專利名稱：數(shù)據(jù)總線發(fā)送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于兩導(dǎo)線的差動數(shù)據(jù)總線的發(fā)送器，利用在該發(fā)送器的激活狀態(tài)中的發(fā)送器可以在數(shù)據(jù)總線上外加一個支配的狀態(tài)，而當(dāng)連接到數(shù)據(jù)總線的所有的發(fā)送器是在無源的狀態(tài)時它是在后退的(recessive)狀態(tài)。
例如用于所謂的CAN數(shù)據(jù)總線的這種發(fā)送器的特征在于它們的激活狀態(tài)，其中它們在數(shù)據(jù)總線上外加支配的(dominant)狀態(tài)，設(shè)置數(shù)據(jù)總線的一條線路為高電平和設(shè)置該數(shù)據(jù)總線的另一條線路為低電平。當(dāng)同時地實現(xiàn)時，幾乎沒有電磁輻射，因為一條總線的輻射以相反的符號補償另一條總線的輻射。但是，實際上這個理想狀態(tài)是不能實現(xiàn)的，特別是因為用于接通該信號到數(shù)據(jù)總線的晶體管不是理想的。反過來這具有這樣的結(jié)果，特別地當(dāng)在這兩條數(shù)據(jù)總線線路接通和關(guān)閉該激活狀態(tài)或者規(guī)定的電平時，存在通過數(shù)據(jù)總線的線路的電磁輻射。
在一些已知的發(fā)送器中，試圖通過劃分?jǐn)?shù)據(jù)總線的終端電阻和連接劃分的終端電阻之間的接合點到參考電位降低該輻射。這是真實的從而輻射可以減小但是它仍然足夠的高，從而具有可能地干擾影響。
本發(fā)明的一個目的是以這樣的方式改進在序言中描述的那類型的發(fā)送器當(dāng)切換該狀態(tài)時，進一步降低電磁輻射。
這個目的是這樣實現(xiàn)的該發(fā)送器裝備一個電容和轉(zhuǎn)換裝置，利用該裝置該電容可以交替地耦合到一個電源或者兩條數(shù)據(jù)總線線路之間，和在該發(fā)送器是在無源的狀態(tài)的周期期間轉(zhuǎn)換裝置利用該電源充電該電容并且在發(fā)送器是在激活狀態(tài)的周期期間耦合兩條數(shù)據(jù)總線線路之間的電容。
與已知的發(fā)送器相比，其中一個電壓源直接地連接到數(shù)據(jù)總線的線路，使得該支配的狀態(tài)外加在該激活狀態(tài)的該數(shù)據(jù)總線上，在發(fā)送器的激活狀態(tài)相位期間，本發(fā)明使用的一個電容連接到該兩數(shù)據(jù)總線線路?，F(xiàn)在，不論兩個電子轉(zhuǎn)換器如何，利用它連接到數(shù)據(jù)總線的電容具有同等的轉(zhuǎn)換特性。實際上，在該電容經(jīng)過轉(zhuǎn)換裝置連接到雙線的數(shù)據(jù)總線的瞬間，雙線總線上的電壓由流過該電容的電流獨占地規(guī)定而不由電壓源的電位規(guī)定；相反地，在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送器中該電容具有一個浮動電位。從而獲得僅僅最小的電磁輻射，即使當(dāng)該電容的兩端不是完全同時地連接到該數(shù)據(jù)總線線路。
在發(fā)送器在無源的狀態(tài)周期期間，利用電源例如電壓或者電流源充電該電容。在從無源的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧せ顮顟B(tài)時，該電容斷開電壓源改為連接到兩條數(shù)據(jù)總線線路。相反地，在從激活的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o源的狀態(tài)時，該電容從數(shù)據(jù)總線線路切斷并且改為連接到電源。
從而以非常簡單的裝置獲得在兩狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換時在大范圍內(nèi)降低電磁輻射。
