WO2023280474A1 - Transmission module and method for transmitting differential signals in a serial bus system - Google Patents

Transmission module and method for transmitting differential signals in a serial bus system Download PDF

Info

Publication number
WO2023280474A1
WO2023280474A1 PCT/EP2022/064764 EP2022064764W WO2023280474A1 WO 2023280474 A1 WO2023280474 A1 WO 2023280474A1 EP 2022064764 W EP2022064764 W EP 2022064764W WO 2023280474 A1 WO2023280474 A1 WO 2023280474A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
transmission
stages
current
bus
stage
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/064764
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Steffen Walker
Felix Lang
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to CN202280060782.0A priority Critical patent/CN117957818A/en
Publication of WO2023280474A1 publication Critical patent/WO2023280474A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40Bus networks
    • H04L12/40006Architecture of a communication node
    • H04L12/40032Details regarding a bus interface enhancer
    • 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
    • H04L12/00Data switching networks
    • H04L12/28Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/40Bus networks
    • H04L2012/40208Bus networks characterized by the use of a particular bus standard
    • H04L2012/40215Controller Area Network CAN

Definitions

  • the present invention relates to a transmission module and a method for transmitting differential signals in a serial bus system, which can be used in particular for CAN XL.
  • Serial bus systems are used for message or data transmission in technical systems.
  • a serial bus system can enable communication between sensors and control devices in a vehicle or a technical production facility, etc.
  • CAN FD In a CAN bus system, messages are transmitted using the CAN and/or CAN FD protocol, as described in the ISO-11898-1:2015 standard as a CAN protocol specification with CAN FD.
  • CAN FD With CAN FD, during transmission on the bus, there is a switch back and forth between a slow operating mode in a first communication phase (arbitration phase) and a fast operating mode in a second communication phase (data phase).
  • data phase With a CAN FD bus system, a data transmission rate of more than 1 MBit per second (1Mbps) is possible in the second communication phase.
  • CAN FD becomes used by most manufacturers in the first step with 500kbit/s arbitration bit rate and 2Mbit/s data bit rate in the vehicle.
  • CAN FD In order to enable even higher data rates in the second communication phase, there are successor bus systems for CAN FD, such as CANSIC and CAN XL.
  • CANSIC according to the CiA601-4 standard, a data rate of around 5 to 8 Mbit/s can be achieved in the second communication phase.
  • CAN XL a data rate of > 10 Mbit/s is required in the second communication phase, whereby the standard (CiA610-3) for this is currently being defined by the CAN in Automation (CiA) organization.
  • a bus signal CAN_H and ideally a bus signal CAN_L are driven onto a bus separately for a transmission signal TxD.
  • a bus state is actively driven in the bus signals CAN_H, CAN_L.
  • the other bus state is not driven and is set due to a terminating resistor for bus lines or bus cores of the bus.
  • the signal forms of the bus signals CAN_H, CAN_L can deviate from the ideal signal form in a real bus system.
  • transceivers which are also referred to as CAN transceivers or CAN FD transceivers, etc., are usually used in a CAN bus system for the individual communication participants.
  • the CAN transceivers or CAN FD transceivers must not be allowed to transmit or
  • Tranceivers for CAN XL must comply with even more stringent limit values that are specified in the IEC62228-3 standard. This is the only way to operate the bus system at the specified higher bit rates than with CAN FD and CAN SIC. Depending on the semiconductor technology available, compliance with these strict limits poses a major challenge.
  • transceivers for CAN SIC or transceivers for CAN XL must have a third state in the arbitration phase, which is also called SIC mode or SIC operating mode, in addition to the states recessive (rec) and dominant (dom). , the state sic, are generated.
  • a common mode voltage of the bus lines for the CAN_H, CAN_L signals must be kept within narrow limits in three transmission states, namely recessive, dominant, sic.
  • the common-mode voltage is generated across a common-mode choke, which is used in particular in a certification measurement to check compliance with the IEC62228-3 standard.
  • the common mode choke is also called common mode choke (CMC).
  • CMC common mode choke
  • DM differential mode
  • CM common mode
  • the common-mode choke generates a differential signal with an undesired common-mode signal superimposed on it at the output from a differential signal without a common-mode component at the input. This is unfavorable since this is fed directly into the CAN bus on the bus side and is visible to other CAN modules.
  • the object of the present invention to provide a transmission module and a method for transmitting differential signals in a serial bus system which solve the aforementioned problems.
  • the transmission module and the method for sending differential signals in a serial bus system are intended to allow compensation for disturbance variables that affect the emission behavior of the transmission module.
  • the object is achieved by a transmission module for sending differential signals in a serial bus system having the features of claim 1.
  • the transmission module has a first transmission stage for generating transmission currents for a first signal that is to be sent to a bus of the bus system, a second transmission stage for generating transmission currents for a second signal that is applied to the bus as a signal that is different from the first signal is to send, a third transmission stage for generating transmission currents for the first signal, and a fourth transmission stage for generating transmission currents for the second signal, the first to fourth transmission stages being connected in a full bridge in which the first and fourth transmission stages are connected in series and the third and second transmission stages are connected in series, each of the first to fourth transmission stages having at least two current stages which are connected in parallel with one another, each of the at least two current stages having a switchable resistor, and the switchable resistors of a transmitter stage having different resistance values to have.
  • the transmission module described enables the required limit values for the emission of a transmission/reception device for CAN XL to be achieved.
  • the transmitter module meets the IEC62228-3 standard, which defines the limit values to be observed for the bus states dom, sic and rec.
  • the transmission module can adapt the impedance between the bus lines for the signals CAN_H and CAN_L very well to the characteristic characteristic impedance or impedance of the bus line used.
  • the transmitter module prevents reflections and thus allows operation in the bus system at higher bit rates.
  • the transmission module described permits a chronologically staggered and controlled switching process. Switching on according to the Gaussian error function can be implemented here. This enables a soft behavior to be set during the switch-on process. In addition, the possible variation of time stages when switching on prevents the occurrence of a narrow-band frequency line in the emission frequency spectrum. Alternatively, it is possible to carry out a staggered and controlled switching process using fixed time steps and varied voltage steps with the transmission module described. This can also influence the emission behavior of the transmission module in such a way that the specified limit values are complied with.
  • the transmission module described can reduce effects due to asymmetrical behavior of the transmission stages, which can occur in the transmission states dom, sic, rec and worsen the emission.
  • the transmit module prevents unequal behavior of components in transmit stages A, B (effect 1) of a full bridge, so that in the dom state a change in the common-mode voltage is minimized or prevented compared to the rec state.
  • the transmit module can prevent unequal behavior of components in transmit stages A/D and C/B of the full bridge (Effect 2), so that in the sic state, a change in the common-mode voltage is minimized or prevented compared to the rec state will.
  • a number n of the at least two current stages may be the same for each of the first to fourth transmission stages, where n is a natural number greater than 1.
  • each of the at least two current stages has a CMOS transistor for switching the resistance of the current stage.
  • the CMOS transistor of the current stages of the first transmission stage is a PMOS transistor
  • the CMOS transistor of the current stages of the second transmission stage being an NMOS transistor
  • the CMOS transistor of the current stages of the third transmission stage being a PMOS transistor
  • the CMOS transistor of the current stages of the fourth transmit stage is an NMOS transistor.
  • Each of the first to fourth transmission stages can also have a polarity reversal diode to protect against positive feedback in a connection for the bus voltage supply and negative feedback from a connection for ground, and at least one cascode to protect the CMOS transistors.
  • At least two cascodes are connected in parallel with one another, with a number y of the cascodes being the same for each of the first to fourth transmission stages, with y being a natural number greater than 1, and with the on-resistance of the at least two cascodes being different.
  • the transmission module can also have at least a first current-limiting module as a current source, which is connected between a connection for the bus voltage supply and the full bridge, and at least a second current-limiting module as a current sink, which is connected between a connection for ground and the full bridge.
  • At least two first current-limiting modules are connected in parallel to one another, the on-resistance of which is different, with at least two second current-limiting modules being connected in parallel to one another, the on-resistance of which is different, and the number x of the first current-limiting modules is equal to the number x of the second current-limiting modules, where x is a natural number greater than 1.
  • the transmission module can also have a control circuit for controlling switchable components of the first to fourth transmission stage depending on a digital transmission signal and an operating mode set for the transmission module.
  • the drive circuit may be designed for the time-staggered and controlled switching of the resistance values of the at least two current stages.
  • the transmission module described above can be part of a transmission/reception device for a subscriber station for a serial bus system, which also has a reception module for receiving signals from the bus.
  • the transmitting/receiving device can be part of a subscriber station for a serial bus system, which also has a communication control device for controlling communication in the bus system and for generating a digital transmission signal for driving the first to fourth transmission stages.
  • the aforementioned object is also achieved by a method for sending differential signals in a serial bus system having the features of claim 15.
  • the method is carried out with a transmission module, the method having the steps of generating, with a first transmission stage, transmission streams for a first signal that is to be sent to a bus of the bus system, generating with a second transmission stage, transmission streams for a second signal, which is to be sent to the bus as a signal that is differential with respect to the first signal, generating, with a third transmission stage, transmission currents for the first signal, and generating, with a fourth transmission stage, transmission currents for the second signal, the first to fourth transmission stages are connected in a full bridge, in which the first and fourth transmission stages are connected in series and the third and second transmission stages are connected in series, each of the first to fourth transmission stages having at least two current stages connected in parallel with one another, wherein each of the at least two current stages has a switchable resistor, and where the switchable resistors of a transmission stage have different resistance values.
  • the method offers the same advantages as those mentioned above with regard to the transmission module.
  • FIG. 1 shows a simplified block diagram of a bus system according to a first exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a diagram to illustrate the structure of a message that can be sent by a subscriber station of the bus system according to the first exemplary embodiment
  • FIG. 3 shows an example of the ideal time profile of bus signals CAN_H, CAN_L in the bus system of FIG. 1;
  • 5 shows an example of a time profile of a digital transmission signal which is to be converted into bus signals CAN_H, CAN_L for a bus of the bus system of FIG. 1 in the arbitration phase (SIC operating mode); 6 shows the time profile of the bus signals CAN_H, CAN_L when changing from a recessive bus state to a dominant bus state and back to the recessive bus state, which are sent to the bus in the arbitration phase (SIC operating mode) on the basis of the transmission signal from FIG. 5;
  • the subscriber stations 10, 30 each have a communication control device 11 and a transceiver 12.
  • the transceiver 12 has a transmit module 121 and a receive module 122.
  • the dominant state 401 is determined by matching the resistors R_A1 to R_An (transmission stage 121A) with the resistors R_B1 to R_Bn (transmission stage 121B).
  • the term “adjustment” means an active trimming step according to one possibility.
  • “matching” means that the resistor values match as well as possible, which by default is done without a matching or trimming step.
  • the transmission module 1210 has, instead of the current limiting modules 1211, 1212, a first to xth current limiting module 1211_1 to 1211x and a first to xth current limiting module 1212_1 to 1212_x.
  • x is a natural number > 1.
  • the transmission stage 121C0 has a first to y-th transistor HVP_C1 to HVP_Cy, where y is the natural number >1.
  • Each of the first through y-th transistors HVP_C1 through HVP_Cy is a CMOS transistor, specifically a PMOS transistor, as previously described for the transistor HVP_C with respect to FIG.
  • the resistance Ron (switch-on resistance) of the cascodes in the transmission stages 121A0, 121B0 can be changed, in particular by driving with the respectively associated control circuit T_A, T_B. This is done by changing the up to y parallel-connected transistors HVP_A1 to HVP_Ay and/or the up to y parallel-connected transistors HVN_B1 to HVN_By.
  • the cascodes from the transmission stages 121DO, 121C0 must also experience the same change.
  • the up to y parallel connected transistors HVN_D1 to HVP_Dy and/or up to y parallel-connected transistors HVP_C1 to HVP_Cy changed accordingly.
  • each of the transistors HVP_A1 to HVP_Ay, HVN_B1 to HVN_By, HVP_C1 to HVP_Cy, HVN_D1 to HVP_Dy is connected to a connection 125 at its control connection (gate connection).
  • Each of these transistors can thus be controlled by the at least one control device 124 .
  • the transmission module 1210 can prevent unequal behavior of components in transmission stages 121A0 / 121D0 and 121C0 / 121B0 of the full bridge (Effect 2), so that in the sic state a change in the common-mode voltage is minimized compared to the rec state 402 or prevented.
  • the polarity reversal diodes D_A and D_B are energized to a lesser extent and all polarity reversal diodes D_A, D_B, D_C, D_D of the four transmission stages 121A0, 121B0, 121C0, 121D0 are also active.
  • the transmit module 1210 can prevent different common mode levels from being present in the dom state and in the sic state. In addition, it can be prevented that effects of the same quality are produced by unequal behavior in the cascodes.
  • the transmission module 1210 can positively influence the effects on the emission values of the transmission/reception device 12, which are decisively influenced by the transmission module 1210.
  • the bus system 1 is in particular a CAN bus system or a CAN HS bus system or a CAN FD bus system or a CAN SIC bus system or a CAN XL bus system.
  • the bus system 1 can be different Be communication network in which the signals are transmitted as differential signals and serially over the bus.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc Digital Transmission (AREA)

Abstract

A transmission module (121; 1210) and a method for transmitting differential signals in a serial bus system (1) are provided. The transmission module (121; 1210) has a first transmission stage (121A; 121A0) for generating transmission currents (I1 to ln) for a first signal (CAN_H) that is to be transmitted onto a bus (40) of the bus system (1), a second transmission stage (121B; 121B0) for generating transmission currents (I1 to ln) for a second signal (CAN_L) that is to be transmitted, as a differential signal with respect to the first signal (CAN_H), onto the bus (40), a third transmission stage (121C; 121C0) for generating transmission currents (I1 to ln) for the first signal (CAN_H), and a fourth transmission stage (121D; 121D0) for generating transmission currents (I1 to ln) for the second signal (CAN_L), wherein the first to fourth transmission stages (121A to 121D; 121A0 to 121D0) are connected in a full bridge, in which the first and fourth transmission stages (121A, 121D; 121A0, 121D0) are connected in series and the third and second transmission stages (121C, 121B; 121C0, 121B0) are connected in series, wherein each of the first to fourth transmission stages (121A to 121D; 121A0 to 121D0) has at least two current stages (S1 to Sn) that are connected in parallel, wherein each of the at least two current stages (S1 to Sn) has a switchable resistor (R_A1 to R_An; R_B1 to R_Bn; R_C1 to R_Cn; R_D1 to R_Dn), and wherein the switchable resistors (R_A1 to R_An; R_B1 to R_Bn; R_C1 to R_Cn; R_D1 to R_Dn) of a transmission stage (121A to 121D; 121A0 to 121D0) have different resistances.

