplied to the data terminal device, not shown.
Bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist nach al- ledem in einen eine Anpaßeinheit 10 aufweisenden integrierten Schaltkreis 1 ein magnetosensitiver Übertrager Ül zur Po- tentialtrennung zwischen einer Datenendeinrichtung und einem Bus 7 integriert. Eine derartige Lösung vereinfacht den Aufbau von Busschnittstellen, ermöglicht eine kostengünstigere Produktion, erlaubt hohe Datenraten, eine Einsparung von Strom und ist auch für Versorgungsspannungen geeignet, die wesentlich kleiner als 5 V sind.In the exemplary embodiment shown in FIG. 1, a magnetosensitive transducer U1 for poling is installed in an integrated circuit 1 having a matching unit 10. tential isolation between a data terminal and a bus 7 integrated. Such a solution simplifies the construction of bus interfaces, enables more cost-effective production, allows high data rates, saves electricity and is also suitable for supply voltages that are significantly less than 5 V.
Die Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Die dargestellte kompakte Busschnittstelle weist ei- nen integrierten Schaltkreis 15 auf. Dieser ist mit Anschlüssen 16 und 21 versehen. Beim Anschluß 16 handelt es sich um einen Eingangsanschluß, über welchen der integrierten Schaltung von einem datenverarbeitenden Gerät EingangsSignale zugeführt werden, die über den Bus 22 zu einem ebenfalls an dem Bus 22 angeschlossenen Empfangsgerät übertragen werden sollen. Die über den Bus 22 zu übertragenden Ausgangssignale des integrierten Schaltkreises 15 werden über den Anschluß 21, der ein bidirektionaler Anschluß ist, an den Bus 22 ausgegeben.Figure 2 shows a second embodiment of the invention. The compact bus interface shown has an integrated circuit 15. This is provided with connections 16 and 21. The connection 16 is an input connection via which the integrated circuit is supplied with input signals from a data processing device which are to be transmitted via the bus 22 to a receiving device likewise connected to the bus 22. The output signals of the integrated circuit 15 to be transmitted via the bus 22 are output to the bus 22 via the connection 21, which is a bidirectional connection.
Das am Eingangsanschluß 16 anliegende Eingangssignal wird innerhalb des integrierten Schaltkreises 15 einem Mikrocomputer 17 zugeführt, der die Funktion einer Datenendeinrichtung für das an den Eingang 16 des integrierten Schaltkreises ange- schlossene datenverarbeitende Gerät wahrnimmt. Vom Mikrocomputer 17 aus werden die auszusendenden Signale über ein magnetosensitives Koppelelement 18, das ebenso aufgebaut ist wie die oben im Zusammenhang mit der Figur 1 erläuterten magnetosensitiven Übertrager, einer Anpaßeinheit 20 zugeführt. Diese stellt an ihrem Ausgang 21 die über den Bus 22 zu versendenden Daten zur Verfügung .The input signal present at the input connection 16 is fed within the integrated circuit 15 to a microcomputer 17, which performs the function of a data terminal device for the data processing device connected to the input 16 of the integrated circuit. From the microcomputer 17, the signals to be transmitted are fed to a matching unit 20 via a magnetosensitive coupling element 18, which is constructed in the same way as the magnetosensitive transducers explained above in connection with FIG. This provides the data to be sent via the bus 22 at its output 21.
