專(zhuān)利名稱(chēng)：通信總線系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信總線系統(tǒng)，它包括用來(lái)傳輸不同總線信號(hào)的一對(duì)導(dǎo)線。該系統(tǒng)包括由所述一對(duì)導(dǎo)線連接的第一站和第二站。該系統(tǒng)起碼可選擇低速方式和高速方式之一來(lái)進(jìn)行操作。第一站和第二站通過(guò)所述一對(duì)導(dǎo)線相互通信、以便控制高速方式和低速方式之間的轉(zhuǎn)換。例如，當(dāng)所述導(dǎo)線是USB(通用串行總線)連接的一部分時(shí)，在低速方式下采用USB協(xié)議就可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
第一站包含驅(qū)動(dòng)電路，用來(lái)在所述一對(duì)導(dǎo)線上驅(qū)動(dòng)電信號(hào)。第二站包含用來(lái)接收信號(hào)的接收電路。第二站還包含阻抗電路和所述一對(duì)導(dǎo)線與阻抗電路之間的阻抗連接電路。阻抗連接電路分別在高速方式和低速方式下把阻抗電路連接到所述一對(duì)導(dǎo)線。
在高速方式下，阻抗電路向所述一對(duì)導(dǎo)線提供與所述一對(duì)導(dǎo)線的傳輸線阻抗基本上匹配的阻抗。所述一對(duì)導(dǎo)線最好在電屏蔽層包圍下延伸。在那種情況下，傳輸線阻抗主要包含屏蔽層和所述一對(duì)導(dǎo)線中每一根導(dǎo)線之間的阻抗分量。阻抗電路在兩根導(dǎo)線中各導(dǎo)線和交流耦合到屏蔽層的公共點(diǎn)之間產(chǎn)生兩種阻抗。
在高速方式下，阻抗電路確?；旧蠜](méi)有來(lái)自第二站的反向傳輸線反射。這使得有可能在高速方式下使用具有甚高信號(hào)頻率分量的系統(tǒng)。另一方面，在低速方式下，沒(méi)有(很低)阻抗連接到所述導(dǎo)線，因此，低速方式的技術(shù)規(guī)范節(jié)省功率消耗并確保兼容性。
為了使接收電路能正常工作，公共點(diǎn)最好保持在與接收電路參考電位不同的偏置電位，就是通常的屏蔽層電位。另外，所述偏置電位可用來(lái)觀測(cè)正在高速方式下實(shí)際操作的第二站，使得第一站可以轉(zhuǎn)換到所述方式和回到低速方式為此，偏置電壓源設(shè)置在公共點(diǎn)和屏蔽層之間。使用一個(gè)偏壓電源借助所述公共點(diǎn)來(lái)確定所述一對(duì)導(dǎo)線中兩根導(dǎo)線的偏置電壓確保了兩根導(dǎo)線之間偏置電壓的對(duì)稱(chēng)性。這使接收信號(hào)更加可靠。
第二站最好包含連接在第一點(diǎn)和第二點(diǎn)之間的第三開(kāi)關(guān)，第一點(diǎn)位于第一電阻和第一開(kāi)關(guān)之間。第二點(diǎn)位于第二電阻和第二開(kāi)關(guān)之間。同第一和第二開(kāi)關(guān)一樣，第二站控制第三開(kāi)關(guān)，使得第三開(kāi)關(guān)在高速方式下導(dǎo)通而在低速方式下不導(dǎo)通。


圖1示出一種通信總線系統(tǒng)圖1的系統(tǒng)包括第一站10，第二站14和所述一對(duì)導(dǎo)線12a-b。第一站10通過(guò)所述一對(duì)導(dǎo)線12a,b連接到第二站14，所述一對(duì)導(dǎo)線在屏蔽層16中延伸。
第二站14包括與導(dǎo)線12a,b連接的接收電路140，阻抗電路144a,b，阻抗開(kāi)關(guān)電路142，146a,b,147和偏置電壓源149。
阻抗連接電路142，146a,b,147包括指令電路142和第一與第二開(kāi)關(guān)146a,b。阻抗電路144a,b包括第一和第二電阻144a,b；通過(guò)第一開(kāi)關(guān)146a和第一電阻144a連接到所述一對(duì)導(dǎo)線中的第一導(dǎo)線12a的公共點(diǎn)148，所述公共點(diǎn)148順序地通過(guò)第二開(kāi)關(guān)146b和第二電阻144b連接到所述一對(duì)導(dǎo)線中的第二導(dǎo)線12b。
例如，當(dāng)所述各導(dǎo)線中每根導(dǎo)線與屏蔽層之間的傳輸線阻抗為45歐時(shí)，兩個(gè)電阻144a,b的阻值大致是45歐。
第二站14這樣控制第一和第二開(kāi)關(guān)144a,b，使得它們?cè)诟咚俜绞较聦?dǎo)通而在低速方式下不導(dǎo)通。因此，在高速方式下在由導(dǎo)線12a,b和屏蔽層16構(gòu)成的傳輸線的未端看到匹配的(低)阻抗，并且，在高速方式下，在導(dǎo)線12a,b處的電壓的共模被保持在由電壓源149確定的偏壓電平上。導(dǎo)線12a,b之間的阻抗不對(duì)稱(chēng)。通過(guò)把電壓源149共同地用于兩根導(dǎo)線12a,b，來(lái)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線12a,12b上的直流電壓和這些電壓和阻抗的頻率依賴(lài)性。電壓源149最好是穩(wěn)壓的，使得高速方式下導(dǎo)線12a,b的共模電壓被穩(wěn)定在預(yù)定的偏壓值。
