WO2010046307A1 - Schaltungsanordnung - Google Patents

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WO2010046307A1
WO2010046307A1 PCT/EP2009/063532 EP2009063532W WO2010046307A1 WO 2010046307 A1 WO2010046307 A1 WO 2010046307A1 EP 2009063532 W EP2009063532 W EP 2009063532W WO 2010046307 A1 WO2010046307 A1 WO 2010046307A1
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WO
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signal
switching
unit
circuit arrangement
output
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PCT/EP2009/063532
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French (fr)
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Roland Kulik
Wolfgang Joachim Reisch
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Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0175—Coupling arrangements; Interface arrangements
    • H03K19/01759—Coupling arrangements; Interface arrangements with a bidirectional operation
    • 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
    • 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
    • H04L25/06—DC level restoring means; Bias distortion correction ; Decision circuits providing symbol by symbol detection
    • H04L25/061—DC level restoring means; Bias distortion correction ; Decision circuits providing symbol by symbol detection providing hard decisions only; arrangements for tracking or suppressing unwanted low frequency components, e.g. removal of DC offset

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for transmitting and receiving communication data.
  • Such circuits are for example a communication participant, such.
  • a communication processor connected downstream and connect it to a communication means, such. B. a communication bus, are connected to the other communication participants.
  • Such circuits are used regularly in motor vehicles.
  • the object of the invention is to provide a circuit arrangement which enables a particularly reliable communication.
  • the invention is characterized by a circuit arrangement for transmitting and receiving communication data which has a supply voltage source for supplying the circuit arrangement.
  • a threshold unit is provided, which is designed to provide a predetermined threshold signal on the output side.
  • the circuit unit furthermore has a comparator unit, which is electrically coupled on the input side to the threshold unit at a first input and to which a predetermined communication signal can be supplied at a second input.
  • the comparator unit is designed to output a value of the predetermined communication signal having a value of the predetermined one
  • Threshold value signal and dependent on the output side at a comparator unit output a switching signal to make available.
  • a switching unit is provided which can be supplied with the switching signal on the input side and which is designed to provide an output signal as a function of the switching signal on the output side at a switching unit output.
  • the switching signal is representative of the communication signal in a transmission mode of the circuit arrangement.
  • a feedback voltage divider with at least two voltage divider resistors is provided, which is arranged electrically between the supply voltage source and the switching unit output.
  • the feedback voltage divider is electrically coupled on the output side to a common connection of two of the voltage divider resistors to the second input of the comparator unit.
  • Such a circuit arrangement has the advantage that it is particularly insensitive to temperature and thus enables a particularly reliable transmission and reception of communication data via, for example, a communication bus.
  • the circuit arrangement is particularly suitable for use in motor vehicles.
  • the circuitry is preferably used in a master-slave communication system and preferably couples the master to the communication bus. In such a communication system, a transmission of communication data of at least one slave preferably takes place only after a corresponding request by the master.
  • the master transmits its communication data to be sent to at least one slave and, after the transmission, preferably switches to a reception mode in which it is designed to receive communication data.
  • the communication signal, the switching signal and the output signal in the transmission mode represent the communication data to be sent by the master.
  • the receive mode at least the communication signal represents the communication data to be received.
  • the communication data to be received are supplied to the master by means of the feedback voltage divider.
  • the at least two voltage divider resistors are electrically connected in series.
  • the voltage divider resistors of the feedback voltage divider are dimensioned such that at least during a reception of communication data, a switching state of the comparator unit and the switching unit is unaffected by the reception of the communication data.
  • the switching unit comprises a switching element and is designed to predetermine an edge steepness of the output signal at least in the transmission mode, depending on the switching signal by means of the switching element.
  • a predetermined edge steepness in particular of the communication data to be sent, is designed such that a receiver can interpret the communication data transmitted by the master. This contributes to a particularly reliable communication.
  • the switching unit is designed to predetermine the edge steepness of a rising edge of the output signal by means of the second switching element.
  • the switching unit has, for example, a further switching element and is designed to provide the output signal depending on the switching signal by means of the further switching element on the output side.
  • Comparator unit a Schmitt trigger, which is designed to compare the predetermined communication signal with the predetermined threshold signal and dependent on the output side to provide a switching signal available. Due to a switching hysteresis assigned to the Schmitt trigger, a particularly reliable communication is made possible.
  • the circuit arrangement comprises a protection unit, which is electrically coupled on the input side with the supply voltage source and the output side with an input of the switching unit and is designed to specify a neutral value for the switching signal, depending on an overvoltage at the supply voltage source. This enables a particularly reliable communication between the master and the at least one slave, in particular in the case of overvoltages.
  • the circuit arrangement is designed as an integrated circuit arrangement. This allows a particularly compact circuit arrangement.
  • FIG. 1 circuit arrangement
  • FIG. 1 shows a circuit arrangement CC for transmitting and receiving communication data.
  • the circuit arrangement CC is electrically coupled on the input side to a processor uP, which specifies a communication signal S_C, which is embodied, for example, as a voltage signal and represents the communication data to be sent.
  • the circuit arrangement CC is electrically coupled, for example, to a communication bus by means of the connection BC. Additional participants can be coupled to the communication bus.
