WO2020169500A1 - Vorrichtung für eine teilnehmerstation eines bussystems und verfahren zum erhöhen der einstrahlfestigkeit gegenüber hochfrequenzstörungen an bussignalen in einem bussystem - Google Patents

Vorrichtung für eine teilnehmerstation eines bussystems und verfahren zum erhöhen der einstrahlfestigkeit gegenüber hochfrequenzstörungen an bussignalen in einem bussystem Download PDF

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WO2020169500A1
WO2020169500A1 PCT/EP2020/054019 EP2020054019W WO2020169500A1 WO 2020169500 A1 WO2020169500 A1 WO 2020169500A1 EP 2020054019 W EP2020054019 W EP 2020054019W WO 2020169500 A1 WO2020169500 A1 WO 2020169500A1
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WO
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bus
bus system
signal
transistor
subscriber station
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PCT/EP2020/054019
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Steffen Walker
Sebastian STEGEMANN
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Robert Bosch Gmbh
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    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/08—Modifications for reducing interference; Modifications for reducing effects due to line faults ; Receiver end arrangements for detecting or overcoming line faults
    • H—ELECTRICITY
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    • H04L2012/40208—Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H04L2012/40215—Controller Area Network CAN

Definitions

  • the present invention relates to a device for a subscriber station of a bus system and a method for increasing the radiation resistance to high-frequency interference, which is also referred to below as RF interference, on bus signals in a bus system.
  • bus systems are used in many areas of technology.
  • a bus system is increasingly used between sensors and control units, for example in vehicles, in which data is transmitted as messages in the ISO11898-l: 2015 standard as a CAN protocol specification with CAN FD.
  • the messages are transmitted between the subscriber stations of the bus system, such as sensors, control units, transmitters, etc.
  • CAN FD is currently in the introductory phase in the first step mostly with a data bit rate of 2Mbit / s for the transmission of bits of the data field and with an arbitration bit rate of 500kbi1 / s for the transmission of bits of the
  • High-frequency interference is not to show any malfunction on the bus lines with capacitive power coupling in a frequency range from 150kHz to 1GHz with powers up to 39dBm, which corresponds to coupling with about +/- 57V.
  • dominant bus states should be driven correctly, recessive bus states correctly recognized and the functional time requirements (timing requirements) of the specified bit times observed.
  • the requirements for the functional timing parameters to meet the time requirements are laid down in the international standard ISO 11898-2 (Road vehicles - Controller area network (CAN), Part2: High-speed medium access unit).
  • bus lines must not be destroyed when exposed to pulses with a duration of around 100ns ... 200ns and peak voltages of up to 6kV.
  • a device for a subscriber station should be a
  • Bus system and a method for increasing the radiation resistance to high-frequency interference on bus signals in a bus system are provided, which have the effect that line-bound common-mode interference does not lose any signal on a bus of the bus system and / or a violation of the timing requirements and / or a lower immunity to interference
  • the object is achieved by a device for a subscriber station of a bus system with the features of claim 1.
  • the device has a protective circuit which is arranged between a bus line of the bus and ground, the protective circuit having a first transistor and a second transistor, which are connected in series, and a resistor which at one end has a control connection of the second transistor and is connected to ground at its other end, and an evaluation block for evaluating an indicator signal which shows whether there is a high-frequency interference on the bus that causes the bus signal to deteriorate, and for switching the signal between the bus line and ground
  • Resistance value of the resistor based on the evaluation of the indicator signal.
  • the device described makes it possible to ensure radiation resistance to high-frequency interference, which is also referred to below as RF interference, even at higher data rates.
  • RF interference radiation resistance to high-frequency interference
  • Such higher data rates are, in particular, data rates that are used in successor bus systems to the CAN FD
  • Bus system will occur.
  • the improvement is particularly important at high data rates of up to 10Mbil / s or higher, as is the case, for example, with CAN-FX transmitting / receiving devices, which are also called CAN-FX transceivers, or other transmitting / receiving devices with correspondingly lower timing Tolerances are to be expected.
  • the device ensures that no violations of the timing requirements occur even with high-frequency radiation or HF radiation.
  • the device described achieves the desired immunity to interference of the subscriber station. This is advantageous for all bus systems with the high data rates mentioned. However, the advantage is particularly with one
  • differential bus system that uses a differential signal on the bus, such as CAN, Flexray, LVDS (Low Voltage Differential Signaling), Ethernet 10-BASE-T1-S, etc.
  • the design of the device increases the probability of error-free transmission of data in the bus system.
  • the device thus serves to ensure that the international standard ISO 11898-2 (Road vehicles - Controller area network (CAN), Part2: High-speed medium access unit) can be complied with in the bus system. Therefore, due to the device between two subscriber stations of the bus system, data can be transmitted safely and with the desired speed via a bus. As a result, high-frequency interference in a bus system does not lead to a reduction in the bit rate in the bus system. As a result, the data rate in the bus system can be increased to the desired value without the
  • CAN lines can be routed over longer distances and closer together with lines in which high current changes occur. This is very advantageous because the space available for laying cables is often very limited.
  • the bus system is a differential bus system, the device having the protective circuit as a first protective circuit connected between a first bus line and ground, and an additional protective circuit as a second protective circuit connected between a second bus line and ground.
  • the structure of the first protective circuit and the second protective circuit can be the same.
  • the evaluation block is designed to reduce the resistance value of the resistor when the indicator signal indicates that there is a high-frequency interference on the bus, the one
  • the device also has a
  • Detection block for detecting whether there is a high-frequency interference on the bus that causes a deterioration in the bus signal and for outputting the indicator signal with the detection result to the evaluation block.
  • the device also has at least one switch that is connected to the protective circuit, wherein the evaluation block is configured, the at least one switch for switching the To switch protective circuit between the bus line and ground when the indicator signal indicates that there is no high-frequency interference on the bus that causes a deterioration in the bus signal, and wherein the evaluation block is configured to have the at least one switch to disconnect the
  • the device described above can be part of a transmitting / receiving device for a subscriber station of a bus system, the transmitting / receiving device for sending messages on a bus of the
  • Bus system and / or designed to receive messages from the bus of the bus system.
  • the device can be integrated into the transmitting and receiving device.
  • the device described above may be part of a
  • Subscriber station for a bus system which also has a transmitting / receiving device for sending messages on a bus of the
  • the device can be in the transmission and
  • the subscriber station can also have a communication control device for generating and sending messages to the sending and receiving device and for receiving and evaluating messages from the sending and receiving device, the communication control device being designed to generate the messages in such a way that in a first communication phase for sending the
  • Messages on the bus between the subscriber stations of the bus system is negotiated, which of the subscriber stations has, at least temporarily, exclusive, collision-free access to the bus of the bus system in a subsequent second communication phase.
  • At least two subscriber stations can be part of a bus system that also has a bus so that the at least two subscriber stations have the bus are connected to one another in such a way that they can communicate with one another serially.
  • the bus system has at least one device described above for at least one bus line of the bus.
  • At least one of the at least two subscriber stations is possibly a previously described subscriber station.
  • the aforementioned object is also achieved by a method for increasing the radiation resistance to high-frequency interference on bus signals in a bus system according to claim 13.
  • the method has the following steps: Sending a message in the bus system via a bus, for whose bus line a protective circuit is provided, which is arranged between a bus line of the bus and ground, the protective circuit having a first transistor and a second transistor connected in series are, a resistor which is connected at one end to a control connection of the second transistor and at its other end to ground, and has an evaluation block, evaluating, with the evaluation block, an indicator signal that shows whether there is a high-frequency interference on the bus , the one
  • Deterioration of the bus signal causes, and switching of the effective resistance between bus line and ground of the resistor on the basis of the evaluation of the indicator signal.
  • FIG. 1 shows a simplified block diagram of a bus system according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows an electrical circuit of a device for the bus system according to a second exemplary embodiment
  • FIG. 4 shows an electrical circuit of a device for the bus system according to a third embodiment.
  • FIG. 1 shows a bus system 1 which, in particular, is fundamentally designed for a Classical CAN bus system, a CAN FD bus system or CAN FD successor bus systems, as described below.
  • the bus system 1 can be used in a vehicle, in particular a motor vehicle, an airplane, etc., or in a hospital, etc. use.
  • the bus system 1 has a multiplicity of subscriber stations 10, 20, 30, each of which is connected to a bus 40 with a first bus line 41 and a second bus line 42.
  • the bus 40 is terminated at both ends with line terminations 50.
  • line terminations 50 One of these is the
  • Line terminations 50 are provided at the subscriber station 30.
  • Subscriber stations 10, 20 are each connected to the bus 40 with a branch line. In each of the subscriber stations 10, 20, 30 there is one
  • the bus lines 41, 42 can also be called CAN_H and CAN_L and are used for electrical purposes using a TX signal in the transmission state Signal transmission after coupling in the dominant levels or states 401 or generation or active driving of recessive levels or states 402.
  • the states 401, 402 are only shown very schematically for the subscriber station 20.
  • the states 401, 402 correspond to the states of a TX signal from a transmitting subscriber station 10, 20, 30.
  • the signals from the subscriber stations 10, 20, 30 are used as an RX signal receive.
  • Messages 45, 46 in the form of signals CAN_H and CAN_L can be serially transmitted between the individual subscriber stations 10, 20, 30 via bus 40.
  • the subscriber stations 10, 20, 30 are, for example, control devices, sensors, display devices, etc. of a motor vehicle.
  • the subscriber station 10 has a
  • the subscriber station 20 has a
  • the subscriber station 30 has a communication control device 31, a transmitting / receiving device 32, the line termination 50 and a device 60.