在按照權(quán)利要求2定義的本發(fā)明的實施例中，該轉(zhuǎn)換裝置是電子轉(zhuǎn)換器，兩個電子轉(zhuǎn)換器提供用于連接到電壓源和用于連接到兩條數(shù)據(jù)總線線路。有利地，晶體管最好是按照權(quán)利要求5定義的DMOS晶體管使用作為本發(fā)明的另一個實施例中的電子轉(zhuǎn)換器。DMOS晶體管在激活狀態(tài)具有低內(nèi)阻，以致頗小的接觸電阻就能實現(xiàn)電容交替地切換至電壓源或數(shù)據(jù)總線線路。
在該發(fā)送器不正確地工作的情況下，可能出現(xiàn)不變地試圖發(fā)送支配的比特，這實際上不是按照傳輸標(biāo)準(zhǔn)。在這種情況下，在該數(shù)據(jù)總線線路上該電容具有高的容性負(fù)載。為了避免這種情況，按照權(quán)利要求6定義的兩個二極管可以有利地提供用于這樣的干擾情況，二極管防止在數(shù)據(jù)總線線路上的電容作為一個容性負(fù)載操作。
當(dāng)DMOS晶體管使用作為電子轉(zhuǎn)換器時，如權(quán)利要求7所定義的，可以有利地提供另外兩個二極管，在短路的情況下二極管通過DMOS晶體管打開電流通路，因此在一條或者兩條數(shù)據(jù)總線線路對于參考電位是短路的情況。這是通過按照權(quán)利要求7定義的另外的兩個二極管防止的。
根據(jù)權(quán)利要求8定義的另一個實施例，另一個DMOS晶體管并聯(lián)到連接該電容到數(shù)據(jù)總線線路的DMOS晶體管，在該支配的狀態(tài)中該數(shù)據(jù)總線線路具有高電平，另一個DMOS晶體管以這樣的方式并聯(lián)到以DMOS晶體管形式的第五電子轉(zhuǎn)換器(20)這個晶體管可以接通，而且在該數(shù)據(jù)總線的這線路(1)短路的情況下。在支配的狀態(tài)下具有高電平的數(shù)據(jù)總線線路短路的情況下，連接這條線路到該電容的DMOS晶體管在一些情況下不再能夠接通?？梢杂欣靥峁┑谖寰w管以便能夠連接該線路到該電容，而且在這樣的干擾情況。
由于用于轉(zhuǎn)換該電容的電子轉(zhuǎn)換器原則上是連接到該電壓源或者基本上相似狀態(tài)的兩條數(shù)據(jù)總線線路，按照權(quán)利要求9定義的實施例有利地僅僅提供一個控制信號，但是對于兩組電子轉(zhuǎn)換器來說該控制信號被延遲一個小的范圍。
根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)總線發(fā)送器可以有利地特別地提供用于CAN總線(ISO11898)；滿足對總線和對發(fā)送器的屬性所加的所有的要求，雖然影響上面描述的小的電磁輻射。
從和參見在下文中描述的實施例的說明中本發(fā)明的這些和其它方面是明顯的。
在附圖
中該唯一的圖表示根據(jù)本發(fā)明用于按照ISO11898的CAN數(shù)據(jù)總線的發(fā)送器的電路圖。雙線的和差動的數(shù)據(jù)總線在該圖中以兩個接合點1和2表示，代表雙線的數(shù)據(jù)總線的虛的擴展。在該圖中以CAN H表示第一線路1，它是在數(shù)據(jù)總線的支配的狀態(tài)中具有高電平的線路。在該圖中以CAN L表示第二線路2是在數(shù)據(jù)總線的后退的狀態(tài)中具有低電平的線路。
在該圖所示的實施例中，數(shù)據(jù)總線的終端電阻被分成兩部分。因此，提供第一終端電阻3和第二終端電阻4，它們的接合點是經(jīng)過電容5連接到一個參考電位0。由于終端電阻的劃分，可以獲得電磁輻射的降低。但是這個降低不為那么強，該電磁輻射不具有任何缺點。因此，在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送器中采取另一個預(yù)防措施，以便降低這個電磁輻射。
為此目的，提供一個電容6，它可以經(jīng)過轉(zhuǎn)換裝置7，8，9和10另外連接到一個電壓源11或者數(shù)據(jù)總線的雙線1和2。
在該圖所示的實施例中轉(zhuǎn)換裝置7，8，9和10是DMOS晶體管的形式，晶體管具有這樣的優(yōu)點在激活狀態(tài)它們具有低電阻。