  • the processor uP is the master by means of the circuit arrangement CC coupled to the communication bus, while the other participants are designed as slaves.
  • the communication bus is electrically coupled on the input side by means of the connection BC, and the processor uP on the output side is electrically coupled to the circuit arrangement CC.
  • the communication signal S C represents the communication data to be received.
  • the processor uP and the other participants in the communication bus preferably each have an open collector or drain output and are electrically coupled to the latter with the circuit arrangement CC or with the communication bus.
  • the communication bus may, for example, have two different levels. For example, a dominant level has a voltage of 0V to 2V, and a recessive level has a voltage of, for example, 3V to 5V.
  • the circuit CC has a threshold unit THRU, which is connected between a voltage source V and a reference potential GND, such. B. mass, is arranged electrically.
  • the voltage source V may be referred to as a supply voltage source and is configured to supply the circuit arrangement CC with a supply voltage, such. B. 5 V.
  • the threshold unit THRU is preferably designed as a voltage divider and includes two threshold resistors R12 and R14, which are electrically connected in series.
  • the threshold unit THRU is designed to provide a predetermined threshold signal S_THR on the output side at a common connection of the threshold resistors R12 and R14
  • the threshold unit THRU can also be designed as a voltage source.
  • the circuit arrangement CC has a comparator unit COMU with a comparator COM, at its first non-inverting input the threshold signal S THR and are supplied to the communication signal S_C at its second inverting input.
  • the inputs can also be reversed, wherein the output side is then preferably to provide an inverter.
  • the comparator unit COMU is designed to compare the current value of the communication signal S_C with the value of the threshold signal S THR by means of the comparator COM and to provide a switching signal ST dependent on a comparator unit output of the comparator unit COMU.
  • the output of the comparator COM is designed, for example, as push-pull output. In principle, however, it is also possible to form the output of the comparator COM as an open collector or drain output and to provide a pull-up resistor.
  • the circuit arrangement CC has a switching unit SU with a first switching element T4, such. B. an n-channel MOSFET, on which the switching signal S_T is supplied at its gate input.
  • the first switching element T4 is electrically coupled to a first terminal of a resistor R2 via a first current limiting resistor RIII.
  • the resistor R2 is electrically coupled with its second terminal to the voltage source V. With its source terminal, the first switching element T4 is coupled to the reference potential GND.
  • the switching unit SU is designed to provide an output signal S O on the output side at a switching unit output, depending on the switching signal S T, at a common terminal of the resistor R 2 and of the first current limiting resistor RI 1.
  • the first switching element T4 may also be formed as a bipolar transistor.
  • the circuit arrangement CC has a feedback voltage divider which has a first and a second voltage divider resistor R4, R8.
  • the feedback voltage divider With a first connection of the first voltage divider resistor R4, the feedback voltage divider is electrically coupled to the switching unit output of the switching unit SU.
  • the feedback voltage divider With a first Connecting the second voltage divider resistor R8, the feedback voltage divider is electrically coupled to the voltage source V.
  • the feedback voltage divider is electrically coupled to the second input of the comparator unit COMU.
  • the processor uP is electrically coupled to the circuit arrangement CC by means of an output switching element T2.
  • the output switching element T2 is preferably designed as a general input output pin. Is in the transmission mode, for example, the output switching element T2 high impedance or turned off, the processor uP is due to the second voltage divider resistor R8 a high level as a communication signal S_C before, such. B. 5 V. This value of the communication signal S C at the second input of the comparator unit COMU exceeds the value of the threshold signal S THR at the first input. As a result, the output side of the comparator COMU a neutral value, such. B. 0 V, as the switching signal S_T the switching unit SU input side specified.
  • the first switching element T4 is thereby high impedance or switched off. Due to the resistor R2, which is designed as a pull-up resistor, thus the output signal S O is the recessive level, such. B. 5 V, output to the terminal BC and thus to the communication bus.
  • the output switching element T2 low impedance or turned on, the processor uP is a low level as a communication signal SC before, such. B. 0 V.
  • This value at the second input of the comparator unit COMU falls below the value of the threshold signal S THR at the first input.
  • the high level is specified as the switching signal ST of the switching unit SU.
  • the first switching element T4 is turned on or turned on, as a result of which the resistor R2 is electrically coupled to the reference potential GND.
  • output signal S_O the dominant level, such. B. 0.5 V, to the terminal BC and thus output to the communication bus.
  • the processor uP is able to receive the communication data transmitted by the other subscribers.
  • the first switching element T4 of the switching unit SU is high-impedance or switched off due to the switched-off output switching element T2 of the processor uP.
  • the communication bus is initially given a recessive level.
  • the communication signal S_C is predetermined by the feedback voltage divider and thus represents the receiving communication data that can be read out at the output switching element T2.
  • the feedback voltage divider is substantially between ground and supply voltage potential.
  • the first and second voltage divider resistor R4, R8 are dimensioned such that at the dominant level at the terminal BC, the value of the communication signal at the second inverting input of the comparator unit COMU is greater than the value of the threshold signal S THR at the first non-inverting input.
  • the switching state of the comparator unit COMU and the switching state of the first switching element T4 of the switching unit SU remain unaffected.
  • the first voltage divider resistor R4 has a resistance value of 2 kOhm and the second voltage divider resistor R8 has a resistance value of 15 kOhm.
