用于對總線進(jìn)行偏置的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】雙向差分總線接口，其包括具有非反相端和反相端的差動(dòng)發(fā)送器和具有非反相端和反相端的差動(dòng)接收器，和電耦合到所述差動(dòng)發(fā)送器的所述非反相端和所述差動(dòng)發(fā)送器的所述反相端的偏置電路。所述偏置電路被配置為響應(yīng)于所述偏置電路的控制輸入端上接收的控制信號(hào)的斷言來產(chǎn)生在所述差動(dòng)發(fā)送器的非反相端和所述差動(dòng)發(fā)送器的反相端之間的大約200mV或更大的電壓。
【專利說明】用于對總線進(jìn)行偏置的系統(tǒng)和方法
[0001] 發(fā)明背景 發(fā)明領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明的實(shí)施方案通常涉及用于偏置總線的系統(tǒng)和方法，并且特別涉及用于偏置 雙向差分總線的系統(tǒng)和方法。
[0003] 相關(guān)技術(shù)討論
[0004] 推薦的標(biāo)準(zhǔn)485(RS-485)和相關(guān)電信工業(yè)協(xié)會(huì)/電子工業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)485(TIA/ EIA-485)由于即使在相對長的電纜長度上的它們的相對較低的成本，高噪聲抑制和快速 的數(shù)據(jù)速率已成為用于多點(diǎn)、雙向、差分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸?shù)男袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口。RS/TIA/ EIA-485接口用于實(shí)現(xiàn)用于以包括Modbus?和Prof ibus ?的不同的標(biāo)準(zhǔn)和專有自動(dòng)化協(xié)議 數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢韺印?br> [0005] 圖1示出了使用RS/TIA/EIA-485總線的通信網(wǎng)絡(luò)的典型實(shí)現(xiàn)。如圖所示，所述通 信網(wǎng)絡(luò)或總線100包括與一對導(dǎo)線130A、130B互連的多個(gè)節(jié)點(diǎn)110a、110b、110c、110d(f 點(diǎn)1-N)是。每個(gè)節(jié)點(diǎn)包括至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)的處理器（未示出），其能夠與所述網(wǎng)絡(luò)或總線 100上的其它節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。所述節(jié)點(diǎn)110A-D可以是能夠通過所述網(wǎng)絡(luò)或總線100進(jìn)行通 信的任何設(shè)備，諸如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，智能UPS，冷卻設(shè)備，各種類型的工廠自動(dòng)化設(shè) 備等。在典型的實(shí)施中，所述電線130A、130B被扭轉(zhuǎn)（S卩，雙絞線的），以提高抗噪聲能力。 節(jié)點(diǎn)IlOad中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有RS/TIA/EIA-485接口，其包括具有差動(dòng)發(fā)送器122A-D和差 動(dòng)接收器126a-d的RS/TIA/EIA-485收發(fā)器120a、120b、120c、120d。應(yīng)當(dāng)理解的是，不是使 用收發(fā)器（例如，包括差動(dòng)發(fā)送器和差動(dòng)接收器兩者的集成電路），而是可以使用單獨(dú)的差 動(dòng)發(fā)送器和單獨(dú)的差動(dòng)接收器。
[0006] 每個(gè)差動(dòng)發(fā)送器122a_122d包括非反相端123a_d和反相端124a_d，并且同樣，每 個(gè)差動(dòng)接收器126a_d包括非反相端127a_d和反相端128a_d。通過每個(gè)差動(dòng)發(fā)送器122a_d 發(fā)送的數(shù)據(jù)作為所述各自的差動(dòng)發(fā)送器122a_d的非反相端123a_d和反向端124a_d之間 的電壓電平中的差。同樣地，通過每個(gè)差動(dòng)接收器126a_d接收的數(shù)據(jù)，基于所述各自的差 動(dòng)接收器126a_d的非反相端127a_d和反向端128a_d之間的電壓電平中的差由所述接收 器進(jìn)行解讀。其中，在所述各自的差動(dòng)接收器126a_d的非反相端127ad和反向端128a_d 之間的電壓差大于約200mV，標(biāo)記（即，邏輯1)被接收，并且其中所述各自的差動(dòng)接收器 126a-d的非反相端127a-d和反向端128a-d之間的電壓差小于約-200mV，空格（也就是邏 輯〇)被接收。在收發(fā)器（即專門設(shè)計(jì)用于半雙工通信進(jìn)行）中，所述差動(dòng)發(fā)送器的非反 相端可電連接到所述差動(dòng)接收器的非反相端，并且所述差動(dòng)發(fā)送器的反相端電連接到所述 差動(dòng)接收器的反相端，如圖1中所示。