Über den Anschluß 21 erhaltene Antwortsignale eines weiteren, an den Bus angeschlossenen Datengerätes werden an die Anpaß- einheit 20 weitergeleitet und dort einer Empfangssignalverarbeitung unterworfen. Die von der Anpaßeinheit 20 ausgegebenen Antwortsignale werden über ein ebenfalls in den Schalt- kreis 15 integriertes magnetosensitives Koppelelement 19 an den Mikrocomputer 17 weitergeleitet, in welchem eine Signal- anpassung an das im empfangenen Datenendgerät vorliegende Signalformat erfolgt. Die in diesem Sinne angepaßten Signale werden über den Anschluß 16 an das Datenendgerät weitergegeben .Response signals of a further data device connected to the bus, which are received via the connection 21, are forwarded to the adaptation unit 20 and are subjected to receive signal processing there. The response signals output by the adaptation unit 20 are transmitted via a circuit 15 integrated magnetosensitive coupling element 19 forwarded to the microcomputer 17, in which a signal adaptation to the signal format in the received data terminal takes place. The signals adapted in this sense are passed on to the data terminal via the connection 16.
Bei dem in der Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist folglich in einen eine Anpaßeinheit 20 aufweisenden inte- grierten Schaltkreis 15 ein magnetosensitiver Übertrager 18 zur Potentialtrennung zwischen dem Datengerät und dem Bus 22 integriert. Weiterhin gehört dem integrierten Schaltkreis 15 auch die Datenendeinrichtung selbst an. Auch bei der Realisierung einer Busschnittstelle im Sinne dieses Ausführungs- beispiels wird erreicht, daß die Busschnittstelle kostengünstiger produziert werden kann. Ferner benötigt sie weniger Fläche, ist stromsparend, erlaubt hohe Datenraten und ist auch für Versorgungsspannungen geeignet, die wesentlich kleiner als 5 V sind.In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, a magnetosensitive transmitter 18 for potential isolation between the data device and the bus 22 is consequently integrated in an integrated circuit 15 having a matching unit 20. The data terminal device itself also belongs to the integrated circuit 15. When implementing a bus interface in the sense of this exemplary embodiment, it is also achieved that the bus interface can be produced more cost-effectively. It also takes up less space, is energy efficient, allows high data rates and is also suitable for supply voltages that are significantly less than 5 V.
Das anhand der obigen Ausführungsbeispiele beschriebene Grundprinzip ist bei allen gängigen Busankopplungen anwendbar. Es erspart im Vergleich zu bekannten Busankopplungen eine externe Beschaltung und bietet somit eine platzsparende und kostengünstigere Alternative zu den bekannten Busschnittstellen. Beispielsweise kann der beanspruchte integrierte Schaltkreis im Zusammenhang mit einer RS485-Schnittstelle, dem Profibus der Anmelderin, einer ETHERNET-BusSchnittsteile, dem IEEE 1394-1995 und dem ASI-Bus, dem CAN-Bus , dem SPI-Bus und einer RS 422-Schnittstelle verwendet werden.The basic principle described on the basis of the above exemplary embodiments can be used with all common bus couplings. Compared to known bus couplings, it saves external wiring and thus offers a space-saving and cheaper alternative to the known bus interfaces. For example, the claimed integrated circuit in connection with an RS485 interface, the Profibus of the applicant, an ETHERNET bus interface, the IEEE 1394-1995 and the ASI bus, the CAN bus, the SPI bus and an RS 422 interface be used.
Die Erfindung ermöglicht es weiterhin, bei bekannten Lösungen in Form mehrerer Bausteine realisierte Baugruppen zu einer einzigen integrierten Schaltung in einem Gehäuse zusammenzu- fassen. The invention also makes it possible to combine assemblies realized in the form of a plurality of modules in known solutions to form a single integrated circuit in a housing.

