DE69601198T2

DE69601198T2 - Kurzschlussschutz für einen Audio-Video-Datenbus

Info

Publication number: DE69601198T2
Application number: DE69601198T
Authority: DE
Inventors: Jean-Luc Jaffard; Briz Olivier Le
Original assignee: SGS Thomson Microelectronics Inc
Current assignee: STMicroelectronics lnc USA
Priority date: 1995-06-28
Filing date: 1996-06-20
Publication date: 1999-05-20
Anticipated expiration: 2016-06-21
Also published as: EP0751652A1; FR2736224A1; EP0751652B1; DE69601198D1; FR2736224B1; US5990722A

Description

Die Erfindung betrifft einen Kurzschlußschutz für eine Übertragungsschaltung.
Insbesondere betrifft die Erfindung einen Kurzschlußschutz für einen Ausgangssignalbegrenzungsschaltkreis in einer Übertragungsschaltung gegen Verbindungen mit Spannungsversorgungsschienen.
Die europäische Patentanmeldung EP 0 400 908 beschreibt einen Schutz für einen Ausgangssignalbegrenzungsschaltkreis in einer Übertragungsschaltung. Dieser Schutz ist ein Frequenz-Interferenz-Verhältnis-(RFI)Schutz, aber kein Kurzschlußschutz.
Im folgenden Text können Figuren, die verschiedene Ausführungsformen des Standes der Technik und/oder der Erfindung zeigen, dieselben oder ähnliche Elemente aufweisen. Daher werden dieselben oder ähnlichen Elemente in den verschiedenen Figuren auf dieselbe Weise bezeichnet.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, das zwei Daten-Sende-Empfänger 100, 100' eines Audio/Video-Busses AVB darstellt.
Da die beiden dargestellten Sende-Empfänger 100, 100' identische Elemente aufweisen, wird nur einer der beiden Sende- Empfänger beschrieben. Außerdem kann der Audio/Video-Bus AVB näherungsweise gleichzeitig mit 10 oder mehr Sende- Empfängern verbunden sein.
Der Sende-Empfänger 100 weist eine Übertragungsschaltung Tx auf, der ein digitales Eingangssignal Din zugeführt wird, und eine Empfangsschaltung Rx, die übertragene Daten emp fängt. Wenn sich der Sende-Empfänger 100 im Übertragungsmodus (Tx-Modus) befindet, wird sein digitales Eingangssignal Din in ein digitales Differenzausgangssignal Dout für die Übertragung über ein verdrilltes Leitungspaar 120 umgewandelt. Das verdrillte Leitungspaar stellt ein kostengünstiges, aber effektives Übertragungsmittel dar.
Es gibt Audio- und Video-Schnittstellenvorrichtungen von SGS Thomson Microelectronics, die eine leichte Verbindung und intelligente Steuerung mehrerer gleicher oder ähnlicher Schnittstellenvorrichtungen ermöglichen, die eine gemeinsame AVB teilen. Derartige Vorrichtungen müssen die EIA/NCTA- Joint-Engineering-Commitee-Empfehlungen für die Verbindung von Audio- und Video-Verbrauchergeräten erfüllen.
Fig. 2 zeigt eine Darstellung einer Schaltung der Übertragungsschaltung Tx der Fig. 1.
Die Übertragungsschaltung Tx weist zwei Schalter S1, S2, vier Widerstände R1-R4 und zwei Dioden D1, D2 auf.
Die Dioden D1 und D2 sind einander entgegengerichtet zwischen die Ausgangsanschlüsse 200, 210 der Übertragungsschaltung Tx geschaltet. Der entsprechende Anoden- und Kathodenanschluß der Dioden D1 und D2 ist mit dem Ausgangsanschluß 200 verbunden, und der entsprechende Kathoden- und Anodenanschluß der Dioden D1 und D2 ist mit dem Ausgangsanschluß 210 verbunden.
Die Dioden D1 und D2 arbeiten entgegengerichtet zueinander als Signalbegrenzer. Das heißt, die Dioden D1 und D2 arbeiten so, daß sie den Spannungspegel des Signals zwischen den Anschlüssen 200 und 210 in Abhängigkeit davon, welche der beiden Dioden leitend ist, auf einen Spannungspegel von +/-Vf begrenzen: Vf bezeichnet den Vorwärtsspannungsabfall der Dioden D1 und D2, wenn sie leitend sind.
Der Schalter S1 und der Widerstand R1 sind in Serie zwischen eine positive Spannungsversorgungsschiene A und den Ausgangsanschluß 200 geschaltet. Der Schalter S2 und der Widerstand R2 sind in Serie zwischen eine negative Spannungsversorgungsschiene B und den Ausgangsanschluß 210 geschaltet. Die Schalter S1 und S2 werden gemeinsam durch das digitale Eingangssignal Din gesteuert.