在這樣的收發(fā)器中，提供了一對輸出管腳，其中管腳 A(稱為'非反相管腳'）對應(yīng)于Tx+/RX+并且其中管腳B(稱為'反相管腳'）對應(yīng)于TX-/ RX-。應(yīng)該注意的是，電壓電平表示標(biāo)記或空格并且其中管腳表示A或B的該描述符合行業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)使用。在實(shí)際的RS/TIA/EIA-485標(biāo)準(zhǔn)中，管腳A被表示為'反相管腳'并對應(yīng)于TX-/ RX-，管腳B被表示為'非反相管腳'并對應(yīng)于Tx+/RX+，當(dāng)所述電壓差B-A大于約200mV時(shí) 標(biāo)記被接收，并且當(dāng)電壓差B-A小于約-200mV時(shí)，空格被接收。對于本文件的其余部分，所 述行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)用法適用。
[0007] 盡管在圖1中所示的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)用于半雙工通信，但是RS/TIA/EIA-485也可以 用于全雙工通信。在這樣的全雙工通信網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)將使用兩個(gè)雙絞線進(jìn)行互連，一個(gè) 雙絞線用于Tx+和TX-，并且另一個(gè)雙絞線用于Rx+和RX-。
[0008] 在典型的RS/TIA/EIA-485通信網(wǎng)絡(luò)中，并且如圖1中所示，所述網(wǎng)絡(luò)或總線100 的末端被用連接在所述雙絞線的每根導(dǎo)線130a、130b之間電阻器140、142終結(jié)。每個(gè)終端 電阻器140、142的值是基于該對的導(dǎo)線130a，130b的所述的特性阻抗，并且用于標(biāo)準(zhǔn)雙絞 線布線的典型值是大約120歐姆。在網(wǎng)絡(luò)的末端的終端電阻器140、142的存在減少了可以 由快速驅(qū)動(dòng)器邊緣引起的反射，并且還由于較低的阻抗減少了噪聲靈敏度。
[0009] 如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，在其中所述通信網(wǎng)絡(luò)或總線100是空閑的時(shí)間段期 間（即，當(dāng)沒有節(jié)點(diǎn)通過RS/TIA/EIA-485總線主動(dòng)地傳輸數(shù)據(jù)時(shí)），所述總線可能逐漸進(jìn)入 不確定的狀態(tài)，其中差動(dòng)接收器的所述A管腳和B管腳之間的電壓差降到低于規(guī)定的200mV 范圍。其中出現(xiàn)這種情況時(shí)，所述總線上的差動(dòng)接收器可以傳遞假流量到它們所連接的設(shè) 備，并可能飽和所述總線。為了防止這種情況，很常見的是，對在所述總線（通常是主節(jié)點(diǎn)） 上的節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行故障保護(hù)以偏置所述總線到不存在任何節(jié)點(diǎn)主動(dòng)驅(qū)動(dòng)總線的 已知的狀態(tài)。如圖1中所示，這通常通過經(jīng)由上拉電阻器150把電線130a中的一個(gè)電線電 連接到電源電壓（例如，5伏）并經(jīng)由下拉電阻器152把另一個(gè)電線130b連接到地面來完 成的。上拉電阻器的值和下拉電阻器的值可以根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)或總線上的節(jié)點(diǎn)的數(shù)量變化， 但是關(guān)于所述上拉電阻器和下拉電阻器的典型值范圍從約680歐姆到約750歐姆。
[0010] 許多設(shè)備制造商了解在所述網(wǎng)絡(luò)末端使用終端電阻器的重要性以及在所述網(wǎng)絡(luò) 上的設(shè)備中的一個(gè)設(shè)備使用上拉電阻器和下拉電阻器進(jìn)行故障保護(hù)偏置的重要性。但是， 由于設(shè)備制造商不是必須知道哪里可以使用他們的設(shè)備，有多少其它裝置可以進(jìn)行互連 (RS/TIA/EIA-485總線可以支持多達(dá)64個(gè)節(jié)點(diǎn)或更多），并且這些設(shè)備中的哪些設(shè)備中可 能已經(jīng)被配置了上拉電阻器和下拉電阻器，所以依然在其中總線被不當(dāng)偏置的領(lǐng)域中存在 大量的實(shí)例。已經(jīng)采取各種方法以處理這個(gè)問題，包括什么都不做和簡單接受一定量的總 線噪聲，在每個(gè)設(shè)備上提供跳線或DIP開關(guān)以允許使用者施加適當(dāng)?shù)钠?，在每個(gè)設(shè)備中 提供一點(diǎn)偏置，希望的是，當(dāng)與可以每個(gè)提供一點(diǎn)偏置的其它設(shè)備互連時(shí)提供適當(dāng)?shù)钠?等。
[0011] 發(fā)明概述
[0012] 按照本發(fā)明的方面，提供了雙向差分總線接口。所述雙向總線接口包括具有非反 相端和反相端的差動(dòng)發(fā)送器，具有非反相端和反相端的差動(dòng)接收器，以及電耦合到所述差 動(dòng)發(fā)送器的非反相端和所述差動(dòng)發(fā)送器的反相端的偏置電路。所述偏置電路被配置以響應(yīng) 于在所述偏置電路的控制輸入處上接收的控制信號(hào)的斷言而在所述差動(dòng)發(fā)送器的非反相 端和所述差動(dòng)發(fā)送器的反相端之間產(chǎn)生電壓（至少大約200mV)。
