DE102019203338A1

DE102019203338A1 - Ringing-Entstörschaltung

Info

Publication number: DE102019203338A1
Application number: DE102019203338.5A
Authority: DE
Inventors: Youhei SEKIYA; Hiroyuki Mori; Tomohisa Kishigami
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2019-09-19
Also published as: JP2019161586A; JP7168332B2; US10693451B2; US20190288680A1

Abstract

Eine Ringing-Entstörschaltung ist mit einer Differenzsignalübertragungsleitung (3) verbunden, die ein Paar von Signalleitungen hohen Potentials (3H) und niedrigen Potentials (3L) zum Übertragen von Differenzsignalen hohen und niedrigen Pegels aufweist, und weist einen Ringing-Entstörer (20) und einen Stopper (30) auf. Wenn das Differenzsignal auf einen hohen Pegel wechselt, unterdrückt der Ringing-Entstörer (20) ein Ringing, indem er die Impedanz zwischen den Signalleitungen (3H, 3L) durch Einschalten eines Schaltelements (21) senkt. Wenn eine Differenzsignalspannung unter eine Spannungsabsenkungsbestimmungsspannung fällt, stoppt der Stopper (30) die Impedanzabsenkungsfunktion des Ringing-Entstörers (20) durch Ausschalten eines anderen Schaltelements (31).

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Schaltung, die mit einer Übertragungsleitung verbunden ist, die ein Differenzsignal über ein Paar von Signalleitungen hohen/niedrigen Potentials überträgt, und die ein Ringing während der Übertragung des Differenzsignals unterdrückt.
Bei der Übertragung eines digitalen Signals über eine Übertragungsleitung wird ein Teil der Signalenergie auf der Empfangsseite (d.h. am Empfänger) reflektiert, wenn sich der Signalpegel ändert. Solch eine Reflexion, die allgemein als „Ringing“ bekannt ist, kann Verzerrungen in der Signalwellenform wie Über- oder Unterschwingen verursachen.
Die JP 2012-244220 (Patentdokument 1) offenbart eine Ringing-Entstörschaltung. Die Ringing-Entstörschaltung erfasst, wenn sich der Signalpegel eines Differenzsignals ändert. Die Ringing-Entstörschaltung beinhaltet ein Schaltelement, das an einer Position zwischen einem Paar von Signalleitungen vorgesehen ist und für eine bestimmte Zeitspanne eingeschaltet wird, um eine Impedanz zwischen dem Paar von Signalleitungen zu senken, wenn sich der Signalpegel des Differenzsignals ändert. Auf diese Weise ist der Ringing-Entstörer in der Lage, ein Ringing im Differenzsignal zu unterdrücken (d.h. zu begrenzen und/oder zu verhindern).
Nach eingehender Prüfung durch den Erfinder können in der im Patentdokument 1 beschriebenen Ringing-Entstörschaltung die folgenden Probleme auftreten.
Für den Fall, dass die im Patentdokument 1 beschriebene Technik angewandt wird, wenn das Differenzsignal von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel wechselt, kann eine Absenkung der Impedanz zwischen den Signalleitungen dazu führen, dass die Spannung des Differenzsignals von der Spannung hohen Pegels zu stark abgesenkt wird, was zu möglichen Kommunikationsproblemen führt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Ringing-Entstörschaltung bereitzustellen, die in der Lage ist, ein Ringing zu unterdrücken und einen übermäßigen Spannungsabfall in einem Differenzsignal von einer Spannung hohen Pegels zu unterd rücken/verh indern.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Ringing-Entstörschaltung mit einer Übertragungsleitung (3) zur Übertragung eines Differenzsignals, das zwischen einem hohen und einem niedrigen Pegel wechselt, über ein Paar von Signalleitungen hohen/niedrigen Potentials verbunden. Die Ringing-Entstörschaltung beinhaltet einen Ringing-Entstörer (20, 40) zum Unterdrücken von Ringing, das zusammen mit der Übertragung des Differenzsignals auftritt. Die Ringing-Entstörschaltung beinhaltet ferner einen Stopper (30).
Der Ringing-Entstörer senkt die Impedanz zwischen dem Paar von Signalleitungen, wenn das Differenzsignal vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel wechselt, um ein Ringing im Signal zu unterdrücken und/oder zu begrenzen.
Der Stopper verhindert, dass der Ringing-Entstörer die Impedanz senkt, wenn bestimmt wird, dass eine Spannung des Differenzsignals unter eine vorbestimmte Spannungsabsenkungsbestimmungsspannung gefallen ist, die niedriger als die Spannung hohen Pegels des Differenzsignals ist. Auf diese Weise wird ein zu starkes Absinken der Spannung des Differenzsignals unter die Spannung hohen Pegels begrenzt und/oder verhindert. Hier ist die Spannung hohen Pegels ein Standard-Spannungswert des Differenzsignals, das auf einem hohen Pegel übertragen wird (d.h. wenn das Differenzsignal einen hohen Signalpegel aufweist).