Der Widerstand R3 ist zwischen die Versorgungsschiene A und den Ausgangsanschluß 210 geschaltet, und der Widerstand R4 ist zwischen die Spannungsversorgung B und den Ausgangsanschluß 200 geschaltet.
Wenn sich die Übertragungsschaltung Tx im Tx-Modus befindet, öffnen und schließen die Schalter S1 und S2 auf das Signal Din hin.
Für das folgende Beispiel sind folgende Annahmen notwendig: Erstens schließen die Schalter S1 und S2, wenn das digitale Eingangssignal Din einen logischen 1-Zustand hat und öffnen, wenn das digitale Eingangssignal Din einen logischen 0-Zustand hat; der umgekehrte Fall kann ebenso angenommen werden. Zweitens gilt R1 = R2, R3 = R4 und R3 > R1: in einer typischen Übertragungsschaltung Tx haben R1 und R3 entsprechend typische Werte von 500 Ω und 15 KΩ bei einer typischen Spannungsversorgung (VA - VB) von 10 V. Die typischen Werte für die Widerstände R1 - R4 und für die Spannungsversorgung (VA - VB) gelten für den gesamten Text dieses Dokumentes, wenn nicht anderes angegeben ist. Die Widerstände R3 und R4 haben etwas größere Werte als die Widerstände R1 und R2, um einen übermäßigen Leistungsverlust zu verhindern, wobei die Widerstände R3 und R4 im Gegensatz zu den Widerständen R1 und R2 ständig Strom führen, wenn die Spannungsversorgungen anliegen. Die Widerstände R1 und R2 führen nur Strom, wenn die Schalter S1 und S2 geschlossen sind. Daher sind die Schalter S1 und S2 offen, wenn die Übertragungsschaltung nicht im Tx-Modus ist.
Wenn das Signal Din einen logischen 1-Zustand hat, d. h., wenn die Schalter S1 und S2 geschlossen sind, fließt der meiste Strom über S1, R1, D1, R2 und S2, da dieses der Pfad des geringsten Widerstandes zwischen den Versorgungsschienen A und B ist.
Fig. 3 zeigt eine Darstellung einer äquivalenten Schaltung der Übertragungsschaltung Tx, wenn die Schalter S1 und S2 geschlossen sind.
Die Diode D1 hat einen Vorwärtsspannungsabfall Vf, der wie gezeigt positiver am Ausgangsanschluß 200 als am Ausgangsanschluß 210 ist. Der Stromfluß durch die Diode D1 ist näherungsweise durch (VA - VB) / (R1 + R2) = 10/1000 = 10 mA gegeben.
Wenn das Signal Din in Fig. 2 einen logischen 0-Zustand hat, d. h., wenn die Schalter S1 und S2 geöffnet sind, kann der Strom zwischen den Versorgungsschienen A und B nur über R3, D2 und R4 fließen.
Fig. 4 zeigt eine Darstellung einer äquivalenten Schaltung der Übertragungsschaltung Tx, wenn die Schalter S1 und S2 geöffnet sind.
Die Diode D2 hat einen Vorwärtsspannungsabfall, ebenfalls mit Vf bezeichnet, der wie gezeigt positiver am Ausgangsanschluß 210 als am Ausgangsanschluß 200 ist. Der Stromfluß durch die Diode D2 ist näherungsweise durch (VA - VB)/(R3 + R4) 10/30 000 = 0,33 mA gegeben.
Die folgende Tabelle 1 zeigt die ungefähren Kurzschlußstromwerte IAB, die von der Spannungsschiene A zur Spannungsschiene B bei verschiedenen Kombinationen von Kurzschlußverbindungen fließen, wenn die Schalter S1 und S2 geöffnet sind, und die von der Übertragungsschaltung Tx toleriert werden können.
Die folgende Tabelle 2 zeigt die ungefähren Kurzschlußströme IAB bei verschiedenen Kombinationen von Kurzschlußverbindungen, wenn die Schalter S1 und S2 geschlossen sind, die von der Übertragungsschaltung Tx toleriert werden können.
In der Tabelle 2 sind die entsprechenden Widerstandswerte der Parallel-Kombinationen der Widerstände R1, R3 und R2, R4 zur Vereinfachung zu R1 und R2 angenommen: diese Näherung wird durch die Tatsache gerechtfertigt, daß das Verhältnis R1 : R3 = R2 : R4 = 30 : 1 ist. Eine genauere Auswertung der Ströme IAB kann ohne weiteres vom Fachmann durchgeführt werden. Tabelle 1 Tabelle 2
Die Fig. 5a-5e zeigen Schaltkreisdarstellungen von Kurzschlußkombinationen der Übertragungsschaltung Tx gemäß Tabelle 1.
Die Fig. 6a-6e zeigen näherungsweise Schaltkreisdarstellungen von Kombinationen von Kurzschlüssen der Übertragungsschaltung Tx gemäß Tabelle 2.