  • the comparator unit COMU has a Schmitt trigger as comparator, with a feedback from the comparator unit output, the preferred is formed as an output of the comparator COM, to the first non-inverting input of the comparator unit COMU. This enables a switching hysteresis which prevents high-frequency switching of the comparator COM if the communication signal SC has values in the range of the values of the threshold signal S_THR.
  • the comparator unit COMU also has a protective capacitor C2, which is arranged between the voltage source V and the reference potential GND and is designed to filter out high-frequency interference voltage components in the supply voltage.
  • the feedback voltage divider in comparison to FIG. 1, has a third voltage divider resistor R6, which is arranged between the first and second voltage divider resistor R4, R8.
  • the first and third voltage divider resistors have a resistance value of 1 kOhm each.
  • a first protection diode Dl is arranged between the reference potential GND and a common terminal of the first and third voltage divider resistor R4, R6, .
  • a second protection diode D2 is arranged between the common terminal of the first and third voltage-dividing resistor R4, R6. The latter is arranged in the forward direction in such a way that, in the case of an overvoltage on the communication bus, it is essentially connected to the supply voltage potential of the voltage source V.
  • the switching unit SU has a second switching element T6, which is formed, for example, as a pnp bipolar transistor.
  • the second switching element T6 is electrically coupled with its emitter terminal to the voltage source V and with its collector terminal to a first terminal of a second current-limiting resistor R13.
  • a second terminal of the second current-limiting resistor R13 is connected to the common terminal of the resistor R2 and the first current limiting resistor RIl electrically coupled.
  • An RC element comprising a capacitor C4 and an RC-element resistor R17 is electrically coupled to the voltage source V via a further resistor R15.
  • a base terminal of the second switching element T6 is coupled to a common terminal of the RC element and the further resistor R15.
  • the RC element is electrically coupled with its the base terminal of the second switching element T6 remote terminal with the Komparatorticiansausgang. During a falling signal edge of the switching signal ST, the second switching element T6 is driven in such a way by means of the RC element that an increasing signal edge of the output signal S_O is accelerated.
  • the resistor R2 and the second current limiting resistor R13 limit the resulting current.
  • the circuit arrangement CC furthermore comprises a protection unit PU with a Zener diode Z.
  • the Zener diode Z is arranged electrically parallel to the voltage source V by means of a third current limiting resistor R18 in such a way that overvoltages applied to the voltage source V are reduced.
  • the protection unit PU has a third switching element T8, which is designed, for example, as an npn bipolar transistor and which is electrically coupled with its emitter terminal to the reference potential GND and with its collector terminal to the input of the switching unit SU.
  • a fourth current limiting resistor RIO is preferably between the Comparator unit output and the third switching element T8 provided so that in particular when the third switching element T8 a current is limited.
  • the circuit arrangement has an inductance L, which is used for filtering high-frequency interference components, such.
  • B. interference voltage components is formed on the communication bus and thus contributes to the improvement of EMC properties of the circuit CC.
  • the circuit arrangement CC can be designed particularly cost-effectively and compactly as an integrated circuit arrangement CC.

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Abstract

Schaltungsanordnung, aufweisend eine Versorgungsspannungsquelle (V) zur Versorgung der Schaltungsanordnung und eine Schwellenwerteinheit (THRU), die ausgebildet ist, ausgangs- seitig ein vorgegebenes Schwellenwertsignal (S_THR) zur Verfügung zu stellen. Eine Komparatoreinheit (COMU) ist vorgese- hen, die ausgebildet ist, einen Wert eines eingangsseitig anliegenden vorgegebenen Kommunikationssignals (S C) mit einem Wert des Schwellenwertsignals (S_THR) zu vergleichen und davon abhängig ausgangsseitig ein Schaltsignal (S T) zur Verfügung zu stellen. Ferner ist eine Schalteinheit (SU) vorgesehen, die ausgebildet ist, abhängig von dem Schaltsignal (S_T) ausgangsseitig an einem Schalteinheitsausgang ein Ausgangssignal (S O) zur Verfügung zu stellen, das in einem Sendebetrieb der Schaltungsanordnung (CC) repräsentativ ist für das Kommunikationssignal (S C). Ein Rückkopplungsspannungsteiler mit zumindest zwei Spannungsteilerwiderständen (R4, R8) ist vorgesehen, der elektrisch zwischen der Versorgungsspannungsquelle (V) und dem Schalteinheitsausgang angeordnet ist und der ausgangsseitig mit einem gemeinsamen Anschluss von zweien der Spannungsteilerwiderstände (R4, R8) mit dem zweiten Eingang der Komparatoreinheit (COMU) elektrisch gekoppelt ist.

Description

Beschreibung
Schaltungsanordnung
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Senden und Empfangen von Kommunikationsdaten.
Solche Schaltungsanordnungen sind beispielsweise einem Kommunikationsteilnehmer, so z. B. einem Kommunikationsprozessor, nachgeschaltet und verbinden diesen mit einem Kommunikationsmittel, so z. B. einem Kommunikationsbus, an dem weitere Kommunikationsteilnehmer angeschlossen sind. Derartige Schaltungsanordnungen werden regelmäßig in Kraftfahrzeugen verwendet.