[0013] 按照一個(gè)實(shí)施方案，所述差動(dòng)發(fā)送器是第一差動(dòng)發(fā)送器并且所述偏置電路包括： 第一偏置電阻器，第二偏置電阻器，并且第二差動(dòng)發(fā)送器具有通過第一偏置電阻器電耦合 到第一差動(dòng)發(fā)送器的非反相端的非反相端和通過第二偏置電阻器電耦合到第一差動(dòng)發(fā)送 器的反相端的反相端。在根據(jù)本實(shí)施方案的方面，所述第二差動(dòng)發(fā)送器具有使能端并且所 述第二差動(dòng)發(fā)送器的所述使能端被配置為接收所述控制信號(hào)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述第 一差動(dòng)發(fā)送器具有被配置為接收使能信號(hào)的使能端，并且控制信號(hào)是所述使能信號(hào)的邏輯 逆。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述雙向差分總線接口與處理器相關(guān)，所述處理器被配置成響應(yīng) 于偏置雙向差分總線接口的指令來斷言控制信號(hào)。按照又一個(gè)實(shí)施方案，所述雙向差分總 線接口與處理器相關(guān)，處理器被配置為響應(yīng)于偏置雙向差分總線接口的指令來斷言偏置使 能信號(hào)，所述第一差動(dòng)發(fā)送器具有被配置成接收使能信號(hào)的使能端，并且基于所述偏置使 能信號(hào)的斷言和所述使能信號(hào)的邏輯逆來斷言控制信號(hào)。
[0014] 根據(jù)替代實(shí)施方案，偏置電路包括：第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述第一開關(guān)與第一電 阻器串聯(lián)耦合，所述第二開與第二電阻器串聯(lián)耦合。所述第一開關(guān)和所述第一電阻器在電 壓提供端和所述差動(dòng)發(fā)送器的非反相端之間串聯(lián)耦合，并且所述第一開關(guān)具有控制端，所 述控制端被配置為響應(yīng)于控制信號(hào)的斷言將差動(dòng)發(fā)送器的非反相端通過第一電阻器電耦 合到電壓提供端。所述第二開關(guān)和所述第二電阻器在所述參考電壓端和所述差動(dòng)發(fā)送器的 反相端之間串聯(lián)耦合，并且所述第二開關(guān)具有控制端，所述控制端被配置為響應(yīng)于控制信 號(hào)的斷言將所述差動(dòng)發(fā)送器的反相端通過第二電阻器電耦合到參考電壓端。
[0015] 根據(jù)本實(shí)施方案的一個(gè)方面，所述雙向差分總線接口與處理器相關(guān)，所述處理器 被配置為響應(yīng)于偏置差分總線接口的指令來斷言控制信號(hào)。根據(jù)本實(shí)施方案的另一個(gè)方 面，所述雙向差分總線接口與處理器相關(guān)，所述處理器被配置為響應(yīng)于偏置雙向差分總線 接口的指令來斷言偏置使能信號(hào)，所述差動(dòng)發(fā)送器具有被配置成接收使能信號(hào)的使能端， 并且基于偏置使能信號(hào)的斷言和使能信號(hào)的邏輯逆來斷言控制信號(hào)。
[0016] 根據(jù)上述方面和實(shí)施方案中的任何，所述差動(dòng)發(fā)送器和差動(dòng)接收器被布置在單個(gè) 集成電路收發(fā)器中，所述差動(dòng)發(fā)送器的非反相端電連接到差動(dòng)接收器的非反相端，并且所 述差動(dòng)發(fā)送器的反相端電連到所述差動(dòng)接收器的反相端。
[0017] 根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述雙向差分總線接口是全雙工雙向差分總線接口，并且 所述雙向差分總線接口還包括第三偏置電阻器、第四偏置電阻器、和第三差動(dòng)發(fā)送器，第三 差動(dòng)發(fā)送器具有通過所述第三偏置電阻器電耦合到所述差動(dòng)接收器的非反相端的非反相 端、通過所述第四偏置電阻器電耦合到所述差動(dòng)接收器的反相端的反相端和使能端以接收 所述控制信號(hào)。根據(jù)本實(shí)施方案，所述第三差動(dòng)發(fā)送器被配置為響應(yīng)于所述控制信號(hào)的斷 言在所述差動(dòng)接收器的非反相端和所述差動(dòng)接收器的反相端之間生成電壓（至少200mV)。
[0018] 按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了用于包括具有非反相端和反相段的差分發(fā)送器 和具有非反相端和反相端的差分接收器的雙向差分總線接口的對雙向差分總線接口進(jìn)行 偏置的方法。所述方法包括以下動(dòng)作：接收偏置所述雙向總線接口到確定的狀態(tài)的指令，響 應(yīng)于所述指令的接收來斷言控制信號(hào)，并且響應(yīng)于所述控制信號(hào)的斷言在電耦合到所述差 動(dòng)發(fā)送器的非反相端和所述差動(dòng)發(fā)送器的反相端的偏置電路中、在所述差動(dòng)發(fā)送器的非反 相端和所述差動(dòng)發(fā)送器的反相端之間生成至少大約200mV的電壓。
