用于总线系统的发送/接收装置和用于减小总线系统中的线路传导的发射的方法转让专利

申请号 : CN202080079678.7

文献号 : CN114651425B

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相似专利:

发明人 : S·沃克尔S·斯蒂格曼

申请人 : 罗伯特·博世有限公司

摘要 :

提供了一种用于总线系统(1)的发送/接收装置(12;12A)和一种用于减小在不同比特状态之间转换时的振荡趋势的方法。所述发送/接收装置(12;12A)包括用于将发送信号(TxD)发送到所述总线系统(1)的总线(40)的第一总线芯线(41)并且用于将所述发送信号(TxD)作为反相信号发送到所述总线(40)的第二总线芯线(42)的发送级(122;122A),以及用于减小出现在所述总线芯线(41、42)上的总线信号(CAN_H、CAN_L)的不对称性的不对称性减小模块(15;15A),其中所述不对称性减小模块(15;15A)具有极性变换二极管(154),所述极性变换二极管的阴极与所述发送级(122;122A)的反极性二极管(1222)的阴极连接,其中所述不对称性减小模块(15;15A)被设计为将所述极性变换二极管(154)的阴极的电位切换到大于或等于隐性总线状态(401)的电平的电位,并且其中所述发送级(122;122A)被设计为,如此产生用于所述发送信号(TxD)的两种总线状态(401、402),使得所述隐性总线状态(401)能够被显性总线状态(402)改写。

权利要求 :

1.用于总线系统(1)的发送/接收装置(12;12A),所述发送/接收装置包括用于将发送信号(TxD)发送到所述总线系统(1)的总线(40)的第一总线芯线(41)并且用于将所述发送信号(TxD)作为反相信号发送到所述总线(40)的第二总线芯线(42)的发送级(122;122A),以及用于减小出现在所述总线芯线(41、42)上的总线信号(CAN_H、CAN_L)的不对称性的不对称性减小模块(15;15A),其中所述不对称性减小模块(15;15A)具有极性变换二极管(154),所述极性变换二极管的阴极与所述发送级(122;122A)的反极性二极管(1222)的阴极连接,其中所述不对称性减小模块(15;15A)被设计为将所述极性变换二极管(154)的阴极的电位切换到大于或等于隐性总线状态(401)的电平的电位,并且其中所述发送级(122;122A)被设计为,如此产生用于所述发送信号(TxD)的两种总线状态(401、402),使得所述隐性总线状态(401)能够被显性总线状态(402)改写。

2.根据权利要求1所述的发送/接收装置(12),其中,所述不对称性减小模块(15)具有与所述极性变换二极管(154)串联的电阻(151)和开关(152)。

3.根据权利要求2所述的发送/接收装置(12A),所述发送/接收装置还具有用于调整所述电阻(151)的值的调整电路(155),以减少出现在所述总线芯线(41、42)上的总线信号(CAN_H、CAN_L)的不对称性的持续时间。

4.根据权利要求1所述的发送/接收装置(12A),其中,所述不对称性减小模块(15A)具有与所述极性变换二极管(154)串联的反极性电流调整块(151A)和开关(152)。

5.根据权利要求4所述的发送/接收装置(12A),其中,所述反极性电流调整块(151A)被设计为自身电阻值可调的可调电阻。

6.根据权利要求4所述的发送/接收装置(12A),其中,所述反极性电流调整块(151A)具有至少一个CMOS电流镜。

7.根据前述权利要求中任一项所述的发送/接收装置(12;12A),所述发送/接收装置还具有用于在接通所述不对称性减小模块(15;15A)之后这预定持续时间(TE)结束后关断所述不对称性减小模块(15;15A)的逻辑电路(153)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的发送/接收装置(12A),所述发送/接收装置还具有调整电路(155),以调整接通所述不对称性减小模块(15;15A)的时间点和持续时间(T_E)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的发送/接收装置(12A),其中,所述调整电路(155)被设计为,观察所述极性变换二极管(154)的阴极电压的变化过程以调节所述不对称性。

