WO2021233638A1 - Transmission stage and method for generating a differential voltage between bus lines - Google Patents

Transmission stage and method for generating a differential voltage between bus lines Download PDF

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WO2021233638A1
WO2021233638A1 PCT/EP2021/060399 EP2021060399W WO2021233638A1 WO 2021233638 A1 WO2021233638 A1 WO 2021233638A1 EP 2021060399 W EP2021060399 W EP 2021060399W WO 2021233638 A1 WO2021233638 A1 WO 2021233638A1
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current paths
elements
transmission
bus
switching
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PCT/EP2021/060399
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Inventor
Steffen Walker
Sebastian STEGEMANN
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0264Arrangements for coupling to transmission lines
    • H04L25/0272Arrangements for coupling to multiple lines, e.g. for differential transmission
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0264Arrangements for coupling to transmission lines
    • H04L25/028Arrangements specific to the transmitter end
    • H04L25/0286Provision of wave shaping within the driver

Definitions

  • the present invention relates to a transmission stage and a method for generating a differential voltage between a first and a second Buslei device of a bus of a bus system based on differential voltage signals, in particular a CAN bus system.
  • the timing behavior or timing is an essential factor that limits the bit rate that can be used in practice.
  • requirements are placed on the length of a bit as well as on the transition in the voltage signal between the voltage states that represent the two possible values of a bit. For example, as the bit rate increases, the length of a bit must be within ever narrower limits and accordingly the transition between the voltage states takes place faster, so that steeper edges in the voltage signal are required, which in turn can lead to an increase in conducted electromagnetic emissions, which are negative affect the achievable bit rate.
  • bus lines In which the signals are transmitted in the form of voltage differences between two conductive wires, the so-called bus lines, because there, on the one hand, two voltage signals have to be precisely timed and, in addition, the two voltages applied to the bus lines are changed at the same time must, ie the voltage curves on both bus lines must be symmetrical.
  • CAN bus CAN stands for Con- troller Area Network
  • a usable bit rate of 5 Mbit / s is aimed for, ie a typical bit length of 200 ns, with a variation of the bit length in the range should be from -10 ns to +10 ns.
  • the invention makes use of the measure of gradually switching the voltage level on a bus line by means of iterative connection of several parallel-connected current paths in each of which a resistor or resistor element is angeord net. According to the invention, it is possible to precisely control the timing of the slope of the differential voltage, so that timing requirements can be met. The currents flowing through the individual current paths are precisely defined by the resistors. A high bit rate is thus achieved with low conducted emissions at the same time.
  • the transmission stage for generating a differential voltage between a first and a second bus line of a bus of a bus system based on differential voltage signals, in particular for a controller area network bus system comprises a first transmission block for generating a voltage signal on the first bus line corresponding to a transmission signal, and a second transmission block for generating a voltage signal on the second bus line corresponding to the transmission signal (that is, in other words, a first transmission block for transmitting a transmission signal to a first bus line of the bus and a second transmission block for transmitting the transmission signal to a second bus line of the bus).
  • the first transmission block has several between one Connection to a first reference potential and a connection to the first bus line, first current paths connected in parallel, each having a first resistance element and each switchable between a conductive and a non-conductive state (more precisely, switchable in both directions, i.e. back and forth switchable).
  • the second transmission block has a plurality of second current paths connected in parallel between a connection to a second reference potential and a connection to the second bus line, each of which has a second resistance element and which can be switched between a conductive and a non-conductive state.
  • a control circuit is provided which is set up to switch each of the first and second current paths at a predetermined point in time within a switching time period beginning with a change in the transmission signal, the first and second current paths depending on a direction of the change Transmit signal can be switched from the conductive to the non-conductive or from the non-conductive to the conductive state.
  • a first current path and a second current path each preferably form a pair, the electrical resistance of the first current path and the second current path of a pair deviating from one another by a maximum of 2%, preferably by a maximum of 1%, more preferably by a maximum of 0.5%.
  • This adjustment of the electrical resistance can essentially be done by adjusting the resistance elements, i.e. the ratio of the resistance values of the two resistance elements in a (current path) pair must be within predetermined, as narrow as possible limits. Preferably, however, the electrical resistances of other elements in the current path, such as switching elements, etc., are also taken into account. Due to the equalization of the first and second current paths in each pair, the voltages on the two bus lines can be generated symmetrically to one another, which leads to a further reduction in conducted emissions.
  • the current paths of a pair are preferably also matched to one another in terms of their electromagnetic properties. Furthermore, the circuit layout can be designed accordingly, with the two resistance elements of a pair of current paths lying next to one another, for example. be arranged, overall this results in a nested arrangement of the resistance elements in which the first and second resistance elements alternate.
  • the resistance elements of a pair also preferably have the same temperature dependency.
  • the control circuit is preferably set up in such a way that the times at which the first current paths are switched are each different from one another, and that the times at which the second current paths are switched are each different from one another.
  • control circuit is preferably set up to switch the first and the second current path, which form the respective pair, at the same point in time for at least one pair. This is more preferably the case for all couples.
  • Each of the pairs is switched over, so to speak, at a respective predetermined point in time.
  • the times for the first and second current paths in different pairs can be different from one another, i.e. different pairs have different switching times. In this way, in particular together with matched resistance elements, mutually symmetrical edges of the two voltages on the first and second bus lines can be achieved.
  • Each first current path preferably comprises a first switching element which is connected in series with the first resistance element and is configured to switch the current path between the conductive and the non-conductive state, and every second current path a second switching element which is connected in series with the second resistance element and is set up to switch the current path between the conductive and the non-conductive state.
  • the first and the second switching elements transistors in particular special metal oxide field effect transistors (MOSFETs), the first switching elements being most preferably p-channel MOSFETs of the enhancement type and the second switching elements n-channel MOSFETs of the enhancement type.
  • MOSFETs metal oxide field effect transistors
  • the switching elements in particular the transistors or MOSFETs, a pair of current paths in their electromagnetic properties are also matched to one another, that is, to be aligned with one another.
  • the control circuit preferably comprises first control elements which control the first switching elements to switch over according to the predetermined times of the first current paths, and second control elements which control the second switching elements to switch over according to the predetermined times of the second current paths; wherein the predetermined times are preferably determined by time constants of the first and second control elements.
  • the first control elements are preferably each connected to one of the first switching elements and the second control elements are each connected to one of the second switching elements.
  • This is especially designed so that a first and second control element is assigned to each of the first and second switching elements, i.e. there is a 1: 1 assignment.
  • the first control elements are connected in series, so that an output signal of a control element serves as an input signal for the first control element following in the series and as a control signal for the first switching element to which it is connected, and the second control elements are used connected in series, so that an output signal of a second control element serves as an input signal for the second control element following in the series and as a control signal for the second switching element to which it is connected.
  • the output signal of the last control element in the respective row clearly only serves as a control signal for the corresponding switching element.
  • the input signal for the first control elements in the row is the transmission signal or a transmission signal modified by a transmission signal control element in such a way that it is suitable for activating the control elements, i.e. the respective first control element in the row, if this is not directly possible, for example.
  • the first current path that is switched first In connection with the goal of reducing emissions on the bus lines, it is preferable to switch between (with regard to the order in which the first current paths are switched) the first current path that is switched first. and the first current path, which is switched last, has a first current path, the first resistance element of which has a lowest resistance value, the course (according to the order in which the first current paths are switched) of the resistance values of the first current paths is monotonous, in particular strictly monotonic, ie between the first current path, which is switched first, and the first current path, the first resistance element of which has the lowest resistance value, the resistance values fall (strictly) monotonic, and between the first current path, its first resistance element is one Has the smallest resistance value, and the first current path, which is switched last, the resistance values increase (strictly) monotonically.
  • the second current paths In connection with the goal of reducing emissions on the bus lines, it is preferable to switch between (with regard to the order in which the first current paths are switched) the first current path that is switched
  • a smallest first and a smallest second resistance element are located in the first and second current paths that are switched at times that are in a middle third of the switching period; wherein preferably a largest first and a largest second resistance element of those resistance elements that lie in first and second current paths that are switched in a temporally first third of the switching period, and / or a largest first and largest second resistance element of those resistance elements that lie in first and second current paths, which are switched in the last third of the switching time span, each being greater by a factor k than the smallest first and the smallest second resistance element, the factor k being at least 2, preferably at least 4 .
  • the transmission blocks and / or the control circuit are preferably set up in such a way that a size of the first and second resistance elements, in accordance with their sequence determined by the predetermined points in time, initially decreases down to the smallest first and the smallest second resistance element and then increases again.
  • the decrease and the increase preferably taking place monotonically, more preferably strictly monotonically.
  • the decrease and / or the increase can take place linearly.
  • the resistance values of the resistance elements can follow the course of a cosine function from 0 to 2p, which is suitably normalized, scaled and shifted in the value range, with the function ons values are taken at regularly spaced support points corresponding to the number of first and second current paths.
  • Figure 1 shows the basic structure of a bus system
  • FIG. 2 shows the course of a transmission signal and a corresponding bus differential voltage signal
  • FIG. 3 shows a transmission stage according to a preferred embodiment of the invention.
  • FIG. 4 shows an illustration of current levels of several current stages. Embodiments of the invention
  • FIG. 1 shows the structure of a bus system based on differential voltage signals, in particular a CAN bus system.
  • the bus system 6 comprises several bus users 8_1, 8_2, ..., 8_m, which are connected to two bus lines 22, 24 of a bus 20 of the bus system are connected and communicate with each other via the bus.
  • the bus users use differential voltages for this purpose between the two bus lines that are generated and read out by means of transceivers.
  • one of the bus users 8_1, more precisely its transceiver comprises, for example, a transmission stage 10 according to the present invention; however, several or all bus users can also comprise a transmission stage according to the present invention.
  • the bus lines 22, 24 are connected to one another via terminating resistors 26a, 26b, which represent the central impedance of the bus system.
  • a transmission signal 2 and a corresponding differential voltage signal 4 for a CAN bus are shown by way of example.
  • both the profile of the voltage V T * D of the transmission signal and the profile of the differential voltage V Diff of the corresponding differential voltage signal 4 on the bus, ie the profile of the voltage difference between two lines of the bus, are plotted against time t.
  • Individual bits in the transmission signal are coded by corresponding voltage levels, e.g. a logic "1" corresponds to a positive voltage level 2a other than zero and a logic "0" corresponds to a voltage level 2b of 0 V.
  • the differential voltage signal on the bus is therefore 1: 1 Relationship, ie the signal on the bus also has two different differential voltage levels which correspond to the levels of the transmission signal, a high bus differential voltage level not necessarily having to correspond to a high transmission signal voltage level.
  • the differential voltage can be obtained in a symmetrical manner by voltages on the bus line, ie the voltage on one bus line increases and the voltage on the other bus line decreases in a symmetrical manner.
  • the two bus lines are at the same voltage level (nominally 2.5 V relative to ground), ie the differential voltage is 0 V, while in the dominant 4b state there is a differential voltage of 2 V (nominally as CAN_H designated first bus line a voltage of 3.5 V and on the second bus line designated as CAN_L a voltage of 1.5 V).
  • CAN_H designated first bus line a voltage of 3.5 V
  • CAN_L a voltage of 1.5 V.
  • a recessive state corresponds to a logical "1"
  • a dominant state corresponds to a logical "0". Due to the delay until a transmission stage provides the voltages on the two bus lines, the differential voltage signal 4 is shifted in time relative to the transmission signal 2
  • FIG. 3 shows a circuit for a transmission stage or transmitter stage according to a preferred embodiment of the invention.
  • the circuit or the sensor stage 10 has a connection 12 for a transmission signal TxD and, based on the transmission signal, generates a differential voltage signal for a bus 20.
  • the circuit comprises a first transmission block 40 and a second transmission block 60, with which a differential voltage between a first bus line 22 and a second bus line 24 of the bus 20 can be generated in accordance with the transmission signal TxD.
  • the transmission blocks are arranged between reference potentials and the bus lines.
  • the first transmission block 40 has a connection 42 for (or to) a first reference potential and a connection 44 for the first bus line 22
  • the second transmission block 40 has a connection 62 for a second reference potential and a connection 64 for the second bus line tion 24 on.
  • the first reference potential is a voltage source or supply voltage (e.g. CAN_SUPPLY) of the bus system and the second reference potential is a ground or a ground potential (e.g. CAN_GND).
  • the transmission stage can be supplied with a current via these connections at a voltage corresponding to the reference potentials.
  • the connections 42, 62 for the reference potentials and the connections to the bus lines 44, 64 are connected in both transmission blocks by a plurality of current paths connected in parallel or arranged in parallel.
  • the first transmission block 40 here comprises several parallel-connected first current paths 46_1, 46_2, ... 46_n, which connect the connection 42 for the first reference potential and the connection 44 for the first bus line 22 and the first resistance elements or resistors, 48_1 , 48_2, ..., 48_n, ie there is a resistance element in each current path.
  • the second transmission block 60 comprises several parallel-connected second current paths 66_1, 66_2, ...