  • the line termination 50 and the device 60 form a unit or are built in an integrated manner.
  • the transmitting / receiving devices 12, 22 are each connected to the bus 40 with a stub line.
  • the communication control devices 11, 21, 31 each serve to control communication between the respective subscriber station 10, 20, 30 via the bus 40 with one or more other subscriber stations of the subscriber stations 10, 20, 30 that are connected to the bus 40.
  • Communication control devices 11, 21, 31 each have a transmission signal, which is also called a TX signal, for the messages 45, 46 to be sent and send the TX signal to the associated transmission and reception device 12, 22, 32.
  • the respective communication control device 11, 21, 31 a received signal, which is also called the RX signal, for the message 45, 46 received from the bus 40 from the associated transmit and
  • Receiving device 12, 22, 32 receive and evaluate.
  • the communication control devices 11, 21, 31 can generate the messages 45, 46 in such a way that in a first communication phase for sending the messages 45, 46 on the bus 40 between the subscriber stations 10, 20, 30 it is negotiated which of the subscriber stations 10, 20 , 30 in the
  • the subsequent second communication phase has, at least temporarily, exclusive, collision-free access to the bus 40 of the bus system 1.
  • the useful data of the messages 45, 46 can be sent on the bus 40.
  • the communication control device 11 can be like a
  • the communication control device 11 creates and reads first messages 45, which are, for example, Classical CAN messages or CAN FD messages.
  • the Classical CAN messages are structured according to the Classical Basic Format, in which the first message 45 can contain up to 8 data bytes.
  • the CAN FD message is structured according to the CAN FD format, in which a number of up to 64 data bytes can be included, with a significantly faster and thus higher number
  • the transmitting / receiving device 12 can be designed like a conventional CAN transceiver and / or CAN FD transceiver.
  • Each of the communication control devices 21, 31 creates and reads first messages 45, as described above, or optionally second messages 46.
  • the second messages 46 are structured on the basis of a format which is referred to as the CAN FD successor format and, for example, includes data in the data phase a higher bit rate than CAN FD can transmit.
  • Each of the transmitting / receiving devices 22, 32 can be designed as a CAN transceiver which, depending on requirements, provides or receives one of the previously described first messages 45 or a second message 46 according to the CAN FD successor format for the associated communication control device 21, 31 can.
  • Fig. 2 shows an electrical circuit of the device 60 on the
  • Subscriber station 10 for the bus lines 41, 42 of the bus 40 according to the present exemplary embodiment, which in the present example are differential bus lines 41, 42.
  • the device 60 can be used for
  • Bus signals on the bus lines 41, 42 reduce high-frequency interference in a wide bit rate range, so that the radiation resistance of the bus 40 to high-frequency interference in the bus signals can be further increased.
  • the device 60 can, in particular, have common mode interference in the form of a
  • the device 60 has a first protective circuit 61 for the first differential bus line 41, a second protective circuit 62 for the second differential bus line 42, a detection block 63 and an evaluation block 64.
  • first protective circuit 61 and the second protective circuit 62 are constructed identically or constructed differently.
  • the first differential bus line 41 is the bus line 41 for the bus signal CAN_H.
  • the second differential bus line 42 is the bus line 42 for the bus signal CAN_L.
  • the bus lines 41, 42 can be used for the bus signals used in such a bus system 1.
  • the device 60 is thus connected to the bus lines 41, 42, via which the bus signal with a predetermined voltage is fed in from the transmitting / receiving device 12.
  • the transmitting / receiving device 12 is on for this purpose a voltage supply is connected, which in the example of FIG. 2 is CAN_SP.
  • the device 60 is connected between the bus lines 41, 42 and ground that are connected to the device 60 at a connection 43
  • the first protection circuit 61 has a first transistor 611, a second transistor 612, a first resistor 613 and a second resistor 614.
  • the first and second transistors 611, 612 are connected in series in such a way that the drain connections of the transistors 611, 612 are connected to one another are.
  • the first resistor 613 is connected between the gate connection and the source connection of the first transistor 611.
  • the second resistor 614 is between the gate terminal and the source terminal of the second
  • the second resistor 614 is designed as a switchable resistor, the resistance value of which can be changed in size on the basis of a signal RSD, as will be described in more detail below.
  • the second protective circuit 62 has a first transistor 621, a second transistor 622, a first resistor 623 and a second resistor 624.
  • the first and second transistors 621, 622 are connected in series in such a way that the drain connections of the transistors 621, 622 are connected to one another are.
  • the first resistor 623 is connected between the gate connection and the source connection of the first transistor 621.
  • the second resistor 624 is between the gate terminal and the source terminal of the second
  • the second resistor 624 is designed as a switchable resistor, the resistance value of which can be changed in size on the basis of the signal RSD, as will be described in more detail below.
  • the transistors 611, 612 of the first protection circuit 61 and the transistors 621, 622 of the second protection circuit 62 are selected such that the
  • the transistors 611, 612, 621, 622 are so-called dynamic triggering elements, which only in the case of pulses with a high dU / dt, i.e. a high rise in the voltage U in a short time t, and with switch through corresponding peak voltages, as they occur both in the case of ESD and in the case of interference from high-frequency radiation.
  • the resistor 613 is used to set the time constant of the first protective circuit 61 required for dynamic triggering.
  • the resistor 623 is used to set the time constant of the second protective circuit 62 required for dynamic triggering. In order to ensure reliable triggering with a fixed
  • the transistors 611, 612, 621, 622 are each designed as field effect transistors (FET).
  • FET field effect transistors
  • the protective circuits 61, 62 are designed in such a way that the protective circuits 61, 62, triggered by an ESD pulse, each have a low-resistance current path between the lines for the bus signals CAN_H or CAN_L and the line for Establish ground CAN_GND. Through this shunt, the current to be expected from an ESD pulse is diverted, the voltage on bus 40 is limited to a certain maximum value (e.g. maximum rating -27V ... 40V) and in this way the remaining circuit parts of the CAN transmission / Receiving device 12 of the subscriber station 10 protected from destruction.
  • a certain maximum value e.g. maximum rating -27V ... 40V
  • the device 60 in the present exemplary embodiment comprises the detection block 63, the Detects high-frequency interference, such as common-mode voltage Us, on the bus signals and indicates this with the indicator signal RFD.
  • the indicator signal RFD is output to the protective circuits 61, 62 of the device 60, in particular at a separate input for the evaluation block 64, which evaluates the indicator signal RFD.
  • the detection block 63 can be designed, for example, as a filter element, in particular as at least one of the following filters, namely high-pass filters, low-pass filters and band-pass filters, with a corresponding logic connected downstream.
  • the evaluation block 64 can have a switching element, in particular a logic or transistor, which switches the resistance values of the resistors 614, 624 depending on the state of the indicator signal RFD.
  • the switching element for switching over the resistors 614, 624 can be designed such that the switching element short-circuits the resistors 614, 624 when the indicator signal RFD is displayed.
  • the dimensioning of the switching element is selected such that the parallel connection of switch and respective resistor 614, 624 has a very much lower resistance than the respective resistor 614, 624 when the switch is open.
  • a high-frequency disturbance detected with the detection block 63 for example the voltage Us
  • the resistance values of the resistors 614, 624 are influenced or switched with the evaluation block 64 that the resistance of the resistors 614, 624 is reduced. It is taken into account that in addition to the power and frequency of the high-frequency interference, the switch-on voltage or
  • the threshold voltage of the transistors 612, 622 is dependent on the resistance value of the associated gate resistor 614, 624.
  • High-frequency powers of approx. 20dBm in the lower frequency range of 1 ... 4MHz lead to the switching through of the protective circuits 61, 62.
  • a fixed reduction in the resistance value Rg2 of the resistors 614, 624, i.e. without however, the circuit based on the evaluation of the evaluation block 64 is not expedient from the ESD point of view, since this negatively affects the trigger behavior described above in the ESD case.
  • Resistors 614, 624 in the event of a high-frequency interference, a voltage at resistor 614, which corresponds to the gate-source voltage at transistor 612, cannot become greater than the threshold voltage of transistor 612. As a result, transistor 612 is not switched on, so that unwanted current flows from the bus line 41 for the signal CAN_H to ground CAN_GND. Likewise, a voltage at the resistor 624, which corresponds to the gate-source voltage at the transistor 622, cannot be greater than the threshold voltage of the transistor 622. As a result, the transistor 622 is not switched on, so that undesired current from the bus line 42 for the Signal CAN_H flows to ground CAN_GND.
  • the transistors 611, 612, 621, 622 of the device 60 on the bus lines 41, 42 have different gate-drain voltages. Since the gate-drain capacitance of the transistors 611, 612, 621, 622 is voltage-dependent, this is different for the protective circuits 61, 62 on the bus lines 41, 42, so that the switching on of the transistors 612, 622 due to high-frequency interference is asymmetrical for both
  • Bus signals CAN_H, CAN_L happen.
  • VDIFF VCANH ⁇ VCANL.
  • the protective circuits 61, 62 are only switched through at higher HF powers than in a case in which the resistance values Rg2 of the resistors 614, 624 cannot be switched, that is to say have a fixed resistance value.
  • the radiation resistance of the transmitting / receiving device 12 can be increased in the event of high-frequency interference, such as the common-mode voltage Us, on the bus lines 41, 42 for, for example, the bus signals CAN_H and CAN_L.
  • the advantage of the device 60 is in particular the possibility of the
  • the device 60 can be installed next to the transmitting / receiving device 12 on the circuit board of the subscriber station 10.
  • the device 60 can be built into the transmitting / receiving device 12, as shown for the transmitting / receiving device 22 of the subscriber station 20 in FIG. 1.