Description

Beschreibung description
Titel title
Sendemodul und Verfahren zum Senden von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem Transmission module and method for transmitting differential signals in a serial bus system
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sendemodul und ein Verfahren zum Senden von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem, die insbesondere für CAN XL verwendbar sind. The present invention relates to a transmission module and a method for transmitting differential signals in a serial bus system, which can be used in particular for CAN XL.
Stand der Technik State of the art
Serielle Bussysteme werden zur Nachrichten- oder Datenübertragung in technischen Anlagen verwendet. Beispielsweise kann ein serielles Bussystem eine Kommunikation zwischen Sensoren und Steuergeräten in einem Fahrzeug oder einer technischen Produktionsanlage, usw. ermöglichen. Für die Datenübertragung gibt es verschiedene Standards oder Datenübertragungsprotokolle. Bekannt sind insbesondere ein CAN Bussystem, ein LVDS Bussystem (LVDS = Low Voltage Differential Signaling), ein MSC Bussystem (MSC = Micro-Second-Channel), ein 10BASE-T1S- Ethernet. Serial bus systems are used for message or data transmission in technical systems. For example, a serial bus system can enable communication between sensors and control devices in a vehicle or a technical production facility, etc. There are various standards or data transmission protocols for data transmission. In particular, a CAN bus system, an LVDS bus system (LVDS=Low Voltage Differential Signaling), an MSC bus system (MSC=Micro Second Channel), and a 10BASE-T1S Ethernet are known.
Bei einem CAN-Bussystem werden Nachrichten mittels des CAN- und/oder CAN FD Protokolls übertragen, wie es im Standard ISO-11898-1:2015 als CAN Protokoll-Spezifikation mit CAN FD beschrieben ist. Bei CAN FD wird bei der Übertragung auf dem Bus zwischen einer langsamen Betriebsart in einer ersten Kommunikationsphase (Arbitrationsphase) und einer schnellen Betriebsart in einer zweiten Kommunikationsphase (Datenphase) hin und her geschaltet. Bei einem CAN FD- Bussystem ist eine Datenübertragungsrate von größer 1 MBit pro Sekunde (1Mbps) in der zweiten Kommunikationsphase möglich. CAN FD wird von den meisten Herstellern im ersten Schritt mit 500kbit/s Arbitrationsbitrate und 2Mbit/s Datenbitrate im Fahrzeug eingesetzt. In a CAN bus system, messages are transmitted using the CAN and/or CAN FD protocol, as described in the ISO-11898-1:2015 standard as a CAN protocol specification with CAN FD. With CAN FD, during transmission on the bus, there is a switch back and forth between a slow operating mode in a first communication phase (arbitration phase) and a fast operating mode in a second communication phase (data phase). With a CAN FD bus system, a data transmission rate of more than 1 MBit per second (1Mbps) is possible in the second communication phase. CAN FD becomes used by most manufacturers in the first step with 500kbit/s arbitration bit rate and 2Mbit/s data bit rate in the vehicle.
Um noch größere Datenraten in der zweiten Kommunikationsphase zu ermöglichen, gibt es Nachfolgebussysteme für CAN FD, wie beispielsweise CAN- SIC und CAN XL. Bei CAN- SIC gemäß dem Standard CiA601-4 kann in der zweiten Kommunikationsphase eine Datenrate von etwa 5 bis 8 Mbit/s erreicht werden. Bei CAN XL ist eine Datenrate in der zweiten Kommunikationsphase von > 10 Mbit/s gefordert, wobei der Standard (CiA610-3) dafür derzeit bei der Organisation CAN in Automation (CiA) festgelegt wird. CAN XL soll neben dem reinen Datentransport über den CAN-Bus auch andere Funktionen unterstützen, wie funktionale Sicherheit (Safety), Datensicherheit (Security) und Dienstgüte (QoS = Quality of Service). Dies sind elementare Eigenschaften, die in einem autonom fahrenden Fahrzeug benötigt werden. In order to enable even higher data rates in the second communication phase, there are successor bus systems for CAN FD, such as CANSIC and CAN XL. With CANSIC according to the CiA601-4 standard, a data rate of around 5 to 8 Mbit/s can be achieved in the second communication phase. With CAN XL, a data rate of > 10 Mbit/s is required in the second communication phase, whereby the standard (CiA610-3) for this is currently being defined by the CAN in Automation (CiA) organization. In addition to pure data transport via the CAN bus, CAN XL should also support other functions such as functional safety (safety), data security (security) and quality of service (QoS = Quality of Service). These are elementary properties that are required in an autonomously driving vehicle.
Bei allen oben genannten CAN basierten Bussystemen wird für ein Sendesignal TxD separat ein Bussignal CAN_H und idealerweise gleichzeitig ein Bussignal CAN_L auf einen Bus getrieben. Hierbei wird zumindest in der ersten Kommunikationsphase in den Bussignalen CAN_H, CAN_L ein Buszustand aktiv getrieben. Der andere Buszustand wird nicht getrieben und stellt sich aufgrund eines Abschlusswiderstands für Busleitungen bzw. Busadern des Busses ein. In Folge der unterschiedlich getriebenen Zustände können in einem realen Bussystem die Signalformen der Bussignale CAN_H, CAN_L von der idealen Signalform abweichen. Gründe hierfür liegen insbesondere in der Bussystemausgestaltung, wie Stichleitungen, Schaltverzögerungen der Schaltstufen für Bussignale CAN_H, CAN_L usw. Derartige Fehlanpassungen der beiden Bussignale CAN_H, CAN_L können zu Fehlern bei der Auswertung der vom Bus empfangenen Bussignale führen. In all of the above-mentioned CAN-based bus systems, a bus signal CAN_H and ideally a bus signal CAN_L are driven onto a bus separately for a transmission signal TxD. In this case, at least in the first communication phase, a bus state is actively driven in the bus signals CAN_H, CAN_L. The other bus state is not driven and is set due to a terminating resistor for bus lines or bus cores of the bus. As a result of the differently driven states, the signal forms of the bus signals CAN_H, CAN_L can deviate from the ideal signal form in a real bus system. The reasons for this lie in particular in the bus system design, such as stub lines, switching delays in the switching stages for bus signals CAN_H, CAN_L, etc. Such mismatches in the two bus signals CAN_H, CAN_L can lead to errors in the evaluation of the bus signals received from the bus.
Zum Senden und Empfangen der Bussignale werden in einem CAN-Bussystem für die einzelnen Kommunikationsteilnehmer üblicherweise Sende- /Empfangseinrichtungen eingesetzt, die auch als CAN-Transceiver oder CAN FD Transceiver usw. bezeichnet werden. Die CAN-Transceiver oder CAN FD Transceiver dürfen bezüglich der leitungsgebundenen Abstrahlung bzw. In order to send and receive the bus signals, transceivers, which are also referred to as CAN transceivers or CAN FD transceivers, etc., are usually used in a CAN bus system for the individual communication participants. The CAN transceivers or CAN FD transceivers must not be allowed to transmit or
Emission die Grenzwerte für den Betrieb im Fahrzeug nicht überschreiten. Tranceiver für CAN XL müssen hierzu noch strengere Grenzwerte einhalten, die die in der Norm IEC62228-3 festgelegt sind. Nur so ist ein Betrieb des Bussystems bei den vorgegebenen höheren Bitraten als bei CAN FD und CAN SIC möglich. Je nach verfügbarer Halbleitertechnologie stellt die Einhaltung dieser strengen Grenzwerte eine große Herausforderung dar. Emission does not exceed the limit values for operation in the vehicle. Tranceivers for CAN XL must comply with even more stringent limit values that are specified in the IEC62228-3 standard. This is the only way to operate the bus system at the specified higher bit rates than with CAN FD and CAN SIC. Depending on the semiconductor technology available, compliance with these strict limits poses a major challenge.
Im Vergleich zu CAN FD muss bei Transceivern für CAN-SIC oder Transceivern für CAN-XL in der Arbitrationsphase, die auch SIC-Mode oder SIC- Betriebsart genannt wird, zusätzlich zu den Zuständen rezessiv (rec) und dominant (dom) ein dritter Zustand, der Zustand sic, erzeugt werden. Um die Emissionsanforderungen der Norm IEC62228-3 zu erfüllen, muss eine Common- Mode-Spannung der Busleitungen für die Signale CAN_H, CAN_L in drei Sendezuständen, nämlich rezessiv, dominant, sic, in engen Grenzen gehalten werden. Die Common-Mode-Spannung entsteht an einer Gleichtaktdrossel, die insbesondere bei einer Zertifizierungsmessung zur Prüfung der Einhaltung der Norm IEC62228-3 verwendet wird. Die Gleichtaktdrossel wird auch Common- Mode-Choke (CMC) genannt. Die Gleichtaktdrossel hat die Aufgabe, differentielle Signale (DM=differential mode) möglichst ohne Beeinflussung passieren zu lassen und Common-Mode-Signale (CM=common mode) möglichst komplett zu unterdrücken. Jedoch erzeugt die Gleichtaktdrossel im realen Betrieb aus einem differentiellen Signal ohne Common-Mode-Anteil am Eingang ein differentielles Signal mit einem diesen überlagerten unerwünschten Common- Mode-Signal am Ausgang. Dies ist ungünstig, da dies busseits so direkt in den CAN-Bus eingespeist wird und für andere CAN-Module sichtbar ist. Compared to CAN FD, transceivers for CAN SIC or transceivers for CAN XL must have a third state in the arbitration phase, which is also called SIC mode or SIC operating mode, in addition to the states recessive (rec) and dominant (dom). , the state sic, are generated. In order to meet the emission requirements of the IEC62228-3 standard, a common mode voltage of the bus lines for the CAN_H, CAN_L signals must be kept within narrow limits in three transmission states, namely recessive, dominant, sic. The common-mode voltage is generated across a common-mode choke, which is used in particular in a certification measurement to check compliance with the IEC62228-3 standard. The common mode choke is also called common mode choke (CMC). The task of the common-mode choke is to allow differential signals (DM=differential mode) to pass without being influenced and to suppress common-mode signals (CM=common mode) as completely as possible. However, in real operation, the common-mode choke generates a differential signal with an undesired common-mode signal superimposed on it at the output from a differential signal without a common-mode component at the input. This is unfavorable since this is fed directly into the CAN bus on the bus side and is visible to other CAN modules.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of Invention
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sendemodul und ein Verfahren zum Senden von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem bereitzustellen, welche die zuvor genannten Probleme lösen. Insbesondere sollen das Sendemodul und das Verfahren zum Senden von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem die Kompensation von Störgrößen ermöglichen, welche sich auf das Emissionsverhalten des Sendemoduls auswirken. Die Aufgabe wird durch ein Sendemodul zum Senden von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Das Sendemodul hat eine erste Sendestufe zur Erzeugung von Sendeströmen für ein erstes Signal, das auf einen Bus des Bussystems zu senden ist, eine zweite Sendestufe zur Erzeugung von Sendeströmen für ein zweites Signal, das als ein zu dem ersten Signal differentielles Signal auf den Bus zu senden ist, eine dritte Sendestufe zur Erzeugung von Sendeströmen für das erste Signal, und eine vierte Sendestufe zur Erzeugung von Sendeströmen für das zweite Signal, wobei die erste bis vierte Sendestufe in eine Vollbrücke geschaltet sind, bei der die erste und vierte Sendestufe in Reihe geschaltet sind und die dritte und zweite Sendestufe in Reihe geschaltet sind, wobei jede der ersten bis vierten Sendestufe mindestens zwei Stromstufen aufweist, die zueinander parallel geschaltet sind, wobei jede der mindestens zwei Stromstufen einen schaltbaren Widerstand aufweist, und wobei die schaltbaren Widerstände einer Sendestufe unterschiedliche Widerstandswerte haben. It is therefore the object of the present invention to provide a transmission module and a method for transmitting differential signals in a serial bus system which solve the aforementioned problems. In particular, the transmission module and the method for sending differential signals in a serial bus system are intended to allow compensation for disturbance variables that affect the emission behavior of the transmission module. The object is achieved by a transmission module for sending differential signals in a serial bus system having the features of claim 1. The transmission module has a first transmission stage for generating transmission currents for a first signal that is to be sent to a bus of the bus system, a second transmission stage for generating transmission currents for a second signal that is applied to the bus as a signal that is different from the first signal is to send, a third transmission stage for generating transmission currents for the first signal, and a fourth transmission stage for generating transmission currents for the second signal, the first to fourth transmission stages being connected in a full bridge in which the first and fourth transmission stages are connected in series and the third and second transmission stages are connected in series, each of the first to fourth transmission stages having at least two current stages which are connected in parallel with one another, each of the at least two current stages having a switchable resistor, and the switchable resistors of a transmitter stage having different resistance values to have.
Das beschriebene Sendemodul ermöglicht, dass die geforderten Grenzwerte für die Emission einer Sende-/Empfangseinrichtung für CAN XL erreicht werden kann. Das Sendemodul erfüllt dabei insbesondere die Norm IEC62228-3, welche einzuhaltende Grenzwerte für die Buszustände dom, sic und rec festlegt. The transmission module described enables the required limit values for the emission of a transmission/reception device for CAN XL to be achieved. In particular, the transmitter module meets the IEC62228-3 standard, which defines the limit values to be observed for the bus states dom, sic and rec.
Beispielsweise kann das Sendemodul im Zustand sic die Impedanz zwischen den Busleitungen für die Signale CAN_H und CAN_L sehr gut dem charakteristischen Wellenwiderstand bzw. Impedanz der verwendeten Busleitung anpassen. Für die Impedanz Zw der verwendeten Busleitung gilt dabei Zw = 1000hm oder Zw = 1200hm. Dadurch verhindert das Sendemodul Reflexionen und lässt somit den Betrieb im Bussystem bei höheren Bitraten zu. For example, in the sic state, the transmission module can adapt the impedance between the bus lines for the signals CAN_H and CAN_L very well to the characteristic characteristic impedance or impedance of the bus line used. For the impedance Zw of the bus line used, Zw = 1000hm or Zw = 1200hm applies. As a result, the transmitter module prevents reflections and thus allows operation in the bus system at higher bit rates.
Das beschriebene Sendemodul erlaubt durch eine Aufteilung seiner vier Sendestufen in n Teile einen zeitlich gestaffelten und gesteuerten Schaltvorgang. Dabei ist ein Einschalten gemäß Gauß-scher Error- Funktion realisierbar. Dies ermöglicht ein Einstellen eines weichen Verhaltens beim Einschaltvorgang. Außerdem verhindert die mögliche Variation von Zeitstufen beim Einschalten das Auftreten einer schmalbandigen Frequenzlinie im Abstrahl- Frequenzspektrum. Alternativ ist es möglich, mit dem beschriebenen Sendemodul einen gestaffelten und gesteuerten Schaltvorgang über fixe Zeitschritte und variierte Spannungsschritte auszuführen. Auch dadurch kann das Emissionsverhalten des Sendemoduls derart beeinflusst werden, dass die vorgegebenen Grenzwerte eingehalten werden. By dividing its four transmission stages into n parts, the transmission module described permits a chronologically staggered and controlled switching process. Switching on according to the Gaussian error function can be implemented here. This enables a soft behavior to be set during the switch-on process. In addition, the possible variation of time stages when switching on prevents the occurrence of a narrow-band frequency line in the emission frequency spectrum. Alternatively, it is possible to carry out a staggered and controlled switching process using fixed time steps and varied voltage steps with the transmission module described. This can also influence the emission behavior of the transmission module in such a way that the specified limit values are complied with.
Noch dazu kann die beschriebene Sendemodul Effekte aufgrund von unsymmetrischem Verhalten der Sendestufen verringern, die in den Sendezuständen dom, sic, rec auftreten können und die Emission verschlechtern. Das Sendemodul verhindert ein ungleiches Verhalten von Komponenten in Sendestufen A, B (Effekt 1) einer Vollbrücke, so dass im dom- Zustand eine Veränderung der Common-Mode-Spannung im Vergleich zu dem rec-Zustand minimiert oder verhindert wird. Zudem kann das Sendemodul ein ungleiches Verhalten von Komponenten in Sendestufen A/D und C/B der Vollbrücke verhindern (Effekt 2), so dass im sic-Zustand eine Veränderung der Common-Mode-Spannung im Vergleich zu dem rec-Zustand minimiert oder verhindert wird. Dies ist besonders vorteilhaft, da nur wenn ausgehend vom Common-Mode-Pegel des rec-Zustands die Common-Pegel im dom-Zustand und im sic-Zustand zu denjenigen des rec-Zustands passen, ein ausreichendes Emissionsergebnis erzielt werden kann, jedoch die Ursachen, welche zu dem Verhalten von Effekt 1 führen andere sein können als die zum Effekt 2 führen. In addition, the transmission module described can reduce effects due to asymmetrical behavior of the transmission stages, which can occur in the transmission states dom, sic, rec and worsen the emission. The transmit module prevents unequal behavior of components in transmit stages A, B (effect 1) of a full bridge, so that in the dom state a change in the common-mode voltage is minimized or prevented compared to the rec state. In addition, the transmit module can prevent unequal behavior of components in transmit stages A/D and C/B of the full bridge (Effect 2), so that in the sic state, a change in the common-mode voltage is minimized or prevented compared to the rec state will. This is particularly advantageous since an adequate emission result can only be achieved if, starting from the common mode level of the rec state, the common levels in the dom state and in the sic state match those of the rec state, however, the causes , which lead to the behavior of effect 1 can be different than those lead to effect 2.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Sendemoduls sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Advantageous further configurations of the transmission module are described in the dependent claims.
Die Ausgangsanschlüsse der Vollbrücke können zum Anschluss an einen Abschlusswiderstand des Busses vorgesehen sein. The output connections of the full bridge can be provided for connection to a terminating resistor of the bus.
Möglicherweise ist eine Anzahl n der mindestens zwei Stromstufen für jede der ersten bis vierten Sendestufe dieselbe, wobei n eine natürliche Zahl größer 1 ist. A number n of the at least two current stages may be the same for each of the first to fourth transmission stages, where n is a natural number greater than 1.
In einer Ausgestaltung hat jede der mindestens zwei Stromstufen einen CMOS- Transistor zum Schalten des Widerstands der Stromstufe. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der CMOS-Transistor der Stromstufen der ersten Sendestufe ein PMOS-Transistor, wobei der CMOS-Transistor der Stromstufen der zweiten Sendestufe ein NMOS-Transistor ist, wobei der CMOS- Transistor der Stromstufen der dritten Sendestufe ein PMOS-Transistor ist, und wobei der CMOS-Transistor der Stromstufen der vierten Sendestufe ein NMOS- Transistor ist. In one configuration, each of the at least two current stages has a CMOS transistor for switching the resistance of the current stage. According to one embodiment, the CMOS transistor of the current stages of the first transmission stage is a PMOS transistor, the CMOS transistor of the current stages of the second transmission stage being an NMOS transistor, the CMOS transistor of the current stages of the third transmission stage being a PMOS transistor, and wherein the CMOS transistor of the current stages of the fourth transmit stage is an NMOS transistor.