[0019] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述差動(dòng)發(fā)送器包括使能輸入端以接收在通過差動(dòng)發(fā)送器發(fā) 送數(shù)據(jù)期間被斷言的使能信號(hào)，并且所述生成的動(dòng)作僅僅在其中使能信號(hào)不被斷言的時(shí)間 段期間被執(zhí)行。
[0020] 根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述方法還可以包括以下動(dòng)作：接收停止將雙向差分總線 接口偏置到確定的狀態(tài)的第二指令，響應(yīng)于所述第二指令的接收將控制信號(hào)解除斷言，并 且響應(yīng)于控制信號(hào)的解除斷言而停止生成所述電壓差。按照本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案，其中所 述差動(dòng)發(fā)送器是第一差動(dòng)發(fā)送器，所述產(chǎn)生的動(dòng)作可以包括使用第二差動(dòng)發(fā)送器產(chǎn)生所述 電壓，第二差動(dòng)發(fā)送器具有通過第一電阻器電耦合到所述第一差動(dòng)發(fā)送器的非反相端的非 反相端和通過第二電阻器電耦合到所述第一差動(dòng)發(fā)送器的反相端的反相端。根據(jù)本發(fā)明的 替代的實(shí)施方案，所述產(chǎn)生的動(dòng)作也可以替代地包括通過第一電阻器可切換地將所述差動(dòng) 發(fā)送器的非反相端連接到電壓提供端，和通過第二電阻器將所述差動(dòng)發(fā)送器的反相端可切 換地連接到參考電壓端。
[0021] 按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了雙向差分總線接口，其包括具有非反相端和反 相端的差動(dòng)發(fā)送器、具有非反相端和反相端的差動(dòng)接收器、和裝置，所述裝置電耦合至所述 差動(dòng)發(fā)送器的非反相端和所述差動(dòng)發(fā)送器的反相端用于響應(yīng)于控制信號(hào)的斷言在所述差 動(dòng)發(fā)送器的非反相端和所述差動(dòng)發(fā)送器的反相端之間產(chǎn)生至少大約200mV的電壓。
[0022] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，所述差動(dòng)發(fā)送器是第一差動(dòng)發(fā)送器，并且用于產(chǎn)生電壓差的 裝置包括第一偏置電阻器，第二偏置電阻器，和第二差動(dòng)發(fā)送器，第二差動(dòng)發(fā)送器具有通過 所述第一偏置電阻器電耦合到所述第一差動(dòng)發(fā)送器非反相端的非反相端和通過所述第二 偏置電阻器電耦合到所述第一差動(dòng)發(fā)送器的反相端的反相端。
[0023] 根據(jù)替代實(shí)施方案，用于產(chǎn)生所述電壓差的裝置包括與第一電阻器串聯(lián)電耦合的 第一開關(guān)和與第二電阻器串聯(lián)電親合的第二開關(guān)。第一開關(guān)和第一電阻器在電壓提供端與 差動(dòng)發(fā)送器的非反相端之間串聯(lián)電耦合，其中第一開關(guān)具有控制端，控制端被配置為響應(yīng) 于控制信號(hào)的斷言通過第一電阻器將差動(dòng)發(fā)送器的非反相端電耦合到電壓提供端。第二開 關(guān)和第二電阻器在參考電壓端和差動(dòng)發(fā)送器的反相端之間串聯(lián)電耦合，其中第二開關(guān)具有 控制端，控制端被配置為響應(yīng)于控制信號(hào)的斷言通過第二電阻器將差動(dòng)發(fā)送器的反相端電 耦合到參考電壓端。
[0024] 根據(jù)上述替代實(shí)施例中的任何一個(gè)的另外的方面，雙向差分總線接口與處理器相 關(guān)，處理器被配置為響應(yīng)于偏置雙向差分總線接口的指令對偏置使能信號(hào)進(jìn)行斷言，第一 差動(dòng)發(fā)送器具有被配置為接收使能信號(hào)的使能端，并且基于偏置使能信號(hào)的斷言和使能信 號(hào)的邏輯逆對控制信號(hào)進(jìn)行斷言。
[0025] 附圖簡述
[0026] 附圖不旨在按比例進(jìn)行繪制。在附圖示出的每個(gè)相同的或幾乎相同的部件由相同 的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。為清楚起見，不是每個(gè)組件在每個(gè)附圖中被標(biāo)記。在附圖中：
[0027] 圖1示出了 RS/TIA/EIA-485通信網(wǎng)絡(luò)的常規(guī)實(shí)現(xiàn)；
[0028] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的包括差分總線偏置電路的差分總線接口的示意 圖；
[0029] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的包括差分總線偏置電路的差分總線接口 的不意圖；以及
[0030] 圖4是可以被與根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的總線偏置電路相關(guān)的處理器執(zhí)行以將 總線偏置到確定的狀態(tài)的總線偏置例程。
[0031] 詳細(xì)描述