  • the named installation variants for the device 60 at the different points of the bus system 1 can be selected as desired.
  • VDIFF VCAN_H - VCAN_L is reduced.
  • Another advantage of the device 60 is that, as a result of the previously described effect, switching edges of the bus signal CAN_H, CAN_L in the event of a state change from a first bus state 401 to a second
  • the timing requirements can also be complied with in the case of high-frequency radiation and, ultimately, a high level of interference immunity of the subscriber station 10 can be created.
  • FIG. 3 shows an electrical circuit of a device 60A for the bus lines 41, 42 of the bus 40 according to a second exemplary embodiment.
  • Device 60A can be used instead of at least one device 60 for bus lines 41, 42 of bus 40 from FIG. 1.
  • the bus system 1 can thus have at least one device 60 and / or at least one device 60A.
  • the device 60A does not have a detection block 63.
  • a separate acquisition block 70 is provided. This can be particularly advantageous when two or more subscriber stations 10, 20, 30 are arranged close together.
  • the indicator signal RFD which reflects the detection of the detection block 70, can be output to more than one subscriber station 10, 20, 30.
  • FIG. 4 shows an electrical circuit of a device 60B for the bus lines 41, 42 of the bus 40 according to a third exemplary embodiment.
  • the device 60B can be used instead of at least one of the devices 60, 60A for the bus lines 41, 42 of the bus 40 from FIG. 1.
  • the bus system 1 can thus have at least one device 60 and / or at least one device 60A and / or at least one device 60B.
  • the device 60B has switches 65, 66, 67, 68 which switch off or switch on the protection circuits 61, 62 on the basis of the indicator signal RFD.
  • the ESD protection ensured by the protective circuits 61, 62 during the operation of the bus system 1 in the event of a critical one High-frequency interference, in particular of the voltage Us, separated from the bus lines 41, 42 by the switches 65, 66, 67, 68.
  • the switches 65, 66, 67, 68 are shown in Fig. 4 as an example as a closer. Alternatively, at least some of the switches 65, 66, 67, 68 can be configured as openers. The connection is to be carried out accordingly by the evaluation block 64. However, it must be ensured that the switches 65,
  • the device 60B solution is also effective against
  • Radio frequency interference as in relation to the preceding
  • the solution of the device 60B compared to the solutions of the devices 60, 60A is more complex, since the four additional switches 65, 66, 67, 68 are required.
  • the invention is not limited thereto.
  • the devices 60, 60A, 60B of the exemplary embodiments and their modifications are alternative Can be used in other bus systems, i.e. not only in CAN and CAN FD networks. Even if the improvement in the interference immunity load brought about by the devices 60, 60A, 60B has the greatest effect in differential signal transmissions, the devices 60, 60A, 60B are not limited to such an application.
  • the devices 60, 60A, 60B can be used with all other physical layer interfaces with comparable requirements, the physical layer corresponding to the bit transmission layer or layer 1 of the known OSI model (Open Systems Interconnection Model).
  • the devices 60, 60A, 60B can be used in a parallel bus system, for example in the case of communication within the control device, in particular in a microcontroller.
  • the previously described bus system 1 according to the exemplary embodiments is described using a bus system based on the CAN protocol.
  • the bus system 1 according to the exemplary embodiments can, however, also be another type of communication network in which data can be transmitted serially at two different bit rates. It is advantageous, but not a mandatory prerequisite, that in the bus system 1, at least for certain periods of time, an exclusive, collision-free access of a
  • Subscriber station 10, 20, 30 is guaranteed on a common channel.
  • Bus system 1 of the exemplary embodiments is arbitrary. It is possible for one or more of the subscriber stations 10 or 20 or 30 to be present in the bus system 1.

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Abstract

Es ist eine Vorrichtung (60; 60 A; 60 B) für eine Teilnehmerstation (10; 20; 30) eines Bussystems (1) und ein Verfahren zum Erhöhen der Einstrahlfestigkeit gegenüber Hochfrequenzstörungen an Bussignalen in einem Bussystem (1) bereitgestellt. Die Vorrichtung (60; 60A; 60 B) hat eine Schutzschaltung (61; 62), die zwischen einer Busleitung (41; 42) des Busses (40) und Masse angeordnet ist, wobei die Schutzschaltung (61; 62) einen ersten Transistor (611; 621) und einen zweiten Transistor (612; 622), die in Reihe geschaltet sind, und einen Widerstand (614; 624) aufweist, der an seinem einen Ende mit einem Steueranschluss des zweiten Transistors (612; 622) und an seinem anderen Ende mit Masse verbunden ist, und einen Auswerteblock (64) zum Auswerten eines Indikatorsignals (RFD), welches anzeigt, ob auf dem Bus (40) eine Hochfrequenzstörung vorliegt, die eine Verschlechterung des Bussignals bewirkt, und zum Schalten des zwischen Busleitung (41; 42) und Masse wirksamen Widerstandswerts des Widerstands (614; 624) auf der Grundlage der Auswertung des Indikatorsignals (RFD).

Description

Beschreibung
Vorrichtung für eine Teilnehmerstation eines Bussystems und Verfahren zum
Erhöhen der Einstrahlfestigkeit gegenüber Hochfrequenzstörungen an
Bussignalen in einem Bussystem
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine Teilnehmerstation eines Bussystems und ein Verfahren zum Erhöhen der Einstrahlfestigkeit gegenüber Hochfrequenzstörungen, die nachfolgend auch HF-Störungen genannt sind, an Bussignalen in einem Bussystem.
Stand der Technik
Heutzutage kommen in vielen Bereichen der Technik Bussysteme zum Einsatz. Zwischen Sensoren und Steuergeräten wird, beispielsweise in Fahrzeugen, immer häufiger ein Bussystem eingesetzt, in welchem Daten als Nachrichten im Standard ISO11898-l:2015 als CAN Protokoll-Spezifikation mit CAN FD übertragen werden. Die Nachrichten werden zwischen den Teilnehmerstationen des Bussystems, wie Sensor, Steuergerät, Geber, usw., übertragen. Hierbei wird CAN FD derzeit in der Einführungsphase im ersten Schritt meist mit einer Daten- Bitrate von 2Mbit/s bei der Übertragung von Bits des Datenfelds und mit einer Arbitrations- Bitrate von 500kbi1/s bei der Übertragung von Bits des
Arbitrationsfelds im Fahrzeug eingesetzt. Derzeit sind bereits
Nachfolgebussysteme in der Entwicklung, bei welchen eine Daten-Bitrate von 10Mbit/s oder mehr bei der Übertragung von Bits des Datenfelds realisiert werden soll. Dies entspricht einer Bitzeit von 100ns entspricht.
Neben der Einhaltung von funktionalen Parametern gehören die Einhaltung von Grenzwerten gegenüber leitungsgebundenen Hochfrequenzstörungen (auch DPI- Festigkeit - Direct Power Injection) sowie die Festigkeit gegenüber elektrostatischen Entladungen (kurz ESD - Electrostatic Discharge) zu den wichtigsten Anforderungen an ein Bussystem. Messverfahren zur Evaluierung dieser Parameter für eine Sende-/Empfangseinrichtung des Bussystems sind in IEC 62228 (EMC evaluation of CAN Transceivers) beschrieben.
Eine typische Anforderung in Bezug auf die Störfestigkeit gegenüber
Hochfrequenzstörungen ist, an den Busleitungen kein Fehlverhalten bei kapazitiver Leistungseinkopplung in einem Frequenzbereich von 150kHz bis 1GHz mit Leistungen bis zu 39dBm zu zeigen, was Einkopplungen mit etwa +/- 57V entspricht. Bei einem CAN-Bussystem sollen also dominante Buszustände korrekt getrieben, rezessive Buszustände korrekt erkannt und die funktionalen zeitlichen Vorgaben (Timing-Vorgaben) der spezifizierten Bitzeiten eingehalten werden. Die Anforderungen an die funktionalen Timing-Parameter zum Erfüllen der zeitlichen Vorgaben sind festgeschrieben in dem internationalen Standard ISO 11898-2 (Road vehicles - Controller area network (CAN), Part2: High-speed medium access unit).
Eine typische Anforderung bezüglich der ESD- Festigkeit ist gemäß dem Human Body Model - HBM, dass Busleitungen bei einer Beaufschlagung mit Pulsen mit einer Dauer von etwa 100ns...200ns und Spitzenspannungen bis zu 6kV nicht zerstört werden dürfen.
Zudem dürfen bei Hochfrequenzeinstrahlung zur Einhaltung der geforderten DPI- Festigkeit die Signale auf den Busleitungen, wie beispielsweise CAN_H und CAN_L bei CAN, nicht derart beeinflusst werden, dass die verschiedenen Zustände eines Signals nicht mehr richtig ausgebildet sind. Insbesondere ist sicherzustellen, dass ein dominanter Buszustand bei CAN ausreichend getrieben werden kann, um zu verhindern, dass die Differenzspannung VDIFF = VCAN_H - VCAN_L verringert wird.
Noch dazu sollen bei Hochfrequenzeinstrahlung Schaltflanken des Bussignals bei einem Zustandswechsel zwischen den beiden Buszuständen nicht verzögert werden, um keine Verletzungen der Timing-Anforderungen und letztlich keine niedrigere Störfestigkeit der Teilnehmerstation zu verursachen. Die Auswirkung von Hochfrequenzeinstrahlung auf die Datenübertragung und das Bit-Timing sind umso größer, je höher die Übertragungsrate im Bussystem ist. Grund dafür ist, dass bei höheren Übertragungsraten die einzuhalten Bitzeiten kürzer und somit die einzuhaltenden Toleranzen kleiner sind. Somit wird eine Sende- /Empfangseinrichtung mit großer Bitrate (kleine Bitzeiten) sensitiver gegenüber Hochfrequenzstörungen sein, als eine Sende-/Empfangseinrichtung mit kleiner Bitrate (große Bitzeiten).