Hierbei kann jede der ersten bis vierten Sendestufe zudem eine Verpoldiode zum Schutz gegen eine positive Rückspeisung in einem Anschluss für die Busspannungsversorgung und eine negative Rückspeisung von einem Anschluss für Masse, und mindestens eine Kaskode zum Schutz der CMOS- Transistoren aufweisen. Each of the first to fourth transmission stages can also have a polarity reversal diode to protect against positive feedback in a connection for the bus voltage supply and negative feedback from a connection for ground, and at least one cascode to protect the CMOS transistors.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel sind mindestens zwei Kaskoden parallel zueinander geschaltet sind, wobei eine Anzahl y der Kaskoden für jede der ersten bis vierten Sendestufe dieselbe ist, wobei y eine natürliche Zahl größer 1 ist, und wobei der Einschaltwiderstand der mindestens zwei Kaskoden unterschiedlich ist. According to another exemplary embodiment, at least two cascodes are connected in parallel with one another, with a number y of the cascodes being the same for each of the first to fourth transmission stages, with y being a natural number greater than 1, and with the on-resistance of the at least two cascodes being different.
Die Sendemodul kann zudem mindestens ein erstes Strombegrenzungsmodul als Stromquelle, das zwischen einen Anschluss für die Busspannungsversorgung und die Vollbrücke geschaltet ist, und mindestens ein zweites Strombegrenzungsmodul als Stromsenke aufweisen, das zwischen einen Anschluss für Masse und die Vollbrücke geschaltet ist. The transmission module can also have at least a first current-limiting module as a current source, which is connected between a connection for the bus voltage supply and the full bridge, and at least a second current-limiting module as a current sink, which is connected between a connection for ground and the full bridge.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind mindestens zwei erste Strombegrenzungsmodule parallel zueinander geschaltet, deren Einschaltwiderstand unterschiedlich ist, wobei mindestens zwei zweite Strombegrenzungsmodule parallel zueinander geschaltet sind, deren Einschaltwiderstand unterschiedlich ist, und wobei die Anzahl x der ersten Strombegrenzungsmodule gleich der Anzahl x der zweiten Strombegrenzungsmodule ist, wobei x eine natürliche Zahl größer 1 ist. According to one embodiment, at least two first current-limiting modules are connected in parallel to one another, the on-resistance of which is different, with at least two second current-limiting modules being connected in parallel to one another, the on-resistance of which is different, and the number x of the first current-limiting modules is equal to the number x of the second current-limiting modules, where x is a natural number greater than 1.
Das Sendemodul kann zudem eine Ansteuerschaltung zur Ansteuerung von schaltbaren Komponenten der ersten bis vierten Sendestufe in Abhängigkeit von einem digitalen Sendesignal und von einer für das Sendemodul eingestellten Betriebsart aufweisen. Möglicherweise ist die Ansteuerschaltung zum zeitlich gestaffelten und gesteuerten Schalten der Widerstandswerte der mindestens zwei Stromstufen ausgestaltet. The transmission module can also have a control circuit for controlling switchable components of the first to fourth transmission stage depending on a digital transmission signal and an operating mode set for the transmission module. The drive circuit may be designed for the time-staggered and controlled switching of the resistance values of the at least two current stages.
Das zuvor beschriebene Sendemodul kann Teil einer Sende- /Empfangseinrichtung für eine Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem sein, die zudem ein Empfangsmodul zum Empfangen von Signalen von dem Bus aufweist. The transmission module described above can be part of a transmission/reception device for a subscriber station for a serial bus system, which also has a reception module for receiving signals from the bus.
Die Sende-/Empfangseinrichtung kann Teil einer Teilnehmerstation für ein serielles Bussystem sein, die zudem eine Kommunikationssteuereinrichtung aufweist zum Steuern der Kommunikation in dem Bussystem und zur Erzeugung eines digitalen Sendesignals zur Ansteuerung der ersten bis vierten Sendestufe. The transmitting/receiving device can be part of a subscriber station for a serial bus system, which also has a communication control device for controlling communication in the bus system and for generating a digital transmission signal for driving the first to fourth transmission stages.
Möglicherweise ist die Teilnehmerstation für die Kommunikation in einem Bussystem ausgestaltet, in dem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation auf den Bus des Bussystems gewährleistet ist. The subscriber station may be designed for communication in a bus system in which exclusive, collision-free access by a subscriber station to the bus of the bus system is guaranteed at least temporarily.
Die zuvor genannte Aufgabe wird zudem durch ein Verfahren zum Senden von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem mit den Merkmalen von Anspruch 15 gelöst. Das Verfahren wird mit einem Sendemodul ausgeführt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, Erzeugen, mit einer ersten Sendestufe, von Sendeströmen für ein erstes Signal, das auf einen Bus des Bussystems zu senden ist, Erzeugen, mit einer zweiten Sendestufe, von Sendeströmen für ein zweites Signal, das als ein zu dem ersten Signal differentielles Signal auf den Bus zu senden ist, Erzeugen, mit einer dritten Sendestufe, von Sendeströmen für das erste Signal, und Erzeugen, mit einer vierten Sendestufe von Sendeströmen für das zweite Signal, wobei die erste bis vierte Sendestufe in eine Vollbrücke geschaltet sind, bei der die erste und vierte Sendestufe in Reihe geschaltet sind und die dritte und zweite Sendestufe in Reihe geschaltet sind, wobei jede der ersten bis vierten Sendestufe mindestens zwei Stromstufen aufweist, die zueinander parallel geschaltet sind, wobei jede der mindestens zwei Stromstufen einen schaltbaren Widerstand aufweist, und wobei die schaltbaren Widerstände einer Sendestufe unterschiedliche Widerstandswerte haben. The aforementioned object is also achieved by a method for sending differential signals in a serial bus system having the features of claim 15. The method is carried out with a transmission module, the method having the steps of generating, with a first transmission stage, transmission streams for a first signal that is to be sent to a bus of the bus system, generating with a second transmission stage, transmission streams for a second signal, which is to be sent to the bus as a signal that is differential with respect to the first signal, generating, with a third transmission stage, transmission currents for the first signal, and generating, with a fourth transmission stage, transmission currents for the second signal, the first to fourth transmission stages are connected in a full bridge, in which the first and fourth transmission stages are connected in series and the third and second transmission stages are connected in series, each of the first to fourth transmission stages having at least two current stages connected in parallel with one another, wherein each of the at least two current stages has a switchable resistor, and where the switchable resistors of a transmission stage have different resistance values.
Das Verfahren bietet dieselben Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf das Sendemodul genannt sind. The method offers the same advantages as those mentioned above with regard to the transmission module.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen. Further possible implementations of the invention also include combinations of features or embodiments described above or below with regard to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. The person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.
Zeichnungen drawings
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen: The invention is described in more detail below with reference to the attached drawing and using exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; 1 shows a simplified block diagram of a bus system according to a first exemplary embodiment;
Fig. 2 ein Schaubild zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Nachricht, die von einer Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gesendet werden kann; 2 shows a diagram to illustrate the structure of a message that can be sent by a subscriber station of the bus system according to the first exemplary embodiment;
Fig. 3 ein Beispiel für den idealen zeitlichen Verlauf von Bussignalen CAN_H, CAN_L in dem Bussystem von Fig. 1; FIG. 3 shows an example of the ideal time profile of bus signals CAN_H, CAN_L in the bus system of FIG. 1;
Fig. 4 den zeitlichen Verlauf einer Differenzspannung VDIFF, die sich auf dem Bus des Bussystems infolge der Bussignale von Fig. 4 ausbildet; FIG. 4 shows the time profile of a differential voltage VDIFF which forms on the bus of the bus system as a result of the bus signals from FIG. 4;
Fig. 5 ein Beispiel für einen zeitlichen Verlauf eines digitalen Sendesignals, welches in der Arbitrationsphase (SIC- Betriebsart) in Bussignale CAN_H, CAN_L für einen Bus des Bussystems von Fig. 1 umgesetzt werden soll; Fig. 6 den zeitlichen Verlauf der Bussignale CAN_H, CAN_L beim Wechsel zwischen einem rezessiven Buszustand zu einem dominanten Buszustand und zurück zu dem rezessiven Buszustand, die in der Arbitrationsphase (SIC- Betriebsart) aufgrund des Sendesignals von Fig. 5 auf den Bus gesendet werden; 5 shows an example of a time profile of a digital transmission signal which is to be converted into bus signals CAN_H, CAN_L for a bus of the bus system of FIG. 1 in the arbitration phase (SIC operating mode); 6 shows the time profile of the bus signals CAN_H, CAN_L when changing from a recessive bus state to a dominant bus state and back to the recessive bus state, which are sent to the bus in the arbitration phase (SIC operating mode) on the basis of the transmission signal from FIG. 5;
Fig. 7 ein Beispiel für einen zeitlichen Verlauf eines digitalen Sendesignals, welches in der Datenphase in Bussignale CAN_H, CAN_L für den Bus des Bussystems von Fig. 1 umgesetzt werden soll; FIG. 7 shows an example of a time profile of a digital transmission signal which is to be converted in the data phase into bus signals CAN_H, CAN_L for the bus of the bus system from FIG. 1;
Fig. 8 den zeitlichen Verlauf der Bussignale CAN_H, CAN_L, die in der Datenphase aufgrund des Sendesignals von Fig. 6 auf den Bus gesendet werden; FIG. 8 shows the time course of the bus signals CAN_H, CAN_L, which are sent to the bus in the data phase on the basis of the transmission signal from FIG. 6;
Fig. 9 ein Schaltbild eines Sendemoduls für eine Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; 9 shows a circuit diagram of a transmission module for a subscriber station of the bus system according to the first exemplary embodiment;
Fig. 10 ein Zeitdiagramm zur Darstellung der Einschaltung verschiedener Stromstufen einer Sendestufe für ein erstes spezielles Beispiel des Sendemoduls von Fig. 9; FIG. 10 is a timing diagram showing the turn-on of various power stages of a transmit stage for a first specific example of the transmit module of FIG. 9;
Fig. 11 ein Detail einer Sendestufe für ein zweites spezielles Beispiel des Sendemoduls von Fig. 9; und Figure 11 shows a detail of a transmission stage for a second specific example of the transmission module of Figure 9; and
Fig. 12 ein Schaltbild eines Sendemoduls für eine Teilnehmerstation des Bussystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. 12 shows a circuit diagram of a transmission module for a subscriber station of the bus system according to a second exemplary embodiment.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen. In the figures, elements that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols unless otherwise stated.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Description of the exemplary embodiments
Fig. 1 zeigt ein Bussystem 1, das beispielsweise zumindest abschnittsweise ein CAN-Bussystem, ein CAN-FD-Bussystem, usw., sein kann. Das Bussystem 1 kann in einem Fahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug, einem Flugzeug, usw., oder im Krankenhaus usw. Verwendung finden. 1 shows a bus system 1 which, for example, can be a CAN bus system, a CAN FD bus system, etc., at least in sections. The bus system 1 can be used in a vehicle, particularly an automobile, an airplane, etc., or in a hospital, etc.
In Fig. 1 hat das Bussystem 1 eine Vielzahl von Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die jeweils an einen Bus 40 oder Busleitung mit einer ersten Busader 41 und einer zweiten Busader 42 angeschlossen sind. Die Busadern 41, 42 können auch CAN_H und CAN_L für die Signale auf dem Bus 40 genannt werden. Über den Bus 40 können Nachrichten 45, 46, 47 in der Form von Signalen zwischen den einzelnen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 übertragen werden. Die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 können beispielsweise Steuergeräte oder Anzeigevorrichtungen eines Kraftfahrzeugs sein. In FIG. 1, the bus system 1 has a large number of subscriber stations 10, 20, 30, which are each connected to a bus 40 or bus line with a first bus wire 41 and a second bus wire 42. The bus cores 41, 42 can also be called CAN_H and CAN_L for the signals on the bus 40. Messages 45, 46, 47 in the form of signals can be transmitted between the individual subscriber stations 10, 20, 30 via the bus 40. The subscriber stations 10, 20, 30 can be, for example, control devices or display devices of a motor vehicle.
Wie in Fig. 1 gezeigt, haben die Teilnehmerstationen 10, 30 jeweils eine Kommunikationssteuereinrichtung 11 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 12. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 hat ein Sendemodul 121 und ein Empfangsmodul 122. As shown in Fig. 1, the subscriber stations 10, 30 each have a communication control device 11 and a transceiver 12. The transceiver 12 has a transmit module 121 and a receive module 122.
Die Teilnehmerstation 20 hat eine Kommunikationssteuereinrichtung 21 und eine Sende-/Empfangseinrichtung 22. Die Sende-/Empfangseinrichtung 22 hat ein Sendemodul 221 und ein Empfangsmodul 222. Subscriber station 20 has a communication control device 21 and a transceiver 22. Transceiver 22 has a transmit module 221 and a receive module 222.
Die Sende-/Empfangseinrichtungen 12 der Teilnehmerstationen 10, 30 und die Sende-/Empfangseinrichtung 22 der Teilnehmerstation 20 sind jeweils direkt an den Bus 40 angeschlossen, auch wenn dies in Fig. 1 nicht dargestellt ist. The transmitting/receiving devices 12 of the subscriber stations 10, 30 and the transmitting/receiving device 22 of the subscriber station 20 are each connected directly to the bus 40, even if this is not shown in FIG.
Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11, 21 dienen jeweils zur Steuerung einer Kommunikation der jeweiligen Teilnehmerstation 10, 20, 30 über den Bus 40 mit mindestens einer anderen Teilnehmerstation der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, die an den Bus 40 angeschlossen sind. The communication control devices 11, 21 are each used to control communication between the respective subscriber station 10, 20, 30 via the bus 40 and at least one other subscriber station of the subscriber stations 10, 20, 30 that are connected to the bus 40.
Die Kommunikationssteuereinrichtungen 11 erstellen und lesen erste Nachrichten 45, 47, die beispielsweise modifizierte CAN Nachrichten 45, 47 sind. Hierbei sind die modifizierten CAN Nachrichten 45, 47 beispielsweise auf der Grundlage des CAN SIC-Formats oder des CAN XL-Formats aufgebaut. Die Sende-/Empfangseinrichtung 12 dient zum Senden und Empfangen der Nachrichten 45, 47 von dem Bus. Das Sendemodul 121 empfängt ein von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 für eine der Nachrichten 45, 47 erstelltes digitales Sendesignal TxD und setzt dieses in Signale auf den Bus 40 um. Das Empfangsmodul 121 empfängt auf dem Bus 40 gesendete Signale entsprechend den Nachrichten 45 bis 47 und erzeugt daraus ein digitales Empfangssignal RxD.The communication control devices 11 create and read first messages 45, 47, which are modified CAN messages 45, 47, for example. In this case, the modified CAN messages 45, 47 are constructed, for example, on the basis of the CAN SIC format or the CAN XL format. The transceiver 12 is used to send and receive the Messages 45, 47 from the bus. The transmission module 121 receives a digital transmission signal TxD created by the communication control device 11 for one of the messages 45, 47 and converts this into signals on the bus 40. The reception module 121 receives signals sent on the bus 40 in accordance with the messages 45 to 47 and generates a digital reception signal RxD from them.
Das Empfangsmodul 122 sendet das Empfangssignal RxD an die Kommunikationssteuereinrichtung 11. The reception module 122 sends the reception signal RxD to the communication control device 11.
Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 kann wie ein herkömmlicher CAN- Controller nach ISO 11898-1:2015 ausgeführt sein, d.h. wie ein CAN FD toleranter Classical CAN-Controller oder ein CAN FD Controller. Die Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstellt und liest zweite Nachrichten 46, beispielsweise CAN FD-Nachrichten 46. Die Sende-/Empfangseinrichtung 22 dient zum Senden und Empfangen der Nachrichten 46 von dem Bus 40. Das Sendemodul 221 empfängt ein von der Kommunikationssteuereinrichtung 21 erstelltes digitales Sendesignal TxD und setzt dieses in Signale für eine Nachricht 46 auf den Bus 40 um. Das Empfangsmodul 221 empfängt auf dem Bus 40 gesendete Signale entsprechend den Nachrichten 45 bis 47 und erzeugt daraus ein digitales Empfangssignal RxD. Ansonsten kann die Sende- /Empfangseinrichtung 22 wie ein herkömmlicher CAN-Transceiver ausgeführt sein. The communication control device 21 can be designed like a conventional CAN controller according to ISO 11898-1:2015, i.e. like a CAN FD tolerant Classical CAN controller or a CAN FD controller. The communication control device 21 creates and reads second messages 46, for example CAN FD messages 46. The transceiver 22 is used to send and receive the messages 46 from the bus 40. The transmission module 221 receives a digital transmission signal TxD and created by the communication control device 21 converts this into signals for a message 46 on the bus 40. The reception module 221 receives signals sent on the bus 40 in accordance with the messages 45 to 47 and generates a digital reception signal RxD from them. Otherwise, the transceiver 22 can be designed like a conventional CAN transceiver.
Zum Senden der Nachrichten 45, 47 mit CAN XL oder CAN SIC werden bewährte Eigenschaften übernommen, die für die Robustheit und Anwenderfreundlichkeit von CAN und CAN FD verantwortlich sind, insbesondere Rahmenstruktur mit Identifier und Arbitrierung nach dem bekannten CSMA/CR-Verfahren. Das CSMA/CR-Verfahren hat zur Folge, dass es sogenannte rezessive Zustände auf dem Bus 40 geben muss, welche von anderen Teilnehmerstationen 10, 20, 30 mit dominanten Pegeln oder dominanten Zuständen auf dem Bus 40 überschrieben werden können. For sending the messages 45, 47 with CAN XL or CAN SIC, proven properties are adopted that are responsible for the robustness and user-friendliness of CAN and CAN FD, in particular frame structure with identifier and arbitration according to the known CSMA/CR method. The consequence of the CSMA/CR method is that there must be so-called recessive states on the bus 40 which can be overwritten by other subscriber stations 10, 20, 30 with dominant levels or dominant states on the bus 40.
Mit den beiden Teilnehmerstationen 10, 30 ist eine Bildung und dann Übertragung von Nachrichten 45 mit verschiedenen CAN-Formaten, insbesondere dem CAN FD Format oder dem CAN SIC Format oder dem CAN XL Format sowie der Empfang solcher Nachrichten 45 realisierbar, wie nachfolgend genauer beschrieben. Fig. 2 zeigt für die Nachricht 45 einen Rahmen 450, der insbesondere ein CAN XL Rahmen ist, wie er von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 für die Sende-/Empfangseinrichtung 12 zum Senden auf den Bus 40 bereitgestellt wird. Hierbei erstellt die Kommunikationssteuereinrichtung 11 den Rahmen 450 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel als kompatibel mit CAN FD. Alternativ ist der Rahmen 450 kompatibel zu CAN SIC. The two subscriber stations 10, 30 can be used to form and then transmit messages 45 with different CAN formats, in particular the CAN FD format or the CAN SIC format or the CAN XL format, and to receive such messages 45, as described in more detail below. 2 shows a frame 450 for the message 45, which is in particular a CAN XL frame, as is provided by the communication control device 11 for the transceiver 12 for transmission onto the bus 40. Here, in the present exemplary embodiment, the communication control device 11 creates the frame 450 as compatible with CAN FD. Alternatively, the frame 450 is compatible with CAN SIC.