Wie zuvor gesagt, können die Ströme IAB für die Kombinationen von Kurzschlüssen, wie sie in den Tabellen 1 und 2 genannt sind, von der Übertragungsschaltung Tx toleriert werden. Das heißt, daß die Übertragungsschaltung Tx nicht korrekt arbeitet, aber nicht unter einem gegenteiligen Schaden oder Effekten aufgrund irgendeiner der zuvor genannten Kurzschlüsse zu leiden hat, d. h., die Übertragungsschaltung Tx wird sich von diesen Kurzschlußfehlern erholen. Ebenfalls würde auch kein anderer Sende-Empfänger 100' oder andere Sende-Empfänger unter irgendeinem gegenteiligen Schaden oder Effekten zu leiden haben.
Jedoch gibt es zwei mögliche Kurzschlußbedingungen, die in den Tabellen 1 und 2 nicht genannt sind. Diese beiden Kurzschlußbedingungen entstehen, wenn die Ausgangsanschlüsse 200, 210 der Übertragungsschaltung Tx jeweils direkt mit der positiven und negativen Spannungsversorgungsschiene A und B oder umgekehrt verbunden sind.
Fig. 7a zeigt die Darstellung einer äquivalenten Schaltung der Übertragungsschaltung Tx, wenn die Ausgangsanschlüsse 200, 210 jeweils direkt mit der positiven und negativen Spannungsversorgungsschiene A und B verbunden sind.
Fig. 7b zeigt eine Darstellung einer äquivalenten Schaltung der Übertragungsschaltung Tx, wenn die Ausgangsanschlüsse 200, 210 jeweils direkt mit der negativen und positiven Spannungsversorgungsschiene B und A verbunden sind.
In Fig. 7a ist die Diode D1 direkt mit den Versorgungsschienen A und B verbunden, so daß ein Kurzschlußstrom IAB' fließt. Da D1 in Vorwärtsrichtung betrieben wird, ist ihre Impedanz vernachlässigbar: die Diode D2 wird umgekehrt betrieben. Daher wird der durch D1 fließende Strom IAB' nur durch die innere Impedanz der Spannungsversorgungsvorrichtung begrenzt, die mit den Versorgungsschienen A, B verbunden ist. Da die innere Impedanz der Spannungsversorgungsvorrichtung ebenso vernachlässigbar ist, ist der Strom IAB' sehr groß, so daß er D1 vollständig zerstört. Die Übertragungsschaltung Tx wird sich von diesem speziellen Kurzschlußfehler nicht erholen. Außerdem besteht die Möglichkeit, daß solch ein Kurzschluß die anderen Teile des Sende- Empfängers 100 und/oder anderer Sende-Empfänger 100', die mit dem Bus AVB verbunden sind, beeinflußt.
In Fig. 7b ist genau derselbe Fall wie in Fig. 7a dargestellt, nur, daß in diesem Fall die Diode D2 direkt mit den Versorgungsschienen A und B verbunden ist: die Diode D1 wird umgekehrt betrieben.
Im günstigsten Fall erzeugt einer der Kurzschlußfehler entsprechend Fig. 7a und 7b ein ernstes Problem für die Übertragungsschaltung Tx, die den Fehler entwickelt. Im ungünstigsten Fall erzeugt jeder der Kurzschlußfehler ein ernstes Problem für jeden der anderen Sende-Empfänger (100'), die mit dem AVB verbunden sind.
Derartige Fälle sollten vermieden werden. Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, diese Kurzschlußprobleme zu bewältigen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Aufbau anzugeben, der sich vollständig erholen kann, um diese Kurzschlußprobleme zu bewältigen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung beinhaltet die Angabe einfacher, kostengünstiger und integrierbarer Aufbauten zur Bewältigung dieser Kurzschlußprobleme.
Um diese Aufgaben zu lösen, gibt die Erfindung eine Übertragungsschaltung an, die einen Eingangsanschluß für den Empfang eines digitalen Eingangssignals und einen ersten und zweiten Ausgangsanschluß für die Bereitstellung von Differenzausgangssignalen vor; eine Begrenzungseinrichtung, die eine erste und zweite in einer Richtung leitende Einrichtung aufweist, wobei die Begrenzungseinrichtung zwischen dem ersten und zweiten Ausgangsanschluß geschaltet ist, um die Pegel der Differenzausgangssignale zu begrenzen; ein erstes Widerstandselement, das zwischen eine erste Spannungsversorgungsschiene und den zweiten Ausgangsanschluß geschaltet ist; ein zweites Widerstandselement, das zwischen eine zweite Spannungsversorgungsschiene und den ersten Ausgangsanschluß geschaltet ist; ein drittes