因此，提供P溝道DMOS晶體管7，它的源極連接到電壓源11的正端子而它的漏極耦合到電容6的第一端。n溝道類型的第二DMOS晶體管8使得它的源極耦合到電壓源11的負(fù)端子和參考電位。它的漏極耦合到電容6的第二端。DMOS晶體管7和8的柵極耦合到電壓源12和13，它提供用于接通DMOS晶體管7和8的控制信號。
當(dāng)兩個DMOS晶體管7和8利用電壓源12和30或者由這些信源提供的控制信號接通時，該電容6利用電壓源11充電。這是在發(fā)送器為被動的狀態(tài)時周期期間，即當(dāng)發(fā)送器不在該數(shù)據(jù)總線上施加支配的狀態(tài)時完成的。
提供作為轉(zhuǎn)換裝置另外兩個第三和第四DMOS晶體管9和10使得它們的源極耦合到該電容的兩端并且它們的漏極耦合到CAN數(shù)據(jù)總線的雙線1和2。第三DMOS晶體管是P溝道類型的，而第四DMOS晶體管是n溝道類型的。而且這些DMOS晶體管可以利用提供控制信號的電壓源14和15轉(zhuǎn)換到激活狀態(tài)。在該發(fā)送器是在激活狀態(tài)時的那些周期期間，兩個DMOS晶體管9和10積極地轉(zhuǎn)換，在激活狀態(tài)它在該數(shù)據(jù)總線上外加支配的狀態(tài)。
電容6利用DMOS晶體管7和8另外連接到電壓源11或者利用DMOS晶體管9和10連接到CAN數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)總線線路1和2是必要的。電容6從不同時地連接到電壓源11和數(shù)據(jù)總線。
因為在上面已經(jīng)說明了，當(dāng)發(fā)送器是在無源的狀態(tài)時電容6利用電壓源充電。然后，晶體管7和8接通而晶體管9和10關(guān)斷。當(dāng)該發(fā)送器設(shè)置為該激活狀態(tài)并且在該數(shù)據(jù)總線上外加一個支配的狀態(tài)，晶體管7和8關(guān)斷，隨后晶體管9和10接通。然后充電的電容6連接到該數(shù)據(jù)總線并且在該數(shù)據(jù)總線上施加一個支配的狀態(tài)。然后數(shù)據(jù)總線的雙線1和2不耦合到固定的電位，正如在現(xiàn)有技術(shù)解決方案中的情況那樣。該電容寧可具有一個浮動電位和兩數(shù)據(jù)總線線路1和2的電壓是由流過該電容6的電流獨占地確定的。它從而也是在轉(zhuǎn)換期間獲得的，沒有由于數(shù)據(jù)總線線路1和2引起的干擾電磁輻射，即使當(dāng)DMOS晶體管9和10具有不同的轉(zhuǎn)換特性。
正常地，支配的狀態(tài)僅僅在固定的時間階段期間施加在該數(shù)據(jù)總線上，在該期間電容6的充電足夠在數(shù)據(jù)總線上施加支配的狀態(tài)。在故障的情況下，可能發(fā)生在更長的階段在該數(shù)據(jù)總線上施加支配的狀態(tài)，根據(jù)CAN協(xié)議這是不允許的。該電容僅僅在有限的時間期間可以保持支配的狀態(tài)。但是在這種情況下，電容6將代表條數(shù)據(jù)總線線路1和2之間的容性負(fù)載。為了防止這種情況，第一二極管16和第二二極管17安排在電容6和兩條數(shù)據(jù)總線線路1和2之間。第一二極管16的陽極耦合到電容6的第一端，而第二二極管17的陽極耦合到該數(shù)據(jù)總線的第二線路2。因此也是在這樣的情況下獲得了在該發(fā)送器錯誤功能的情況下，用于該數(shù)據(jù)總線或者它的線路1和2的電容6不為容性負(fù)載工作。
由于在該數(shù)據(jù)總線線路的干擾信號，這例如可能由于短路或者電磁輻射引起，兩數(shù)據(jù)總線線路的電位可能比電壓源11的正端子的電位更高或者比它的負(fù)端的電位更低。當(dāng)在該發(fā)送器的激活狀態(tài)期間出現(xiàn)這種情況時，其中DMOS晶體管9和／或者10接通，在電容6的電位大約對應(yīng)于該數(shù)據(jù)總線線路的電位。為了防止沒有電流可以在電容6和在這種情況下的電壓源之間流動，不管該電位差和DMOS晶體管7和8的內(nèi)部的二極管，提供第三二極管18和第四二極管19。二極管18連接在兩個DMOS晶體管7和9之間，并且它的陽極耦合到電壓源11的正端子。二極管19連接在兩個DMOS晶體管8和10之間，并且它的陽極耦合到CAN數(shù)據(jù)總線的第二線路2。