10.根据权利要求8所述的发送/接收装置(12A),其中,所述调整电路(155)被设计为,改变在连接端(150)处馈入所述不对称性减小模块(15A)的电压的值,以将所述极性变换二极管(154)的阴极电压切换到大于或等于隐性总线状态(401)的电平的电位。

11.根据前述权利要求中任一项所述的发送/接收装置(12A),其中,所述调整电路(155)被设计为,观察在所述发送级(122)上其用于所述总线芯线(41、42)的连接端处所述总线信号(CAN_H、CAN_L)的变化过程以调节所述不对称性。

12.根据前述权利要求中任一项所述的发送/接收装置(12;12A),其中,所述发送/接收装置(12;12A)被设计用于,发送和接收根据CAN FD协议的消息(45、47)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的发送/接收装置(12;12A),其中,所述不对称性减小模块(15;15A)被设计为,使得只有当所述发送级(122;122A)将消息(45;47)发送到所述总线(40)上时才激活所述不对称性减小模块(15;15A)。

14.总线系统(1),所述总线系统具有:

总线(40),以及

至少两个用户站(10;20;30),所述至少两个用户站经由所述总线(40)相互连接,使得所述至少两个用户站能够相互通信,其中所述至少两个用户站(10;20;30)中的至少一个用户站具有根据前述权利要求中任一项所述的发送/接收装置(12;12A)。

15.用于减小总线系统中的线路传导的发射的方法,其中所述方法利用用于总线系统(1)的发送/接收装置(12;12A)来执行,所述发送/接收装置具有发送级(122;122A)和不对称性减小模块(15;15A),其中所述方法具有以下步骤:使用所述发送级(122;122A)将发送信号(TxD)发送到所述总线系统(1)的总线(40)的第一总线芯线(41)上,使用所述发送级(122;122A)将所述发送信号(TxD)作为反相信号发送到所述总线(40)的第二总线芯线(42)上,以及使用所述不对称性减小模块(15;15A)减小所述总线芯线(41、42)上出现的总线信号(CAN_H、CAN_L)的不对称性,其中所述不对称性减小模块(15;15A)具有极性变换二极管(154),所述极性变换二极管的阴极与所述发送级(122;122A)的反极性二极管(1222)的阴极连接,其中所述不对称性减小模块(15;15A)将所述极性变换二极管(154)的阴极的电位切换到大于或等于隐性总线状态(401)的电平的电位,并且其中所述发送级(122;122A)如此产生用于所述发送信号(TxD)的两种总线状态(401、

402),使得所述隐性总线状态(401)能够被显性总线状态(402)改写。

说明书 :

用于总线系统的发送/接收装置和用于减小总线系统中的线

路传导的发射的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于总线系统的发送/接收装置和一种用于减小总线系统中的线路传导的发射的方法。所述总线系统特别是CAN和/或CAN FD总线系统。所述发送/接收装置特别是可以用在CAN或CAN FD总线系统中。

