專利名稱：數(shù)據(jù)總線接口裝置的制作方法
廣義地說，本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)總線驅(qū)動器，更具體地來說，是涉及用于無線電話中的高速度低幅值數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線的自偏置數(shù)據(jù)總線驅(qū)動電路。
目前，在無線電話領(lǐng)域中采用著一個在轉(zhuǎn)發(fā)器和一架無線電話的手機(handset)之間傳送話音或者數(shù)據(jù)的技術(shù)。這種技術(shù)需要包括二根獨立的總線，第一根包含著數(shù)據(jù)信號，第二根則包含著音頻或者聲音信號。這樣就允許采用不具有電磁干擾(EMI)或者射頻干擾(RFI)問題的較低速數(shù)據(jù)信號總線。
現(xiàn)在以及將來，在以微處理器為基礎(chǔ)的系統(tǒng)中，微處理器間的通訊越來越快，無線電話能夠把數(shù)字音頻信號和數(shù)據(jù)信號結(jié)合到一根總線上。這根總線能夠在把話音信號和數(shù)據(jù)信號送至轉(zhuǎn)發(fā)器之前不使它們分離的前提下允許使用無線電話技術(shù)的新發(fā)展成果，如在總線上增加自動回答器，傳真機和調(diào)制解調(diào)器。這將減少使外設(shè)與轉(zhuǎn)發(fā)器互連所需的連線的數(shù)量，并允許使用公共接口技術(shù)。然而，這種數(shù)據(jù)總線必須能以最小的RFI和EMI輻射實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳送，而且對來自總線電話周圍的其他子系統(tǒng)的干擾具有很高的耐受度。汽車中的環(huán)境是必須考慮和其他子系統(tǒng)的干擾的一個重要例子，其原因是與其他子系統(tǒng)如引擎控制模塊和電氣控制的止動系統(tǒng)(suspension system)相距很近。
減少RFI和EMI輻射量的一個方法是把數(shù)據(jù)總線上的信號電平的幅度由5伏峰峰值(Vpp)減至0.5Vpp。這種幅度的減少將極大地減少輻射量，但也產(chǎn)生多個其他問題第一，系統(tǒng)將對EMI和RFI干擾相當(dāng)敏感，第二，系統(tǒng)將對周圍地參考電位的電勢的差異也相當(dāng)敏感。在設(shè)計高速數(shù)據(jù)總線時的其他復(fù)雜問題還在于轉(zhuǎn)發(fā)器和手機或其他外圍設(shè)備間的距離、轉(zhuǎn)發(fā)器和外圍設(shè)備之間的環(huán)境差異、轉(zhuǎn)發(fā)器和外圍設(shè)備的分離的電源線能有幾英尺，并且可能有分離的電源。首先，轉(zhuǎn)發(fā)器和外部設(shè)備間的距離使得總線必須伸展至這個距離。這個距離增加了總線引入其它子系統(tǒng)的噪聲以及地電位發(fā)生變化的機會。其次，外設(shè)可能處于不同的環(huán)境狀態(tài)下，比方說，轉(zhuǎn)發(fā)器可能處于(車尾)行李箱中，而手機則可能位于乘員艙內(nèi)，溫度上的差異將嚴(yán)重影響一些元件的工作狀態(tài)及其電壓電平。最后，不同的設(shè)備用不同的電源也增加了地電壓電位漂移的機會。
因此，我們需要這些一種高速數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線驅(qū)動電路，即它能發(fā)送幅度低于0.5伏的信號，并且不受環(huán)境特性、電源、地電位和信號電平的差異的影響。
本發(fā)明的目的是提供一個能給多個外圍單元中的一個和一根數(shù)據(jù)總線之間提供接口的數(shù)據(jù)總線接口驅(qū)動器。該數(shù)據(jù)總線接口驅(qū)動器能夠接收具有不同幅值的數(shù)據(jù)信號，并且不受引入的噪聲和不同的環(huán)境條件引起的地電位差異的影響。這種數(shù)據(jù)總線接口驅(qū)動器能以超過1MHz的速率傳送數(shù)據(jù)，并且具有低的EMI和RFI輻射。