Gemäß Fig. 2 ist der Rahmen 450 für die CAN-Kommunikation auf dem Bus 40 in unterschiedliche Kommunikationsphasen 451, 452 unterteilt, nämlich eine Arbitrationsphase 451 (erste Kommunikationsphase) und eine Datenphase 452 (zweite Kommunikationsphase). Der Rahmen 450 hat, nach einem Startbit SOF, ein Arbitrationsfeld 453, ein Steuerfeld 454, ein Datenfeld 455, ein Prüfsummenfeld 456 und ein Rahmenabschlussfeld 457. According to FIG. 2, the frame 450 for the CAN communication on the bus 40 is divided into different communication phases 451, 452, namely an arbitration phase 451 (first communication phase) and a data phase 452 (second communication phase). The frame 450 has, after a start bit SOF, an arbitration field 453, a control field 454, a data field 455, a checksum field 456 and a frame termination field 457.
In der Arbitrationsphase 451 wird mit Hilfe eines Identifizierers (ID) mit beispielsweise Bits ID28 bis ID18 in dem Arbitrationsfeld 453 bitweise zwischen den Teilnehmerstationen 10, 20, 30 ausgehandelt, welche Teilnehmerstation 10, 20, 30 die Nachricht 45, 46 mit der höchsten Priorität senden möchte und daher für die nächste Zeit zum Senden in der anschließenden Datenphase 452 einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 bekommt. In der Arbitrationsphase 451 wird ein Physical Layer wie bei CAN und CAN-FD verwendet. Der Physical Layer entspricht der Bitübertragungsschicht oder Schicht 1 des bekannten OSI-Modells (Open Systems Interconnection Modell). In the arbitration phase 451, an identifier (ID) with, for example, bits ID28 to ID18 in the arbitration field 453 is used to negotiate bit by bit between the subscriber stations 10, 20, 30 as to which subscriber station 10, 20, 30 is sending the message 45, 46 with the highest priority wants and therefore gets exclusive access to the bus 40 of the bus system 1 for the next time for sending in the subsequent data phase 452. In the arbitration phase 451, a physical layer is used as in CAN and CAN-FD. The physical layer corresponds to the physical layer or layer 1 of the well-known OSI model (Open Systems Interconnection model).
Ein wichtiger Punkt während der Phase 451 ist, dass das bekannte CSMA/CR- Verfahren Verwendung findet, welches gleichzeitigen Zugriff der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 auf den Bus 40 erlaubt, ohne dass die höher priorisierte Nachricht 45, 46 zerstört wird. Dadurch können dem Bussystem 1 relativ einfach weitere Bus-Teilnehmerstationen 10, 20, 30 hinzugefügt werden, was sehr vorteilhaft ist. An important point during phase 451 is that the known CSMA/CR method is used, which allows subscriber stations 10, 20, 30 to access the bus 40 simultaneously without the higher-priority message 45, 46 being destroyed. As a result, further bus subscriber stations 10, 20, 30 can be added to the bus system 1 relatively easily, which is very advantageous.
Das CSMA/CR-Verfahren hat zur Folge, dass es sogenannte rezessive Zustände auf dem Bus 40 geben muss, welche von anderen Teilnehmerstationen 10, 20,The consequence of the CSMA/CR method is that there must be so-called recessive states on the bus 40 which are detected by other subscriber stations 10, 20,
30 mit dominanten Pegeln oder dominanten Zuständen auf dem Bus 40 überschrieben werden können. Im rezessiven Zustand herrschen an der einzelnen Teilnehmerstation 10, 20, 30 hochohmige Verhältnisse, was in Kombination mit den Parasiten der Busbeschaltung längere Zeitkonstanten zur Folge hat. Dies führt zu einer Begrenzung der maximalen Bitrate des heutigen CAN-FD-Physical-Layer auf derzeit etwa 2 Megabit pro Sekunde im realen Fahrzeug- Einsatz. 30 can be overwritten with dominant levels or dominant states on the bus 40. In the recessive state prevail at the individual subscriber stations 10, 20, 30 have high-impedance conditions, which, in combination with the parasites of the bus wiring, results in longer time constants. This leads to a limitation of the maximum bit rate of today's CAN FD physical layer to around 2 megabits per second in real vehicle use.
In der Datenphase 452 werden neben einem Teil des Steuerfelds 454 die Nutzdaten des CAN-XL-Rahmens 450 bzw. der Nachricht 45 aus dem Datenfeld 455 sowie das Prüfsummenfeld 456 gesendet. In dem Prüfsummenfeld 456 kann eine Prüfsumme über die Daten der Datenphase 452 einschließlich der Stuffbits enthalten sein, die vom Sender der Nachricht 45 nach jeweils einer vorbestimmten Anzahl von gleichen Bits, insbesondere 10 gleichen Bits, als inverses Bit eingefügt werden. Am Ende der Datenphase 452 wird wieder in die Arbitrationsphase 451 zurückgeschaltet. In the data phase 452, in addition to part of the control field 454, the user data of the CAN-XL frame 450 or the message 45 from the data field 455 and the checksum field 456 are sent. A checksum over the data of the data phase 452 including the stuff bits can be contained in the checksum field 456, which the sender of the message 45 inserts as an inverse bit after a predetermined number of identical bits, in particular 10 identical bits. At the end of the data phase 452, the arbitration phase 451 is switched back to.
In einem Endefeld in der Rahmenabschlussphase 457 kann mindestens ein Acknowledge-Bit enthalten sein. Außerdem kann eine Folge von 11 gleichen Bits vorhanden sein, welche das Ende des CAN XL-Rahmens 450 anzeigen. Mit dem mindestens einen Acknowledge-Bit kann mitgeteilt werden, ob ein Empfänger in dem empfangenen CAN XL- Rahmen 450 bzw. der Nachricht 45 einen Fehler entdeckt hat oder nicht. At least one acknowledge bit may be included in an end field in the frame completion phase 457 . There may also be a sequence of 11 same bits indicating the end of the CAN XL frame 450. The at least one acknowledge bit can be used to communicate whether a receiver has discovered an error in the received CAN XL frame 450 or the message 45 or not.
Ein Sender der Nachricht 45 beginnt ein Senden von Bits der Datenphase 452 auf den Bus 40 erst, wenn die Teilnehmerstation 10 als der Sender die Arbitration gewonnen hat und die Teilnehmerstation 10 als Sender damit zum Senden einen exklusiven Zugriff auf den Bus 40 des Bussystems 1 hat. A sender of the message 45 does not start sending bits of the data phase 452 to the bus 40 until the subscriber station 10 as the sender has won the arbitration and the subscriber station 10 as the sender thus has exclusive access to the bus 40 of the bus system 1 for sending .
Somit verwenden die Teilnehmerstationen 10, 30 in der Arbitrationsphase 451 als erster Kommunikationsphase teilweise, insbesondere bis zum FDF-Bit (inklusive), ein von CAN/CAN-FD bekanntes Format gemäß der ISO11898-l:2015. Jedoch ist im Vergleich zu CAN oder CAN FD in der Datenphase 452 als zweiter Kommunikationsphase eine Steigerung der Netto-Datenübertragungsrate, insbesondere auf über 10 Megabit pro Sekunde möglich. Außerdem ist ein Anheben der Größe der Nutzdaten pro Rahmen, insbesondere auf etwa 2kbyte oder einen beliebigen anderen Wert möglich. Fig. 3 zeigt auf der linken Seite, dass die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in der Arbitrationsphase 451 Signale CAN_H, CAN_L auf den Bus 40 senden, die abwechselnd mindestens einen dominanten Zuständ 401 oder mindestens einen rezessiven Zustand 402 haben. Nach der Arbitration in der Arbitrationsphase 451 steht eine der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 als Gewinner fest. Angenommen, die Teilnehmerstation 10 hat die Arbitration gewonnen. Dann schaltet die Sende- /Empfangseinrichtung 12 der Teilnehmerstation 10 ihren Physical Layer am Ende der Arbitrationsphase 451 von einer ersten Betriebsart (SLOW) in eine zweite Betriebsart (FAST_TX) um, da die Teilnehmerstation 10 in der Datenphase 452 Sender der Nachricht 45 ist. Das Sendemodul 121 erzeugt dann in der Datenphase 452 bzw. in der zweiten Betriebsart (FAST_TX) abhängig von einem Sendesignal TxD nacheinander und somit seriell die Zustände L0 oder LI für die Signale CAN_H,Thus, in the arbitration phase 451, the subscriber stations 10, 30 partially use a format known from CAN/CAN-FD in accordance with ISO11898-1:2015 as the first communication phase, in particular up to the FDF bit (inclusive). However, compared to CAN or CAN FD in the data phase 452 as the second communication phase, the net data transmission rate can be increased, in particular to more than 10 megabits per second. In addition, it is possible to increase the size of the user data per frame, in particular to around 2 kbyte or any other value. 3 shows on the left side that the subscriber stations 10, 20, 30 send signals CAN_H, CAN_L to the bus 40 in the arbitration phase 451, which alternately have at least one dominant state 401 or at least one recessive state 402. After the arbitration in the arbitration phase 451, one of the subscriber stations 10, 20, 30 is the winner. Assume that subscriber station 10 has won the arbitration. Then the transceiver 12 of the subscriber station 10 switches its physical layer at the end of the arbitration phase 451 from a first operating mode (SLOW) to a second operating mode (FAST_TX), since the subscriber station 10 is the sender of the message 45 in the data phase 452. In the data phase 452 or in the second operating mode (FAST_TX), the transmission module 121 then generates the states L0 or LI for the signals CAN_H,
CAN_L auf dem Bus 40. Die Frequenz der Signale CAN_H, CAN_L kann in der Datenphase 452 gesteigert sein, wie auf der rechten Seite in Fig. 3 gezeigt. Somit ist die Netto-Datenübertragungsrate in der Datenphase 452 im Vergleich zu der Arbitrationsphase 451 gesteigert. Dagegen schaltet die Sende-/Empfangseinrichtung 12 der Teilnehmerstation 30 ihren Physical Layer am Ende der Arbitrationsphase 451 von der ersten Betriebsart (SLOW) in eine dritte Betriebsart (FAST_RX) um, da die Teilnehmerstation 30 in der Datenphase 452 nur Empfänger, also kein Sender, des Rahmens 450 ist. Nach dem Ende der Arbitrationsphase 451 schalten alle Sende- /Empfangseinrichtungen 12 der Teilnehmerstationen 10, 30 ihre Betriebsart in die erste Betriebsart (SLOW) um. Somit schalten alle Sende-/Empfangseinrichtungen 12 auch ihren Physical Layer um. CAN_L on the bus 40. The frequency of the signals CAN_H, CAN_L may be increased in the data phase 452 as shown on the right side in FIG. Thus, the net data transfer rate in the data phase 452 is increased compared to the arbitration phase 451. In contrast, the transceiver 12 of the subscriber station 30 switches its physical layer at the end of the arbitration phase 451 from the first mode (SLOW) to a third mode (FAST_RX), since the subscriber station 30 in the data phase 452 only receives, i.e. no transmitter, of the frame is 450. After the end of the arbitration phase 451, all transmitting/receiving devices 12 of the subscriber stations 10, 30 switch their operating mode to the first operating mode (SLOW). Thus, all transceivers 12 also switch their physical layer.
Gemäß Fig. 4 bildet sich in der Arbitrationsphase 451 im idealen Fall auf dem Bus 40 ein Differenzsignal VDIFF = CAN_H - CAN_L mit Werten von VDIFF = 2V für dominante Zustände 401 und VDIFF = 0V für rezessive Zustände 402. Dies ist auf der linken Seite in Fig. 4 gezeigt. Dagegen bildet sich in der Datenphase 452 auf dem Bus 40 ein Differenzsignal VDIFF = CAN_H - CAN_L mit Zuständen L0, LI aus, wie auf der rechten Seite in Fig. 4 gezeigt. Der Zustand L0 hat einen Wert VDIFF = IV. Der Zustand LI hat einen Wert VDIFF = -IV. Das Empfangsmodul 122 kann die Zustände 401, 402 und L0, LI jeweils mit den Empfangsschwellen unterscheiden, die in den Bereichen TH_T1, TH_T2, TH_T3 liegen. Dabei verwendet das Empfangsmodul 122 zumindest die Empfangsschwelle TI von beispielsweise 0,7 V in der Arbitrationsphase 451. Das Empfangsmodul 122 verwendet die Empfangsschwelle T2 von beispielsweise -0,35 V beispielsweise in der Arbitrationsphase 451, gegebenenfalls jedoch auch in der Datenphase 452. Die Empfangsschwelle T3 von beispielsweise 0,0 V wird in der Datenphase 452 verwendet. Bei der Umschaltung zwischen der ersten bis dritten Betriebsart (SLOW, FAST_TX, FAST_RX), die zuvor in Bezug auf Fig. 3 beschrieben sind, schaltet das Empfangsmodul 122 jeweils die Empfangsschwellen um. 4 forms in the arbitration phase 451 in the ideal case on the bus 40, a difference signal VDIFF = CAN_H - CAN_L with values of VDIFF = 2V for dominant states 401 and VDIFF = 0V for recessive states 402. This is on the left side in 4 shown. In contrast, a differential signal VDIFF=CAN_H−CAN_L with states L0, LI is formed on bus 40 in data phase 452, as shown on the right-hand side in FIG. State L0 has a value VDIFF = IV. State LI has a value VDIFF = -IV. The receiving module 122 can distinguish between the states 401, 402 and L0, LI with the receiving thresholds that are in the ranges TH_T1, TH_T2, TH_T3. The receiving module uses 122 at least the reception threshold TI of, for example, 0.7 V in the arbitration phase 451. The reception module 122 uses the reception threshold T2 of, for example, -0.35 V, for example in the arbitration phase 451, but possibly also in the data phase 452. The reception threshold T3 of, for example, 0, 0V is used in the data phase 452. When switching between the first to third operating modes (SLOW, FAST_TX, FAST_RX), which are described above with reference to FIG. 3 , the receiving module 122 switches the receiving thresholds in each case.
Fig. 5 zeigt ein Beispiel für einen Teil des digitalen Sendesignals TxD, welches das Sendemodul 121 in der Arbitrationsphase 451 von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 empfängt, und daraus die Signale CAN_H, CAN_L für den Bus 40 erzeugt. In Fig. 5 wechselt das Sendesignal TxD von einem Zustand LW (Niedrig = Low) zu einem Zustand Hl (Hoch = High) und wieder zurück zu dem Zustand LW (Niedrig = Low). 5 shows an example of a part of the digital transmission signal TxD, which the transmission module 121 receives from the communication control device 11 in the arbitration phase 451 and generates the signals CAN_H, CAN_L for the bus 40 therefrom. In FIG. 5, the transmission signal TxD changes from a state LW (low=low) to a state H1 (high=high) and back to the state LW (low=low).
Wie in Fig. 6 genauer gezeigt, erzeugt das Sendemodul 121 für das Sendesignal TxD von Fig. 5 die Signale CAN_H, CAN_L für die Busadern 41, 42 derart, dass zusätzlich ein Zustand 403 (sic) vorhanden ist. Der Zustand 403 (sic) kann unterschiedlich lang sein, wie mit dem Zustand 403_0 (sic) beim Übergang von dem Zustand 402 (rec) zu dem Zustand 401 (dom) gezeigt und dem Zustand 403_1 (sic) beim Übergang von dem Zustand 401 (dom) zu dem Zustand 402 (rec) gezeigt. Der Zustand 403_0 (sic) ist zeitlich kürzer als der Zustand 403_1 (sic). Um Signale gemäß Fig. 6 zu erzeugen, wird das Sendemodul 121 in eine SIC- Betriebsart (SIC-Mode) geschaltet. As shown in more detail in FIG. 6, the transmission module 121 for the transmission signal TxD from FIG. 5 generates the signals CAN_H, CAN_L for the bus cores 41, 42 in such a way that a state 403 (sic) is also present. State 403 (sic) can have different lengths, as shown with state 403_0 (sic) when transitioning from state 402 (rec) to state 401 (dom) and state 403_1 (sic) when transitioning from state 401 ( dom) to state 402 (rec). State 403_0 (sic) is shorter in time than state 403_1 (sic). In order to generate signals according to FIG. 6, the transmission module 121 is switched to a SIC operating mode (SIC mode).
Das Durchlaufen des kurzen sic-Zustands 403_0 ist in der CiA610-3 nicht gefordert und der Zustand ist abhängig von der Art der Implementierung. Die zeitliche Dauer des „langen“ Zustands 403_1 (sic) ist für CAN-SIC als auch für die SIC- Betriebsart bei CAN-XL spezifiziert als t_sic < 530ns, beginnend mit der steigenden Flanke an dem Sendesignal TxD von Fig. 5. Going through the short sic state 403_0 is not required in CiA610-3 and the state depends on the type of implementation. The duration of the "long" state 403_1 (sic) is specified for CAN-SIC as well as for the SIC operating mode in CAN-XL as t_sic < 530ns, beginning with the rising edge on the transmit signal TxD of Fig. 5.
Das Sendemodul 121 soll im „langen“ Zustand 403_1 (sic) die Impedanz zwischen den Busadern 41 (CANH) und 42 (CANL) möglichst gut an den charakteristischen Wellenwiderstand Zw der verwendeten Busleitung anpassen. Hierbei gilt Zw=1000hm oder 1200hm. Diese Anpassung verhindert Reflexionen und lässt somit den Betrieb bei höheren Bitraten zu. Zur Vereinfachung wird nachfolgend immer von dem Zustand 403 (sic) oder sic- Zustand 403 gesprochen. Das Sendemodul 121 kann zur Erzeugung von Signalen für den Bus 40 für die folgenden CAN-Typen verwendet werden: CAN-FD, CAN-SIC und CAN-XL.
Figure imgf000018_0001
In the “long” state 403_1 (sic), the transmission module 121 should match the impedance between the bus cores 41 (CANH) and 42 (CANL) as well as possible to the characteristic wave impedance Zw of the bus line used. Zw=1000hm or 1200hm applies here. This adjustment prevents reflections and thus allows operation at higher bit rates. For the sake of simplicity, the term 403 (sic) or sic state 403 is always used below. The transmission module 121 can be used to generate signals for the bus 40 for the following CAN types: CAN-FD, CAN-SIC and CAN-XL.
Figure imgf000018_0001
Tabelle 1: CAN_Typen für Sendemodul 121 Somit kann der Sendemodul-Zustand sic nicht nur bei CAN-SIC oder CAN-XLTable 1: CAN_Typen for transmission module 121 Thus, the transmission module status can be seen not only with CAN-SIC or CAN-XL
(xl_sic) erzeugt werden. Der Sendemodul-Zustand sic kann zudem bei CAN-FD erzeugt werden. In CAN-FD kann die Zeit für den Sendemodul-Zustand sic jedoch kürzer sein als bei CAN-SIC oder CAN-XL. Fig. 7 zeigt ein Beispiel für einen anderen Teil des digitalen Sendesignals TxD, welches das Sendemodul 121 in der Datenphase 452 von der Kommunikationssteuereinrichtung 11 empfängt, und daraus die Signale CAN_H, CAN_L für den Bus 40 erzeugt. In Fig. 7 wechselt das Sendesignal TxD mehrmals von Zustand Hl (Hoch = High) zu einem Zustand LW (Niedrig = Low) und wieder zu einem Zustand Hl (Hoch = High) und so weiter. (xl_sic) are generated. The transmission module status sic can also be generated with CAN FD. In CAN-FD, however, the time for the transmit module status sic can be shorter than in CAN-SIC or CAN-XL. 7 shows an example of another part of the digital transmission signal TxD, which the transmission module 121 receives from the communication control device 11 in the data phase 452 and generates the signals CAN_H, CAN_L for the bus 40 therefrom. In FIG. 7, the transmission signal TxD changes several times from state HI (high=high) to state LW (low=low) and again to state HI (high=high) and so on.
Wie in Fig. 8 genauer gezeigt, erzeugt das Sendemodul 121 für das Sendesignal TxD von Fig. 7 die Signale CAN_H, CAN_L für die Busadern 41, 42 derart, dass sich der Zustand LO für einen Zustand LW (Niedrig = Low) ausbildet. Zudem bildet sich der Zustand LI für einen Zustand Hl (Hoch = High) aus. As shown in more detail in FIG. 8, the transmission module 121 generates the signals CAN_H, CAN_L for the bus cores 41, 42 for the transmission signal TxD from FIG the LO state develops for a LW (low = low) state. In addition, the state LI forms for a state H1 (high=high).
Fig. 9 zeigt den grundlegenden Aufbau des Sendemoduls 121 für eine der Teilnehmerstationen 10, 30. Das Sendemodul 12 kann Signale CAN_H, CAN_L gemäß Fig. 5 mit den Zuständen 401, 402, 403 und Signale CAN_H, CAN_L gemäß Fig. 8 mit den Zuständen LO, LI erzeugen. Fig. 9 shows the basic structure of the transmission module 121 for one of the subscriber stations 10, 30. The transmission module 12 can signals CAN_H, CAN_L according to FIG. 5 with the states 401, 402, 403 and signals CAN_H, CAN_L according to FIG. 8 with the states Generate LO, LI.