背景技术

[0002] 在总线系统中,包含在字节或比特中的信息或数据作为消息经由总线在总线用户之间传输。这些信息在此由不同的比特状态或电压状态表示。在经由总线系统的总线传输消息时,不同的比特状态导致不同的总线状态。视总线系统而定,对于消息或数据传输来说存在不同的传输协议。
[0003] 例如,在CAN总线系统的情况下借助于CAN和/或CAN FD协议传输消息,就如在ISO‑11898‑1:2015标准中作为使用CAN FD的CAN协议规范而描述的那样。CAN总线系统当今广泛用于传感器与控制设备之间的通信,其中CAN FD目前处于导入阶段。CAN总线系统通常在运输工具或自动化设施等中得以使用,用于各个总线用户之间的通信。
[0004] 为了CAN总线系统中进行数据传输要求遵守预定参数。除了遵守功能参数外,还考虑辐射(发射)、抗干扰性(DPI,Direct Pin Injection(直接引脚注入))和静电放电防护(ESD=electrostatic discharge(静电放电))。
[0005] 根据150ohm方法(IEC 61967‑4,集成电路,电磁放射测量,150kHz至1GHz——第4部分:传导发射测量——1/150直接耦合方法)并根据IEC 62228(CAN收发器的EMC评估)而进行CAN或CAN FD收发器或者CAN或CAN FD发送/接收装置的线路传导的发射的测量。在发射测量中,评价在总线线路的针对信号CAN_H和CAN_L的这两个总线芯线上形成的经分压的交流电压信号。
[0006] 在文献“IEC TS 62228 Integrated circuits ‑ EMC evaluation of CAN transceivers”中对在EMV测量情况下的结构进行了规定说明。在此,三个发送/接收装置在同一个CAN总线上利用共同的60欧姆终端电阻和输出耦合网络而得以运行。这些发送/接收装置之一发送了发送信号,其他发送/接收装置处于相同的运行模式但不发送显性比特或不发送显性信号状态,从而所述其他发送/接收装置的发送信号为高=隐性。所产生的显性总线状态可以改写所产生的隐性总线状态。
[0007] 问题是:尽管与500kbit/s情况下的经典CAN相比而言在具有2Mbit/s和5Mbit/s的CAN FD的情况下比特率要高出4或10倍,然而在CAN FD的情况下也应遵守与在CAN的情况下相同的发射极限。这对于满足关于遵守用于线路传导的发射的参数的要求提出了巨大挑战,使用迄今为止的措施无法解决或无法令人满意地解决这个挑战。