Die Aufgabe der Erfindung ist, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die eine besonders zuverlässige Kommunikation ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Schaltungsanord- nung zum Senden und Empfangen von Kommunikationsdaten, die eine Versorgungsspannungsquelle zur Versorgung der Schaltungsanordnung aufweist. Eine Schwellenwerteinheit ist vorgesehen, die ausgebildet ist, ausgangsseitig ein vorgegebenes Schwellenwertsignal zur Verfügung zu stellen. Die Schaltungs- einheit weist ferner eine Komparatoreinheit auf, die ein- gangsseitig an einem ersten Eingang mit der Schwellenwerteinheit elektrisch gekoppelt ist und der an einem zweiten Eingang ein vorgegebenes Kommunikationssignal zuführbar ist. Die Komparatoreinheit ist ausgebildet, einen Wert des vorgegebe- nen Kommunikationssignals mit einem Wert des vorgegebenen
Schwellenwertsignals zu vergleichen und davon abhängig ausgangsseitig an einem Komparatoreinheitsausgang ein Schaltsig- nal zur Verfügung zu stellen. Ferner ist eine Schalteinheit vorgesehen, der eingangsseitig das Schaltsignal zuführbar ist und die ausgebildet ist, abhängig von dem Schaltsignal aus- gangsseitig an einem Schalteinheitsausgang ein Ausgangssignal zur Verfügung zu stellen. Das Schaltsignal ist in einem Sendebetrieb der Schaltungsanordnung repräsentativ für das Kommunikationssignal. Darüber hinaus ist ein Rückkopplungsspannungsteiler mit zumindest zwei Spannungsteilerwiderständen vorgesehen, der elektrisch zwischen der Versorgungsspannungs- quelle und dem Schalteinheitsausgang angeordnet ist. Der
Rückkopplungsspannungsteiler ist ausgangsseitig mit einem gemeinsamen Anschluss von zweien der Spannungsteilerwiderstände mit dem zweiten Eingang der Komparatoreinheit elektrisch gekoppelt. Eine derartige Schaltungsanordnung hat den Vorteil, dass sie besonders temperaturunempfindlich ist und somit einen besonders zuverlässigen Versand und Empfang von Kommunikationsdaten über beispielsweise einen Kommunikationsbus ermöglicht. Damit ist die Schaltungsanordnung besonders geeignet in Kraftfahrzeugen einsetzbar. Die Schaltungsanordnung wird vorzugsweise in einem Master-Slave-Kommunikationssystem verwendet und koppelt vorzugsweise den Master mit dem Kommunikationsbus. In einem derartigen Kommunikationssystem erfolgt eine Übermittlung von Kommunikationsdaten zumindest eines Slaves vorzugsweise erst nach einer entsprechenden Auf- forderung durch den Master. In dem Sendebetrieb übermittelt der Master seine zu versendenden Kommunikationsdaten an zumindest einen Slave und schaltet nach der Übermittlung vorzugsweise in einen Empfangsbetrieb, in dem er ausgebildet ist, Kommunikationsdaten zu empfangen. Dabei repräsentiert jeweils das Kommunikationssignal, das Schaltsignal und das Ausgangssignal in dem Sendebetrieb die von dem Master zu versendenden Kommunikationsdaten. In dem Empfangsbetrieb repräsentiert zumindest das Kommunikationssignal die zu empfangenden Kommunikationsdaten. Die zu empfangenden Kommunikati- onsdaten werden mittels des Rückkopplungsspannungsteilers dem Master zugeführt. Die zumindest zwei Spannungsteilerwiderstände sind elektrisch in Reihe geschaltet. In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Spannungsteilerwiderstände des Rückkopplungsspannungsteilers derart dimensioniert, dass zumindest während eines Empfangs von Kommunikationsdaten ein Schaltzustand der Komparatoreinheit und der Schalteinheit durch den Empfang der Kommunikationsdaten unbeeinflusst ist. Dies hat den Vorteil, dass während des Empfangsbetriebs, die Schaltungsanordnung nicht einen Pegel auf dem Kommunikationsbus verändert und somit die zu empfangenden Kommunikationsdaten. Dies trägt zu einem besonders kostengünstigen und zuverlässigen Empfang von Kommunikationsdaten bei.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Schalteinheit ein Schaltelement und ist ausgebildet, abhängig von dem Schaltsignal mittels des Schaltelements eine Flankensteilheit des Ausgangssignals zumindest in dem Sendebetrieb vorzugeben. Dies hat den Vorteil, dass eine vorgegebene Flankensteilheit insbesondere der zu versendenden Kommunikationsdaten derart ausgebildet ist, dass ein Empfänger die von dem Master übermittelten Kommunikationsdaten interpretieren kann. Dies trägt zu einer besonders zuverlässigen Kommunikation bei. Vorzugsweise ist die Schalteinheit ausgebildet, mittels des zweiten Schaltelementes die Flankensteilheit einer steigenden Flanke des Ausgangssignals vorzugeben. Neben dem Schaltelement weist die Schalteinheit beispielsweise ein weiteres Schaltelement auf und ist ausgebildet, abhängig von dem Schaltsignal mittels des weiteren Schaltelementes ausgangs- seitig das Ausgangssignal zur Verfügung zu stellen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die
Komparatoreinheit einen Schmitt-Trigger, der ausgebildet ist, das vorgegebene Kommunikationssignal mit dem vorgegebenen Schwellenwertsignal zu vergleichen und davon abhängig aus- gangsseitig ein Schaltsignal zur Verfügung zu stellen. Auf- grund einer dem Schmitt-Trigger zugeordneten Schalthysterese, wird eine besonders zuverlässige Kommunikation ermöglicht. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Schaltungsanordnung eine Schutzeinheit, die eingangsseitig mit der Versorgungsspannungsquelle und ausgangsseitig mit einem Eingang der Schalteinheit elektrisch gekoppelt ist und ausgebildet ist, abhängig von einer Überspannung an der Versorgungsspannungsquelle einen Neutralwert für das Schaltsignal vorzugeben. Dies ermöglicht eine besonders zuverlässige Kommunikation zwischen dem Master und dem zumindest einen Slave, insbesondere im Fall von Überspannungen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Schaltungsanordnung als integrierte Schaltungsanordnung ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Schaltungsanordnung .