Widerstandselement und ein erstes Schaltelement, die in Serie zwischen den zweiten Ausgangsanschluß und der zweiten Spannungsversorgungsschiene geschaltet sind; und ein viertes Widerstandselement und ein zweites Schaltelement, die zwischen den ersten Ausgangsanschluß und die erste Spannungsversorgungsschiene A geschaltet sind; wobei das erste und zweite Schaltelement durch das digitale Eingangssignal gesteuert werden, wobei die Übertragungsschaltung außerdem eine Einrichtung zum Schutz der Begrenzungseinrichtung vor Kurzschlußverbindungen direkt zu der ersten und zweiten Spannungsversorgungsschiene aufweist, wobei die Einrichtung zum Schutz der Begrenzungseinrichtung eine Einrichtung zur Überwachung der Spannungsdifferenz zwischen der ersten und zweiten in einer Richtung leitenden Einrichtung aufweist; ein drittes Schaltelement, das durch die Überwachungseinrichtung gesteuert wird und das in Serie mit der ersten in einer Richtung leitenden Einrichtung geschaltet ist, wobei das dritte Schaltelement geöffnet ist, wenn die Spannung am ersten Ausgangsanschluß bezüglich der Spannung am zweiten Ausgangsanschluß einen vorbestimmten positiven Schwellenwert überschreitet; und ein viertes Schaltelement oder wenigstens ein Widerstandselement, das in Serie mit der zweiten in einer Richtung leitenden Einrichtung geschaltet ist.
Gemäß anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind die erste und zweite in eine Richtung leitende Einrichtung Dioden, von denen entweder eine oder beide als Diode geschaltete Transistoren sind. Jedes der Schaltelemente kann durch einen Bipolar- und/oder Mosfet-Transistor verwirklicht werden. Der oder die als Diode geschalteten Transistoren sind n- oder p-Transistoren, die in einer Bipolar-Technologie und/oder Mosfet-Technologie implementiert sind.
Gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Übertragungsschaltung monolithisch in einem Halbleitersubstrat integriert.
Diese und andere Aufgaben genauso wie andere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen herausgestellt, es zeigen:
Fig. 1 ein bereits beschriebenes Blockschaltbild, das zwei Daten-Sende-Empfänger eines Audio/Video-Busses zeigt;
Fig. 2 eine bereits beschriebene Darstellung einer Schaltung der Übertragungsschaltung der Fig. 1;
Fig. 3 eine bereits beschriebene Darstellung einer äquivalenten Schaltung der Übertragungsschaltung der Fig. 2, wenn die Schalter 51 und 52 geschlossen sind;
Fig. 4 eine bereits beschriebene Darstellung einer äquivalenten Schaltung der Übertragungsschaltung der Fig. 2, wenn die Schalter 51 und 52 geöffnet sind;
Tabelle 1 bereits beschriebene näherungsweise Kurzschlußstromwerte IAB, wenn die Schalter 51 und 52 geöffnet sind;
Tabelle 2 bereits beschriebene näherungsweise Kurzschlußstromwerte IAB, wenn die Schalter 51 und 52 geschlossen sind;
Fig. 5a-5e bereits beschriebene Schaltungsdarstellungen von Kombinationen von Kurzschlüssen der Übertragungsschaltung der Fig. 3;
Fig. 6a-6e bereits beschriebene Schaltungsdarstellungen von Kombinationen von Kurzschlüssen der Übertragungsschaltung der Fig. 4;
Fig. 7a und 7b bereits beschriebene Darstellungen einer äquivalenten Schaltung der Übertragungsschaltung der Fig. 2, wenn deren Ausgangsanschlüsse direkt mit den Spannungsversorgungsschienen verbunden sind;
Fig. 8 und 9 Darstellungen von Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen äquivalenten Schaltung der Übertragungsschaltung der Fig. 2, wenn deren Ausgangsanschlüsse direkt mit den Spannungsversorgungsschienen verbunden sind;
Fig. 10 eine Darstellung einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform einer äquivalenten Schaltung der Übertragungsschaltung der Fig. 2, wenn deren Ausgangsanschlüsse direkt mit der positiven und negativen Spannungsversorgungsschiene verbunden sind; und
Fig. 11 eine Darstellung einer Schaltung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Übertragungsschaltung der Fig. 2.