  • connection 66_n which connect the connection 62 for the second reference potential and the connection 64 for the second bus line 24 and the second resistance elements 68_1, 68_2, ..., 68_n have.
  • three current paths are drawn in each case and any further current paths are indicated by dots ""; In general, any number greater than or equal to 2 is possible on the first or second current paths. The same number of current paths is provided in both transmission blocks.
  • a first and a second current path form or define a pair.
  • the two current paths are expediently matched or matched to one another, with at least the resistance elements being matched to one another in terms of their resistance values, so what is known as "matching" of the resistances takes place.
  • the relative deviation of the resistance values of the two resistance elements of a pair of current paths is preferably less than a predetermined limit value.
  • the current paths of a pair can be adjusted in that they are arranged side by side in the circuit layout (not shown in the figure), so that disturbances (e.g. electromagnetic or thermal fluctuations) affect both current paths in the same way.
  • the first and the second current paths are set up in such a way that they can be switched, i.e. switched back and forth, between a conductive and a non-conductive state.
  • first switching elements 50_1, 50_2, ..., 50_n in the first current paths
  • second switching elements 70_1, 70_2, ..., 70_n in the second current paths
  • each current path is a switching element includes in series with the respective resistance element in the current path.
  • the switching elements are designed, for example, as transistors, in particular metal oxide field effect transistors (MOSFETs). It is preferred to use the enrichment type p-channel MOSFETs in the first current paths (ie, normally-off) and the enrichment type n-channel MOSFETs in the second current paths.
  • MOSFETs metal oxide field effect transistors
  • the transistors (MOSFETs) are arranged in such a way that the respective current path is connected to the drain and source connection, i.e. the current path runs over the drain-source connection and is is controlled (operated in the saturation range) when a suitable voltage is applied to the gate.
  • the individual current paths are switched between the conductive and the non-conductive state at predetermined times, which are within a switching period, depending on the transmission signal TxD by means of a control circuit 80 provided for this purpose, which controls the current paths or the switching elements.
  • the first current paths are switched over at predetermined first times, which are preferably different from one another
  • the second current paths are switched over at predetermined second times, which are preferably different from one another.
  • the first and the second points in time are preferably the same for current paths which form a pair.
  • the first and second time points each designate points in time within the switching time span, i.e. times relative to the switching time span.
  • the switching period begins with a change in the transmission signal, i.e. the control circuit is set up accordingly.
  • the first and second points in time represent time intervals for changing the transmission signal.
  • the current paths are either switched from the non-conductive to the conductive State or switched from the conductive to the non-conductive state.
  • the relative direction of the changes in the transmission signal level and the differential voltage level depends on the correspondence between the voltage levels of the transmission signal and the differential voltage levels, which is specified by the bus system specifications.
  • the current paths are switched from the non-conductive to the conductive state when the transmission signal changes from a high to a low level, and from the conductive to the non-conductive state when the transmission signal changes from a low changes to a high level (see FIG. 2).
  • the reverse correspondence can also be implemented in another bus system.
  • control elements or driver elements 52_1, 52_2, ..., 52_n; 72_1, 72_2, ..., 72_n includes.
  • the control circuit may include components specific to either the first or the second Transmission blocks are, and which can accordingly also be understood as elements of the transmission blocks, as in Figure 3.
  • the control circuit is therefore not necessarily a separate arrangement from the transmission blocks, but elements of the transmission blocks can represent components of the control circuit. More specifically, there are first control elements 52_1, 52_2, ..., 52_n in the first transmission block 40 and second control elements 72_1, 72_2, ..., in the second transmission block 60.
  • a control element is provided for each current path or for each switching element;
  • control elements that control multiple current paths or switching elements in particular also control elements that control current paths or switching elements in both the first and the second transmission block.
  • the switching elements are designed as transistors, in particular as MOSFETs, the switching elements can be gate drivers, i.e. control elements which, depending on an input signal, generate an output signal with which a sufficient current and a sufficient voltage are provided, to switch the transistor (MOSFET), when applied to the gate of the transistor, from the blocking to the non-blocking state.
  • the resistance (between the drain and source of the transistor) should be as small as possible in the connected or controlled state (i.e. in the conductive state, especially in the saturation range).
  • the drain-source resistance should be negligibly small compared to the resistance of the resistance element in the corresponding current path, so the transistors or MOSFETs are designed accordingly. If this is not the case, the drain-source resistance should be taken into account together with the resistance element; alternatively, in the sense of an equivalent circuit diagram, the transistors can be imagined as ideal switches without resistance and a possibly given drain-source resistance at the resistance value of Consider resistance elements.
  • the first control elements (gate driver) 52_1, 52_2, ..., 52_n are connected in series in the first transmission block, so that the output signal of a control element controls both a respective switching element (MOSFET) and as an input signal for the one in the series
  • MOSFET switching element
  • the Second control elements 72_1, 72_2, 72_n are arranged analogously in the second transmission block 60. With this arrangement, the first and second points in time are determined by time constants of the control elements, ie by the time that elapses until an input signal of a control element is converted into an output signal.
  • Control elements following in the row are activated with a time delay corresponding to the sum of the time constants of the control elements present, so that the switching elements are activated one after the other with increasing time intervals from the original input signal, which essentially corresponds to the transmission signal. In other words, it takes a certain period of time until all current paths are switched over, with the individual current paths being switched in sequence at certain times within this period of time. This time span should be selected so that the edge time required for transmission in accordance with the bus specification is observed for the voltage signal generated on the bus lines.
  • the first control elements in the two rows (52_1 and 72_1) can in principle be controlled directly by the transmit signal TxD, i.e. directly connected to the connection 12 for the transmit signal.
  • the transmit signal TxD i.e. directly connected to the connection 12 for the transmit signal.
  • the second control elements 72_1, 72_2, ..., 72_n is suitable, for example, suitable voltage levels are generated. Due to the arrangement of the first and second control elements in a row, only the inputs of the first control elements in the two rows (52_1 and 72_1) are connected to the output of the transmission signal control element 14.
  • control circuit ie its specific components
  • the control circuit only needs to be set up to open the first and second current paths at predetermined times or time intervals Depending on the transmission signal, to switch between conductive and non-conductive and vice versa.
  • a polarity diode and / or a cascode can also be provided in each of the transmission blocks. These are switched in series with the current paths.
  • a first polarity diode 54 and / or a first cascode 56 preferably a p-channel cascode, can be arranged between the parallel-connected first current paths 46_1, 46_2, ..., 46_n and the connection 44 for the first bus line will.
  • a second polarity diode 74 and / or a second cascode 76 preferably an n-channel cascode , to be ordered.
  • the cascodes enable maximum nominal parameters to be adhered to (voltage at CAN_H and CAN_L from -27 V to +40 V).
  • a gate of the cascodes is connected to the first or second reference potential.
  • the transmission stage 10 The function of the transmission stage 10 is briefly described below.
  • the first and second current paths are switched one after the other, corresponding to the first and second points in time, within the switching time span from the conductive to the non-conductive state or from the non-conductive to the conductive state.
  • a current flows through each of the current paths corresponding to the resistance value of the resistance element in the respective current path.
  • the sum of the currents of the individual first and second current paths results in a total current that flows over the bus lines.
  • the first and second current paths define, so to speak, the first and second current stages in accordance with the respective resistance values of the resistance elements.
  • a (total) current stage is defined by each pair of a first and a second current path; a current stage is therefore the current that flows through a pair.
  • the sum of the current levels results in the (total) current which flows between the connections 44 and 64 to the bus lines via the bus 20, i.e. the bus lines 22, 24, and which determines the differential voltage.
  • the current paths are switched on or off in sequence at certain times, i.e. switching times, within the switching time span, so that the change in the current intensity over time and thus the change in the differential voltage over time, i.e. the slope of the difference voltage, can be precisely controlled. Due to the equalized current paths, in particular the equalized resistors, and accordingly the first and second current levels matched to one another, the edge profiles of the voltage signals on the two bus lines are symmetrical to one another.
  • the size of the current steps ie the current per step, preferably changes in accordance with the sequence of their (switching) times in the switching time period, with a largest current step at a point in time in the middle third of the switching time period.
  • the change in the size of the current levels includes an increase up to the largest current level and then a decrease.
  • the increase and / or the decrease are preferably monotonous, more preferably strictly monotonous.
  • the current of the largest current stage is preferably greater by a factor k than the current of a ner smallest current level in the first third of the switching time span and / or as the current of a smallest current level in the last third of the switching time span, where the factor k is preferably at least 2, more preferably at least 4, the factor k should not be greater than 20 be.
  • FIG. 4 Such a change is shown by way of example in FIG. 4, in which the current I, per current stage is shown as a function of the number i of the current stage.
  • 12 current levels are shown as an example, with the 6th current level being the one with the highest current.
  • the current I first increases and then from this to the 12th current stage 112, this takes place in a strictly monotonic manner.
  • the last third of the switching period are switched are preferably larger by a factor of k than a smallest first and a smallest second resistance element, which are located in current paths that are switched in the middle third of the switching period. What has been said above applies again to the factor k.
  • Statements about the size of the resistance elements are to be understood as statements about the resistance values of the resistance elements.
  • the increase and decrease in the resistance elements (or their resistance values) is preferably analogous to the increase and decrease in the current levels.

Abstract

The invention relates to a transmission stage for generating a differential voltage between a first and a second bus line of a bus of a bus system based on differential voltage signals, in particular for a controller area network bus system. The transmission stage comprises a first and a second transmission block for generating voltage signals on the first and the second bus line; wherein the first transmission block has multiple first current paths arranged in parallel that have first resistor elements, and wherein the second transmission block has multiple second current paths arranged in parallel that have second resistor elements. The current paths are each switchable between a conductive and a nonconductive state. There is provision for a control circuit that is designed to switch each of the first and second current paths within a switching period, which begins with a change in the transmission signal, at respective predetermined times. Additionally, a corresponding method is presented.

Description

Beschreibung description
Sendestufe und Verfahren zur Erzeugung einer Differenzspannung zwischenTransmission stage and method for generating a differential voltage between
Busleitungen Bus lines
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sendestufe und ein Verfahren zur Erzeu gung einer Differenzspannung zwischen einer ersten und einer zweiten Buslei tung eines Buses eines auf Differenzspannungssignalen basierenden Bussys tems, insbesondere eines CAN-Bussystems. The present invention relates to a transmission stage and a method for generating a differential voltage between a first and a second Buslei device of a bus of a bus system based on differential voltage signals, in particular a CAN bus system.
Stand der Technik State of the art
In Bussystemen, die Informationen in Form von Spannungssignalen übertragen, ist das Timing-Verhalten bzw. die Zeitsteuerung ein wesentlicher Faktor, der die Höhe der praktisch nutzbaren Bitrate beschränkt. Hierbei werden sowohl Anfor derungen an die zeitliche Länge eines Bits als auch an den Übergang im Span nungssignal zwischen den Spannungszuständen, die die beiden möglichen Wer te eines Bits repräsentieren, gestellt. So muss beispielsweise mit zunehmender Bitrate die Länge eines Bits innerhalb immer engerer Grenzen liegen und ent sprechend der Übergang zwischen den Spannungszuständen schneller stattfin den, so dass steilere Flanken im Spannungssignal erforderlich, was wiederum zu einer Erhöhung von leitungsgeführten elektromagnetischen Emissionen führen kann, die sich negativ auf die erreichbare Bitrate auswirken. In bus systems that transmit information in the form of voltage signals, the timing behavior or timing is an essential factor that limits the bit rate that can be used in practice. Here, requirements are placed on the length of a bit as well as on the transition in the voltage signal between the voltage states that represent the two possible values of a bit. For example, as the bit rate increases, the length of a bit must be within ever narrower limits and accordingly the transition between the voltage states takes place faster, so that steeper edges in the voltage signal are required, which in turn can lead to an increase in conducted electromagnetic emissions, which are negative affect the achievable bit rate.