发明内容

[0008] 因此,本发明的任务是提供解决了上述问题的一种用于总线系统的发送/接收装置和一种用于减小总线系统中的线路传导的发射的方法。特别地,应当提供一种用于总线系统的发送/接收装置和一种用于减小总线系统中的线路传导的发射的方法,它们可以对称地设计用于信号CAN_H、CAN_L的总线线路上的电压变化过程,以由此减小线路传导的发射。
[0009] 该任务通过具有权利要求1的特征的用于总线系统的发送/接收装置来解决。所述发送/接收装置包括:用于将发送信号发送到所述总线系统的总线的第一总线芯线并且用于将所述发送信号作为反相信号发送到所述总线的第二总线芯线的发送级,以及用于减小出现在所述总线芯线上的总线信号的不对称性的不对称性减小模块,其中不对称性减小模块具有极性变换二极管,所述极性变换二极管的阴极与所述发送级的反极性二极管的阴极连接,其中所述不对称性减小模块被设计为将所述极性变换二极管的阴极的电位切换到大于或等于隐性总线状态的电平的电位,并且其中所述发送级被设计为,如此产生用于所述发送信号的两种总线状态,使得所述隐性总线状态能够被显性总线状态改写。
[0010] 利用所描述的发送/接收装置来避免总线线路的总线芯线CAN_H、CAN_L上电压的强烈不对称的变化过程,这种强烈不对称的变化过程在发送/接收装置的发送级中由必要的反极性二极管所引起。用于每个总线芯线CAN_H、CAN_L的反极性二极管是必需的,以便针对在CAN‑FD要求的‑27V到40V之间的最大出现电压(最大额定值)防止总线芯线CAN_H、CAN_L上的不期望的通过电流。当从显性总线状态变为隐性总线状态时,发送/接收装置可以防止由于必需的反极性二极管而引起的寄生反向恢复效应,所述效应导致总线芯线的强烈不对称的变化过程。寄生反向恢复效应通过如下寄生二极管而产生,所述寄生二极管在用于所述反极性二极管的集成电路中相对于半导体衬底而形成。这导致与pnp晶体管的行为对应的行为,其中该pnp晶体管的n掺杂的基极由共同的阴极形成。在此背景下,用于实现反极性二极管的集成部件也称为寄生双极晶体管。
[0011] 此外,当显性总线状态变到隐性总线状态(也称为显性‑隐性转换)时,利用所描述的发送/接收装置还可以达成:强烈减少用于信号CAN_L的总线芯线上的叠加寄生电流。
[0012] 所描述的发送/接收装置的另一个优点还在于,由于附加的反极性二极管,在任何时间点都不会主动驱动隐性电平。特别是与诸如“归零”的另一种替代方案相比这是一个很大的优势,其中在该替代方案中主动施加用于显性‑隐性转换的电压。
[0013] 总体而言,使用所描述的发送/接收装置可以在显性‑隐性转换期间达成:增加这两个总线芯线CAN_H、CAN_L上电压的对称性。此外可以实现:增加这两个总线芯线CAN_H、CAN_L关于其阻抗方面的对称性。
[0014] 结果可以实现辐射水平、特别是干扰辐射的巨大改善,特别是改善几个dBμV。
[0015] 由此减少线路传导的发射并改善发送/接收装置的电磁兼容性(EMV)。本发明有助于减少在CAN FD比特率情况下发送/接收装置的发射,并对于遵守极限值做出重大贡献。
[0016] 当使用通常具有为100μH的电感值的共模扼流圈时,发送/接收装置的效果特别有利,因为在所述共模扼流圈的情况下使用传统的发送/接收装置会出现特别强的过高的辐射水平。
[0017] 在从属权利要求中描述了发送/接收装置的有利的其他设计。
[0018] 根据一个实施例,所述不对称性减小模块具有与所述极性变换二极管串联的电阻和开关。此外,可以存在用于调整所述电阻的值的调整电路,以减少出现在总线芯线上的总线信号的不对称性的持续时间。
[0019] 根据另一实施例,所述不对称性减小模块具有与所述极性变换二极管串联的反极性电流调整块和开关。在此,反极性电流调整块可以被设计为自身电阻值可调的可调电阻。替代地,反极性电流调整块具有至少一个CMOS电流镜。
[0020] 所述发送/接收装置还可以具有用于在接通所述不对称性减小模块之后在预定持续时间结束后关断不对称性减小模块的逻辑电路。
[0021] 可设想:发送/接收装置还具有调整电路,以调整接通不对称性减小模块的时间点和持续时间。
[0022] 调整电路可以被设计为,观察所述极性变换二极管的阴极电压变化过程以调节所述不对称性。在此,调整电路可以被设计为,改变在连接端处馈入所述不对称性减小模块的电压的值,以将极性变换二极管的阴极电压切换到大于或等于隐性总线状态的电平的电位。
[0023] 附加地或替代地,所述调整电路被设计为,观察在所述发送级上其用于所述总线芯线的连接端处总线信号的变化过程以调节所述不对称性。
[0024] 所述发送/接收装置可以被设计用于发送和接收根据CAN FD协议的消息。
[0025] 可选地,所述不对称性减小模块被设计为,使得只有当所述发送级将消息发送到总线上时才激活所述不对称性减小模块。
[0026] 上述发送/接收装置可以是总线系统的一部分,该总线系统具有总线和至少两个用户站,所述至少两个用户站经由所述总线如此相互连接,使得所述至少两个用户站能够相互通信。在此,所述至少两个用户站中的至少一个用户站具有上述发送/接收装置。
[0027] 上述任务还通过具有权利要求15的特征的用于减小总线系统中的线路传导的发射的方法来解决。该方法利用用于总线系统的发送/接收装置来执行,所述发送/接收装置具有发送级和不对称性减小模块,其中所述方法具有以下步骤:使用所述发送级将发送信号发送到所述总线系统的总线的第一总线芯线上,使用所述发送级将所述发送信号作为反相信号发送到所述总线的第二总线芯线上,以及使用所述不对称性减小模块减小所述总线芯线上出现的总线信号的不对称性,其中所述不对称性减小模块具有极性变换二极管,所述极性变换二极管的阴极与所述发送级的反极性二极管的阴极连接,其中所述不对称性减小模块将所述极性变换二极管的阴极的电位切换到大于或等于隐性总线状态的电平的电位,并且其中所述发送级如此产生用于所述发送信号的两种总线状态,使得所述隐性总线状态能够被显性总线状态改写。
[0028] 该方法提供了与上述关于所述发送/接收装置所提及的相同的优点。
[0029] 本发明的其他可能的实现方案还包括上面或下面关于实施例描述的特征或实施方式的未明确提及的组合。在此,本领域技术人员还将添加个别方面作为对本发明的相应基本形式的改进或补充。

