CN101129036B - 控制设备用的带可调节的端接网络的收发器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及控制设备用的收发器，其包括收发器核，借助所述收发器核来实现所接收的和/或要发送的消息的电平匹配，其中在收发器(1)中布置可调节的端接网络(5)，借助所述端接网络(5)可以调节至少两个连接阻抗值，其中端接网络(5)和收发器核(2)整体地集成在半导体电路中。

Description

控制设备用的带可调节的端接网络的收发器

本发明涉及用于控制设备的收发器，其包括收发器核，借助该收发器核来实现所接收的或要发送的消息的电平匹配，在所述收发器中布置可调节的端接网络，借助所述端接网络能够调节出至少三个终端阻抗值。 

众所周知，在汽车中布置多个功能模块，这些功能模块例如可以被分配给发动机管理、车身电子系统、以及车辆的诸如收音机、汽车电话或导航系统的特别装备。也已知的是，将用于数据交换和用于控制的各个功能模块与例如CAN总线的总线系统相连接，其中也可以对于上述组的每一个都设置分开的总线。总线系统可以通过网关互相连接用于交换数据和控制指令。在此，优选地将要求快速数据交换的功能模块(如发动机和传动装置用的控制设备)、以及对功能性和安全性基本的其它部件连接到所谓的高速总线上，并且将例如支持特别装备的较少时间临界性的部件连接到所谓的低速或舒适总线(Komfort-Bus)上。 

功能模块或控制设备包括控制器和收发器，其中收发器的主要任务是建立通向总线系统的物理接口。在此，在收发器中实现所接收的或要发送的消息的电平匹配。 

由于在总线系统中的传输速率是比较高的，所以必须降低在接合处的反射。在此情况下，原则上两种不同的方案是公知的。 

在分散式端接的情况下，在总线系统的两个末端上分别布置等于总线线路的波阻抗的终端阻抗，其中在总线系统的末端上，两个波阻抗例如被布置在相应最后的控制设备中。对于双绞线，波阻抗的典型值例如是120Ω。分散式端接的问题在于，构造不总是预先知道的。但是由此不知道总线系统的末端在何处。此外，在星形的总线结构中也不能明确地确定开头和终点。 

因此对于分散式端接的一种替代方案是集中式端接。在该集中式端接中，例如在控制设备中集中地实现终结，其中为此典型地选择一半波阻抗作为终端阻抗。这是一种明智的折衷，以便集中地使反射最小。 

用于端接的两种方案的共同之处在于，尽可能高欧姆地、例如在千欧姆范围中来终结不参与总线系统的端接的控制设备。 

将相应的终端阻抗与支持网络的必要时所需的元件和/或滤波器一起作为离散的器件布置在收发器上。由于控制设备可以是分散式或集中式端接的组成部分活则会完全无助于端接的事实，必须根据总线结构来匹配终端阻抗。这可以要么手动地通过阻抗的更换实现，要么以具有不同的终端阻抗的三种变型来制造相同的控制设备，这分别是非常耗费和昂贵的。 

从DE 19854117A1中已知一种用于在汽车中许多电部件通信的电路装置，包括至少一个总线用于在由其通过网络节点所连接的部件和至少一个终端阻抗之间传输数据，其中该至少一个终端阻抗在其阻抗值方面是可调节的。终端阻抗优选地以电子方式被调节，并且例如被构造为数字电位器。此外还建议，所有网络节点都得以被分配可调节的终端阻抗。根据所采用的可调节阻抗的种类，可以以不同的方式进行总阻抗的匹配。在优选的实例中，网络节点之一分析在总线上所连接的其余网络节点的状态信号，并且自动匹配其终端阻抗。也可以有利地由在总线上的内部控制设备自动实现匹配，该内部控制设备测量总阻抗并且按此来调整所有用户的终端阻抗。最后，既在制造时、例如在总线上安装了所有功能模块之后，或在装入或拆除模块之后在用于保养或用于重新调整的车间维修时，还可以通过接在总线上的外部诊断设备来进行匹配。这能够实现在汽车的生产时和以后改装时的简化，使得只需要少量的控制设备变型。如果可调节的阻抗集成在网络节点中，则分开装配终端阻抗也成为多余的。 