Diese Auswirkungen betreffen besonders Bussysteme, in denen die Signale in Form von Spannungsdifferenzen zwischen zwei leitenden Drähten, den soge nannten Busleitungen, übertragen werden, da dort einerseits zwei Spannungs signale zeitlich genau gesteuert werden müssen und zusätzlich die beiden an den Busleitungen anliegenden Spannungen gleichzeitig geändert werden müs sen, d.h. die Spannungsverläufe an beiden Busleitungen symmetrisch sein müs sen. Ein Beispiel für ein solches Bussystem ist der CAN-Bus (CAN steht für Con- troller Area Network). Dort wird im Rahmen der CAN-FD-SIC-Spezifikation (FD: Flexible Data rate; SIC: Signal Improvement Capability) eine nutzbare Bitrate von 5 Mbit/s angestrebt, d.h. eine typische Bitlänge von 200 ns, wobei eine Variation der Bitlänge im Bereich von -10 ns bis +10 ns liegen sollte. Hier führt eine Erhö hung der Flankensteilheit, bedingt durch Induktivitäten in den Busleitungen, ins besondere zu einem sogenannten "Ringing" im Bus, d.h. zu Schwingungen im Differenzspannungssignal, was leitungsgeführte Emissionen zusätzlich erhöht. These effects particularly affect bus systems in which the signals are transmitted in the form of voltage differences between two conductive wires, the so-called bus lines, because there, on the one hand, two voltage signals have to be precisely timed and, in addition, the two voltages applied to the bus lines are changed at the same time must, ie the voltage curves on both bus lines must be symmetrical. An example of such a bus system is the CAN bus (CAN stands for Con- troller Area Network). There, within the framework of the CAN-FD-SIC specification (FD: Flexible Data rate; SIC: Signal Improvement Capability), a usable bit rate of 5 Mbit / s is aimed for, ie a typical bit length of 200 ns, with a variation of the bit length in the range should be from -10 ns to +10 ns. Here, an increase in the edge steepness, caused by inductances in the bus lines, leads in particular to so-called "ringing" in the bus, ie to oscillations in the differential voltage signal, which additionally increases conducted emissions.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Erfindungsgemäß werden eine Sendestufe und ein Verfahren zur Erzeugung ei ner Differenzspannung zwischen Busleitungen eines Buses eines auf Differenz spannungssignalen basierenden Bussystems mit den Merkmalen der unabhän gigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Ge genstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. According to the invention, a transmission stage and a method for generating a differential voltage between bus lines of a bus of a bus system based on differential voltage signals with the features of the independent claims are proposed. Advantageous refinements are the subject matter of the subclaims and the description below.
Die Erfindung bedient sich der Maßnahme, die Spannungspegel auf einer Buslei tung schrittweise mittels iterativer Zuschaltung mehrerer parallel geschalteter Strompfade, in denen jeweils ein Widerstand bzw. Widerstandselement angeord net ist, umzuschalten. Entsprechend der Erfindung wird ermöglicht, den Flanken verlauf der Differenzspannung zeitlich genau zu steuern, so dass Timing- Anforderungen eingehalten werden können. Die durch die einzelnen Strompfade fließenden Ströme sind durch die Widerstände genau festgelegt. Es wird also ei ne hohe Bitrate bei gleichzeitig geringen leitungsgeführten Emissionen erreicht. The invention makes use of the measure of gradually switching the voltage level on a bus line by means of iterative connection of several parallel-connected current paths in each of which a resistor or resistor element is angeord net. According to the invention, it is possible to precisely control the timing of the slope of the differential voltage, so that timing requirements can be met. The currents flowing through the individual current paths are precisely defined by the resistors. A high bit rate is thus achieved with low conducted emissions at the same time.
Die Sendestufe zur Erzeugung einer Differenzspannung zwischen einer ersten und einer zweiten Busleitung eines Buses eines auf Differenzspannungssignalen basierenden Bussystems, insbesondere für ein Controller-Area-Network- Bussystem, umfasst einen ersten Sendeblock zum Erzeugen eines Spannungs signals auf der ersten Busleitung entsprechend einem Sendesignal, und einen zweiten Sendeblock zum Erzeugen eines Spannungssignals auf der zweiten Busleitung entsprechend dem Sendesignal (d.h., anderes formuliert, einen ersten Sendeblock zum Senden eines Sendesignals an eine erste Busleitung des Buses und einen zweiten Sendeblock zum Senden des Sendesignals an eine zweite Busleitung des Buses). Der erste Sendeblock weist mehrere zwischen einem Anschluss an ein erstes Bezugspotential und einem Anschluss an die erste Bus leitung parallel geschaltete erste Strompfade auf, die jeweils ein erstes Wider standselement aufweisen und die jeweils zwischen einem leitenden und einem nicht leitenden Zustand umschaltbar (genauer, in beide Richtungen umschaltbar, d.h. hin- und herschaltbar) sind. Der zweite Sendeblock weist mehrere zwischen einem Anschluss an ein zweites Bezugspotential und einem Anschluss an die zweite Busleitung parallel geschaltete zweite Strompfade auf, die jeweils ein zweites Widerstandselement aufweisen und die jeweils zwischen einem leiten den und einem nicht leitenden Zustand umschaltbar sind. Eine Steuerschaltung ist vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, jeden der ersten und zweiten Strompfa de zu jeweils einem vorbestimmten Zeitpunkt innerhalb einer mit einer Änderung des Sendesignals beginnenden Schaltzeitspanne umzuschalten, wobei die ers ten und die zweiten Strompfade in Abhängigkeit von einer Richtung der Ände rung des Sendesignals von dem leitenden in den nicht leitenden oder von dem nicht leitenden in den leitenden Zustand geschaltet werden. The transmission stage for generating a differential voltage between a first and a second bus line of a bus of a bus system based on differential voltage signals, in particular for a controller area network bus system, comprises a first transmission block for generating a voltage signal on the first bus line corresponding to a transmission signal, and a second transmission block for generating a voltage signal on the second bus line corresponding to the transmission signal (that is, in other words, a first transmission block for transmitting a transmission signal to a first bus line of the bus and a second transmission block for transmitting the transmission signal to a second bus line of the bus). The first transmission block has several between one Connection to a first reference potential and a connection to the first bus line, first current paths connected in parallel, each having a first resistance element and each switchable between a conductive and a non-conductive state (more precisely, switchable in both directions, i.e. back and forth switchable). The second transmission block has a plurality of second current paths connected in parallel between a connection to a second reference potential and a connection to the second bus line, each of which has a second resistance element and which can be switched between a conductive and a non-conductive state. A control circuit is provided which is set up to switch each of the first and second current paths at a predetermined point in time within a switching time period beginning with a change in the transmission signal, the first and second current paths depending on a direction of the change Transmit signal can be switched from the conductive to the non-conductive or from the non-conductive to the conductive state.
Bevorzugt bilden jeweils ein erster Strompfad und ein zweiter Strompfad ein Paar, wobei der elektrische Widerstand des ersten Strompfads und des zweiten Strompfads eines Paares um maximal 2 %, bevorzugt um maximal 1 %, weiter bevorzugt um maximal 0,5 %, voneinander abweichen. A first current path and a second current path each preferably form a pair, the electrical resistance of the first current path and the second current path of a pair deviating from one another by a maximum of 2%, preferably by a maximum of 1%, more preferably by a maximum of 0.5%.
Diese Angleichung des elektrischen Widerstands kann im Wesentlichen durch Angleichung der Widerstandselemente erfolgen, d.h. das Verhältnis der Wider standswerte der beiden Widerstandselemente in einem (Strompfad-)Paar muss innerhalb vorbestimmter, möglichst enger Grenzen liegen. Vorzugsweise werden jedoch die elektrischen Widerstände weiterer Elemente im Strompfad, wie z.B. Schaltelemente usw., auch berücksichtigt. Aufgrund des Angleichens der ersten und zweiten Strompfade in jedem Paar können die Spannungen auf den beiden Busleitungen zueinander symmetrisch erzeugt werden, was zu einer weiteren Verringerung leitungsgeführter Emissionen führt. This adjustment of the electrical resistance can essentially be done by adjusting the resistance elements, i.e. the ratio of the resistance values of the two resistance elements in a (current path) pair must be within predetermined, as narrow as possible limits. Preferably, however, the electrical resistances of other elements in the current path, such as switching elements, etc., are also taken into account. Due to the equalization of the first and second current paths in each pair, the voltages on the two bus lines can be generated symmetrically to one another, which leads to a further reduction in conducted emissions.
Vorzugsweise werden die Strompfade eines Paares auch in ihren elektromagne tischen Eigenschaften aufeinander abgestimmt. Weiterhin kann eine entspre chende Gestaltung des Schaltungs-Layouts erfolgen, wobei z.B. die beiden Wi derstandselemente eines Paares von Strompfaden nebeneinanderliegend ange- ordnet werden, insgesamt ergibt sich so eine verschachtelte Anordnung der Wi derstandselemente, in der sich erste und zweite Widerstandselemente abwech seln. Auch weisen bevorzugt die Widerstandselemente eines Paares die gleiche Temperaturabhängigkeit auf. The current paths of a pair are preferably also matched to one another in terms of their electromagnetic properties. Furthermore, the circuit layout can be designed accordingly, with the two resistance elements of a pair of current paths lying next to one another, for example. be arranged, overall this results in a nested arrangement of the resistance elements in which the first and second resistance elements alternate. The resistance elements of a pair also preferably have the same temperature dependency.
Die Steuerschaltung ist bevorzugt so eingerichtet, dass die Zeitpunkte, an denen die ersten Strompfade umgeschaltet werden, jeweils unterschiedlich voneinander sind, und dass die Zeitpunkte, an denen die zweiten Strompfade umgeschaltet werden, jeweils unterschiedlich voneinander sind. Dies hat den Vorteil, dass Flanken der Spannungssignale an den beiden Busleitungen gezielt geformt wer den können. Z.B. können die Zeitpunkte regelmäßig voneinander beabstandet sein. The control circuit is preferably set up in such a way that the times at which the first current paths are switched are each different from one another, and that the times at which the second current paths are switched are each different from one another. This has the advantage that the edges of the voltage signals on the two bus lines can be specifically shaped. For example, the times can be regularly spaced from one another.
Weiterhin ist die Steuerschaltung bevorzugt dazu eingerichtet, für mindestens ein Paar den ersten und den zweiten Strompfad, die das jeweilige Paar bilden, zum jeweils gleichen Zeitpunkt umzuschalten. Weiter bevorzugt ist das für alle Paare der Fall. Jedes der Paare wird sozusagen zu einem jeweiligen vorbestimmten Zeitpunkt umgeschaltet. Die Zeitpunkte für erste bzw. zweite Strompfade in ver schiedenen Paaren können voneinander verschieden sein, d.h. verschiedene Paare weisen verschiedene Umschalt-Zeitpunkte auf. So können, insbesondere zusammen mit angeglichenen Widerstandselementen, zueinander symmetrische Flanken der beiden Spannungen an der ersten und der zweiten Busleitung er reicht werden. Furthermore, the control circuit is preferably set up to switch the first and the second current path, which form the respective pair, at the same point in time for at least one pair. This is more preferably the case for all couples. Each of the pairs is switched over, so to speak, at a respective predetermined point in time. The times for the first and second current paths in different pairs can be different from one another, i.e. different pairs have different switching times. In this way, in particular together with matched resistance elements, mutually symmetrical edges of the two voltages on the first and second bus lines can be achieved.
Bevorzugt umfasst jeder erste Strompfad ein erstes Schaltelement, das in Reihe mit dem ersten Widerstandselemente geschaltet und dazu eingerichtet ist, den Strompfad zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand umzuschal ten, und jeder zweite Strompfad ein zweites Schaltelement, das in Reihe mit dem zweiten Widerstandselement geschaltet und dazu eingerichtet ist, den Strompfad zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand umzuschalten. Weiter bevorzugt sind die ersten und die zweiten Schaltelemente Transistoren, insbe sondere Metalloxid-Feldeffekt-Transistoren (MOSFETs), wobei am meisten be vorzugt die ersten Schaltelemente p-Kanal MOSFETs vom Anreicherungstyp und die zweiten Schaltelemente n-Kanal MOSFETs vom Anreicherungstyp sind. In diesem Fall können die Schaltelemente, insbesondere die Transistoren oder MOSFETs, eines Paares von Strompfaden in ihren elektromagnetischen Eigen schaften ebenfalls aufeinander abgestimmt, d.h. aneinander angeglichen, sein. Each first current path preferably comprises a first switching element which is connected in series with the first resistance element and is configured to switch the current path between the conductive and the non-conductive state, and every second current path a second switching element which is connected in series with the second resistance element and is set up to switch the current path between the conductive and the non-conductive state. Further preferred are the first and the second switching elements transistors, in particular special metal oxide field effect transistors (MOSFETs), the first switching elements being most preferably p-channel MOSFETs of the enhancement type and the second switching elements n-channel MOSFETs of the enhancement type. In this case, the switching elements, in particular the transistors or MOSFETs, a pair of current paths in their electromagnetic properties are also matched to one another, that is, to be aligned with one another.
Bevorzugt umfasst die Steuerschaltung erste Steuerelemente, die die ersten Schaltelemente steuern, entsprechend den vorbestimmten Zeitpunkten der ers ten Strompfade umzuschalten, und zweite Steuerelemente, die die zweiten Schaltelemente steuern, entsprechend den vorbestimmten Zeitpunkten der zwei ten Strompfade umzuschalten; wobei die vorbestimmten Zeitpunkte bevorzugt durch Zeitkonstanten der ersten und zweiten Steuerelemente bestimmt sind. The control circuit preferably comprises first control elements which control the first switching elements to switch over according to the predetermined times of the first current paths, and second control elements which control the second switching elements to switch over according to the predetermined times of the second current paths; wherein the predetermined times are preferably determined by time constants of the first and second control elements.