Das Sendemodul 121 hat vier Sendestufen, nämlich eine erste Sendestufe 121A, eine zweite Sendestufe 121B, eine dritte Sendestufe 121C und eine vierte Sendestufe 121D. Wie in Fig. 9 gezeigt, sind die Sendestufen 121A bis 121D als Vollbrücke verschaltet. Zudem hat das Sendemodul 121 Strombegrenzungsmodule 1211, 1212. Die Ansteuerung der Strombegrenzungsmodule 1211, 1212 und von nachfolgend genauer bezeichneten Komponenten der Sendestufen 121 A bis 121 D erfolgt über mindestens eine Steuereinrichtung 124. Mindestens eine Steuereinrichtung 124 sendet mindestens ein Signal an Steueranschlüsse 125, an welchen die Strombegrenzungsmodule 1211, 1212 und/oder die Komponenten der Sendestufen 121A bis 121D angeschlossen sind. Der Übersichtlichkeit halber sind in Fig. 9 nicht alle Leitungsverbindungen hierfür dargestellt. The transmission module 121 has four transmission stages, namely a first transmission stage 121A, a second transmission stage 121B, a third transmission stage 121C and a fourth transmission stage 121D. As shown in FIG. 9, the transmission stages 121A to 121D are connected as a full bridge. In addition, the transmission module 121 has current-limiting modules 1211, 1212. The current-limiting modules 1211, 1212 and components of the transmission stages 121 A to 121 D, which are described in more detail below, are controlled via at least one control device 124. At least one control device 124 sends at least one signal to control connections 125, to to which the current-limiting modules 1211, 1212 and/or the components of the transmission stages 121A to 121D are connected. For the sake of clarity, not all line connections for this are shown in FIG.
Das Sendemodul 121 ist an den Bus 40 angeschlossen, genauer gesagt dessen erste Busader 41 für CAN_H oder CAN-XL_H und dessen zweite Busader 42 für CAN_L oder CAN-XL_L. Jede der Sendestufen 121A bis 121D ist an den Bus 40 angeschlossen. The transmission module 121 is connected to the bus 40, more precisely its first bus wire 41 for CAN_H or CAN-XL_H and its second bus wire 42 for CAN_L or CAN-XL_L. Each of the transmission stages 121A to 121D is connected to the bus 40.
Über mindestens einen Anschluss 43 erfolgt die Spannungsversorgung zum Versorgen der ersten und zweiten Busader 41, 42 mit elektrischer Energie, insbesondere mit der Spannung CAN-Supply von üblicherweise 5V. Die Verbindung mit Masse bzw. CAN_GND ist über einen Anschluss 44 realisiert.The power supply for supplying the first and second bus wires 41, 42 with electrical energy, in particular with the CAN supply voltage of usually 5V, takes place via at least one connection 43. The connection to ground or CAN_GND is implemented via a connection 44.
Die erste und zweite Busader 41, 42 sind mit einem Abschlusswiderstand 49 terminiert. Der Abschlusswiderstand 49 ist in die Vollbrücke als externer Lastwiderstand geschaltet. Der Widerstand 49 ist in den Brückenzweig zwischen die Anschlüsse für die Busadern 41, 42 geschaltet. Die erste Sendestufe 121A von Fig. 9 hat eine Verpoldiode D_A, einen Transistor HVP_A und eine Parallelschaltung 121A1, bei der eine erste bis n-te Stromstufe parallel geschaltet ist, wobei n eine natürliche Zahl > 1 ist. Zudem ist eine Ansteuerschaltung T_A vorhanden. Die erste Stromstufe hat eine Serienschaltung aus einem Widerstand R_A1 und einem Transistor P_A1. Die n- te Stromstufe hat eine Serienschaltung aus einem Widerstand R_An und einem Transistor P_An. Der Transistor HVP_A kann ein CMOS-Transistor sein, insbesondere ein PMOS-Transistor. Die Transistoren P_A1 bis P_An sind CMOS-Transistoren, insbesondere PMOS-Transistoren. Die Abkürzung „CMOS“ bezeichnet ein Halbleiterelement, bei dem sowohl p- Kanal- als auch n-Kanal- MOSFETs auf einem gemeinsamen Substrat verwendet werden. Die Abkürzung CMOS steht für die englische Bezeichnung „Complementary metal-oxide- semiconductor“, was übersetzt bedeutet „komplementärer/ sich ergänzender Metall-Oxid-Halbleiter“. Die Abkürzung „MOSFET“ steht für Metall-Oxid- Feldeffekttransistor. Die Ansteuerschaltung T_A steuert die Transistoren P_A1 bis P_An der ersten bis n-ten Stromstufe gemäß dem Sendesignal TxD und der eingestellten Betriebsart SIC, FAST_TX des Sendemoduls 121 an. The first and second bus wires 41, 42 are terminated with a terminating resistor 49. The terminating resistor 49 is connected to the full bridge as an external load resistor. The resistor 49 is connected in the bridge branch between the connections for the bus wires 41, 42. The first transmission stage 121A of FIG. 9 has a polarity reversal diode D_A, a transistor HVP_A and a parallel circuit 121A1 in which a first through n-th current stage are connected in parallel, where n is a natural number >1. A control circuit T_A is also present. The first current stage has a series connection of a resistor R_A1 and a transistor P_A1. The nth current stage has a series circuit made up of a resistor R_An and a transistor P_An. The transistor HVP_A can be a CMOS transistor, in particular a PMOS transistor. The transistors P_A1 to P_An are CMOS transistors, in particular PMOS transistors. The acronym "CMOS" denotes a semiconductor device that uses both p-channel and n-channel MOSFETs on a common substrate. The abbreviation CMOS stands for the English term "Complementary metal-oxide-semiconductor", which means "complementary / complementary metal-oxide-semiconductor". The abbreviation "MOSFET" stands for metal oxide field effect transistor. The control circuit T_A controls the transistors P_A1 to P_An of the first to the nth current stage in accordance with the transmission signal TxD and the set operating mode SIC, FAST_TX of the transmission module 121 .
Die zweite Sendestufe 121B von Fig. 9 hat eine Verpoldiode D_B, einen Transistor HVN_B und eine Parallelschaltung 121B1, bei der eine erste bis n-te Stromstufe parallel geschaltet ist, wobei n die natürliche Zahl > 1 ist. Zudem ist eine Ansteuerschaltung T_B vorhanden. Die erste Stromstufe S1 hat eine Serienschaltung aus einem Widerstand R_B1 und einem Transistor N_B1. Die n- te Stromstufe hat eine Serienschaltung aus einem Widerstand R_Bn und einem Transistor N_Bn. Der Transistor HVP_B kann ein CMOS-Transistor sein, insbesondere ein NMOS-Transistor. Die Transistoren N_B1 bis N_Bn sind CMOS-Transistoren, insbesondere NMOS-Transistoren. Die Ansteuerschaltung T_B steuert die Transistoren N_B1 bis N_Bn der ersten bis n-ten Stromstufe gemäß dem Sendesignal TxD und der eingestellten Betriebsart SIC, FAST_TX des Sendemoduls 121 an. The second transmission stage 121B of FIG. 9 has a polarity reversal diode D_B, a transistor HVN_B and a parallel circuit 121B1 in which a first to n-th current stage is connected in parallel, where n is the natural number>1. A control circuit T_B is also present. The first current stage S1 has a series circuit made up of a resistor R_B1 and a transistor N_B1. The nth current stage has a series connection of a resistor R_Bn and a transistor N_Bn. The transistor HVP_B can be a CMOS transistor, in particular an NMOS transistor. The transistors N_B1 to N_Bn are CMOS transistors, in particular NMOS transistors. The control circuit T_B controls the transistors N_B1 to N_Bn of the first to the nth current stage according to the transmission signal TxD and the set operating mode SIC, FAST_TX of the transmission module 121 .
Die dritte Sendestufe 121C von Fig. 9 hat eine Verpoldiode D_C, einen Transistor HVP_C und eine Parallelschaltung 121C1, bei der eine erste bis n-te Stromstufe parallel geschaltet ist, wobei n die natürliche Zahl > 1 ist. Zudem ist eine Ansteuerschaltung T_C vorhanden. Die erste Stromstufe hat eine Serienschaltung aus einem Widerstand R_C1 und einem Transistor P_C1. Die n- te Stromstufe hat eine Serienschaltung aus einem Widerstand R_An und einem Transistor P_An. Der Transistor HVP_C kann ein CMOS-Transistor sein, insbesondere ein PMOS-Transistor. Die Transistoren P_C1 bis P_Cn sind CMOS-Transistoren, insbesondere PMOS-Transistoren. Die Ansteuerschaltung T_C steuert die Transistoren P_C1 bis P_Cn der ersten bis n-ten Stromstufe gemäß dem Sendesignal TxD und der eingestellten Betriebsart SIC, FAST_TX des Sendemoduls 121 an. The third transmission stage 121C of FIG. 9 has a polarity reversal diode D_C, a transistor HVP_C and a parallel circuit 121C1 in which a first through n-th current stage are connected in parallel, where n is the natural number>1. A control circuit T_C is also present. The first power stage has a Series connection of a resistor R_C1 and a transistor P_C1. The nth current stage has a series circuit made up of a resistor R_An and a transistor P_An. The transistor HVP_C can be a CMOS transistor, in particular a PMOS transistor. The transistors P_C1 to P_Cn are CMOS transistors, in particular PMOS transistors. The control circuit T_C controls the transistors P_C1 to P_Cn of the first to the nth current stage in accordance with the transmission signal TxD and the set operating mode SIC, FAST_TX of the transmission module 121 .
Die vierte Sendestufe 121D von Fig. 9 hat eine Verpoldiode D_D, einen Transistor HVN_D und eine Parallelschaltung 121D1, bei der eine erste bis n-te Stromstufe parallel geschaltet ist, wobei n die natürliche Zahl > 1 ist. Zudem ist eine Ansteuerschaltung T_D vorhanden. Die erste Stromstufe hat eine Serienschaltung aus einem Widerstand R_D1 und einem Transistor N_D1. Die n- te Stromstufe hat eine Serienschaltung aus einem Widerstand R_Dn und einem Transistor P_Dn. Der Transistor HVP_D kann ein CMOS-Transistor sein, insbesondere ein NMOS-Transistor. Die Transistoren N_D1 bis N_Dn sind CMOS-Transistoren, insbesondere NMOS-Transistoren. Die Ansteuerschaltung T_D steuert die Transistoren N_D1 bis N_Dn der ersten bis n-ten Stromstufe gemäß dem Sendesignal TxD und der eingestellten Betriebsart SIC, FAST_TX des Sendemoduls 121 an. The fourth transmission stage 121D of FIG. 9 has a polarity reversal diode D_D, a transistor HVN_D and a parallel circuit 121D1 in which a first to n-th current stage is connected in parallel, where n is the natural number>1. A control circuit T_D is also present. The first current stage has a series connection of a resistor R_D1 and a transistor N_D1. The nth current stage has a series connection of a resistor R_Dn and a transistor P_Dn. The transistor HVP_D can be a CMOS transistor, in particular an NMOS transistor. The transistors N_D1 to N_Dn are CMOS transistors, in particular NMOS transistors. The control circuit T_D controls the transistors N_D1 to N_Dn of the first to the nth current stage in accordance with the transmission signal TxD and the set operating mode SIC, FAST_TX of the transmission module 121 .
Die Stromstufen S1 bis Sn der Sendestufen 121 A bis 121 D sind somit als Widerstandsstufen ausgestaltet. Die Widerstandsstufen werden durch Wahl des Widerstandswerts der jeweiligen Stromstufe eingestellt, beispielsweise durch Wahl der Widerstände R_A1 bis R_An für die Sendestufe 121A, usw.. Als Folge der Einstellung der Widerstandswerte der Widerstände stellen sich Stromstufen ein. Die Zahl n ist beliebig wählbar. Insbesondere kann die Zahl n und somit die Stufenzahl bzw. Zahl der Widerstandsstufen oder Stromstufen zwischen 1 bis 60 gewählt werden. Alternativ kann jedoch für n eine größere Zahl als 60 gewählt werden. The current stages S1 to Sn of the transmission stages 121A to 121D are thus designed as resistance stages. The resistance levels are set by selecting the resistance value of the respective current level, for example by selecting the resistors R_A1 to R_An for the transmission stage 121A, etc. Current levels are set as a result of the setting of the resistance values of the resistors. The number n can be chosen arbitrarily. In particular, the number n and thus the number of stages or number of resistance stages or current stages can be selected between 1 and 60. Alternatively, however, a number greater than 60 can be selected for n.
Jede der Verpoldioden D_A, D_B, D_C, D_D schützt die zugehörige Sendestufe gegen eine positive Rückspeisung auf den Anschluss 44 (CAN-Supply) und eine negative Rückspeisung auf den Anschluss 43 (CAN_GND). Jede der Verpoldioden D_A, D_B, D_C, D_D kann auch als Blocking Diode bezeichnet werden. Each of the polarity reversal diodes D_A, D_B, D_C, D_D protects the associated transmission stage against positive feedback on connection 44 (CAN-Supply) and negative feedback on connection 43 (CAN_GND). Each of the Reverse polarity diodes D_A, D_B, D_C, D_D can also be referred to as blocking diodes.
Jede der Parallelschaltungen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1, genauer gesagt die zugehörige Ansteuerschaltung T_A, T_B, T_C, T_D, stellt einen Widerstandswert für die zugehörige Sendestufe 121A, 121B, 121C, 121D in Abhängigkeit der Betriebsart (SLOW oder SIC, FAST_TX) des Sendemoduls 121 und des Sendesignal TxD ein. Der Widerstandswert der einzelnen Sendestufe 121A, 121B, 121C, 121D ist somit je nach Betriebsart (SLOW oder SIC, FAST_TX) des Sendemoduls 121 und des Sendesignal TxD einstellbar. Dies nachfolgend noch genauer anhand von Fig. 10 und Fig. 11 sowie Tabelle 2 und Tabelle 3 beschrieben. Each of the parallel circuits 121A1, 121B1, 121C1, 121D1, more precisely the associated control circuit T_A, T_B, T_C, T_D, provides a resistance value for the associated transmission stage 121A, 121B, 121C, 121D depending on the operating mode (SLOW or SIC, FAST_TX) of the Transmission module 121 and the transmission signal TxD. The resistance value of the individual transmission stages 121A, 121B, 121C, 121D can thus be set depending on the operating mode (SLOW or SIC, FAST_TX) of the transmission module 121 and the transmission signal TxD. This is described in more detail below with reference to FIGS. 10 and 11 as well as Table 2 and Table 3.
Jeder der Transistoren HVP_A, HVN_B, HVP_C, HVN_D ist eine HV-Kaskode und kann auch als HV-Standoff-Vorrichtung bezeichnet werden. Der Transistor HVP_A schützt die CMOS-Transistoren P_A1 bis P_An der zugeordneten Parallelschaltung 121A1, indem der Transistor HVP_A hohe Spannungsabfälle aufnimmt. Jeder der Transistoren HVN_B, HVP_C, HVN_D hat dieselbe Funktion für die CMOS-Transistoren der jeweils zugeordneten Parallelschaltung 121B1, 121C1, 121D1. Jeder der Transistoren HVP_A, HVN_B, HVP_C, HVN_D hat ist an seinem Steueranschluss an den Anschluss 125 angeschlossen. Somit ist jeder der Transistoren HVP_A, HVN_B, HVP_C, HVN_D von der mindestens einen Steuereinrichtung 124 steuerbar. Each of the transistors HVP_A, HVN_B, HVP_C, HVN_D is an HV cascode and may also be referred to as an HV standoff device. The transistor HVP_A protects the CMOS transistors P_A1 to P_An of the associated parallel circuit 121A1 by the transistor HVP_A absorbing high voltage drops. Each of the transistors HVN_B, HVP_C, HVN_D has the same function for the CMOS transistors of the associated parallel circuit 121B1, 121C1, 121D1. Each of the transistors HVP_A, HVN_B, HVP_C, HVN_D is connected to the terminal 125 at its control terminal. Thus, each of the transistors HVP_A, HVN_B, HVP_C, HVN_D can be controlled by the at least one control device 124.
Die Strombegrenzungsmodule 1211, 1212 sind jeweils als Transistor ausgestaltet. Die Strombegrenzungsmodule 1211, 1212 bei dem Beispiel von Fig. 9 sind jeweils CMOS-Transistoren. Das Strombegrenzungsmodul 1211 von Fig. 9 ist ein PMOS-Transistor. Somit bildet das Strombegrenzungsmodul 1211 eine Stromquelle. Das Strombegrenzungsmodul 1212 von Fig. 9 ist ein NMOS- Transistor. Somit bildet das Strombegrenzungsmodul 1212 eine Stromsenke. Die Strombegrenzungsmodule 1211, 1212 sind zum Schutz des Sendemoduls 121 und der externen Bauelemente, insbesondere sonstiger Bauelemente der Teilnehmerstation 10 und/oder des Busses 40, vorgesehen. Die Anordnung der Strombegrenzungsmodule 1211, 1212 in der Schaltung der Sendestufe 121 ist für den dom-Zustand 401 und für den sic-Zustand 403 von Fig. 6 passend. Im dom-Zustand 401 fließt gemäß Auslegung und Spezifikation doppelt so viel elektrischer Strom wie im sic-Zustand, allerdings fließt der Strom in dem dom- Zustand 401 nur auf einem Pfad des Sendemoduls 121. Dagegen fließt im sic- Zustand der Strom in zwei Pfaden des Sendemoduls 121. Die zwei Pfade sind gleich ausgelegt oder konfiguriert. Somit entsteht an den Strombegrenzungsmodulen 1211, 1212 derselbe Spannungsfall. The current limiting modules 1211, 1212 are each designed as a transistor. The current limiting modules 1211, 1212 in the example of FIG. 9 are each CMOS transistors. The current limit module 1211 of Figure 9 is a PMOS transistor. Thus, the current limit module 1211 forms a current source. The current limit module 1212 of Figure 9 is an NMOS transistor. Thus, the current limit module 1212 forms a current sink. The current limiting modules 1211, 1212 are provided to protect the transmission module 121 and the external components, in particular other components of the subscriber station 10 and/or the bus 40. The arrangement of the current limiting modules 1211, 1212 in the circuit of the transmission stage 121 is suitable for the dom state 401 and for the sic state 403 of FIG. in the According to the design and specification, twice as much electrical current flows in the dom state 401 as in the sic state, but the current in the dom state 401 only flows on one path of the transmitter module 121. In contrast, in the sic state the current flows in two paths of the transmit module 121. The two paths are designed or configured the same. The same voltage drop thus occurs at the current-limiting modules 1211, 1212.
Bei dem Sendemodul 121 ist die Sendestufe 121A zwischen den Anschluss 43 für die Spannungsversorgung und den Anschluss 41 (CANH) für das Signal CAN_H geschaltet. Die Sendestufe 121C ist zwischen den Anschluss 43 für die Spannungsversorgung und den Anschluss 42 (CANL) und den Anschluss 43 für Masse bzw. den Anschluss 44 (CAN_GND) geschaltet. Die Sendestufe 121D ist zwischen den Anschluss 41 (CANH) für das Signal CAN_H und den Anschluss 43 für Masse bzw. den Anschluss 44 (CAN_GND) geschaltet. Die Sendestufe 121B ist zwischen den Anschluss 42 (CANL) für das Signal CAN_L und den Anschluss 43 für Masse bzw. den Anschluss 44 (CAN_GND) geschaltet. Somit ist bei dem Sendemodul 121 zum einen die Sendestufe 121A in den CANH-Pfad geschaltet. Zum anderen ist die Sendestufe 121D in den CANH-Pfad geschaltet. In den CANL-Pfad ist zum einen die Sendestufe 121C geschaltet. Zum anderen ist die Sendestufe 121B in den CANL-Pfad geschaltet. In the case of the transmission module 121, the transmission stage 121A is connected between the connection 43 for the voltage supply and the connection 41 (CANH) for the signal CAN_H. The transmission stage 121C is connected between the connection 43 for the voltage supply and the connection 42 (CANL) and the connection 43 for ground or the connection 44 (CAN_GND). The transmission stage 121D is connected between the connection 41 (CANH) for the CAN_H signal and the connection 43 for ground or the connection 44 (CAN_GND). The transmission stage 121B is connected between the connection 42 (CANL) for the signal CAN_L and the connection 43 for ground or the connection 44 (CAN_GND). Thus, in the case of the transmission module 121, the transmission stage 121A is switched into the CANH path. On the other hand, the transmission stage 121D is connected to the CANH path. On the one hand, the transmission stage 121C is switched into the CANL path. On the other hand, the transmission stage 121B is switched to the CANL path.
Somit besteht das Sendemodul 121 im CANH-Pfad und im CANL-Pfad aus einer Parallelschaltung 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 einer bestimmten Anzahl von Stromstufen. Eine einzelne Stromstufe ist realisiert durch eine Serienschaltung bestehend aus einem CMOS-Schalter und einem Widerstand, wie zuvor beschrieben. Die Parallelschaltung aller Stromstufen ist im CANH-Pfad und im CANL-Pfad in Serie mit einer HV-Kaskode HVP_A, HVN_B, HVP_C, HVN_D und einer Verpoldiode D_A, D_B, D_C, D_D geschaltet, wie zuvor beschrieben. Die HV-Kaskoden HVP_A, HVN_B, HVP_C, HVN_D ermöglichen die Einhaltung von Grenzwerten (maximum rating Parametern), wie Spannung an CANH und CANL -27V bis +40V. Thus, the transmission module 121 in the CANH path and in the CANL path consists of a parallel circuit 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 of a specific number of current stages. A single current stage is realized by a series circuit consisting of a CMOS switch and a resistor as previously described. The parallel connection of all current stages is connected in series with an HV cascode HVP_A, HVN_B, HVP_C, HVN_D and a polarity reversal diode D_A, D_B, D_C, D_D in the CANH path and in the CANL path, as previously described. The HV cascodes HVP_A, HVN_B, HVP_C, HVN_D allow compliance with limit values (maximum rating parameters), such as voltage at CANH and CANL -27V to +40V.