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 Schaltungsanordnung,
Figur 2 erweiterte Schaltungsanordnung.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In Figur 1 ist eine Schaltungsanordnung CC zum Senden und Empfangen Kommunikationsdaten dargestellt. In einem Sendebetrieb ist die Schaltungsanordnung CC eingangsseitig mit einem Prozessor uP elektrisch gekoppelt, der ein Kommunikationssig- nal S_C vorgibt, das beispielsweise als Spannungssignal ausgebildet ist und die zu versendenden Kommunikationsdaten repräsentiert. Ausgangsseitig ist die Schaltungsanordnung CC beispielsweise mit einem Kommunikationsbus mittels des Anschlusses BC elektrisch gekoppelt. An den Kommunikationsbus können weitere Teilnehmer gekoppelt sein. Vorzugsweise ist der Prozessor uP als Master mittels der Schaltungsanordnung CC an den Kommunikationsbus gekoppelt, während die weiteren Teilnehmer als Slaves ausgebildet sind.
In einem Empfangsbetrieb ist der Kommunikationsbus mittels des Anschlusses BC eingangsseitig und der Prozessor uP aus- gangsseitig mit der Schaltungsanordnung CC elektrisch gekoppelt. Das Kommunikationssignal S C repräsentiert dabei die zu empfangenden Kommunikationsdaten. Der Prozessor uP sowie die weiteren Teilnehmer am Kommunikationsbus weisen vorzugsweise jeweils einen offenen Kollektor- oder Drainausgang auf und sind mit diesen mit der Schaltungsanordnung CC bzw. mit dem Kommunikationsbus elektrisch gekoppelt.
Der Kommunikationsbus kann beispielsweise zwei unterschiedli- che Pegel aufweisen. Ein dominanter Pegel weist beispielsweise eine Spannung von 0 V bis 2 V auf und ein rezessiver Pegel weist eine Spannung von beispielsweise 3 V bis 5 V auf.
Die Schaltungsanordnung CC weist eine Schwellenwerteinheit THRU auf, die zwischen einer Spannungsquelle V und einem Bezugspotential GND, so z. B. Masse, elektrisch angeordnet ist. Die Spannungsquelle V kann als Versorgungsspannungsquelle bezeichnet werden und ist ausgebildet, die Schaltungsanordnung CC mit einer Versorgungsspannung zu versorgen, so z. B. 5 V. Die Schwellenwerteinheit THRU ist vorzugsweise als Spannungsteiler ausgebildet und umfasst zwei Schwellenwertwiderstände R12 und R14, die elektrisch in Reihe geschaltet sind. Die Schwellenwerteinheit THRU ist ausgebildet, an einem gemeinsamen Anschluss der Schwellenwertwiderstände R12 und R14 aus- gangsseitig ein vorgegebenes Schwellenwertsignal S_THR zur
Verfügung zu stellen, so z. B. eine Schwellenwertspannung von 0,5 V. Alternativ kann die Schwellenwerteinheit THRU auch als Spannungsquelle ausgebildet sein.
Ferner weist die Schaltungsanordnung CC eine Komparatorein- heit COMU mit einem Komparator COM auf, dem an seinem ersten nichtinvertierenden Eingang das Schwellenwertsignal S THR und dem an seinem zweiten invertierenden Eingang das Kommunikationssignal S_C zugeführt sind. Grundsätzlich können die Eingänge auch vertauscht sein, wobei ausgangsseitig dann vorzugsweise ein Inverter vorzusehen ist. Die Komparatoreinheit COMU ist ausgebildet, mittels des Komparators COM den aktuellen Wert des Kommunikationssignals S_C mit dem Wert des Schwellenwertsignals S THR zu vergleichen und davon abhängig an einem Komparatoreinheitsausgang der Komparatoreinheit COMU ein Schaltsignal S T zur Verfügung zu stellen. Der Ausgang des Komparators COM ist beispielsweise als Gegentaktausgang ausgebildet. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, den Ausgang des Komparators COM als offenen Kollektor- oder Drainausgang auszubilden und einen Pull-Up-Widerstand vorzusehen.