Dazu sind bevorzugt die ersten Steuerelemente mit jeweils einem der ersten Schaltelemente verbunden und die zweiten Steuerelemente mit jeweils einem der zweiten Schaltelemente. Dies ist insbesondere so ausgestaltet, dass jedem der ersten und zweiten Schaltelemente jeweils ein erstes bzw. zweites Steue relement zugeordnet ist, d.h. dass eine 1:1 Zuordnung besteht. For this purpose, the first control elements are preferably each connected to one of the first switching elements and the second control elements are each connected to one of the second switching elements. This is especially designed so that a first and second control element is assigned to each of the first and second switching elements, i.e. there is a 1: 1 assignment.
Weiter bevorzugt sind die ersten Steuerelemente in Reihe geschaltet, so dass ein Ausgangsignal eines Steuerelements als Eingangssignal für das in der Reihe nächstfolgende erste Steuerelement und als Steuersignal für das erste Schalt element, mit dem es verbunden ist, dient, und es sind die zweiten Steuerelemen te in Reihe geschaltet, so dass ein Ausgangsignal eines zweiten Steuerelements als Eingangssignal für das in der Reihe nächstfolgende zweite Steuerelement und als Steuersignal für das zweite Schaltelement, mit dem es verbunden ist, dient. Das Ausgangssignal des letzten Steuerelements in der jeweiligen Reihe dient klarerweise nur als Steuersignal für das entsprechende Schaltelement. Als Eingangssignal für die in der Reihe ersten Steuerelemente dient das Sendesignal oder ein durch ein Sendesignal-Steuerelement so geändertes Sendesignal, dass es zur Ansteuerung der Steuerelemente, d.h. des jeweiligen in der Reihe ersten Steuerelements, geeignet ist, wenn dies beispielsweise nicht direkt möglich ist. Durch die Anordnung der Steuerelemente in Reihen ist eine einfache Ausführung der Schaltung möglich. More preferably, the first control elements are connected in series, so that an output signal of a control element serves as an input signal for the first control element following in the series and as a control signal for the first switching element to which it is connected, and the second control elements are used connected in series, so that an output signal of a second control element serves as an input signal for the second control element following in the series and as a control signal for the second switching element to which it is connected. The output signal of the last control element in the respective row clearly only serves as a control signal for the corresponding switching element. The input signal for the first control elements in the row is the transmission signal or a transmission signal modified by a transmission signal control element in such a way that it is suitable for activating the control elements, i.e. the respective first control element in the row, if this is not directly possible, for example. By arranging the control elements in rows, a simple implementation of the circuit is possible.
Im Zusammenhang mit dem Ziel, die Emission auf den Bus-Leitungen zu verrin gern, sollte vorzugsweise, zwischen (bezüglich der Reihenfolge, in der die ersten Strompfade umgeschaltet werden) dem ersten Strompfad, der zuerst umgeschal- tet wird, und dem ersten Strompfad, der zuletzt umgeschaltet wird, ein erster Strompfad liegen, dessen erstes Widerstandselement einen kleinsten Wider standswert aufweist, wobei der Verlauf (entsprechend der Reihenfolge, in der die ersten Strompfade umgeschaltet werden) der Widerstandswerte der ersten Strompfade monoton, insbesondere streng monoton, ist, d.h. zwischen dem ers ten Strompfad, der zuerst umgeschaltet wird, und dem ersten Strompfad, dessen erstes Widerstandselement einen kleinsten Widerstandswert aufweist, fallen die Widerstandswerte (streng) monoton, und zwischen dem ersten Strompfad, des sen erstes Widerstandselement einen kleinsten Widerstandswert aufweist, und dem ersten Strompfad, der zuletzt umgeschaltet wird, steigen die Widerstands werte (streng) monoton. Das gleiche sollte dann analog für die zweiten Strom pfade gelten. In connection with the goal of reducing emissions on the bus lines, it is preferable to switch between (with regard to the order in which the first current paths are switched) the first current path that is switched first. and the first current path, which is switched last, has a first current path, the first resistance element of which has a lowest resistance value, the course (according to the order in which the first current paths are switched) of the resistance values of the first current paths is monotonous, in particular strictly monotonic, ie between the first current path, which is switched first, and the first current path, the first resistance element of which has the lowest resistance value, the resistance values fall (strictly) monotonic, and between the first current path, its first resistance element is one Has the smallest resistance value, and the first current path, which is switched last, the resistance values increase (strictly) monotonically. The same should then apply analogously to the second current paths.
Bevorzugt liegen jeweils ein kleinstes erstes und ein kleinstes zweites Wider standselement in ersten und zweiten Strompfaden, die zu Zeitpunkten umge schaltet werden, die in einem mittleren Drittel der Schaltzeitspanne liegen; wobei bevorzugt ein größtes erstes und ein größtes zweites Widerstandselement derje nigen Widerstandselemente, die in ersten bzw. zweiten Strompfaden liegen, die in einem zeitlich ersten Drittel der Schaltzeitspanne umgeschaltet werden, und/oder ein größtes erstes und ein größtes zweites Widerstandselement derje nigen Widerstandselemente, die in ersten bzw. zweiten Strompfaden liegen, die in einem zeitlich letzten Drittel der Schaltzeitspanne umgeschaltet werden, je weils um einen Faktor k größer sind als das kleinste erste und das kleinste zwei te Widerstandselement, wobei der Faktor k mindestens 2, bevorzugt mindestens 4, beträgt. Weiterhin sind bevorzugt die Sendeblöcke und/oder die Steuerschal tung so eingerichtet, dass eine Größe der ersten und der zweiten Widerstandse lemente entsprechend ihrer durch die vorbestimmten Zeitpunkte bestimmten Reihenfolge jeweils zunächst bis zu dem kleinsten ersten und dem kleinsten zweiten Widerstandselement abnimmt und anschließend wieder zunimmt, wobei bevorzugt die Abnahme und die Zunahme monoton, weiter bevorzugt streng mo noton, erfolgt. Etwa können die Abnahme und/oder die Zunahme linear erfolgen. Auch können, im zeitlichen Verlauf betrachtet, die Widerstandswerte der Wider standselemente dem Verlauf einer Cosinus-Funktion von 0 bis 2p folgen, die ge eignet normiert, skaliert und im Wertebereich verschoben ist, wobei die Funkti- onswerte an regelmäßig beabstandeten Stützstellen entsprechend der Anzahl von ersten bzw. zweiten Strompfaden genommen werden. Preferably, a smallest first and a smallest second resistance element are located in the first and second current paths that are switched at times that are in a middle third of the switching period; wherein preferably a largest first and a largest second resistance element of those resistance elements that lie in first and second current paths that are switched in a temporally first third of the switching period, and / or a largest first and largest second resistance element of those resistance elements that lie in first and second current paths, which are switched in the last third of the switching time span, each being greater by a factor k than the smallest first and the smallest second resistance element, the factor k being at least 2, preferably at least 4 . Furthermore, the transmission blocks and / or the control circuit are preferably set up in such a way that a size of the first and second resistance elements, in accordance with their sequence determined by the predetermined points in time, initially decreases down to the smallest first and the smallest second resistance element and then increases again. the decrease and the increase preferably taking place monotonically, more preferably strictly monotonically. For example, the decrease and / or the increase can take place linearly. Also, viewed over time, the resistance values of the resistance elements can follow the course of a cosine function from 0 to 2p, which is suitably normalized, scaled and shifted in the value range, with the function ons values are taken at regularly spaced support points corresponding to the number of first and second current paths.
Insgesamt kann so erreicht werden, dass zu Beginn und Ende der Schaltzeit spanne relativ kleine Ströme zugeschaltet bzw. abgeschaltet werden und in der Mitte der Schaltzeitspanne relativ große Ströme zugeschaltet bzw. abgeschaltet werden. Dies ist vorteilhaft, da dadurch Stromüberhöhungen vermieden werden können, die zu leitungsgebundenen Emissionen führen würden. Overall, it can be achieved in this way that relatively small currents are switched on or off at the beginning and end of the switching time span and relatively large currents are switched on or off in the middle of the switching time span. This is advantageous because it avoids excessive current increases, which would lead to line-related emissions.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Be schreibung und der beiliegenden Zeichnung. Further advantages and embodiments of the invention emerge from the description and the accompanying drawings.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schema tisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. The invention is illustrated schematically in the drawing using exemplary embodiments and is described below with reference to the drawing.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Bussystems; Figure 1 shows the basic structure of a bus system;
Figur 2 zeigt den Verlauf eines Sendesignals und eines entsprechenden Bus- Differenzspannungssignals; FIG. 2 shows the course of a transmission signal and a corresponding bus differential voltage signal;
Figur 3 zeigt eine Sendestufe gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und FIG. 3 shows a transmission stage according to a preferred embodiment of the invention; and
Figur 4 zeigt eine Darstellung von Stromniveaus mehrerer Stromstufen. Ausführungsformen der Erfindung FIG. 4 shows an illustration of current levels of several current stages. Embodiments of the invention
Figur 1 stellt die Struktur eines auf Differenzspannungssignalen basierenden Bussystems, insbesondere eines CAN-Bussystems, dar. Das Bussystem 6 um fasst mehrere Bus-Teilnehmer 8_1, 8_2, ... , 8_m, die mit zwei Busleitungen 22, 24 eines Buses 20 des Bussystems verbunden sind und über den Bus mit einan der kommunizieren. Dazu verwenden die Bus-Teilnehmer Differenzspannungen zwischen den beiden Busleitungen, die mittels Transceivern erzeugt und ausge lesen werden. In der Figur umfasst beispielhaft einer der Bus-Teilnehmer 8_1, genauer dessen Transceiver, eine Sendestufe 10 gemäß der vorliegenden Erfin dung; es können jedoch auch mehrere oder alle Bus-Teilnehmer eine Sendestufe gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen. Die Busleitungen 22, 24 sind über Abschlusswiderstände 26a, 26b miteinander verbunden, die die zentrale Impe danz des Bussystems darstellen. FIG. 1 shows the structure of a bus system based on differential voltage signals, in particular a CAN bus system. The bus system 6 comprises several bus users 8_1, 8_2, ..., 8_m, which are connected to two bus lines 22, 24 of a bus 20 of the bus system are connected and communicate with each other via the bus. The bus users use differential voltages for this purpose between the two bus lines that are generated and read out by means of transceivers. In the figure, one of the bus users 8_1, more precisely its transceiver, comprises, for example, a transmission stage 10 according to the present invention; however, several or all bus users can also comprise a transmission stage according to the present invention. The bus lines 22, 24 are connected to one another via terminating resistors 26a, 26b, which represent the central impedance of the bus system.
In Figur 2 sind beispielhaft ein Sendesignal 2 und ein korrespondierendes Diffe renzspannungssignal 4 für einen CAN-Bus dargestellt. In der Figur sind sowohl der Verlauf der Spannung VT*D des Sendesignals als auch der Verlauf der Diffe renzspannung VDiff des korrespondierenden Differenzspannungssignals 4 auf dem Bus, d.h. der Verlauf der Spannungsdifferenz zwischen zwei Leitungen des Busses, gegen die Zeit t aufgetragen. Im Sendesignal sind einzelne Bits durch entsprechende Spannungspegel codiert, z.B. entspricht eine logische "1" einem von Null verschiedenen positiven Spannungspegel 2a und eine logische "0" ei nem Spannungspegel 2b von 0 V. Das Differenzspannungssignal auf dem Bus steht damit in einer 1:1-Beziehung, d.h. das Signal auf dem Bus weist ebenfalls zwei unterschiedliche Differenzspannungspegel auf, die den Pegeln des Sende signals entsprechen, wobei ein hoher Bus-Differenzspannungspegel nicht unbe dingt einem hohen Sendesignal-Spannungspegel entsprechen muss. Insbeson dere kann die Differenzspannung in symmetrischer weise durch Spannungen der Busleitung erhalten werden, d.h. die Spannung an einer Busleitung nimmt zu und die Spannung an der anderen Busleitung nimmt in symmetrischer Weise da zu ab. In FIG. 2, a transmission signal 2 and a corresponding differential voltage signal 4 for a CAN bus are shown by way of example. In the figure, both the profile of the voltage V T * D of the transmission signal and the profile of the differential voltage V Diff of the corresponding differential voltage signal 4 on the bus, ie the profile of the voltage difference between two lines of the bus, are plotted against time t. Individual bits in the transmission signal are coded by corresponding voltage levels, e.g. a logic "1" corresponds to a positive voltage level 2a other than zero and a logic "0" corresponds to a voltage level 2b of 0 V. The differential voltage signal on the bus is therefore 1: 1 Relationship, ie the signal on the bus also has two different differential voltage levels which correspond to the levels of the transmission signal, a high bus differential voltage level not necessarily having to correspond to a high transmission signal voltage level. In particular, the differential voltage can be obtained in a symmetrical manner by voltages on the bus line, ie the voltage on one bus line increases and the voltage on the other bus line decreases in a symmetrical manner.