此外，提供第五DMOS晶體管20，它是n溝道型的并且與第三DMOS晶體管9并聯(lián)，同時它的源極耦合到CAN數(shù)據(jù)總線的第一線路并且它的漏極耦合到電容6的第一端。第五DMOS晶體管20的柵極利用電流源15控制，在發(fā)送器激活狀態(tài)下有效地轉(zhuǎn)換晶體管10。
利用這個第五DMOS晶體管20獲得了在線路1(CAN H)短路到該參考電位的情況下，這個線路1利用第五晶體管20可連接到該電容。實際上，在這樣的短路情況下，p溝道MOSFET9可能不再接通，因為它的漏極與線路1已經(jīng)連接到地，并且在接通狀態(tài)下(即與源漏極)要求負(fù)的柵極-源極電壓，但是其中比參考電位更負(fù)的電壓是不可用的。
由于這個原因，使用冗余的n溝道MOSFET20與它并聯(lián)，在正常情況下它通常可能不正確地接通，因為在正常情況下，CAN H(它的源極)傳遞太正的信號，但是在特定短路情況下，在此CAN-H=0V，晶體管20可以接通并且接替晶體管9的功能。
概括的講，在正常情況下在有限的范圍內(nèi)晶體管9可以接通和晶體管20可以接通，而在短路情況CAN_H=0V，晶體管20和晶體管9可以在有限的范圍內(nèi)接通?？梢栽谟邢薜姆秶油ǖ腗OSFET是在它應(yīng)該關(guān)閉時關(guān)斷或者當(dāng)它可以接通時接通，或者雖然它可以接通時不接通。迄今為止，它不干擾該工作。
在該圖中，提供控制信號的四個電壓源12，13，14和15提供用于作為轉(zhuǎn)換裝置的四個DMOS晶體管7，8，9和10以及用于可能有利地提供的DMOS晶體管20。控制信號的產(chǎn)生可以清楚地簡化，僅僅一個控制信號提供用于控制所有的這些DMOS晶體管。但是，在發(fā)送器從激活的狀態(tài)轉(zhuǎn)變到無源的狀態(tài)，在該控制信號加到兩個DMOS晶體管7和8之前應(yīng)該延遲該控制信號，而在發(fā)送器從無源的狀態(tài)轉(zhuǎn)變到激活狀態(tài)，在該控制信號被用到另外的兩個DMOS晶體管9和10之前應(yīng)該延遲該控制信號。從而獲得了在開始電容6從電壓源分開，然后首先連接到該數(shù)據(jù)總線，或者相反地，首先從數(shù)據(jù)總線分開，然后連接到該電壓源。當(dāng)開始這樣的延遲時，一個控制信號是足夠的，因此實現(xiàn)了進一步簡化。
概括的說，可能說明了由于使用該電容，它是通過電壓源另外充電的或者連接到該數(shù)據(jù)總線，在存在發(fā)送器從有源狀態(tài)轉(zhuǎn)變到無源的狀態(tài)或者相反的那些周期期間，可以降低電磁輻射。這是這樣完成的在發(fā)送器的激活狀態(tài)中，沒有固定的電位施加在數(shù)據(jù)總線的雙線1和2，但是它們連接到具有浮動電位的電容6。則在數(shù)據(jù)總線線路1和2中的電壓本質(zhì)上僅僅由流過電容6的電流確定。
權(quán)利要求
1．一種用于兩導(dǎo)線差動的數(shù)據(jù)總線的發(fā)送器，支配的狀態(tài)可以利用發(fā)送器的激活狀態(tài)中的該發(fā)送器施加其該數(shù)據(jù)總線上，而當(dāng)連接到該數(shù)據(jù)總線的所有的發(fā)送器是在無源的狀態(tài)時，數(shù)據(jù)總線則是在后退的狀態(tài)，其特征在于該發(fā)送器裝備一個電容(6)和轉(zhuǎn)換裝置(7，8，9，10)，利用所述轉(zhuǎn)換裝置該電容(6)可以交替地耦合到一個電源(11)或者在兩數(shù)據(jù)總線線路(1，2)之間，和在該發(fā)送器是在無源的狀態(tài)時的周期期間，這種轉(zhuǎn)換裝置(7，8，9，10)利用電源(11)充電該電容(6)，并且在發(fā)送器是在激活狀態(tài)時的周期期間，把電容(6)耦合兩數(shù)據(jù)總線線路(1，2)之間。