Es sollte beachtet werden, dass die in diesem Abschnitt und in den Ansprüchen beschriebenen Bezugszeichen in Klammern die Übereinstimmung zwischen spezifischen Mitteln/Komponenten, die in den nachfolgenden Ausführungsformen beschrieben sind, und Anspruchselementen angeben, und der technische Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht hierauf beschränkt ist.
Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher ersichtlich. In den Zeichnungen zeigt:

1 eine Konfiguration einer ECU mit einer Ringing-Entstörschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
2 ein Ablaufdiagramm eines Betriebs eines Stopp-Controllers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3 eine Konfiguration einer Ersatzschaltung eines Ringing-Entstörers der ersten Ausführungsform, wenn eine Funktion des Ringing-Entstörers validiert wird;
4 eine Netzwerkkonfiguration, in der eine Simulation vorgenommen wird;
5 ein Wellenformdiagramm eines Simulationsergebnisses, das einen Effekt des Ringing-Entstörers in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
6 ein weiteres Wellenformdiagramm des Simulationsergebnisses, das einen Effekt der Ringing-Entstörschaltung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
7 eine Konfiguration der ECU mit einer Ringing-Entstörschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
8 ein Ablaufdiagramm eines Betriebs eines Entstör-Controllers in der zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
9 ein Wellenformdiagramm eines Simulationsergebnisses, das einen Effekt der Ringing-Entstörschaltung in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.

Nachstehend sind die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
[Konfiguration]
Wie in 1 gezeigt, ist eine Ringing-Entstörschaltung 11 in der ersten Ausführungsform zusammen mit einer Empfangsschaltung 12 zur Kommunikation mit anderen ECUs in einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 1 vorgesehen. Die Empfangsschaltung 12 kann entweder als Sende- und Empfangsschaltung oder als Sendeschaltung konfiguriert sein.
Die Ringing-Entstörschaltung 11 ist parallel zur Empfangsschaltung 12 zwischen eine Signalleitung 3H hohen Potentials und eine Signalleitung 3L niedrigen Potentials geschaltet. Die Signalleitung 3H hohen Potentials ist zusammen mit der Signalleitung 3L niedrigen Potentials Teil einer Übertragungsleitung 3 und bildet diese. Die Übertragungsleitung 3 überträgt ein Differenzsignal, das zwischen einem Signal hohen Pegels und einem Signal niedrigen Pegels wechselt, über die Signalleitung 3H hohen Potentials und die Signalleitung 3L niedrigen Potentials. Somit ist die Übertragungsleitung 3 eine differentielle Übertragungsleitung.
In der vorliegenden Ausführungsform weisen, wenn sich die Übertragungsleitung 3 in einem Nichtansteuerzustand befindet, sowohl die Signalleitung 3H hohen Potentials als auch die Signalleitung 3L niedrigen Potentials einen Zwischenspannungspegel von beispielsweise 1,5 V auf. Wenn beide Signalleitungen 3H und 3L 1,5 V aufweisen, beträgt die Spannung des Differenzsignals, d.h. die Differenzspannung zwischen den Signalleitungen 3H und 3L, 0 V, was eine Spannung niedrigen Pegels ist. Das heißt, das Differenzsignal weist einen niedrigen Pegel auf. In der vorliegenden Ausführungsform ist 0 V ein Standard-Referenzwert für die Differenzspannung niedrigen Pegels.
Wenn die Übertragungsleitung 3 von einer Sendeschaltung (nicht gezeigt) angesteuert wird, liegt die Signalleitung 3H hohen Potentials beispielsweise bei 2,5 V und die Signalleitung 3L niedrigen Potentials bei 0,5 V. Hier beträgt die Differenzspannung zwischen der Signalleitung 3H hohen Potentials und der Signalleitung 3L niedrigen Potentials 2 V, was eine Spannung hohen Pegels ist. Das heißt, das Differenzsignal weist einen hohen Pegel auf. In der vorliegenden Ausführungsform ist 2 V ein Standard-Referenzwert für die Differenzspannung hohen Pegels.
Obwohl in der Zeichnung nicht gezeigt, sind die Enden sowohl der Signalleitung 3H hohen Potentials als auch der Signalleitung 3L niedrigen Potentials durch ein Widerstandselement abgeschlossen. Das Widerstandselement kann einen exemplarischen Widerstand von 120 Ω aufweisen. Die vorliegende Ausführungsform kann ein Controller Area Network (CAN)-Protokoll als Kommunikationsprotokoll anwenden. Das CAN-Protokoll ist ein Protokoll, das z.B. in einem fahrzeuginternen lokalen Netzwerk (LAN) verwendet werden kann. CAN ist eine eingetragene Marke. Im CAN-Protokoll werden Differenzsignale niedrigen Pegels als „rezessiv“ und Differenzsignale hohen Pegels als „dominant“ bezeichnet.