Im Falle des CAN-Busses wird zwischen einem "rezessiven" 4a und einem "do minanten" 4b Zustand unterschieden wird. Im rezessiven Zustand 4a befinden sich die beiden Busleitungen auf dem gleichen Spannungsniveau (nominal 2,5 V relativ zur Masse), d.h. die Differenzspannung beträgt 0 V, während im dominan ten 4b Zustand eine Differenzspannung von 2 V vorliegt (nominal liegt an der als CAN_H bezeichneten ersten Busleitung eine Spannung von 3,5 V und an der als CAN_L bezeichneten zweiten Busleitung eine Spannung von 1,5 V an). Beim CAN-Bus entsprechen ein rezessiver Zustand einer logischen "1" und ein domi nanter Zustand einer logischen "0". Aufgrund der Verzögerung, bis eine Sendestufe die Spannungen an den beiden Busleitungen bereitstellt, ist das Differenzspannungssignal 4 relativ zum Sende signal 2 zeitlich verschoben In the case of the CAN bus, a distinction is made between a "recessive" 4a and a "dominant" 4b state. In the recessive state 4a, the two bus lines are at the same voltage level (nominally 2.5 V relative to ground), ie the differential voltage is 0 V, while in the dominant 4b state there is a differential voltage of 2 V (nominally as CAN_H designated first bus line a voltage of 3.5 V and on the second bus line designated as CAN_L a voltage of 1.5 V). On the CAN bus, a recessive state corresponds to a logical "1" and a dominant state corresponds to a logical "0". Due to the delay until a transmission stage provides the voltages on the two bus lines, the differential voltage signal 4 is shifted in time relative to the transmission signal 2
Figur 3 zeigt eine Schaltung für eine Sendestufe bzw. Transmitterstufe gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die Schaltung bzw. die Sen destufe 10 hat einen Anschluss 12 für ein Sendesignal TxD und erzeugt ausge hend von dem Sendesignal ein Differenzspannungssignal für einen Bus 20. FIG. 3 shows a circuit for a transmission stage or transmitter stage according to a preferred embodiment of the invention. The circuit or the sensor stage 10 has a connection 12 for a transmission signal TxD and, based on the transmission signal, generates a differential voltage signal for a bus 20.
Die Schaltung umfasst einen ersten Sendeblock 40 und einen zweiten Sende block 60, mit denen entsprechend dem Sendesignal TxD eine Differenzspannung zwischen einer ersten Busleitung 22 und einer zweiten Busleitung 24 des Busses 20 erzeugt werden kann. Die Sendeblöcke sind zwischen Bezugspotentialen und den Busleitungen angeordnet. Hierbei weist der erste Sendeblock 40 einen An schluss 42 für (bzw. an) ein erstes Bezugspotential und einen Anschluss 44 für die erste Busleitung 22 auf und der zweite Sendeblock 40 weist einen Anschluss 62 für ein zweites Bezugspotential und einen Anschluss 64 für die zweite Buslei tung 24 auf. Typischerweise ist das erste Bezugspotential eine Spannungsquelle bzw. Versorgungsspannung (z.B. CAN_SUPPLY) des Bussystems und das zwei te Bezugspotential eine Erdung bzw. ein Massepotential (z.B. CAN_GND). Ins besondere kann die Sendestufe über diese Anschlüsse mit einem Strom bei ent sprechend den Bezugspotentialen vorgegebener Spannung versorgt werden. The circuit comprises a first transmission block 40 and a second transmission block 60, with which a differential voltage between a first bus line 22 and a second bus line 24 of the bus 20 can be generated in accordance with the transmission signal TxD. The transmission blocks are arranged between reference potentials and the bus lines. Here, the first transmission block 40 has a connection 42 for (or to) a first reference potential and a connection 44 for the first bus line 22 and the second transmission block 40 has a connection 62 for a second reference potential and a connection 64 for the second bus line tion 24 on. Typically, the first reference potential is a voltage source or supply voltage (e.g. CAN_SUPPLY) of the bus system and the second reference potential is a ground or a ground potential (e.g. CAN_GND). In particular, the transmission stage can be supplied with a current via these connections at a voltage corresponding to the reference potentials.
Die Anschlüsse 42, 62 für die Bezugspotentiale und die Anschlüsse an die Bus leitungen 44, 64 sind in beiden Sendeblöcken durch mehrere jeweils parallel ge schaltete bzw. parallel angeordnete Strompfade verbunden. Der erste Sende block 40 umfasst hierbei mehrere parallel geschaltete erste Strompfade 46_1, 46_2, ... 46_n, die den Anschluss 42 für das erste Bezugspotential und den An schluss 44 für die erste Busleitung 22 verbinden und die ersten Widerstandsele mente bzw. Widerstände, 48_1, 48_2, ... , 48_n aufweisen, d.h. in jedem Strom pfad befindet sich ein Widerstandselement. Der zweite Sendeblock 60 umfasst mehrere parallel geschaltete zweite Strompfade 66_1, 66_2, ... 66_n, die den Anschluss 62 für das zweite Bezugspotential und den Anschluss 64 für die zwei te Busleitung 24 verbinden und die zweite Widerstandselemente 68_1, 68_2, ... , 68_n aufweisen. Beispielhaft sind jeweils drei Strompfade eingezeichnet und eventuelle weitere Strompfade durch Punkte " " angedeutet; im Allgemeinen ist jeweils jede Anzahl größer gleich 2 an ersten bzw. zweiten Strompfaden möglich. In beiden Sendeblöcken ist die gleiche Anzahl an Strompfaden vorgesehen. The connections 42, 62 for the reference potentials and the connections to the bus lines 44, 64 are connected in both transmission blocks by a plurality of current paths connected in parallel or arranged in parallel. The first transmission block 40 here comprises several parallel-connected first current paths 46_1, 46_2, ... 46_n, which connect the connection 42 for the first reference potential and the connection 44 for the first bus line 22 and the first resistance elements or resistors, 48_1 , 48_2, ..., 48_n, ie there is a resistance element in each current path. The second transmission block 60 comprises several parallel-connected second current paths 66_1, 66_2, ... 66_n, which connect the connection 62 for the second reference potential and the connection 64 for the second bus line 24 and the second resistance elements 68_1, 68_2, ..., 68_n have. By way of example, three current paths are drawn in each case and any further current paths are indicated by dots ""; In general, any number greater than or equal to 2 is possible on the first or second current paths. The same number of current paths is provided in both transmission blocks.
Jeweils ein erster und ein zweiter Strompfad bilden bzw. definieren ein Paar. In jedem Paar sind die beiden Strompfade zweckmäßigerweise aneinander ange glichen bzw. aufeinander abgestimmt, wobei zumindest die Widerstandselemen te in ihren Widerstandswerten aneinander angeglichen sind, es findet also ein sogenanntes "Matching" der Widerstände statt. Bevorzugt ist die relative Abwei chung der Widerstandswerte der beiden Widerstandselemente eines Paares von Strompfaden kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert. Ebenso ist es bevorzugt möglich, dass das Verhältnis der beiden Widerstandselemente eines Paares von Strompfaden von einem vorbestimmten Wert nur innerhalb vorbestimmter Gren zen abweicht. Weiterhin können die Strompfade eines Paares darin angeglichen sein, dass sie im Schaltungslayout nebeneinanderliegend angeordnet sind (in der Figur nicht dargestellt), so dass sich Störungen (z.B. elektromagnetische oder thermische Schwankungen) in gleicher Weise auf beide Strompfade auswirken. In each case a first and a second current path form or define a pair. In each pair, the two current paths are expediently matched or matched to one another, with at least the resistance elements being matched to one another in terms of their resistance values, so what is known as "matching" of the resistances takes place. The relative deviation of the resistance values of the two resistance elements of a pair of current paths is preferably less than a predetermined limit value. Likewise, it is preferably possible for the ratio of the two resistance elements of a pair of current paths to deviate from a predetermined value only within predetermined limits. Furthermore, the current paths of a pair can be adjusted in that they are arranged side by side in the circuit layout (not shown in the figure), so that disturbances (e.g. electromagnetic or thermal fluctuations) affect both current paths in the same way.
Die ersten und die zweiten Strompfade sind so eingerichtet, dass sie zwischen einem leitenden und einem nichtleitenden Zustand umgeschaltet, d.h. hin- und hergeschaltet, werden können. Dazu sind in den Strompfaden erste Schaltele mente 50_1, 50_2, ..., 50_n (in den ersten Strompfaden) und zweite Schaltele mente 70_1, 70_2, ... , 70_n (in den zweiten Strompfaden) vorgesehen, so dass jeder Strompfad ein Schaltelement in Reihe mit dem jeweiligen Widerstandsele ment im Strompfad umfasst. The first and the second current paths are set up in such a way that they can be switched, i.e. switched back and forth, between a conductive and a non-conductive state. For this purpose, first switching elements 50_1, 50_2, ..., 50_n (in the first current paths) and second switching elements 70_1, 70_2, ..., 70_n (in the second current paths) are provided in the current paths, so that each current path is a switching element includes in series with the respective resistance element in the current path.
In der Figur sind die Schaltelemente beispielsweise als Transistoren, insbeson dere Metalloxid-Feldeffekt-Transistoren (MOSFETs), ausgeführt. Bevorzugt wer den in den ersten Strompfaden p-Kanal MOSFETs vom Anreicherungstyp (d.h. selbstsperrend) und in den zweiten Strompfaden n-Kanal MOSFETs vom Anrei cherungstyp verwendet. Die Transistoren (MOSFETs) sind so angeordnet, dass der jeweilige Strompfad mit dem Drain- und dem Source-Anschluss verbunden ist, der Strompfad also über die Drain-Source-Verbindung verläuft und durchge- steuert wird (im Sättigungsbereich betrieben wird), wenn eine geeignete Span nung am Gate anliegt. In the figure, the switching elements are designed, for example, as transistors, in particular metal oxide field effect transistors (MOSFETs). It is preferred to use the enrichment type p-channel MOSFETs in the first current paths (ie, normally-off) and the enrichment type n-channel MOSFETs in the second current paths. The transistors (MOSFETs) are arranged in such a way that the respective current path is connected to the drain and source connection, i.e. the current path runs over the drain-source connection and is is controlled (operated in the saturation range) when a suitable voltage is applied to the gate.
Die einzelnen Strompfade werden abhängig vom Sendesignal TxD mittels einer dafür vorgesehenen Steuerschaltung 80, die die Strompfade bzw. die Schaltele mente ansteuert, zu vorbestimmten Zeitpunkten, die innerhalb einer Schaltzeit spanne liegen, zwischen dem leitenden und dem nicht leitenden Zustand umge schaltet. Hierbei werden die ersten Strompfade an vorbestimmten ersten Zeit punkten, die bevorzugt voneinander unterschiedlich sind, und die zweiten Strom pfade an vorbestimmten zweiten Zeitpunkten, die bevorzugt voneinander unter schiedlich sind, umgeschaltet. Bevorzugt sind die ersten und die zweiten Zeit punkte für Strompfade, die ein Paar bilden, gleich. Die ersten und zweiten Zeit punkte bezeichnen jeweils Zeitpunkte innerhalb der Schaltzeitspanne, d.h. Zeit punkte relativ zur Schaltzeitspanne. Die Schaltzeitspanne beginnt mit einer Än derung des Sendesignals, d.h. die Steuerschaltung ist entsprechend eingerichtet. Die ersten und zweiten Zeitpunkte stellen also Zeitabstände zur Änderung des Sendesignals dar. Abhängig von der Richtung der Änderung des Sendesignals, ob das Sendesignal also von einem hohen zu einem niedrigen Spannungspegel übergegangen wird oder umgekehrt, werden die Strompfade entweder von dem nicht leitenden in den leitenden Zustand oder von dem leitenden in den nicht lei tenden Zustand umgeschaltet. Die relative Richtung der Änderungen bei Sende- signal-Pegel und Differenzspannungs-Pegel ist abhängig von der Korrespondenz zwischen den Spannungspegeln des Sendesignals und den Differenzspan nungspegeln, die durch die Bussystem-Spezifikationen vorgegeben ist. Beim CAN-Bus etwa werden die Strompfade von dem nicht leitenden in den leitenden Zustand geschaltet, wenn sich das Sendesignal von einem hohen zu einem nied rigen Pegel ändert, und von dem leitenden in den nicht leitenden Zustand ge schaltet, wenn sich das Sendesignal von einem niedrigen zu einem hohen Pegel ändert (vgl. Figur 2). In einem anderen Bussystem kann ebenso die umgekehrte Korrespondenz realisiert sein. The individual current paths are switched between the conductive and the non-conductive state at predetermined times, which are within a switching period, depending on the transmission signal TxD by means of a control circuit 80 provided for this purpose, which controls the current paths or the switching elements. Here, the first current paths are switched over at predetermined first times, which are preferably different from one another, and the second current paths are switched over at predetermined second times, which are preferably different from one another. The first and the second points in time are preferably the same for current paths which form a pair. The first and second time points each designate points in time within the switching time span, i.e. times relative to the switching time span. The switching period begins with a change in the transmission signal, i.e. the control circuit is set up accordingly. The first and second points in time represent time intervals for changing the transmission signal. Depending on the direction of the change in the transmission signal, whether the transmission signal is transitioned from a high to a low voltage level or vice versa, the current paths are either switched from the non-conductive to the conductive State or switched from the conductive to the non-conductive state. The relative direction of the changes in the transmission signal level and the differential voltage level depends on the correspondence between the voltage levels of the transmission signal and the differential voltage levels, which is specified by the bus system specifications. With the CAN bus, for example, the current paths are switched from the non-conductive to the conductive state when the transmission signal changes from a high to a low level, and from the conductive to the non-conductive state when the transmission signal changes from a low changes to a high level (see FIG. 2). The reverse correspondence can also be implemented in another bus system.