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)送器，其特征在于該轉(zhuǎn)換裝置(7，8，9，10)包括第一和第二電子轉(zhuǎn)換器(7，8)，該電容(6)利用所述第一和第二電子轉(zhuǎn)換器可連接到電源(11)的兩端，和第三和第四電子轉(zhuǎn)換器(9，10)，該電容(6)利用所述第三和第四電子轉(zhuǎn)換器可連接到兩數(shù)據(jù)總線線路(1，2)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)送器其特征在于該電源是一個電壓源(11)。
4．根據(jù)權(quán)利要求2的發(fā)送器，其特征在于該電子轉(zhuǎn)換器是晶體管(7，8，9，10)。
5．根據(jù)權(quán)利要求3的發(fā)送器，其特征在于該晶體管是DMOS晶體管(7，8，9，10)。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)送器，其特征在于第一二極管(16)耦合在該電容(6)的第一端和該數(shù)據(jù)總線的第一線路(1)之間，而第二二極管(17)耦合在該電容(6)的第二端與該數(shù)據(jù)總線的第二線路(2)之間。
7．根據(jù)權(quán)利要求5的發(fā)送器，其特征在于第三二極管(18)耦合在該電壓源(11)和該數(shù)據(jù)總線的第一線路(1)之間，而第四二極管(19)耦合在該電壓源(11)與該數(shù)據(jù)總線的第二線路(2)之間。
8．根據(jù)權(quán)利要求5的發(fā)送器，其特征在于DMOS晶體管形式的第三電子轉(zhuǎn)換器(9)并聯(lián)到以DMOS晶體管形式的第五電子轉(zhuǎn)換器(20)，利用第三電子轉(zhuǎn)換器(9)該數(shù)據(jù)總線的線路(1)可連接到在支配的狀態(tài)具有高電平的該電容(6)，使得所述晶體管可以接通，而且在該數(shù)據(jù)總線的這條線路(1)短路的情況下。
9．根據(jù)權(quán)利要求2的發(fā)送器，其特征在于提供用于控制該電子轉(zhuǎn)換器(7，8，9，10)的控制信號，其中，在該發(fā)送器從激活的狀態(tài)轉(zhuǎn)變到無源的狀態(tài)的情況下，在該控制信號加到第一和第二電子轉(zhuǎn)換器(7，8)之前該控制信號被延遲了，并且在發(fā)送器從無源的狀態(tài)轉(zhuǎn)變到激活狀態(tài)的情況下，在該控制信號加到第三和第四電子轉(zhuǎn)換器(9，10)之前該控制信號被延遲了。
10．根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)送器，其特征在于該數(shù)據(jù)總線是一個CAN總線。
全文摘要
用于兩導(dǎo)線的、差動的數(shù)據(jù)總線的一個發(fā)送器,利用在發(fā)送器的活動狀態(tài)中的發(fā)送器支配的狀態(tài)可以施加在數(shù)據(jù)總線上,并且當(dāng)連接到該數(shù)據(jù)總線的所有的發(fā)送器在無源狀態(tài)時,它們是在后退的狀態(tài),發(fā)送器裝備一個電容(6)和轉(zhuǎn)換裝置(7,8,9,10),電容(6)利用轉(zhuǎn)換裝置可以交替耦合到一個電源(11)或者在兩數(shù)據(jù)總線線路(1,2)之間,和發(fā)送器在無源狀態(tài)周期期間,轉(zhuǎn)換裝置利用電源(11)充電電容(6),并且在發(fā)送器在激活狀態(tài)的周期期間,耦合在兩數(shù)據(jù)總線線路之間的電容(6)。
文檔編號G06F13/40GK1281305SQ00122599
公開日2001年1月24日 申請日期2000年6月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月30日
發(fā)明者P·比林 申請人:皇家菲利浦電子有限公司