[0032] 本發(fā)明的實(shí)施方案不限于在以下描述中闡述的或在附圖中示出的部件的結(jié)構(gòu)和 布置的細(xì)節(jié)。能夠以各種方式實(shí)施或執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施方案。此外，在本文使用的措辭和 術(shù)語是為了描述的目的，而不應(yīng)被視為限制。"包括（including)"，包含（comprising)"或 "具有（having) "，"含有（containing) "，"包括（involving)"及其變體在本文的使用意在 包括隨后列出的項(xiàng)目和其等同物以及附加的項(xiàng)目。
[0033] 圖2是包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的差分總線偏置電路的差分總線接口的示意 圖。如圖所示，所述差分總線接口 200包括差動(dòng)收發(fā)器220,例如RS/TIA/EIA-485收發(fā)器， 其類似于上面結(jié)合圖1所述的收發(fā)機(jī)120a-d。類似于上述關(guān)于圖1所描述的所述差動(dòng)收 發(fā)器，所述差動(dòng)收發(fā)器220包括具有非反相端223和反相端224的差動(dòng)發(fā)送器222和具有 非反相端227和反相端228的差動(dòng)接收器226。雖然不是通過參考圖1中的附圖標(biāo)記進(jìn)行 指定，差動(dòng)發(fā)送器222和接收器226中的每個(gè)包括使能端221、229以接收使能信號(hào)（E或/ E)來啟動(dòng)所述發(fā)送器或接收器。如圖2中所示，所述使能信號(hào)E的邏輯真（例如，1)狀態(tài) 啟動(dòng)所述發(fā)送器222并禁用所述接收器226而邏輯假（例如，0)狀態(tài)禁用所述發(fā)送器222 并啟動(dòng)所述接收器226。所述使能信號(hào)/E是所述使能信號(hào)E的邏輯逆。接口 200與總線的 端節(jié)點(diǎn)相關(guān)的地方，可以存在例如終端電阻器240的終端電阻器。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，所述差分總線偏置電路201包括用于將所述差分總 線偏置到確定的狀態(tài)的第二收發(fā)器220'。通常，當(dāng)沒有發(fā)送器主動(dòng)驅(qū)動(dòng)總線時(shí)，成對的電 線230a、230b之間的必要的電壓差是大約200mV或更多以保持這樣的確定的狀態(tài)，。因?yàn)?所述總線的第一過渡表示字符（例如，起始位）的開始，期望的是，對總線進(jìn)行偏置使得非 反相管腳A和反相管腳B之間的電壓差是大約200mV或更多。
[0035] 在如圖2所示的所述差分總線偏置電路201中，所述第二收發(fā)器220'的差動(dòng)接收 器226'不被使用并且所述接收數(shù)據(jù)信號(hào)線可以被斷開連接，如圖所示。為降低功耗和/或 噪聲，所述接收器226'的使能輸入229'可以被連接到高電壓（如所述電源電壓）以有效 地停用所述接收器226'。所述差動(dòng)發(fā)送器222'的非反相端223'通過第一偏置電阻器261 被電連接到所述非反相'管腳A，并且所述差動(dòng)發(fā)送器222'的反相端224'通過第二偏置電 阻器262被電連接到所述反相管腳B。如關(guān)于下面的表1進(jìn)一步討論，所述偏置電阻器261、 262的電阻值被選擇來限制總線在總線的每個(gè)末端的終端電阻器（S卩，圖1中的終端電阻 器140和142)將看到的偏置電流，但是也能產(chǎn)生跨所述終端電阻的足夠的電流來創(chuàng)建大約 200mV或更高的電壓降。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，所述偏置電阻器261、262可以各自具有475歐 姆的電阻值，盡管也可使用其他的電阻值。
[0036] 所述差動(dòng)發(fā)送器222'的發(fā)送數(shù)據(jù)輸入端電連接到高電壓（如所述電源電壓端 Vcc)以確保當(dāng)所述差動(dòng)發(fā)送器222'被啟動(dòng)時(shí)，非所述反相管腳A被拉高并且所述反向管 腳B被拉低（即輸出標(biāo)記信號(hào)）。按照本發(fā)明的方面，所述差動(dòng)發(fā)送器222'的使能輸入端 221'可以以多種方式被連接以偏置所述總線到適當(dāng)?shù)碾娖?。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述差動(dòng) 發(fā)送器222'的使能輸入端221'被連接到高電壓（例如，+5V(例如所述電源電壓端子Vcc) 使得每當(dāng)所述收發(fā)器220'上電時(shí)所述總線由所述差動(dòng)發(fā)送器222'偏置。在另一個(gè)實(shí)施方 案中，所述差動(dòng)發(fā)送器222 '的使能輸入端22Γ被連接以接收提供給所述差動(dòng)發(fā)送器222的 所述使能信號(hào)E的逆（即/E)。在本實(shí)施方案中，所述差動(dòng)發(fā)送器222'將在其中所述差動(dòng) 發(fā)送器222是不活躍的（即，當(dāng)使能信號(hào)E為低和/E為高時(shí)）的時(shí)間段期間將所述總線偏 置到適當(dāng)?shù)碾娖?。