Claims

Patentansprüche claims
1. Integrierter Schaltkreis, der eine Anpaßeinheit zur bidirektionalen Verbindung eines Busses mit einer Datenendein- richtung aufweist, wobei der integrierte Schaltkreis mit mindestens einem Anschluß für den Bus versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der integrierte Schaltkreis (1, 15) eine magnetosensitive Vorrichtung (Ül, Ü2 , 18) zur Potentialtrennung aufweist und daß die Anpaßeinheit (10, 20) zwi- sehen der magnetosensitiven Vorrichtung (Ül, Ü2 , 18) zur Potentialtrennung und dem Anschluß (5, 21) für den Bus (7, 22) angeordnet ist.1. Integrated circuit which has a matching unit for bidirectional connection of a bus to a data terminal device, the integrated circuit being provided with at least one connection for the bus, characterized in that the integrated circuit (1, 15) is a magnetosensitive device ( Ül, Ü2, 18) for potential isolation and that the adapter unit (10, 20) see between the magnetosensitive device (Ül, Ü2, 18) for potential isolation and the connection (5, 21) for the bus (7, 22) is.
2. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, daß er mindestens einen Anschluß (2, 3) für die Datenendeinrichtung aufweist und die magnetosensitive Vorrichtung (Ül Ü2) zur Potentialtrennung zwischen dem Anschluß (2, 3) für die Datenendeinrichtung und der Anpaßeinheit (110) angeordnet ist.2. Integrated circuit according to claim 1, characterized in that it has at least one connection (2, 3) for the data terminal device and the magnetosensitive device (Ül Ü2) for electrical isolation between the connection (2, 3) for the data terminal device and the Adaptation unit (110) is arranged.
3. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er zwischen dem Anschluß (2 , 3 ) für die Datenendeinrichtung und der magnetosensitiven Vorrichtung (Ül, Ü2) zur Potentialtrennung eine Senderlogik (8, 11) aufweist.3. Integrated circuit according to claim 2, characterized in that it has a transmitter logic (8, 11) between the connection (2, 3) for the data terminal device and the magnetosensitive device (Ül, Ü2) for electrical isolation.
4. Integrierter Schaltkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetosensitive Vorrichtung (Ül, Ü2 , 18) eingangsseitig eine Lei- terschleife und ausgangsseitig ein Magnetfelddetektorelement (9, 12) aufweist.4. Integrated circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetosensitive device (Ül, Ü2, 18) has a conductor loop on the input side and a magnetic field detector element (9, 12) on the output side.
5. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Magnetfelddetektorelement ein Hallelement ist. 5. Integrated circuit according to claim 4, characterized in that the magnetic field detector element is a Hall element.
6. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Magnetfelddetektorelement ein anisotropes, magnetoresistives Bauelement (AMR) ist.6. Integrated circuit according to claim 4, characterized in that the magnetic field detector element is an anisotropic, magnetoresistive component (AMR).
7. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfelddetektorelement ein giant magnetoresistives Bauelement (GMR) ist.7. Integrated circuit according to claim 4, characterized in that the magnetic field detector element is a giant magnetoresistive component (GMR).
8. Integrierter Schaltkreis nach Anspruch 4, dadurch g e - kennzeichnet, daß das Magnetfelddetektorelement ein tunnel magnetosensitives Bauelement (TMR) ist.8. Integrated circuit according to claim 4, characterized g e - indicates that the magnetic field detector element is a tunnel magnetosensitive component (TMR).
9. Integrierter Schaltkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er zwei zu- einander parallel angeordnete magnetosensitive Vorrichtungen zur Potentialtrennung aufweist, die zu einer Übertragung von von der Datenendeinrichtung abgeleiteten Signalen zur Anpaßeinheit vorgesehen sind.9. Integrated circuit according to one of the preceding claims, characterized in that it has two mutually parallel magnetosensitive devices for electrical isolation, which are provided for the transmission of signals derived from the data terminal device to the adapter unit.
10. Integrierter Schaltkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine zwischen der Anpaßeinheit (10, 20) und einem Ausgangsanschluß (4, 16) des integrierten Schaltkreises (1, 15) angeordnete weitere Vorrichtung (Ü3 , 19) zur Potentialtrennung aufweist, die zu einer Übertragung von von der Anpaßeinheit (10, 20) abgeleiteten Signalen in Richtung der Datenendeinrichtung vorgesehen ist.10. Integrated circuit according to one of the preceding claims, characterized in that it arranged between the adapter unit (10, 20) and an output terminal (4, 16) of the integrated circuit (1, 15) further device (Ü3, 19) for electrical isolation which is intended to transmit signals derived from the adaptation unit (10, 20) in the direction of the data terminal device.
11. Integrierter Schaltkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpaßeinheit (10) ein RS485-Treiber ist.11. Integrated circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the adapter unit (10) is an RS485 driver.
12. Integrierter Schaltkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten- endeinrichtung eine ETHERNET-Busschnittstelle aufweist. 12. Integrated circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the data terminal device has an ETHERNET bus interface.
13. Integrierter Schaltkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenendeinrichtung (17) Bestandteil des integrierten Schaltkreises (15) ist.13. Integrated circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the data terminal device (17) is part of the integrated circuit (15).
14. Integrierter Schaltkreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenendeinrichtung einen Mikrocomputer aufweist. 14. Integrated circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the data terminal device has a microcomputer.
PCT/DE2000/001382 1999-05-12 2000-05-03 Compact bus interface with an integrated electrical isolation WO2000070764A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1999122123 DE19922123A1 (en) 1999-05-12 1999-05-12 Bus interface implemented as integrated circuit
DE19922123.5 1999-05-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2000070764A1 true WO2000070764A1 (en) 2000-11-23