附图说明

[0030] 下面参考附图并基于实施例更详细地描述本发明。
[0031] 图1示出了根据第一实施例的总线系统的简化框图;
[0032] 图2示出了根据第一实施例的总线系统的发送/接收装置的电路图;
[0033] 图3示出了在不对称性减小模块未接通时图2的发送/接收装置中总线信号CAN_H和CAN_L的电压U的时间变化过程;
[0034] 图4示出了在不对称性减小模块接通时图2的发送/接收装置中总线信号CAN_H和CAN_L的电压U的时间变化过程;和
[0035] 图5示出了根据第二实施例的总线系统的发送/接收装置的电路图。
[0036] 在图中,相同或具有相同功能的元件被配有相同的附图标记,除非另有说明。

具体实施方式

[0037] 图1示出了总线系统1,该总线系统1例如可以至少逐区段地是CAN总线系统、CAN‑FD总线系统等。总线系统1可以用在运输工具、特别是机动车辆、飞机等中,或者用在医院等中。
[0038] 在图1中,总线系统1具有大量用户站10、20、30,这些用户站分别连接到具有第一总线芯线41和第二总线芯线42的总线40。总线芯线41、42也可以称为CAN_H和CAN_L,并且用于在针对发送状态下的信号而产生了隐性电平或输入耦合了显性电平之后进行电信号传输。信号形式的消息45、46、47可以经由总线40在各个用户站10、20、30之间传输。用户站10、20、30例如是机动车辆的控制设备或显示设备。
[0039] 如图1所示,用户站10、30分别具有通信控制装置11和发送/接收装置12。发送/接收装置12分别包括不对称性减小模块15。相反,用户站20具有通信控制装置11和发送/接收装置13。用户站10、30的发送/接收装置12和用户站20的发送/接收装置13分别直接连接到总线40,即使这在图1中未示出。
[0040] 通信控制装置11用于控制相应用户站10、20、30经由总线40与连接到总线40的用户站10、20、30中的其他用户站的通信。发送/接收装置12用于发送信号形式的消息45、47并且在此过程中使用不对称性减小模块15,如稍后更详细描述的那样。通信控制装置11特别是可以像是传统的CAN‑FD控制器和/或CAN控制器那样得以实施。发送/接收装置13特别是可以像是传统的CAN收发器和/或CAN‑FD收发器那样得以实施。发送/接收装置13特别是可以像是传统的CAN收发器。
[0041] 图2示出了用户站10的基本结构,特别是其具有不对称性减小模块15的发送/接收装置12。用户站30以与用户站10相同的方式构建。
[0042] 发送/接收装置12具有发送驱动器121和发送级122以及不对称性减小模块15。此外,发送/接收装置12具有接收级123,但在图2中为简化附图未更详细地示出该接收级。
[0043] 发送/接收装置12连接到总线40,更准确地说连接到总线40的用于CAN_H的第一总线芯线41和用于CAN_L的第二总线芯线42。经由连接端43为第一和第二总线芯线41、42进行电压供应,特别是CAN_SUPPLY。到地或CAN_GND的连接端经由连接端44实现。可选地在第一和第二总线芯线41、42之间连接了也称为Common‑Mode‑Choke的共模扼流圈48。共模扼流圈48起到保护发送/接收装置12免受过电压、特别是不希望的静电放电(ESD=Electrostatic Discharge)影响的作用。第一和第二总线芯线41、42以终端电阻器49终止。
[0044] 第一和第二总线芯线41、42在发送/接收装置12中与发送级122连接,发送级122也被称为传送器。此外,第一和第二总线芯线41、42在发送/接收装置12中与接收级123连接,所述接收级123也称为接收器。为此,接收级123与常规一样具有与总线40连接的接收比较器,即使为了简单起见在图2中也没有更详细地示出。