在又一個(gè)實(shí)施方案中，所述差動(dòng)發(fā)送器222'的使能輸入端221'被連接 以接收可以在相關(guān)聯(lián)的處理器（例，與所述總線接口 200相關(guān)聯(lián)的裝置上的處理器）的編 程控制下進(jìn)行斷言的偏置使能（BE)信號(hào)。在另外的實(shí)施方案中，所述差動(dòng)發(fā)送器222'的 使能輸入端221'被連接到邏輯門（例如，與門），其接收可以在相關(guān)聯(lián)的處理器的編程控制 下j進(jìn)行斷言的偏置使能信號(hào)（BE)，并且所述使能信號(hào)E的逆（即/E)被提供到所述差動(dòng) 發(fā)送器222。在這種實(shí)施方案里，所述差動(dòng)發(fā)送器222'僅當(dāng)由所述相關(guān)聯(lián)的處理器指示以 這樣做時(shí)（即，當(dāng)偏置使能信號(hào)BE是激活的），并且在其中所述差動(dòng)發(fā)送器222是不不活躍 的（即，當(dāng)使能信號(hào)E為低并且/E為高時(shí)）的時(shí)間段期間將偏置所述總線到適當(dāng)?shù)碾娖健?br> [0037] 下面的表1示出了所述方式，其中RS/TIA/EIA-485總線或通信網(wǎng)絡(luò)的電性能可以 根據(jù)選擇的關(guān)于所述偏置電阻器261、262的電阻值、所述終端電阻器的電阻值、和所述總 線上的節(jié)點(diǎn)的數(shù)目進(jìn)行變化。在一般情況下，所述偏置電阻器261、262的電阻應(yīng)該足夠大 小，使得它們產(chǎn)生跨所述端接電阻器140、141(參照圖1)的足夠的電流來創(chuàng)建的約200mV 或更大的IR下降，但沒有大到產(chǎn)生將抗衡所述其他節(jié)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)器的偏置電流。在表1中， 假設(shè)所述差動(dòng)發(fā)送器222'（在此也稱為為"共同驅(qū)動(dòng)器"）將名義上驅(qū)動(dòng)0和5V輸出電平。 還假定的是，終端接電阻器140、141中的每個(gè)終端電阻器的電阻值是120歐姆，僅僅存在兩 個(gè)終端電阻器被布置在總線的每個(gè)最末端，并且每個(gè)"單元負(fù)荷"收發(fā)器的輸入阻抗Z是大 約12K歐姆，使得所述總線的所述負(fù)載隨著每個(gè)附加的節(jié)點(diǎn)增加。在下面的表1中，"N-主" 用于表示所述總線上的非主節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，"Rdrv"表示基于所述總線上的節(jié)點(diǎn)的數(shù)目（例 如，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的收發(fā)器的組合阻抗）的所述總線的阻抗，"Rterm"表示在所述總線的每個(gè)末 端的終端電阻器的電阻（或其中一個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)存在時(shí)，每一個(gè)具有120歐姆電阻的兩個(gè) 終端電阻器的并聯(lián)的等效電阻），"Rl〇ad "是Rdrv和Rterm的并聯(lián)等效電阻，"RB "是每個(gè) 偏置電阻器261、262的示例性的電阻值，"Va"是當(dāng)所述共同驅(qū)動(dòng)器222'是積極驅(qū)動(dòng)標(biāo)記 的狀態(tài)時(shí)，非反相管腳A的標(biāo)稱電壓，"Vb"是當(dāng)所述共同驅(qū)動(dòng)器222'正在積極驅(qū)動(dòng)標(biāo)記狀 態(tài)時(shí)，反相管腳B的標(biāo)稱電壓，并且Vab是當(dāng)共同驅(qū)動(dòng)器222'積極地驅(qū)動(dòng)給定其他參數(shù)的 所述標(biāo)記狀態(tài)時(shí)，所述非反相管腳A和所述反相管腳B之間的差分電壓。如從表1可以看 出，大約525歐姆的電阻值足以提供大于約200mV的電壓差，其中所述總線上的從節(jié)點(diǎn)的數(shù) 目在1和63 ( S卩，在2到64總節(jié)點(diǎn)之間）之間變化。雖然525歐姆的值可以進(jìn)一步優(yōu)化， 以考慮其它電路的負(fù)載，表1表明，附加的收發(fā)器可被用于將所述總線偏置到確定的狀態(tài)。
[0038]
【權(quán)利要求】
1. 一種雙向差分總線接口，包括： 差動(dòng)發(fā)送器，所述差動(dòng)發(fā)送器具有非反相端和反相端； 差動(dòng)接收器，所述差動(dòng)接收器具有非反相端和反相端；和 偏置電路，其電禪合到所述差動(dòng)發(fā)送器的所述非反相端和所述差動(dòng)發(fā)送器的所述反相 端，所述偏置電路被配置為響應(yīng)于所述偏置電路的控制輸入端上接收到的控制信號(hào)的斷言 來產(chǎn)生在所述差動(dòng)發(fā)送器的所述非反相端和所述差動(dòng)發(fā)送器的所述反相端之間的至少大 約200mV的電壓差。