Fig. 8 zeigt eine Darstellung einer äquivalenten Schaltung einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Übertragungsschaltung Tx, wenn deren Ausgangsanschlüsse 200, 210 jeweils direkt mit der positiven und negativen Spannungsversorgungsschiene A und B verbunden sind.
Fig. 8 weist einen erfindungsgemäßen Schaltkreis zum Schutz der Begrenzungsdioden D1 und D2 gegen entsprechende Kurzschlußverbindungen zwischen den Ausgangsanschlüssen 200 und 210 mit der positiven und negativen Spannungsversorgungs schiene A und B auf. Sie weist einen Schutzschaltkreis zum Schutz der Begrenzungseinrichtung, der Dioden D1, D2, auf. Diese Schutzschaltung weist auf: zwei Schalter S3 und S4, die jeweils in Serie zu den Dioden D1 und D2 geschaltet sind; und ein Schaltkreis 800, der die Spannungen an den Ausgangsanschlüssen 200, 210 überwacht und steuert, d. h. die Schalter S3 und S4 öffnet und schließt.
Der Überwachungsschaltkreis 800 kann z. B. ein Vergleicher sein. Der Überwachungsschaltkreis 800 wird so betrieben, daß er, wenn die Ausgangsanschlüsse 200 und 210 jeweils mit der positiven und negativen Spannungsversorgungsschiene A und B verbunden sind, zumindest den Schalter S3 steuert, so daß dieser geöffnet wird. Wenn S3 geöffnet ist, kann der Kurzschlußstrom IAB' nicht länger über die Begrenzungsdiode D1 fließen. Daher ist die Diode D1 und die Übertragungsschaltung Tx geschützt.
Die aktuelle Spannungsdifferenz DV zwischen den Ausgangsanschlüssen 200, 210, oberhalb derer die Überwachungsschaltung 800 den Schalter S3 öffnet, d. h. DVopen, kann auf irgendeinen Wert oberhalb von etwa 2Vf eingestellt werden, Jedoch sollte DVopen irgendwo zwischen etwa 3Vf und 1 V eingestellt werden. Ein Vorteil, den Wert von DVopen z. B. zwischen 3Vf und 1 V einzustellen, besteht darin, daß der Überwachungsschaltkreis 800 schnell auf direkte Versorgungskurzschlüsse und ebenso schnell auf andere indirekte Kurzschlußsituationen antworten kann, die die normalen Spannungen der Ausgangsanschlüsse 200, 210 ändern würden.
Die aktuelle Spannungsdifferenz DV zwischen den Ausgangsanschlüssen 200, 210, bei der die Überwachungsschaltung den Schalter 53 schließt, d. h. DVclose, kann auf einen Wert gleich oder kleiner als DVopen eingestellt werden. Anders gesagt, ist es möglich, eine Hysterese in den Überwachungsschaltkreis 800 zum Öffnen und. Schließen von S3 einzubringen.
Die Spannungsdifferenz DV fällt unter DVclose, wenn der Kurzschluß beseitigt wird und der Übertragungsschaltkreis daher mit ihrem für sie vorgesehenen Betrieb fortfahren kann.
Der Überwachungsschaltkreis 800 kann wie gezeigt zwei Ausgängen 810 und 820 haben, die jeweils die Schalter S3 und S4 steuern. Es ist möglich, daß der Überwachungsschaltkreis 800 anstatt nur den Schalter S3 zu öffnen, auch den Schalter S4 steuern, d. h. öffnen kann, wenn DV seinen vorbestimmten Schwellenwert, d. h. DVopen, überschreitet.
Ebenso ist es möglich, daß der Überwachungsschaltkreis 800 nur einen Ausgangsanschluß hat, der die Schalter S3 und S4 gemeinsam steuert. Ein Vorteil des Öffnens des Schalters 54 zusätzlich zu S3 besteht darin, daß das Problem, das mit der Belastung der Diode D2 bei einem Betrieb in Sperrichtung verbunden ist, nicht auftritt.
Außerdem ist es möglich, daß zwei Überwachungsschaltungen oder Vergleicher vorhanden sind, die die Spannungen an einem der Ausgangsanschlüsse überwachen oder mit einer geeigneten Referenzspannung vergleichen.
Fig. 9 zeigt dieselbe Ausführungsform wie die in Fig. 8. Jedoch sind in Fig. 9 die Ausgangsanschlüsse 200, 210 der Übertragungsschaltung Tx jeweils direkt mit der negativen und positiven Spannungsversorgungsschiene B und A verbunden.
Die obige Beschreibung für Fig. 8 gilt für Fig. 9, außer, daß mindestens die Diode D2 geschützt werden muß. Daher kann zur Vermeidung von Wiederholungen Bezug auf obiges genommen werden, wobei die relevanten Bezugszeichen ausgetauscht sind.