Darüber hinaus weist die Schaltungsanordnung CC eine Schalteinheit SU mit einem ersten Schaltelement T4, so z. B. einen n-Kanal MOSFET, auf, dem an seinem Gateeingang das Schaltsignal S_T zugeführt ist. An seinem Drain-Anschluss ist das erste Schaltelement T4 über einen ersten Strombegrenzungswider- stand RIl mit einem ersten Anschluss eines Widerstandes R2 elektrisch gekoppelt. Der Widerstand R2 ist mit seinem zweiten Anschluss mit der Spannungsquelle V elektrisch gekoppelt. Mit seinem Source-Anschluss ist das erste Schaltelement T4 mit dem Bezugspotential GND gekoppelt. Die Schalteinheit SU ist ausgebildet, abhängig von dem Schaltsignal S T an einem gemeinsamen Anschluss des Widerstandes R2 und des ersten Strombegrenzungswiderstandes RIl ein Ausgangssignal S O ausgangsseitig an einem Schalteinheitsausgang zur Verfügung zu stellen. Alternativ kann das erste Schaltelement T4 auch als Bipolartransistor ausgebildet sein.
Des Weiteren weist die Schaltungsanordnung CC einen Rückkopplungsspannungsteiler auf, der einen ersten und einen zweiten Spannungsteilerwiderstand R4, R8 aufweist. Mit einem ersten Anschluss des ersten Spannungsteilerwiderstandes R4 ist der Rückkopplungsspannungsteiler mit dem Schalteinheitsausgang der Schalteinheit SU elektrisch gekoppelt. Mit einem ersten Anschluss des zweiten Spannungsteilerwiderstandes R8 ist der Rückkopplungsspannungsteiler mit der Spannungsquelle V elektrisch gekoppelt. Mit einem gemeinsamen zweiten Anschluss des ersten und zweiten Spannungsteilerwiderstandes R4, R8 ist der Rückkopplungsspannungsteiler mit dem zweiten Eingang der Kom- paratoreinheit COMU elektrisch gekoppelt.
Der Prozessor uP ist mittels eines Ausgangsschaltelementes T2 mit der Schaltungsanordnung CC elektrisch gekoppelt. Das Aus- gangsschaltelement T2 ist vorzugsweise als General-Input- Output-Pin ausgebildet. Ist im Sendebetrieb beispielsweise das Ausgangsschaltelement T2 hochohmig bzw. ausgeschaltet, gibt der Prozessor uP aufgrund des zweiten Spannungsteilerwiderstandes R8 einen High-Pegel als Kommunikationssignal S_C vor, so z. B. 5 V. Dieser Wert des Kommunikationssignals S C am zweiten Eingang der Komparatoreinheit COMU überschreitet den Wert des Schwellenwertsignals S THR am ersten Eingang. Dadurch wird ausgangsseitig von der Komparatoreinheit COMU ein Neutralwert, so z. B. 0 V, als Schaltsignal S_T der Schalteinheit SU eingangsseitig vorgegeben. Das erste Schaltelement T4 wird dadurch hochohmig bzw. ausgeschaltet. Aufgrund des Widerstandes R2, der als Pull-Up-Widerstand ausgebildet ist, wird somit als Ausgangssignal S O der rezessive Pegel, so z. B. 5 V, auf den Anschluss BC und somit auf den Kommunikationsbus ausgegeben.
Ist im Sendebetrieb das Ausgangsschaltelement T2 niederohmig bzw. eingeschaltet, gibt der Prozessor uP einen Low-Pegel als Kommunikationssignal S C vor, so z. B. 0 V. Dieser Wert am zweiten Eingang der Komparatoreinheit COMU unterschreitet den Wert des Schwellenwertsignals S THR am ersten Eingang. Dadurch wird ausgangsseitig von der Komparatoreinheit COMU der High-Pegel als Schaltsignal S T der Schalteinheit SU vorgegeben. Das erste Schaltelement T4 wird dadurch niederohmig bzw. eingeschaltet, wodurch der Widerstandes R2 mit dem Bezugspotential GND elektrisch gekoppelt wird. Dadurch wird als Aus- gangssignal S_O der dominante Pegel, so z. B. 0,5 V, auf den Anschluss BC und somit auf den Kommunikationsbus ausgegeben.
Nach dem Aussenden der Kommunikationsdaten des als Master ausgebildeten Prozessors uP, schaltet dieser in den Empfangsbetrieb und in diesem vorzugsweise das Ausgangsschaltelement T2 hochohmig bzw. aus. Dadurch ist der Prozessor uP in der Lage, die von den weiteren Teilnehmern übermittelten Kommunikationsdaten zu empfangen. Im Empfangsbetrieb ist das erste Schaltelement T4 der Schalteinheit SU aufgrund des ausgeschalteten Ausgangsschaltelements T2 des Prozessors uP hochohmig bzw. ausgeschaltet. Dadurch wird dem Kommunikationsbus zunächst ein rezessiver Pegel vorgegeben. Im Empfangsbetrieb wird das Kommunikationssignal S_C durch den Rückkopplungs- Spannungsteiler vorgegeben und repräsentiert somit die empfangenden Kommunikationsdaten, die am Ausgangsschaltelement T2 auslesbar sind.