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向差分總線接口，其中所述差動(dòng)發(fā)送器是第一差動(dòng)發(fā)送 器，并且其中所述偏置電路包括： 第一偏置電阻器； 第二偏置電阻器；和 第二差動(dòng)發(fā)送器，其具有通過所述第一偏置電阻器電禪合到所述第一差動(dòng)發(fā)送器的所 述非反相端的非反相端和通過所述第二電阻器電禪合到所述第一差動(dòng)發(fā)送器的所述反相 端的反相端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙向差分總線接口，其中所述第二差動(dòng)發(fā)送器具有使能端， 并且其中所述第二差動(dòng)發(fā)送器的所述使能端被配置為接收所述控制信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙向差分總線接口，其中所述第一差動(dòng)發(fā)送器具有被配置成 接收使能信號(hào)的使能端，并且其中所述控制信號(hào)是所述使能信號(hào)的邏輯逆。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙向差分總線接口，其中所述雙向差分總線接口與處理器 相關(guān)聯(lián)，所述處理器被配置成響應(yīng)于偏置所述雙向差分總線接口的指令來斷言所述控制信 號(hào)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙向差分總線接口，其中所述雙向差分總線接口與處理器 相關(guān)聯(lián)，所述處理器被配置成響應(yīng)于偏置所述雙向差分總線接口的指令來斷言偏置使能信 號(hào)，其中所述第一差動(dòng)發(fā)送器具有被配置為接收使能信號(hào)的使能端，并且其中基于所述偏 置使能信號(hào)的斷言和所述使能信號(hào)的邏輯逆來斷言所述控制信號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙向差分總線接口，其中所述雙向差分總線接口是全雙工雙 向差分總線接口，所述雙向差分總線接口還包括： 第=偏置電阻器； 第四偏置電阻器；和 第=差動(dòng)發(fā)送器，其具有通過所述第=偏置電阻器被電禪合到所述差動(dòng)接收器的所述 非反相端的非反相端，通過所述第四偏置電阻器電禪合到所述差動(dòng)接收器的所述反相端的 反相端，和接收所述控制信號(hào)的使能端，并且所述第=差動(dòng)發(fā)送器被配置成響應(yīng)于所述控 制信號(hào)的斷言而產(chǎn)生在所述差動(dòng)接收器的所述非反相端和所述差動(dòng)接收器的所述反相端 之間的至少200mV的電壓。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向差分總線接口，其中所述偏置電路包括： 第一開關(guān)，所述第一開關(guān)與第一電阻器串聯(lián)電禪合，所述第一開關(guān)和所述第一電阻器 在電壓供給端和所述差動(dòng)發(fā)送器的非反相端之間串聯(lián)禪合，所述第一開關(guān)具有控制端，所 述控制端被配置為響應(yīng)于所述控制信號(hào)的斷言而通過所述第一電阻器將所述差動(dòng)發(fā)送器 的所述非反相端電禪合到所述電壓供給端；和 第二開關(guān)，所述第二開關(guān)與第二電阻器串聯(lián)電禪合，所述第二開關(guān)和所述第二電阻器 在參考電壓端和所述差動(dòng)發(fā)送器的所述反相端之間串聯(lián)禪合，所述第二開關(guān)具有控制端， 所述第二開關(guān)的控制端被配置為響應(yīng)于所述控制信號(hào)的斷言而通過所述第二電阻器將所 述差動(dòng)發(fā)送器的所述反相端電禪合到所述電壓參考端。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙向差分總線接口，其中所述雙向差分總線接口與處理器 相關(guān)聯(lián)，所述處理器被配置成響應(yīng)于偏置所述雙向差分總線接口的指令來斷言所述控制信 號(hào)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙向差分總線接口，其中所述雙向差分總線接口與處理器 相關(guān)聯(lián)，所述處理器被配置成響應(yīng)于偏置所述雙向差分總線接口的指令來斷言偏置使能信 號(hào)，其中所述差動(dòng)發(fā)送器具有被配置為接收使能信號(hào)的使能端，并且其中基于所述偏置使 能信號(hào)的斷言和所述使能信號(hào)的邏輯逆來斷言所述控制信號(hào)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1-6或8-10中的任一項(xiàng)所述的雙向差分總線接口，其中所述差動(dòng)發(fā) 送器和所述差動(dòng)接收器被布置在單個(gè)集成電路收發(fā)器中，所述差動(dòng)發(fā)送器的所述非反相端 被電連接到所述差動(dòng)接收器的所述非反相端，并且所述差動(dòng)發(fā)送器的所述反相端被電連接 到所述差動(dòng)接收器的所述反相端。