Family

ID=7907986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2000/001382 WO2000070764A1 (en) 1999-05-12 2000-05-03 Compact bus interface with an integrated electrical isolation

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE19922123A1 (en)
WO (1) WO2000070764A1 (en)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030042571A1 (en) 1997-10-23 2003-03-06 Baoxing Chen Chip-scale coils and isolators based thereon
US6873065B2 (en) 1997-10-23 2005-03-29 Analog Devices, Inc. Non-optical signal isolator
US6262600B1 (en) 2000-02-14 2001-07-17 Analog Devices, Inc. Isolator for transmitting logic signals across an isolation barrier
DE10262239B4 (en) 2002-09-18 2011-04-28 Infineon Technologies Ag Digital signal transmission method
US7075329B2 (en) 2003-04-30 2006-07-11 Analog Devices, Inc. Signal isolators using micro-transformers
DE10353469A1 (en) * 2003-11-15 2005-06-23 Itw Morlock Gmbh Electrical connector
DE102004030767A1 (en) * 2004-06-25 2006-01-19 Siemens Ag AS-Interface network for long distances
DE102004032513B4 (en) * 2004-07-06 2013-04-04 Continental Teves Ag & Co. Ohg Circuit arrangement for contactless tapping of electrical signals from at least one signal line
DE102005047971B4 (en) * 2005-10-06 2008-01-17 Dr.-Ing. Gschwind Elektronik Gmbh Load measuring device
US7719305B2 (en) 2006-07-06 2010-05-18 Analog Devices, Inc. Signal isolator using micro-transformers
DE102006039607A1 (en) * 2006-08-24 2008-04-30 Schleifring Und Apparatebau Gmbh Rotary transducer for transmission of static signal, has rotary part with conductor arrangement loaded by transmission device, and stationary part with coupler device loaded by receiving device, where coupler device has sensor
US9293997B2 (en) 2013-03-14 2016-03-22 Analog Devices Global Isolated error amplifier for isolated power supplies
US10536309B2 (en) 2014-09-15 2020-01-14 Analog Devices, Inc. Demodulation of on-off-key modulated signals in signal isolator systems
US10270630B2 (en) 2014-09-15 2019-04-23 Analog Devices, Inc. Demodulation of on-off-key modulated signals in signal isolator systems
US9660848B2 (en) 2014-09-15 2017-05-23 Analog Devices Global Methods and structures to generate on/off keyed carrier signals for signal isolators
US9998301B2 (en) 2014-11-03 2018-06-12 Analog Devices, Inc. Signal isolator system with protection for common mode transients
US10324144B2 (en) 2016-12-20 2019-06-18 Infineon Technologies Austria Ag Lateral transmission of signals across a galvanic isolation barrier

