DE102023201219A1 - Transmission module and method for transmitting differential signals in a serial bus system - Google Patents
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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. 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).
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
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 von1 ; -
4 den zeitlichen Verlauf einer Differenzspannung VDIFF, die sich auf dem Bus des Bussystems infolge der Bussignale von3 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 von1 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 von5 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 von1 umgesetzt werden soll; -
8 den zeitlichen Verlauf der Bussignale CAN_H, CAN_L, die in der Datenphase aufgrund des Sendesignals von7 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 von9 ; -
11 ein Detail einer Sendestufe für ein zweites spezielles Beispiel des Sendemoduls von9 ; -
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.
-
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 of1 ; -
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 from3 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 of1 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 from5 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 of1 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 from7 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 of9 ; -
11 a detail of a transmitting stage for a second special example of the transmitting module of9 ; -
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
In
Wie in
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
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
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
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
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
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
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
Gemäß
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
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
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
Am Ende der Arbitrationsphase 451 wird, mit Hilfe des ersten Umschaltfelds 455, in die Datenphase 452 umgeschaltet.At the end of the
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
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
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
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
Wie in
Erkennen die Teilnehmerstationen 10, 20, 30 die Signalisierung in dem ersten Umschaltfeld 455 von
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
Die Frequenz der Signale CAN_H, CAN_L kann in der Datenphase 452 gesteigert sein. Bei dem Beispiel von
Erkennt die Sende-/Empfangseinrichtung 12, insbesondere mit der Signalisierung im zweiten Umschaltfeld 458 von
Gemäß
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
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
Bei Empfang der entsprechenden Signale von dem Bus 40 erzeugt jede Sende-/Empfangseinrichtung 12 das zugehörige Empfangssignal RxD, wie in
Wie in
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
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
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
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.
Wie in
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
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
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
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
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
Die Regelschaltung 15 von
Hierfür hat die Regelschaltung 15 einen Differenzverstärker 151, ein Replikum 152 der Ausgangsstufe der Sendestufe 121 und einen Regeltransistor MNCTRL. Gemäß
Gemäß
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
Bei der Schaltung von
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
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
Mit der Regelschaltung 15 von
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
Zum Senden der Signale CAN_H, CAN_L gemäß
Die erste Sendestufe 121A von
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
Die zweite Sendestufe 121B von
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
Die dritte Sendestufe 121C von
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
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
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
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
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
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
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
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
Die Stromstufenschalter der Sendestufen 121A, 121B, 121C sind auf dieselbe Weise aufgebaut.The current step switches of the transmitting
Die Funktionsweise der Schaltung von
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
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
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
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. The described design of the transmitting
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
Die Aufteilung jeder Sendestufe 121A, 121B, 121C, 121D von
Der Wert des Stroms I (vertikale Achse in
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
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
Durch die zeitliche Steuerung ist es möglich, die Signalform von CAN_H und CAN_L so anzugleichen, wie gemäß
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
Im Gegensatz zu einer Realisierung mit identischen Stromquellen in den Stromstufen S1 bis Sn der Sendestufen 121A, 121B, 121C vermeidet die Konfiguration gemäß
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 (
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
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
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
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
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
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
Ausführungsbeispiel ist bis auf die nachfolgenden Unterschiede identisch zu dem Sendemodul 121 des vorangehenden Ausführungsbeispiels aufgebaut.The embodiment is constructed identically to the
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
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
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
Das Replikum 153 ist ansonsten aufgebaut, wie zuvor für das Replikum 152 des Sendemoduls 121 des vorangehenden Ausführungsbeispiels beschrieben.The
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
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
Gemäß einer ersten Modifikation des Sendemoduls 1210 von
Gemäß einer zweiten Modifikation des Sendemoduls von
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
In dem Zustand mit Busspannung VDIFF =0V, was dem SIC-Zustand 403 von
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
Das Replikum 153A ist ansonsten aufgebaut, wie zuvor für das Replikum 153 des Sendemoduls 121 des vorangehenden Ausführungsbeispiels beschrieben.The
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
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
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,
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
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
Die erste Sendestufe 121A1 hat Widerstände R_M_HS, die jeweils in die Stromstufenschalter der Sendestufe 121A1 geschaltet sind, wie in
Ansonsten sind der Aufbau und die Funktion des Sendemoduls 1212 zur Erzeugung der Buszustände derselbe, die in Bezug auf
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
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
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
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
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
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
In dem Bussystem 1 können Teilnehmerstationen 10, 30 vorhanden sein, von denen mindestens eine Teilnehmerstation ein Sendemodul 121 gemäß
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
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