Fig. 10 zeigt eine Darstellung einer äquivalenten Schaltung einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform der Übertragungsschaltung Tx, wenn deren Ausgangsanschlüsse 200, 210 jeweils direkt mit der positiven und negativen Spannungsversorgungsschiene A und B verbunden sind.
Diese spezielle Figur weist dieselben Elemente auf und wird auf dieselbe Weise betrieben wie in Fig. 8. Jedoch weist Fig. 10 außerdem zwei Widerstände R5 und R6 auf, die jeweils parallel zu den Schaltern S3 und S4 geschaltet sind.
Anstatt, daß der Schalter S3 die Diode D1 vollständig von einem der Ausgangsanschlüsse isoliert und damit von einem der Versorgungsanschlüsse, öffnet der Schalter S3, so daß der Widerstand R5 nicht länger kurzgeschlossen ist. Somit kann der Wert von R5 so gewählt werden, daß der Stromfluß durch D1 den Grenzwert für den Durchlaßstrom von D1 nicht überschreitet. Zum Beispiel kann R5 einen Wert von näherungsweise 200 Q haben, was bei einer Versorgungsspannung von 10 V einen Stromfluß durch D1 von näherungsweise 50 mA zur Folge hat. Wenn der Wert von R5 zu 15 KΩ gewählt wird, fließt ein Strom von näherungsweise 0,66 mA durch D1. Es spielt keine Rolle, wie groß der Wert von R5 ist, vorausgesetzt, daß der Strom durch D1 nicht den Grenzwert für den Durchlaßstrom überschreitet, da während des normalen Betriebes der Übertagungsschaltung R5 kurzgeschlossen ist.
Dasselbe Prinzip gilt für R6, wenn die Ausgangsanschlüsse 200, 210 jeweils direkt mit der negativen und positiven Spannungsversorgungsschiene B und A verbunden sind und der Schalter S4 geöffnet ist.
Alternativ (obwohl nicht gezeigt) können D1 und/oder D2 Widerstände in Serie zu ihrem jeweiligen Anoden- und Kathodenanschluß haben: diese zusätzlichen Widerstände werden parallel zu zusätzlichen entsprechend gesteuerten Schaltern angebracht.
Wiederum gilt die obige Beschreibung der Fig. 8 für Fig. 10 mit beiden Variationen, bei denen die Ausgangsanschlüsse 200, 210 direkt mit den Versorgungsschienen verbunden sind.
Fig. 11 zeigt eine Darstellung einer Schaltung einer Übertragungsschaltung Tx gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Diese Übertragungsschaltung Tx weist drei Schalter S1, S2, 53, sechs Widerstände R1-R4, R6, R7, eine Diode D2, einen bipolaren p-Transistor T1 und einen Überwachungsschaltkreis 801 auf.
Die Diode D2, die Widerstände R1-R4 und die Schalter S1 und S2 sind wie oben mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben verbunden.
Der Widerstand R6 ist zwischen die Anode von D2 und den Anschluß 210 geschaltet, und der Widerstand R7 ist zwischen der Kathode von D2 und den Anschluß 200 geschaltet. Alternativ kann einer der Widerstände weggelassen werden, während vorzugsweise der Wert des anderen erhöht wird. Jedoch fand der Erfinder heraus, daß das Vorspannen der Anschlüsse 200 und 210 mit zwei angepaßten Widerständen ausgewogen ist, was vorzuziehen ist.
Die Diode D1 der Fig. 2 ist in dieser bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform durch den Transistor T1 ersetzt. Der Emitter- und Kollektoranschluß von T1 sind jeweils mit dem Ausgangsanschluß 200 und 210 verbunden. Der Basis-Anschluß von T1 ist mit einer Seite des Schalters S3 verbunden, wobei die andere Seite des Schalters S3 mit dem Ausgangsanschluß 210 verbunden ist.
Wenn der Schalter S3 geschlossen ist, wirkt der Transistor T1 als Diode geschalteter Transistor, der dieselbe Funktion wie die Diode D1 hat. Außerdem ist es möglich und in einer Lösung mit einer integrierten Schaltung vorzuziehen, die Diode D2 unter Verwendung eines p-Transistors (nicht gezeigt) zu implementieren: dieses würde den Vorteil haben, daß während des normalen Betriebs der Übertragungsschaltung Tx die Vorwärtsspannungsabfälle zwischen den Ausgangsanschlüssen 200, 210 in etwa identisch gemacht werden können.
Der Überwachungsschaltkreis 801 dieser Figur ist wie oben mit Bezug auf den Überwachungsschaltkreis 800 der Fig. 8 beschrieben geschaltet und wird entsprechend betrieben. Der Überwachungsschaltkreis 801 dieser speziellen Figur unterscheidet sich nur dadurch von dem Überwachungsschaltkreis 800 der Fig. 8, daß er einen Ausgangssteuerungsanschluß 810 hat, der den Schalter S3 steuert.