Die Ringing-Entstörschaltung 11 beinhaltet einen Ringing-Entstörer 20 zum Unterdrücken von Ringing, das durch die Übertragung des Differenzsignals auf der Übertragungsleitung 3 verursacht wird. Der Ringing-Entstörer 20 ist nachstehend auch einfach als Entstörer 20 bezeichnet. Die Ringing-Entstörschaltung 11 beinhaltet ferner einen Stopper 30 zum gezielten Stoppen der Funktion des Entstörers 20, wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist.
Der Entstörer 20 beinhaltet einen n-leitenden MOSFET (nMOS) 21 als Schaltelement zum Absenken der Impedanz zwischen den Signalleitungen 3H und 3L. Der Entstörer 20 beinhaltet ferner einen Kondensator 22 und ein in Reihe geschaltetes Widerstandselement 23 als Schaltung zur Steuerung des nMOS 21.
Der Drain des nMOS 21 ist mit der Signalleitung 3H hohen Potentials verbunden. Wie in 1 gezeigt, ist ein gemeinsamer Knotenpunkt zwischen dem Kondensator 22 und dem Widerstandselement 23 mit dem Gate des nMOS 21 verbunden, während ein Anschluss des Kondensators 22 mit der Signalleitung 3H hohen Potentials verbunden ist und ein Anschluss des Widerstandselements 23 mit der Signalleitung 3L niedrigen Potentials verbunden ist.
Der Stopper 30 beinhaltet einen p-leitenden MOSFET (pMOS) 31 als Schaltelement zum Stoppen der Ringing-Entstörfunktion des Entstörers 20. Der Stopper 30 beinhaltet ferner einen Komparator 32 und einen Stopp-Controller 33, der den pMOS 31 basierend auf einem Ausgang des Komparators 32 steuert. Obwohl 1 den in der Empfangsschaltung 12 enthaltenen Stopp-Controller 33 zeigt, kann der Stopp-Controller 33 getrennt von der Empfangsschaltung 12 vorgesehen sein.
Der Drain und die Source des pMOS 31 sind zwischen die Source des nMOS 21 und die Signalleitung 3L niedrigen Potentials geschaltet. Das Gate des pMOS 31 ist mit dem Stopp-Controller 33 verbunden.
Der Komparator 32 vergleicht die Spannung (VH) der Signalleitung 3H hohen Potentials mit einem vorbestimmten unteren Spannungsschwellenwert (VthL). Wenn die Spannung VH unter den unteren Spannungsschwellenwert VthL fällt, gibt der Komparator 32 ein Ausgangssignal hohen Pegels aus. Das Ausgangssignal des Komparators 32 wird an den Stopp-Controller 33 gegeben.
Der untere Spannungsschwellenwert VthL ist niedriger als die Spannung VH (d.h. 2,5 V), wenn das Differenzsignal den hohen Pegel aufweist. So kann beispielsweise in der vorliegenden Ausführungsform der untere Spannungsschwellenwert VthL auf 1,5 V eingestellt sein. In der vorliegenden Ausführungsform wird davon ausgegangen, dass die Spannung der Signalleitung 3L (VL) niedrigen Potentials 0,5 V beträgt, wenn das Differenzsignal auf den hohen Pegel wechselt. Der Komparator 32 bestimmt dann, ob die Differenzspannung unter 1 V gefallen ist, wobei 1 V aus der Differenz zwischen dem unteren Spannungsschwellenwert VthL und der Spannung VL (d.h. 1,5 V - 0,5V) abgeleitet wird. Hier ist solch eine Differenz auch als Spannungsabsenkungsbestimmungswert oder Spannungsabsenkungsbestimmungsspannung bezeichnet, und in diesem Beispiel ist der Spannungsabsenkungsbestimmungswert niedriger als die Spannung hohen Pegels von 2 V, wobei die Spannung hohen Pegels die Differenzspannung zwischen VH und VL ist, wenn die Übertragungsleitung 3 angesteuert wird. Der Stopper 30 stellt sowohl den unteren Spannungsschwellenwert VthL als auch den Spannungsabsenkungsbestimmungswert bzw. die Spannungsabsenkungsbestimmungsspannung ein. Insbesondere ist der Stopper 30 konfiguriert, um die Spannungsabsenkungsbestimmungsspannung niedriger als die Differenzspannung des Differenzsignals einzustellen, wenn das Differenzsignal über die Übertragungsleitung 3 auf dem hohen Pegel übertragen wird.