从DE 10020142A1中已知一种总线系统，其包括电部件连接在其上的总线结构，其中给所述部件分配故障计数器和终端阻抗，其中终端阻抗以可调节的方式被构造，并且可根据故障计数器的所检测的故障密度被调节。可调节的终端阻抗优选地被构造为数字电位器并被布置在电子部件中。 

从该现有技术出发，本发明所基于的技术问题在于，实现一种收发器，借助其简化在总线系统上的端接。 

通过一种控制设备用的收发器得出该技术问题的解决方案。该收发器包括收发器核，借助该收发器核来实现所接收的或要发送的消息 的电平匹配，在所述收发器中布置可调节的端接网络，借助所述端接网络能够调节出至少三个终端阻抗值，其特征在于，其中所述端接网络和收发器核整体地集成在半导体电路中，其中所述端接网络能够调节出高欧姆、波阻抗或半波阻抗的阻抗值。 

收发器为此包括可调节的端接网络，其中借助所述可调节的端 接网络可以调节至少两个终端阻抗值，其中所述端接网络和收发器核整体地集成在半导体电路中。通过将端接网络集成在收发器中而显示(entfalten)单独的阻抗或电位器，这尤其在成本和可靠性方面是感兴趣的，因为通过整体集成而节省了引线。本发明进一步利用以下知识，即常常不需要相对连续的调节可能性。更确切地说，在非端接的和集中或分散式终端之间的转换可能性大多已足够，其中，优选地设置所有三种状态的可调节性。在两个或三个阻抗值之间的这种可调节性可以很简单地被集成到IC中。此外，这显著地简化了调节。收发器仅必须例如从其所分配的控制器模块被通知一次：该收发器在哪一功能方面被阻碍(verbauen)。于是该收发器调定所属的阻抗值(高欧姆、波阻抗、或一半波阻抗)。 

在一种优选的实施形式中，收发器包括两个用于连接到诸如CAN或Flex Ray的双线总线系统上的端子。 

在另一优选的实施形式中，在端子之间分别串联连接两个第一、第二和第三端接阻抗，其中将串联的中间抽头电连接，并且第二和第三端接阻抗是可以接通和/或断开的。两个第一端接阻抗在此形成了高欧姆的非端接的端子，如果断开了另外的四个阻抗，则这些端子起作用。另外的四个阻抗优选地具有线路的波阻抗的阻抗值。因此如果接通两个第二端接阻抗，则用总线线路的波阻抗终结收发器，使得收发器作为分散式端接的终端起作用。于是如果附加地还接通两个第三端接阻抗，则所产生的终端阻抗大约等于一半波阻抗，使得收发器作为集中式端接的终端起作用。 

在另一优选的实施形式中，给端接阻抗分配开关或保险丝。在此，开关的优点是所产生的阻抗值的可逆调节，其中但是这由于构造为有源器件而要求收发器组件的永久性供电，因为所调定的端接阻抗不应改变。通过采用保险丝可以解决该问题，然而其中调节于是不可逆。 

在另一优选的实施形式中将开关构造为晶体管。 

在另一优选的实施形式中，将位于电源电压和接地之间的支持网络集成到收发器中。将该支持网络与端接阻抗的中间抽头相连接。 

在另一优选的实施形式中，附加地将滤波器集成到收发器中。 

以下借助优选的实施例来详细阐述本发明，其中： 

图1展示了具有带开关的集成终端网络的收发器，和 

图2展示了具有带保险丝的集成终端网络的收发器。 

收发器1包括收发器核2、滤波器3、支持网络4和端接网络5。端接网络5包括两个串联连接在两个端子BUS_High、BUS_LOW之间的第一端接阻抗RT1、RT2，其中端子BUS_High、BUS_LOW是通向总线线路的接口。与由RT1、RT2所组成的第一串联电路并行地布置两个其它的端接阻抗RT3、RT4以及两个第三端接阻抗RT5、RT6，其中串联电路的所有中间抽头通过共同的线路V_CM互相连接。此外，给第二和第三串联电路的每一个端接阻抗RT3-RT6都分配一个开关。如可以从在端接阻抗RT3和RT4、或RT5和RT6的开关之间的虚线得知的那样，串联电路的开关总是同向接通的，即两个开关是断开的或闭合的。支持网络4包括两个阻抗RMC1和RMC2，所述阻抗RMC1和RMC2串联连接并且位于电源电压V_CC和接地GND之间。RMC1和RMC2的串联电路的中间抽头在此与线路V_CM相连接。除了所示出的阻抗之外，支持网络4在此还含有电容，但是所述电容这里不进一步被描述。支持网络4的主要功能是支持总线线路上的隐性(rezessiv)电压电平。滤波器3用于提高在15-25MHz范围中的抗干扰性。端接网络5的功能方式现在是例如根据收发器的电路连接来调节适当的终端阻抗值。为此应区分以下情况，也就是收发器1不参与总线线路的匹配的终结，收发器1是分散式端接的组成部分，或应集中地端接总线线路。 