[0045] 如以常规方式常见的那样经由连接端111进行:用于驱动来自通信控制装置11的数字发送信号TxD的准确连接。此外,如以常规方式常见的那样经由连接端112进行:用于驱动从发送/接收装置12到通信控制装置11的接收信号RxD的连接。因此为了简单起见,该连接未在图2中示出。利用接收级123根据从总线芯线41、42接收的信号而产生了所述数字接收信号RxD。
[0046] 根据图2,发送级122连接到用于第一和第二总线芯线41、42的信号的传统驱动器121。此外,不对称性减小模块15连接到发送级122。发送级122具有传统的半导体元件、用于第一总线芯线41或信号CAN_H的反极性二极管1221、用于第二总线芯线42或信号CAN_L的反极性二极管1222。此外,在运行中形成发送级122的半导体衬底的寄生衬底二极管1223。用于第二总线芯线42或信号CAN_L的反极性二极管1222的阴极和寄生衬底二极管1223的阴极相互连接。反极性二极管1222的阳极接地或与地连接。
[0047] 不对称性减小模块15包括用于具有电压VReverse的电压源V的连接端150、电阻151、开关152、逻辑电路153和二极管154,二极管154也可以称为极性变换二极管。
[0048] 极性变换二极管154的阴极与针对第二总线芯线42或信号CAN_L所设置的反极性二极管1222的阴极连接,并且与寄生衬底二极管1223的阴极连接。极性变换二极管154的阳极与开关152的输出端连接。
[0049] 开关152用于借助于逻辑电路153接通或关闭不对称性减小模块15。在此,电阻151产生从连接端150经由开关152到极性变换二极管154的阴极的通过电流。开关152在图2中实施为晶体管。该晶体管例如可以是金属绝缘体场效应晶体管。特别地,该晶体管是金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)或实施为也称为IGFET的具有绝缘栅的场效应晶体管。
[0050] 因此,不对称性减小模块15除了逻辑电路153外还包括电阻151、开关152和二极管154,它们以所提到的顺序串联连接,如图3所示。
[0051] 图3示出了当不对称性减小模块15未通过逻辑电路153接通并且因此未激活时图2的总线芯线41、42上的信号CAN_H和CAN_L的电压变化过程。对应于TxD输入端111处的激励,驱动器1221和发送级1222驱动显性总线状态402。在这种状态下,在图2的电路的情况下,从输入端43处的CAN_SUPPLY经由电阻49(即总线负载RL)到用于CAN_GND的连接端44的电流路径是闭合的,从而在发送/接收装置12中在用于总线芯线41、42的总线输出端CAN_H和 CAN_L处出现图3中所示的状态401、402的电平。信号CAN_L作为至CAN_H的反相信号产生。在图3的示例中,示出了信号CAN_H和CAN_L从隐性总线状态401到显性总线状态402并再次回到隐性总线状态401的转变。在比特持续时间T_B之后从显性总线状态402切换到隐性总线状态401。显性总线状态402被如此产生,使得显性总线状态402可以改写隐性总线状态401。
[0052] 从图3可以清楚地看出,在从显性总线状态402切换到隐性总线状态401之后,出现了信号CAN_H和CAN_L的不对称性RR。不对称性RR是由于发送级122的寄生PNP晶体管的基极中的反向恢复效应而出现的,所述反向恢复效应通过寄生二极管1223产生。换言之,不对称性RR是信号CAN_H和CAN_L在从显性总线状态402变为隐性总线状态401之后的电平偏移。