Die Funktionsweise der Schaltung von Fig. 9 in Abhängigkeit von der Betriebsart des Sendemoduls 121 und dem Buszustand 401 (dom), 403 (sic), 402 (rec) in der SIC-Betriebsart (Arbitrationsphase 451) und L0, LI in der Datenphase 452 ist anhand der folgenden Tabelle 2 erläutert. Tabelle 2 gibt je nach Zustand des Sendemoduls 121 und der Betriebsart der Phasen 451, 452 die geforderte Impedanz je nach Zustand des Sendemoduls 121 sowie die Impedanz der Sendestufen 121A/121B und Impedanz der Sendestufen 121C/121D an.
Figure imgf000024_0001
Tabelle 2: Geforderte Impedanz je nach Sendezustand
The functioning of the circuit of Fig. 9 depending on the operating mode of the transmission module 121 and the bus state 401 (dom), 403 (sic), 402 (rec) in the SIC operating mode (arbitration phase 451) and L0, LI in the data phase 452 is explained using Table 2 below. Depending on the state of the transmission module 121 and the operating mode of the phases 451, 452, Table 2 specifies the required impedance depending on the state of the transmission module 121 and the impedance of the transmission stages 121A/121B and impedance of the transmission stages 121C/121D.
Figure imgf000024_0001
Table 2: Required impedance depending on the transmission condition
Ist die Impedanz „unendlich“, ist das Sendemodul 121 oder die jeweilige Sendestufe 121A, 121B, 121C, 121D abgeschaltet oder nicht leitfähig geschaltet. If the impedance is “infinite”, the transmission module 121 or the respective transmission stage 121A, 121B, 121C, 121D is switched off or not switched to be conductive.
Die Aufteilung jeder Parallelschaltung 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 von Fig. 9 in n-Teile bzw. die n Stromstufen erlaubt einen zeitlich gestaffelten und gesteuerten Schaltvorgang zwischen den Buszuständen 401, 402, 403 in der Arbitrationsphase (SIC- Betriebsart) 451 oder den Buszuständen L0, LI der Datenphase 452. Hierfür sind die Widerstandswerte der Widerstände der n Stromstufen eingestellt, wie mit Fig. 10 in einem speziellen Beispiel veranschaulicht. The division of each parallel circuit 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 of Fig. 9 into n parts or the n current stages allows a time-staggered and controlled switching process between the bus states 401, 402, 403 in the arbitration phase (SIC mode) 451 or the Bus states L0, LI of the data phase 452. The resistance values of the resistors of the n current stages are set for this, as illustrated in a special example with FIG.
Fig. 10 zeigt ein Beispiel für das Stromniveau pro Schaltstufe bzw. Stromstufe S1 bis S12. Somit sind bei dem gezeigten Beispiel zwölf Stromstufen Sl, S2 bis S6 bis S12 für jede der Parallelschaltungen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 verwendet. Es gilt also n = 12. 10 shows an example of the current level per switching stage or current stage S1 to S12. Thus, in the example shown, twelve current stages S1, S2 to S6 to S12 are used for each of the parallel circuits 121A1, 121B1, 121C1, 121D1. So n = 12 applies.
Der Wert des Stroms I (vertikale Achse in Fig. 10) bzw. II, 12, 16, 112 usw. wird durch die Wahl des seriellen Widerstandswerts der jeweiligen Stromstufe Sl bis S12 eingestellt. Die einzelnen Stromstufen Sl bis S12 (horizontale Achse in Fig. 10) haben somit unterschiedliche Widerstandswerte. The value of the current I (vertical axis in FIG. 10) or II, 12, 16, 112 etc. is set by the selection of the series resistance value of the respective current stage S1 to S12. The individual current stages S1 to S12 (horizontal axis in FIG. 10) thus have different resistance values.
Zum Erzeugen der Buszustände 401, 402, 403 in der Arbitrationsphase (SIC- Betriebsart) 451 oder den Buszuständen L0, LI der Datenphase 452 werden die einzelnen Stromstufen Sl bis S12 mit Hilfe der CMOS Transistoren der Stromstufen Sl bis S12 zeitlich versetzt ein- oder ausgeschaltet. Dadurch fließt in dem CANH-Pfad oder CANL-Pfad, in den die übergeordnete Sendestufe 121A, 121B, 121C, 121D geschaltet ist, ein entsprechender elektrischer Strom I. To generate the bus states 401, 402, 403 in the arbitration phase (SIC mode) 451 or the bus states L0, LI of the data phase 452, the individual current stages S1 to S12 are switched on or off with a time offset using the CMOS transistors of the current stages S1 to S12 . As a result, a corresponding electric current I flows in the CANH path or CANL path into which the higher-order transmission stage 121A, 121B, 121C, 121D is connected.
Ganz allgemein ist es vorteilhaft, die Staffelung (Staggerstufen) und Widerstände pro Schaltstufe bzw. Stromstufe Sl bis S12 derart auszulegen, dass die Form des Differenzsignals VDIFF der Gauß’schen Fehlerfunktion folgt. Damit wird analytisch die geringste Emission erzeugt. Für den Übergang von einem Zustand 402 (rezessiv) zu einem Zustand 401 (dominant), was einer steigenden Flanke der Differenzspannung VDIFF von Fig. In general, it is advantageous to design the staggering (stagger stages) and resistances per switching stage or current stage S1 to S12 in such a way that the form of the difference signal VDIFF follows the Gaussian error function. This analytically produces the lowest emissions. For the transition from a state 402 (recessive) to a state 401 (dominant), which corresponds to a rising edge of the differential voltage VDIFF of Fig.
4 entspricht, wird durch das zeitlich versetzte Hinzuschalten der Widerstände der Parallelschaltungen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 der Strom im CANH-Pfad und im CANL-Pfad zur Erzeugung eines Dominant-Pegels am Bus 40 schrittweise erhöht. Der Übergang von einem Zustand 401 (dominant) zu einem Zustand 402 (rezessiv), was einer fallenden Flanke der Differenzspannung VDIFF von Fig. 4 entspricht, erfolgt entsprechend durch zeitlich versetztes Abschalten der Widerstände der Parallelschaltungen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1, wodurch der Strom im CANH und CANL-Pfad schrittweise gesenkt wird. Der gesamte Strom, der durch die Summe der Ströme II bis 112 bzw. II bis In aller Stromstufen S1 bis Sn gegeben ist, fließt während des Zustands 401 (dominant). Hier sind alle Stromstufen S1 bis Sn der Parallelschaltungen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 eingeschaltet und der Gesamtstrom zur Erzeugung des Dominant-Pegels von nominal VDIFF = 2V fließt durch den Buswiderstand oder Abschlusswiderstand 49. 4 corresponds, the current in the CANH path and in the CANL path for generating a dominant level on the bus 40 is gradually increased by the time-staggered connection of the resistors of the parallel circuits 121A1, 121B1, 121C1, 121D1. The transition from a state 401 (dominant) to a state 402 (recessive), which corresponds to a falling edge of the differential voltage VDIFF of FIG Current in the CANH and CANL path is gradually reduced. The entire current, which is given by the sum of the currents II to I12 or II to In of all current stages S1 to Sn, flows during state 401 (dominant). Here all current stages S1 to Sn of the parallel circuits 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 are switched on and the total current for generating the dominant level of nominal VDIFF = 2V flows through the bus resistor or terminating resistor 49.
Durch die zeitliche Einstellung und durch die Wahl der Stromniveaus der einzelnen Stromstufen S1 bis S12 durch die Einstellung der Widerstandswerte ihrer Widerstände, wie zuvor beschrieben, ist es möglich, die Bussignale CAN_H, CAN_L beim Übergang zwischen den Zuständen 401, 402 einander anzugleichen, sodass der symmetrische Verlauf von CAN_H und CAN_L gemäß Fig. 6 realisiert wird. Die Struktur des Sendemoduls 121 ermöglicht ein zeitlich versetztes Einschalten der einzelnen Stromstufen der Parallelschaltungen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1. Durch diese zeitliche Steuerung ist es möglich, die Signalform von CAN_H und CAN_L so anzugleichen, wie gemäß Fig. 6 gefordert. Es ist ein gezieltes Formen (Shaping) der Signalverläufe für CAN_H und CAN_L möglich. Insgesamt können die Buszustände 401, 402, 403 in der Arbitrationsphase (SIC- Betriebsart) 451 oder die Buszustände L0, LI der Datenphase 452 je nach den Vorgaben geformt werden. By setting the time and by selecting the current levels of the individual current stages S1 to S12 by setting the resistance values of their resistors, as described above, it is possible to align the bus signals CAN_H, CAN_L with one another during the transition between states 401, 402, so that the symmetrical course of CAN_H and CAN_L according to FIG. 6 is realized. The structure of the transmission module 121 enables the individual current stages of the parallel circuits 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 to be switched on at different times. This time control makes it possible to align the signal form of CAN_H and CAN_L as required according to FIG. Targeted shaping of the signal curves for CAN_H and CAN_L is possible. Overall, the bus states 401, 402, 403 in the arbitration phase (SIC operating mode) 451 or the bus states L0, LI of the data phase 452 can be formed depending on the specifications.
Die Widerstände der einzelnen Stromstufen S1 bis Sn der Parallelschaltungen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 und somit ihr jeweiliger Anteil am Gesamtstrom können auf unterschiedliche Weise gewählt werden, um eine möglichst niedrige Emission zu erreichen, insbesondere eine geringe Emission des Sendemoduls 121. Vorteilhaft für eine niedrige Emission ist es, zu Beginn und am Ende eines Schaltvorgangs zwischen Buszuständen 401, 402 wenig Strom I (hoher Widerstandswert) hinzu- oder wegzuschalten und in der Mitte des Schaltvorganges viel Strom (niedriger Widerstandswert) hinzu- oder wegzuschalten. Daher ist die in Fig. 10 gezeigte Einstellung der Ströme der Stromstufen S1 bis S12 sehr vorteilhaft. The resistances of the individual current stages S1 to Sn of the parallel circuits 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 and thus their respective proportion of the total current can be selected in different ways in order to achieve the lowest possible emission, in particular a low emission of the transmission module 121. It is advantageous for a low emission to add or remove a small amount of current I (high resistance value) at the beginning and at the end of a switching process between bus states 401, 402 and to add or remove a large amount of current (low resistance value) in the middle of the switching process. Therefore, the setting of the currents of the current stages S1 to S12 shown in FIG. 10 is very advantageous.
Im Gegensatz zu einer Realisierung mit identischen Widerständen in den Stromstufen S1 bis Sn der Parallelschaltungen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1, vermeidet die Konfiguration gemäß Fig. 10 eine Stromerhöhung während des Ausschaltens, dem Übergang von dem Zustand 401 (Dominant) zu dem Zustand 402 (Rezessiv). In contrast to an implementation with identical resistances in the current stages S1 to Sn of the parallel circuits 121A1, 121B1, 121C1, 121D1, the configuration according to FIG. 10 avoids a current increase during turn-off, the transition from state 401 (dominant) to state 402 (Recessive).
Die Granularität der zeitlichen Staffelung (Staggering) für das Ein- oder Ausschalten der einzelnen Stromstufen S1 bis S12 liegt in einem Bereich von etwa 2ns. Derartige kleine Stufen oder Schritte für die zeitliche Staffelung verursachen ein geringe Common-Mode-Störungen und haben geringen negativen Einfluss auf die Emission. Dabei werden die Spannungsschritte, die über die Widerstände oder Widerstandsstufen der Stromstufen Sl, S2 bis S6 bis S12 eingestellt werden, fix gehalten und die zeitliche Staffelung variiert, so dass sich beim Einschaltvorgang ein möglichst weiches Verhalten einstellt (gemäß Gauß-scher Error- Funktion). Die Variation der Zeitschritte oder Zeitstufen verhindert außerdem das Auftreten einer schmalbandigen Frequenzlinie im Abstrahl- Frequenzspektrum. The granularity of the time grading (staggering) for switching the individual current stages S1 to S12 on or off is in a range of around 2 ns. Such small steps or time staggering steps cause little common mode interference and have little negative impact on the emission. The voltage steps, which are set via the resistors or resistance levels of the current levels S1, S2 to S6 to S12, are kept fixed and the grading over time varies, so that the behavior is as soft as possible during the switch-on process (according to the Gaussian error function) . The variation of the time steps or time stages also prevents the occurrence of a narrow-band frequency line in the emission frequency spectrum.
Alternativ können die Staffelungsschritte (Staggering-Schritte) über fixe Zeitschritte und variierte Spannungsschritte ausgeführt werden. Alternatively, the staggering steps can be carried out using fixed time steps and varied voltage steps.
Durch die gezeigte Struktur des Sendemoduls 121 wird ein symmetrisches Schalten der Bussignale CAN_H und CAN_L (Fig. 6) bei steilen Schaltflanken zwischen den Buszuständen 401, 402, 403 in der Arbitrationsphase (SIC- Betriebsart) 451 oder den Buszuständen L0, LI der Datenphase 452 ermöglicht. The structure of the transmission module 121 shown enables symmetrical switching of the bus signals CAN_H and CAN_L (Fig. 6) with steep switching edges between the bus states 401, 402, 403 in the arbitration phase (SIC operating mode) 451 or the bus states L0, LI of the data phase 452 allows.
Zum einen werden durch die dargestellte Struktur des Sendemoduls 121 aufgrund der Verwendung schneller CMOS-Schalter oder CMOS-Transistoren weitaus steilere Schaltflanken zwischen den Buszuständen 401, 402, 403 in der Arbitrationsphase (SIC- Betriebsart) 451 oder den Buszuständen L0, LI der Datenphase 452 realisiert. Zum anderen wird während der Schaltvorgänge die zur Einhaltung der Emissionsgrenzwerte notwendige Symmetrie des zeitlichen Verlaufs der Bussignale CAN_H und CAN_L erreicht. Ein Abgleich (Matching) der Kennlinien wird durch die Wahl oder Verwendung der Widerstände der Parallelschaltungen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 erreicht. Damit ist der Abgleich (Matching) der Kennlinien weniger abhängig von Parametern der verwendeten Transistoren der Parallelschaltungen 121A1, 121B1, 121C1,On the one hand, due to the structure of the transmission module 121 shown, fast CMOS switches or CMOS transistors are used much steeper switching edges between the bus states 401, 402, 403 in the arbitration phase (SIC operating mode) 451 or the bus states L0, LI of the data phase 452 are realized. On the other hand, the symmetry of the time profile of the bus signals CAN_H and CAN_L, which is necessary to comply with the emission limit values, is achieved during the switching processes. An adjustment (matching) of the characteristic curves is achieved by selecting or using the resistors of the parallel circuits 121A1, 121B1, 121C1, 121D1. This means that the matching of the characteristic curves is less dependent on the parameters of the transistors used in the parallel circuits 121A1, 121B1, 121C1,
121D1. 121D1.
Die CMOS-Transistoren der Sendestufen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 werden als Schalter betrieben, d. h. mit einer maximalen Spannung zwischen dem Gate- Anschluss und dem Source-Anschluss. Der Abgleich (Matching) der einzelnen Sendestufen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 hängt somit maßgeblich vom Abgleich (Matching) der Widerstände R_A1 bis R_An, R_B1 bis R_Bn, R_C1 bis R_Cn, R_D1 bis R_Dn ab und nicht mehr von den Transistoren P_A1 bis P_An und P_C1 bis P_Cn (PMOS) an der Busader 41 (CANH) und den Transistoren N_D1 bis N_Dn und N_B1 bis N_Bn (NMOS) an der Busader 42 (CANL). The CMOS transistors of the transmission stages 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 are operated as switches, i. H. with a maximum voltage between the gate terminal and the source terminal. The adjustment (matching) of the individual transmission stages 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 thus depends significantly on the adjustment (matching) of the resistors R_A1 to R_An, R_B1 to R_Bn, R_C1 to R_Cn, R_D1 to R_Dn and no longer on the transistors P_A1 to P_An and P_C1 to P_Cn (PMOS) on bus wire 41 (CANH) and the transistors N_D1 to N_Dn and N_B1 to N_Bn (NMOS) on bus wire 42 (CANL).
Der Dominantzustand 401 (dom) wird bestimmt durch einen Abgleich (Matching) der Widerstände R_A1 bis R_An (Sendestufe 121A) mit den Widerständen R_B1 bis R_Bn (Sendestufe 121B). Hierbei und auch im Folgenden bedeutet der Begriff „Abgleich“ gemäß einer Möglichkeit einen aktiven Trimmschritt. Gemäß einer anderen Möglichkeit bedeutet „Abgleich“, dass die Widerstandswerte möglichst gut zusammenpassen, was standardmäßig ohne Abgleichschritt oder Trimmschritt erfolgt. The dominant state 401 (dom) is determined by matching the resistors R_A1 to R_An (transmission stage 121A) with the resistors R_B1 to R_Bn (transmission stage 121B). Here and also in the following, the term “adjustment” means an active trimming step according to one possibility. According to another possibility, "matching" means that the resistor values match as well as possible, which by default is done without a matching or trimming step.
Der Sic-Zustand (sic) wird bestimmt durch einen Abgleich (Matching) der Widerstände R_A1 bis R_An (Sendestufe 121A) mit den Widerständen R_C1 bis R_Cn (Sendestufe 121C) und einen Abgleich (Matching) der Widerstände R_D1 bis R_Dn (Sendestufe 121D) mit den Widerständen R_B1 bis R_Bn (Sendestufe 121B). In der Betriebsart XL- Fast wird der Zustand LO bestimmt durch einen Abgleich (Matching) der Widerstände R_A1 bis R_An (Sendestufe 121A) mit den Widerständen R_B1 bis R_Bn (Sendestufe 121B). Der Zustand LI wird bestimmt durch einen Abgleich (Matching) der Widerstände R_C1 bis R_Cn (Sendestufe 121C) mit den Widerständen R_D1 bis R_Dn (Sendestufe 121 D). The Sic state (sic) is determined by matching resistors R_A1 to R_An (transmitter stage 121A) with resistors R_C1 to R_Cn (transmitter stage 121C) and by matching resistors R_D1 to R_Dn (transmitter stage 121D) with the resistors R_B1 to R_Bn (transmission stage 121B). In the XL-Fast operating mode, the LO state is determined by matching resistors R_A1 to R_An (transmitter stage 121A) with resistors R_B1 to R_Bn (transmitter stage 121B). The state LI is determined by a comparison (matching) of the resistors R_C1 to R_Cn (transmission stage 121C) with the resistors R_D1 to R_Dn (transmission stage 121D).
Der Einschaltwiderstand Ron der jeweiligen Transistoren der Sendestufen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 sollte deutlich kleiner sein als der jeweils in Serie verschaltete Widerstand der einzelnen Stromstufen der Sendestufen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1. The on-resistance Ron of the respective transistors of the transmission stages 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 should be significantly smaller than the series-connected resistance of the individual current stages of the transmission stages 121A1, 121B1, 121C1, 121D1.
Fig. 11 zeigt ein spezielles Beispiel für den Aufbau der Sendestufe 121 B von Fig. 9. Demzufolge hat die Sendestufe 121 B in der Parallelschaltung 121 Bl drei Stromstufen S_l, S_ll, S_l II. Die erste Stromstufe S_l hat einen Widerstand R_B1_I und einen in Serie geschalteten Transistor N_B1_I. Die zweite Stromstufe S_ll hat einen Widerstand R_B1_II und einen in Serie geschalteten Transistor N_B1_II. Die dritte Stromstufe S_l II hat einen Widerstand R_B1_III und einen in Serie geschalteten Transistor N_B1_I II. Fig. 11 shows a special example of the structure of the transmission stage 121 B of Fig. 9. Accordingly, the transmission stage 121 B in the parallel circuit 121 Bl has three current stages S_l, S_ll, S_l II. The first current stage S_l has a resistor R_B1_I and an in Series-connected transistor N_B1_I. The second current stage S_ll has a resistor R_B1_II and a transistor N_B1_II connected in series. The third current stage S_l II has a resistor R_B1_III and a transistor N_B1_I II connected in series.
Für die nachfolgende Beschreibung der Schaltung von Fig. 9 mit der Konfiguration gemäß Fig. 11 sei angenommen, dass auch jede der Sendestufen 121A, 121C, 121D in ihrer zugehörigen Parallelschaltung 121A1, 121C1, 121D1 drei Stromstufen S_l, S_ll, S_l II gemäß dem Beispiel von Fig. 11 hat. For the following description of the circuit of Fig. 9 with the configuration according to Fig. 11, it is assumed that each of the transmission stages 121A, 121C, 121D in its associated parallel circuit 121A1, 121C1, 121D1 has three current stages S_l, S_ll, S_l II according to the example of Fig. 11 has.