12. -種對雙向差分總線接口進(jìn)行偏置的方法，所述雙向差分總線接口包括具有非反 相端和反相端的差動(dòng)發(fā)送器，和具有非反相端和反相端的差動(dòng)接收器，所述方法包括W下 動(dòng)作： 接收將所述雙向總線接口偏置到確定的狀態(tài)的指令； 響應(yīng)于所述指令的接收來斷言控制信號(hào)；并且 響應(yīng)于所述控制信號(hào)的所述斷言而在電禪合到所述差動(dòng)發(fā)送器的所述非反相端和所 述差動(dòng)發(fā)送器的所述反相端的偏置電路中產(chǎn)生在所述差動(dòng)發(fā)送器的所述非反相端和所述 差動(dòng)發(fā)送器的所述反相端之間的至少大約200mV的電壓。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述差動(dòng)發(fā)送器包括接收使能信號(hào)的使能輸入 端，所述使能信號(hào)在由所述差動(dòng)發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)期間被斷言，并且其中，僅在其中所述使能 信號(hào)沒有被斷言的時(shí)間段期間執(zhí)行所述產(chǎn)生的動(dòng)作。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括W下動(dòng)作： 接收停止將所述雙向差分總線接口偏置到所述確定的狀態(tài)的第二指令； 響應(yīng)于所述第二指令的接收，使所述控制信號(hào)解除斷言；和 響應(yīng)于所述控制信號(hào)的所述解除斷言而停止產(chǎn)生所述電壓。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12-14中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述差動(dòng)發(fā)送器是第一差動(dòng)發(fā) 送器，并且其中所述產(chǎn)生的動(dòng)作包括： 利用第二差動(dòng)發(fā)送器產(chǎn)生所述電壓差，所述第二差動(dòng)發(fā)送器具有通過第一電阻器被電 禪合到所述第一差動(dòng)發(fā)送器的所述非反相端的非反相端和通過第二電阻器電禪合到所述 第一差動(dòng)發(fā)送器的所述反相端的反相端。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12-14中的任一項(xiàng)所述的方法，其中所述產(chǎn)生的動(dòng)作包括： 通過第一電阻器將所述差動(dòng)發(fā)送器的所述非反相端可切換地連接到電壓供給端；和 通過第二電阻器將所述差動(dòng)發(fā)送器的所述反相端可切換地連接到電壓參考端。
17. -種雙向差分總線接口，包括； 差動(dòng)發(fā)送器，所述差動(dòng)發(fā)送器具有非反相端和反相端； 差動(dòng)接收器，所述差動(dòng)接收器具有非反相端和反相端；和 用于產(chǎn)生電壓差的裝置，其電禪合至所述差動(dòng)發(fā)送器的所述非反相端和所述差動(dòng)發(fā)送 器的所述反相端，用于響應(yīng)于控制信號(hào)的斷言而產(chǎn)生在所述差動(dòng)發(fā)送器的所述非反相端和 所述差動(dòng)發(fā)送器的所述反相端之間的至少大約200mV的電壓，。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的雙向差分總線接口，其中所述差動(dòng)發(fā)送器是第一差動(dòng)發(fā)送 器，并且其中所述用于產(chǎn)生電壓差的裝置包括： 第一偏置電阻器； 第二偏置電阻器；和 第二差動(dòng)發(fā)送器，其具有通過所述第一偏置電阻器電禪合到所述第一差動(dòng)發(fā)送器的所 述非反相端的非反相端和通過所述第二偏置電阻器電禪合到所述第一差動(dòng)發(fā)送器的所述 反相端的反相端。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的雙向差分總線接口，其中所述用于產(chǎn)生電壓差的裝置包 括： 第一開關(guān)，所述第一開關(guān)與第一電阻器串聯(lián)電禪合，所述第一開關(guān)和所述第一電阻器 在電壓供給端和所述差動(dòng)發(fā)送器的所述非反相端之間串聯(lián)電禪合，所述第一開關(guān)具有控制 端，所述控制端被配置為響應(yīng)于所述控制信號(hào)的斷言而通過所述第一電阻器將所述差動(dòng)發(fā) 送器的所述非反相端電禪合到所述電壓供給端；和 第二開關(guān)，所述第二開關(guān)與第二電阻器串聯(lián)電禪合，所述第二開關(guān)和所述第二電阻器 在參考電壓端和所述差動(dòng)發(fā)送器的所述反相端之間串聯(lián)電禪合，所述第二開關(guān)具有控制 端，所述第二開關(guān)的控制端被配置為響應(yīng)于所述控制信號(hào)的斷言而通過所述第二電阻器將 所述差動(dòng)發(fā)送器的所述反相端電禪合到所述參考電壓端。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18或權(quán)利要求19所述的雙向差分總線接口，其中所述雙向差分總線 接口與處理器相關(guān)聯(lián)，所述處理器被配置成響應(yīng)于偏置所述雙向差分總線接口的指令來斷 言偏置使能信號(hào)，其中所述第一差動(dòng)發(fā)送器具有被配置成接收使能信號(hào)的使能端，并且其 中基于所述偏置使能信號(hào)的斷言和所述使能信號(hào)的邏輯逆來斷言所述控制信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H03K19/0175GK104471859SQ201280074727
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月21日
【發(fā)明者】丹尼爾·J·羅爾, 理查德·厄爾·詹金斯 申請人:施耐德電氣It公司