圖1是一個射頻數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的方框圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的總線驅(qū)動電路的示意圖。
圖3是本發(fā)明的總線驅(qū)動電路的示意圖。
圖1是一個具有固定地址轉(zhuǎn)發(fā)器101和一個移動式或者便攜式轉(zhuǎn)發(fā)器103的射頻(RF)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。移動式或者便攜式轉(zhuǎn)發(fā)器103從固定點轉(zhuǎn)發(fā)器101接收RF信號并向它送到RF信號。這些RF信號被耦合至天線105，并被轉(zhuǎn)發(fā)器107解調(diào)并轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號。轉(zhuǎn)發(fā)器107可以通過一根串行數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線109把數(shù)據(jù)信號送至外圍設(shè)備，或者通過這根總線從外圍設(shè)備接收數(shù)據(jù)信號。本例中外設(shè)是一個手機111和一個傳真機113，但不能排除其它外部設(shè)備。
圖2是轉(zhuǎn)發(fā)器107和外設(shè)手機111之間的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線的元件分解圖。雖然圖2中只示出了轉(zhuǎn)發(fā)器107和手機111，這樣的數(shù)據(jù)總線也可以用于多外設(shè)結(jié)構(gòu)中。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)總線109被表示為上行連成211和下行連成203。這些連成能使手機111和轉(zhuǎn)發(fā)器107之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。對所有的外部設(shè)備來說，這個數(shù)據(jù)總線驅(qū)動電路243是一樣的，它用作二個主要目的該數(shù)據(jù)總線驅(qū)動電路243為數(shù)據(jù)總線上行連成211建立一個單一的電壓偏置電平，并通過把上行連成211上的數(shù)據(jù)總線信號中的這個直流電壓電平送入數(shù)據(jù)總線驅(qū)動電路243中消除了數(shù)據(jù)總線上來自各個外圍設(shè)備中不同基準(zhǔn)電平。第二，它把總線接口芯片(BIC)207輸出的數(shù)據(jù)信號的電壓電平分壓至數(shù)據(jù)總線109上使用的數(shù)據(jù)信號的幅度。對于本發(fā)明而言，該芯片輸出的電壓的幅度為5Vpp，它被分壓至為0.5Vpp，其它可以相比較的分壓方案這里也可以使用。
由于數(shù)據(jù)總線109使用的是小幅度信號，因此它必須在相同的參考電位點上被驅(qū)動，從而確保對數(shù)據(jù)總線109進(jìn)行正確的極性控制。實現(xiàn)對數(shù)據(jù)總線109的控制的首要途徑由外圍設(shè)備來實現(xiàn)，就是使最低的Q2基板電位迫使所有其他外設(shè)中的Q2的基板-發(fā)射極結(jié)被反偏，從而防止其他外設(shè)驅(qū)動該總線。所有外設(shè)的公共偏置點通過晶體管Q1 227和Q2 213的反饋來實現(xiàn)。本電路包括電阻231、電容229以及晶體管Q1 227，去除掉了總線211上的數(shù)據(jù)信號的交流成份。在Q1的發(fā)射極，具有總線上行連線211的公共偏置電壓。這個公共偏置電壓接下來用來偏置晶體管Q2。由于這個反饋的作用，對于總線上行連線211來說，信號中的成份、地電位或者電源電位的變化都已被消除，從總線接口芯片207輸出的數(shù)據(jù)的電壓信號電平的變化也已消除。
信號線233上的從總線接口芯片207輸出的數(shù)據(jù)信號具有的幅度隨外設(shè)的不同而不同。本例中，從外設(shè)中輸出的數(shù)據(jù)信號的幅度在0-5伏之間。電阻217和223構(gòu)成了一個分壓網(wǎng)絡(luò)，把上述幅度降至Q1 227的發(fā)射極上的偏置電壓上下0.5Vpp。電容221和219構(gòu)成了一個濾波機制，用于去除電路中的噪聲。電感215已起濾波的作用。