在第一种情况下四个开关保持断开的，使得端接阻抗RT3-RT6从端子BUS_High、BUS_Low脱耦。在此情况下，只有收发器的两个端接阻抗RT1、RT2起作用，所述两个端接阻抗RT1、RT2相对总线线路比较高欧姆地终结(abschlieβen)收发器。 

在分散式端接的第二种情况下，收发器应该用波阻抗终结总线。为此，端接阻抗RT3、RT4的开关已被闭合。如果现在阻抗值是RT3＝RT4＝Z_L，则所产生的阻抗值大约是线路的波阻抗Z_L(在忽 略高欧姆的分压器RT1、RT2的情况下)。 

在第三种情况下，附加地端接阻抗RT5、RT6的开关还被闭合，所述端接阻抗RT5、RT6优选同样大约对应于波阻抗。因此大约产生一半波阻抗作为终端阻抗。例如可以通过开关来将应调定哪个阻抗值的信息通知给收发器。可替代地也可以由控制器模块向收发器1传输信息。也可以重新通过开关或可编程接口将该信息又通知给控制器模块。 

滤波器3通常包含电感，使得出于空间和制造原因在集成时可以舍弃这些电感。支持网络4必要时不必一起被集成到收发器1中，而是可以在外部通过离散的阻抗或以混合技术来实现。 

在图2中示出了不带滤波器的收发器1的一种替代实施形式，其中通过保险丝S3-S6代替了在端接阻抗RT3-RT6上的开关。在此，如此设计保险丝S5和S6的大小，使得这些保险丝S5和S6在比保险丝S3和S4较小的脉冲电流时就已经烧断。于是根据所希望的应用情况，要么触发所有四个保险丝(非端接的(unterminiert))，要么仅触发保险丝S5和S6(分散式端接)，要么不触发保险丝(集中式端接)。在此，可以通过收发器核2或控制器模块来触发电流脉冲，其中例如重新通过开关来调节相应的高度或持续时间。 

可替代地，也可以设想将端接网络建立为单独的电路。在此情况下，于是例如可以将端接网络与支持网络和/或滤波器一起构造为自身的组件，其中优选地以混合技术来实现集成。 

Claims (5)

1.控制设备用的收发器，其包括收发器核，借助该收发器核来实现所接收的或要发送的消息的电平匹配，在所述收发器(1)中布置可调节的端接网络(5)，借助所述端接网络(5)能够调节出至少三个终端阻抗值，其特征在于，其中所述端接网络(5)和收发器核(2)整体地集成在半导体电路中，其中所述端接网络(5)能够调节出高欧姆、波阻抗或半波阻抗的阻抗值，

所述收发器(1)包括两个用于连接到双线总线系统上的端子(BUS_High，BUS_Low)，

在所述端子(BUS_High，BUS_Low)之间串联连接两个第一端接阻抗(RT1，RT2)，在所述端子(BUS_High，BUS_Low)之间串联连接两个第二端接阻抗(RT3，RT4)，和在所述端子(BUS_High，BUS_Low)之间串联连接两个第三端接阻抗(RT5，RT6)，其中将所述串联的中间抽头电连接，并且能够接通或断开第二端接阻抗(RT3，RT4)，以及接通或断开第三端接阻抗(RT5，RT6)。

2.按权利要求1的收发器，其特征在于，给第二和第三端接阻抗(RT3-RT6)分配开关或保险丝(S3-S6)。

3.按权利要求2的收发器，其特征在于，将所述开关构造为晶体管。

4.按以上权利要求之一的收发器，其特征在于，将支持网络(4)集成在所述收发器(1)中，其中该支持网络(4)支持所述双线总线系统上的隐形电压电平。

5.按权利要求1的收发器，其特征在于，将滤波器(3)集成在所述收发器(1)中。