In Figur 3 sind beispielhaft als Bestandteile der Steuerschaltung 80 in den Sen deblöcken Steuerelemente bzw. Treiberelemente 52_1, 52_2, ... , 52_n; 72_1, 72_2, ..., 72_n umfasst. Hier ist anzumerken, dass die Steuerschaltung Bestand teile umfassen kann, die spezifisch für entweder den ersten oder den zweiten Sendeblock sind, und die entsprechend auch als Elemente der Sendeblöcke auf gefasst werden können, wie in Figur 3. Die Steuerschaltung ist also nicht not wendigerweise eine von den Sendeblöcken getrennte Anordnung, sondern Ele mente der Sendeblöcke können Bestandteile der Steuerschaltung darstellen. Spezifischer sind im ersten Sendeblock 40 erste Steuerelemente 52_1, 52_2, ... , 52_n und im zweiten Sendeblock 60 zweite Steuerelemente 72_1, 72_2, ... ,In FIG. 3, control elements or driver elements 52_1, 52_2, ..., 52_n; 72_1, 72_2, ..., 72_n includes. It should be noted here that the control circuit may include components specific to either the first or the second Transmission blocks are, and which can accordingly also be understood as elements of the transmission blocks, as in Figure 3. The control circuit is therefore not necessarily a separate arrangement from the transmission blocks, but elements of the transmission blocks can represent components of the control circuit. More specifically, there are first control elements 52_1, 52_2, ..., 52_n in the first transmission block 40 and second control elements 72_1, 72_2, ..., in the second transmission block 60.
72_n vorgesehen, die hier mit jeweils einem anderen ersten bzw. zweiten Schaltelement verbunden sind und die die Steuerelemente steuern, umzuschal ten. In der Figur 3 ist jeweils für jeden Strompfad bzw. für jedes Schaltelement ein Steuerelement vorgesehen, davon abweichend ist es ebenso möglich, Steue relemente zu verwenden, die mehrere Strompfade bzw. Schaltelemente steuern, insbesondere auch Steuerelemente, die Strompfade bzw. Schaltelemente sowohl im ersten als auch im zweiten Sendeblock steuern. Sind die Schaltelemente als Transistoren, insbesondere als MOSFETs, ausgeführt, kann es sich bei den Schaltelementen um Gate-Treiber handeln, d.h. Steuerelemente, die, abhängig von einem Eingangssignal ein Ausgangssignal erzeugen, mit dem ein ausrei chender Strom und eine ausreichende Spannung bereitgestellt werden, um den Transistor (MOSFET), wenn am Gate des Transistors angelegt, vom sperrenden in den nicht sperrenden Zustand zu schalten. Dabei sollte der Widerstand (zwi schen Drain und Source des Transistors) im durchgeschalteten bzw. durchge steuerten Zustand (d.h. im leitenden Zustand, insbesondere im Sättigungsbe reich) möglichst klein sein. Insbesondere sollte im nicht sperrenden Zustand der Drain-Source-Widerstand vernachlässigbar klein gegenüber dem Widerstand des Widerstandselements im entsprechenden Strompfad sein, die Transistoren bzw. MOSFETs sind also entsprechend ausgelegt. Falls dies nicht der Fall ist, sollte der Drain-Source-Widerstand zusammen mit dem Widerstandelement berück sichtigt werden, ersatzweise kann man sich im Sinne eines Ersatzschaltbilds die Transistoren als ideale Schalter ohne Widerstand vorstellen und einen eventuell gegebenen Drain-Source-Widerstand bei Widerstandswert des Widerstandsele ments berücksichtigen. 72_n are provided, which are each connected to a different first or second switching element and which control the control elements. In FIG. 3, a control element is provided for each current path or for each switching element; To use control elements that control multiple current paths or switching elements, in particular also control elements that control current paths or switching elements in both the first and the second transmission block. If the switching elements are designed as transistors, in particular as MOSFETs, the switching elements can be gate drivers, i.e. control elements which, depending on an input signal, generate an output signal with which a sufficient current and a sufficient voltage are provided, to switch the transistor (MOSFET), when applied to the gate of the transistor, from the blocking to the non-blocking state. The resistance (between the drain and source of the transistor) should be as small as possible in the connected or controlled state (i.e. in the conductive state, especially in the saturation range). In particular, in the non-blocking state, the drain-source resistance should be negligibly small compared to the resistance of the resistance element in the corresponding current path, so the transistors or MOSFETs are designed accordingly. If this is not the case, the drain-source resistance should be taken into account together with the resistance element; alternatively, in the sense of an equivalent circuit diagram, the transistors can be imagined as ideal switches without resistance and a possibly given drain-source resistance at the resistance value of Consider resistance elements.
Die ersten Steuerelemente (Gate-Treiber) 52_1, 52_2, ... , 52_n sind im ersten Sendeblock in Reihe geschaltet, so dass das Ausgangssignal eines Steuerele ments sowohl ein jeweiliges Schaltelement (MOSFET) ansteuert, als auch als Eingangssignal für das in der Reihe nächstfolgende Steuerelement dient. Die zweiten Steuerelemente 72_1, 72_2, 72_n sind analog im zweiten Sende block 60 angeordnet. Durch diese Anordnung werden die ersten bzw. zweiten Zeitpunkte durch Zeitkonstanten der Steuerelemente bestimmt, d.h. durch die Zeit, die vergeht, bis ein Eingangssignal eines Steuerelements in ein Ausgangs signal umgesetzt wird. In der Reihe nachfolgende Steuerelemente werden dabei mit einer Zeitverzögerung entsprechend der Summe der Zeitkonstanten der da vorliegenden Steuerelemente angesteuert, so dass die Schaltelemente der Reihe nach mit größer werdenden Zeitabständen vom ursprünglichen Eingangssignal, das im Wesentlichen dem Sendesignal entspricht, angesteuert werden. Anders ausgedrückt vergeht eine bestimmte Zeitspanne, bis alle Strompfade umgeschal tet sind, wobei die einzelnen Strompfade der Reihe nach zu bestimmten Zeit punkten innerhalb dieser Zeitspanne umgeschaltet werden. Diese Zeitspanne sollte so gewählt sein, dass die zur Übertragung gemäß der Busspezifikation er forderliche Flankenzeit für das auf den Busleitungen erzeugte Spannungssignal eingehalten wird. The first control elements (gate driver) 52_1, 52_2, ..., 52_n are connected in series in the first transmission block, so that the output signal of a control element controls both a respective switching element (MOSFET) and as an input signal for the one in the series The next control element is used. the Second control elements 72_1, 72_2, 72_n are arranged analogously in the second transmission block 60. With this arrangement, the first and second points in time are determined by time constants of the control elements, ie by the time that elapses until an input signal of a control element is converted into an output signal. Control elements following in the row are activated with a time delay corresponding to the sum of the time constants of the control elements present, so that the switching elements are activated one after the other with increasing time intervals from the original input signal, which essentially corresponds to the transmission signal. In other words, it takes a certain period of time until all current paths are switched over, with the individual current paths being switched in sequence at certain times within this period of time. This time span should be selected so that the edge time required for transmission in accordance with the bus specification is observed for the voltage signal generated on the bus lines.
Die in den beiden Reihen ersten Steuerelemente (52_1 und 72_1) können im Prinzip vom Sendesignal TxD direkt angesteuert werden, d.h. mit dem Anschluss 12 für das Sendesignal direkt verbunden sein. Alternativ, wie in Figur 3 beispiel haft dargestellt, ist es ebenso möglich, ein Sendesignal-Steuerelement 14 einzu fügen, dessen Eingang mit dem Anschluss 12 für das Sendesignal verbunden ist und das ausgehend vom ursprünglichen Sendesignal (TxD) ein Signal erzeugt, das zur Ansteuerung der ersten Steuerelemente 52_1, 52_2, ... , 52_n und der zweiten Steuerelemente 72_1, 72_2, ... , 72_n geeignet ist, z.B. geeignete Span nungspegel erzeugt. Aufgrund der Anordnung der ersten und der zweiten Steue relemente in jeweils einer Reihe, sind hier nur die Eingänge der in den beiden Reihen ersten Steuerelemente (52_1 und 72_1) mit dem Ausgang des Sende- signal-Steuerelements 14 verbunden. The first control elements in the two rows (52_1 and 72_1) can in principle be controlled directly by the transmit signal TxD, i.e. directly connected to the connection 12 for the transmit signal. Alternatively, as shown in FIG of the first control elements 52_1, 52_2, ..., 52_n and the second control elements 72_1, 72_2, ..., 72_n is suitable, for example, suitable voltage levels are generated. Due to the arrangement of the first and second control elements in a row, only the inputs of the first control elements in the two rows (52_1 and 72_1) are connected to the output of the transmission signal control element 14.
Es wird darauf hingewiesen, dass die genaue Ausführung der Steuerschaltung, d.h. deren spezifische Bestandteile nicht wesentlich für die Erfindung ist. Abwei chungen von der in Figur 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind möglich. Die Steuerschaltung muss lediglich dazu eingerichtet sein, die ersten und zweiten Strompfade zu vorbestimmten Zeitpunkten bzw. Zeitabständen in Abhängigkeit vom Sendesignal zwischen leitendem und nicht leitendem und um gekehrt umzuschalten. It should be noted that the precise design of the control circuit, ie its specific components, is not essential to the invention. Deviations from the preferred embodiment shown in FIG. 3 are possible. The control circuit only needs to be set up to open the first and second current paths at predetermined times or time intervals Depending on the transmission signal, to switch between conductive and non-conductive and vice versa.
In jedem der Sendeblöcke können weiterhin eine Verpoldiode und/oder eine Kaskode vorgesehen sein. Diese werden in Reihe mit den Strompfaden geschal tet. Im ersten Sendblock 40 können hierzu zwischen den parallel geschalteten ersten Strompfaden 46_1 , 46_2, ... , 46_n und dem Anschluss 44 für die erste Busleitung eine erste Verpoldiode 54 und/oder eine erste Kaskode 56, bevorzugt eine p-Kanal-Kaskode, angeordnet werden. Analog dazu können im zweiten Sendblock 60 zwischen den parallel geschalteten zweiten Strompfaden 66_1, 66_2, ... , 66_n und dem Anschluss 64 für die zweite Busleitung eine zweite Ver poldiode 74 und/oder eine zweite Kaskode 76, bevorzugt eine n-Kanal-Kaskode, angeordnet werden. Bei einem CAN-Bus ermöglichen die Kaskoden die Einhal tung maximaler Nennparameter (Spannung an CAN_H und CAN_L von -27 V bis +40 V). Ein Gate der Kaskoden ist dabei mit ersten bzw. zweiten Bezugspotential verbunden. A polarity diode and / or a cascode can also be provided in each of the transmission blocks. These are switched in series with the current paths. In the first transmission block 40, a first polarity diode 54 and / or a first cascode 56, preferably a p-channel cascode, can be arranged between the parallel-connected first current paths 46_1, 46_2, ..., 46_n and the connection 44 for the first bus line will. Analogously to this, in the second transmission block 60, between the second current paths 66_1, 66_2, ..., 66_n connected in parallel and the connection 64 for the second bus line, a second polarity diode 74 and / or a second cascode 76, preferably an n-channel cascode , to be ordered. With a CAN bus, the cascodes enable maximum nominal parameters to be adhered to (voltage at CAN_H and CAN_L from -27 V to +40 V). A gate of the cascodes is connected to the first or second reference potential.