Übermittelt nun ein weiterer Teilnehmer einen dominanten Pe- gel, so z. B. einen Masse-Pegel, so liegt der Rückkopplungsspannungsteiler im Wesentlichen zwischen Masse- und Versor- gungsspannungspotential . Der erste und zweite Spannungsteilerwiderstand R4, R8 sind dabei derart dimensioniert, dass bei dem dominanten Pegel am Anschluss BC der Wert des Kommu- nikationssignals am zweiten invertierenden Eingang der Kompa- ratoreinheit COMU größer ist als der Wert des Schwellenwertsignals S THR am ersten nichtinvertierenden Eingang. Dadurch bleiben der Schaltzustand der Komparatoreinheit COMU und der Schaltzustand des ersten Schaltelementes T4 der Schalteinheit SU unbeeinflusst . Beispielsweise weist der erste Spannungsteilerwiderstand R4 einen Widerstandswert von 2 kOhm auf und der zweite Spannungsteilerwiderstand R8 einen Widerstandswert von 15 kOhm.
Im Vergleich zu Figur 1 weist in Figur 2 die Komparatoreinheit COMU einen Schmitt-Trigger als Komparator auf, mit einer Rückkopplung von dem Komparatoreinheitsausgang, der Vorzugs- weise als ein Ausgang des Komparators COM ausgebildet ist, zu dem ersten nichtinvertierenden Eingang der Komparatoreinheit COMU. Dadurch wird eine Schalthysterese ermöglicht, die eine hochfrequente Umschaltung des Komparators COM verhindert, wenn das Kommunikationssignal S C Werte im Bereich der Werte des Schwellenwertsignals S_THR aufweist. Die Komparatoreinheit COMU weist ferner einen Schutzkondensator C2 auf, der zwischen der Spannungsquelle V und dem Bezugspotential GND angeordnet ist und ausgebildet ist, hochfrequente Störspan- nungsanteile in der Versorgungsspannung herauszufiltern .
Der Rückkopplungsspannungsteiler weist im Vergleich zu Figur 1 einen dritten Spannungsteilerwiderstand R6 auf, der zwischen dem ersten und zweiten Spannungsteilerwiderstand R4, R8 angeordnet ist. In diesem Fall weisen der erste und dritte Spannungsteilerwiderstand beispielsweise einen Widerstandswert von je 1 kOhm auf. Zwischen dem Bezugspotential GND und einem gemeinsamen Anschluss des ersten und dritten Spannungsteilerwiderstandes R4, R6 ist eine erste Schutzdiode Dl ange- ordnet. Diese ist derart in Durchlassrichtung angeordnet, dass bei negativen Störspannungen auf dem Kommunikationsbus dieser mittels der ersten Schutzdiode Dl im Wesentlichen auf Bezugspotential GND geschaltet wird. Eine zweite Schutzdiode D2 ist zwischen dem gemeinsamen Anschluss des ersten und dritten Spannungsteilerwiderstandes R4, R6 angeordnet. Diese ist derart in Durchlassrichtung angeordnet, dass bei einer Überspannung am Kommunikationsbus dieser im Wesentlichen auf Versorgungsspannungspotential der Spannungsquelle V geschaltet wird.
Die Schalteinheit SU weist ein zweites Schaltelement T6 auf, das beispielsweise als pnp-Bipolartransistor ausgebildet ist. Das zweite Schaltelement T6 ist mit seinem Emitteranschluss mit der Spannungsquelle V und mit seinem Kollektoranschluss mit einem ersten Anschluss eines zweiten Strombegrenzungswiderstandes R13 elektrisch gekoppelt. Ein zweiter Anschluss des zweiten Strombegrenzungswiderstandes R13 ist mit dem ge- meinsamen Anschluss des Widerstandes R2 und des ersten Strombegrenzungswiderstands RIl elektrisch gekoppelt. Ein RC- Glied, aufweisend einen Kondensator C4 und einen RC-Glied- Widerstand R17, ist über einen weiteren Widerstand R15 mit der Spannungsquelle V elektrisch gekoppelt. Ein Basisan- schluss des zweiten Schaltelementes T6 ist mit einem gemeinsamen Anschluss des RC-Gliedes und des weiteren Widerstandes R15 gekoppelt. Das RC-Glied ist mit seinem dem Basisanschluss des zweiten Schaltelementes T6 abgewandten Anschluss mit dem Komparatoreinheitsausgang elektrisch gekoppelt. Während einer fallenden Signalflanke des Schaltsignals S T wird das zweite Schaltelement T6 derart mittels des RC-Gliedes angesteuert, dass eine steigende Signalflanke des Ausgangssignals S_O beschleunigt wird.
Im Falle eines Kurzschlusses des Kommunikationsbusses gegen Masse, begrenzt der Widerstand R2 und der zweite Strombegrenzungswiderstand R13 den resultierenden Strom.