圖1中顯示對(duì)應(yīng)于低速方式的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。在低速方式下，第二站14最好通過(guò)導(dǎo)線12a,b、利用接收電路140接收信號(hào)。接收到的信號(hào)送到指令電路142，后者解釋這些信號(hào)以便確定它們是否隱含轉(zhuǎn)換到高速方式的指令(例如，可以用編程的微控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)指令電路)。假定如此，則只要第二站14保持在高速方式下，指令電路142就控制所述開(kāi)關(guān)、使其導(dǎo)通。
因此，由第一站10例如利用已知的USB協(xié)議發(fā)送的指令控制兩種方式之間的轉(zhuǎn)換。通過(guò)監(jiān)測(cè)導(dǎo)線12a,b相對(duì)于屏蔽層的共模電壓，第一站可以探測(cè)第二站是否已經(jīng)轉(zhuǎn)換到高速方式。
每個(gè)開(kāi)關(guān)146a,b最好包括各自的MOS(IGFET)晶體管，其主電流通道連接在公共點(diǎn)和相關(guān)電阻之間；以及控制電極，其電位由第二站根據(jù)選擇的方式確定。
第二站14最好包含連接在第一和第二點(diǎn)之間的第三開(kāi)關(guān)147。所述第一點(diǎn)位于第一電阻144a和第一開(kāi)關(guān)146a之間，所述第二點(diǎn)位于第二電阻144b和第二開(kāi)關(guān)146b之間。同第一和第二開(kāi)關(guān)146a,b一樣，第二站14這樣控制第三開(kāi)關(guān)147，使得第三開(kāi)關(guān)147在高速方式下導(dǎo)通而在低速方式下不導(dǎo)通。第三開(kāi)關(guān)147最好也包括MOS(IGFET)晶體管，其主電流通道連接在公共點(diǎn)和相關(guān)電阻144a,b之間；以及控制電極，其電位由第二站14根據(jù)選擇的方式確定。
第三開(kāi)關(guān)147改進(jìn)了電阻144a,b之間的連接，使得由電阻144a,b和開(kāi)關(guān)提供的阻抗與導(dǎo)線12a,b的傳輸線阻抗更加匹配。這樣就可以減小第一和第二開(kāi)關(guān)12a,b中的缺陷的影響。
在另一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，公共點(diǎn)148保持在屏蔽層16的電位，而且使用通道編碼，后者確保導(dǎo)線12a,b上信號(hào)的直流分量在所述接收電路可以使用的范圍內(nèi)。
代替使用這種通道編碼或與這種通道編碼的結(jié)合，可以把公共點(diǎn)148連接到屏蔽層14，同時(shí)，偏置電壓源連接在公共點(diǎn)148和接收電路140的參考電壓點(diǎn)之間。
權(quán)利要求
1．一種通信總線系統(tǒng)，它包括第一站，第二站，和連接所述第一站和所述第二站的一對(duì)導(dǎo)線，所述第二站包括用來(lái)接收由所述第一站通過(guò)所述一對(duì)導(dǎo)線發(fā)送的各種信號(hào)的接收電路，所述系統(tǒng)至少可選擇高速方式和低速方式之一進(jìn)行操作，所述第二站包括連接在所述接收電路參考點(diǎn)和一個(gè)公共點(diǎn)之間的偏置電壓源，第一電阻和第二電阻，第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)，所述公共接點(diǎn)分別通過(guò)第一和第二串聯(lián)電路連接到所述導(dǎo)線中的第一和第二導(dǎo)線，所述第一串聯(lián)電路順序地包括所述公共點(diǎn)、所述第一開(kāi)關(guān)、第一節(jié)點(diǎn)和所述第一電阻，所述第二串聯(lián)電路順序地包括所述公共點(diǎn)、所述第二開(kāi)關(guān)、第二節(jié)點(diǎn)和所述第二電阻。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的通信總線系統(tǒng)，其特征在于包括連接在所述第一和第二節(jié)點(diǎn)之間的第三開(kāi)關(guān)，所述第二站控制所述第一，第二和第三開(kāi)關(guān)，使它們?cè)谒龅退俜绞胶透咚俜绞较路謩e不導(dǎo)通和導(dǎo)通。
3．用于根據(jù)權(quán)利要求1的通信總線系統(tǒng)中的第二站。
全文摘要
通信總線系統(tǒng)包括用來(lái)傳送各種總線信號(hào)的一對(duì)導(dǎo)線。第一站和第二站通過(guò)所述一對(duì)導(dǎo)線連接。該系統(tǒng)起碼可選擇高速方式和低速方式之一來(lái)進(jìn)行操作。第二站包括電阻,每個(gè)電阻在所述一對(duì)導(dǎo)線和公共接點(diǎn)之間與一個(gè)開(kāi)關(guān)串聯(lián)。在高速模式下,阻抗連接電路把公共節(jié)點(diǎn)連接到所述一對(duì)導(dǎo)線。所述電阻向所述一對(duì)導(dǎo)線提供基本上和所述一對(duì)導(dǎo)線的傳輸線阻抗匹配的阻抗。公共點(diǎn)保持在不同于接收電路的參考電位的偏置電位。在把電阻連接到開(kāi)關(guān)的各節(jié)點(diǎn)之間最好包含第三開(kāi)關(guān)。第三開(kāi)關(guān)和其他開(kāi)關(guān)一起接通和斷開(kāi)。
文檔編號(hào)G06F13/40GK1300396SQ00800201
公開(kāi)日2001年6月20日 申請(qǐng)日期2000年1月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月25日
發(fā)明者M·E·科勒 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司