Die nachfolgende Tabelle 3 zeigt die Ansteuerung der drei Transistoren N_B1_I, N_B1_II, N_B1_I II der Sendestufe 121B von Fig. 11 sowie der entsprechenden Transistoren der Sendestufen 121A, 121C, 121D von Fig. 9 jeweils abhängig von der Sendestufen 121A/ 121B und den Sendestufen 121C, 121D. Table 3 below shows the activation of the three transistors N_B1_I, N_B1_II, N_B1_I II of the transmission stage 121B of Fig. 11 and the corresponding transistors of the transmission stages 121A, 121C, 121D of Fig. 9, each depending on the transmission stages 121A/ 121B and the transmission stages 121C , 121D.
Figure imgf000030_0001
Figure imgf000030_0001
Tabelle 3: Geforderte Impedanz je nach Sendezustand Table 3: Required impedance depending on the transmission condition
Auf diese Weise können mit dem Sendemodul 121 die geforderten steileren Flanken an den Bussignalen CAN_H und CAN_L erzeugt werden und die Emissionsgrenzwerte eingehalten werden. In this way, the required steeper edges on the bus signals CAN_H and CAN_L can be generated with the transmission module 121 and the emission limit values can be complied with.
Alternativ sind mehr als drei Stromstufen in den jeweiligen Sendestufen 121A, 121B, 121C, 121D verwendbar, wie zuvor beschrieben. Fig. 12 zeigt ein Sendemodul 1210 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.Alternatively, more than three current stages can be used in the respective transmission stages 121A, 121B, 121C, 121D, as previously described. 12 shows a transmission module 1210 according to a second exemplary embodiment.
Das Sendemodul 1210 ist in vielen Teilen auf dieselbe Weise aufgebaut wie das Sendemodul 121 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Daher sind nachfolgend nur die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel hat das Sendemodul 1210 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Sendestufen 121A0, 121B0, 121C0, 121D0. Die Sendestufen 121A0, 121B0, 121C0, 121D0 sind als Vollbrücke verschaltet. Der Abschlusswiderstand 49 ist in den Brückenzweig zwischen die Anschlüsse für die Busadern 41, 42 geschaltet. Zudem hat das Sendemodul 1210, anstelle der Strombegrenzungsmodule 1211, 1212, ein erstes bis x-tes Strombegrenzungsmodul 1211_1 bis 1211x und ein erstes bis x-tes Strombegrenzungsmodul 1212_1 bis 1212_x. Hierbei ist x eine natürliche Zahl > 1. The transmission module 1210 is constructed in many parts in the same way as the transmission module 121 according to the first embodiment. Therefore, only the differences from the first exemplary embodiment are described below In contrast to the first exemplary embodiment, the transmission module 1210 according to the present exemplary embodiment has transmission stages 121A0, 121B0, 121C0, 121D0. The transmission stages 121A0, 121B0, 121C0, 121D0 are connected as a full bridge. The terminating resistor 49 is connected in the bridge branch between the connections for the bus wires 41, 42. In addition, the transmission module 1210 has, instead of the current limiting modules 1211, 1212, a first to xth current limiting module 1211_1 to 1211x and a first to xth current limiting module 1212_1 to 1212_x. Here x is a natural number > 1.
Die Strombegrenzungsmodule 1211_1 bis 1211_x, 1212_1 bis 1212_x sind jeweils als Transistor ausgestaltet. Die Strombegrenzungsmodule 1211_1 bis 1211_x, 1212_1 bis 1212_x bei dem Beispiel von Fig. 12 sind jeweils CMOS- Transistoren. Die Strombegrenzungsmodule 1211_1 bis 1211_x von Fig. 12 sind jeweils ein PMOS-Transistor. Somit bilden die Strombegrenzungsmodule 1211_1 bis 1211_x jeweils eine Stromquelle. Die Strombegrenzungsmodule 1212_1 bis 1212_x von Fig. 12 sind jeweils ein NMOS-Transistor. Somit bilden die Strombegrenzungsmodule 1212_1 bis 1212_x jeweils eine Stromsenke. The current limiting modules 1211_1 to 1211_x, 1212_1 to 1212_x are each designed as a transistor. The current limiting modules 1211_1 to 1211_x, 1212_1 to 1212_x in the example of FIG. 12 are each CMOS transistors. The current limiting modules 1211_1 to 1211_x of FIG. 12 are each a PMOS transistor. The current limiting modules 1211_1 to 1211_x thus each form a current source. The current limit modules 1212_1 to 1212_x of FIG. 12 are each an NMOS transistor. The current limiting modules 1212_1 to 1212_x thus each form a current sink.
Im Unterschied zu der Sendestufe 121A des ersten Ausführungsbeispiels, welche den Transistor HVP_A aufweist, hat die Sendestufe 121 A0 einen ersten bis y-ten Transistor HVP_A1 bis HVP_Ay, wobei y eine natürliche Zahl > 1 ist. Jeder des ersten bis y-ten Transistors HVP_A1 bis HVP_Ay ist ein CMOS- Transistor, insbesondere PMOS-Transistor, wie zuvor für den Transistor HVP_A in Bezug auf Fig. 9 beschrieben. In contrast to the transmission stage 121A of the first exemplary embodiment, which has the transistor HVP_A, the transmission stage 121 A0 has a first to y-th transistor HVP_A1 to HVP_Ay, where y is a natural number >1. Each of the first through y-th transistors HVP_A1 through HVP_Ay is a CMOS transistor, specifically a PMOS transistor, as previously described for transistor HVP_A with respect to FIG.
Im Unterschied zu der Sendestufe 121 B des ersten Ausführungsbeispiels, welche den Transistor HVN_B aufweist, hat die Sendestufe 121B0 einen ersten bis y-ten Transistor HVN_B1 bis HVN_By, wobei y die natürliche Zahl > 1 ist. Jeder des ersten bis y-ten Transistors HVN_B1 bis HVN_By ist ein CMOS- Transistor, insbesondere NMOS-Transistor, wie zuvor für den Transistor HVP_B in Bezug auf Fig. 9 beschrieben. In contrast to the transmission stage 121B of the first exemplary embodiment, which has the transistor HVN_B, the transmission stage 121B0 has a first to yth transistor HVN_B1 to HVN_By, where y is the natural number>1. Each of the first through y-th transistors HVN_B1 through HVN_By is a CMOS transistor, specifically an NMOS transistor, as previously described for transistor HVP_B with respect to FIG.
Im Unterschied zu der Sendestufe 121C des ersten Ausführungsbeispiels, welche den Transistor HVP_C aufweist, hat die Sendestufe 121C0 einen ersten bis y-ten Transistor HVP_C1 bis HVP_Cy, wobei y die natürliche Zahl > 1 ist. Jeder des ersten bis y-ten Transistors HVP_C1 bis HVP_Cy ist ein CMOS- Transistor, insbesondere PMOS-Transistor, wie zuvor für den Transistor HVP_C in Bezug auf Fig. 9 beschrieben. In contrast to the transmission stage 121C of the first exemplary embodiment, which has the transistor HVP_C, the transmission stage 121C0 has a first to y-th transistor HVP_C1 to HVP_Cy, where y is the natural number >1. Each of the first through y-th transistors HVP_C1 through HVP_Cy is a CMOS transistor, specifically a PMOS transistor, as previously described for the transistor HVP_C with respect to FIG.
Im Unterschied zu der Sendestufe 121 D des ersten Ausführungsbeispiels, welche den Transistor HVN_D aufweist, hat die Sendestufe 121D0 einen ersten bis y-ten Transistor HVN_D1 bis HVN_Dy, wobei y die natürliche Zahl > 1 ist. Jeder des ersten bis y-ten Transistors HVN_D1 bis HVN_Dy ist ein CMOS- Transistor, insbesondere NMOS-Transistor, wie zuvor für den Transistor HVP_D in Bezug auf Fig. 9 beschrieben. In contrast to the transmission stage 121D of the first exemplary embodiment, which has the transistor HVN_D, the transmission stage 121D0 has a first to yth transistor HVN_D1 to HVN_Dy, where y is the natural number>1. Each of the first through y-th transistors HVN_D1 through HVN_Dy is a CMOS transistor, specifically an NMOS transistor, as previously described for transistor HVP_D with respect to FIG.
Zusätzlich zu den Funktionen des Sendemoduls 121 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hat das Sendemodul 1210 von Fig. 12 die folgenden Funktionen. In addition to the functions of the transmission module 121 according to the first embodiment, the transmission module 1210 of FIG. 12 has the following functions.
Das Sendemodul 1210 ist aufgrund seiner Ausgestaltung in der Lage, Effekte aufgrund von unsymmetrischem Verhalten der Sendestufen zu verringern, die in den Sendezuständen dom (401), sic (403), rec (402) auftreten können und das Überschwingen erhöhen und daher die Emission verschlechtern. Das Sendemodul 1210 verhindert ein ungleiches Verhalten von Komponenten in den Sendestufen 121A0, 121B0 (Effekt 1) der Vollbrücke von Fig. 12, so dass im dom-Zustand 401 eine Veränderung der Common-Mode-Spannung im Vergleich zu dem rec-Zustand 402 minimiert oder verhindert wird. Due to its design, the transmission module 1210 is able to reduce effects due to asymmetrical behavior of the transmission stages, which can occur in the transmission states dom (401), sic (403), rec (402) and increase the overshoot and therefore worsen the emission . The transmission module 1210 prevents unequal behavior of components in the transmission stages 121A0, 121B0 (Effect 1) of the full bridge of FIG or prevented.
Um den Effekt 1 zu verhindern, ist der Widerstand Ron (Einschaltwiderstand) der Kaskoden in den Sendestufen 121A0, 121B0 veränderbar, insbesondere durch Ansteuerung mit der jeweils zugehörigen Ansteuerschaltung T_A, T_B. Dies erfolgt über eine Änderung der bis zu y parallel geschalteten Transistoren HVP_A1 bis HVP_Ay und/oder die bis zu y parallel geschalteten Transistor HVN_B1 bis HVN_By. Um die Symmetrie der beiden Serienschaltungen der Sendestufen 121A0, 121D0 und der Sendestufen 121C0, 121B0 im sic-Zustand 403 nicht zu verändern, müssen auch die Kaskoden von der Sendestufen 121 DO, 121C0 die gleiche Veränderung erfahren. Daher werden auch die bis zu y parallel geschalteten Transistoren HVN_D1 bis HVP_Dy und/oder die bis zu y parallel geschalteten Transistoren HVP_C1 bis HVP_Cy entsprechend geändert. Hierfür ist jeder der Transistoren HVP_A1 bis HVP_Ay, HVN_B1 bis HVN_By, HVP_C1 bis HVP_Cy, HVN_D1 bis HVP_Dy an seinem Steueranschluss (Gate- Anschluss) an einen Anschluss 125 angeschlossen. Somit ist jeder dieser Transistoren von der mindestens einen Steuereinrichtung 124 steuerbar. Der Eingriff zur Korrektur des Common-Mode-Pegels im dom-Zustand 401 erfolgt über eine gleichsame oder dieselbe Veränderung von HVP_A1 bis HVP_Ay und HVP_C1 bis HVP_Cy oder über eine gleichsame oder dieselbe Veränderung von HVP_D1 bis HVN_Dy und HVP_B1 bis HVN_By. In order to prevent effect 1, the resistance Ron (switch-on resistance) of the cascodes in the transmission stages 121A0, 121B0 can be changed, in particular by driving with the respectively associated control circuit T_A, T_B. This is done by changing the up to y parallel-connected transistors HVP_A1 to HVP_Ay and/or the up to y parallel-connected transistors HVN_B1 to HVN_By. In order not to change the symmetry of the two series circuits of the transmission stages 121A0, 121D0 and the transmission stages 121C0, 121B0 in the sic state 403, the cascodes from the transmission stages 121DO, 121C0 must also experience the same change. Therefore, the up to y parallel connected transistors HVN_D1 to HVP_Dy and/or up to y parallel-connected transistors HVP_C1 to HVP_Cy changed accordingly. For this purpose, each of the transistors HVP_A1 to HVP_Ay, HVN_B1 to HVN_By, HVP_C1 to HVP_Cy, HVN_D1 to HVP_Dy is connected to a connection 125 at its control connection (gate connection). Each of these transistors can thus be controlled by the at least one control device 124 . The intervention for correcting the common mode level in the dom state 401 takes place via an equal or the same change from HVP_A1 to HVP_Ay and HVP_C1 to HVP_Cy or via an equal or the same change from HVP_D1 to HVN_Dy and HVP_B1 to HVN_By.
Zudem kann das Sendemodul 1210 ein ungleiches Verhalten von Komponenten in Sendestufen 121A0 /121D0 und 121C0 / 121B0 der Vollbrücke verhindern (Effekt 2), so dass im sic-Zustand eine Veränderung der Common-Mode- Spannung im Vergleich zu dem rec-Zustand 402 minimiert oder verhindert wird. In addition, the transmission module 1210 can prevent unequal behavior of components in transmission stages 121A0 / 121D0 and 121C0 / 121B0 of the full bridge (Effect 2), so that in the sic state a change in the common-mode voltage is minimized compared to the rec state 402 or prevented.
Hierfür ist der Widerstand Ron (Einschaltwiderstand) der Strombegrenzungs- Transistoren bzw. Strombegrenzungsmodule 1211, 1212 veränderbar. Dies erfolgt über die bis zu x parallel geschalteten Strombegrenzungsmodule 1211_1 bis 1211_x und/oder die bis zu x parallel geschalteten Strombegrenzungsmodule 1212_1 bis 1212_x, insbesondere durch Ansteuerung durch die mindestens eine Steuereinrichtung 124. Der Eingriff zur Korrektur des Common-Mode-Pegels im sic-Zustand 403 erfolgt über die bis zu x parallel geschalteten Strombegrenzungsmodule 1211_1 bis 1211_x oder die bis zu x parallel geschalteten Strombegrenzungsmodule 1212_1 bis 1212_x. Beispielsweise gilt x = 4. In diesem Fall können vier verschiedene Stufen des Widerstands Ron (Einschaltwiderstand) der Strombegrenzungs-Transistoren bzw. Strombegrenzungsmodule 1211, 1212) eingestellt werden. For this purpose, the resistance Ron (switch-on resistance) of the current-limiting transistors or current-limiting modules 1211, 1212 can be changed. This takes place via the up to x current-limiting modules 1211_1 to 1211_x connected in parallel and/or the up to x current-limiting modules 1212_1 to 1212_x connected in parallel, in particular by activation by the at least one control device 124. State 403 takes place via the up to x current-limiting modules 1211_1 to 1211_x connected in parallel or the up to x current-limiting modules 1212_1 to 1212_x connected in parallel. For example, x=4. In this case, four different levels of the resistance Ron (on resistance) of the current-limiting transistors or current-limiting modules 1211, 1212) can be set.
Diese Verhinderung von Effekt 2 ist besonders vorteilhaft, da nur wenn ausgehend vom Common-Mode-Pegel des rec-Zustands 402 die Common-Pegel im dom-Zustand 401 und im sic-Zustand 403 zu denjenigen des rec-Zustands 402 passen, ein ausreichendes Emissionsergebnis erzielt werden kann, jedoch die Ursachen, welche zu dem Verhalten von Effekt 1 führen, andere sein können als die zum Effekt 2 führen. Durch die Ausgestaltung des Sendemoduls 1210 kann verhindert werden, dass insbesondere Substratstromverluste in den Verpoldioden D_A und D_B dazu führen, dass der Common-Mode-Pegel im dom-Zustand 401 nicht mehr stimmt. Im sic-Zustand sind die Verpoldioden D_A und D_B weniger stark bestromt und des Weiteren sind alle Verpoldioden D_A, D_B, D_C, D_D der vier Sendestufen 121A0, 121B0, 121C0, 121D0 aktiv. Das Sendemodul 1210 kann verhindern, dass unterschiedliche Common-Mode-Pegel im dom-Zustand und im sic-Zustand vorhanden sind. Zudem kann verhindert werden, dass qualitativ gleiche Effekte durch ungleiches Verhalten in den Kaskoden erzeugt werden. This prevention of effect 2 is particularly advantageous since only if, starting from the common mode level of the rec state 402, the common levels in the dom state 401 and in the sic state 403 match those of the rec state 402, a sufficient Emission result can be achieved, however, the causes that lead to the behavior of effect 1 can be different than the lead to effect 2. The configuration of the transmission module 1210 can prevent substrate current losses in particular in the polarity reversal diodes D_A and D_B from causing the common mode level in the dom state 401 to no longer be correct. In the sic state, the polarity reversal diodes D_A and D_B are energized to a lesser extent and all polarity reversal diodes D_A, D_B, D_C, D_D of the four transmission stages 121A0, 121B0, 121C0, 121D0 are also active. The transmit module 1210 can prevent different common mode levels from being present in the dom state and in the sic state. In addition, it can be prevented that effects of the same quality are produced by unequal behavior in the cascodes.
Damit kann das Sendemodul 1210 die Effekte auf die Emissionswerte der Sende-/Empfangseinrichtung 12 positiv beeinflussen, die maßgeblich durch das Sendemodul 1210 beeinflusst werden. In this way, the transmission module 1210 can positively influence the effects on the emission values of the transmission/reception device 12, which are decisively influenced by the transmission module 1210.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen des Sendemoduls 121, 1210, der Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22, der Teilnehmerstationen 10, 20, 30, des Bussystems 1 und des darin ausgeführten Verfahrens gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel und deren Modifikationen können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar. All previously described configurations of the transmitter module 121, 1210, the transmitter/receiver devices 12, 22, the subscriber stations 10, 20, 30, the bus system 1 and the method carried out therein according to the first and second exemplary embodiment and their modifications can be used individually or in all possible combinations are used. In addition, the following modifications in particular are conceivable.
Das zuvor beschriebene Bussystem 1 gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist anhand eines auf dem CAN-Protokoll basierenden Bussystems beschrieben. Das Bussystem 1 gemäß dem ersten und/oder zweiten Ausführungsbeispiel kann jedoch alternativ eine andere Art von Kommunikationsnetz sein, bei dem die Signale als differentielle Signale übertragen werden. Es ist vorteilhaft, jedoch nicht zwangsläufige Voraussetzung, dass bei dem Bussystem 1 zumindest für bestimmte Zeitspannen ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation 10, 20, 30 auf den Bus 40 gewährleistet ist. The previously described bus system 1 according to the first and second exemplary embodiment is described using a bus system based on the CAN protocol. However, the bus system 1 according to the first and/or second exemplary embodiment can alternatively be another type of communication network in which the signals are transmitted as differential signals. It is advantageous, but not an essential requirement, that in the bus system 1 exclusive, collision-free access by a subscriber station 10, 20, 30 to the bus 40 is guaranteed at least for certain periods of time.
Das Bussystem 1 gemäß dem ersten und/oder zweiten Ausführungsbeispiel und deren Modifikationen ist insbesondere ein CAN-Bussystem oder ein CAN-HS- Bussystem oder ein CAN FD-Bussystem oder ein CAN SIC-Bussystem oder ein CAN XL-Bussystem. Das Bussystem 1 kann jedoch ein anderes Kommunikationsnetzwerk sein, bei dem die Signale als differentielle Signale und seriell über den Bus übertragen werden. The bus system 1 according to the first and/or second exemplary embodiment and modifications thereof is in particular a CAN bus system or a CAN HS bus system or a CAN FD bus system or a CAN SIC bus system or a CAN XL bus system. However, the bus system 1 can be different Be communication network in which the signals are transmitted as differential signals and serially over the bus.
Somit ist die Funktionalität der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beispielsweise bei Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22 einsetzbar, die in einem CAN-Bussystem oder einem CAN-HS-Bussystem oder einem CAN FD- Bussystem oder einem CAN SIC-Bussystem oder einem CAN XL-Bussystem betreibbar sind. Es ist möglich, dass für die zwei Buszustände 401, 402 zumindest zeitweise kein dominanter und rezessiver Buszustand verwendet wird, sondern stattdessen ein erster Buszustand und ein zweiter Buszustand verwendet werden, die beide getrieben werden. Ein Beispiel für ein solches Bussystem ist ein CAN XL- Bussystem. Thus, the functionality of the exemplary embodiments described above can be used, for example, in transceivers 12, 22 that are in a CAN bus system or a CAN HS bus system or a CAN FD bus system or a CAN SIC bus system or a CAN XL bus system are operable. It is possible that for the two bus states 401, 402, at least temporarily, no dominant and recessive bus state is used, but instead a first bus state and a second bus state are used, both of which are driven. An example of such a bus system is a CAN XL bus system.
Die Anzahl und Anordnung der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in dem Bussystem 1 gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel und deren Modifikationen ist beliebig. Insbesondere sind nur Teilnehmerstationen 10 oder nur Teilnehmerstationen 30 in den Bussystemen 1 des ersten oder zweiten Ausführungsbeispiels vorhanden. The number and arrangement of the subscriber stations 10, 20, 30 in the bus system 1 according to the first and second exemplary embodiment and their modifications is arbitrary. In particular, only subscriber stations 10 or only subscriber stations 30 are present in the bus systems 1 of the first or second exemplary embodiment.