[0053] 反向恢复效应的原因以及由此引起的不对称性RR的原因在于,当在发送级122中从显性总线状态402变为隐性总线状态401时,针对CAN_H和CAN_L信号的连接端的电流路径中断,从而出现CAN_H和CAN_L到隐性总线状态401的电压变化过程。在该转变期间,在CAN_L路径中,反极性二极管1222的阴极与用于CAN_GND的连接端44相比而言变得是高阻的。在反极性二极管1222的阴极电压上升到低于反极性二极管1222的正向电压的时间点,载流子还继续留在共同的n掺杂阴极(PNP晶体管的基极)中。这些载流子只能作为重组电流引出。在该重组时间期间,还留有从CAN_L到发送级122的半导体衬底、特别是硅衬底的通过电流。该通过电流引起:与针对信号CAN_H的连接端处的电压相比,针对信号CAN_L的连接端处的电压明显更晚地并且以明显不同的变化过程而达到隐性总线状态401,正如图3中的不对称性RR所示的那样。
[0054] 在从显性总线状态到隐性总线状态的转变期间,作为共模信号应在总线芯线41、42上观察到信号CAN_H和CAN_L的这种电平偏移,并且该电平偏移对线路传导的发射具有很大贡献。这种效应在CAN总线40上可选地使用共模扼流圈48的情况下具有特别显著的影响。
所述电平偏移在这里充当扼流圈电感的激励,并且由此引起总线芯线41、42上的共模振荡(振铃),结果导致发射电平剧烈增高。
[0055] 这里描述的效应原则上出现在所有如下CAN‑FD系统中,所述CAN‑FD系统以利用深槽隔离(=DTI=Deep Trench Isolation)的智能电源技术的方式被制成,并且对于所述CAN‑FD系统而言发送级122的反极性二极管1221、1222由高压组件实现。
[0056] 图4示出了当不对称性减小模块15通过逻辑电路153和开关152而被接通并因此激活时总线芯线41、42上的信号CAN_H和CAN_L的电压变化过程。在图4的示例中,与图3中一样示出了信号CAN_H和CAN_L从隐性总线状态401到显性总线状态402并且再次回到隐性总线状态401的转变。逻辑电路153特别是在预定持续时间T_E结束之后或最多在一个隐性比特的持续时间之后再次关断开关152。一个隐性比特的持续时间可以等于持续时间T_B,即等于一个显性比特的持续时间。
[0057] 因此,不对称性减小模块15引起:通过CAN_L路径中反极性二极管1222的极性变换来最小化有问题的反向恢复效应。这是通过利用不对称性减小模块15将反极性二极管1222的阴极切换到如下电位而实现的,所述电位大于或等于信号CAN_L的隐性状态401的电平或信号CAN_L的隐性电平。通过这种方式,重组电流主要由不对称性减小模块15的电路提供,并且不再通过针对总线信号CAN_L的连接端处的总线芯线42提供。结果,通过该极性变换,CAN_L总线芯线42上的反向恢复作用的持续时间被缩短,并且因此使电压变化过程相对于总线芯线41上的信号CAN_H而言被对称化。
[0058] 借助于电阻151,电流在上述极性变换期间受到限制。对于大于电压VReverse的电平的CAN_L处的电压电平,二极管154同样用作反极性二极管。为此,最大值(最大额定值)为40V,如在针对CAN的规范中所规定的。
[0059] 在总线系统1的运行中,图2的逻辑电路153检测何时从显性总线状态402切换到隐性总线状态401。如果要进行从显性总线状态402到隐性总线状态401的切换,则逻辑电路153切换晶体管152以执行前述的反极性二极管1222的阴极到如下电位的切换,其中所述电位大于或等于信号CAN_L的隐性状态401的电平。在预定持续时间T_E之后或最多在一个隐性比特的持续时间之后,逻辑电路153再次关断晶体管152。