Offenbarung der Erfindung
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung für eine Teilnehmerstation eines Bussystems und ein Verfahren zum Erhöhen der Einstrahlfestigkeit gegenüber Hochfrequenzstörungen an Bussignalen in einem Bussystem bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen.
Insbesondere sollen eine Vorrichtung für eine Teilnehmerstation eines
Bussystems und ein Verfahren zum Erhöhen der Einstrahlfestigkeit gegenüber Hochfrequenzstörungen an Bussignalen in einem Bussystem bereitgestellt werden, welche bewirken, dass leitungsgebundene Gleichtaktstörungen keinen Signalverlust auf einem Bus des Bussystems und/oder eine Verletzung der Timing-Anforderungen und/oder eine niedrigere Störfestigkeit der
Teilnehmerstation zur Folge haben.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung für eine Teilnehmerstation eines Bussystems mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Vorrichtung hat eine Schutzschaltung, die zwischen einer Busleitung des Busses und Masse angeordnet ist, wobei die Schutzschaltung einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor, die in Reihe geschaltet sind, und einen Widerstand aufweist, der an seinem einen Ende mit einem Steueranschluss des zweiten Transistors und an seinem anderen Ende mit Masse verbunden ist, und einen Auswerteblock zum Auswerten eines Indikatorsignals, welches anzeigt, ob auf dem Bus eine Hochfrequenzstörung vorliegt, die eine Verschlechterung des Bussignals bewirkt, und zum Schalten des zwischen Busleitung und Masse wirksamen
Widerstandswerts des Widerstands auf der Grundlage der Auswertung des Indikatorsignals. Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht, die Einstrahlfestigkeit gegenüber Hochfrequenzstörungen, die nachfolgend auch HF-Störungen genannt sind, auch bei höheren Datenraten zu gewährleisten. Solche höheren Datenraten sind insbesondere Datenraten, die bei Nachfolgebussystemen zum CAN FD
Bussystem auftreten werden. Die Verbesserung ist insbesondere bei hohen Datenraten bis zu lOMbil/s oder höher von Bedeutung, wie sie beispielsweise bei CAN-FX-Sende-/Empfangseinrichtungen, die auch CAN-FX-Transceiver genannt werden oder sonstigen Sende-/Empfangseinrichtungen mit entsprechend kleineren Timing-Toleranzen zu erwarten sind.
Mit der Vorrichtung wird gewährleistet, dass die Spannungen VCAN_H, VCAN_L auf den Busleitungen für die Signale CAN_H und CAN_L nicht derart beeinflusst werden, dass die Differenzspannung VDIFF = VCAN_H - VCAN_L nicht mehr zuverlässig interpretiert werden kann.
Noch dazu stellt die Vorrichtung sicher, dass auch bei Hochfrequenzeinstrahlung bzw. HF- Einstrahlung keine Verletzungen der Timing- Anforderungen auftreten. Dadurch realisiert die beschriebene Vorrichtung die gewünschte Störfestigkeit der Teilnehmerstation. Dies ist für alle Bussysteme mit den genannten hohen Datenraten von Vorteil. Jedoch ist der Vorteil insbesondere bei einem
differentiellen Bussystem sehr markant, das ein Differenzsignal auf dem Bus verwendet, wie CAN, Flexray, LVDS (Low Voltage Differential Signaling = Differentielle Signalisierung mit niedriger Spannung), Ethernet 10-BASE-T1-S, usw..
Außerdem steigt durch die Ausgestaltung der Vorrichtung die Wahrscheinlichkeit für eine fehlerfreie Übertragung von Daten im Bussystem.
Die Vorrichtung dient somit dazu, dass in dem Bussystem der internationale Standard ISO 11898-2 (Road vehicles - Controller area network (CAN), Part2: High-speed medium access unit) eingehalten werden kann. Daher können aufgrund der Vorrichtung zwischen zwei Teilnehmerstationen des Bussystems Daten sicher und mit der gewünschten Schnelligkeit über einen Bus übertragen werden. Dadurch führen Hochfrequenzstörungen in einem Bussystem nicht zu einer Minderung der Bitrate im Bussystem. Als Folge davon kann die Datenrate im Bussystem auf den gewünschten Wert erhöht werden, ohne dass die
Kommunikation aufgrund von Hochfrequenzstörungen merklich beeinträchtigt würde.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass mit der beschriebenen Vorrichtung CAN- Leitungen über längere Strecken und dichter zusammen mit Leitungen geführt werden können, bei denen hohe Stromänderungen auftreten. Dies ist sehr vorteilhaft, da die Platzverhältnisse zum Verlegen von Leitungen oft sehr beengt sind.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einer Option ist das Bussystem ein differentielles Bussystem, wobei die Vorrichtung die Schutzschaltung als erste Schutzschaltung, die zwischen eine erste Busleitung und Masse geschaltet ist, und eine zusätzliche Schutzschaltung als zweite Schutzschaltung, die zwischen eine zweite Busleitung und Masse geschaltet ist.
Gemäß den Ausführungsbeispielen kann der Aufbau der ersten Schutzschaltung und der zweiten Schutzschaltung gleich sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Auswerteblock ausgestaltet ist, den Widerstandswert des Widerstands zu verringern, wenn das Indikatorsignal anzeigt, dass auf dem Bus eine Hochfrequenzstörung vorliegt, die eine
Verschlechterung des Bussignals bewirkt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel hat die Vorrichtung zudem einen
Erfassungsblock zur Erfassung, ob auf dem Bus eine Hochfrequenzstörung vorliegt, die eine Verschlechterung des Bussignals bewirkt, und zur Ausgabe des Indikatorsignals mit dem Erfassungsergebnis an den Auswerteblockt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel hat die Vorrichtung zudem mindestens einen Schalter, der mit der Schutzschaltung verbunden ist, wobei der Auswerteblock ausgestaltet ist, den mindestens einen Schalter zum Schalten der Schutzschaltung zwischen die Busleitung und Masse zu schalten, wenn das Indikatorsignal anzeigt, dass auf dem Bus keine Hochfrequenzstörung vorliegt, die eine Verschlechterung des Bussignals bewirkt, und wobei der Auswerteblock ausgestaltet ist, den mindestens einen Schalter zum Trennen der
Schutzschaltung von der Busleitung zu schalten, wenn das Indikatorsignal anzeigt, dass auf dem Bus eine Hochfrequenzstörung vorliegt, die eine
Verschlechterung des Bussignals bewirkt.
Die zuvor beschriebene Vorrichtung kann Teil einer Sende-/Empfangseinrichtung für eine Teilnehmerstation eines Bussystems sein, wobei die Sende- /Empfangseinrichtung zum Senden von Nachrichten auf einen Bus des
Bussystems und/oder zum Empfangen von Nachrichten von dem Bus des Bussystems ausgestaltet ist. Hierbei kann die Vorrichtung in die Sende- und Empfangseinrichtung integriert sein.
Möglicherweise ist die zuvor beschriebene Vorrichtung Teil einer
Teilnehmerstation für ein Bussystem, die zudem eine Sende- /Empfangseinrichtung zum Senden von Nachrichten auf einen Bus des
Bussystems und/oder zum Empfangen von Nachrichten von dem Bus des Bussystems aufweist. Hierbei kann die Vorrichtung in die Sende- und
Empfangseinrichtung integriert sein.
In einer speziellen Ausgestaltung kann die Teilnehmerstation zudem eine Kommunikationssteuereinrichtung aufweisen zum Erzeugen und Senden von Nachrichten an die Sende- und Empfangseinrichtung und zum Empfangen und Auswerten von Nachrichten von der Sende- und Empfangseinrichtung, wobei die Kommunikationssteuereinrichtung ausgestaltet ist, die Nachrichten derart zu erzeugen, dass in einer ersten Kommunikationsphase zum Senden der
Nachrichten auf den Bus zwischen den Teilnehmerstationen des Bussystems ausgehandelt wird, welche der Teilnehmerstationen in einer nachfolgenden zweiten Kommunikationsphase zumindest zeitweise einen exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus des Bussystems hat.
Mindestens zwei Teilnehmerstationen können Teil eines Bussystems sein, das zudem einen Bus hat, so dass die mindestens zwei Teilnehmerstationen über den Bus derart miteinander verbunden sind, dass sie seriell miteinander kommunizieren können. Zudem hat das Bussystem mindestens eine zuvor beschriebene Vorrichtung für mindestens eine Busleitung des Busses.
Möglicherweise ist bei dem Bussystem mindestens eine der mindestens zwei Teilnehmerstationen eine zuvor beschriebene Teilnehmerstation.
Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Erhöhen der Einstrahlfestigkeit gegenüber Hochfrequenzstörungen an Bussignalen in einem Bussystem nach Anspruch 13 gelöst. Das Verfahren hat die Schritte: Senden einer Nachricht in dem Bussystem über einen Bus, für dessen Busleitung eine Schutzschaltung vorgesehen ist, die zwischen einer Busleitung des Busses und Masse angeordnet ist, wobei die Schutzschaltung einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor, die in Reihe geschaltet sind, einen Widerstand, der an seinem einen Ende mit einem Steueranschluss des zweiten Transistors und an seinem anderen Ende mit Masse verbunden ist, und einen Auswerteblock aufweist, Auswerten, mit dem Auswerteblock, eines Indikatorsignals, welches anzeigt, ob auf dem Bus eine Hochfrequenzstörung vorliegt, die eine
Verschlechterung des Bussignals bewirkt, und Schalten des zwischen Busleitung und Masse wirksamen Widerstandswerts des Widerstands auf der Grundlage der Auswertung des Indikatorsignals.