Die Schaltungsanordnung CC umfasst ferner eine Schutzeinheit PU mit einer Zener-Diode Z. Die Zener-Diode Z ist mittels eines dritten Strombegrenzungswiderstandes R18 elektrisch parallel zu der Spannungsquelle V derart angeordnet, dass an der Spannungsquelle V anliegende Überspannungen abgebaut wer- den. Die Schutzeinheit PU weist ein drittes Schaltelement T8 auf, das beispielsweise als ein npn-Bipolartransistor ausgebildet ist und das mit seinem Emitteranschluss mit dem Bezugspotential GND und mit seinem Kollektoranschluss mit dem Eingang der Schalteinheit SU elektrisch gekoppelt ist. Liegt beispielsweise eine Überspannung an der Spannungsquelle V an, leitet die Zener-Diode Z in Sperrrichtung und schaltet aufgrund eines resultierenden Stromflusses durch den dritten Strombegrenzungswiderstand R18 das dritte Schaltelement T8 ein. Dadurch wird als Schaltsignal S_T am Eingang der Schalt- einheit SU der Neutralwert vorgegeben und somit als Ausgangssignal S_O der rezessive Pegel. In diesem Fall ist vorzugsweise ein vierter Strombegrenzungswiderstand RIO zwischen dem Komparatoreinheitsausgang und dem dritten Schaltelement T8 vorgesehen, damit insbesondere bei eingeschaltetem drittem Schaltelement T8 ein Strom begrenzt wird.
Zwischen dem Schalteinheitsausgang und dem Anschluss BC weist die Schaltungsanordnung eine Induktivität L auf, die zur Filterung hochfrequenter Störanteile, so z. B. Störspannungsanteile, auf dem Kommunikationsbus ausgebildet ist und somit zur Verbesserung von EMV-Eigenschaften der Schaltungsanord- nung CC beiträgt.
Die Schaltungsanordnung CC kann besonders kostengünstig und kompakt als integrierte Schaltungsanordnung CC ausgebildet sein .

Claims

Patentansprüche
1. Schaltungsanordnung (CC) zum Senden und Empfangen von Kommunikationsdaten, aufweisend - eine Versorgungsspannungsquelle (V) zur Versorgung der Schaltungsanordnung,
- eine Schwellenwerteinheit (THRU) , die ausgebildet ist, ausgangsseitig ein vorgegebenes Schwellenwertsignal
(S THR) zur Verfügung zu stellen, - eine Komparatoreinheit (COMU) , die eingangsseitig an einem ersten Eingang mit der Schwellenwerteinheit (THRU) elektrisch gekoppelt ist und der an einem zweiten Eingang ein vorgegebenes Kommunikationssignal (S C) zuführbar ist und die ausgebildet ist, einen Wert des vorgege- benen Kommunikationssignals (S C) mit einem Wert des vorgegebenen Schwellenwertsignals (S_THR) zu vergleichen und davon abhängig ausgangsseitig an einem Komparator- einheitsausgang ein Schaltsignal (S_T) zur Verfügung zu stellen, - eine Schalteinheit (SU) , der eingangsseitig das Schaltsignal (S_T) zuführbar ist und die ausgebildet ist, abhängig von dem Schaltsignal (S_T) ausgangsseitig an einem Schalteinheitsausgang ein Ausgangssignal (S O) zur Verfügung zu stellen, das in einem Sendebetrieb der Schaltungsanordnung (CC) repräsentativ ist für das Kommunikationssignal (S_C) ,
- einen Rückkopplungsspannungsteiler mit zumindest zwei Spannungsteilerwiderständen (R4, R8), der elektrisch zwischen der Versorgungsspannungsquelle (V) und dem Schalteinheitsausgang angeordnet ist und der ausgangsseitig mit einem gemeinsamen Anschluss von zweien der Spannungsteilerwiderstände (R4, R8) mit dem zweiten Eingang der Komparatoreinheit (COMU) elektrisch gekoppelt ist .
2. Schaltungsanordnung (CC) nach Anspruch 1, bei dem die Spannungsteilerwiderstände (R4, R8) des Rückkopplungsspan- nungsteilers derart dimensioniert sind, dass zumindest während eines Empfangs von Kommunikationsdaten ein Schaltzustand der Komparatoreinheit (COMU) und der Schalteinheit (SU) durch den Empfang der Kommunikationsdaten unbeein- flusst ist.
3. Schaltungsanordnung (CC) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Schalteinheit (SU) ein Schaltelement (T6) umfasst und ausgebildet ist, abhängig von dem Schaltsignal (S_T) mit- tels des Schaltelements (T6) eine Flankensteilheit des
Ausgangssignals (S O) zumindest in dem Sendebetrieb vorzugeben .
4. Schaltungsanordnung (CC) nach einem der vorstehenden An- Sprüche, bei dem die Komparatoreinheit (COMU) einen
Schmitt-Trigger umfasst, der ausgebildet ist, das vorgegebene Kommunikationssignal (S C) mit dem vorgegebenen Schwellenwertsignal (S_THR) zu vergleichen und davon abhängig ausgangsseitig ein Schaltsignal (S T) zur Verfügung zu stellen.
5. Schaltungsanordnung (CC) nach einem der vorstehenden Ansprüche, die eine Schutzeinheit (PU) umfasst, die ein- gangsseitig mit der Versorgungsspannungsquelle (V) und ausgangsseitig mit einem Eingang der Schalteinheit (SU) elektrisch gekoppelt ist und ausgebildet ist, abhängig von einer Überspannung an der Versorgungsspannungsquelle (V) einen Neutralwert für das Schaltsignal (S_T) vorzugeben.
6. Schaltungsanordnung (CC) nach einem der vorstehenden Ansprüche, die als integrierte Schaltungsanordnung ausgebildet ist.
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