Der untere Spannungsschwellenwert VthL kann eine andere Spannung als 1,5 V sein, so dass der Spannungsabsenkungsbestimmungswert eine andere Spannung als 1 V ist. Die Differenz zwischen VH und VL, d.h. die Differenzspannung, kann von einem Operationsverstärker erfasst werden. Die erfasste Differenzspannung und die Spannungsabsenkungsbestimmungsspannung von 1 V können dann vom Komparator 32 verglichen werden.
Der Stopp-Controller 33 schaltet, im Normalbetrieb, den pMOS 31 ein und führt den in 2 gezeigten Prozess aus. In Schritt S110 bestimmt der Stopp-Controller 33 auf der Grundlage des Ausgangssignals des Komparators 32, ob die Differenzspannung (d.h. VH - VL) unter den Spannungsabsenkungsbestimmungswert von 1 V gefallen ist. Genauer gesagt, wenn das Ausgangssignal des Komparators 32 hoch ist, bestimmt der Stopp-Controller 33, dass die Spannung VH unter den unteren Spannungsschwellenwert VthL gefallen ist, und somit die Differenzspannung unter die Spannungsabsenkungsbestimmungsspannung gefallen ist.
Wenn der Stopp-Controller 33 bestimmt, dass die Differenzspannung unter die Spannungsabsenkungsbestimmungsspannung gefallen ist, d.h. „JA“ in Schritt S110, schreitet der Prozess zu Schritt S120 voran. In Schritt S120 schaltet der Stopp-Controller 33 den pMOS 31 für eine voreingestellte Zeit TS aus, woraufhin der Stopp-Controller 33 die Bestimmung in Schritt S110 erneut ausführt. Die voreingestellte Zeit TS kann kürzer als die Zeit für ein Kommunikationsbit sein.
Wenn der pMOS 31 ausgeschaltet (d.h. gesperrt) wird, wird der nMOS 21 von den Signalleitungen 3H und 3L getrennt, was den Stopp der Impedanzabsenkung durch den Entstörer 20 erzwingt. Die voreingestellte Zeit TS wird durch eine Uhr in der Empfangsschaltung 12 gemessen. Die voreingestellte Zeit TS kann auch durch eine analoge Lade-/Entladeschaltung gemessen werden, die aus einem Kondensator, einem Widerstandselement oder ähnlichen Schaltungselementen aufgebaut ist.
[Betrieb des Entstörers]
Wenn der Stopp-Controller den pMOS 31 EIN (d.h. leitend) schaltet, wird die Source des nMOS 21 mit der Signalleitung 3L niedrigen Potentials verbunden und kann der Entstörer 20 eine Ringing-Entstörfunktion ausüben.
Wie in 3 gezeigt, sind der Betrieb und der Effekt des Entstörers 20 in der Annahme beschrieben, dass die Source des nMOS 21 stets mit der Signalleitung 3L niedrigen Potentials verbunden ist.
5 zeigt ein Simulationsergebnis einer Wellenform in einer Situation, in der (i) die in 3 gezeigte ECU 1 mit dem Entstörer 20 mit einem Netzwerk mit einer in 4 gezeigten Topologie verbunden ist und (ii) eine der ECUs 2 bis 6 (z.B. die ECU 3) im Netzwerk ein Signal sendet.
In 4 ist ein Knotenpunkt (J/C) 7 ein Verbindungspunkt zum Verbinden der Übertragungsleitungen der ECUs 1 bis 6. In 5 steht Sendespannung für VH und VL auf der Sendeseite, steht Empfangsspannung für VH auf der Empfangsseite und steht Gate-Spannung des nMOS 21 insbesondere für die Gate-Source-Spannung. In 5 wird die Ansteuerung der Übertragungsleitung 3 auf der Sendeseite bei 0 s (Sekunden) (d.h. 0,0 E + 00) und 1 µs (Mikrosekunde) (d.h. 1,0 E - 06) auf der horizontalen Achse gestartet. Die Ansteuerung der Übertragungsleitung 3 auf der Sendeseite wird bei 0,5 µs (d.h. 5,0 E - 07) und 1,5 µs (d.h. 1,5 E - 06) gestoppt.
Wenn das Differenzsignal im Entstörer 20 von einem niedrigen Pegel auf einen hohen Pegel wechselt, beginnt der Kondensator 22 über das Widerstandselement 23 aufgeladen zu werden. Beim Starten des Ladevorgangs des Kondensators 22 fließt ein Strom durch das Widerstandselement 23, so dass die Gate-Spannung (d.h. die Gate-Source-Spannung) des nMOS 21 ansteigt und der nMOS 21 einschaltet, wie in 5 gezeigt. Mit fortschreitender Ladung des Kondensators 22 und abnehmendem Ladestrom durch das Widerstandselement 23 wird der nMOS 21 ausgeschaltet (gesperrt).