Im Folgenden wird die Funktion der Sendestufe 10 kurz beschrieben. Bei einer Änderung des Sendesignals TxD werden die erste und zweiten Strompfade der Reihe nach, entsprechend den ersten und zweiten Zeitpunkten, innerhalb der Schaltzeitspanne von dem leitenden in den nicht leitenden Zustand bzw. von dem nicht leitenden in den leitenden Zustand geschaltet. Im leitenden Zustand fließt bei gegebener Versorgungsspannung (mittels der Bezugspotentiale) durch jeden der Strompfade ein Strom entsprechend dem Widerstandswert des im je weiligen Strompfad befindlichen Wderstandselements. Die Summe der Ströme der einzelnen ersten bzw. zweiten Strompfade ergibt einen Gesamt-Strom, der über die Busleitungen fließt. Zwischen den beiden Busleitungen 22, 24 besteht ein Widerstand bzw. Buswiderstand 26 mit einem Wert RBus, der beispielsweise bei einem CAN-Bussystem durch zwei 120 Ohm Abschlusswiderstände zwischen den Busleitungen gegeben ist, so dass sich ein Buswiderstand RBUS von 60 Ohm ergibt. Fließt ein Gesamt-Strom I durch die Strompfade und über an die An schlüsse für die Busleitungen angeschlossene Busleitungen, so entsteht über dem Buswiderstand RBUS ein Spannungsabfall, d.h. es entsteht zwischen den Busleitungen eine Differenzspannung UDifr = RBUS I. Die Differenzspannung zwi schen den Busleitungen wird also durch den Strom I bestimmt. Dieser Strom wiederum ist durch den Gesamtwiderstand der jeweils parallelgeschalteten ers ten und zweiten Widerstände bestimmt. The function of the transmission stage 10 is briefly described below. When the transmission signal TxD changes, the first and second current paths are switched one after the other, corresponding to the first and second points in time, within the switching time span from the conductive to the non-conductive state or from the non-conductive to the conductive state. In the conductive state, with a given supply voltage (by means of the reference potentials), a current flows through each of the current paths corresponding to the resistance value of the resistance element in the respective current path. The sum of the currents of the individual first and second current paths results in a total current that flows over the bus lines. Between the two bus lines 22, 24 there is a resistor or bus resistor 26 with a value R Bus , which is given, for example, in a CAN bus system by two 120 ohm terminating resistors between the bus lines, so that a bus resistance R BUS of 60 ohms results. If a total current I flows through the current paths and over the bus lines connected to the connections for the bus lines, a voltage drop occurs across the bus resistor R BUS , that is, a differential voltage U Dif r = R BUS I arises between the bus lines between the bus lines is determined by the current I. This stream in turn is determined by the total resistance of the first and second resistors connected in parallel.
Durch die ersten und zweiten Strompfade werden sozusagen entsprechend den jeweiligen Wderstandswerten der Widerstandselemente erste und zweite Strom stufen definiert. Durch jedes Paar aus einem ersten und einem zweiten Strom pfad wird eine (Gesamt-)Stromstufe definiert; eine Stromstufe ist also der Strom, der durch ein Paar fließt. Die Summe der Stromstufen ergibt den (Gesamt-) Strom, der zwischen den Anschlüssen 44 und 64 an die Busleitungen über den Bus 20, d.h. die Busleitungen 22, 24, fließt und welcher die Differenzspannung bestimmt. Die Strompfade werden der Reihe nach zu bestimmten Zeitpunkten, d.h. Schalt-Zeitpunkten, innerhalb der Schaltzeitspanne eingeschaltet oder aus geschaltet, so dass sich der zeitliche Verlauf der Änderung der Stromstärke und damit der zeitliche Verlauf der Änderung der Differenzspannung, d.h. der Flan kenverlauf der Differenzspannung, genau steuern lässt. Aufgrund der angegli chenen Strompfade, im Besonderen der angeglichenen Widerstände, und ent sprechend der aneinander angeglichenen ersten und zweiten Stromstufen sind die Flankenverläufe der Spannungssignale auf den beiden Busleitungen symmet risch zueinander. The first and second current paths define, so to speak, the first and second current stages in accordance with the respective resistance values of the resistance elements. A (total) current stage is defined by each pair of a first and a second current path; a current stage is therefore the current that flows through a pair. The sum of the current levels results in the (total) current which flows between the connections 44 and 64 to the bus lines via the bus 20, i.e. the bus lines 22, 24, and which determines the differential voltage. The current paths are switched on or off in sequence at certain times, i.e. switching times, within the switching time span, so that the change in the current intensity over time and thus the change in the differential voltage over time, i.e. the slope of the difference voltage, can be precisely controlled. Due to the equalized current paths, in particular the equalized resistors, and accordingly the first and second current levels matched to one another, the edge profiles of the voltage signals on the two bus lines are symmetrical to one another.
Vorteilhaft ist es, wenn die Strompfade, die am Anfang und am Ende der Schalt zeitspanne ein- bzw. ausgeschaltet werden, relative kleine Stromstufen verursa chen, und die Strompfade, die in einem mittleren Bereich der Schaltzeitspanne ein- bzw. ausgeschaltet werden, relativ große Stromstufen verursachen. Dadurch kann insbesondere beim Ausschalten der Strompfade eine Stromerhöhung ver mieden werden, die zu leitungsgeführten Emission führen würde. It is advantageous if the current paths that are switched on and off at the beginning and at the end of the switching period cause relatively small current levels, and the current paths that are switched on and off in a central region of the switching period are relatively large Cause current levels. As a result, an increase in current that would lead to conducted emissions can be avoided, especially when the current paths are switched off.
Dabei ändert sich bevorzugt die Größe der Stromstufen, d.h. der Strom je Stufe, entsprechend der Reihenfolge ihrer (Schalt-)Zeitpunkte in der Schaltzeitspanne, wobei eine größte Stromstufe an einem Zeitpunkt im mittleren Drittel der Schalt zeitspanne liegt. Entsprechend der Reihenfolge der (Schalt-)Zeitpunkte umfasst die Änderung der Größe der Stromstufen dabei eine Zunahme bis zu der größten Stromstufe und anschließend eine Abnahme. Die Zunahme und/oder die Ab nahme erfolgen bevorzugt monoton, weiter bevorzugt streng monoton. Der Strom der größten Stromstufe ist bevorzugt um einen Faktor k größer als der Strom ei- ner kleinsten Stromstufe im zeitlich ersten Drittel der Schaltzeitspanne und/oder als der Strom einer kleinsten Stromstufe im zeitlich letzten Drittel der Schaltzeit spanne, wobei der Faktor k bevorzugt mindestens 2, weiter bevorzugt mindes tens 4 beträgt, dabei sollte der Faktor k nicht größer als 20 sein. The size of the current steps, ie the current per step, preferably changes in accordance with the sequence of their (switching) times in the switching time period, with a largest current step at a point in time in the middle third of the switching time period. According to the sequence of the (switching) times, the change in the size of the current levels includes an increase up to the largest current level and then a decrease. The increase and / or the decrease are preferably monotonous, more preferably strictly monotonous. The current of the largest current stage is preferably greater by a factor k than the current of a ner smallest current level in the first third of the switching time span and / or as the current of a smallest current level in the last third of the switching time span, where the factor k is preferably at least 2, more preferably at least 4, the factor k should not be greater than 20 be.
Eine solche Änderung ist exemplarisch in Figur 4 dargestellt, in der der Strom I, pro Stromstufe als Funktion der Nummer i der Stromstufe dargestellt ist. Hierbei sind beispielhaft 12 Stromstufen dargestellt, wobei die 6. Stromstufe diejenige mit dem größten Strom ist. Der Strom I, nimmt ausgehend von der 1. Stromstufe h bis zur 6. Stromstufe \& zunächst zu und dann von dieser bis zur 12. Stromstufe 112 ab, dies erfolgt jeweils in streng monotoner Weise. Such a change is shown by way of example in FIG. 4, in which the current I, per current stage is shown as a function of the number i of the current stage. Here, 12 current levels are shown as an example, with the 6th current level being the one with the highest current. Starting from the 1st current stage h to the 6th current stage \ &, the current I, first increases and then from this to the 12th current stage 112, this takes place in a strictly monotonic manner.
Da sich die Ströme der Stromstufen umgekehrt proportional zu den Widerstand werten der Widerstandselemente verhalten, bedeutet dies bezogen auf die ers ten und zweiten Widerstandselemente der Strompfade, dass die Widerstands werte von Wderstandselementen, die in einem mittleren zeitlichen Bereich der Schaltzeitspanne umgeschaltet werden, klein sind relativ zu den Widerstands werten von Widerstandselementen, die in Bereichen am Anfang und/oder Ende der Schaltzeitspanne, umgeschaltet werden. Ein erstes größtes und ein zweites größtes Widerstandselement derjenigen Wderstandselemente, die in Strompfa den liegen, die im zeitlich ersten Drittel des Schaltzeitraums umgeschaltet wer den, und/oder ein erstes größtes und ein zweites größtes Widerstandselement derjenigen Wderstandselemente, die in Strompfaden liegen, die im zeitlich letz ten Drittel des Schaltzeitraums umgeschaltet werden, sind bevorzugt um einen Faktor k größer als ein kleinstes erstes und ein kleinstes zweites Widerstandse lement, die in Strompfaden liegen, die im mittleren zeitlichen Drittel der Schalt zeitspanne umgeschaltet werden. Für den Faktor k gilt wieder das oben gesagte. Aussagen über die Größe der Wderstandselemente sind als Aussagen über die Widerstandswerte der Wderstandselemente zu verstehen. Die Ab- und Zunahme der Wderstandselemente (bzw. derer Widerstandswerte) erfolgt bevorzugt ana log der Zu- und Abnahme bei den Stromstufen. Since the currents of the current stages are inversely proportional to the resistance values of the resistance elements, this means, in relation to the first and second resistance elements of the current paths, that the resistance values of resistance elements that are switched over in a middle time range of the switching period are relatively small to the resistance values of resistance elements that are switched in areas at the beginning and / or end of the switching period. A first largest and a second largest resistance element of those resistance elements that are in the current paths that are switched in the first third of the switching period, and / or a first largest and second largest resistance element of those resistance elements that are in the current paths that are in the temporal The last third of the switching period are switched, are preferably larger by a factor of k than a smallest first and a smallest second resistance element, which are located in current paths that are switched in the middle third of the switching period. What has been said above applies again to the factor k. Statements about the size of the resistance elements are to be understood as statements about the resistance values of the resistance elements. The increase and decrease in the resistance elements (or their resistance values) is preferably analogous to the increase and decrease in the current levels.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Sendestufe (10) zur Erzeugung einer Differenzspannung zwischen einer ers ten und einer zweiten Busleitung (22, 24) eines Buses (20) eines auf Diffe renzspannungssignalen basierenden Bussystems (6), insbesondere für ein Controller-Area-Network-Bussystem, umfassend einen ersten Sendeblock (40) zum Erzeugen eines Spannungssignals auf der ersten Busleitung (22) entsprechend einem Sendesignal (TxD), und einen zweiten Sendeblock (60) zum Erzeugen eines Spannungssignals auf der zweiten Busleitung (24) entsprechend dem Sendesignal (TxD); wobei der erste Sendeblock (40) mehrere zwischen einem Anschluss (42) an ein erstes Bezugspotential (CAN_SUPPLY) und einem Anschluss (44) an die erste Busleitung (22) parallel geschaltete erste Strompfade (46_1, 46_2, 46_n) aufweist, die jeweils ein erstes Widerstandselement1. Transmission stage (10) for generating a differential voltage between a first and a second bus line (22, 24) of a bus (20) of a bus system (6) based on differential voltage signals, in particular for a controller area network bus system, comprising a first transmission block (40) for generating a voltage signal on the first bus line (22) in accordance with a transmission signal (TxD), and a second transmission block (60) for generating a voltage signal on the second bus line (24) in accordance with the transmission signal (TxD); wherein the first transmission block (40) has a plurality of first current paths (46_1, 46_2, 46_n) connected in parallel between a connection (42) to a first reference potential (CAN_SUPPLY) and a connection (44) to the first bus line (22), each of which has a first resistance element
(48_1, 48_2, ... , 48_n) aufweisen und die jeweils zwischen einem leitenden und einem nicht leitenden Zustand umschaltbar sind, wobei der zweite Sendeblock (60) mehrere zwischen einem Anschluss (62) an ein zweites Bezugspotential (CAN_GND) und einem Anschluss (64) an die zweite Busleitung (24) parallel geschaltete zweite Strompfade (66_1, 66_2, ... , 66_n) aufweist, die jeweils ein zweites Widerstandselement (68_1, 68_2, ... , 68_n) aufweisen und die jeweils zwischen einem leitenden und ei nem nicht leitenden Zustand umschaltbar sind; wobei eine Steuerschaltung (80) vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, jeden der ersten und zweiten Strompfade zu jeweils einem vorbestimm ten Zeitpunkt innerhalb einer mit einer Änderung des Sendesignals begin nenden Schaltzeitspanne umzuschalten, wobei die ersten und die zweiten Strompfade in Abhängigkeit von einer Richtung der Änderung des Sende signals von dem leitenden in den nicht leitenden oder von dem nicht leiten den in den leitenden Zustand geschaltet werden. (48_1, 48_2, ..., 48_n) and which can each be switched between a conductive and a non-conductive state, the second transmission block (60) having several between a connection (62) to a second reference potential (CAN_GND) and a connection (64) has second current paths (66_1, 66_2, ..., 66_n) connected in parallel to the second bus line (24), each of which has a second resistance element (68_1, 68_2, ..., 68_n) and each of which is between a conductive and a non-conductive state can be switched over; wherein a control circuit (80) is provided which is set up to switch each of the first and second current paths at a predetermined point in time within a switching time period beginning with a change in the transmission signal, the first and the second current paths depending on a direction the change in the transmission signal from the conductive to the non-conductive or from the non-conductive to the conductive state.