Das Verfahren bietet dieselben Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf die
Vorrichtung genannt sind.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der
Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Zeichnungen
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine elektrische Schaltung einer Vorrichtung für das Bussystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 eine elektrische Schaltung einer Vorrichtung für das Bussystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 4 eine elektrische Schaltung einer Vorrichtung für das Bussystem gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts Anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt als Beispiel ein Bussystem 1, das insbesondere grundlegend für ein Classical CAN-Bussystem, ein CAN FD-Bussystem oder CAN FD- Nachfolgebussysteme ausgestaltet ist, wie nachfolgend beschrieben. Das Bussystem 1 kann in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, einem Flugzeug, usw., oder im Krankenhaus usw. Verwendung finden.
In Fig. 1 hat das Bussystem 1 eine Vielzahl von Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die jeweils an einen Bus 40 mit einer ersten Busleitung 41 und einer zweiten Busleitung 42 angeschlossen sind. Der Bus 40 ist an seinen beiden Enden mit Leitungsabschlüssen 50 abgeschlossen. Hiervon ist einer der
Leitungsabschlüsse 50 bei der Teilnehmerstation 30 vorgesehen. Die
Teilnehmerstationen 10, 20 sind an den Bus 40 jeweils mit einer Stichleitung angeschlossen. Bei den Teilnehmerstationen 10, 20, 30 ist jeweils eine
Vorrichtung 60 vorgesehen.
Die Busleitungen 41, 42 können auch CAN_H und CAN_L genannt werden und dienen, unter Verwendung eines TX-Signals im Sendezustand, zur elektrischen Signalübertragung nach Einkopplung der dominanten Pegel bzw. Zustände 401 oder Erzeugung bzw. aktivem Treiben von rezessiven Pegeln bzw. Zuständen 402. Die Zustände 401, 402 sind nur bei der Teilnehmerstation 20 sehr schematisch gezeigt. Die Zustände 401, 402 entsprechen den Zuständen eines TX-Signals einer sendenden Teilnehmerstation 10, 20, 30. Nach Übertragung der Signale CAN_H und CAN_L auf den Busleitungen 41, 42 werden die Signale von den Teilnehmerstationen 10, 20, 30 als ein RX-Signal empfangen. Über den Bus 40 sind Nachrichten 45, 46 in der Form der Signale CAN_H und CAN_L zwischen den einzelnen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 seriell übertragbar. Die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 sind beispielsweise Steuergeräte, Sensoren, Anzeigevorrichtungen, usw. eines Kraftfahrzeugs.
Wie in Fig. 1 gezeigt, hat die Teilnehmerstation 10 eine
Kommunikationssteuereinrichtung 11, eine Sende-/Empfangseinrichtung 12 und eine Vorrichtung 60. Die Teilnehmerstation 20 hat eine
Kommunikationssteuereinrichtung 21 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 22, in welche die Vorrichtung 60 eingebaut ist. Die Teilnehmerstation 30 hat eine Kommunikationssteuereinrichtung 31, eine Sende-/Empfangseinrichtung 32, den Leitungsabschluss 50 und eine Vorrichtung 60. Bei der Teilnehmerstation 30 bilden der Leitungsabschluss 50 und die Vorrichtung 60 eine Einheit bzw. sind integriert aufgebaut.
Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22, 32 der Teilnehmerstationen 10, 20,
30 sind jeweils direkt an den Bus 40 angeschlossen, auch wenn dies in Fig. 1 nicht veranschaulicht ist. Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22 sind jeweils mit einer Stichleitung an den Bus 40 angeschlossen.
Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 21, 31 dienen jeweils zur Steuerung einer Kommunikation der jeweiligen Teilnehmerstation 10, 20, 30 über den Bus 40 mit einer oder mehreren anderen Teilnehmerstation der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die an den Bus 40 angeschlossen sind. Hierbei erzeugen die
Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 21, 31 jeweils ein Sendesignal, das auch TX-Signal genannt wird, für die zu sendende Nachrichten 45, 46 und senden das TX-Signal an die zugehörige Sende- und Empfangseinrichtung 12, 22, 32. Zudem kann die jeweilige Kommunikationssteuereinrichtung 11, 21, 31 ein Empfangssignal, das auch RX-Signal genannt wird, für die vom Bus 40 empfangene Nachricht 45, 46 von der zugehörigen Sende- und
Empfangseinrichtung 12, 22, 32 empfangen und auswerten. Insbesondere können die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 21, 31 die Nachrichten 45, 46 derart erzeugen, dass in einer ersten Kommunikationsphase zum Senden der Nachrichten 45, 46 auf den Bus 40 zwischen den Teilnehmerstationen 10, 20, 30 ausgehandelt wird, welche der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in der
nachfolgenden zweiten Kommunikationsphase zumindest zeitweise einen exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 hat. In der zweiten Kommunikationsphase können die Nutzdaten der Nachrichten 45, 46 auf den Bus 40 gesendet werden.
Demzufolge kann die Kommunikationssteuereinrichtung 11 wie ein
herkömmlicher Classical CAN- oder CAN FD-Controller ausgeführt sein. Die Kommunikationssteuereinrichtung 11 erstellt und liest erste Nachrichten 45, die beispielsweise Classical CAN-Nachrichten oder CAN FD Nachrichten sind. Die Classical CAN-Nachrichten sind gemäß dem Classical Basisformat aufgebaut, bei welchem in der ersten Nachricht 45 eine Anzahl von bis zu 8 Datenbytes umfasst sein können. Die CAN FD Nachricht ist gemäß dem CAN FD Format aufgebaut, bei welcher eine Anzahl von bis zu 64 Datenbytes umfasst sein können, die noch dazu mit einer deutlich schnelleren und damit höheren
Datenrate als bei der Classical CAN-Nachricht übertragen werden. Die Sende- /Empfangseinrichtung 12 kann wie ein herkömmlicher CAN Transceiver und/oder CAN FD Transceiver ausgeführt sein.
Jede der Kommunikationssteuereinrichtungen 21, 31 erstellt und liest erste Nachrichten 45, wie zuvor beschrieben, oder optional zweite Nachrichten 46. Die zweiten Nachrichten 46 sind auf der Grundlage eines Formats aufgebaut, das als CAN FD- Nachfolgeformat bezeichnet wird und beispielsweise Daten in der Datenphase mit einer höheren Bitrate als CAN FD übertragen kann. Jede der Sende-/Empfangseinrichtungen 22, 32 kann als CAN Transceiver ausgeführt sein, der je nach Bedarf eine der zuvor beschriebenen ersten Nachrichten 45 oder eine zweite Nachricht 46 gemäß dem CAN FD- Nachfolgeformat für die zugehörige Kommunikationssteuereinrichtung 21, 31 bereitstellen oder von dieser empfangen kann. Mit den beiden Teilnehmerstationen 20, 30 ist eine Bildung und dann
Übertragung von Nachrichten 46 mit dem CAN FD- Nachfolgeformat sowie der Empfang solcher Nachrichten 46 realisierbar.
Fig. 2 zeigt eine elektrische Schaltung der Vorrichtung 60 an der
Teilnehmerstation 10 für die Busleitungen 41, 42 des Busses 40 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, die bei dem vorliegenden Beispiel differentielle Busleitungen 41, 42 sind. Die Vorrichtung 60 kann für die
Bussignale auf den Busleitungen 41, 42 Hochfrequenzstörungen in einem weiten Bitratenbereich verringern, so dass die Einstrahlfestigkeit des Busses 40 gegen Hochfrequenzstörungen der Bussignale weiter erhöht werden kann. Hierfür kann die Vorrichtung 60 insbesondere Gleichtaktstörungen in Form einer
Gleichtaktspannung Us erfassen und den ESD-Schutz mittels der Vorrichtung 60 daran entsprechend anpassen. Die Gleichtaktspannung Us überlagert sich dem Signal auf dem Bus 40 in gleicher Richtung, also bei dem Beispiel eines CAN- Bussystems 1 der Spannung VDIFF = CAN_H - CAN_L auf dem Bus 40.
Die Vorrichtung 60 hat eine erste Schutzschaltung 61 für die erste differentielle Busleitung 41, eine zweite Schutzschaltung 62 für die zweite differentielle Busleitung 42, einen Erfassungsblock 63 und einen Auswerteblock 64. Je nach Ausgestaltung des Bussystems 1 bzw. des in dem Bussystem 1 übertragenen Bussignals sind die erste Schutzschaltung 61 und die zweite Schutzschaltung 62 gleich aufgebaut oder unterschiedlich aufgebaut.
Die erste differentielle Busleitung 41 ist bei dem gewählten Beispiel eines CAN- Bussystems 1 die Busleitung 41 für das Bussignal CAN_H. Die zweite differentielle Busleitung 42 ist bei dem gewählten Beispiel eines CAN- Bussystems 1 die Busleitung 42 für das Bussignal CAN_L. Selbstverständlich sind die Busleitungen 41, 42 bei einem anderen Bussystem 1 für die in einem solchen Bussystem 1 verwendeten Bussignale verwendbar.