Auf diese Weise wird der nMOS 21 nur für eine voreingestellte Zeit eingeschaltet, nachdem das Differenzsignal auf den hohen Pegel gewechselt ist und die Gate-Spannung durch das Laden des Kondensators 22 die Einschalt-Schwellenwertspannung des nMOS 21 überschreitet, bis der Ladestrom des Kondensators 22 abnimmt und die Gate-Spannung unter die Einschalt-Schwellenwertspannung sinkt. In 5 beschreibt Ton eine EIN-Zeitspanne, in der der nMOS 21 eingeschaltet ist. Die EIN-Zeitspanne Ton ist kürzer als die voreingestellte Zeit TS, in der der pMOS 31 ausgeschaltet ist. Die EIN-Zeitspanne Ton kann in Abhängigkeit des Kapazitätswerts des Kondensators 22 und des Widerstandswerts des Widerstandselements 23 geändert werden.
Wenn der nMOS 21 eingeschaltet ist, sind die Signalleitungen 3H und 3L durch den EIN-Widerstand des nMOS 21 verbunden. Daher nimmt, wenn der nMOS 21 eingeschaltet ist, die Impedanz zwischen den Signalleitungen 3H und 3L ab, und das im Differenzsignal auftretende Ringing wird durch die Abnahme der Impedanz unterdrückt.
In der untersten Reihe von 5 ist die Wellenform mit einer durchgezogenen Linie die VH-Wellenform, wenn die Funktion des Entstörers 20 bereitgestellt ist, und die Wellenform mit der gestrichelten Linie ist die VH-Wellenform, wenn die Funktion des Entstörers 20 nicht bereitgestellt ist. Die gestrichelten Kreise in 5 zeigen Fälle, in denen die Signalpulsation (d.h. das Ringing) während des Anstiegs der Spannung VH durch Einschalten des nMOS 21 des Entstörers 20 unterdrückt wird.
[Betrieb des Stoppers]
Wenn der Entstörer 20 die Impedanz zwischen den Signalleitungen 3H und 3L senkt, besteht die Möglichkeit, dass die Differenzspannung von der Spannung hohen Pegels zu stark abgesenkt und somit fälschlicherweise als den niedrigen Pegel aufweisend erkannt wird.
Wenn der Komparator 32 erfasst, dass die Spannung VH unter den unteren Spannungsschwellenwert VthL gefallen ist, bestimmt der Stopper 30 somit, dass die Differenzspannung unter die Spannungsabsenkungsbestimmungsspannung gefallen ist, und schaltet den pMOS 31 aus, wodurch der Stopper 30 daran gehindert wird, die Impedanz abzusenken. Auf diese Weise können die ECU 1 und die Ringing-Entstörschaltung 11 der vorliegenden Ausführungsform das übermäßige Absenken der Differenzspannung um Beträge, die weit unter der Spannung hohen Pegels liegen, begrenzen und/oder verhindern.
In 6 zeigt ein Simulationsergebnis der Wellenform eine Situation, in der die in 1 gezeigte ECU 1 mit dem in 4 gezeigten Netzwerk verbunden ist, bei dem eine der ECUs 2 bis 6 im Netzwerk ein Signal sendet.
In 6 sind die VH- und VL-Sendespannung auf der Sendespannung gleich denjenigen in 5. In gleicher Weise startet die Ansteuerung der Übertragungsleitung 3 auf der Sendeseite bei 0 s (d.h. 0,0 E + 00) und stoppt bei 0,5 µs (5.0 E - 07). In der zweiten Reihe von 6 zeigt die VH-Wellenform mit der durchgezogenen Linie die Spannung VH, wenn die ECU 1 den Stopper 30 aufweist, und die Wellenform mit der gestrichelten Linie zeigt VH, wenn die ECU 1 den Stopper 30 nicht aufweist, wie beispielsweise in 3 gezeigt.
Wie in 6 gezeigt, wird der pMOS 31, wenn die Spannung VH zur Zeit t1 aufgrund des Einschaltens des nMOS 21 unter den unteren Spannungsschwellenwert VthL fällt, für eine voreingestellte Zeitspanne TS ausgeschaltet, um den nMOS 21 daran zu hindern, die Ringing-Entstörfunktion auszuführen, und um so ein weiteres Absinken in der Spannung VH zu begrenzen und/oder zu verhindern.
[Effekte]
Gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ist es möglich, das durch die Übertragung des Differenzsignals verursachte Ringing zu begrenzen und/oder zu verhindern und das übermäßige Absenken der Differenzspannung unter die Spannung hohen Pegels zu begrenzen und/oder zu verhindern. Wenn das Differenzsignal vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel wechselt, senkt der Entstörer 20 die Impedanz zwischen den Signalleitungen 3H und 3L für eine bestimmte Zeitspanne, um das Ringing zu unterdrücken. Auch in Fällen, in denen die Impedanz zu lange abgesenkt wird, was zu einer übermäßigen Absenkung der Differenzspannung führen kann, kann der Stopper 30 solch eine übermäßige Absenkung der Differenzspannung begrenzen und/oder verhindern.
[Zweite Ausführungsform]
[Unterschiede zur ersten Ausführungsform]
Da die Grundkonfiguration der zweiten Ausführungsform gleich derjenigen der ersten Ausführungsform ist, konzentriert sich die Beschreibung auf die Unterschiede zur ersten Ausführungsform. Gleiche Elemente und Merkmale in der zweiten Ausführungsform sind mit den gleichen Bezugszeichen wie diese Elemente und Merkmale in der ersten Ausführungsform versehen und nicht wiederholt beschrieben.
In 7 beinhaltet eine Ringing-Entstörschaltung 13 in der zweiten Ausführungsform einen Entstörer 40 anstelle des Entstörers 20 in der ersten Ausführungsform. Der Entstörer 40 beinhaltet einen Komparator 42 und einen Entstör-Controller 43 zur Steuerung des nMOS 21. Wie in 7 gezeigt, ist der Entstör-Controller 43 in der Empfangsschaltung 12 enthalten, kann der Entstör-Controller 43 jedoch getrennt von der Empfangsschaltung 12 vorgesehen sein.
Der Komparator 42 vergleicht die Spannung VH mit einer vorbestimmten Ringing-Schwellenwertspannung (VthR). Wenn die Spannung VH die Ringing-Schwellenwertspannung VthR überschreitet, kann der Komparator 42 ein Ausgangssignal niedrigen Pegels ausgeben. Das Ausgangssignal des Komparators 42 wird an den Entstör-Controller 43 gegeben.
Die Ringing-Schwellenwertspannung VthR ist eine Spannung von größer oder gleich der Spannung VH (d.h. 2,5 V), wenn das Differenzsignal einen hohen Pegel aufweist. In der vorliegenden Ausführungsform kann die Ringing-Schwellenwertspannung VthR beispielsweise auf 2,5 V gesetzt sein. Die vorliegende Ausführungsform nimmt ferner an, dass die Spannung VL 0,5 V beträgt, wenn das Differenzsignal auf den hohen Pegel wechselt. Der Komparator 42 bestimmt dann, ob die Differenzspannung 2 V überschreitet, wobei 2 V die Differenz zwischen der Ringing-Schwellenwertspannung VthR und der Spannung VL (d.h. 2,5 V - 0,5 V) ist. Hier ist solch eine Differenz auch als Ringing-Bestimmungsspannung bezeichnet, und in diesem Beispiel ist die Ringing-Bestimmungsspannung größer oder gleich der Spannung hohen Pegels von 2V, wobei die Spannung hohen Pegels die Differenzspannung zwischen VH und VL ist, wenn die Übertragungsleitung 3 angesteuert wird.
Die Ringing-Schwellenwertspannung VthR kann höher als 2,5 V sein, so dass die Ringing-Bestimmungsspannung einen Wert aufweist, der über 2 V liegt. Die Differenz zwischen den Spannungen VH und VL, d.h. die Differenzspannung, kann von einem Operationsverstärker erfasst werden. Die erfasste Differenzspannung und die Ringing-Bestimmungsspannung von 2 V können dann vom Komparator 42 verglichen werden.
Im Normalbetrieb schaltet der Entstör-Controller 43 den nMOS 21 aus und führt den in 8 gezeigten Prozess aus. In Schritt S210 bestimmt der Entstör-Controller 43, ob ein Ringing im Differenzsignal auftritt oder verursacht wird, basierend auf dem Ausgangssignal des Komparators 42, wenn das Differenzsignal vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel wechselt.
Insbesondere bestimmt der Entstör-Controller 43, wenn der Entstör-Controller ein Ausgangssignal niedrigen Pegels vom Komparator 42 empfängt, dass die Spannung VH die Ringing-Schwellenwertspannung VthR überschreitet. Von daher bestimmt der Entstör-Controller, dass die Differenzspannung (d.h. VH - VL) die Ringing-Bestimmungsspannung überschreitet und dass ein Ringing im Differenzsignal aufgetreten ist oder verursacht wird. Wenn der Entstör-Controller 43 bestimmt, dass ein Ringing aufgetreten ist, d.h. „JA“ in Schritt S210, schreitet der Prozess zu Schritt S220 voran. In Schritt S220 schaltet der Entstör-Controller 43 den nMOS 21 für eine voreingestellte Zeit TR ein, um die Impedanz zwischen den Signalleitungen 3H und 3L zu senken, woraufhin der Entstör-Controller den Prozess in Schritt S210 erneut ausführt.
In der zweiten Ausführungsform ist die voreingestellte, konstante Zeit TR, in der der nMOS 21 eingeschaltet ist, kürzer als die voreingestellte Zeit TS, in der der pMOS 31 ausgeschaltet ist. Ähnlich wie bei den in der ersten Ausführungsform beschriebenen Elementen und Merkmalen zum Messen der voreingestellten Zeit TS kann die voreingestellte Zeit TR durch eine Uhr in der Empfangsschaltung 12 oder durch eine analoge Lade-/Entladeschaltung gemessen werden.
[Betrieb des Entstörers und des Stoppers]
9 zeigt ein Simulationsergebnis der Wellenform, wenn die in 7 gezeigte ECU 1 mit dem in 4 gezeigten Netzwerk verbunden ist und eine der ECUs 2 bis 6 im Netzwerk ein Signal sendet.
Die Sendespannungen VH und VL auf der Sendeseite in 9 sind gleich den Sendespannungen in 5. Das heißt, bei 0 s (0,0 E + 00) in 9 wird die Ansteuerung der Übertragungsleitung 3 auf der Sendeseite gestartet, und bei 0,5 µs (5,0 E - 07) wird die Ansteuerung der Übertragungsleitung 3 auf der Sendeseite gestoppt. Für die Empfangsspannung in der zweiten Reihe von 9 ist die durchgezogene Linie die VH-Wellenform, wenn die ECU 1 den Stopper 30 aufweist, und ist die gestrichelte Linie die VH-Wellenform, wenn die ECU 1 den Stopper 30 nicht aufweist, d.h. wenn die Source des nMOS 21 stets mit der Signalleitung 3L niedrigen Potentials verbunden ist.
Wie in 9 gezeigt, schaltet der Entstör-Controller 43 den nMOS 21 für eine voreingestellte Zeitspanne TR ein, um das Ringing zu unterdrücken, wenn die Spannung VH die Ringing-Schwellenwertspannung VthR zur Zeit t2 überschreitet, nachdem das Differenzsignal auf den hohen Pegel gewechselt ist. Die Spannung VH sinkt, wenn der nMOS 21 eingeschaltet wird.
Wenn die Spannung VH zur Zeit t3 unter den unteren Spannungsschwellenwert VthL fällt, schaltet der Stopp-Controller 33 den pMOS 31 für eine voreingestellte Zeit TS aus, um den nMOS 21 davon abzuhalten, die Ringing-Entstörfunktion auszuüben, um weitere Abfälle in der Spannung VH unter den unteren Spannungsschwellenwert VthL zu begrenzen und/oder zu verhindern.
[Effekte]
Die vorstehend beschriebene zweite Ausführungsform kann die gleichen Effekte wie die erste Ausführungsform erzielen. Da der Entstörer 40 dazu ausgelegt ist, die Impedanz zwischen den Signalleitungen 3H und 3L zu senken, wenn der Entstör-Controller 43 bestimmt, dass ein Ringing aufgetreten ist / auftritt, kann die Impedanzabsenkung auf einfache Weise optimiert werden. Darüber hinaus ist der Entstörer 40 dazu ausgelegt, zu bestimmen, dass das Ringing aufgetreten ist, wenn der Entstör-Controller 43 bestimmt, dass die Differenzspannung die Ringing-Bestimmungsspannung überschreitet, wobei die Ringing-Bestimmungsspannung eingestellt ist, um größer oder gleich der Spannung hohen Pegels zu sein. Auf diese Weise können die ECU 1 und die Ringing-Entstörschaltung 13 der zweiten Ausführungsform, wenn das Differenzsignal auf den hohen Pegel wechselt, ein Ringing so schnell wie möglich erkennen und den nMOS 21 einschalten, um das Ringing zu unterdrücken.
[Weitere Ausführungsformen]
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung vorstehend beschrieben sind, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern auf verschiedene Weise modifizierbar.
So kann beispielsweise der Stopp-Controller 33 dazu ausgelegt sein, den in 2 gezeigten Betrieb zu starten, wenn das Differenzsignal auf den hohen Pegel wechselt (d.h. wenn die Übertragungsleitung 3 angesteuert wird). Der Entstör-Controller 43 kann ferner dazu ausgelegt sein, den in 8 gezeigten Betrieb zu starten, wenn das Differenzsignal auf den hohen Pegel wechselt.