Claims

Ansprüche Expectations
1) Sendemodul (121; 1210) zum Senden von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem (1), mit einer ersten Sendestufe (121A; 121A0) zur Erzeugung von Sendeströmen (II bis In) für ein erstes Signal (CAN_H), das auf einen Bus (40) des Bussystems (1) zu senden ist, einer zweiten Sendestufe (121B; 121B0) zur Erzeugung von Sendeströmen (II bis In) für ein zweites Signal (CAN_L), das als ein zu dem ersten Signal (CAN_H) differentielles Signal auf den Bus (40) zu senden ist, einer dritten Sendestufe (121C; 121C0) zur Erzeugung von Sendeströmen (II bis In) für das erste Signal (CAN_H), und einer vierten Sendestufe (121D; 121D0) zur Erzeugung von Sendeströmen (II bis In) für das zweite Signal (CAN_L), wobei die erste bis vierte Sendestufe (121 A bis 121 D; 121 AO bis 121D0) in eine Vollbrücke geschaltet sind, bei der die erste und vierte Sendestufe (121A, 121D; 121A0, 121D0) in Reihe geschaltet sind und die dritte und zweite Sendestufe (121C, 121B; 121C0, 121B0) in Reihe geschaltet sind, wobei jede der ersten bis vierten Sendestufe (121A bis 121D; 121A0 bis 121D0) mindestens zwei Stromstufen (S1 bis Sn) aufweist, die zueinander parallel geschaltet sind, wobei jede der mindestens zwei Stromstufen (S1 bis Sn) einen schaltbaren Widerstand (R_A1 bis R_An; R_B1 bis R_Bn; R_C1 bis R_Cn; R_D1 bis R_Dn) aufweist, und wobei die schaltbaren Widerstände (R_A1 bis R_An; R_B1 bis R_Bn; R_C1 bis R_Cn; R_D1 bis R_Dn) einer Sendestufe (121A bis 121D; 121A0 bis 121D0) unterschiedliche Widerstandswerte haben. 2) Sendemodul (121; 1210) nach Anspruch 1, wobei die Ausgangsanschlüsse (41, 42) der Vollbrücke zum Anschluss an einen Abschlusswiderstand (49) des Busses(40) vorgesehen sind. 1) Transmission module (121; 1210) for transmitting differential signals in a serial bus system (1), with a first transmission stage (121A; 121A0) for generating transmission currents (II to In) for a first signal (CAN_H) which is applied to a Bus (40) of the bus system (1) is to be sent, a second transmission stage (121B; 121B0) for generating transmission currents (II to In) for a second signal (CAN_L), which is used as a differential signal to the first signal (CAN_H). is to be sent onto the bus (40), a third transmission stage (121C; 121C0) for generating transmission streams (II to In) for the first signal (CAN_H), and a fourth transmission stage (121D; 121D0) for generating transmission streams (II to In) for the second signal (CAN_L), the first to fourth transmission stages (121 A to 121 D; 121 AO to 121D0) being connected in a full bridge, in which the first and fourth transmission stages (121A, 121D; 121A0, 121D0 ) are connected in series and the third and second transmission stages (121C, 121B; 121C0, 121B0) are connected in series si nd, wherein each of the first to fourth transmission stages (121A to 121D; 121A0 to 121D0) has at least two current stages (S1 to Sn) which are connected in parallel with one another, each of the at least two current stages (S1 to Sn) having a switchable resistor (R_A1 to R_An; R_B1 to R_Bn; R_C1 to R_Cn; R_D1 to R_Dn ), and wherein the switchable resistors (R_A1 to R_An; R_B1 to R_Bn; R_C1 to R_Cn; R_D1 to R_Dn) of a transmission stage (121A to 121D; 121A0 to 121D0) have different resistance values. 2) transmission module (121; 1210) according to claim 1, wherein the output connections (41, 42) of the full bridge are provided for connection to a terminating resistor (49) of the bus (40).
3) Sendemodul (121; 1210) nach Anspruch 1 der 2, wobei eine Anzahl n der mindestens zwei Stromstufen (S1 bis Sn) für jede der ersten bis vierten Sendestufe (121A bis 121D; 121A0 bis 121D0) dieselbe ist, wobei n eine natürliche Zahl größer 1 ist. 3) transmission module (121; 1210) according to claim 1 of 2, wherein a number n of the at least two current stages (S1 to Sn) for each of the first to fourth transmission stages (121A to 121D; 121A0 to 121D0) is the same, where n is a natural number is greater than 1.
4) Sendemodul (121; 1210) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jede der mindestens zwei Stromstufen (S1 bis Sn) einen CMOS- Transistor zum Schalten des Widerstands (R_A1 bis R_An; R_B1 bis R_Bn; R_C1 bis R_Cn; R_D1 bis R_Dn) der Stromstufe (S1 bis Sn) aufweist. 4) transmission module (121; 1210) according to any one of the preceding claims, wherein each of the at least two current stages (S1 to Sn) a CMOS transistor for switching the resistor (R_A1 to R_An; R_B1 to R_Bn; R_C1 to R_Cn; R_D1 to R_Dn) the current stage (S1 to Sn).
5) Sendemodul (121; 1210) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der CMOS-Transistor der Stromstufen (S1 bis Sn) der ersten Sendestufe (121 A; 121A0) ein PMOS-Transistor ist, wobei der CMOS-Transistor der Stromstufen (S1 bis Sn) der zweiten Sendestufe (121B; 121B0) ein NMOS-Transistor ist, wobei der CMOS-Transistor der Stromstufen (S1 bis Sn) der dritten Sendestufe (121C; 121C0) ein PMOS-Transistor ist, und wobei der CMOS-Transistor der Stromstufen (S1 bis Sn) der vierten Sendestufe (121 D; 121 DO) ein NMOS-Transistor ist. 5) Transmission module (121; 1210) according to one of the preceding claims, wherein the CMOS transistor of the current stages (S1 to Sn) of the first transmission stage (121 A; 121A0) is a PMOS transistor, the CMOS transistor of the current stages (S1 to Sn) of the second transmission stage (121B; 121B0) is an NMOS transistor, wherein the CMOS transistor of the current stages (S1 to Sn) of the third transmission stage (121C; 121C0) is a PMOS transistor, and the CMOS transistor of the Current stages (S1 to Sn) of the fourth transmission stage (121 D; 121 DO) is an NMOS transistor.
6) Sendemodul (121; 1210) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei jede der ersten bis vierten Sendestufe (121A bis 121D; 121A0 bis 121D0) zudem aufweist eine Verpoldiode (D_A; D_B; D_C; D_D) zum Schutz gegen eine positive Rückspeisung in einem Anschluss (43) für die Busspannungsversorgung und eine negative Rückspeisung von einem Anschluss (44) für Masse, und mindestens eine Kaskode (HVP_A; HVN_B; HVP_C; HVN_D) zum Schutz der CMOS-Transistoren. 7) Sendemodul (1210) nach Anspruch 6, wobei mindestens zwei Kaskoden (HVP_A; HVN_B; HVP_C; HVN_D) parallel zueinander geschaltet sind, wobei eine Anzahl y der Kaskoden (HVP_A; HVN_B; HVP_C; HVN_D) für jede der ersten bis vierten Sendestufe (121A bis 121D;6) transmission module (121; 1210) according to one of claims 4 or 5, wherein each of the first to fourth transmission stages (121A to 121D; 121A0 to 121D0) also has a reverse polarity diode (D_A; D_B; D_C; D_D) for protection against a positive Feedback in a connection (43) for the bus voltage supply and negative feedback from a connection (44) for ground, and at least one cascode (HVP_A; HVN_B; HVP_C; HVN_D) to protect the CMOS transistors. 7) transmission module (1210) according to claim 6, wherein at least two cascodes (HVP_A; HVN_B; HVP_C; HVN_D) are connected in parallel with one another, with a number y of the cascodes (HVP_A; HVN_B; HVP_C; HVN_D) for each of the first to fourth transmission stages (121A to 121D;
121A0 bis 121 DO) dieselbe ist, wobei y eine natürliche Zahl größer 1 ist, und wobei der Einschaltwiderstand der mindestens zwei Kaskoden (HVP_A; HVN_B; HVP_C; HVN_D) unterschiedlich ist. 121A0 to 121DO) is the same, where y is a natural number greater than 1, and where the on-resistance of the at least two cascodes (HVP_A; HVN_B; HVP_C; HVN_D) is different.
8) Sendemodul (121; 1210) nach einem der vorangehenden Ansprüche, zudem mit mindestens einem ersten Strombegrenzungsmodul (1211) als Stromquelle, das zwischen einen Anschluss (43) für die Busspannungsversorgung und die Vollbrücke geschaltet ist, und mindestens einem zweiten Strombegrenzungsmodul (1212) als Stromsenke, das zwischen einen Anschluss (44) für Masse und die Vollbrücke geschaltet ist. 8) transmission module (121; 1210) according to one of the preceding claims, also with at least one first current-limiting module (1211) as a current source, which is connected between a connection (43) for the bus voltage supply and the full bridge, and at least one second current-limiting module (1212) as a current sink, which is connected between a connection (44) for ground and the full bridge.
9) Sendemodul (1210) nach Anspruch 8, wobei mindestens zwei erste Strombegrenzungsmodule (1211_1 bis 1211_x) parallel zueinander geschaltet sind, deren Einschaltwiderstand unterschiedlich ist, wobei mindestens zwei zweite Strombegrenzungsmodule (1212_1 bis 1211_x) parallel zueinander geschaltet sind, deren Einschaltwiderstand unterschiedlich ist, und wobei die Anzahl x der ersten Strombegrenzungsmodule (1211_1 bis 1211_x) gleich der Anzahl x der zweiten Strombegrenzungsmodule (1212_1 bis 1211_x) ist, wobei x eine natürliche Zahl größer 1 ist. 9) transmission module (1210) according to claim 8, wherein at least two first current-limiting modules (1211_1 to 1211_x) are connected in parallel to one another, the on-resistance of which is different, wherein at least two second current-limiting modules (1212_1 to 1211_x) are connected in parallel to one another, the on-resistance of which is different, and wherein the number x of the first current limiting modules (1211_1 to 1211_x) is equal to the number x of the second current limiting modules (1212_1 to 1211_x), where x is a natural number greater than 1.
10) Sendemodul (121; 1210) nach einem der vorangehenden Ansprüche, zudem mit einer Ansteuerschaltung (T_A; T_B; T_C; T_D) zur Ansteuerung von schaltbaren Komponenten der ersten bis vierten Sendestufe (121A bis 121D; 121A0 bis 121D0) in Abhängigkeit von einem digitalen Sendesignal (TxD) und von einer für das Sendemodul (121; 1210) eingestellten Betriebsart (SIC; FAST_TX). 10) transmission module (121; 1210) according to any one of the preceding claims, also with a drive circuit (T_A; T_B; T_C; T_D) for driving switchable components of the first to fourth transmission stage (121A to 121D; 121A0 to 121D0) depending on a digital transmission signal (TxD) and an operating mode (SIC; FAST_TX) set for the transmission module (121; 1210).
11) Sendemodul (121; 1210) nach Anspruch 10, wobei die Ansteuerschaltung (T_A; T_B; T_C; T_D) zum zeitlich gestaffelten und gesteuerten Schalten der Widerstandswerte der mindestens zwei Stromstufen (S1 bis Sn) ausgestaltet ist. 11) Transmitting module (121; 1210) according to claim 10, wherein the control circuit (T_A; T_B; T_C; T_D) is designed for staggered and controlled switching of the resistance values of the at least two current stages (S1 to Sn).
12) Sende-/Empfangseinrichtung (12; 22) für eine Teilnehmerstation (20) für ein serielles Bussystem (1), mit einem Sendemodul (121; 1210) nach einem der vorangehenden Ansprüche, und einem Empfangsmodul (122) zum Empfangen von Signalen von dem Bus (40). 12) Transmitting/receiving device (12; 22) for a subscriber station (20) for a serial bus system (1), with a transmitting module (121; 1210) according to one of the preceding claims, and a receiving module (122) for receiving signals from the bus (40).
13) Teilnehmerstation (10; 20; 30) für ein serielles Bussystem (1), mit einer Sende-/Empfangseinrichtung (12; 22) nach Anspruch 12, und einer Kommunikationssteuereinrichtung (11; 21) zum Steuern der Kommunikation in dem Bussystem (1) und zur Erzeugung eines digitalen Sendesignals (TxD) zur Ansteuerung der ersten bis vierten Sendestufe (121A bis 121D; 121A0 bis 121D0). 13) Subscriber station (10; 20; 30) for a serial bus system (1), with a transmitting/receiving device (12; 22) according to claim 12, and a communication control device (11; 21) for controlling the communication in the bus system (1 ) and for generating a digital transmission signal (TxD) for controlling the first to fourth transmission stages (121A to 121D; 121A0 to 121D0).
14) Teilnehmerstation (10; 20; 30) nach Anspruch 13, wobei die Teilnehmerstation (10; 20; 30) für die Kommunikation in einem Bussystem (1) ausgestaltet ist, in dem zumindest zeitweise ein exklusiver, kollisionsfreier Zugriff einer Teilnehmerstation (10, 20, 30) auf den Bus (40) des Bussystems (1) gewährleistet ist. 14) Subscriber station (10; 20; 30) according to claim 13, wherein the subscriber station (10; 20; 30) is designed for communication in a bus system (1) in which at least temporarily an exclusive, collision-free access of a subscriber station (10, 20, 30) on the bus (40) of the bus system (1) is guaranteed.
15) Verfahren zum Senden von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem (1), wobei das Verfahren mit einem Sendemodul (121; 1210) ausgeführt wird, und wobei das Verfahren die Schritte aufweist,15) Method for sending differential signals in a serial bus system (1), the method being carried out with a transmission module (121; 1210), and the method having the steps,
Erzeugen, mit einer ersten Sendestufe (121A; 121A0), von Sendeströmen (II bis In) für ein erstes Signal (CAN_H), das auf einen Bus (40) des Bussystems (1) zu senden ist, Erzeugen, mit einer zweiten Sendestufe (121B; 121B0), von Sendeströmen (II bis In) für ein zweites Signal (CAN_L), das als ein zu dem ersten Signal (CAN_H) differentielles Signal auf den Bus (40) zu senden ist, Erzeugen, mit einer dritten Sendestufe (121C; 121C0), vonGenerating, with a first transmission stage (121A; 121A0), transmission currents (II to In) for a first signal (CAN_H) which is to be transmitted to a bus (40) of the bus system (1), Generating, with a second transmission stage (121B; 121B0), transmission streams (II to In) for a second signal (CAN_L), which is to be transmitted to the bus (40) as a differential signal to the first signal (CAN_H). , with a third transmission stage (121C; 121C0), from
Sendeströmen (II bis In) für das erste Signal (CAN_H), undTransmission currents (II to In) for the first signal (CAN_H), and
Erzeugen, mit einer vierten Sendestufe (121 D; 121 DO) von Sendeströmen (II bis In) für das zweite Signal (CAN_L), wobei die erste bis vierte Sendestufe (121 A bis 121 D; 121 AO bis 121D0) in eine Vollbrücke geschaltet sind, bei der die erste und vierteGenerating, with a fourth transmission stage (121 D; 121 DO) of transmission currents (II to In) for the second signal (CAN_L), the first to fourth transmission stages (121 A to 121 D; 121 AO to 121D0) being connected in a full bridge are, at which the first and fourth
Sendestufe (121A, 121D; 121A0, 121D0) in Reihe geschaltet sind und die dritte und zweite Sendestufe (121C, 121B; 121C0, 121B0) in Reihe geschaltet sind, wobei jede der ersten bis vierten Sendestufe (121A bis 121D; 121A0 bis 121 DO) mindestens zwei Stromstufen (S1 bis Sn) aufweist, die zueinander parallel geschaltet sind, wobei jede der mindestens zwei Stromstufen (S1 bis Sn) einen schaltbaren Widerstand (R_A1 bis R_An; R_B1 bis R_Bn; R_C1 bis R_Cn; R_D1 bis R_Dn) aufweist, und wobei die schaltbaren Widerstände (R_A1 bis R_An; R_B1 bistransmission stages (121A, 121D; 121A0, 121D0) are connected in series and the third and second transmission stages (121C, 121B; 121C0, 121B0) are connected in series, each of the first to fourth transmission stages (121A to 121D; 121A0 to 121D0 ) has at least two current stages (S1 to Sn) which are connected in parallel to one another, each of the at least two current stages (S1 to Sn) having a switchable resistor (R_A1 to R_An; R_B1 to R_Bn; R_C1 to R_Cn; R_D1 to R_Dn), and wherein the switchable resistors (R_A1 to R_An; R_B1 to
R_Bn; R_C1 bis R_Cn; R_D1 bis R_Dn) einer Sendestufe (121A bis 121D; 121A0 bis 121D0) unterschiedliche Widerstandswerte haben. R_Bn; R_C1 to R_Cn; R_D1 to R_Dn) of a transmission stage (121A to 121D; 121A0 to 121D0) have different resistance values.
PCT/EP2022/064764 2021-07-08 2022-05-31 Transmission module and method for transmitting differential signals in a serial bus system WO2023280474A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280060782.0A CN117957818A (en) 2021-07-08 2022-05-31 Transmitting module and method for transmitting differential signal in serial bus system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021207199.6A DE102021207199A1 (en) 2021-07-08 2021-07-08 Transmission module and method for transmitting differential signals in a serial bus system
DE102021207199.6 2021-07-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023280474A1 true WO2023280474A1 (en) 2023-01-12

Family

ID=82258259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2022/064764 WO2023280474A1 (en) 2021-07-08 2022-05-31 Transmission module and method for transmitting differential signals in a serial bus system

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN117957818A (en)
DE (1) DE102021207199A1 (en)
WO (1) WO2023280474A1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3445003A1 (en) * 2017-08-19 2019-02-20 Nxp B.V. Controller area network (can) device and method for operating a can device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3445003A1 (en) * 2017-08-19 2019-02-20 Nxp B.V. Controller area network (can) device and method for operating a can device

Also Published As

Publication number Publication date
CN117957818A (en) 2024-04-30
DE102021207199A1 (en) 2023-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3665870B1 (en) Transceiver for a bus system for reducing an oscillation inclination upon transitioning between different bit state
EP3066806B1 (en) Subscriber station for a bussystem and method for reduction of electromagnetic emissions in a bussystem
EP3665872B1 (en) Oscillation reduction unit for a bus system, and method for reducing an oscillation inclination when transitioning between different bit states
DE102018221680A1 (en) Device for a subscriber station of a serial bus system and method for communication in a serial bus system
EP4116834B1 (en) Receiving module and method for receiving differential signals in a serial bus system
WO2019122208A1 (en) Participant station for a serial bus system, and method for transmitting a message in a serial bus system
EP3665871B1 (en) Transceiver for a bus system, and method for reducing an oscillation inclination upon transitioning between different bit states
WO2019122211A1 (en) Participant station for a serial bus system, and method for transmitting a message in a serial bus system
WO2019122212A1 (en) Subscriber station for a serial bus system and method for transmitting a message in a serial bus system
WO2019122209A1 (en) Subscriber station for a serial bus system and method for transmitting a message in a serial bus system
WO2023280474A1 (en) Transmission module and method for transmitting differential signals in a serial bus system
DE102017213832A1 (en) Transmitting / receiving device for a bus system and method for reducing a tendency to oscillate when passing between different bit states
WO2023280488A1 (en) Transmission module and method for transmitting differential signals in a serial bus system
EP3744050A1 (en) Participant station for a serial bus system, and method for transmitting a message in a serial bus system
WO2023280473A1 (en) Receiving module and method for receiving differential signals in a serial bus system
WO2023280472A1 (en) Receiving module and method for receiving differential signals in a serial bus system
WO2020048740A1 (en) Transmitter/receiver device for a serial bus system and method for transmitting a message in a serial bus system
EP4078904A1 (en) Transmitting/receiving device for a bus system, and method for reducing oscillations of a bus differential voltage when interferences are coupled in
DE102022205336A1 (en) Transmitter/receiver device and method for receiving differential signals in a serial bus system
DE102020214649A1 (en) Subscriber station for a serial bus system and method for communication in a serial bus system
WO2020109315A1 (en) Common-mode limiting device for a bus of a bus system, and method for limiting common-mode interferences in a bus system

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22734178

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280060782.0

Country of ref document: CN