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4801883A (en) * 1986-06-02 1989-01-31 The Regents Of The University Of California Integrated-circuit one-way isolation coupler incorporating one or several carrier-domain magnetometers
US5399965A (en) * 1992-02-21 1995-03-21 Deutsche Itt Industries Gmbh Floating data interface
WO1998037672A1 (en) * 1997-02-21 1998-08-27 Analog Devices, Inc. Logic isolator with high transient immunity
US5831426A (en) * 1996-08-16 1998-11-03 Nonvolatile Electronics, Incorporated Magnetic current sensor
DE19718420A1 (en) * 1997-04-30 1998-11-12 Siemens Ag Integrated data transmission circuit with electrical isolation between input and output circuit
WO1999021332A1 (en) * 1997-10-23 1999-04-29 Analog Devices, Inc. Magnetically coupled signal isolator using a faraday shielded mr or gmr receiving element

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4801883A (en) * 1986-06-02 1989-01-31 The Regents Of The University Of California Integrated-circuit one-way isolation coupler incorporating one or several carrier-domain magnetometers
US5399965A (en) * 1992-02-21 1995-03-21 Deutsche Itt Industries Gmbh Floating data interface
US5831426A (en) * 1996-08-16 1998-11-03 Nonvolatile Electronics, Incorporated Magnetic current sensor
WO1998037672A1 (en) * 1997-02-21 1998-08-27 Analog Devices, Inc. Logic isolator with high transient immunity
DE19718420A1 (en) * 1997-04-30 1998-11-12 Siemens Ag Integrated data transmission circuit with electrical isolation between input and output circuit
WO1999021332A1 (en) * 1997-10-23 1999-04-29 Analog Devices, Inc. Magnetically coupled signal isolator using a faraday shielded mr or gmr receiving element

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CLARK R ET AL: "GALVANISCHE TRENNUNG FUER DIE DATENUEBERTRAGUNG", ELEKTRONIK,DE,FRANZIS VERLAG GMBH. MUNCHEN, vol. 46, no. 13, 24 June 1997 (1997-06-24), pages 102 - 106, XP000735476, ISSN: 0013-5658 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE19922123A1 (en) 2000-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2000070764A1 (en) Compact bus interface with an integrated electrical isolation
EP0883097B1 (en) Device for transmitting signals between a transmitter and a receiver
DE19629934B4 (en) sensor system
DE19525180C5 (en) Electronic control unit for a motor vehicle with data networks and immobilizer
DE10030845A1 (en) Fieldbus connection system for actuators or sensors
DE102006009506B4 (en) Bidirectional, galvanically isolated transmission channel
DE2732626A1 (en) Connector for transmission of logic signals - has pulse generator and two coupled coils transmitting generator signal received and converted into output signal
EP2904352A1 (en) Parallel reading of an analog sensor by two control units
DE102009046691B4 (en) sensor device
DE19833693C2 (en) Interface for I · 2 · C-Bus
DE19947501C5 (en) Actuator Sensor Interface slave
EP1065105B1 (en) Circuit for coupling signals between circuit parts having separated power lines
EP0986761B1 (en) Electronic signal transmitter with evaluation circuit
DE10160183B4 (en) pressure sensor
EP0643515B1 (en) Arrangement for bidirectional transmission of data
EP0874995B1 (en) Circuit and device for sensing the rotary behaviour of a wheel
DE10012862A1 (en) Occupant restraint equipment control system for motor vehicle e.g. automobile
DE3410752A1 (en) Device for transmitting measurement signals
DE3633726C2 (en)
EP1068700B1 (en) Signaling output stage for generating digital voltage signals on a bus system
DE102019212414A1 (en) Method for position recognition of a bus participant
DE4407991A1 (en) Device for the bidirectional transmission of data
WO2001091082A2 (en) Two conductor measuring device, method for testing the same and testing system therefor
DE102020128242A1 (en) Sensor unit for a vehicle with different output modes
DE102020113663A1 (en) Device unit, master unit and a connection arrangement for point-to-point communication according to the IO-Link communication standard

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP