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DE102023201219A1 - 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

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DE102023201219A1
DE102023201219A1 DE102023201219.7A DE102023201219A DE102023201219A1 DE 102023201219 A1 DE102023201219 A1 DE 102023201219A1 DE 102023201219 A DE102023201219 A DE 102023201219A DE 102023201219 A1 DE102023201219 A1 DE 102023201219A1
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DE
Germany
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transmission
bus
stage
stages
module
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DE102023201219.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Steffen Walker
Felix Lang
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
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
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Priority to EP24701012.7A priority patent/EP4666549A1/en
Priority to PCT/EP2024/051105 priority patent/WO2024170201A1/en
Priority to CN202480012512.1A priority patent/CN120752896A/en
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Abstract

Es ist ein Sendemodul (121; 1210; 1211; 1212) und ein Verfahren zum Senden von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem (1) bereitgestellt. Das Sendemodul (121; 1210; 1211; 1212) hat eine erste Sendestufe (121A; 121A1) zur Erzeugung von Sendeströmen (I1 bis In) für ein erstes Signal (CAN_H), das auf einen Bus (40) des Bussystems (1) zu senden ist, eine zweite Sendestufe (121B; 121B1) zur Erzeugung von Sendeströmen (I1 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, eine dritte Sendestufe (121C; 121C1) zur Erzeugung von Sendeströmen (I1 bis In) für das erste Signal (CAN_H), einer vierten Sendestufe (121D; 121D1) zur Erzeugung von Sendeströmen (I1 bis In) für das zweite Signal (CAN_L), und eine Regelschaltung (15; 15A; 15B) zum Abgleich einer Gleichtaktspannung (VCM) für die erste bis vierte Sendestufe (121A bis 121D; 121A1 bis 121D1), wobei die erste bis vierte Sendestufe (121A bis 121D; 121A1 bis 121D1) in eine Vollbrücke geschaltet sind, bei der die erste und vierte Sendestufe (121A, 121D; 121A1, 121D1) in Reihe geschaltet sind und die dritte und zweite Sendestufe (121C, 121B; 121C1, 121B1) in Reihe geschaltet sind, wobei die Regelschaltung (15; 15A; 15B) ein Replikum (152; 153; 153A) einer Ausgangsstufe des Sendemoduls (121; 1210; 1211; 1212) aufweist, und wobei das Replikum (152; 153; 153A) an die Ausgangsstufe des Sendemoduls (121; 1210; 1211; 1212) angeschlossen ist.

Figure DE102023201219A1_0000
A transmission module (121; 1210; 1211; 1212) and a method for transmitting differential signals in a serial bus system (1) are provided. The transmission module (121; 1210; 1211; 1212) has a first transmission stage (121A; 121A1) for generating transmission currents (I1 to In) for a first signal (CAN_H) to be sent to a bus (40) of the bus system (1), a second transmission stage (121B; 121B1) for generating transmission currents (I1 to In) for a second signal (CAN_L) to be sent to the bus (40) as a signal differential to the first signal (CAN_H), a third transmission stage (121C; 121C1) for generating transmission currents (I1 to In) for the first signal (CAN_H), a fourth transmission stage (121D; 121D1) for generating transmission currents (I1 to In) for the second signal (CAN_L), and a control circuit (15; 15A; 15B) for adjusting a common mode voltage (VCM) for the first to fourth transmission stages (121A to 121D; 121A1 to 121D1), wherein the first to fourth transmission stages (121A to 121D; 121A1 to 121D1) are connected in a full bridge, in which the first and fourth transmission stages (121A, 121D; 121A1, 121D1) are connected in series and the third and second transmission stages (121C, 121B; 121C1, 121B1) are connected in series, wherein the control circuit (15; 15A; 15B) has a replica (152; 153; 153A) of an output stage of the transmission module (121; 1210; 1211; 1212), and wherein the replica (152; 153; 153A) is connected to the output stage of the transmission module (121; 1210; 1211; 1212).
Figure DE102023201219A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Sendemodul und ein Verfahren zum Senden von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem, die insbesondere für CAN XL bei Einhaltung der Emissions-Grenzwerte (EMV) 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 while complying with the emission limits (EMC).

Stand der TechnikState 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.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 units in a vehicle or a technical production system, etc.

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, the transmission on the bus switches 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 is used by most manufacturers in the first step in the vehicle with a 500kbit/s arbitration bit rate and 2Mbit/s data bit rate.

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 der Organisation CAN in Automation (CiA) 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. Für CAN XL ist derzeit ein Standard CiA610-3 definiert.In order to enable even higher data rates in the second communication phase, there are successor bus systems for CAN FD, such as CAN-SIC and CAN XL. With CAN-SIC in accordance with the CiA601-4 standard of the CAN in Automation (CiA) organization, 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. A CiA610-3 standard is currently defined for CAN XL.

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 Sendefunktion des CAN-Transceivers ist in einem Block namens Transmitter umgesetzt. Der Transmitter übersetzt eine Folge von digitalen Zuständen (HI = high oder LW = low) eines digitalen Sendesignals in ein differentielles Bussignal zwischen Busanschlüssen CANH und CANL.To send and receive the bus signals, transmit/receive devices are usually used in a CAN bus system for the individual communication participants, which are also referred to as CAN transceivers or CAN FD transceivers, etc. The transmit function of the CAN transceiver is implemented in a block called a transmitter. The transmitter translates a sequence of digital states (HI = high or LW = low) of a digital transmit signal into a differential bus signal between bus connections CANH and CANL.

Bei allen oben genannten CAN basierten Bussystemen wird für ein Sendesignal TxD separat ein Bussignal CAN_H und idealerweise gleichzeitig ein Bussignal CAN_L mit einem vorbestimmten Buspegel bzw. Busspannung V_CAN_H, V_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. Die resultierende Spannung auf dem Bus ist die Differenzspannung VDIFF = CAN_H - CAN_L, genauer gesagt, die Differenzspannung ist gleich der Spannung U des Signals CAN_H minus der Spannung U des Signals CAN_L.In all of the CAN-based bus systems mentioned above, a CAN_H bus signal and, ideally, a CAN_L bus signal with a predetermined bus level or bus voltage V_CAN_H, V_CAN_L are driven onto a bus separately for a transmit signal TxD. In this case, at least in the first communication phase, one 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 wires of the bus. The resulting voltage on the bus is the differential voltage VDIFF = CAN_H - CAN_L, or more precisely, the differential voltage is equal to the voltage U of the CAN_H signal minus the voltage U of the CAN_L signal.

Die Differenzspannung VDIFF variiert je nach dem Zustand, der auf dem Bus zu übertragen ist. Für den Zustand dominant gilt VDIFF_dom = 2V. Für den Zustand rezessiv gilt VDIFF_rec = 0V. Für den Zustand Level0 gilt VDIFF_L0 = 1V. Für den Zustand Level1 gilt VDIFF_L1 = -1V. Jedoch sollen für alle genannten Zustände die beiden Buspegel bzw. Spannungsamplituden VCAN_H, VCAN_L der Signale CAN_H, CAN_L um den Wert einer Gleichtaktspannung VCM = VCAN_H + VCAN_L = 5 V zentriert bleiben. Dies ist wichtig, weil Variationen dieser Gleichtaktspannung VCM eine Störaussendung des CAN-Transceivers verursachen. Der Wert von 5 V entspricht dem Wert der Spannung Vcc, die auch CAN-Supply genannt wird. Zur Erfüllung der CAN-Spezifikationen (ISO11898-2:2016, CiA601-4, CiA610-3) und der EMV-Norm (IEC62228-3) sollte die Gleichtaktspannung VCM unabhängig von dem Bussignal bzw. der Differenzspannung VDIFF immer genau auf der gleichen Spannung bleiben. Dies gilt auch während der Schaltvorgänge zwischen den verschiedenen Buszuständen.The differential voltage VDIFF varies depending on the state to be transmitted on the bus. For the dominant state, VDIFF_dom = 2V. For the recessive state, VDIFF_rec = 0V. For the Level0 state, VDIFF_L0 = 1V. For the Level1 state, VDIFF_L1 = -1V. However, for all of the above states, the two bus levels or voltage amplitudes VCAN_H, VCAN_L of the CAN_H, CAN_L signals should remain centered around the value of a common-mode voltage V CM = VCAN_H + VCAN_L = 5 V. This is important because variations in this common-mode voltage V CM cause interference from the CAN transceiver. The value of 5 V corresponds to the value of the voltage Vcc, which is also called CAN supply. To comply with the CAN specifications (ISO11898-2:2016, CiA601-4, CiA610-3) and the EMC standard (IEC62228-3), the common mode voltage V CM should always remain at exactly the same voltage, regardless of the bus signal or the differential voltage VDIFF. This also applies during switching between the different bus states.

Die CAN-Transceiver oder CAN FD Transceiver dürfen bezüglich der leitungsgebundenen Abstrahlung bzw. Emission die Grenzwerte für den Betrieb im Fahrzeug nicht überschreiten. Tranceiver für CAN XL müssen im Vergleich zu CAN FD und CAN SIC noch strengere Grenzwerte einhalten, die in der Norm IEC62228-3 festgelegt sind. Nur so ist ein Betrieb des Bussystems bei den vorgegebenen höheren Bitraten möglich. Je nach verfügbarer Halbleitertechnologie stellt die Einhaltung dieser strengen Grenzwerte eine große Herausforderung dar.The CAN transceivers or CAN FD transceivers must not exceed the limits for operation in the vehicle with regard to conducted radiation or emissions. In comparison to CAN FD and CAN SIC, transceivers for CAN XL must comply with even stricter limits, which are set out in the IEC62228-3 standard. This is the only way to operate the bus system at the specified higher bit rates. possible. Depending on the semiconductor technology available, compliance with these strict limits represents a major challenge.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the 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.It is therefore an 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 problems mentioned above. In particular, the transmission module and the method for transmitting differential signals in a serial bus system should enable the compensation of interference variables which affect the emission behavior of the transmission module.

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, eine vierte Sendestufe zur Erzeugung von Sendeströmen für das zweite Signal, und eine Regelschaltung zum Abgleich einer Gleichtaktspannung für die erste bis vierte Sendestufe, 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 die Regelschaltung ein Replikum einer Ausgangsstufe des Sendemoduls aufweist, und wobei das Replikum an die Ausgangsstufe des Sendemoduls angeschlossen ist.The object is achieved by a transmission module for transmitting differential signals in a serial bus system with 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 transmitted to a bus of the bus system, a second transmission stage for generating transmission currents for a second signal that is to be transmitted to the bus as a signal differential to the first signal, a third transmission stage for generating transmission currents for the first signal, a fourth transmission stage for generating transmission currents for the second signal, and a control circuit for adjusting a common-mode voltage for the first to fourth transmission stages, wherein 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, wherein the control circuit has a replica of an output stage of the transmission module, and wherein the replica is connected to the output stage of the transmission module.

Das beschriebene Sendemodul ist ausgestaltet, die Gleichtaktspannung unabhängig von einem Bussignal VDIFF immer genau auf der gleichen Spannung zu halten. Dies gilt auch während der Schaltvorgänge zwischen den verschiedenen Buszuständen dom, sic und rec oder L0 und L1.The described transmitter module is designed to always keep the common mode voltage at exactly the same voltage, regardless of a bus signal VDIFF. This also applies during the switching processes between the different bus states dom, sic and rec or L0 and L1.

Insbesondere stellt das beschriebene Sendemodul sicher, dass die Gleichtaktspannung gleich bleibt, auch wenn die Gleichtaktspannung von der Temperatur- und Prozessabhängigkeit von Dioden und Kaskoden (Bauteilparameter und Leckströme) des Sendemoduls beeinflusst wird. Dies gilt auch für ein Sendemodul, bei welchem eine Widerstandsbrücke, die auch stromgesteuerte H-Brücke genannt wird, noch eine zusätzliche Abhängigkeit vom Abgleich (Matching bzw. Mismatching) von Bias-Strömen hat. Zudem gilt dies auch für ein Sendemodul, bei welchem eine Widerstandsbrücke, die auch resistive H-Brücke genannt wird, eine zusätzliche Temperatur-und Prozessabhängigkeit von einem Kanalwiderstand von Strombegrenzungstransistoren aufweist.In particular, the described transmitter module ensures that the common-mode voltage remains the same, even if the common-mode voltage is influenced by the temperature and process dependence of diodes and cascodes (component parameters and leakage currents) of the transmitter module. This also applies to a transmitter module in which a resistance bridge, also called a current-controlled H-bridge, has an additional dependence on the matching or mismatching of bias currents. In addition, this also applies to a transmitter module in which a resistance bridge, also called a resistive H-bridge, has an additional temperature and process dependence on a channel resistance of current-limiting transistors.

Damit ermöglicht das beschriebene Sendemodul, dass die geforderten Grenzwerte für die Emission einer Sende-/Empfangseinrichtung für CAN XL erreicht werden können. Das Sendemodul erfüllt dabei insbesondere die Norm IEC62228-3, in welcher die Vorgaben für CAN XL und die einzuhaltenden Grenzwerte für die Buszustände dom, sic und rec auf dem Bus festlegt sind, die aufgrund von Sendezuständen dom, sic und rec des Sendemoduls erzeugt wurden.The described transmitter module thus enables the required limit values for the emission of a transmitting/receiving device for CAN XL to be achieved. The transmitter module particularly complies with the IEC62228-3 standard, which specifies the specifications for CAN XL and the limit values to be observed for the bus states dom, sic and rec on the bus, which were generated based on the transmitting states dom, sic and rec of the transmitter module.

Dadurch verhindert das Sendemodul Emissionen und lässt somit den Betrieb im Bussystem bei höheren Bitraten zu.The transmitter module thus prevents emissions and allows operation in the bus system at higher bit rates.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Sendemoduls sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Advantageous further embodiments of the transmission module are described in the dependent claims.

Ein Gleichtaktpunkt des Replikums kann auf der Gleichtaktspannung des Ausgangs der Sendestufen liegen. Gemäß einer Ausgestaltung hat die Regelschaltung zudem einen Differenzverstärker mit einem Eingang, der an den Gleichtaktpunkt des Replikums angeschlossen ist, und einen Regeltransistor zum Regeln einer Gleichtaktspannung auf einen vorbestimmten Wert, wobei die Gleichtaktspannung an dem Gleichtaktpunkt des Replikums anliegt.A common mode point of the replica can be at the common mode voltage of the output of the transmission stages. According to one embodiment, the control circuit also has a differential amplifier with an input connected to the common mode point of the replica and a control transistor for controlling a common mode voltage to a predetermined value, the common mode voltage being applied to the common mode point of the replica.

Denkbar ist, dass das Replikum eine Reihenschaltung aus einem Transistor, einer Diode, einem Transistor, einer Diode, einem Transistor und einem Transistor in der genannten Reihenfolge aufweist, wobei die Größen der Bauteile der Reihenschaltung um einen vorbestimmten Faktor kleiner als Größen der Bauteile des Ausgangs der ersten und vierten Sendestufe sind. Hierbei können der Transistor und der Transistor jeweils als Kaskode ausgestaltet sein.It is conceivable that the replica comprises a series circuit of a transistor, a diode, a transistor, a diode, a transistor and a transistor in the order mentioned, wherein the sizes of the components of the series circuit are smaller by a predetermined factor than the sizes of the components of the output of the first and fourth transmission stages. In this case, the transistor and the transistor can each be designed as a cascode.

Bei dem zuvor beschriebenen Sendemodul können Ausgangsanschlüsse der Vollbrücke zum Anschluss an einen Abschlusswiderstand des Busses vorgesehen sein, wobei das Replikum in der Reihenschaltung eine Buslast aufweist, die eine Nachbildung eines Abschlusswiderstands des Busses ist.In the previously described transmitter module, output terminals of the full bridge can be provided for connection to a terminating resistor of the bus, wherein the replica in the series connection has a bus load which is a replica of a terminating resistor of the bus.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel hat die Buslast zwei Widerstände, die beide an den Gleichtaktpunkt des Replikums angeschlossen sind.According to one embodiment, the bus load has two resistors, both connected to the common mode point of the replica.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel hat das Replikum eine Schalteinheit zum Einschalten oder Ausschalten der Buslast.According to another embodiment, the replica has a switching unit for switching the bus load on or off.

Jede Sendestufe kann ausgestaltet sein, den Wert des im Betrieb des Sendemoduls von der Sendestufe ausgegebenen elektrischen Stroms mit einem Stromspiegel am Eingang der Sendestufe einzustellen.Each transmitting stage can be designed to adjust the value of the electrical current output by the transmitting stage during operation of the transmitting module using a current mirror at the input of the transmitting stage.

Der Stromspiegel am Eingang jeder Sendestufe kann zwei CMOS-Transistoren aufweisen, wobei die CMOS-Transistoren des Stromspiegels am Eingang der ersten Sendestufe PMOS-Transistoren sind, wobei die CMOS-Transistoren des Stromspiegels am Eingang der zweiten Sendestufe NMOS-Transistoren sind, wobei die CMOS-Transistoren des Stromspiegels am Eingang der dritten Sendestufe PMOS-Transistoren sind, und wobei die CMOS-Transistoren des Stromspiegels am Eingang der vierten Sendestufe NMOS-Transistoren sind.The current mirror at the input of each transmission stage can have two CMOS transistors, wherein the CMOS transistors of the current mirror at the input of the first transmission stage are PMOS transistors, wherein the CMOS transistors of the current mirror at the input of the second transmission stage are NMOS transistors, wherein the CMOS transistors of the current mirror at the input of the third transmission stage are PMOS transistors, and wherein the CMOS transistors of the current mirror at the input of the fourth transmission stage are NMOS transistors.

Jede Sendestufe kann mindestens zwei Stromstufen aufweist, die parallel zueinander geschaltet sind. Hierbei können die mindestens zwei Stromstufen mindestens eine Stromsenke aufweisen. Möglich ist, dass eine Anzahl n der mindestens zwei Stromstufen für jede der ersten bis vierten Sendestufe dieselbe ist, wobei n eine natürliche Zahl größer 1 ist.Each transmission stage can have at least two current stages that are connected in parallel to one another. The at least two current stages can have at least one current sink. It is possible that a number n of the at least two current stages is the same for each of the first to fourth transmission stages, where n is a natural number greater than 1.

Das Sendemodul hat möglicherweise zudem einen ersten Widerstand, dessen eines Ende an die erste Sendestufe angeschlossen ist, und dessen anderes Ende an die dritte Sendestufe angeschlossen ist, und einen zweiten Widerstand, dessen eines Ende an die zweite Sendestufe angeschlossen ist, und dessen anderes Ende an die vierte Sendestufe angeschlossen ist.The transmitter module may also have a first resistor having one end connected to the first transmitter stage and the other end connected to the third transmitter stage, and a second resistor having one end connected to the second transmitter stage and the other end connected to the fourth transmitter stage.

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 stages depending on a digital transmission signal and on an operating mode set for the transmission module. The control 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 previously described transmitting module can be part of a transmitting/receiving device for a subscriber station for a serial bus system, which also has a receiving 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 the communication in the bus system and for generating a digital transmission signal for controlling 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 of 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 20 gelöst. Das Verfahren wird mit einem Sendemodul ausgeführt, das eine erste bis vierte Sendestufe und eine Regelschaltung aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, Erzeugen, mit der ersten Sendestufe, von Sendeströmen für ein erstes Signal, das auf einen Bus des Bussystems zu senden ist, Erzeugen, mit der 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 der dritten Sendestufe, von Sendeströmen für das erste Signal, Erzeugen, mit der vierten Sendestufe von Sendeströmen für das zweite Signal, und Abgleichen, mit der Regelschaltung, einer Gleichtaktspannung für die erste bis vierte Sendestufe, 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 die Regelschaltung ein Replikum einer Ausgangsstufe des Sendemoduls aufweist, und wobei das Replikum an die Ausgangsstufe des Sendemoduls angeschlossen ist.The aforementioned object is also achieved by a method for transmitting differential signals in a serial bus system having the features of claim 20. The method is carried out with a transmission module which has a first to fourth transmission stage and a control circuit, the method comprising the steps of generating, with the first transmission stage, transmission currents for a first signal which is to be sent to a bus of the bus system, generating, with the second transmission stage, transmission currents for a second signal which is to be sent to the bus as a signal differential to the first signal, generating, with the third transmission stage, transmission currents for the first signal, generating, with the fourth transmission stage, transmission currents for the second signal, and balancing, with the control circuit, a common-mode voltage for the first to fourth transmission stages, 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, the control circuit having a replica of an output stage of the transmission module, and the replica being connected to the output stage of the transmission module.

Das Verfahren bietet dieselben Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf das Sendemodul genannt sind.The method offers the same advantages as previously mentioned with regard to the transmitter 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 respect 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.

ZeichnungenDrawings

Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

  • 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bussystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 2 ein Schaubild zur Veranschaulichung des Aufbaus einer Nachricht, die von einer Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel gesendet werden kann;
  • 3 ein Beispiel für den idealen zeitlichen Verlauf von Bussignalen CAN_H, CAN_L in dem Bussystem von 1;
  • 4 den zeitlichen Verlauf einer Differenzspannung VDIFF, die sich auf dem Bus des Bussystems infolge der Bussignale von 3 ausbildet;
  • 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 1 umgesetzt werden soll;
  • 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 5 auf den Bus gesendet werden;
  • 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 1 umgesetzt werden soll;
  • 8 den zeitlichen Verlauf der Bussignale CAN_H, CAN_L, die in der Datenphase aufgrund des Sendesignals von 7 auf den Bus gesendet werden;
  • 9 ein Schaltbild eines Sendemoduls für eine Teilnehmerstation des Bussystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 10 ein Zeitdiagramm zur Darstellung der Einschaltung verschiedener Stromstufen einer Sendestufe für ein erstes spezielles Beispiel des Sendemoduls von 9;
  • 11 ein Detail einer Sendestufe für ein zweites spezielles Beispiel des Sendemoduls von 9;
  • 12 ein Schaltbild eines Sendemoduls für eine Teilnehmerstation des Bussystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
  • 13 ein Schaltbild eines Sendemoduls für eine Teilnehmerstation des Bussystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; und
  • 14 ein Schaltbild eines Sendemoduls für eine Teilnehmerstation des Bussystems gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings and exemplary embodiments. They show:
  • 1 a simplified block diagram of a bus system according to a first embodiment;
  • 2 a diagram illustrating the structure of a message that can be sent by a subscriber station of the bus system according to the first embodiment;
  • 3 an example of the ideal timing of bus signals CAN_H, CAN_L in the bus system of 1 ;
  • 4 the time course of a differential voltage VDIFF, which occurs on the bus of the bus system as a result of the bus signals from 3 trains;
  • 5 an example of a time course of a digital transmission signal, which in the arbitration phase (SIC operating mode) is converted into bus signals CAN_H, CAN_L for a bus of the bus system of 1 should be implemented;
  • 6 the time course of the bus signals CAN_H, CAN_L when changing between a recessive bus state to a dominant bus state and back to the recessive bus state, which in the arbitration phase (SIC operating mode) due to the transmission signal from 5 sent to the bus;
  • 7 an example of a time course of a digital transmission signal, which in the data phase is converted into bus signals CAN_H, CAN_L for the bus of the bus system of 1 should be implemented;
  • 8 the time course of the bus signals CAN_H, CAN_L, which in the data phase are generated due to the transmission signal from 7 sent to the bus;
  • 9 a circuit diagram of a transmitter module for a subscriber station of the bus system according to the first embodiment;
  • 10 a timing diagram showing the activation of different current levels of a transmitting stage for a first specific example of the transmitting module of 9 ;
  • 11 a detail of a transmitting stage for a second special example of the transmitting module of 9 ;
  • 12 a circuit diagram of a transmitter module for a subscriber station of the bus system according to a second embodiment;
  • 13 a circuit diagram of a transmitter module for a subscriber station of the bus system according to a third embodiment; and
  • 14 a circuit diagram of a transmitter module for a subscriber station of the bus system according to a fourth embodiment.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally equivalent elements are provided with the same reference symbols unless otherwise stated.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

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 can be, for example, at least in sections, a CAN bus system, a CAN-FD bus system, etc. The bus system 1 can be used in a vehicle, in particular a motor vehicle, an aircraft, etc., or in a hospital, etc.

In 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 1 The bus system 1 has a large number of subscriber stations 10, 20, 30, each of which is connected to a bus 40 or bus line with a first bus wire 41 and a second bus wire 42. The bus wires 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 units or display devices of a motor vehicle.

Wie in 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 in 1 As shown, the subscriber stations 10, 30 each have a communication control device 11 and a transmitting/receiving device 12. The transmitting/receiving device 12 has a transmitting module 121 and a receiving 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.The subscriber station 20 has a communication control device 21 and a transmitting/receiving device 22. The transmitting/receiving device 22 has a transmitting module 221 and a receiving 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 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 directly connected to the bus 40, even if this is not the case in 1 is not shown.

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 each serve to control communication of the respective subscriber station 10, 20, 30 via the bus 40 with 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. Das Empfangsmodul 122 sendet das Empfangssignal RxD an die Kommunikationssteuereinrichtung 11.The communication control devices 11 create and read first messages 45, 47, which are, for example, modified CAN messages 45, 47. The modified CAN messages 45, 47 are constructed, for example, on the basis of the CAN SIC format or the CAN XL format. The transmitting/receiving device 12 is used to send and receive the messages 45, 47 from the bus. The transmitting module 121 receives a digital transmit 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 receiving module 121 receives signals sent on the bus 40 corresponding to the messages 45 to 47 and generates a digital receive signal RxD from them. The receiving module 122 sends the receive 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 transmitting/receiving device 22 is used to send and receive the messages 46 from the bus 40. The transmitting module 221 receives a digital transmit signal TxD created by the communication control device 21 and converts this into signals for a message 46 on the bus 40. The receiving module 221 receives signals sent on the bus 40 corresponding to the messages 45 to 47 and generates a digital receive signal RxD from them. Otherwise, the transmitting/receiving device 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.To send 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 the frame structure with identifier and arbitration according to the well-known CSMA/CR method. The CSMA/CR method means 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.With the two subscriber stations 10, 30, a formation and then transmission of messages 45 with different CAN formats, in particular the CAN FD format or the CAN SIC format or the CAN XL format, as well as the reception of such messages 45 is possible, as described in more detail below.

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. 2 shows a frame 450 for the message 45, which is in particular a CAN XL frame, as provided by the communication control device 11 for the transmitting/receiving device 12 for sending to the bus 40. In this case, the communication control device 11 creates the frame 450 in the present embodiment as compatible with CAN FD. Alternatively, the frame 450 is compatible with CAN SIC.

Gemäß 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 erstes Umschaltfeld 455, ein Datenfeld 456, ein Prüfsummenfeld 457, ein zweites Umschaltfeld 458 und ein Rahmenabschlussfeld 459. Das Prüfsummenfeld 457, das zweite Umschaltfeld 458 und das Rahmenabschlussfeld 459 bilden eine Rahmenendphase 457, 458, 459 des Rahmens 450.According to 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 first switching field 455, a data field 456, a checksum field 457, a second switching field 458 and a frame termination field 459. The checksum field 457, the second switching field 458 and the frame termination field 459 form a frame end phase 457, 458, 459 of the frame 450.

In der Arbitrationsphase 451 wird mit Hilfe eines Identifizierers (ID) 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, with the help of an identifier (ID) in the arbitration field 453, it is negotiated bit by bit between the subscriber stations 10, 20, 30 which subscriber station 10, 20, 30 wants to send the message 45, 46 with the highest priority and therefore receives 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 bit transmission 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 well-known CSMA/CR method is used, which allows simultaneous access of the subscriber stations 10, 20, 30 to the bus 40 without destroying the higher priority message 45, 46. This makes it relatively easy to add additional bus subscriber stations 10, 20, 30 to the bus system 1, 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, 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.The CSMA/CR method means 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. In the recessive state, high-impedance conditions prevail at the individual subscriber station 10, 20, 30, which, in combination with the parasitics of the bus circuit, results in longer time constants. This leads to a limitation of the maximum bit rate of today's CAN FD physical layer to currently around 2 megabits per second in real vehicle use.

Am Ende der Arbitrationsphase 451 wird, mit Hilfe des ersten Umschaltfelds 455, in die Datenphase 452 umgeschaltet.At the end of the arbitration phase 451, the first switching field 455 is used to switch to the data phase 452.

In der Datenphase 452 werden neben einem Teil des ersten Umschaltfelds 455 die Nutzdaten des CAN-XL-Rahmens 450 bzw. der Nachricht 45 aus dem Datenfeld 456 sowie das Prüfsummenfeld 457 und ein Teil des zweiten Umschaltfelds 458 gesendet. Am Ende der Datenphase 452 wird, mit Hilfe des zweiten Umschaltfelds 458, wieder in die Arbitrationsphase 451 zurückgeschaltet.In the data phase 452, in addition to a part of the first switching field 455, the payload data of the CAN-XL frame 450 or the message 45 from the data field 456 as well as the checksum field 457 and a part of the second switching field 458 are sent. At the end of the data phase 452, the system switches back to the arbitration phase 451 using the second switching field 458.

In einem Endefeld des Rahmenabschlussfelds 459 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.An end field of the frame termination field 459 can contain at least one acknowledge bit. In addition, a sequence of 11 identical bits can be present, which indicate the end of the CAN XL frame 450. The at least one acknowledge bit can be used to indicate whether or not a receiver has discovered an error in the received CAN XL frame 450 or the message 45.

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 begins sending bits of the data phase 452 to the bus 40 only when 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 ISO11898-1:2015. 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.Thus, in the arbitration phase 451 as the first communication phase, the subscriber stations 10, 30 partially use, in particular up to the FDF bit (inclusive), a format known from CAN/CAN-FD in accordance with ISO11898-1:2015. However, compared to CAN or CAN FD in the data phase 452 as the second communication phase, an increase in the net data transmission rate is possible, in particular to over 10 megabits per second. In addition, an increase in the size of the payload data per frame is possible, in particular to around 2 kbyte or any other value.

Wie in 3 gezeigt, verwenden die Sende-/Empfangseinrichtungen 12 in der Arbitrationsphase 451 einen Physical Layer 451_P, um ein Sendesignal TxD (1) über der Zeit t als Signale CAN_H, CAN_L auf den Bus 40 zu senden. Dasselbe gilt für die Sende-/Empfangseinrichtung 22. Im Unterschied dazu kann die Sende-/Empfangseinrichtung 12 in der Datenphase 452 einen Physical Layer 452_P verwenden, der sich von dem Physical Layer 451 _P unterscheidet, um das Sendesignal TxD (1) als Signale CAN_H, CAN_L auf den Bus 40 zu senden, wie bereits zuvor beschrieben. Für den Physical Layer 452_P gibt es zwei Betriebsarten, nämlich FAST_TX und FAST RX, wie nachfolgend genauer beschrieben.As in 3 As shown, the transmitting/receiving devices 12 use a physical layer 451_P in the arbitration phase 451 to generate a transmit signal TxD ( 1 ) over time t as signals CAN_H, CAN_L on the bus 40. The same applies to the transmitting/receiving device 22. In contrast, the transmitting/receiving device 12 can use a physical layer 452_P in the data phase 452 that differs from the physical layer 451_P to transmit the transmit signal TxD ( 1 ) as signals CAN_H, CAN_L on the bus 40, as already described above. There are two operating modes for the physical layer 452_P, namely FAST_TX and FAST RX, as described in more detail below.

3 zeigt auf der linken Seite, dass die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in der Arbitrationsphase 451 jeweils Signale CAN_H, CAN_L über der Zeit t auf den Bus 40 senden, die eine erste Bitdauer t_bt1 haben. Die Signale CAN_H, CAN_L sind serielle Signale und haben abwechselnd mindestens einen dominanten Zustand 401, bei dem für VCAN_H = 3,5 V und für VCAN_L = 1,5 V gilt, oder mindestens einen rezessiven Zustand 402, bei dem VCAN_H = VCAN_L = 2,5 gilt. Dominante Zustände 401 werden bei einer NRZ-Codierung des Sendesignals TXD in der Phase 451 getrieben, wenn für TXD = 0 bzw. L (LOW) gilt. Rezessive Zustände 402 werden erzeugt, bzw. stellen sich bei einer NRZ-Codierung des Sendesignals TXD in der Phase 451 ein, wenn TXD = 1 bzw. H (HIGH) gilt. Nach der Arbitration in der Arbitrationsphase 451 steht eine der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 als Gewinner fest. 3 shows on the left that the subscriber stations 10, 20, 30 in the arbitration phase 451 each send signals CAN_H, CAN_L over time t to the bus 40, which have a first bit duration t_bt1. The signals CAN_H, CAN_L are serial signals and alternately have at least one dominant State 401, where VCAN_H = 3.5 V and VCAN_L = 1.5 V, or at least one recessive state 402, where VCAN_H = VCAN_L = 2.5. Dominant states 401 are driven in phase 451 with NRZ coding of the transmit signal TXD if TXD = 0 or L (LOW). Recessive states 402 are generated or arise in phase 451 with NRZ coding of the transmit signal TXD if TXD = 1 or H (HIGH). After arbitration in arbitration phase 451, one of the subscriber stations 10, 20, 30 is determined to be the winner.

Erkennen die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 die Signalisierung in dem ersten Umschaltfeld 455 von 3 für die Umschaltung von der ersten in die zweiten Kommunikationsphase 451, 452, schalten die jeweiligen Sende-/Empfangseinrichtung 12 ihren Physical Layer 451 _P am Ende der Arbitrationsphase 451 von einer ersten Betriebsart (SLOW), die auch als SIC-Betriebsart ausgeführt sein kann, in den Physical Layer 452_P der Datenphase 452 um. Hierfür werden die Betriebsarten der Datenphase 452 eingeschaltet.If the subscriber stations 10, 20, 30 detect the signaling in the first switching field 455 of 3 For switching from the first to the second communication phase 451, 452, the respective transmitting/receiving device 12 switches its physical layer 451_P at the end of the arbitration phase 451 from a first operating mode (SLOW), which can also be implemented as a SIC operating mode, to the physical layer 452_P of the data phase 452. For this purpose, the operating modes of the data phase 452 are switched on.

Hat beispielsweise die erste Teilnehmerstation 10 die Arbitration gewonnen, dann schaltet die Sende-/Empfangseinrichtung 12 der Teilnehmerstation 10, insbesondere aufgrund einer Signalisierung im ersten Umschaltfeld 455 von 2, ihren Physical Layer 451_P am Ende der Arbitrationsphase 451 von der ersten Betriebsart (SLOW) in den Physical Layer 452_P der Datenphase 452 für eine zweite Betriebsart (FAST_TX) der Sende-/Empfangseinrichtung 12 um, da die Teilnehmerstation 10 in der Datenphase 452 Sender der Nachricht 45 ist. Wie in 3 gezeigt, erzeugt das Sendemodul 121 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 L1 mit dem Physical Layer 452_P für die Signale CAN_H, CAN_L auf dem Bus 40. Dagegen schaltet beispieslweise die Sende-/Empfangseinrichtung 12 der Teilnehmerstation 30 ihren Physical Layer 451 _P am Ende der Arbitrationsphase 451 von der ersten Betriebsart (SLOW oder SIC) in den Physical Layer 452_P der Datenphase 452 für eine dritte Betriebsart (FAST_RX) der Sende-/Empfangseinrichtung 12 um, da die Teilnehmerstation 30 in der Datenphase 452 nur Empfänger, also kein Sender, des Rahmens 450 ist.If, for example, the first subscriber station 10 has won the arbitration, the transmitting/receiving device 12 of the subscriber station 10 switches, in particular due to a signal in the first switching field 455 from 2 , converts its physical layer 451_P at the end of the arbitration phase 451 from the first operating mode (SLOW) to the physical layer 452_P of the data phase 452 for a second operating mode (FAST_TX) of the transmitting/receiving device 12, since the subscriber station 10 is the sender of the message 45 in the data phase 452. As in 3 shown, the transmitting module 121 then generates the states L0 or L1 with the physical layer 452_P for the signals CAN_H, CAN_L on the bus 40 in the data phase 452 or in the second operating mode (FAST_TX) depending on a transmitting signal TxD one after the other and thus serially. In contrast, the transmitting/receiving device 12 of the subscriber station 30 switches its physical layer 451 _P at the end of the arbitration phase 451 from the first operating mode (SLOW or SIC) to the physical layer 452_P of the data phase 452 for a third operating mode (FAST_RX) of the transmitting/receiving device 12, since the subscriber station 30 is only a receiver, i.e. not a transmitter, of the frame 450 in the data phase 452.

Die Frequenz der Signale CAN_H, CAN_L kann in der Datenphase 452 gesteigert sein. Bei dem Beispiel von 3 ist hierfür die Bitzeit oder Bitdauer t_bt2 in der Datenphase 452 kürzer bzw. geringer als die Bitzeit oder Bitdauer t_bt1 in der Arbitrationsphase 451. Somit ist die Netto-Datenübertragungsrate in der Datenphase 452 bei dem Beispiel von 3 im Vergleich zu der Arbitrationsphase 451 gesteigert.The frequency of the signals CAN_H, CAN_L can be increased in the data phase 452. In the example of 3 For this purpose, the bit time or bit duration t_bt2 in the data phase 452 is shorter or less than the bit time or bit duration t_bt1 in the arbitration phase 451. Thus, the net data transmission rate in the data phase 452 in the example of 3 increased compared to the arbitration phase 451.

Erkennt die Sende-/Empfangseinrichtung 12, insbesondere mit der Signalisierung im zweiten Umschaltfeld 458 von 2, dass eine Umschaltung von der Datenphase 452 zurück in die Arbitrationsphase 451 vorzunehmen ist, wird die Sende-/Empfangseinrichtung 12 vom Senden (Betriebsart FAST_TX) (und)oder Empfangen (Betriebsart FAST_RX) von Signalen mit dem Physical Layer 452_P umgeschaltet zum Senden und/oder Empfangen von Signalen mit dem Physical Layer 451_P. Somit schalten alle Sende-/Empfangseinrichtungen 12 nach dem Ende der Datenphase 452 ihre Betriebsart in die erste Betriebsart (SLOW oder SIC) um. Somit können alle Sende-/Empfangseinrichtungen 12 nicht nur zwischen den Bitdauern t_bt1, t_bt2 schalten, sondern auch ihren Physical Layer umschalten, wie zuvor beschrieben.If the transmitting/receiving device 12, in particular with the signaling in the second switching field 458 of 2 that a switchover from the data phase 452 back to the arbitration phase 451 is to be made, the transmitting/receiving device 12 is switched from transmitting (operating mode FAST_TX) (and)or receiving (operating mode FAST_RX) signals with the physical layer 452_P to transmitting and/or receiving signals with the physical layer 451_P. Thus, after the end of the data phase 452, all transmitting/receiving devices 12 switch their operating mode to the first operating mode (SLOW or SIC). Thus, all transmitting/receiving devices 12 can not only switch between the bit durations t_bt1, t_bt2, but also switch their physical layer, as previously described.

Gemäß 4 bildet sich in der Arbitrationsphase 451 über der Zeit t 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 aus. Der Verlauf von VDIFF in der Phase 451 ist auf der linken Seite in 4 gezeigt. Dagegen bildet sich in der Datenphase 452 über der Zeit t auf dem Bus 40 ein Differenzsignal VDIFF = CAN_H - CAN_L entsprechend den Zuständen L0, L1 von 4 aus, wie auf der rechten Seite in 4 gezeigt. Der Zustand L0 hat einen Wert VDIFF = 1V. Der Zustand L1 hat einen Wert VDIFF = -1V.According to 4 In the arbitration phase 451, a difference signal VDIFF = CAN_H - CAN_L with values of VDIFF = 2V for dominant states 401 and VDIFF = 0V for recessive states 402 is ideally formed on the bus 40 over time t. The course of VDIFF in phase 451 is shown on the left side in 4 In contrast, in the data phase 452, a difference signal VDIFF = CAN_H - CAN_L is formed on the bus 40 over time t, corresponding to the states L0, L1 of 4 as shown on the right in 4 shown. The state L0 has a value VDIFF = 1V. The state L1 has a value VDIFF = -1V.

Das Empfangsmodul 122 kann die Zustände 401, 402 jeweils mit zwei der Empfangsschwellen T1, T2, T3 unterscheiden, die in den Bereichen TH_T1, TH_T2, TH_T3 liegen. Hierfür tastet das Empfangsmodul 122 die Signale von 3 oder 4 zu Zeitpunkten t_A ab, wie in 4 gezeigt. Zum Auswerten des Abtastergebnisses verwendet das Empfangsmodul 122 in der Arbitrationsphase 451 die Empfangsschwelle T1 von beispielsweise 0,7 V und die Empfangsschwelle T2 von beispielsweise -0,35 V. Dagegen verwendet das Empfangsmodul 122 in der Datenphase 452 nur Signale, die mit der Empfangsschwelle T3 ausgewertet wurden. Bei der Umschaltung zwischen der ersten bis dritten Betriebsart (SLOW oder SIC, FAST_TX, FAST_RX), die zuvor in Bezug auf 3 beschrieben sind, schaltet das Empfangsmodul 122 jeweils die Empfangsschwellen T2, T3 um.The receiving module 122 can distinguish the states 401, 402 with two of the receiving thresholds T1, T2, T3, which lie in the ranges TH_T1, TH_T2, TH_T3. For this purpose, the receiving module 122 samples the signals from 3 or 4 at times t_A, as in 4 shown. To evaluate the sampling result, the receiving module 122 in the arbitration phase 451 uses the receiving threshold T1 of, for example, 0.7 V and the receiving threshold T2 of, for example, -0.35 V. In contrast, the receiving module 122 in the data phase 452 only uses signals that were evaluated with the receiving threshold T3. When switching between the first to third operating modes (SLOW or SIC, FAST_TX, FAST_RX), which were previously defined with respect to 3 described, the receiving module 122 switches the receiving thresholds T2, T3 respectively.

Die Empfangsschwelle T2 dient zum Erkennen, ob der Bus 40 frei ist, wenn die Teilnehmerstation 12 neu in die Kommunikation am Bus 40 hinzugeschaltet wird und versucht, sich in die Kommunikation am Bus 40 zu integrieren.The reception threshold T2 is used to detect whether the bus 40 is free when the subscriber station 12 is newly connected to the communication on the bus 40 and attempts to integrate itself into the communication on the bus 40.

Bei Empfang der entsprechenden Signale von dem Bus 40 erzeugt jede Sende-/Empfangseinrichtung 12 das zugehörige Empfangssignal RxD, wie in 1 gezeigt. Das Empfangssignal RxD hat idealerweise keinen Zeitversatz zu dem Sendesignal TxD.Upon receipt of the corresponding signals from the bus 40, each transmitting/receiving device 12 generates the associated receive signal RxD, as shown in 1 shown. The received signal RxD ideally has no time offset to the transmitted signal TxD.

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 5 wechselt das Sendesignal TxD von einem Zustand LW (Niedrig = Low) zu einem Zustand HI (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 in the arbitration phase 451 from the communication control device 11, and from which it generates the signals CAN_H, CAN_L for the bus 40. In 5 the transmit signal TxD changes from a state LW (Low) to a state HI (High) and back to the state LW (Low).

Wie in 6 genauer gezeigt, erzeugt das Sendemodul 121 für das Sendesignal TxD von 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 6 zu erzeugen, wird das Sendemodul 121 in eine SIC-Betriebsart (SIC-Mode) geschaltet.As in 6 As shown in more detail, the transmitting module 121 generates the transmit signal TxD of 5 the signals CAN_H, CAN_L for the bus wires 41, 42 such that a state 403 (sic) is also present. The state 403 (sic) can have different lengths, as shown with the state 403_0 (sic) during the transition from the state 402 (rec) to the state 401 (dom) and the state 403_1 (sic) during the transition from the state 401 (dom) to the state 402 (rec). The state 403_0 (sic) is shorter in time than the state 403_1 (sic). In order to transmit signals according to 6 To generate the signal, the transmitter 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 5.Passing 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, starting with the rising edge on the transmit signal TxD of 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=100Ohm 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.In the "long" state 403_1 (sic), the transmitter module 121 should adapt the impedance between the bus wires 41 (CANH) and 42 (CANL) as closely as possible to the characteristic wave impedance Zw of the bus line used. In this case, Zw=100 Ohm or 1200 hm. This adaptation prevents reflections and thus allows operation at higher bit rates. For simplicity, the following always refers to state 403 (sic) or sic state 403.

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. Tabelle 1: CAN_Typen für Sendemodul 121 CAN-Typ Kommunikationsphasen/Bitrate Buszustände (Bus states) Sendemodul-Zustände CAN-FD Arbitration dom, rec dom, sic, rec CAN-SIC Arbitration dom, sic, rec dom, sic, rec CAN-XL Arbitration oder Arbitration und Datenfeld für den Fall, dass keine Umschaltung in die Fast-Betriebsart stattfindet dom, sic, rec dom, sic, rec CAN-XL Datenphase L0, L1 L0, L1 The transmitter module 121 can be used to generate signals for the bus 40 for the following CAN types: CAN-FD, CAN-SIC and CAN-XL. Table 1: CAN types for transmitter module 121 CAN type Communication phases/bit rate Bus states Transmitter module states CAN FD Arbitration dom, rec dom, sic, rec CAN-SIC Arbitration dom, sic, rec dom, sic, rec CAN-XL Arbitration or arbitration and data field in case no switch to fast mode occurs dom, sic, rec dom, sic, rec CAN-XL Data phase L0, L1 L0, L1

Somit kann der Sendemodul-Zustand sic nicht nur bei CAN-SIC oder 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.Thus, the transmit module state sic can be generated not only with CAN-SIC or CAN-XL (xl_sic). The transmit module state sic can also be generated with CAN-FD. In CAN-FD, however, the time for the transmit module state sic can be shorter than with CAN-SIC or CAN-XL.

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 7 wechselt das Sendesignal TxD mehrmals von Zustand HI (Hoch = High) zu einem Zustand LW (Niedrig = Low) und wieder zu einem Zustand HI (Hoch = High) und so weiter. 7 shows an example of another part of the digital transmission signal TxD, which the transmission module 121 receives in the data phase 452 from the communication control device 11, and from which it generates the signals CAN_H, CAN_L for the bus 40. In 7 the transmit signal TxD changes several times from the HI state (high = high) to a LW state (low = low) and back to a HI state (high = high) and so on.

Wie in 8 genauer gezeigt, erzeugt das Sendemodul 121 für das Sendesignal TxD von 7 die Signale CAN_H, CAN_L für die Busadern 41, 42 derart, dass sich der Zustand L0 für einen Zustand LW (Niedrig = Low) ausbildet. Zudem bildet sich der Zustand L1 für einen Zustand HI (Hoch = High) aus.As in 8 As shown in more detail, the transmitting module 121 generates the transmit signal TxD of 7 the signals CAN_H, CAN_L for the bus wires 41, 42 such that the state L0 is formed for a state LW (Low). In addition, the state L1 is formed for a state HI (High).

9 zeigt den grundlegenden Aufbau des Sendemoduls 121 für eine der Teilnehmerstationen 10, 30. Das Sendemodul 121 kann Signale CAN_H, CAN_L gemäß 3 mit den Zuständen 401, 402, 403 und mit den Zuständen L0, L1 erzeugen. Alternativ kann das Sendemodul 121 Signale CAN_H, CAN_L gemäß 6 mit den Zuständen 401, 402, 403 und gemäß 8 mit den Zuständen L0, L1 erzeugen. Das Sendemodul 121 hat eine Regelschaltung 15 zum Abgleich einer Gleichtaktspannung VCM für den niederohmigen Rezessivzustand sic. 9 shows the basic structure of the transmitter module 121 for one of the subscriber stations 10, 30. The transmitter module 121 can transmit signals CAN_H, CAN_L according to 3 with the states 401, 402, 403 and with the states L0, L1. Alternatively, the transmitter module 121 can generate signals CAN_H, CAN_L according to 6 with the states 401, 402, 403 and according to 8 with the states L0, L1. The transmitter module 121 has a control circuit 15 for adjusting a common-mode voltage V CM for the low-impedance recessive state sic.

Das Sendemodul 121 hat vier Sendestufen, nämlich eine erste Sendestufe 121A, eine zweite Sendestufe 121B, eine dritte Sendestufe 121C und eine vierte Sendestufe 121D. Die Sendestufen 121A bis 121D sind als H-Brücke oder Vollbrücke verschaltet. Die Ansteuerung von nachfolgend genauer bezeichneten Komponenten der Sendestufen 121A bis 121D erfolgt über mindestens eine Steuereinrichtung 124. Die mindestens eine Steuereinrichtung 124 sendet mindestens ein Signal an Steueranschlüsse 125, an welchen die Komponenten der Sendestufen 121A bis 121D angeschlossen sind.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. The transmission stages 121A to 121D are connected as an H-bridge or full bridge. The components of the transmission stages 121A to 121D, which are described in more detail below, are controlled via at least one control device 124. The at least one control device 124 sends at least one signal to control connections 125 to which the components of the transmission stages 121A to 121D are connected.

Das Sendemodul 121 ist an den Bus 40 angeschlossen, genauer gesagt über einen Anschluss CANH für die erste Busader 41 für CAN_H und über einen Anschluss CANL für dessen zweite Busader 42 für CAN_L. Jede der Sendestufen 121A bis 121D ist an den Bus 40 angeschlossen.The transmitter module 121 is connected to the bus 40, more precisely via a CANH connection for the first bus wire 41 for CAN_H and via a CANL connection for its second bus wire 42 for CAN_L. Each of the transmitter stages 121A to 121D is connected to the bus 40.

Über mindestens einen Anschluss 43 des Sendemoduls 121 erfolgt die Spannungsversorgung zum Versorgen der Anschlüsse CANH, CANL für die erste 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 voltage supply for supplying the CANH, CANL connections for the first and second bus wires 41, 42 with electrical energy, in particular with the CAN supply voltage of usually 5V, is provided via at least one connection 43 of the transmitter module 121. The connection to ground or CAN_GND is realized 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.The first and second bus wires 41, 42 are terminated with a terminating resistor 49. The terminating resistor 49 is connected in 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.

Die Regelschaltung 15 ist an die Sendestufen 121A bis 121D angeschlossen. Die Regelschaltung 15 ist nicht direkt, jedoch über die Sendestufen 121A bis 121D, an den Bus 40 angeschlossen.The control circuit 15 is connected to the transmission stages 121A to 121D. The control circuit 15 is not directly connected to the bus 40, but via the transmission stages 121A to 121D.

Die Regelschaltung 15 von 9 führt für den niederohmigen Rezessivzustand sic eine Regelung durch, mit welcher eine Gleichtaktspannung VCM unabhängig vom Bussignal bzw. der Differenzspannung VDIFF von beispielsweise 4 auf dem Bus 40 immer genau auf dem gleichen Wert bleibt. Damit kann die durch das Sendemodul 121 verursachte Störaussendung vermindert werden, welche durch eine Variation dieser Gleichtaktspannung VCM entstehen würde. Dadurch ist eine Erfüllung der CAN-Spezifikationen (ISO11898-2:2016, CiA601-4, CiA610-3) und der EMV-Norm (IEC62228-3) möglich.The control circuit 15 of 9 For the low-impedance recessive state, sic carries out a control with which a common-mode voltage V CM is independent of the bus signal or the differential voltage VDIFF of, for example, 4 on the bus 40 always remains at exactly the same value. This reduces the interference caused by the transmitter module 121, which would be caused by a variation in this common mode voltage V CM . This makes it possible to meet the CAN specifications (ISO11898-2:2016, CiA601-4, CiA610-3) and the EMC standard (IEC62228-3).

Hierfür hat die Regelschaltung 15 einen Differenzverstärker 151, ein Replikum 152 der Ausgangsstufe der Sendestufe 121 und einen Regeltransistor MNCTRL. Gemäß 9 hat das Replikum 152 eine Reihenschaltung aus einem Transistor MPR, einer Diode MNDIOPR, einem Transistor MPCASPR, einer Diode MNDIONR, einem Transistor MPCASNR und einem Transistor MNR. Das Replikum 152 ist eine Nachbildung der Ausgangsstufe der Sendestufe 121, die einen Transistor MP0, eine Diode MNDIOPH, einen Transistor MPCASPH, eine Diode MNDIONH, einen Transistor MPCASNH und einen Transistor MN0 aufweist. Die genannten Bauteile der Ausgangsstufe der Sendestufe 121 sind Bauteile für die Sendestufen 121A, 121D, die nachfolgend noch genauer beschrieben sind.For this purpose, the control circuit 15 has a differential amplifier 151, a replica 152 of the output stage of the transmitter stage 121 and a control transistor MN CTRL . According to 9 the replica 152 has a series circuit of a transistor MP R , a diode MN DIOPR , a transistor MP CASPR , a diode MN DIONR , a transistor MP CASNR and a transistor MN R . The replica 152 is a replica of the output stage of the transmitter stage 121, which has a transistor MP 0 , a diode MN DIOPH , a transistor MP CASPH , a diode MN DIONH , a transistor MP CASNH and a transistor MN 0 . The above-mentioned components of the output stage of the transmitter stage 121 are components for the transmitter stages 121A, 121D, which are described in more detail below.

Gemäß 9 führt der Differenzverstärker 151 einen Vergleich der Gleichtaktspannung VCM mit einer Soll-Gleichtaktspannung VREF aus. Die Gleichtaktspannung VCM wird an einem Gleichtaktpunkt oder Abgriffpunkt 157 des Replikums 152 abgegriffen. Somit liegt an dem Eingang des Differenzverstärkers 151 eine Vergleichsspannung ΔV = VREF - VCM an. Aus der Vergleichsspannung ΔV ergibt sich die erforderliche Abgleichspannung für die Ströme ICTRL, IBIAS. Insbesondere gilt VREF = 2,5 V = 5 V/ 2 = CAN_SUPPLY/2.According to 9 the differential amplifier 151 compares the common-mode voltage V CM with a target common-mode voltage V REF . The common-mode voltage VCM is tapped at a common-mode point or tapping point 157 of the replica 152. A comparison voltage ΔV = V REF - V CM is thus present at the input of the differential amplifier 151. The required adjustment voltage for the currents I CTRL , I BIAS results from the comparison voltage ΔV. In particular, V REF = 2.5 V = 5 V/ 2 = CAN_SUPPLY/2.

Um den Stromverbrauch in dem Replikum 152 der Regelschaltung 15 gering zu halten, sollten alle Bauteile in dem Replikum 152, also der Transistor MPR, die Diode MNDIOPR, der Transistor MPCASPR, die Diode MNDIONR, der Transistor MPCASNR und der Transistor MNR, skalierte Größen der Bauteile der Ausgangsstufe der Sendestufe 121 sein bzw. haben. Insbesondere sind die Größen der Bauteile in dem Replikum 152 um einen Faktor 100 kleiner als die Größen der Bauteile der Ausgangsstufe der Sendestufe 121. Selbstverständlich ist ein anderer Faktor wählbar. Dabei ist wichtig, dass das Replikum 152 aus den gleichen Bauteiltypen besteht, wie sie in der Ausgangsstufe der Sendestufe 121 eingesetzt sind. Zudem soll das Replikum 152 sowohl thermisch als auch in Bezug auf die Ausrichtung zur Ausgangsstufe der Sendestufe 121 passen. Der Begriff „Ausrichtung“, der auch als Orientierung bezeichnet werden kann, ist hier als räumliche Ausrichtung im Layout auf dem Chip zu verstehen, in oder mit welchem die Sendestufe 121 aufgebaut wird. Einflüsse, wie beispielsweise die Temperatur oder ein Piezoeffekt, die eine elastische Verformung bewirken, können erfordern, dass die Regelschaltung 15 in gleicher Ausrichtung liegen soll wie die Ausgangsstufe der Sendestufe 121. Insbesondere haben das Replikum 152 und die Ausgangsstufe der Sendestufe 121 dieselbe Temperatur und dieselbe Ausrichtung bzw. Orientierung. Der Regeltransistor MNCTRL kann in Bezug auf Größe und Ausrichtung bzw. Orientierung identisch zu dem Transistor MNMIR gewählt werden, welcher den Ausgleichsstrom oder Biasstrom IBIAS zur Folge hat. Der Transistor MNMIR kann auch als der Muttertransistor MNMIR des Biasstromes IBIAS bezeichnet werden.In order to keep the power consumption in the replica 152 of the control circuit 15 low, all components in the replica 152, i.e. the transistor MP R , the diode MN DIOPR , the transistor MP CASPR , the diode MN DIONR , the transistor MP CASNR and the transistor MN R , should be or have scaled sizes of the components of the output stage of the transmission stage 121. In particular, the sizes of the components in the replica kum 152 is a factor of 100 smaller than the sizes of the components of the output stage of the transmitting stage 121. Of course, a different factor can be selected. It is important that the replica 152 consists of the same component types as those used in the output stage of the transmitting stage 121. In addition, the replica 152 should match the output stage of the transmitting stage 121 both thermally and in terms of alignment. The term "alignment", which can also be referred to as orientation, is to be understood here as the spatial alignment in the layout on the chip in or with which the transmitting stage 121 is constructed. Influences such as temperature or a piezo effect, which cause elastic deformation, can require that the control circuit 15 should be in the same alignment as the output stage of the transmitting stage 121. In particular, the replica 152 and the output stage of the transmitting stage 121 have the same temperature and the same alignment or orientation. The control transistor MN CTRL can be chosen to be identical in size and orientation to the transistor MN MIR , which results in the balancing current or bias current I BIAS . The transistor MN MIR can also be referred to as the mother transistor MN MIR of the bias current I BIAS .

Bei der Schaltung von 9 liegt somit der mit der Regelschaltung 15 erhaltene Gleichtaktpunkt oder Abgriffpunkt 157 des Replikums 152 auf der Gleichtaktspannung des Ausgangs der Sendestufen 121A, 121D, also der Gleichtaktspannung VCM, und kann mit der Referenzspanung VREF verglichen werden. Beispielsweise ist die Gleichtaktspannung VCM des Ausgangs der Sendestufen 121A, 121D die Gleichtaktspannung Vcm = (VCAN_H+VCAN_L)/2. Die Gatespannung des Regeltransistors MNCTRL, welcher in Bezug auf Größe und Ausrichtung bzw. Orientierung identisch zu dem Muttertransistor MNMIR des Biasstromes IBIAS gewählt werden kann, hat dann den geregelten Bias-Strom ICTRL = IBIAS + g ΔV auf der Seite von CANH zur Folge, wobei g die Verstärkung des Differenzverstärkers 151 ist.When switching 9 Thus, the common mode point or tapping point 157 of the replica 152 obtained with the control circuit 15 is at the common mode voltage of the output of the transmission stages 121A, 121D, i.e. the common mode voltage V CM , and can be compared with the reference voltage V REF . For example, the common mode voltage V CM of the output of the transmission stages 121A, 121D is the common mode voltage V cm = (VCAN_H + VCAN_L) / 2. The gate voltage of the control transistor MN CTRL , which can be selected to be identical to the mother transistor MN MIR of the bias current I BIAS in terms of size and alignment or orientation, then results in the regulated bias current I CTRL = I BIAS + g ΔV on the CANH side, where g is the gain of the differential amplifier 151.

Die Bandbreite der Regelschleife der Regelschaltung 15, insbesondere die Bandbreite des Differenzverstärkers 151, wird so gewählt, dass innerhalb der Bitdauer t_bt1 oder t_bt2, die in 3 gezeigt sind, ein Abgleich der Gleichtaktspannung VCM für den niederohmigen Rezessivzustand sic erfolgt.The bandwidth of the control loop of the control circuit 15, in particular the bandwidth of the differential amplifier 151, is selected such that within the bit duration t_bt1 or t_bt2, which 3 shown, an adjustment of the common mode voltage V CM for the low-impedance recessive state sic is carried out.

Mit dem Replikum 152 ist die Ermittlung der (ungestörten) Gleichtaktspannung VCM möglich, welche die Prozess- und Temperaturabhängigkeiten der Ausgänge der Sendestufe 121 mit abbildet.The replica 152 makes it possible to determine the (undisturbed) common mode voltage V CM , which also reflects the process and temperature dependencies of the outputs of the transmitter stage 121.

Mit der Regelschaltung 15 von 9 ergibt sich bei der stromgesteuerten H-Brücke der Sendestufe 121 die Gleichtaktspannung VCM durch einen Abgleich (Matching) des Stroms ICTRL an der Seite von CANH, die auch als High-Side bezeichnet werden kann, und des Stroms IBIAS an der Seite von CANL, die auch als Low-Side bezeichnet werden kann. Vor allem im niederohmigen Rezessivzustand (SIC-Zustand) erfordert der genaue Abgleich (Matching) der Ströme ICTRL, IBIAS unter Berücksichtigung der Leckströme über Temperatur und Prozessschwankungen eine sehr feine und eventuell sogar temperaturabhängige Abstimmung der Ströme ICTRL, IBIAS. Die Abstimmung ist von einem Temperaturfühler und abgespeicherten Abstimmdaten ableitbar.With the control circuit 15 of 9 In the current-controlled H-bridge of the transmitter stage 121, the common-mode voltage V CM is obtained by matching the current I CTRL on the CANH side, which can also be referred to as the high side, and the current I BIAS on the CANL side, which can also be referred to as the low side. Particularly in the low-impedance recessive state (SIC state), the precise matching of the currents I CTRL , I BIAS requires a very fine and possibly even temperature-dependent tuning of the currents I CTRL , I BIAS , taking into account the leakage currents due to temperature and process fluctuations. The tuning can be derived from a temperature sensor and stored tuning data.

Dadurch ist keine Ermittlung der Gleichtaktspannung VCM durch einen Abgriff am Bus 40 erforderlich. Ein solcher Abgriff hätte jedoch den Nachteil, dass der Abgriff wieder die Anforderungen an Überspannungen und Ströme am Abgriffpunkt erfüllen müsste. Die Erfüllung dieser Anforderungen ist jedoch sehr schwierig, da der tatsächliche Gleichtakt (V_CANH+V_CANL)/2 im Falle von Einstrahlungen (DPI) am Bus 40 erhebliche Amplituden (bis zu +/- 60V) aufweisen kann.This means that it is not necessary to determine the common mode voltage V CM by tapping the bus 40. However, such a tapping would have the disadvantage that the tapping would again have to meet the requirements for overvoltages and currents at the tapping point. However, meeting these requirements is very difficult because the actual common mode (V_CANH+V_CANL)/2 can have considerable amplitudes (up to +/- 60V) in the case of irradiation (DPI) on the bus 40.

Zum Senden der Signale CAN_H, CAN_L gemäß 3 oder der Signale CAN_H, CAN_L gemäß 6 oder gemäß 8 sind die Sendestufen 121A, 121B, 121C, 121D aufgebaut, wie folgt.To send the signals CAN_H, CAN_L according to 3 or the signals CAN_H, CAN_L according to 6 or according to 8 The transmitting stages 121A, 121B, 121C, 121D are constructed as follows.

Die erste Sendestufe 121A von 9 hat n Stromstufenschalter, die zwischen einer ersten Stellung 0 und einer zweiten Stellung 1 schaltbar sind, und an den Drain-Anschluss von Transistoren MPMIR, MPR, MP,0 MP1, MP2 bis MPn angeschlossen sind. n ist eine natürliche Zahl > 1. Die n Stromstufenschalter sind mit einer Frequenz fMAIN schaltbar. Die n Stromstufenschalter sind in ihrer Stellung 1 mit der Anode einer Verpoldiode MNDIOPH verbindbar. An der Kathode der Verpoldiode MNDIOPH ist ein Source-Anschluss eines Transistors MPCASPH angeschlossen. Der Drain-Anschluss des Transistors MPCASPH ist an den Anschluss CANH für die Busader 41 angeschlossen. Der Gate-Anschluss des Transistors MPCASPH ist an einen Steueranschluss 125 angeschlossen, an den die Steuereinrichtung 124 eine Steuerspannung VPCAS anlegen kann. Die Transistoren MPMIR, MPR bilden einen Stromspiegel für eine erste bis a-te Stromstufe S1 bis Sn, welche über die n Stromstufenschalter der ersten Sendestufe 121A elektrische Ströme I1 bis In liefern, wie genauer anhand von 10 beschrieben. Zudem ist eine Ansteuerschaltung T_A vorhanden, welche die n Stromstufenschalter mit Hilfe des Sendesignals TxD (1) ansteuert, das von einem Anschluss TXD eingespeist wird. Die Ansteuerschaltung T_A steuert die n Stromstufenschalter gemäß dem Sendesignal TxD und der eingestellten Betriebsart SIC, FAST_TX des Sendemoduls 121 an.The first transmitter stage 121A of 9 has n current step switches which can be switched between a first position 0 and a second position 1 and are connected to the drain terminal of transistors MP MIR , MP R , MP,0 MP 1 , MP 2 to MP n . n is a natural number > 1. The n current step switches can be switched at a frequency f MAIN . The n current step switches can be connected in their position 1 to the anode of a polarity reversal diode MN DIOPH . A source terminal of a transistor MP CASPH is connected to the cathode of the polarity reversal diode MN DIOPH . The drain terminal of the transistor MP CASPH is connected to the CANH terminal for the bus wire 41. The gate terminal of the transistor MP CASPH is connected to a control terminal 125 to which the control device 124 can apply a control voltage V PCAS . The transistors MP MIR , MP R form a current mirror for a first to a-th current stage S1 to Sn, which supply electrical currents I1 to In via the n current stage switches of the first transmission stage 121A, as can be seen in more detail from 10 In addition, a control circuit T_A is available, which controls the n current step switches using the transmission signal TxD ( 1 ) which is fed from a TXD terminal. The Control circuit T_A controls the n current step switches according to the transmission signal TxD and the set operating mode SIC, FAST_TX of the transmission module 121.

Die Transistoren MPMIR, MPR, MP,0 MP1, MP2 bis MPn können CMOS-Transistoren sein, insbesondere PMOS-Transistoren. Die Transistoren MPMIR, MPR, MP,0 MP1, MP2 bis MPn, sind bei dem Beispiel von 1 normal sperrende p-Kanal-Transistoren. Der Transistor MPCASPH kann ein CMOS-Transistor sein, insbesondere ein PMOS-Transistor. Der Transistor MPCASPH ist insbesondere eine Kaskode zur Erfüllung der Anforderungen für die Rückspeisefestigkeit bei Über- oder Unterspannungen an dem Anschluss CANH. 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-oxidesemiconductor“, was übersetzt bedeutet „komplementärer / sich ergänzender Metall-Oxid-Halbleiter“. Die Abkürzung „MOSFET“ steht für Metall-Oxid-Feldeffekttransistor.The transistors MP MIR , MP R , MP,0 MP 1 , MP 2 to MP n can be CMOS transistors, in particular PMOS transistors. The transistors MP MIR , MP R , MP,0 MP 1 , MP 2 to MP n , are in the example of 1 normally blocking p-channel transistors. The transistor MP CASPH can be a CMOS transistor, in particular a PMOS transistor. The transistor MP CASPH is in particular a cascode to meet the requirements for feedback resistance in the event of overvoltages or undervoltages at the CANH terminal. The abbreviation "CMOS" refers to a semiconductor element in which both p-channel and n-channel MOSFETs are used on a common substrate. The abbreviation CMOS stands for "complementary metal-oxide semiconductor". The abbreviation "MOSFET" stands for metal-oxide field-effect transistor.

Die zweite Sendestufe 121B von 9 hat n Stromstufenschalter, die zwischen einer ersten Stellung 0 und einer zweiten Stellung 1 schaltbar sind, und an den Drain-Anschluss von Transistoren MNMIR, MNR, MN0, MN1, MN2 bis MNn angeschlossen sind. n ist die natürliche Zahl > 1. Die n Stromstufenschalter sind mit einer Frequenz Frequenz fCOMPL schaltbar. Die n Stromstufenschalter sind in ihrer Stellung 1 mit dem Source-Anschluss eines Transistors MNCASNH verbindbar. Der Drain-Anschluss des Transistors MNCSANH ist an die Kathode einer Verpoldiode MNDIONH angeschlossen. An der Anode der Verpoldiode MNDIONH ist der Anschluss CANH für die Busader 41 angeschlossen. Der Gate-Anschluss des Transistors MNCASNH ist an einen Steueranschluss 125 angeschlossen, an den die Steuereinrichtung 124 eine Steuerspannung VNCAS anlegen kann. Die Transistoren MNMIR, MNR bilden einen Stromspiegel für eine erste bis n-te Stromstufe S1 bis Sn, welche über die n Stromstufenschalter der zweiten Sendestufe 121B die elektrischen Ströme I1 bis In liefern, wie genauer anhand von 10 beschrieben. Zudem ist eine Ansteuerschaltung T_B vorhanden, welche die n Stromstufenschalter mit Hilfe des Sendesignals TxD (1) ansteuert, das von einem Anschluss TXD eingespeist wird. Die Ansteuerschaltung T_B steuert die n Stromstufenschalter gemäß dem Sendesignal TxD und der eingestellten Betriebsart SIC, FAST_TX des Sendemoduls 121 an.The second transmitter stage 121B of 9 has n current step switches which can be switched between a first position 0 and a second position 1 and are connected to the drain connection of transistors MN MIR , MN R , MN 0 , MN 1 , MN 2 to MN n . n is the natural number > 1. The n current step switches can be switched with a frequency f COMPL . The n current step switches can be connected in their position 1 to the source connection of a transistor MN CASNH . The drain connection of the transistor MN CSANH is connected to the cathode of a polarity reversal diode MN DIONH . The connection CANH for the bus wire 41 is connected to the anode of the polarity reversal diode MN DIONH . The gate connection of the transistor MN CASNH is connected to a control connection 125 to which the control device 124 can apply a control voltage V NCAS . The transistors MN MIR , MN R form a current mirror for a first to n-th current stage S1 to Sn, which supply the electrical currents I1 to In via the n current stage switches of the second transmission stage 121B, as can be seen in more detail from 10 In addition, a control circuit T_B is available, which controls the n current step switches using the transmission signal TxD ( 1 ) which is fed from a connection TXD. The control circuit T_B controls the n current step switches according to the transmission signal TxD and the set operating mode SIC, FAST_TX of the transmission module 121.

Die Transistoren MNMIR, MNR, MN0, MN1, MN2 bis MNr, können CMOS-Transistoren sein, insbesondere NMOS-Transistoren. Die Transistoren MNMIR, MNR, MN0, MN1, MN2 bis MNr, sind bei dem Beispiel von 1 normal sperrende n-Kanal-Transistoren. Der Transistor MNCASNH kann ein CMOS-Transistor sein, insbesondere ein NMOS-Transistor. Der Transistor MNCSANH ist insbesondere eine Kaskode zur Erfüllung der Anforderungen für die Rückspeisefestigkeit bei Über- oder Unterspannungen an dem Anschluss CANH.The transistors MN MIR , MN R , MN 0 , MN 1 , MN 2 to MN r , can be CMOS transistors, in particular NMOS transistors. The transistors MN MIR , MN R , MN 0 , MN 1 , MN 2 to MN r , are in the example of 1 normally blocking n-channel transistors. The transistor MN CASNH can be a CMOS transistor, in particular an NMOS transistor. The transistor MN CSANH is in particular a cascode to meet the requirements for feedback immunity in the event of over- or undervoltages at the CANH terminal.

Die dritte Sendestufe 121C von 9 hat n Stromstufenschalter, die zwischen einer ersten Stellung 0 und einer zweiten Stellung 1 schaltbar sind, und an den Drain-Anschluss der Transistoren MPMIR, MPR, MP,0 MP1, MP2 bis MPn angeschlossen sind. Die n Stromstufenschalter sind mit einer Frequenz fCOMPL schaltbar. Die n Stromstufenschalter sind in ihrer Stellung 1 mit der Anode einer Verpoldiode MNDIOPL verbindbar. An der Kathode der Verpoldiode MNDIOPL ist ein Source-Anschluss eines Transistors MPCASPLH angeschlossen. Der Drain-Anschluss des Transistors MPCASPL ist an den Anschluss CANL für die Busader 42 angeschlossen. Der Gate-Anschluss des Transistors MPCASPL ist an den Steueranschluss 125 angeschlossen, an den die Steuereinrichtung 124 die Steuerspannung VPCAS anlegen kann. Die Transistoren MPMIR, MPR bilden einen Stromspiegel für eine erste bis n-te Stromstufe S1 bis Sn, welche über die n Stromstufenschalter der dritten Sendestufe 121C die elektrischen Ströme I1 bis In liefern, wie genauer anhand von 10 beschrieben. Zudem ist eine Ansteuerschaltung T_C vorhanden, welche die n Stromstufenschalter mit Hilfe des Sendesignals TxD (1) ansteuert, das von einem Anschluss TXD eingespeist wird. Die Ansteuerschaltung T_C steuert die n Stromstufenschalter gemäß dem Sendesignal TxD und der eingestellten Betriebsart SIC, FAST_TX des Sendemoduls 121 an.The third transmitter stage 121C of 9 has n current step switches which can be switched between a first position 0 and a second position 1 and are connected to the drain connection of the transistors MP MIR , MP R , MP,0 MP 1 , MP 2 to MP n . The n current step switches can be switched at a frequency f COMPL . The n current step switches can be connected in their position 1 to the anode of a polarity reversal diode MN DIOPL . A source connection of a transistor MP CASPLH is connected to the cathode of the polarity reversal diode MN DIOPL . The drain connection of the transistor MP CASPL is connected to the CANL connection for the bus wire 42. The gate connection of the transistor MP CASPL is connected to the control connection 125 to which the control device 124 can apply the control voltage V PCAS . The transistors MP MIR , MP R form a current mirror for a first to n-th current stage S1 to Sn, which supply the electrical currents I1 to In via the n current stage switches of the third transmission stage 121C, as can be seen in more detail from 10 In addition, a control circuit T_C is available, which controls the n current step switches using the transmission signal TxD ( 1 ) which is fed from a connection TXD. The control circuit T_C controls the n current step switches according to the transmission signal TxD and the set operating mode SIC, FAST_TX of the transmission module 121.

Der Transistor MPCASPL kann ein CMOS-Transistor sein, insbesondere ein PMOS-Transistor. Der Transistor MPCASPL ist insbesondere eine Kaskode zur Erfüllung der Anforderungen für die Rückspeisefestigkeit bei Über- oder Unterspannungen an dem Anschluss CANL.The transistor MP CASPL can be a CMOS transistor, in particular a PMOS transistor. The transistor MP CASPL is in particular a cascode for meeting the requirements for feedback immunity in the event of overvoltages or undervoltages at the CANL terminal.

Die vierte Sendestufe 121D von 9 hat n Stromstufenschalter, die zwischen einer ersten Stellung 0 und einer zweiten Stellung 1 schaltbar sind, und an den Drain-Anschluss der Transistoren MNMIR, MNR, MN0, MN1, MN2 bis MNr, angeschlossen sind. n ist die natürliche Zahl > 1. Die n Stromstufenschalter sind mit einer Frequenz Frequenz fMAIN schaltbar. Die n Stromstufenschalter sind in ihrer Stellung 1 mit dem Source-Anschluss eines Transistors MNCASNL verbindbar. Der Drain-Anschluss des Transistors MNCASNL ist an die Kathode einer Verpoldiode MNDIONL angeschlossen. An der Anode der Verpoldiode MNDIONL ist der Anschluss CANL für die Busader 42 angeschlossen. Der Gate-Anschluss des Transistors MNCASNL ist an den Steueranschluss 125 angeschlossen, an den die Steuereinrichtung 124 die Steuerspannung VNCAS anlegen kann. Die Transistoren MNMIR, MNR bilden einen Stromspiegel für eine erste bis n-te Stromstufe S1 bis Sn, welche über die n Stromstufenschalter der vierten Sendestufe 121D die elektrischen Ströme I1 bis In liefern, wie genauer anhand von 10 beschrieben. Zudem ist eine Ansteuerschaltung T_D vorhanden, welche die n Stromstufenschalter mit Hilfe des Sendesignals TxD (1) ansteuert, das von einem Anschluss TXD eingespeist wird. Die Ansteuerschaltung T_B steuert die n Stromstufenschalter gemäß dem Sendesignal TxD und der eingestellten Betriebsart SIC, FAST_TX des Sendemoduls 121 an.The fourth transmitter stage 121D of 9 has n current step switches that can be switched between a first position 0 and a second position 1 and are connected to the drain terminal of the transistors MN MIR , MN R , MN 0 , MN 1 , MN 2 to MN r . n is the natural number > 1. The n current step switches can be switched with a frequency f MAIN . The n current step switches can be connected in their position 1 to the source terminal of a transistor MN CASNL . The drain terminal of the transistor MN CASNL is connected to the cathode of a polarity reversal diode MN DIONL . The CANL terminal for the bus wire 42 is connected to the anode of the polarity reversal diode MN DIONL . The gate terminal of the transistor MN CASNL is connected to the control terminal 125, to which the control device 124 can apply the control voltage V NCAS . The transistors MN MIR , MN R form a current mirror for a first to n-th current stage S1 to Sn, which supply the electrical currents I1 to In via the n current stage switches of the fourth transmission stage 121D, as can be seen in more detail from 10 In addition, a control circuit T_D is available, which controls the n current step switches using the transmission signal TxD ( 1 ) which is fed from a connection TXD. The control circuit T_B controls the n current step switches according to the transmission signal TxD and the set operating mode SIC, FAST_TX of the transmission module 121.

Der Transistor MNCASNL kann ein CMOS-Transistor sein, insbesondere ein NMOS-Transistor. Der Transistor MNCASNL ist insbesondere eine Kaskode zur Erfüllung der Anforderungen für die Rückspeisefestigkeit bei Über- oder Unterspannungen an dem Anschluss CANL.The transistor MN CASNL can be a CMOS transistor, in particular an NMOS transistor. The transistor MN CASNL is in particular a cascode for meeting the requirements for feedback immunity in the event of overvoltages or undervoltages at the CANL terminal.

Die Zahl n ist beliebig wählbar. Insbesondere kann die Zahl n und somit die Stufenzahl bzw. Zahl der Stromstufenschalter zwischen 1 bis 60 gewählt werden. The number n can be chosen arbitrarily. In particular, the number n and thus the number of stages or number of current step switches can be selected between 1 and 60.

Alternativ kann jedoch für n eine größere Zahl als 60 oder eine kleinere Zahl als 60, insbesondere 30, gewählt werden.Alternatively, however, n can be chosen to be a number greater than 60 or a number smaller than 60, in particular 30.

Zwischen den Sendestufen 121A, 121C ist ein Widerstand R_H geschaltet. Ein Ende des Widerstands R_H ist mit der Anode der Verpoldiode MNDIOPH verbunden und mit dem Drain-Anschluss der Transistoren MPMIR, MPR, MP,0 MP1, MP2 bis MPn über die Stromstufenschalter der Sendestufe 121A verbindbar. Das andere Ende des Widerstands R_H ist mit der Anode der Verpoldiode MNDIOPL verbunden und mit dem Drain-Anschluss der Transistoren MP,0 MP1, MP2 bis MPn über die Stromstufenschalter der Sendestufe 121C verbindbar.A resistor R_H is connected between the transmitting stages 121A, 121C. One end of the resistor R_H is connected to the anode of the polarity reversal diode MN DIOPH and can be connected to the drain terminal of the transistors MP MIR , MP R , MP,0 MP 1 , MP 2 to MP n via the current step switches of the transmitting stage 121A. The other end of the resistor R_H is connected to the anode of the polarity reversal diode MN DIOPL and can be connected to the drain terminal of the transistors MP,0 MP 1 , MP 2 to MP n via the current step switches of the transmitting stage 121C.

Zwischen den Sendestufen 121D, 121B ist ein Widerstand R_L geschaltet. Ein Ende des Widerstands R_L ist mit dem Source-Anschluss des Transistors MNCASNH verbunden und mit dem Drain-Anschluss der Transistoren MNR, MN0, MN1, MN2 bis MNr, über Schalter der vierten Sendestufe 121D verbindbar. Das andere Ende des Widerstands R_L ist mit dem Source-Anschluss des Transistors MNCASNL verbunden und mit dem Drain-Anschluss der Transistoren MNR, MN0, MN1, MN2 bis MNr, über die Stromstufenschalter der zweiten Sendestufe 121B verbindbar.A resistor R_L is connected between the transmission stages 121D, 121B. One end of the resistor R_L is connected to the source terminal of the transistor MN CASNH and can be connected to the drain terminal of the transistors MN R , MN 0 , MN 1 , MN 2 to MN r , via switches of the fourth transmission stage 121D. The other end of the resistor R_L is connected to the source terminal of the transistor MN CASNL and can be connected to the drain terminal of the transistors MN R , MN 0 , MN 1 , MN 2 to MN r , via the current level switches of the second transmission stage 121B.

Jede der Verpoldioden MNDIOPH, MNDIONL, MNDIOPL, MNDIONH schützt die zugehörige Sendestufe 121A, 121B, 121C, 121D gegen eine positive Rückspeisung auf den Anschluss 43 (CAN-Supply) und eine negative Rückspeisung auf den Anschluss 44 (CAN_GND). Jede der Verpoldioden MNDIOPH, MNDIONL, MNDIOPL, MNDIONH kann auch als Blocking Diode bezeichnet werden.Each of the polarity reversal diodes MN DIOPH , MN DIONL , MN DIOPL , MN DIONH protects the associated transmitting stage 121A, 121B, 121C, 121D against positive feedback to connection 43 (CAN supply) and negative feedback to connection 44 (CAN_GND). Each of the polarity reversal diodes MN DIOPH , MN DIONL , MN DIOPL , MN DIONH can also be referred to as a blocking diode.

Jede der Sendestufen 121A, 121B, 121C, 121D, genauer gesagt deren Stromstufenschalter mit der zugehörigen Ansteuerschaltung T_A, T_B, T_C, T_D, stellt einen Sendestromwert für die zugehörige Sendestufe 121A, 121B, 121C, 121D in Abhängigkeit der Betriebsart für die Arbitrationsphase 451 oder Datenphase 452 des Sendemoduls 121 und des Sendesignals TxD ein. Erläuterungen dazu sind auch in der vorangehenden Tabelle 1 enthalten. Der Sendestromwert der einzelnen Sendestufe 121A, 121B, 121C, 121D ist somit je nach Betriebsart, wie Arbitration (SLOW oder SIC) oder Datenphase (FAST_TX oder FAST_RX) des Sendemoduls 121 und des Sendesignals TxD einstellbar. Damit ist jede Sendestufe 121A bis 121D ausgestaltet, den Wert des im Betrieb des Sendemoduls 121 von der Sendestufe 121A bis 121D ausgegebenen elektrischen Stroms IA1 bis IAn usw. am Eingang des Stromspiegels einzustellen, der in den jeweiligen Sendestufen 121A bis 121D vorhanden ist. Die elektrischen Ströme IA1 bis IAn usw. können auch kurz als I1 bis In bezeichnet werden. Die Einstellung der Sendestromwerte ist nachfolgend noch genauer anhand von 10 und 11 für die elektrischen Ströme I1 bis In der einzelnen Stufenschaltungen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 sowie Tabelle 2 beschrieben.Each of the transmission stages 121A, 121B, 121C, 121D, or more precisely their current step switch with the associated control circuit T_A, T_B, T_C, T_D, sets a transmission current value for the associated transmission stage 121A, 121B, 121C, 121D depending on the operating mode for the arbitration phase 451 or data phase 452 of the transmission module 121 and the transmission signal TxD. Explanations for this are also included in the preceding Table 1. The transmission current value of the individual transmission stage 121A, 121B, 121C, 121D can thus be set depending on the operating mode, such as arbitration (SLOW or SIC) or data phase (FAST_TX or FAST_RX) of the transmission module 121 and the transmission signal TxD. Each transmission stage 121A to 121D is thus designed to set the value of the electrical current IA1 to IAn etc. output by the transmission stage 121A to 121D during operation of the transmission module 121 at the input of the current mirror that is present in the respective transmission stages 121A to 121D. The electrical currents IA1 to IAn etc. can also be referred to briefly as I1 to In. The setting of the transmission current values is explained in more detail below using 10 and 11 for the electrical currents I1 to In the individual step circuits 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 and Table 2.

Jeder der Transistoren MNCASPH, MNCASNL, MNCASPL, MNCSANH kann auch als HV-Standoff-Vorrichtung bezeichnet werden. Jeder der Transistoren MNCASPH, MNCASPL schützt die CMOS-Transistoren MPMIR, MPR, MP0 MP1, MP2 bis MPn des Stromspiegels für die Sendestufen 121A, 121C, indem die Transistoren MNCASPH, MNCASPL hohe Spannungsabfälle aufnehmen. Jeder der Transistoren MNCASNH, MNCASNL schützt die CMOS-Transistoren MNMIR, MNR, MN0, MN1, MN2 bis MNr, des Stromspiegels für die Sendestufen 121D, 121B, indem die Transistoren MNCASPH, MNCASPL hohe Spannungsabfälle aufnehmen. Die HV-Kaskoden bzw. Transistoren MNCASPH, MNCASNL, MNCASPL, MNCASNH ermöglichen die Einhaltung von Grenzwerten (maximum rating Parametern), wie Spannung an CANH und CANL -27V bis +40V.Each of the transistors MN CASPH , MN CASNL , MN CASPL , MN CSANH may also be called an HV standoff device. Each of the transistors MN CASPH , MN CASPL protects the CMOS transistors MP MIR , MP R , MP 0 MP 1 , MP 2 through MP n of the current mirror for the transmit stages 121A, 121C by having the transistors MN CASPH , MN CASPL absorb high voltage drops. Each of the transistors MN CASNH , MN CASNL protects the CMOS transistors MN MIR , MN R , MN 0 , MN 1 , MN 2 through MN r , of the current mirror for the transmit stages 121D, 121B by having the transistors MN CASPH , MN CASPL absorb high voltage drops. The HV cascodes or transistors MN CASPH , MN CASNL , MN CASPL , MN CASNH enable compliance with limit values (maximum rating parameters), such as voltage at CANH and CANL -27V to +40V.

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) geschaltet. Die Sendestufe 121D ist zwischen den Anschluss 41 (CANH) für das Signal CAN_H und den Anschluss 44 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 44 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 transmitter module 121, the transmitter stage 121A is connected between the connection 43 for the power supply and the connection 41 (CANH) for the CAN_H signal. The transmitter stage 121C is connected between the connection 43 for the power supply and the connection 42 (CANL). The transmitter stage 121D is connected between the connection 41 (CANH) for the CAN_H signal and the connection 44 for ground or the connection 44 (CAN_GND). The transmitter stage 121B is connected between the connection 42 (CANL) for the CAN_L signal and the connection 44 for ground or the connection 44 (CAN_GND). In the transmitter module 121, the transmitter stage 121A is thus connected to the CANH path. The transmitter stage 121D is also connected to the CANH path. On the one hand, the transmitting stage 121C is connected to the CANL path. On the other hand, the transmitting stage 121B is connected to the CANL path.

Somit hat das Sendemodul 121 im CANH-Pfad und im CANL-Pfad jeweils Parallelschaltungen einer bestimmten Anzahl von schaltbaren Strömen der Sendestufen 121A, 121B, 121C, 121D. Der Stromwert der Sendestufen 121A, 121B, 121C, 121D wird durch die Anzahl der in die Stellung 1 geschalteten Stromstufenschalter der Sendestufen 121A, 121B, 121C, 121D bestimmt.Thus, the transmitting module 121 has parallel connections of a specific number of switchable currents of the transmitting stages 121A, 121B, 121C, 121D in the CANH path and in the CANL path. The current value of the transmitting stages 121A, 121B, 121C, 121D is determined by the number of current step switches of the transmitting stages 121A, 121B, 121C, 121D switched to position 1.

10 zeigt als Beispiel den Aufbau des ersten bis n-ten Stromstufenschalters S1 bis Sn der Sendestufe 121D. Demzufolge hat der erste Stromstufenschalter S1 eine Stromquelle IrefD1. Der zweite Stromstufenschalter S2 hat eine Stromquelle IrefD2. Der n-te Stromstufenschalter Sn hat eine Stromquelle IrefDn. Optional ist mindestens eine der Stromquellen IrefD1 bis IrefDn eine Stromsenke. 10 shows as an example the structure of the first to n-th current step switch S1 to Sn of the transmitting stage 121D. Accordingly, the first current step switch S1 has a current source IrefD1. The second current step switch S2 has a current source IrefD2. The n-th current step switch Sn has a current source IrefDn. Optionally, at least one of the current sources IrefD1 to IrefDn is a current sink.

Die Stromstufenschalter der Sendestufen 121A, 121B, 121C sind auf dieselbe Weise aufgebaut.The current step switches of the transmitting stages 121A, 121B, 121C are constructed in the same way.

Die Funktionsweise der Schaltung von 9, welche Schaltungen gemäß 10 aufweist, ist anhand der folgenden Tabelle 2 in Abhängigkeit von der Betriebsart des Sendemoduls 121 und dem Buszustand 401 (dom), 403 (sic), 402 (rec) in der SIC-Betriebsart (Arbitrationsphase 451) und dem Buszustand L0, L1 in der Datenphase 452 erläutert. Tabelle 2 gibt je nach Zustand des Sendemoduls 121 und der Betriebsart des Sendemoduls 121 in den Phasen 451, 452 die geforderte Impedanz sowie die Impedanz der Sendestufen 121A/121B und Impedanz der Sendestufen 121C/121D an. Außerdem ist je nach Zustand des Sendemoduls 121 und der Betriebsart des Sendemoduls 121 in den Phasen 451, 452 der Treiberstrom der Sendestufen 121A/121B und der Sendestufen 121C/121D angegeben. Der Treiberstrom der Sendestufen 121A/121B und der Sendestufen 121C /121D wird von den zugehörigen Stromstufenschaltern S1 bis Sn geliefert.

Figure DE102023201219A1_0001
Figure DE102023201219A1_0002
The functionality of the circuit of 9 , which circuits according to 10 is explained in the following Table 2 depending on the operating mode of the transmitting module 121 and the bus state 401 (dom), 403 (sic), 402 (rec) in the SIC operating mode (arbitration phase 451) and the bus state L0, L1 in the data phase 452. Depending on the state of the transmitting module 121 and the operating mode of the transmitting module 121 in the phases 451, 452, Table 2 indicates the required impedance as well as the impedance of the transmitting stages 121A/121B and impedance of the transmitting stages 121C/121D. In addition, depending on the state of the transmitter module 121 and the operating mode of the transmitter module 121, the driver current of the transmitter stages 121A/121B and the transmitter stages 121C/121D is specified in the phases 451, 452. The driver current of the transmitter stages 121A/121B and the transmitter stages 121C/121D is supplied by the associated current step switches S1 to Sn.
Figure DE102023201219A1_0001
Figure DE102023201219A1_0002

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 transmitter module 121 or the respective transmitter stage 121A, 121B, 121C, 121D is switched off or not conductive.

Bei der Sendestufe 121 werden, zur Einstellung des differentiellen Widerstands zwischen den Anschlüssen CANH, CANL während des Sendemodul-Zustands (SIC-Zustand), die Widerstände R_H und R_L verwendet. Die Widerstände R_H, R_L haben jeweils beispielsweise den Wert 240 Ohm. Ziel ist eine Impedanz von 120 Ohm gemäß dem Wellenwiderstand Zw der Busadern 41, 42 einzustellen. Dagegen kann die Impedanz der Stromspiegel aller vier Sendestufen 121A, 121B, 121C, 121D deutlich größer gewählt werden als 240 Ohm. Dies führt vereinfacht zu einer Parallelschaltung der beiden 240 Ohm Widerstände und somit zu einer angepassten Impedanz von 120 Ohm.In the transmitter stage 121, the resistors R_H and R_L are used to set the differential resistance between the CANH, CANL connections during the transmitter module state (SIC state). The resistors R_H, R_L each have the value 240 ohms, for example. The aim is to set an impedance of 120 ohms according to the characteristic impedance Zw of the bus wires 41, 42. In contrast, the impedance of the current mirrors of all four transmitter stages 121A, 121B, 121C, 121D can be selected to be significantly greater than 240 ohms. In simple terms, this leads to a parallel connection of the two 240 ohm resistors and thus to an adjusted impedance of 120 ohms.

Zudem kann dadurch mit der Sendestufe 121 sogar in dem Zustand 401 (dom) ein differentieller Widerstand zwischen den Anschlüssen CANH, CANL eingestellt werden, welcher zum Wellenwiderstand der Busadern 41, 42 von jeweils typischerweise 120 Ohm passt. Damit werden Reflexionen im Zustand 401 (dom) vermieden.In addition, the transmitter stage 121 can be used to set a differential resistance between the CANH, CANL connections even in state 401 (dom), which matches the characteristic impedance of the bus wires 41, 42, each of typically 120 ohms. This avoids reflections in state 401 (dom).

Die beschriebene Ausgestaltung der Sendestufe 121 verhindert, dass eine Versorgungsspannung an dem Anschluss 43 von > 5V notwendig wäre, was aufgrund von Systemvoraussetzungen bzw. Vorgaben der CAN-Spezifikationen nicht möglich ist. Dies wäre jedoch erforderlich, wenn das zuvor beschriebene vorteilhafte Verhalten mit einer Lösung mit Widerstandskonzept in den Sendestufen 121A, 121B, 121C, 121D erreicht werden sollte.

Figure DE102023201219A1_0003
The described design of the transmitting stage 121 prevents a supply voltage of > 5V from being necessary at the connection 43, which is not possible due to system requirements or requirements of the CAN specifications. However, this would be necessary if the advantageous behavior described above were to be achieved with a solution with a resistance concept in the transmitting stages 121A, 121B, 121C, 121D.
Figure DE102023201219A1_0003

Ein zusätzlicher Vorteil der beschriebenen Ausgestaltung der Sendestufe 121 liegt darin, dass der Strom, welcher während des Zustands 403 (sic) in den beiden Pfaden der Sendestufen 121A/D und 121B/C fließt, beliebig oder „frei“ eingestellt werden kann, wie in der Tabelle 1 angegeben.An additional advantage of the described design of the transmitting stage 121 is that the current which flows in the two paths of the transmitting stages 121A/D and 121B/C during the state 403 (sic) can be set arbitrarily or “freely”, as indicated in Table 1.

Die Aufteilung jeder Sendestufe 121A, 121B, 121C, 121D von 9 in n-Teile bzw. die n Stromstufen der Stromstufenschalter erlaubt einen zeitlich gestaffelten und gesteuerten Schaltvorgang zwischen den Buszuständen 401, 402, 403 in der Arbitrationsphase (SIC-Betriebsart) 451 oder den Buszuständen L0, L1 der Datenphase 452. Insbesondere sind die Stromwerte der n Stromstufen der Stromstufenschalter eingestellt, wie mit 11 in einem speziellen Beispiel veranschaulicht.The division of each transmission stage 121A, 121B, 121C, 121D of 9 into n parts or the n current stages of the current step switches allows a time-staggered and controlled switching process between the bus states 401, 402, 403 in the arbitration phase (SIC operating mode) 451 or the bus states L0, L1 of the data phase 452. In particular, the current values of the n current stages of the current step switches are set as with 11 illustrated in a specific example.

11 zeigt ein Beispiel für das Stromniveau pro Schaltstufe bzw. der Stromstufenschalter S1 bis S12. Somit sind bei dem gezeigten Beispiel zwölf der Stromstufen bzw. Stromstufenschalter S1, S2 bis S6 bis S12 für jede der Sendestufen 121A, 121B, 121C, 121D verwendet. Die Stromstufen bzw. Stromstufenschalter S1, S2 bis S6 bis S12 sind mit den zugehörigen Transistoren MPMIR, MPR, MP0 MP1, MP2 bis MPn des Stromspiegels für die Sendestufen 121A, 121C von 9 bzw. den zugehörigen Transistoren MNMIR, MNR, MN0, MN1, MN2 bis MNr, des Stromspiegels für die Sendestufen 121D, 121B von 9 ein- oder ausschaltbar. Es gilt bei dem Beispiel von 11 also n = 12. 11 shows an example of the current level per switching stage or the current stage switches S1 to S12. Thus, in the example shown, twelve of the current stages or current stage switches S1, S2 to S6 to S12 are used for each of the transmission stages 121A, 121B, 121C, 121D. The current stages or current stages switches S1, S2 to S6 to S12 are connected to the corresponding transistors MP MIR , MP R , MP 0 MP 1 , MP 2 to MP n of the current mirror for the transmitting stages 121A, 121C of 9 or the associated transistors MN MIR , MN R , MN 0 , MN 1 , MN 2 to MN r , of the current mirror for the transmitting stages 121D, 121B of 9 can be switched on or off. In the example of 11 so n = 12.

Der Wert des Stroms I (vertikale Achse in 11) bzw. I1, I2, I6, I12 usw. wird durch die Wahl des Werts des elektrischen Stroms der jeweiligen Stromstufe bzw. Stromstufenschalter S1 bis S12 eingestellt. Die einzelnen Stromstufen bzw. Stromstufenschalter S1 bis S12 (horizontale Achse in 12) haben somit Stromquellen IrefD1, IrefD2 bis IrefDn, die einen elektrischen Strom mit unterschiedlichen Stromwerten liefern.The value of the current I (vertical axis in 11 ) or I1, I2, I6, I12 etc. is set by selecting the value of the electrical current of the respective current stage or current stage switch S1 to S12. The individual current stages or current stage switches S1 to S12 (horizontal axis in 12 ) thus have current sources IrefD1, IrefD2 to IrefDn, which supply an electric current with different current values.

Zum Erzeugen der Buszustände 401, 402, 403 in der Arbitrationsphase 451 oder den Buszuständen L0, L1 der Datenphase 452 gemäß Tabelle 2 werden die einzelnen Stromstufen S1 bis S12 mit Hilfe der Ansteuerschaltungen T_A, T_B, T_C, T_D der Sendestufen 121A, 121B, 121C, 121D zeitlich versetzt ein- oder ausgeschaltet. Dadurch fließt in dem CANH-Pfad oder CANL-Pfad, in den die Sendestufe 121A, 121B, 121C, 121D geschaltet ist, ein entsprechender elektrischer Strom I.To generate the bus states 401, 402, 403 in the arbitration phase 451 or the bus states L0, L1 of the data phase 452 according to Table 2, the individual current stages S1 to S12 are switched on or off at different times using the control circuits T_A, T_B, T_C, T_D of the transmission stages 121A, 121B, 121C, 121D. As a result, a corresponding electrical current I flows in the CANH path or CANL path into which the transmission stage 121A, 121B, 121C, 121D is connected.

Ganz allgemein ist es vorteilhaft, die Staffelung (Staggerstufen) pro Schaltstufe bzw. Stromstufe S1 bis S12 derart auszulegen, dass die Form des Differenzsignals VDIFF der Gauß'schen Fehlerfunktion folgt. Damit wird analytisch die geringste Emission erzeugt.In general, it is advantageous to design the staggering stages per switching stage or current stage S1 to S12 in such a way that the shape of the difference signal VDIFF follows the Gaussian error function. This produces the lowest possible emission analytically.

Beispielsweise kann für den Übergang von einem Zustand 402 (rezessiv) zu einem Zustand 401 (dominant), was einer steigenden Flanke der Differenzspannung VDIFF von 4 entspricht, durch das zeitlich versetzte Hinzuschalten der Stromstufen der Sendestufen 121A, 121B, 121C, 121D der Strom im CANH-Pfad und im CANL-Pfad zur Erzeugung eines Dominant-Pegels am Bus 40 schrittweise erhöht werden. Der Übergang von einem Zustand 401 (dominant) zu einem Zustand 402 (rezessiv), was einer fallenden Flanke der Differenzspannung VDIFF von 4 entspricht, erfolgt entsprechend durch zeitlich versetztes Abschalten der Stromstufen der Sendestufen 121A, 121B, 121C, 121D, wodurch der Strom im CANH und CANL-Pfad schrittweise gesenkt wird. Der gesamte Strom, der durch die Summe der Ströme I1 bis I12 bzw. I1 bis In aller Stromstufen S1 bis Sn gegeben ist, fließt während des Zustands 401 (dominant). Hier sind alle Stromstufen S1 bis Sn der Sendestufen 121A, 121B, 121C, 121D eingeschaltet und der Gesamtstrom zur Erzeugung des Dominant-Pegels von nominal VDIFF = 2V fließt durch den Buswiderstand oder Abschlusswiderstand 49.For example, 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 4 corresponds to the time-staggered switching on of the current stages of the transmitting stages 121A, 121B, 121C, 121D, the current in the CANH path and in the CANL path can be increased step by step to generate a dominant level on the bus 40. The transition from a state 401 (dominant) to a state 402 (recessive), which corresponds to a falling edge of the differential voltage VDIFF of 4 is carried out by switching off the current stages of the transmit stages 121A, 121B, 121C, 121D at different times, whereby the current in the CANH and CANL path is gradually reduced. The total current, which is given by the sum of the currents I1 to I12 or I1 to In of all current stages S1 to Sn, flows during state 401 (dominant). Here, all current stages S1 to Sn of the transmit stages 121A, 121B, 121C, 121D 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 Steuerung ist es möglich, die Signalform von CAN_H und CAN_L so anzugleichen, wie gemäß 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 451 oder die Buszustände L0, L1 der Datenphase 452 je nach den Vorgaben geformt werden.By means of the time control it is possible to adjust the signal shape of CAN_H and CAN_L as per 6 required. 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 451 or the bus states L0, L1 of the data phase 452 can be shaped depending on the specifications.

Die Ströme der einzelnen Stromstufen S1 bis Sn der Sendestufen 121A, 121B, 121C 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 hinzu- oder wegzuschalten und in der Mitte des Schaltvorganges viel Strom hinzu- oder wegzuschalten. Daher ist die in 11 gezeigte Einstellung der Ströme I1, I2 bis In der Stromstufen S1 bis S12 sehr vorteilhaft.The currents of the individual current stages S1 to Sn of the transmission stages 121A, 121B, 121C and thus their respective share 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 low emission to switch little current on or off at the beginning and end of a switching process between bus states 401, 402 and to switch a lot of current on or off in the middle of the switching process. Therefore, the 11 shown setting of the currents I1, I2 to In the current stages S1 to S12 is very advantageous.

Im Gegensatz zu einer Realisierung mit identischen Stromquellen in den Stromstufen S1 bis Sn der Sendestufen 121A, 121B, 121C vermeidet die Konfiguration gemäß 9 bis 11 eine Stromerhöhung während des Ausschaltens, dem Übergang von dem Zustand 401 (Dominant) zu dem Zustand 402 (Rezessiv).In contrast to an implementation with identical current sources in the current stages S1 to Sn of the transmission stages 121A, 121B, 121C, the configuration according to 9 to 11 a current increase during switch-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-Störung und haben geringen negativen Einfluss auf die Emission. Dabei werden die Stromschritte, die über die Stromstufen S1, 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 temporal staggering for switching the individual current stages S1 to S12 on or off is in a range of about 2 ns. Such small stages or steps for the temporal staggering cause a low common mode interference and have a small negative impact on the emission. The current steps, which are set via the current stages S1, S2 to S6 to S12, are kept fixed and the temporal staggering is varied so that the behavior during the switch-on process is as smooth as possible (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 Stromschritte ausgeführt werden.Alternatively, the staggering steps can be carried out using fixed time steps and varied current steps.

Durch die gezeigte Struktur des Sendemoduls 121 wird ein symmetrisches Schalten der Bussignale CAN_H und CAN_L (6) bei steilen Schaltflanken zwischen den Buszuständen 401, 402, 403 in der Arbitrationsphase (SIC-Betriebsart) 451 oder den Buszuständen L0, L1 der Datenphase 452 ermöglicht.The structure of the transmitter module 121 shown enables symmetrical switching of the bus signals CAN_H and CAN_L ( 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, L1 of the data phase 452.

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, L1 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 Stromquellen der Stufenschaltungen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 erreicht. Damit ist der Abgleich (Matching) der Kennlinien weniger abhängig von Parametern der verwendeten Transistoren der Stufenschaltungen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1.On the one hand, the structure of the transmitter module 121 shown, due to the use of fast CMOS switches or CMOS transistors, enables much steeper switching edges between the bus states 401, 402, 403 in the arbitration phase (SIC operating mode) 451 or the bus states L0, L1 of the data phase 452. On the other hand, the symmetry of the temporal progression of the bus signals CAN_H and CAN_L required to comply with the emission limits is achieved during the switching processes. Matching of the characteristic curves is achieved by selecting or using the current sources of the step circuits 121A1, 121B1, 121C1, 121D1. The matching of the characteristic curves is therefore less dependent on the parameters of the transistors used in the step circuits 121A1, 121B1, 121C1, 121D1.

Der Dominantzustand 401 (dom) wird bestimmt durch einen Abgleich (Matching) der Stufenschaltung 121A1 mit der Stufenschaltung 121B1. Hierbei und auch im Folgenden bedeutet der Begriff „Abgleich“ gemäß einer Möglichkeit einen aktiven Trimmschritt. Gemäß einer anderen Möglichkeit bedeutet „Abgleich“, dass die Werte der Stromquellen der Stufenschaltungen 121A1, 121B1möglichst gut zusammenpassen, was standardmäßig ohne Abgleichschritt oder Trimmschritt erfolgt.The dominant state 401 (dom) is determined by matching the step circuit 121A1 with the step circuit 121B1. Here and also in the following, the term "matching" means an active trimming step according to one possibility. According to another possibility, "matching" means that the values of the current sources of the step circuits 121A1, 121B1 match as well as possible, which is done by default without a matching step or trimming step.

Der Sic-Zustand (sic) wird bestimmt durch einen Abgleich (Matching) der Stufenschaltung 121A1 mit der Stufenschaltung 121C1 und einen Abgleich (Matching) der Stufenschaltung 121D1 mit der Stufenschaltung 121B1.The Sic state (sic) is determined by matching the step circuit 121A1 with the step circuit 121C1 and matching the step circuit 121D1 with the step circuit 121B1.

In der Betriebsart XL-Fast wird der Zustand L0 bestimmt durch einen Abgleich (Matching) der Stufenschaltung 121A1 mit der Stufenschaltung 121B1. Der Zustand L1 wird bestimmt durch einen Abgleich (Matching) Stufenschaltung 121C1 mit der Stufenschaltung 121D1.In the XL-Fast operating mode, the state L0 is determined by matching the step circuit 121A1 with the step circuit 121B1. The state L1 is determined by matching the step circuit 121C1 with the step circuit 121D1.

Die folgende Tabelle 3 zeigt ein Beispiel für die Werte a, b, c, d, z, die für das Sendemodul 121 von 9 zum Erzeugen der jeweiligen Sendemodul-Zustände gewählt werden können. Der Wert a gibt an, wie viele Stromstufenschalter der ersten Sendestufe 121B leitfähig geschaltet sind. Der Wert b gibt an, wie viele Stromstufenschalter der zweiten Sendestufe 121B leitfähig geschaltet sind. Der Wert c gibt an, wie viele Stromstufenschalter der dritten Sendestufe 121C leitfähig geschaltet sind. Der Wert d gibt an, wie viele Stromstufenschalter der vierten Sendestufe 121D leitfähig geschaltet sind. Der Wert z gibt an, wie viele Transistoren der Transistoren MP1 bis MPn, und wie viele Transistoren der Transistoren MN1 bis MNr, leitfähig geschaltet sind. Somit zeigt Tabelle 3 ein Beispiel, wieviel parallel geschaltete Stromstufenschalter von jeder Sendestufe 121A, 121B, 121C, 121D jeweils leitfähig sind, um die entsprechenden Zustände des Sendemoduls 121 (Transmitter-States) einzustellen. Wie aus Tabelle 3 beispielsweise ablesbar, sind in der Arbitrationsphase zum Treiben eines Zustands 401 (dom) eine Anzahl von 60 Transistoren MP und eine Anzahl von 60 Transistoren MN sowie eine Anzahl von 60 Stromstufenschaltern der ersten Sendestufe 121A und eine Anzahl von 60 Stromstufenschaltern der zweiten Sendestufe 121B leitfähig geschaltet. Tabelle 3: Geforderte Anzahl von parallel geschalteten Schalttransistoren für die Sendestufen 121A, 121B, 121C, 121D je nach Zustand des Sendemoduls 121 (Transmitter-State). Betriebsart des Sendemoduls 1210 Sendemodul-Zustand VDIFF-Sendepegel (V) z a b c d Betriebsart Arbitrationsphase (SIC, xl_sic) dom 2 60 60 60 0 0 sic 0 60 30 30 30 30 Rec 0 60 0 0 0 0 Betriebsart Datenphase (Fast-TX, xl_fasttx) level0 1 60 30 30 0 0 level1 -1 60 0 0 30 30 The following Table 3 shows an example of the values a, b, c, d, z that are used for the transmitter module 121 of 9 to generate the respective transmission module states. The value a indicates how many current step switches of the first transmission stage 121B are switched to conductive. The value b indicates how many current step switches of the second transmission stage 121B are switched to conductive. The value c indicates how many current step switches of the third transmission stage 121C are switched to conductive. The value d indicates how many current step switches of the fourth transmission stage 121D are switched to conductive. The value z indicates how many transistors of the transistors MP 1 to MP n , and how many transistors of the transistors MN 1 to MN r , are switched to conductive. Table 3 thus shows an example of how many parallel-connected current step switches of each transmission stage 121A, 121B, 121C, 121D are each conductive in order to set the corresponding states of the transmission module 121 (transmitter states). As can be seen from Table 3, for example, in the arbitration phase to drive a state 401 (dom), a number of 60 transistors MP and a number of 60 transistors MN as well as a number of 60 current step switches of the first transmission stage 121A and a number of 60 current step switches of the second transmission stage 121B are switched to conductive. Table 3: Required number of parallel-connected switching transistors for the transmission stages 121A, 121B, 121C, 121D depending on the state of the transmission module 121 (transmitter state). Operating mode of the transmitter module 1210 Transmitter module status VDIFF transmit level (V) e a b c d Arbitration phase operating mode (SIC, xl_sic) cathedral 2 60 60 60 0 0 sic 0 60 30 30 30 30 Rec 0 60 0 0 0 0 Data phase operating mode (Fast-TX, xl_fasttx) level0 1 60 30 30 0 0 level1 -1 60 0 0 30 30

Das beschriebene Sendemodul 121 ermöglicht durch eine Aufteilung seiner vier Sendestufen 121A, 121B, 121C, 121D 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.The described transmitting module 121 enables a time-staggered and controlled switching process by dividing its four transmitting stages 121A, 121B, 121C, 121D into n parts. Switching on according to the Gaussian error function can be implemented. This enables a smooth behavior to be set during the switch-on process. In addition, the possible variation of time stages during switch-on prevents the occurrence of a narrow-band frequency line in the emitted frequency spectrum.

Alternativ ist es möglich, mit dem beschriebenen Sendemodul 121 einen gestaffelten und gesteuerten Schaltvorgang über fixe Zeitschritte und variierte Spannungsschritte auszuführen. Auch dadurch kann das Emissionsverhalten des Sendemoduls 121 derart beeinflusst werden, dass die vorgegebenen Grenzwerte eingehalten werden.Alternatively, it is possible to carry out a staggered and controlled switching process using fixed time steps and varied voltage steps using the described transmitter module 121. This can also influence the emission behavior of the transmitter module 121 in such a way that the specified limit values are adhered to.

Noch dazu kann das beschriebene Sendemodul 121 Effekte aufgrund von unsymmetrischem Verhalten der Sendestufen 121A, 121B, 121C, 121D verringern, die in den Sendezuständen dom, sic, rec auftreten können und die Emission verschlechtern. Das Sendemodul 121 verhindert ein ungleiches Verhalten von Komponenten in Sendestufen 121A, 121B (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 121 ein ungleiches Verhalten von Komponenten in Sendestufen 121A/121D und 121C/121B 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 described transmission module 121 can reduce effects due to asymmetrical behavior of the transmission stages 121A, 121B, 121C, 121D, which can occur in the transmission states dom, sic, rec and degrade the emission. The transmission module 121 prevents unequal behavior of components in transmission stages 121A, 121B (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 transmission module 121 can prevent unequal behavior of components in transmission stages 121A/121D and 121C/121B 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. This is particularly advantageous because only 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, a sufficient emission result can be achieved, but the causes leading to the behavior of effect 1 may be different from those leading to effect 2.

Alle zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten des Sendemoduls 121 können auch mit veränderter Schaltungstopologie der Vollbrücke verwendet werden. Beispielsweise können die Dioden an anderer Stelle im Pfad zu dem Anschluss 43 angeordnet sein. Dann können die Kaskoden entfallen und in den Sendestufen 121A, 121B, 121C, 121D können spannungsfestere Stromstufenschalter zum Einsatz kommen.All previously described design variants of the transmission module 121 can also be used with a modified circuit topology of the full bridge. For example, the diodes can be arranged at a different location in the path to the connection 43. The cascodes can then be omitted and more voltage-resistant current step switches can be used in the transmission stages 121A, 121B, 121C, 121D.

12 zeigt den grundlegenden Aufbau eines Sendemoduls 1210 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, das für eine der Teilnehmerstationen 10, 30 anstelle eines Sendemoduls 121 des vorangehenden Ausführungsbeispiels verwendbar ist. Das Sendemodul 1210 gemäß dem vorliegenden 12 shows the basic structure of a transmission module 1210 according to a second embodiment, which can be used for one of the subscriber stations 10, 30 instead of a transmission module 121 of the previous embodiment. The transmission module 1210 according to the present

Ausführungsbeispiel ist bis auf die nachfolgenden Unterschiede identisch zu dem Sendemodul 121 des vorangehenden Ausführungsbeispiels aufgebaut.The embodiment is constructed identically to the transmission module 121 of the previous embodiment except for the following differences.

Das Sendemodul 1210 hat eine Regelschaltung 15A zum Abgleich der Gleichtaktspannung VCM für Buszustände, bei denen VDIFF ungleich 0V ist. Derartige Buszustände sind beispielsweise der Zustand VDIFF = 2V, was dem Zustand 401 (dom) entspricht, oder der Zustand VDIFF = 1V, was dem Zustand level0 bzw. L0 entspricht, oder der Zustand VDIFF = -1V, was dem Zustand level1 bzw. L1 entspricht, wie zuvor in Bezug auf 3 und 4 sowie 6 und 8 beschrieben.The transmitter module 1210 has a control circuit 15A for adjusting the common mode voltage V CM for bus states where VDIFF is not equal to 0V. Such bus states are, for example, the state VDIFF = 2V, which corresponds to the state 401 (dom), or the state VDIFF = 1V, which corresponds to the state level0 or L0, or the state VDIFF = -1V, which corresponds to the state level1 or L1, as previously described with respect to 3 and 4 as well as 6 and 8 described.

Die Regelschaltung 15A hat ein Replikum 153, in dem eine skalierte Buslast 1531 mit zwei Widerständen RDL1, RDL2 angeordnet ist. Die skalierte Buslast 1531 hat eine skalierte Größe des Abschlusswiderstands 49 des Busses 40. Die skalierte Buslast 1531 hat eine Größe, die insbesondere um den Faktor 100 oder einen sonstigen Faktor kleiner als die Größe des Abschlusswiderstands 49 ist. Insbesondere ist die skalierte Buslast 1531 ein einstellbarer Widerstand.The control circuit 15A has a replica 153 in which a scaled bus load 1531 with two resistors R DL1 , R DL2 is arranged. The scaled bus load 1531 has a scaled size of the terminating resistor 49 of the bus 40. The scaled bus load 1531 has a size that is in particular smaller than the size of the terminating resistor 49 by a factor of 100 or another factor. In particular, the scaled bus load 1531 is an adjustable resistor.

Zwischen den Widerständen RDL1, RDL2 hat das Replikum 153 einen zentralen Abgriffpunkt, der gleich dem Gleichtaktpunkt oder Abgriffpunkt 157 ist. Die Widerstände RDL1, RDL2 haben dieselbe Größe, genauer denselben Widerstandswert.Between the resistors R DL1 , R DL2 the replica 153 has a central tapping point which is equal to the common mode point or tapping point 157. The resistors R DL1 , R DL2 have the same size, more precisely the same resistance value.

Das Replikum 153 ist ansonsten aufgebaut, wie zuvor für das Replikum 152 des Sendemoduls 121 des vorangehenden Ausführungsbeispiels beschrieben.The replica 153 is otherwise constructed as previously described for the replica 152 of the transmission module 121 of the previous embodiment.

Die Bandbreite der Regelschleife der Regelschaltung 15A, insbesondere die Bandbreite des Differenzverstärkers 151, wird so gewählt, dass innerhalb der Bitdauer t_bt1 oder t_bt2, die in 3 gezeigt sind, ein Abgleich der Gleichtaktspannung VCM für Buszustände erfolgt, bei denen VDIFF ungleich 0V ist.The bandwidth of the control loop of the control circuit 15A, in particular the bandwidth of the differential amplifier 151, is selected such that within the bit duration t_bt1 or t_bt2, which is 3 shown, an adjustment of the common mode voltage V CM is carried out for bus states where VDIFF is not equal to 0V.

Mit dem Replikum 153 ist die Ermittlung der (ungestörten) Gleichtaktspannung VCM möglich, welche die Prozess- und Temperaturabhängigkeiten der Ausgänge der Sendestufe 1210 mit abbildet.The replica 153 makes it possible to determine the (undisturbed) common mode voltage V CM , which also reflects the process and temperature dependencies of the outputs of the transmitter stage 1210.

Gemäß einer ersten Modifikation des Sendemoduls 1210 von 12 sind in der Regelschaltung 15 mindestens zwei Replika 153 oder mindestens zwei Replika 152, 153 parallelgeschaltet. Auf diese Weise können für den Abgleich in mindestens zwei der möglichen Buszustände, insbesondere allen möglichen Buszuständen 401 (dom), 402 (rec), 403 (sic), L0, L1 von 3 bis 4 oder 6 und 8, mehrere Replika verwendet werden. Insbesondere kann für jeden abzugleichenden Buszustand ein anderes Replikum 152 verwendet werden.According to a first modification of the transmitter module 1210 of 12 At least two replicas 153 or at least two replicas 152, 153 are connected in parallel in the control circuit 15. In this way, for the adjustment in at least two of the possible bus states, in particular all possible bus states 401 (dom), 402 (rec), 403 (sic), L0, L1 of 3 until 4 or 6 and 8 , several replicas can be used. In particular, a different replica 152 can be used for each bus state to be adjusted.

Gemäß einer zweiten Modifikation des Sendemoduls von 12 sind in der Regelschaltung 15 mindestens zwei Replika parallelgeschaltet, wobei das Replikum nicht nur die Ausgangsstufe der Sendestufen 121A, 121D ist, sondern ein Replikum der gesamten Vollbrücke. Ein solches Replikum ist die Ausgangsstufe der in die H-Brücke (Vollbrücke) verschalteten Sendestufen 121A, 121B, 121C, 121D. Auch auf diese Weise können für den Abgleich in mindestens zwei der möglichen Buszustände, insbesondere allen möglichen Buszuständen 401 (dom), 402 (rec), 403 (sic), L0, L1 von 3 bis 4 oder 6 und 8, mehrere Replika verwendet werden.According to a second modification of the transmitter module of 12 At least two replicas are connected in parallel in the control circuit 15, whereby the replica is not only the output stage of the transmission stages 121A, 121D, but a replica of the entire full bridge. Such a replica is the output stage of the transmission stages 121A, 121B, 121C, 121D connected to the H-bridge (full bridge). In this way, too, for the adjustment in at least two of the possible bus states, in particular all possible bus states 401 (dom), 402 (rec), 403 (sic), L0, L1 of 3 until 4 or 6 and 8 , multiple replicas can be used.

13 zeigt den grundlegenden Aufbau eines Sendemoduls 1211 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, das für eine der Teilnehmerstationen 10, 30 anstelle eines Sendemoduls 121, 1210 der vorangehenden Ausführungsbeispiele verwendbar ist. Das Sendemodul 1211 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist bis auf die nachfolgenden Unterschiede identisch zu dem Sendemodul 1210 des vorangehenden Ausführungsbeispiels aufgebaut. 13 shows the basic structure of a transmission module 1211 according to a third embodiment, which can be used for one of the subscriber stations 10, 30 instead of a transmission module 121, 1210 of the previous embodiments. The transmission module 1211 according to the present embodiment is constructed identically to the transmission module 1210 of the previous embodiment, except for the following differences.

Das Sendemodul 1211 hat eine Regelschaltung 15B mit schaltbarer Buslast 1531 in einem Replikum 153A. Hierfür hat das Replikum 153A eine Schalteinheit 1532 und einen Anschluss 1533, in den ein Steuersignal sic zum Ansteuern der Schalteinheit 1532 eingegeben werden kann. Das Steuersignal sic kann beispielsweise von der Steuereinrichtung 124 ausgegeben werden.The transmission module 1211 has a control circuit 15B with switchable bus load 1531 in a replica 153A. For this purpose, the replica 153A has a switching unit 1532 and a connection 1533 into which a control signal sic can be input to control the switching unit 1532. The control signal sic can be output, for example, by the control device 124.

In dem Zustand mit Busspannung VDIFF =0V, was dem SIC-Zustand 403 von 6 entspricht, wird das logische Signal sic=1 an den Anschluss 1534 geschaltet. Dadurch wird die skalierte Buslast 1531 kurzgeschlossen.In the state with bus voltage VDIFF =0V, which corresponds to the SIC state 403 of 6 , the logic signal sic=1 is switched to terminal 1534. This short-circuits the scaled bus load 1531.

Wichtig bei dieser Implementierung ist ein weiches Schalten zwischen den Regelzuständen, insbesondere am Signal sic am Anschluss 1534. Dieses weiche Schalten kann beispielsweise durch weniger steile Flanken im Signal sic erreicht werden. Zusätzlich oder alternativ kann das weiche Schalten durch eine entsprechende Bandbreite des Differenzverstärkers 151 bewirkt werden.What is important in this implementation is a smooth switching between the control states, in particular on the signal sic at the terminal 1534. This smooth switching can be achieved, for example, by less steep edges in the signal sic. Additionally or alternatively, the soft switching can be brought about by an appropriate bandwidth of the differential amplifier 151.

Das Replikum 153A ist ansonsten aufgebaut, wie zuvor für das Replikum 153 des Sendemoduls 121 des vorangehenden Ausführungsbeispiels beschrieben.The replica 153A is otherwise constructed as previously described for the replica 153 of the transmit module 121 of the previous embodiment.

Somit ist die Regelschaltung 15B zum Abgleich der Gleichtaktspannung VCM für Buszustände verwendbar, bei denen VDIFF gleich 0V oder ungleich 0V ist. Derartige Buszustände sind beispielsweise der sic-Zustand (VDIFF = 0 V) oder der Zustand VDIFF = 2V, was dem Zustand 401 (dom) entspricht, oder der Zustand VDIFF = 1V, was dem Zustand level0 bzw. L0 entspricht, oder der Zustand VDIFF = -1V, was dem Zustand level1 bzw. L1 entspricht, wie zuvor in Bezug auf 3 und 4 sowie 6 und 8 beschrieben.Thus, the control circuit 15B can be used to adjust the common mode voltage V CM for bus states in which VDIFF is equal to 0V or not equal to 0V. Such bus states are, for example, the sic state (VDIFF = 0 V) or the state VDIFF = 2V, which corresponds to the state 401 (dom), or the state VDIFF = 1V, which corresponds to the state level0 or L0, or the state VDIFF = -1V, which corresponds to the state level1 or L1, as previously described with respect to 3 and 4 as well as 6 and 8 described.

Mit dem Replikum 153A ist die Ermittlung der (ungestörten) Gleichtaktspannung VCM möglich, welche die Prozess- und Temperaturabhängigkeiten der Ausgänge der Sendestufe 1211 mit abbildet. Dies gilt für alle zuvor genannten Buszustände, bei denen VDIFF gleich 0V oder ungleich 0V ist.The replica 153A can be used to determine the (undisturbed) common mode voltage V CM , which also reflects the process and temperature dependencies of the outputs of the transmitter stage 1211. This applies to all previously mentioned bus states in which VDIFF is equal to or not equal to 0V.

Auch bei der Sendestufe 1211 sind mehrere Replika 152, 153, 153A möglich, wie zuvor in Bezug auf die Sendestufe 1210 beschrieben.Also in the case of the transmitting stage 1211, several replicas 152, 153, 153A are possible, as previously described with respect to the transmitting stage 1210.

14 zeigt den grundlegenden Aufbau eines Sendemoduls 1212 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, das für eine der Teilnehmerstationen 10, 30 anstelle eines Sendemoduls 121, 1210, 1211 der vorangehenden Ausführungsbeispiele verwendbar ist. Das Sendemodul 1212 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist bis auf die nachfolgenden Unterschiede identisch zu dem Sendemodul 121 des ersten Ausführungsbeispiels aufgebaut. 14 shows the basic structure of a transmission module 1212 according to a fourth embodiment, which can be used for one of the subscriber stations 10, 30 instead of a transmission module 121, 1210, 1211 of the preceding embodiments. The transmission module 1212 according to the present embodiment is constructed identically to the transmission module 121 of the first embodiment, except for the following differences.

Das Sendemodul 1212 hat Sendestufen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1, die jeweils als resistive Sendestufen aufgebaut sind. Dadurch sind nur Transistoren MPCURR und MNCURR als Strombegrenzer vorhanden. Jedoch ist die Regelschaltung 15 aufgebaut, wie zuvor in Bezug auf das Sendemodul 121 beschrieben.The transmitting module 1212 has transmitting stages 121A1, 121B1, 121C1, 121D1, each of which is constructed as a resistive transmitting stage. As a result, only transistors MP CURR and MN CURR are present as current limiters. However, the control circuit 15 is constructed as previously described with respect to the transmitting module 121.

Der Transistor MPCURR bewirkt, dass ein Strom IHS, der aus dem Transistor MPCURR in die Vollbrücke zu den Sendestufen 121A, 121C fließt, kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Insbesondere gilt IHS < 115 mA. Der Transistor MNCURR bewirkt, dass ein Strom ILS, der von der Vollbrücke aus den Sendestufen 121D, 121B in den Transistor MNCURR fließt, kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Insbesondere gilt ILS < 115 mA.The transistor MP CURR causes a current I HS that flows from the transistor MP CURR into the full bridge to the transmitting stages 121A, 121C to be smaller than a predetermined value. In particular, I HS < 115 mA applies. The transistor MN CURR causes a current I LS that flows from the full bridge from the transmitting stages 121D, 121B into the transistor MN CURR to be smaller than a predetermined value. In particular, I LS < 115 mA applies.

Die erste Sendestufe 121A1 hat Widerstände R_M_HS, die jeweils in die Stromstufenschalter der Sendestufe 121A1 geschaltet sind, wie in 14 gezeigt. Die zweite Sendestufe 121B1 hat Widerstände R_M_LS, die jeweils in die Stromstufenschalter der Sendestufe 121B1 geschaltet sind. Die dritte Sendestufe 121C1 hat Widerstände R_C_LS, die jeweils in die Stromstufenschalter der Sendestufe 121C1 geschaltet sind. Die vierte Sendestufe 121D1 hat Widerstände R_C_HS, die jeweils in die Stromstufenschalter der Sendestufe 121D1 geschaltet sind.The first transmitter stage 121A1 has resistors R_M_HS, which are each connected to the current step switches of the transmitter stage 121A1, as shown in 14 shown. The second transmission stage 121B1 has resistors R_M_LS, each of which is connected to the current step switches of the transmission stage 121B1. The third transmission stage 121C1 has resistors R_C_LS, each of which is connected to the current step switches of the transmission stage 121C1. The fourth transmission stage 121D1 has resistors R_C_HS, each of which is connected to the current step switches of the transmission stage 121D1.

Ansonsten sind der Aufbau und die Funktion des Sendemoduls 1212 zur Erzeugung der Buszustände derselbe, die in Bezug auf 3 bis 8 beschrieben sind.Otherwise, the structure and function of the transmitter module 1212 for generating the bus states are the same as those described in 3 until 8 are described.

Bei dem Sendemodul 1212, das mit resistiver H-Brücke (Vollbrücke) aufgebaut ist, wird die Gleichtaktspannung VCM vor allem durch die Abstimmung (Matching) der Widerstände der Sendestufen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 bestimmt. Daher kann bei dem Sendemodul 1212 die Gleichtaktspannung VCM je nach Ausgestaltung der Sendestufen 121A1, 121B1, 121C1, 121D1 klein ausfallen. Falls die Leckströme der Dioden des Sendemoduls 1212 nicht vernachlässigbar sind, kann durch Verstellen der Begrenzungsströme (I_CTRL und I_BIAS) der Kanalwiderstand der Strombegrenzer, insbesondere der Transistoren MPCURR, MNNCURR, verstellt werden und somit die Gleichtaktspannung VCM nach oben und unten verstellt werden.In the transmitter module 1212, which is constructed with a resistive H-bridge (full bridge), the common-mode voltage V CM is determined primarily by the matching of the resistors of the transmitter stages 121A1, 121B1, 121C1, 121D1. Therefore, in the transmitter module 1212, the common-mode voltage V CM can be small depending on the design of the transmitter stages 121A1, 121B1, 121C1, 121D1. If the leakage currents of the diodes of the transmitter module 1212 are not negligible, the channel resistance of the current limiters, in particular the transistors M PCURR , MN NCURR , can be adjusted by adjusting the limiting currents (I_CTRL and I_BIAS), and thus the common-mode voltage V CM can be adjusted up and down.

Auch bei der Sendestufe 1212 sind mehrere Replika 152, 153, 153A möglich, wie zuvor in Bezug auf die Sendestufen 1210, 1211 beschrieben.Also in the case of the transmitting stage 1212, several replicas 152, 153, 153A are possible, as previously described with respect to the transmitting stages 1210, 1211.

Somit kann mit den zuvor beschriebenen Sendemodulen 121, 1210, 1211, 1212 und deren Regelschaltungen 15, 15A, 15B ein Abgleich der Gleichtaktspannung VCM erreicht werden, so dass die Emission selbst während der Schaltvorgänge zwischen den verschiedenen Buszuständen 401, 402, 403, L1, L0 von 3, 6 und 8 minimiert werden kann.Thus, with the previously described transmitter modules 121, 1210, 1211, 1212 and their control circuits 15, 15A, 15B, an adjustment of the common mode voltage V CM can be achieved, so that the emission even during the switching processes between the different bus states 401, 402, 403, L1, L0 of 3 , 6 and 8 can be minimized.

Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Sendemodule 121, 1210, 1211, 1212, der Sende-/Empfangseinrichtungen 12, 22, der Regelschaltungen 15, 15A, 15B 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 embodiments of the transmission modules 121, 1210, 1211, 1212, the transmission/reception devices 12, 22, the control circuits 15, 15A, 15B of the subscriber stations 10, 20, 30, the bus system 1 and the method implemented therein according to the first and second embodiments and their modifications can be used individually or in all possible combinations. In addition, the following modifications are particularly 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 embodiments is described using a bus system based on the CAN protocol. The bus system 1 according to the first and/or second embodiments can, however, alternatively be a different type of communications 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 of 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 embodiment and their modifications 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 another communication network in which the signals are transmitted as differential signals and serially via 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.Thus, the functionality of the previously described embodiments can be used, for example, in transmitting/receiving devices 12, 22 that can be operated 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.