Die Vorrichtung 60 ist somit mit den Busleitungen 41, 42 verbunden, über die von der Sende-/Empfangseinrichtung 12 das Bussignal mit einer vorbestimmten Spannung eingespeist wird. Hierfür ist die Sende-/Empfangseinrichtung 12 an eine Spannungsversorgung angeschlossen, die bei dem Beispiel von Fig. 2 CAN_SP ist. Zudem ist die Vorrichtung 60 zwischen die Busleitungen 41, 42 und Masse geschaltet, die an einem Anschluss 43 an die Vorrichtung 60
angeschlossen ist.
Die erste Schutzschaltung 61 hat einen ersten Transistor 611, einen zweiten Transistor 612 einen ersten Widerstand 613 und einen zweiten Widerstand 614. Der erste und zweite Transistor 611, 612 sind derart in Reihe geschaltet, dass die Drain-Anschlüsse der Transistoren 611, 612 miteinander verbunden sind. Der erste Widerstand 613 ist zwischen den Gate-Anschluss und den Source- Anschluss des ersten Transistors 611 geschaltet. Der zweite Widerstand 614 ist zwischen den Gate-Anschluss und den Source-Anschluss des zweiten
Transistors 612 geschaltet. Der zweite Widerstand 614 ist als schaltbarer Widerstand ausgestaltet, dessen Widerstandswert auf der Grundlage eines Signals RSD in der Größe änderbar ist, wie nachfolgend noch genauer beschrieben.
Die zweite Schutzschaltung 62 hat einen ersten Transistor 621, einen zweiten Transistor 622 einen ersten Widerstand 623 und einen zweiten Widerstand 624. Der erste und zweite Transistor 621, 622 sind derart in Reihe geschaltet, dass die Drain-Anschlüsse der Transistoren 621, 622 miteinander verbunden sind. Der erste Widerstand 623 ist zwischen den Gate-Anschluss und den Source- Anschluss des ersten Transistors 621 geschaltet. Der zweite Widerstand 624 ist zwischen den Gate-Anschluss und den Source-Anschluss des zweiten
Transistors 622 geschaltet. Der zweite Widerstand 624 ist als schaltbarer Widerstand ausgestaltet, dessen Widerstandswert auf der Grundlage des Signals RSD in der Größe änderbar ist, wie nachfolgend noch genauer beschrieben.
Die Transistoren 611, 612 der ersten Schutzschaltung 61 und die Transistoren 621, 622 der zweiten Schutzschaltung 62 sind derart gewählt, dass die
Schaltungsfunktion der Sende-/Empfangseinrichtung 12 während des normalen Betriebs nicht beeinflusst wird. Daher sind die Transistoren 611, 612, 621, 622 sogenannte dynamisch triggernde Elemente, welche nur bei Pulsen mit hoher dU/dt, also hohem Anstieg der Spannung U in kurzer Zeit t, und mit entsprechender Spitzenspannungen durchschalten, wie sie sowohl im ESD-Fall als auch im Fall einer Störung durch Hochfrequenzeinstrahlung auftreten.
Der Widerstand 613 dient zum Einstellen der für das dynamische Triggern nötigen Zeitkonstante der ersten Schutzschaltung 61. Der Widerstand 623 dient zum Einstellen der für das dynamische Triggern nötigen Zeitkonstante der zweiten Schutzschaltung 62. Um ein sicheres Triggern bei einer festen
Spitzenspannung im ESD-Fall zu gewährleisten, sind die Widerstandswerte der Widerstände 613, 623 nach unten
begrenzt, so dass ein minimaler Wert aus ESD-Sicht nicht unterschritten werden kann, ohne die gewollte Schutzfunktion einzubüßen.
Bei dem speziellen Beispiel von Fig. 2 sind die Transistoren 611, 612, 621, 622 jeweils als Feldeffekttransistoren (FET) ausgestaltet. Beispielsweise sind die Transistoren 611, 612, 621, 622 als MISFET (= Metall-Isolator-Semiconductor Field Effekt Transistor = Metall- Isolator- Halbleiter- Feldeffekttransistor) ausgestaltet, insbesondere als MOS FET (= Metall-Oxid-Semiconductor Field Effekt Transistor = Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor). Es ist jedoch möglich, dass die Transistoren der Schaltung, insbesondere die Transistoren 611, 612, 621, 622, anders ausgeführt sind, insbesondere als
Bipolartransistoren.
Um den gewollten ESD-Schutz zu gewährleisten, sind die Schutzschaltungen 61, 62 derart ausgestaltet, dass die Schutzschaltungen 61, 62, durch einen ESD- Puls getriggert, jeweils einen niederohmigen Strompfad zwischen den Leitungen für die Bussignale CAN_H bzw. CAN_L und der Leitung für Masse CAN_GND hersteilen. Durch diesen Nebenschluss wird der durch einen ESD-Puls zu erwartende Strom abgeleitet, die Spannung auf dem Bus 40 auf einen bestimmten Maximalwert (z.B. Maximum Rating -27V...40V) begrenzt und auf diese Weise die restlichen Schaltungsteile der CAN-Sende- /Empfangseinrichtung 12 der Teilnehmerstation 10 vor Zerstörung geschützt.
Um das dynamische Triggern im Falle einer Störung durch
Hochfrequenzeinstrahlung zu verhindern, umfasst die Vorrichtung 60 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel den Erfassungsblock 63, der Hochfrequenzstörungen, wie die Gleichtaktspannung Us, auf den Bussignalen erkennt und dies durch das Indikatorsignal RFD anzeigt. Das Indikatorsignal RFD wird an die Schutzschaltungen 61, 62 der Vorrichtung 60 ausgegeben, insbesondere an einem separaten Eingang für den Auswerteblock 64, welcher das Indikatorsignal RFD auswertet.
Der Erfassungsblock 63 kann beispielsweise als Filterelement, insbesondere als mindestens eines der folgenden Filter, nämlich Hochpassfilter, Tiefpassfilter und Bandpassfilter, mit entsprechend nachgeschalteter Logik ausgestaltet sein.
Der Auswerteblock 64 kann ein Schaltelement aufweisen, insbesondere eine Logik oder Transistor, das abhängig von dem Zustand des Indikatorsignals RFD die Widerstandswerte der Widerstände 614, 624 schaltet. Das Schaltelement zur Umschaltung der Widerstände 614, 624 kann derart ausgestaltet sein, dass das Schaltelement bei angezeigten Indikatorsignal RFD die Widerstände 614, 624 kurzschließt. Die Dimensionierung des Schaltelements ist derart gewählt, dass die Parallelschaltung aus Schalter und jeweiligem Widerstand 614, 624 einen sehr viel geringeren Widerstand besitzt, als der jeweilige Widerstand 614, 624 bei geöffnetem Schalter.
Wird nun eine mit dem Erfassungsblock 63 erfasste Hochfrequenzstörung, also beispielsweise die Spannung Us, an den Schutzschaltungen 61, 62 angezeigt bzw. mit dem Auswerteblock 64 als Hochfrequenzstörung ausgewertet, werden die Widerstandswerte der Widerstände 614, 624 mit dem Auswerteblock 64 derart beeinflusst bzw. geschaltet, dass der Widerstandswert der Widerstände 614, 624 verringert wird. Hierbei wird berücksichtigt, dass neben der Leistung und Frequenz der Hochfrequenzstörung die Einschaltspannung bzw.
Schwellspannung der Transistoren 612, 622 abhängig vom Widerstandswert des zugehörigen Gate-Widerstandes 614, 624 ist. Je größer der Widerstandswert Rg2 des Widerstandes 614, 624, umso kleiner ist die Hochfrequenzleistung, die zum Durchschalten der Transistoren 612, 622 führt und damit die
Einstrahlfestigkeit umso niedriger wird. Beispielsweise können bereits
Hochfrequenzleistungen von ca. 20dBm im unteren Frequenzbereich von 1...4MHz zum Durchschalten der Schutzschaltungen 61, 62 führen. Eine feste Verringerung des Widerstandswerts Rg2 der Widerstände 614, 624, also ohne die Schaltung auf der Grundlage der Auswertung des Auswerteblocks 64, ist jedoch aus ESD-Sicht nicht zielführend, da dies das zuvor beschriebene Trigger- Verhalten im ESD-Fall negativ beeinflusst.
Durch die beschriebene Verringerung der Widerstandswerte Rg2 der
Widerstände 614, 624 bei einer Hochfrequenzstörung kann eine Spannung an dem Widerstand 614, welche der Gate-Source-Spannung an dem Transistor 612 entspricht, nicht größer werden als die Schwellspannung des Transistors 612. Dadurch wird der Transistor 612 nicht eingeschaltet, so dass ungewollt Strom von der Busleitung 41 für das Signal CAN_H nach Masse CAN_GND fließt. Ebenso kann eine Spannung an dem Widerstand 624, welche der Gate-Source- Spannung an dem Transistor 622 entspricht, nicht größer werden als die Schwellspannung des Transistors 622. Dadurch wird der Transistor 622 nicht eingeschaltet, so dass ungewollt Strom von der Busleitung 42 für das Signal CAN_H nach Masse CAN_GND fließt.