Der Stopp-Controller 33 und der Entstör-Controller 43 können als Hardware wie digitale Schaltelemente, analoge Schaltelemente, Logikschaltelemente oder eine Kombination von Schaltelementen realisiert sein, wobei ein hardwarebasierter Stopp-Controller 33 und ein hardwarebasierter Entstör-Controller 43 dazu ausgelegt sein können, ihre zugehörigen Funktionen wie vorstehend beschrieben auszuüben. Sowohl der Stopp-Controller 33 als auch der Entstör-Controller 43 können ferner als Mikrocontroller mit einer CPU und einem Halbleiterspeicher wie einem RAM oder einem ROM realisiert sein. In solch einem Fall können die vorstehend beschriebenen Funktionen/Prozesse, die von dem Stopp-Controller 33 und dem Entstör-Controller 43 ausgeführt werden, dadurch realisiert werden, dass die CPU ein im Halbleiterspeicher gespeichertes Programm/Befehl ausführt, um die Prozesse auszuführen, die dem Stopp-Controller 33 und dem Entstör-Controller 43 zugeordnet sind. Der Halbleiterspeicher kann ein materielles, nichtflüchtiges Speichermedium sein.
Eine Vielzahl von Funktionen, die in einer Komponente in der obigen Ausführungsform enthalten sind, kann durch eine Vielzahl von Komponenten realisiert werden. In gleicher Weise kann eine Funktion von einer Komponente durch eine Vielzahl von Komponenten realisiert werden. Darüber hinaus können eine Vielzahl von Funktionen von einer Vielzahl von Komponenten durch eine Komponente realisiert werden, oder eine Funktion, die durch eine Vielzahl von Komponenten realisiert wird, kann durch eine Komponente realisiert werden. Ein oder mehrere Teile in den obigen Ausführungsformen können weggelassen sein. Ein oder mehrere Teile aus einer Ausführungsform können zu einem oder mehreren Teilen aus anderen Ausführungsformen hinzugefügt oder durch diese ersetzt sein.
Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Ringing-Entstörschaltungen 11 und 13 kann die vorliegende Offenbarung in verschiedenen Formen realisiert werden, wie beispielsweise als eine Kommunikationsvorrichtung mit den Ringing-Entstörschaltungen 11 und 13 oder als ein Ringing-Entstörverfahren.
Obwohl die vorliegende Offenbarung vorstehend anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen vollständig beschrieben ist, ist zu beachten, dass Fachleuten verschiedene Änderungen und Modifikationen ersichtlich sein werden, wobei solche Änderungen, Modifikationen und zusammengefassten Schemata als im Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung beinhaltet zu verstehen sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012244220 [0003]

Claims

Ringing-Entstörschaltung, die mit einer Übertragungsleitung (3) zum Übertragen eines zwischen einem hohen und einem niedrigen Pegel wechselnden Differenzsignals über ein Paar von Signalleitungen hohen Potentials (3H) und niedrigen Potentials (3L) verbunden und dazu ausgelegt ist, ein Ringing im Differenzsignal zu unterdrücken, wobei die Ringing-Entstörschaltung aufweist: - einen Ringing-Entstörer (20, 40), der dazu ausgelegt ist, eine Impedanz zwischen dem Paar von Signalleitungen (3H, 3L) zu senken, wenn das Differenzsignal vom niedrigen auf den hohen Pegel wechselt; und - einen Stopper (30), der dazu ausgelegt ist, - den Ringing-Entstörer daran zu hindern, die Impedanz zwischen dem Paar von Signalleitungen zu senken, wenn der Stopper bestimmt, dass eine Spannung des Differenzsignals unter eine Spannungsabsenkungsbestimmungsspannung fällt, wobei - der Stopper ferner dazu ausgelegt ist, die Spannungsabsenkungsbestimmungsspannung niedriger als eine Differenzspannung des Differenzsignals einzustellen, wenn die Übertragungsleitung das Differenzsignal auf dem hohen Pegel überträgt.
Ringing-Entstörschaltung nach Anspruch 1, wobei der Ringing-Entstörer ferner dazu ausgelegt ist, die Impedanz zwischen dem Paar von Signalleitungen für eine voreingestellte Zeitspanne zu senken.
Ringing-Entstörschaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ringing-Entstörer (40) ferner dazu ausgelegt ist, - ein Ringing im Differenzsignal zu erfassen, wenn das Differenzsignal vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel wechselt, und - die Impedanz zwischen dem Paar von Signalleitungen zu senken, wenn das Ringing im Differenzsignal erfasst wird.
Ringing-Entstörschaltung nach Anspruch 3, wobei der Ringing-Entstörer ferner dazu ausgelegt ist, - zu bestimmen, dass das Ringing verursacht wird, wenn die Differenzspannung eine Ringing-Bestimmungsspannung überschreitet, und - die Ringing-Bestimmungsspannung auf größer oder gleich der Differenzspannung einzustellen, wenn die Übertragungsleitung das Differenzsignal auf dem hohen Pegel überträgt.