Die Bedingung, wenn S3 geöffnet werden muß, liegt dann vor, wenn die Spannung am Anschluß 200 im Verhältnis zum Anschluß 210 größer als DVopen ist.
Wenn S3 geöffnet ist, unterbricht er die Verbindung zwischen dem Basis- und Kollektoranschluß von T1. Daher wird T1 nicht länger als Diode geschalteter Transistor betrieben, sondern er entwickelt statt dessen eine sehr große Impedanz zwischen seinem Emitter- und Kollektoranschluß, d. h. den entsprechenden Ausgangsanschlüssen 200 und 210. Daher fließt kein Strom vom Anschluß 200 zum Anschluß 210, da T1 und D2 hohe Impedanzen zwischen den Anschlüssen 200 und 210 darstellen: D2 wird entsprechend umgekehrt betrieben. Die Emitter/Kollektor-Durchbruchspannung von T1 in einer Leerlaufschaltung, d. h. fliegend, muß der Basisanschluß größer als VA-VB sein, um eine mögliche Leitung zwischen Anschluß 200 und 210 zu vermeiden.
Sobald der Überwachungsschaltkreis 801 eine Spannungsdifferenz DV erfaßt, die kleiner als oder gleich dem Wert von DVopen ist, steuert sie den Schalter S3 so, daß S3 schließt.
In dem Fall, in dem die Spannung am Anschluß 210 bezüglich des Anschlusses 200 positiv wird, braucht der Überwachungsschaltkreis 801 den Schalter S3 nicht zu öffnen: jedoch ist es möglich, daß er S3 öffnen kann. Unabhängig davon, ob S3 geöffnet ist oder nicht, begrenzen in diesem speziellen Fall die Widerstände R6 und R7 die Stromflußmenge von Anschluß 210 zu 200.
Die Werte von R6 und R7 können näherungsweise im Bereich von 100-1000 Q liegen. Die aktuell gewählten Werte für R6 und R7 hängen von zwei Faktoren ab.
Der erste Faktor ist die Strommenge, die die Diode D2 für eine unbegrenzte Kurzschlußbedingung tolerieren kann.
Der zweite Faktor ist subtiler. Der Erfinder fand heraus, daß ein Schalter nicht benötigt wird, wenn wenigstens ein Widerstand in Serie zur Diode D2 und zwischen den Anschlüssen 200 und 210 angeordnet wird, der einen angemessenen Wert hat. Der Grund dafür liegt darin, daß während des normalen Betriebes der Übertragungsschaltung Tx, wenn die Schalter S1 und S2 geöffnet sind, der Strom IAB durch die beiden Widerstände R3 und R4 fließt, die einen großen Wert von typischerweise 15 KΩ haben. Daher wird das Einbringen von einem oder mehreren Widerständen, die im Vergleich zu den Widerständen R3 und R4 geringe Werte haben, den normalen Betrieb der Übertragungsschaltung Tx nicht gegenteilig beeinflussen. Jedoch können dieser eine oder mehrere Widerstände einen Gesamtwiderstandswert haben, der den Kurzschlußstrom IAB' begrenzen und somit die Integrität der Diode D2 und damit der Übertragungsschaltung Tx schützen. Die Widerstände R3 und R4 bilden eine andere Möglichkeit, die Begrenzungseinrichtung zu schützen.
Die Überwachungsschaltkreise 800 und 801 sind von einem bekannten Typ. Zum Beispiel weisen sie Differenzverstärker auf, bei denen der Schalter über einen Schwellenwert eingestellt werden kann. Für einen Hysterese-Modus sollten zwei derartige Differenzverstärker und ein Satz logischer Gatter vorgesehen werden. Die Schalter S1-S4 sind vorzugsweise MOSFETs.
Einige Vorteile eines Widerstandes oder vorzugsweise ausgewogenen Widerständen R6, R7 gegenüber einem Schalter sind: geringere Komplexität, geringere Kosten, größere Verläßlichkeit und im Fall einer integrierten Lösung einen kleineren Totbereich.
Viele andere erfindungsgemäße Ausführungsformen sind für den Fachmann denkbar. Zum Beispiel kann der Bipolar-Transistor T1 durch einen Feldeffekt-Transistor ersetzt werden, ausgefeiltere Schaltaufbauten sind denkbar und der Überwachungsschaltkreis 801 kann unter Verwendung einer Vielzahl von Lösungen mit Vergleichertypen implementiert werden. Jedoch liegen, wie zuvor angedeutet, derartige alternative Aufbauten und Ausführungsformen im Bereich der Erfindung.