Außerdem kann durch die beschriebene Verringerung der Widerstandswerte Rg2 der Widerstände 614, 624 bei einer Hochfrequenzstörung verhindert werden, dass während der Zeit, zu der der Transistor T2 aufgrund der
Hochfrequenzstörung eingeschaltet ist, die Spannungen des Signals auf dem Bus 40 derart beeinflusst werden, dass in einem CAN-Bussystem 1 ein dominanter Buszustand nicht ausreichend getrieben werden kann. Ein solcher Fehler kommt unter anderem dadurch zustande, dass aufgrund der
unterschiedlichen Spannungspegel im dominanten Buszustand, nominal CAN_H = 3,5V und CAN_L = 1,5V, die Transistoren 611, 612, 621, 622 der Vorrichtung 60 an den Busleitungen 41, 42 unterschiedliche Gate-Drain-Spannungen aufweisen. Da die Gate- Drain- Kapazität der Transistoren 611, 612, 621, 622 spannungsabhängig ist, ist diese für die Schutzschaltungen 61, 62 an den Busleitungen 41, 42 unterschiedlich, so dass das Durchschalten der Transistoren 612, 622 aufgrund von Hochfrequenzstörungen asymmetrisch für beide
Bussignale CAN_H, CAN_L geschieht. Somit ist bei diesem Fehler auch der Stromfluss durch die Schutzschaltungen 61, 62 unterschiedlich groß, wodurch wiederum die Differenzspannung VDIFF = VCANH - VCANL verringert wird. Durch die zuvor beschriebene Ausgestaltung der Vorrichtung 60 wird ein solcher Fehler vermieden. Bei der Vorrichtung 60 werden die Schutzschaltungen 61, 62 erst bei höheren HF-Leistungen durchschalten als bei einem Fall, bei welchem die Widerstandswerte Rg2 der Widerstände 614, 624 nicht schaltbar sind, also einen festen Widerstandswert haben.
Dadurch kann die Einstrahlfestigkeit der Sende- /Empfangseinrichtung 12 bei Hochfrequenzstörungen, wie der Gleichtaktspannung Us, an den Busleitungen 41, 42 für beispielsweise die Bussignale CAN_H und CAN_L erhöht werden.
Der Vorteil der Vorrichtung 60 liegt insbesondere in der Möglichkeit, die
Einstrahlfestigkeit gegenüber Hochfrequenzstörung auch bei höheren Datenraten zu gewährleisten.
Wie zuvor in Bezug auf Fig. 1 erwähnt, kann die Vorrichtung 60 neben die Sende-/Empfangseinrichtung 12 auf der Leiterplatte der Teilnehmerstation 10 angebaut sein. Zusätzlich ist die Vorrichtung 60 in die Sende- /Empfangseinrichtung 12 einbaubar, wie für die Sende-/Empfangseinrichtung 22 der Teilnehmerstation 20 in Fig. 1 gezeigt. Selbstverständlich sind die genannten Montagevarianten für die Vorrichtung 60 an den unterschiedlichen Stellen des Bussystems 1 beliebig wählbar.
Mit der Vorrichtung 60 kann verhindert werden, dass bei leitungsgebundenen Gleichtaktstörungen auf den Bussignalen CAN_H und CAN_L Strom im Bereich von einigen Milliampere von den Busleitungen 41, 42 für insbesondere die Bussignale CAN_H und CAN_L zur Masse CAN_GND fließen. Dadurch ist eine Beeinflussung der Spannungen auf den Busleitungen 41, 42 für die Signale CAN_H und CAN_L verhindert, aufgrund welcher ein dominanter Buszustand nicht ausreichend getrieben werden kann und dadurch auch die
Differenzspannung VDIFF = VCAN_H - VCAN_L verringert wird.
Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung 60 besteht darin, dass als Folge des zuvor beschriebenen Effekts Schaltflanken des Bussignals CAN_H , CAN_L bei einem Zustandswechsel von einem ersten Buszustand 401 zu einem zweiten
Buszustand 402 oder von einem zweiten Buszustand 402 zu einem ersten Buszustand 401 sowohl am Bus 40 als auch am digitalen Empfangssignal RxD, das in der Sende-/Empfangseinrichtung 12 aus dem Bussignal CAN_H , CAN_L gebildet wird, am RxD-Ausgang zu der Kommunikationssteuereinrichtung 11 der Teilnehmerstation 10 unverzögert ankommen. Hierdurch können also auch bei Hochfrequenzeinstrahlung die Timing-Anforderungen eingehalten werden und letztlich eine hohe Störfestigkeit der Teilnehmerstation 10 geschaffen werden.
Fig. 3 zeigt eine elektrische Schaltung einer Vorrichtung 60A für die Busleitungen 41, 42 des Busses 40 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die
Vorrichtung 60A ist anstelle mindestens einer Vorrichtung 60 für die Busleitungen 41, 42 des Busses 40 von Fig. 1 einsetzbar. Somit kann das Bussystem 1 mindestens eine Vorrichtung 60 und/oder mindestens eine Vorrichtung 60A aufweisen.
Im Unterschied zu der Vorrichtung 60 gemäß dem vorangehenden
Ausführungsbeispiel hat die Vorrichtung 60A keinen Erfassungsblock 63.
Stattdessen ist ein separater Erfassungsblock 70 vorgesehen. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn zwei oder mehr Teilnehmerstationen 10, 20, 30 dicht beieinander angeordnet sind. In diesem Fall kann das Indikatorsignal RFD, das die Erfassung des Erfassungsblocks 70 wiedergibt, an mehr als eine Teilnehmerstation 10, 20, 30 ausgegeben werden.
Fig. 4 zeigt eine elektrische Schaltung einer Vorrichtung 60B für die Busleitungen 41, 42 des Busses 40 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 60B ist anstelle mindestens einer der Vorrichtungen 60, 60A für die Busleitungen 41, 42 des Busses 40 von Fig. 1 einsetzbar. Somit kann das Bussystem 1 mindestens eine Vorrichtung 60 und/oder mindestens eine Vorrichtung 60A und/oder mindestens eine Vorrichtung 60B aufweisen.
Im Unterschied zu der Vorrichtung 60A gemäß dem vorangehenden
Ausführungsbeispiel hat die Vorrichtung 60B Schalter 65, 66, 67, 68, welche die Schutzschaltungen 61, 62 auf der Grundlage des Indikatorsignals RFD wegschalten oder zuschalten. Dadurch wird der durch die Schutzschaltungen 61, 62 gewährleistete ESD-Schutz im Betrieb des Bussystems 1 bei einer kritischen Hochfrequenzstörung, insbesondere der Spannung Us, durch die Schalter 65, 66, 67, 68 von den Busleitungen 41, 42 abgetrennt.
Auch auf diese Weise kann der wirksamen Widerstandswert der Widerstände 614, 624 zwischen der jeweiligen Busleitung 41, 42 und Masse auf der
Grundlage der Auswertung des Signals RFD geschaltet werden.
Die Schalter 65, 66, 67, 68 sind in Fig. 4 als Beispiel als Schließer gezeichnet. Alternativ sind zumindest ein Teil der Schalter 65, 66, 67, 68 als Öffner ausgestaltbar. Dementsprechend ist die Anschaltung durch den Auswerteblock 64 auszuführen. Hierbei muss jedoch gewährleistet sein, dass die Schalter 65,
66, 67, 68 bei Indikation durch das Signal RFD schließen und bei Nicht-Indikation durch das Signal RFD wieder öffnen.
Gemäß einer Modifikation der Schaltung von Fig. 4 sind nur die Schalter 65, 67 vorhanden. Somit ist die jeweilige Schutzschaltung 61, 62 noch mit Masse verbunden, wenn die Hochfrequenzstörung vorliegt.
Die Lösung der Vorrichtung 60B ist ebenso wirksam gegen
Hochfrequenzstörungen, wie in Bezug auf die vorangehenden
Ausführungsbeispiele beschrieben. Jedoch ist die Lösung der Vorrichtung 60B im Vergleich zu den Lösungen der Vorrichtungen 60, 60A aufwändiger, da die vier zusätzlichen Schalter 65, 66, 67, 68 erforderlich sind.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Vorrichtungen 60, 60A, 60B, der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, der Sende-/Empfangseinrichtung 12, 22, 32, des Bussystems 1 und des darin ausgeführten Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele und/oder deren Modifikationen beliebig kombiniert werden. Zusätzlich oder alternativ sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.
Auch wenn die Vorrichtungen 60, 60A, 60B in Bezug auf das CAN-Bussystem beschrieben sind, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Vorrichtungen 60, 60A, 60B der Ausführungsbeispiele und deren Modifikationen sind alternativ in anderen Bussystemen, also nicht nur bei CAN- und CAN-FD-Netzwerken, einsetzbar. Auch wenn sich die durch die Vorrichtungen 60, 60A, 60B bewirkte Verbesserung in der Störfestigkeitsbelastung am stärksten bei differentiellen Signalübertragungen auswirkt, sind die Vorrichtungen 60, 60A, 60B nicht auf eine solche Anwendung beschränkt. Die Vorrichtungen 60, 60A, 60B können in gleicher Weise für Bussysteme ohne differenzielle Signalübertragung wie beispielsweise Ethernet, USB (Universal Serial Bus = Universeller serieller Bus), LIN (Local Interconnect Network = lokales Zwischenverbindungsnetzwerk), SPI (Serial Peripheral Interface = serielle Peripherieschnittstelle) oder l2C (Inter- Integrated Circuit = Bus zur geräteinternen Kommunikation) zum Einsatz kommen. In diesem Fall ist nur eine der Schutzschaltungen 61, 62 erforderlich.
Außerdem sind die Vorrichtungen 60, 60A, 60B bei allen anderen Physical Layer Schnittstellen mit vergleichbaren Anforderungen anwendbar, wobei der Physical Layer der Bitübertragungsschicht oder Schicht 1 des bekannten OSI-Modells (Open Systems Interconnection Modell) entspricht.
Zudem sind die Vorrichtungen 60, 60A, 60B in einem parallelen Bussystem einsetzbar, wie beispielsweise bei einer steuergerätinternen Kommunikation, insbesondere in einem Mikrocontroller.