In dem Bussystem 1 können Teilnehmerstationen 10, 30 vorhanden sein, von denen mindestens eine Teilnehmerstation ein Sendemodul 121 gemäß 9 verwendet und mindestens eine Teilnehmerstation ein Sendemodul 1210 gemäß 12 oder ein Sendemodul 1211 gemäß 13 oder ein Sendemodul 1212 gemäß 14 verwendet.In the bus system 1, subscriber stations 10, 30 may be present, of which at least one subscriber station has a transmitter module 121 according to 9 used and at least one subscriber station has a transmitter module 1210 according to 12 or a transmitter module 1211 according to 13 or a transmitter module 1212 according to 14 used.

Die Anzahl und Anordnung der Teilnehmerstationen 10, 20, 30 in dem Bussystem 1 gemäß dem ersten bis vierten 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 to fourth embodiments 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 embodiment.

Claims (20)

Sendemodul (121; 1210; 1211; 1212) zum Senden von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem (1), mit einer ersten Sendestufe (121A; 121A1) zur Erzeugung von Sendeströmen (I1 bis In) für ein erstes Signal (CAN_H), das auf einen Bus (40) des Bussystems (1) zu senden ist, einer zweiten Sendestufe (121B; 121B1) zur Erzeugung von Sendeströmen (I1 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; 121C1) zur Erzeugung von Sendeströmen (I1 bis In) für das erste Signal (CAN_H), einer vierten Sendestufe (121D; 121D1) zur Erzeugung von Sendeströmen (I1 bis In) für das zweite Signal (CAN_L), und eine Regelschaltung (15; 15A; 15B) zum Abgleich einer Gleichtaktspannung (VCM) für die erste bis vierte Sendestufe (121A bis 121D; 121A1 bis 121D1), wobei die erste bis vierte Sendestufe (121A bis 121D; 121A1 bis 121D1) in eine Vollbrücke geschaltet sind, bei der die erste und vierte Sendestufe (121A, 121D; 121A1, 121D1) in Reihe geschaltet sind und die dritte und zweite Sendestufe (121C, 121B; 121C1, 121B1) in Reihe geschaltet sind, wobei die Regelschaltung (15; 15A; 15B) ein Replikum (152; 153; 153A) einer Ausgangsstufe des Sendemoduls (121; 1210; 1211; 1212) aufweist, und wobei das Replikum (152; 153; 153A) an die Ausgangsstufe des Sendemoduls (121; 1210; 1211; 1212) angeschlossen ist.Transmission module (121; 1210; 1211; 1212) for transmitting differential signals in a serial bus system (1), with a first transmission stage (121A; 121A1) for generating transmission currents (I1 to In) for a first signal (CAN_H) to be transmitted to a bus (40) of the bus system (1), a second transmission stage (121B; 121B1) for generating transmission currents (I1 to In) for a second signal (CAN_L) to be transmitted to the bus (40) as a signal differential to the first signal (CAN_H), a third transmission stage (121C; 121C1) for generating transmission currents (I1 to In) for the first signal (CAN_H), a fourth transmission stage (121D; 121D1) for generating transmission currents (I1 to In) for the second signal (CAN_L), and a control circuit (15; 15A; 15B) for adjusting a common mode voltage (V CM ) for the first to fourth transmission stages (121A to 121D; 121A1 to 121D1), wherein the first to fourth transmission stages (121A to 121D; 121A1 to 121D1) are connected in a full bridge, in which the first and fourth transmission stages (121A, 121D; 121A1, 121D1) are connected in series and the third and second transmission stages (121C, 121B; 121C1, 121B1) are connected in series, wherein the control circuit (15; 15A; 15B) has a replica (152; 153; 153A) of an output stage of the transmission module (121; 1210; 1211; 1212), and wherein the replica (152; 153; 153A) is connected to the output stage of the transmission module (121; 1210; 1211; 1212). Sendemodul (121; 1210; 1211; 1212) nach Anspruch 1, wobei ein Gleichtaktpunkt (157) des Replikums (152; 153; 153A) auf der Gleichtaktspannung (VCM) des Ausgangs der Sendestufen (121A, 121D; 121A1, 121D1) liegt.Transmitter module (121; 1210; 1211; 1212) according to Claim 1 , wherein a common mode point (157) of the replica (152; 153; 153A) is at the common mode voltage (V CM ) of the output of the transmitting stages (121A, 121D; 121A1, 121D1). Sendemodul (121; 1210; 1211; 1212) nach Anspruch 2, wobei die Regelschaltung (15; 15A; 15B) zudem aufweist einen Differenzverstärker (151) mit einem Eingang, der an den Gleichtaktpunkt (157) des Replikums (152; 153; 153A) angeschlossen ist, und einen Regeltransistor (MNCTRL) zum Regeln einer Gleichtaktspannung (VCM) auf einen vorbestimmten Wert (ΔV), wobei die Gleichtaktspannung (VCM) an dem Gleichtaktpunkt (157) des Replikums (152; 153; 153A) anliegt.Transmitter module (121; 1210; 1211; 1212) according to Claim 2 , wherein the control circuit (15; 15A; 15B) further comprises a differential amplifier (151) having an input connected to the common mode point (157) of the replica (152; 153; 153A), and a control transistor (MN CTRL ) for controlling a common mode voltage (V CM ) to a predetermined value (ΔV), wherein the common mode voltage (V CM ) is present at the common mode point (157) of the replica (152; 153; 153A). Sendemodul (121; 1210; 1211; 1212) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Replikum (152; 153; 153A) eine Reihenschaltung aus einem Transistor (MPR), einer Diode (MNDIOPR), einem Transistor (MPCASPR), einer Diode (MNDIONR), einem Transistor (MPCASNR) und einem Transistor (MNR) in der genannten Reihenfolge aufweist, und wobei die Größen der Bauteile der Reihenschaltung um einen vorbestimmten Faktor kleiner als Größen der Bauteile des Ausgangs der ersten und vierten Sendestufe (121A, 121D; 121A1, 121D1) sind.Transmission module (121; 1210; 1211; 1212) according to one of the preceding claims, wherein the replica (152; 153; 153A) comprises a series circuit of a transistor (MP R ), a diode (MN DIOPR ), a transistor (MP CASPR ), a diode (MN DIONR ), a transistor (MP CASNR ) and a transistor (MN R ) in the order mentioned, and wherein the sizes of the components of the series circuit are smaller by a predetermined factor than sizes of the components of the output of the first and fourth transmission stages (121A, 121D; 121A1, 121D1). Sendemodul (121; 1210; 1211; 1212) nach Anspruch 4, wobei der Transistor (MPCASPR) und der Transistor (MPCASNR) jeweils als Kaskode ausgestaltet sind.Transmitter module (121; 1210; 1211; 1212) according to Claim 4 , wherein the transistor (MP CASPR ) and the transistor (MP CASNR ) are each designed as a cascode. Sendemodul (121; 1210; 1211; 1212) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Ausgangsanschlüsse (41, 42) der Vollbrücke zum Anschluss an einen Abschlusswiderstand (49) des Busses(40) vorgesehen sind, und wobei das Replikum (153; 153A) in der Reihenschaltung eine Buslast (1531) aufweist, die eine Nachbildung eines Abschlusswiderstands (49) des Busses (40) ist.Transmission module (121; 1210; 1211; 1212) according to one of the preceding claims, wherein output terminals (41, 42) of the full bridge are provided for connection to a terminating resistor (49) of the bus (40), and wherein the replica (153; 153A) in the series connection has a bus load (1531) which is a replica of a terminating resistor (49) of the bus (40). Sendemodul (121; 1210; 1211; 1212) nach Anspruch 6, wobei die Buslast (1531) zwei Widerstände (RDL1, RDL2) aufweist, die beide an den Gleichtaktpunkt (157) des Replikums (152; 153; 153A) angeschlossen sind.Transmitter module (121; 1210; 1211; 1212) according to Claim 6 , wherein the bus load (1531) comprises two resistors (R DL1 , R DL2 ), both connected to the common mode point (157) of the replica (152; 153; 153A). Sendemodul (121; 1210; 1211; 1212) nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Replikum (153A) eine Schalteinheit (1532) aufweist zum Einschalten oder Ausschalten der Buslast (1531).Transmitter module (121; 1210; 1211; 1212) according to Claim 6 or 7 , wherein the replica (153A) has a switching unit (1532) for switching on or off the bus load (1531). Sendemodul (121; 1210; 1211; 1212) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jede Sendestufe (121A bis 121D; 121A1 bis 121D1) ausgestaltet ist, den Wert des im Betrieb des Sendemoduls (121) von der Sendestufe (121A bis 121D; 121A1 bis 121D1) ausgegebenen elektrischen Stroms (I1 bis In) mit einem Stromspiegel am Eingang der Sendestufe (121A bis 121D; 121A1 bis 121D1) einzustellen.Transmission module (121; 1210; 1211; 1212) according to one of the preceding claims, wherein each transmission stage (121A to 121D; 121A1 to 121D1) is designed to adjust the value of the electrical current (I1 to In) output by the transmission stage (121A to 121D; 121A1 to 121D1) during operation of the transmission module (121) with a current mirror at the input of the transmission stage (121A to 121D; 121A1 to 121D1). Sendemodul (121; 1210; 1211; 1212) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Stromspiegel am Eingang jeder Sendestufe (121A bis 121D; 121A1 bis 121D1) zwei CMOS-Transistoren aufweist, wobei die CMOS-Transistoren des Stromspiegels am Eingang der ersten Sendestufe (121A; 121A1) PMOS-Transistoren sind, wobei die CMOS-Transistoren des Stromspiegels am Eingang der zweiten Sendestufe (121B; 121B1) NMOS-Transistoren sind, wobei die CMOS-Transistoren des Stromspiegels am Eingang der dritten Sendestufe (121C; 121C1) PMOS-Transistoren sind, und wobei die CMOS-Transistoren des Stromspiegels am Eingang der vierten Sendestufe (121D; 121D1) NMOS-Transistoren sind.Transmission module (121; 1210; 1211; 1212) according to one of the preceding claims, wherein the current mirror at the input of each transmission stage (121A to 121D; 121A1 to 121D1) has two CMOS transistors, wherein the CMOS transistors of the current mirror at the input of the first transmission stage (121A; 121A1) are PMOS transistors, wherein the CMOS transistors of the current mirror at the input of the second transmission stage (121B; 121B1) are NMOS transistors, wherein the CMOS transistors of the current mirror at the input of the third transmission stage (121C; 121C1) are PMOS transistors, and wherein the CMOS transistors of the current mirror at the input of the fourth transmission stage (121D; 121D1) NMOS transistors are. Sendemodul (121; 1210; 1211; 1212) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jede Sendestufe (121A bis 121D; 121A1 bis 121D1) mindestens zwei Stromstufen (S1 bis Sn) aufweist, die parallel zueinander geschaltet sind.Transmission module (121; 1210; 1211; 1212) according to one of the preceding claims, wherein each transmission stage (121A to 121D; 121A1 to 121D1) has at least two current stages (S1 to Sn) which are connected in parallel to one another. Sendemodul (121; 1210; 1211; 1212) nach Anspruch 11, wobei die mindestens zwei Stromstufen (S1 bis Sn) mindestens eine Stromsenke aufweisen.Transmitter module (121; 1210; 1211; 1212) according to Claim 11 , wherein the at least two current stages (S1 to Sn) have at least one current sink. Sendemodul (121; 1210; 1211; 1212) nach Anspruch 11 oder 12, wobei eine Anzahl n der mindestens zwei Stromstufen (S1 bis Sn) für jede der ersten bis vierten Sendestufe (121A bis 121D; 121A1 bis 121D1) dieselbe ist, wobei n eine natürliche Zahl größer 1 ist.Transmitter module (121; 1210; 1211; 1212) according to Claim 11 or 12 , wherein a number n of the at least two current stages (S1 to Sn) is the same for each of the first to fourth transmission stages (121A to 121D; 121A1 to 121D1), where n is a natural number greater than 1. Sendemodul (121; 1210; 1211; 1212) nach einem der vorangehenden Ansprüche, zudem mit einem ersten Widerstand (R_H), dessen eines Ende an die erste Sendestufe (121A; 121A1) angeschlossen ist, und dessen anderes Ende an die dritte Sendestufe (121C; 121C1) angeschlossen ist, und einem zweiten Widerstand (R_L), dessen eines Ende an die zweite Sendestufe (121B; 121B1) angeschlossen ist, und dessen anderes Ende an die vierte Sendestufe (121D; 121D1) angeschlossen ist.Transmission module (121; 1210; 1211; 1212) according to one of the preceding claims, further comprising a first resistor (R_H), one end of which is connected to the first transmission stage (121A; 121A1) and the other end of which is connected to the third transmission stage (121C; 121C1), and a second resistor (R_L), one end of which is connected to the second transmission stage (121B; 121B1) and the other end of which is connected to the fourth transmission stage (121D; 121D1). Sendemodul (121; 1210; 1211; 1212) 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; 121A1 bis 121D1) in Abhängigkeit von einem digitalen Sendesignal (TxD) und von einer für das Sendemodul (121; 1210; 1211; 1212) eingestellten Betriebsart (SIC; FAST_TX).Transmission module (121; 1210; 1211; 1212) according to one of the preceding claims, further comprising a control circuit (T_A; T_B; T_C; T_D) for controlling switchable components of the first to fourth transmission stages (121A to 121D; 121A1 to 121D1) as a function of a digital transmission signal (TxD) and of an operating mode (SIC; FAST_TX) set for the transmission module (121; 1210; 1211; 1212). Sendemodul (121; 1210) nach Anspruch 15, wobei die Ansteuerschaltung (T_A; T_B; T_C; T_D) zum zeitlich gestaffelten und gesteuerten Schalten der Ströme von mindestens zwei Stromstufenschaltern (S1 bis Sn) der ersten bis vierten Sendestufe (121A bis 121D; 1210A bis 1210D) ausgestaltet ist.Transmitter module (121; 1210) according to Claim 15 , wherein the control circuit (T_A; T_B; T_C; T_D) is designed for the time-staggered and controlled switching of the currents of at least two current step switches (S1 to Sn) of the first to fourth transmission stages (121A to 121D; 1210A to 1210D). Sende-/Empfangseinrichtung (12; 22) für eine Teilnehmerstation (20) für ein serielles Bussystem (1), mit einem Sendemodul (121; 1210; 1211; 1212) nach einem der vorangehenden Ansprüche, und einem Empfangsmodul (122) zum Empfangen von Signalen von dem Bus (40).Transmitting/receiving device (12; 22) for a subscriber station (20) for a serial bus system (1), with a transmitting module (121; 1210; 1211; 1212) according to one of the preceding claims, and a receiving module (122) for receiving signals from the bus (40). Teilnehmerstation (10; 20; 30) für ein serielles Bussystem (1), mit einer Sende-/Empfangseinrichtung (12; 22) nach Anspruch 17, 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; 121A1 bis 121D1).Subscriber station (10; 20; 30) for a serial bus system (1), with a transmitting/receiving device (12; 22) according to Claim 17 , 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; 121A1 to 121D1). Teilnehmerstation (10; 20; 30) nach Anspruch 18, 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.Subscriber station (10; 20; 30) after Claim 18 , wherein the subscriber station (10; 20; 30) is designed for communication in a bus system (1) in which at least temporarily exclusive, collision-free access of a subscriber station (10, 20, 30) to the bus (40) of the bus system (1) is ensured. Verfahren zum Senden von differentiellen Signalen in einem seriellen Bussystem (1), wobei das Verfahren mit einem Sendemodul (121; 1210; 1211; 1212) ausgeführt wird, das eine erste bis vierte Sendestufe (121A bis 121D; 1210A bis 1210D) und eine Regelschaltung (15; 15A; 15B) aufweist, und wobei das Verfahren die Schritte aufweist, Erzeugen, mit der ersten Sendestufe (121A; 121A1), von Sendeströmen (I1 bis In) für ein erstes Signal (CAN_H), das auf einen Bus (40) des Bussystems (1) zu senden ist, Erzeugen, mit der zweiten Sendestufe (121B; 121B1), von Sendeströmen (I1 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 der dritten Sendestufe (121C; 121C1), von Sendeströmen (I1 bis In) für das erste Signal (CAN_H), und Erzeugen, mit der vierten Sendestufe (121D; 121D1) von Sendeströmen (I1 bis In) für das zweite Signal (CAN_L), Abgleichen, mit der Regelschaltung (15; 15A; 15B), einer Gleichtaktspannung (VCM) für die erste bis vierte Sendestufe (121A bis 121D; 121A1 bis 121D1), wobei die erste bis vierte Sendestufe (121A bis 121D; 121A1 bis 121D1) in eine Vollbrücke geschaltet sind, bei der die erste und vierte Sendestufe (121A, 121D; 121A1, 121D1) in Reihe geschaltet sind und die dritte und zweite Sendestufe (121C, 121B; 121C1, 121B1) in Reihe geschaltet sind, wobei die Regelschaltung (15; 15A; 15B) ein Replikum (152; 153; 153A) einer Ausgangsstufe des Sendemoduls (121; 1210; 1211; 1212) aufweist, und wobei das Replikum (152; 153; 153A) an die Ausgangsstufe des Sendemoduls (121; 1210; 1211; 1212) angeschlossen ist.Method for transmitting differential signals in a serial bus system (1), wherein the method is carried out with a transmission module (121; 1210; 1211; 1212) which has a first to fourth transmission stage (121A to 121D; 1210A to 1210D) and a control circuit (15; 15A; 15B), and wherein the method comprises the steps of generating, with the first transmission stage (121A; 121A1), transmission currents (I1 to In) for a first signal (CAN_H) which is to be transmitted to a bus (40) of the bus system (1), generating, with the second transmission stage (121B; 121B1), transmission currents (I1 to In) for a second signal (CAN_L) which is to be transmitted to the bus (40) as a signal differential to the first signal (CAN_H). is, generating, with the third transmission stage (121C; 121C1), transmission currents (I1 to In) for the first signal (CAN_H), and generating, with the fourth transmission stage (121D; 121D1), transmission currents (I1 to In) for the second signal (CAN_L), adjusting, with the control circuit (15; 15A; 15B), a common mode voltage (V CM ) for the first to fourth transmission stages (121A to 121D; 121A1 to 121D1), wherein the first to fourth transmission stages (121A to 121D; 121A1 to 121D1) are connected in a full bridge, in which the first and fourth transmission stages (121A, 121D; 121A1, 121D1) are connected in series and the third and second transmission stages (121C, 121B; 121C1, 121B1) are connected in series, wherein the control circuit (15; 15A; 15B) has a replica (152; 153; 153A) of an output stage of the transmission module (121; 1210; 1211; 1212), and wherein the replica (152; 153; 153A) is connected to the output stage of the transmission module (121; 1210; 1211; 1212) is connected.
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