一旦外設(shè)將233降至其低狀態(tài)并維持一個預(yù)定時間時從而獲得對總線的控制時，它就使晶體管Q2 213導(dǎo)通，數(shù)據(jù)被從上行連線211送出，送至轉(zhuǎn)發(fā)器107。外設(shè)225的電源可能與轉(zhuǎn)發(fā)器237的電源不同。不管它們?nèi)绾尾煌?，?shù)據(jù)總線仍應(yīng)具有一個公共偏置電壓。原始的偏置電位因轉(zhuǎn)發(fā)器電源237和電阻器239產(chǎn)生。當(dāng)外設(shè)最初工作時，通/斷開關(guān)201以及下行連線203也被切換至導(dǎo)通狀態(tài)。這將使下行總線接地，進(jìn)而通知轉(zhuǎn)發(fā)器107一個新的外圍設(shè)備111已與串行總線107相連，下行連線用來從轉(zhuǎn)發(fā)器107向所有的外圍設(shè)備送出一個公共的時鐘源。從外設(shè)111送出的所有數(shù)據(jù)信號必須具有約50%的有效占空比。有效占空比50%被定義成數(shù)據(jù)信號的平均值等于峰峰值電壓的1/2。這能使偏置點穩(wěn)定在轉(zhuǎn)換電平的中點，從而使轉(zhuǎn)發(fā)器能正確地恢復(fù)出數(shù)據(jù)。如果輸出信號線233在一段足夠長的時間內(nèi)保持高狀態(tài)或者低狀態(tài)，那么Q1 227的發(fā)射路上的DC偏置電平將最終被調(diào)整到數(shù)據(jù)被保持住的電壓電平，這將引起數(shù)據(jù)傳輸錯誤。這個潛在的問題由送出能確保數(shù)據(jù)信號的轉(zhuǎn)換的曼徹斯特縮碼數(shù)據(jù)來實現(xiàn)。
圖3是圖2中的實施例的一種管型。本實施例中所作的主要改進(jìn)在于主機或者轉(zhuǎn)發(fā)器107決定Q1 315的發(fā)射路輸出端上的偏置電平，在決定該偏置電平時參考了來自主轉(zhuǎn)發(fā)器107的下行連線303以外的偏置電平。其余電路與圖2中的完全相同。
在本實施例中有二個關(guān)鍵部分。第一，使用了數(shù)據(jù)總線中的直流電壓電平來偏置外圍設(shè)備輸出的數(shù)字信號。這樣的偏值消除了來自數(shù)據(jù)信號的環(huán)境特性、電源、地電位、和各個外圍設(shè)備的信號電平的差異。第二，把各個外圍設(shè)備輸出的信號的幅值調(diào)整成一個公共的低幅度信號。通過調(diào)整這個幅度，就能發(fā)現(xiàn)一個既實現(xiàn)總線存取又能實現(xiàn)低EMI和RFI輻射的電壓。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)，包括一根包含至少一條導(dǎo)電通路并且具有一個公共偏置電壓的串行總線，至少第一和第二外圍單元，至少上述的第一外圍單元還包括用來耦合至上述串行總線的裝置，用來要求使用上述串行總線的裝置，用來把數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)送至上述串行總線上的裝置，以及用來產(chǎn)生具有約50%的有效占空比、不超過0.5V的輻度以及最高達(dá)5MH2的轉(zhuǎn)變率的上述數(shù)據(jù)信號的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其中上述的第一外圍單元還包括用來從至少二個電源中的一個取得電功率的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其中上述的串行總線還包括一個第二導(dǎo)電通路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其中至少上述的第一外圍單元還包括用于從上述的串行總線接收數(shù)據(jù)信號的裝置。