Das zuvor beschriebene Bussystem 1 gemäß den Ausführungsbeispielen ist anhand eines auf dem CAN-Protokoll basierenden Bussystems beschrieben. Das Bussystem 1 gemäß den Ausführungsbeispielen kann jedoch auch eine andere Art von Kommunikationsnetz sein, bei welchem Daten seriell mit zwei verschiedenen Bitraten übertragbar sind. Es ist vorteilhaft, jedoch nicht zwangsläufige Voraussetzung, dass bei dem Bussystem 1 zumindest für bestimmte Zeitspannen ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer
Teilnehmerstation 10, 20, 30 auf einen gemeinsamen Kanal gewährleistet ist.
Die Anzahl und Anordnung der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in dem
Bussystem 1 der Ausführungsbeispiele ist beliebig. Es ist möglich, dass eine oder mehrere der Teilnehmerstationen 10 oder 20 oder 30 in dem Bussystem 1 vorhanden sind.

Claims

Ansprüche
1) Vorrichtung (60; 60A; 60B) für eine Teilnehmerstation (10; 20; 30) eines Bussystems (1), mit
einer Schutzschaltung (61; 62), die zwischen einer Busleitung (41; 42) des Busses (40) und Masse angeordnet ist, wobei die
Schutzschaltung (61; 62) einen ersten Transistor (611; 621) und einen zweiten Transistor (612; 622), die in Reihe geschaltet sind, und einen Widerstand (614; 624) aufweist, der an seinem einen Ende mit einem Steueranschluss des zweiten Transistors (612; 622) und an seinem anderen Ende mit Masse verbunden ist, und
einem Auswerteblock (64) zum Auswerten eines Indikatorsignals (RFD), welches anzeigt, ob auf dem Bus (40) eine Hochfrequenzstörung vorliegt, die eine Verschlechterung des Bussignals bewirkt, und zum Schalten des zwischen Busleitung (41; 42) und Masse wirksamen Widerstandswerts des Widerstands (614; 624) auf der Grundlage der Auswertung des Indikatorsignals (RFD).
2) Vorrichtung (60; 60A; 60B) nach Anspruch 1,
wobei das Bussystem (1) ein differentielles Bussystem ist, und wobei die Vorrichtung (60; 60A; 60B) aufweist
die Schutzschaltung (61; 62) als erste Schutzschaltung (61), die zwischen eine erste Busleitung (41) und Masse geschaltet ist, und
eine zusätzliche Schutzschaltung als zweite Schutzschaltung (62), die zwischen eine zweite Busleitung (42) und Masse geschaltet ist.
3) Vorrichtung (60; 60A; 60B) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Aufbau der ersten Schutzschaltung (61) und der zweiten Schutzschaltung (62) gleich ist.
4) Vorrichtung (60; 60A; 60B) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Auswerteblock (64) ausgestaltet ist, den Widerstandswert des Widerstands (614; 624) zu verringern, wenn das Indikatorsignal (RFD) anzeigt, dass auf dem Bus (40) eine Hochfrequenzstörung vorliegt, die eine Verschlechterung des Bussignals bewirkt.
5) Vorrichtung (60) nach einem der vorangehenden Ansprüche, zudem mit einem Erfassungsblock (63) zur Erfassung, ob auf dem Bus (40) eine Hochfrequenzstörung vorliegt, die eine Verschlechterung des Bussignals bewirkt, und zur Ausgabe des Indikatorsignals (RFD) mit dem
Erfassungsergebnis an den Auswerteblock (64).
6) Vorrichtung (60B) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
zudem mit mindestens einem Schalter (65; 67; 65, 66; 67, 68), der mit der Schutzschaltung (61; 62) verbunden ist,
wobei der Auswerteblock (64) ausgestaltet ist, den mindestens einen Schalter (65; 67; 65, 66; 67, 68) zum Schalten der
Schutzschaltung (61; 62) zwischen die Busleitung (41; 42) und Masse zu schalten, wenn das Indikatorsignal (RFD) anzeigt, dass auf dem Bus (40) keine Hochfrequenzstörung vorliegt, die eine Verschlechterung des Bussignals bewirkt, und
wobei der Auswerteblock (64) ausgestaltet ist, den mindestens einen Schalter (65; 67; 65, 66; 67, 68) zum Trennen der
Schutzschaltung (61; 62) von der Busleitung (41; 42) zu schalten, wenn das Indikatorsignal (RFD) anzeigt, dass auf dem Bus (40) eine
Hochfrequenzstörung vorliegt, die eine Verschlechterung des Bussignals bewirkt.
7) Sende-/Empfangseinrichtung (22) für eine Teilnehmerstation (20) eines Bussystems (1), mit
einer Vorrichtung (60; 60A; 60B) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei die Sende-/Empfangseinrichtung (22) zum Senden von Nachrichten (45; 46) auf einen Bus (40) des Bussystems (1) und/oder zum Empfangen von Nachrichten (45; 46) von dem Bus (40) des Bussystems (1) ausgestaltet ist.
8) Teilnehmerstation (10; 20; 30) für ein Bussystem (1), mit
einer Sende-/Empfangseinrichtung (12; 22; 32) zum Senden von Nachrichten (45; 46) auf einen Bus (40) des Bussystems (1) und/oder zum Empfangen von Nachrichten (45; 46) von dem Bus (40) des Bussystems (1), und
einer Vorrichtung (60; 60A; 60B) nach einem der Ansprüche 1 bis
6.
9) Teilnehmerstation (10; 20; 30) nach Anspruch 8, wobei die Vorrichtung (60; 60A; 60B) in die Sende- und Empfangseinrichtung (12; 22; 32) integriert ist.
10) Teilnehmerstation (10; 20; 30) nach Anspruch 8 oder 9,
zudem mit einer Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) zum Erzeugen und Senden von Nachrichten (45; 46) an die Sende- und Empfangseinrichtung (12; 22; 32) und zum Empfangen und Auswerten von Nachrichten (45; 46) von der Sende- und Empfangseinrichtung (12; 22; 32),
wobei die Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21; 31) ausgestaltet ist, die Nachrichten (45; 46) derart zu erzeugen, dass in einer ersten Kommunikationsphase zum Senden der Nachrichten (45; 46) auf den Bus (40) zwischen den Teilnehmerstationen (10; 20, 30) des Bussystems (1) ausgehandelt wird, welche der Teilnehmerstationen (10; 20; 30) in einer nachfolgenden zweiten Kommunikationsphase zumindest zeitweise einen exklusiven, kollisionsfreien Zugriff auf den Bus (40) des Bussystems (1) hat.
11) Bussystem (1), mit
einem Bus (40),
mindestens zwei Teilnehmerstationen (10; 20; 30), welche über den Bus (40) derart miteinander verbunden sind, dass sie seriell miteinander kommunizieren können, und mindestens einer Vorrichtung (60; 60A; 60B) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für mindestens eine Busleitung (41; 42) des Busses (40).
12) Bussystem (1) nach Anspruch 11, wobei die mindestens zwei
Teilnehmerstationen (10; 20; 30) mindestens eine Teilnehmerstation (10; 20; 30) nach einem der Ansprüche 8 bis 10 aufweisen.
13) Verfahren zum Erhöhen der Einstrahlfestigkeit gegenüber
Hochfrequenzstörungen an Bussignalen in einem Bussystem (1), wobei das Verfahren die Schritte aufweist
Senden einer Nachricht (45; 46) in dem Bussystem (1) über einen Bus (40), für dessen Busleitung (41; 42) eine Schutzschaltung (61; 62) vorgesehen ist, die zwischen einer Busleitung (41; 42) des Busses (40) und Masse angeordnet ist, wobei die Schutzschaltung (61; 62) einen ersten Transistor (611; 621) und einen zweiten Transistor (612; 622), die in Reihe geschaltet sind, einen Widerstand (614; 624), der an seinem einen Ende mit einem Steueranschluss des zweiten Transistors (612; 622) und an seinem anderen Ende mit Masse verbunden ist, und einen Auswerteblock (64) aufweist,
Auswerten, mit dem Auswerteblock (64), eines Indikatorsignals (RFD), welches anzeigt, ob auf dem Bus (40) eine Hochfrequenzstörung vorliegt, die eine Verschlechterung des Bussignals bewirkt, und
Schalten des zwischen Busleitung (41; 42) und Masse
wirksamen Widerstandswerts des Widerstands (614; 624) auf der Grundlage der Auswertung des Indikatorsignals (RFD).
PCT/EP2020/054019 2019-02-19 2020-02-17 Vorrichtung für eine teilnehmerstation eines bussystems und verfahren zum erhöhen der einstrahlfestigkeit gegenüber hochfrequenzstörungen an bussignalen in einem bussystem WO2020169500A1 (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6525559B1 (en) * 2002-04-22 2003-02-25 Pericom Semiconductor Corp. Fail-safe circuit with low input impedance using active-transistor differential-line terminators
US20040005009A1 (en) * 2002-07-03 2004-01-08 Karim-Thomas Taghizadeh-Kaschani Method and transmission apparatus for transmitting a bivalent signal
US20170329388A1 (en) * 2016-05-13 2017-11-16 Infineon Technologies Ag Bus transceiver

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6525559B1 (en) * 2002-04-22 2003-02-25 Pericom Semiconductor Corp. Fail-safe circuit with low input impedance using active-transistor differential-line terminators
US20040005009A1 (en) * 2002-07-03 2004-01-08 Karim-Thomas Taghizadeh-Kaschani Method and transmission apparatus for transmitting a bivalent signal
US20170329388A1 (en) * 2016-05-13 2017-11-16 Infineon Technologies Ag Bus transceiver

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