Claims

1. Übertragungschaltung (Tx), die einen Eingangsanschluß für den Empfang eines digitalen Eingangssignals Din und einen ersten und zweiten Ausgangsanschluß (200, 210) für die Bereitstellung eines ersten und zweiten Differenzausgangssignals hat, und die aufweist:

- eine Begrenzungseinrichtung, die eine erste und eine zweite in einer Richtung leitende Einrichtung aufweist, wobei die Begrenzungseinrichtung zwischen dem ersten und zweiten Ausgangsanschluß (200, 210) geschaltet ist, um die Pegel des ersten und zweiten Differenzausgangssignals zu begrenzen;

ein erstes Widerstandselement (R3), das zwischen eine erste Spannungsversorgungsschiene A und den zweiten Ausgangsanschluß (210) geschaltet ist;

ein zweites Widerstandselement (R4), das zwischen eine zweite Spannungsversorgungsschiene (B) und den ersten Ausgangsanschluß (200) geschaltet ist;

seriell verbunden ein drittes Widerstandselement (R2) und ein erstes Schaltelement (S), die zwischen den zweiten Ausgangsanschluß (210) und die zweite Spannungsversorgungsschiene (B) geschaltet sind; und seriell verbunden ein viertes Widerstandselement (R1) und ein zweites Schaltelement (S1), die zwischen den ersten Ausgangsanschluß (200) und die erste Spannungsversorgungsschiene (A) geschaltet sind;

wobei das erste und das zweite Schaltelement durch das digitale Eingangssignal (Din) gesteuert werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Schaltung außerdem aufweist:

- eine Einrichtung zum Schutz der Begrenzungseinrichtung vor Kurzschlußverbindungen zu der ersten und zweiten Spannungsversorgungsschiene (A, B), die aufweist:

- eine Einrichtung (810) zur Überwachung der Spannungsdifferenz zwischen der ersten und zweiten in einer Richtung leitenden Einrichtung; und

- ein drittes Schaltelement (S3), das durch die Überwachungseinrichtung (810) gesteuert wird und das in Serie mit der ersten in einer Richtung leitenden Einrichtung geschaltet ist, wobei das dritte Schaltelement (S3) geöffnet ist, wenn die Spannung am ersten Ausgangsanschluß (200) bezüglich der Spannung am zweiten Ausgangsanschluß (210) einen vorbestimmten positiven Schwellenwert überschreitet;

- ein viertes Schaltelement (S4) oder wenigstens ein Widerstandselement (R6), das in Serie mit der zweiten in einer Richtung leitenden Einrichtung geschaltet ist.

2. Übertragungschaltung (Tx) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite in einer Richtung leitende Einrichtung entgegengesetzt geschaltet sind, wobei die erste in einer Richtung leitende Einrichtung derartig geschaltet ist, daß sie einen Stromfluß vom ersten Ausgangsanschluß (200) zum zweiten Ausgangsanschluß (210) zuläßt, wenn sie leitet, und die zweite in einer Richtung leitende Einrichtung einen Stromfluß von dem zweiten Ausgangsanschluß (210) zum ersten Ausgangsanschluß (200) zuläßt, wenn sie leitet.

3. Übertragungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vierte Schaltelement (54) geöffnet ist, wenn die Spannung am zweiten Ausgangsanschluß (210) bezüglich der Spannung am ersten Ausgangs anschluß (200) einen vorbestimmten positiven Schwellenwert überschreitet.

4. Übertragungsschaltung (Tx) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite in einer Richtung leitende Einrichtung Dioden (D1, D2) sind.

5. Übertragungsschaltung (Tx) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste in einer Richtung leitende Einrichtung ein als Diode geschalteter Transistor (T1) und die zweite in einer Richtung leitende Einrichtung eine Diode (D2) ist.

6. Übertragungsschaltung (Tx) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (D2) ein als Diode geschalteter Transistor ist.

7. Übertragungsschaltung (Tx) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der als Diode geschaltete Transistor (T1) ein p-Transistor ist.

8. Übertragungsschaltung (Tx) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die als Diode geschalteten Transistoren p-Transistoren sind.

9. Übertragungsschaltung (Tx) nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Schaltelement (S3) zwischen zwei Anschlüssen des als Diode geschalteten Transistors (T1) geschaltet und durch die Überwachungseinrichtung (810) derart gesteuert wird, daß das dritte Schaltelement (S3) geöffnet ist, wenn die Spannung am ersten Ausgangsanschluß (200) bezüglich der Spannung am zweiten Ausgangsanschluß (210) einen vorbestimmten positiven Schwellenwert überschreitet.

10. Übertragungsschaltung (Tx) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (D2) ein als Diode geschalteter Transistor ist.

11. Übertragungsschaltung (Tx) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der als Diode geschaltete Transistor (T1) ein p-Transistor ist.

12. Übertragungsschaltung (Tx) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die als Diode geschalteten Transistoren p-Transistoren sind.

13. Übertragungsschaltung (Tx) nach den Ansprüchen 8 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die p-Transistoren Bipolar-Transistoren sind.

14. Übertragungsschaltung (Tx) nach einem der obengenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf einem Halbleitersubstrat monolithisch integriert ist.

15. Übertragungsschaltung nach einem der obengenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Eingangssignal dasjenige ist, das mit einem Audio/Video- Bus verbunden ist.