5.一種無線電話，包括一個轉(zhuǎn)發(fā)器，一個用來傳送數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)總線和至少一個外圍設(shè)備，上述的數(shù)據(jù)信號具有約50%的有效占空比，上述數(shù)據(jù)總線還包括用于在上述的轉(zhuǎn)發(fā)器和上述的至少一個外圍設(shè)備至少傳送數(shù)據(jù)的裝置，上述的轉(zhuǎn)發(fā)器具有第一地電位，上述的外圍設(shè)備具有第二地電位，用來產(chǎn)生幅度小于0.5V，轉(zhuǎn)換率大于1MH2的數(shù)據(jù)的裝置，用于接受上述的至少一個外圍設(shè)備中的第一外圍設(shè)備的第一輸入信號電壓電平和接受上述的至少一個外圍設(shè)備中的第二外圍設(shè)備的第二輸入信號電壓電平的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的無線電話，其中數(shù)據(jù)總線還包括用于通知上述的轉(zhuǎn)發(fā)器上述的至少一個外圍設(shè)備的存在情況的裝置。
7.一種總線接口裝置，具有一個第一端和一個第二端，上述的第一端與一根數(shù)據(jù)總線相連，上述的第二端與至少一個輸入端和一個第一外圍設(shè)備的至少一個輸出端相連，上述的數(shù)據(jù)總線接受幅度不超過0.5V的第一數(shù)據(jù)信號，上述的至少一個輸出端產(chǎn)生一個第二信號，上述的至少一個輸入端與數(shù)據(jù)總線相連，該總線接口裝置包括用來偏置與數(shù)據(jù)總線相耦合的第二信號的裝置，用來把第二信號的幅度調(diào)整到一個與一個濾波裝置有關(guān)的預(yù)定電平的裝置，以及用來響應(yīng)于上述的第二信號，用來訪問與上述的調(diào)整裝置相連的上述數(shù)據(jù)總線并與之相連的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的總線接口裝置，其中上述的偏置裝置還包括一個具有一個基板、一個發(fā)射極和一個集電極的第一晶體管，上述的集電極與一個第一電壓電平相連，而上述的發(fā)射極與一個第二電壓電平相連;一個具有一個第一端和一個第二端的第二電容，上述的第二端與上述的第二電壓電平相連;一個具有一個第一端和一個第二端的電阻器，上述的第一端與該數(shù)據(jù)總線相連，上述的第二端與上第第二電容的第一端和上述第一晶體管的基極相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的總線接口裝置，其中上述的調(diào)整裝置還包括一個具有一個第一端和一個第二端的第三電阻，上述的第一端與上述的濾波裝置相連，一個具有一個第一端和一個第二端的第四電阻，上述的第一端與上述的第三電阻的第二端相連，上述的第二端與上述外圍設(shè)備的至少一個輸出端相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的總線接口裝置，其中上述的訪問裝置還包括一個具有一個基板、一個集電極和一個發(fā)射極的第二晶體管，上述的基板與上述的調(diào)整裝置的第一端相連，上述的集電極與一個第二電壓電平相連，上述的發(fā)射極與上述數(shù)據(jù)總線相連。
全文摘要
本發(fā)明為一種總線接口裝置，該裝置在多個外圈設(shè)備(111)中的一個與一根數(shù)據(jù)總線之間提供接口。數(shù)據(jù)總線接口驅(qū)動電路(243)能夠把數(shù)據(jù)偏置到數(shù)據(jù)總線(109)的電壓電平，接收具有不同幅度的數(shù)據(jù)信號(233)。并且不受由于感應(yīng)的噪聲、不同的環(huán)境條件造成的地電壓的差異的影響。數(shù)據(jù)總線接口驅(qū)動電路(243)能傳送超過1MHz轉(zhuǎn)換率的數(shù)據(jù)，并具有較低的EMI和RFI輻射。
文檔編號H04M11/00GK1067541SQ9210137
公開日1992年12月30日 申請日期1992年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1991年3月4日
發(fā)明者杰耶什·M·帕特爾, 杰弗里·W·特里普, 伯納德·L·尼奇 申請人:莫托羅拉公司