2. Sendestufe nach Anspruch 1 , wobei jeweils ein erster Strompfad und ein zweiter Strompfad ein Paar bilden, wobei der elektrische Widerstand des ersten Strompfads und des zweiten Strompfads eines Paares und/oder des ersten und des zweiten Wderstandselements des Paares um maximal 2 %, bevorzugt um maximal 1 %, weiter bevorzugt um maximal 0,5 %, voneinan der abweichen. 2. Transmission stage according to claim 1, wherein a first current path and a second current path form a pair, the electrical resistance of the first current path and the second current path of a pair and / or of the first and the second resistance element of the pair by a maximum of 2%, preferably deviate from one another by a maximum of 1%, more preferably by a maximum of 0.5%.
3. Sendestufe nach Anspruch 2, wobei die Steuerschaltung (80) dazu einge richtet ist, für mindestens ein Paar, bevorzugt für alle Paare, den ersten und den zweiten Strompfad, die das jeweilige Paar bilden, zum jeweils gleichen Zeitpunkt umzuschalten. 3. Transmitter stage according to claim 2, wherein the control circuit (80) is set up to switch for at least one pair, preferably for all pairs, the first and the second current path, which form the respective pair, at the same time.
4. Sendestufe nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die ersten Strompfade (46_1, 46_2, ... , 46_n) erste Schaltelemente (50_1, 50_2, ... , 50_n) umfassen, die in Reihe mit den ersten Wderstandselementen (48_1, 48_2, ... , 48_n) angeordnet sind und die dazu eingerichtet sind, die ersten Strompfade zwischen dem leitenden und dem nichtleitendem Zustand um zuschalten; und wobei die zweiten Strompfade (66_1, 66_2, ... , 66_n) zweite Schaltelemente (70_ 1 , 70_2, ... , 70_n) umfassen, die in Reihe mit den zwei ten Widerstandselementen (68_1, 68_2, ... , 68_n) angeordnet sind und die dazu eingerichtet sind, die ersten Strompfade zwischen dem leitenden und dem nichtleitendem Zustand umzuschalten. 4. Transmission stage according to one of the preceding claims, wherein the first current paths (46_1, 46_2, ..., 46_n) comprise first switching elements (50_1, 50_2, ..., 50_n) which are in series with the first resistance elements (48_1, 48_2 , ..., 48_n) are arranged and which are set up to switch the first current paths between the conductive and the non-conductive state; and wherein the second current paths (66_1, 66_2, ..., 66_n) comprise second switching elements (70_ 1, 70_2, ..., 70_n) which are in series with the second resistance elements (68_1, 68_2, ..., 68_n ) are arranged and which are set up to switch the first current paths between the conductive and the non-conductive state.
5. Sendestufe nach Anspruch 4, wobei die ersten und die zweiten Schaltele mente (50_1, 50_2, ... , 50_n; 70_1, 70_2, ... , 70_n) Transistoren, bevorzugt Metalloxid-Feldeffekt-Transistoren, MOSFETs, sind; wobei bevorzugt die ersten Schaltelemente p-Kanal MOSFETs vom Anreicherungstyp und die zweiten Schaltelemente n-Kanal MOSFETs vom Anreicherungstyp sind. 5. Transmission stage according to claim 4, wherein the first and the second Schaltele elements (50_1, 50_2, ..., 50_n; 70_1, 70_2, ..., 70_n) transistors, preferably metal oxide field effect transistors, MOSFETs are; wherein the first switching elements are preferably p-channel MOSFETs of the enhancement type and the second switching elements are n-channel MOSFETs of the enhancement type.
6. Sendestufe nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Steuerschaltung (80) erste Steuerelemente (52_1, 52_2, ... , 52_n) umfasst, die die ersten Schaltelemente (50_1, 50_2, ... , 50_n) steuern, entsprechend den vorbe stimmten Zeitpunkten der ersten Strompfade umzuschalten, und wobei die Steuerschaltung (80) zweite Steuerelemente (72_1, 72_2, ... , 72_n) umfasst, die die zweiten Schaltelemente (70_ 1 , 70_2, ... , 70_n) steuern, entspre- chend den vorbestimmten Zeitpunkten der zweiten Strompfade umzuschal ten; wobei die vorbestimmten Zeitpunkte bevorzugt durch Zeitkonstanten der ersten und zweiten Steuerelemente bestimmt sind. 6. Transmission stage according to one of claims 4 or 5, wherein the control circuit (80) comprises first control elements (52_1, 52_2, ..., 52_n) which control the first switching elements (50_1, 50_2, ..., 50_n), accordingly to switch over the predetermined times of the first current paths, and wherein the control circuit (80) comprises second control elements (72_1, 72_2, ..., 72_n) which control the second switching elements (70_ 1, 70_2, ..., 70_n), corresponding - accordingly switch over the predetermined times of the second current paths; wherein the predetermined times are preferably determined by time constants of the first and second control elements.
7. Sendestufe nach Anspruch 6, wobei die ersten Steuerelemente (52_1 , 52_2,7. Transmission stage according to claim 6, wherein the first control elements (52_1, 52_2,
52_n) mit jeweils einem der ersten Schaltelemente (50_1, 50_2,52_n) each with one of the first switching elements (50_1, 50_2,
50_n) verbunden sind, und die zweiten Steuerelemente (72_1, 72_2,50_n) are connected, and the second control elements (72_1, 72_2,
72_n) mit jeweils einem der zweiten Schaltelemente (70_1, 70_2, 70_n) verbunden sind. 72_n) are each connected to one of the second switching elements (70_1, 70_2, 70_n).
8. Sendestufe nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die ersten Steue relemente (52_1 , 52_2, ... , 52_n) in Reihe geschaltet sind, so dass ein Aus gangsignal eines Steuerelements als Eingangssignal für das in der Reihe nächstfolgende erste Steuerelement und als Steuersignal für das erste Schaltelement, mit dem es verbunden ist, dient; und wobei die zweiten Steu erelemente (72_1, 72_2, ... , 72_n) in Reihe geschaltet sind, so dass ein Ausgangsignal eines zweiten Steuerelements als Eingangssignal für das in der Reihe nächstfolgende zweite Steuerelement und als Steuersignal für das zweite Schaltelement, mit dem es verbunden ist, dient. 8. Transmission stage according to one of claims 6 or 7, wherein the first control elements (52_1, 52_2, ..., 52_n) are connected in series, so that an output signal from a control element as an input signal for the first control element and next in the series serves as a control signal for the first switching element to which it is connected; and wherein the second control elements (72_1, 72_2, ..., 72_n) are connected in series, so that an output signal of a second control element is used as an input signal for the second control element following in the series and as a control signal for the second switching element with which it is connected, serves.
9. Sendestufe nach einem der vorstehenden Ansprüchen, wobei jeweils ein kleinstes erstes und ein kleinstes zweites Widerstandselement in ersten und zweiten Strompfaden liegen, die zu Zeitpunkten umgeschaltet werden, die in einem mittleren Drittel der Schaltzeitspanne liegen; wobei bevorzugt ein größtes erstes und ein größtes zweites Widerstandselement, die in ersten bzw. zweiten Strompfaden liegen, die in einem zeitlich ersten Drittel der Schaltzeitspanne umgeschaltet werden, und/oder ein größtes erstes und ein größtes zweites Widerstandselement , die in ersten bzw. zweiten Strompfa den liegen, die in einem zeitlich letzten Drittel der Schaltzeitspanne umge schaltet werden, jeweils um einen Faktor k größer sind als das kleinste erste und das kleinste zweite Widerstandselement, wobei der Faktor k mindestens 2, bevorzugt mindestens 4, beträgt. 9. Transmission stage according to one of the preceding claims, wherein in each case a smallest first and a smallest second resistance element lie in first and second current paths which are switched at times which lie in a middle third of the switching period; wherein preferably a largest first and a largest second resistance element, which are in first and second current paths, which are switched in a temporal first third of the switching time period, and / or a largest first and a largest second resistance element in the first and second current paths, respectively those that are switched in the last third of the switching period are each a factor k greater than the smallest first and the smallest second resistor element, the factor k being at least 2, preferably at least 4.
10. Sendestufe nach Anspruch 9, wobei Größen der ersten und der zweiten Wi derstandselemente entsprechend ihrer durch die vorbestimmten Zeitpunkte bestimmten Reihenfolge jeweils zunächst bis zu dem kleinsten ersten und dem kleinsten zweiten Widerstandselement abnehmen und anschließend wieder zunehmen, wobei bevorzugt die Abnahme und die Zunahme mono ton, weiter bevorzugt streng monoton, erfolgt. 10. transmission stage according to claim 9, wherein sizes of the first and second Wi derstandselemente according to their by the predetermined times decrease in a certain sequence, in each case initially up to the smallest first and the smallest second resistance element and then increase again, the decrease and the increase preferably taking place monotonically, more preferably strictly monotonously.
11. Sendestufe nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Sen deblock (40) eine erste Verpoldiode (54) und/oder eine erste Kaskode (56) umfasst, die in Reihe mit den ersten Strompfaden geschaltet sind, und wobei der zweite Sendeblock (60) eine zweite Verpoldiode (74) und/oder eine zwei te Kaskode (76) umfasst, die in Reihe mit den zweiten Strompfaden geschal tet sind. 11. Transmission stage according to one of the preceding claims, wherein the first Sen deblock (40) comprises a first polarity diode (54) and / or a first cascode (56) which are connected in series with the first current paths, and wherein the second transmission block ( 60) comprises a second reverse polarity diode (74) and / or a second cascode (76), which are switched in series with the second current paths.
12. Verfahren zur Erzeugung einer Differenzspannung zwischen einer ersten und einer zweiten Busleitung eines Buses eines auf Differenzspannungssig nalen basierenden Bussystems, insbesondere eines Controller-Area- Network (CAN)-Bussystems, wobei, in Reaktion auf eine Änderung eines Sendesignals (TxD), mehre re parallele erste Strompfade zwischen einem ersten Bezugspotential und der ersten Busleitung zu vorbestimmten Zeitpunkten innerhalb einer Schalt zeitspanne und mehrere parallele zweite Strompfade zwischen der zweiten Busleitung und einem zweiten Bezugspotential zu vorbestimmten Zeitpunk ten innerhalb der Schaltzeitspanne, in Abhängigkeit von der Richtung der Änderung zugeschaltet oder weggeschaltet werden; wobei die Ströme in den ersten und zweiten Strompfaden durch erste bzw. zweite Wderstandselemente (48_1, 48_2, ... , 48_n; 68_1, 68_2, ... , 68_n) bestimmt werden. 12. A method for generating a differential voltage between a first and a second bus line of a bus of a bus system based on differential voltage signals, in particular a controller area network (CAN) bus system, with several in response to a change in a transmission signal (TxD) re parallel first current paths between a first reference potential and the first bus line at predetermined times within a switching period and several parallel second current paths between the second bus line and a second reference potential at predetermined times within the switching period, connected or disconnected depending on the direction of the change will; wherein the currents in the first and second current paths are determined by first and second resistance elements (48_1, 48_2, ..., 48_n; 68_1, 68_2, ..., 68_n), respectively.
13. Verfahren nach Anspruch 12, das unter Verwendung einer Sendestufe nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgeführt wird. 13. The method according to claim 12, which is carried out using a transmission stage according to any one of claims 1 to 11.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110199131A1 (en) * 2008-10-09 2011-08-18 Nxp B.V. Bus driver circuit
DE102013219176A1 (en) * 2012-09-29 2014-04-03 Infineon Technologies Ag Driver circuit for a digital signal transmission bus

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9495317B2 (en) * 2013-12-18 2016-11-15 Infineon Technologies Ag Bus driver circuit with improved transition speed
DE102015121732B4 (en) * 2015-12-14 2022-07-14 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Circuit arrangement for a switchable line termination of a serial bus
DE102018202165A1 (en) * 2017-12-22 2019-06-27 Robert Bosch Gmbh Subscriber station for a serial bus system and method for sending a message in a serial bus system
DE102018104732B3 (en) * 2018-03-01 2019-02-21 Infineon Technologies Ag BUS DRIVER CIRCUIT

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110199131A1 (en) * 2008-10-09 2011-08-18 Nxp B.V. Bus driver circuit
DE102013219176A1 (en) * 2012-09-29 2014-04-03 Infineon Technologies Ag Driver circuit for a digital signal transmission bus

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ARMANDO GOMES ET AL: "EMC-EMI optimized high speed CAN line driver", PROCEEDINGS 18TH. SYMPOSIUM ON INTEGRATED CIRCUITS AND SYSTEMS DESIGN. SBCCI 2005. FLORIANOPOLIS, BRAZIL, SEPT. 4 - 7, 2005; [PROCEEDINGS SYMPOSIUM ON INTEGRATED CIRCUITS AND SYSTEMS DESIGN], NEW YORK, NY : ACM, US, 4 September 2005 (2005-09-04), pages 9 - 14, XP058144685, ISBN: 978-1-59593-174-0, DOI: 10.1145/1081081.1081091 *

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