[0060] 通过上述结构,不对称性减小模块15具有如下优点:在任何时间点都不会主动驱动信号CAN_L的隐性状态401的隐性电平。
[0061] 因此利用发送/接收装置12执行用于减小总线系统1中线路传导的发射的方法。利用不对称性减小模块15显著抑制并由此减小由于不同总线状态之间转变引起的振荡或发射。
[0062] 根据第一实施例的修改方案,用户站20还具有发送/接收装置12而不是发送/接收装置13。在这种情况下,发送/接收装置12的前述功能对于所述总线系统的所有用户站10、20、30特别是根据需要而定地都是激活的。
[0063] 根据第一实施例的另一修改方案,可以将不对称性减小模块15设计为使得仅在发送级122将消息45发送到总线40上时才激活不对称性减小模块15。
[0064] 图5示出了发送/接收装置12A的基本结构,与图2不同,该发送/接收装置具有根据第二实施例的不对称性减小模块15A。除了以下描述的差异之外,总线系统1和发送/接收装置12A以与之前根据针对总线系统1和发送/接收装置12的前述实施例或其修改方案所描述的相同的方式构建。
[0065] 不对称性减小模块15A具有反极性电流调整块151A而不是电阻151。此外,也可选地存在调整电路155。
[0066] 反极性电流调整块151A可以调整反向恢复效应的持续时间以改善相对于信号CAN_H的任何不对称性。特别是应当减少反向恢复效应的持续时间。
[0067] 为此,反极性电流调整块151A可以被设计为可配置或可调整的电阻。替代地,反极性电流调整块151A可以被设计用于限制反极性电流并且借助于CMOS电流镜(CMOS=Complementary metal‑oxide‑semiconductor=互补/彼此补充的金属氧化物半导体)的可调整性。反极性电流调整块151A具有至少一个CMOS电流镜。
[0068] 可选的调整电路155使得反极性电流的相应调整参量能够在运行期间自适应地改变。为此,调整电路155调节二极管154的阴极电压的变化过程。替代地,调整电路155直接调节或跟踪或观察在其用于总线芯线41、42的连接端处总线信号CAN_H和CAN_L的变化过程。
[0069] 不对称性减小模块15A具有以下优点:在图4的信号的情况下,与前面的实施例相比可以实现信号CAN_H、CAN_L的更大对称性。
[0070] 根据第三实施例,不对称性减小模块e15、15A中的至少一个可以被设计为使得反极性的接通时间点和持续时间T_E,即不对称性减小模块e15、15A的接通可由使用者配置。这可以通过在调试或维护发送/接收装置12时输入到软件中来进行。
[0071] 此外,可选的调整电路155可以被设计为使得反极性的接通时间点和持续时间T_E的相应调整参量可以在运行期间自适应地改变。为此,调整电路155调节二极管154的阴极电压的变化过程。替代地,调整电路155直接调节或跟踪或观察在其用于总线芯线41、42的连接端处总线信号CAN_H和CAN_L的变化过程。
[0072] 由此,信号CAN_L的电压变化过程可受到使用者的影响,并能达到信号CAN_L相对于信号CAN_H的更佳对称性。
[0073] 根据第四实施例,不对称性减小模块e15、15A中的至少一个可以被设计为使得连接端150处的反极性电压VReverse的值可以由使用者配置。这可以通过在调试或维护发送/接收装置12时输入到软件中来进行。
[0074] 可配置性考虑了:不对称性减小模块e15、15A的作用机制可以利用不同大小的反极性电压VReverse来实现,其中所述反极性电压至少与总线40上的隐性电平一样大。总线40上的隐性电平典型地为2.5V,这对应于图2或图5的连接端43处CAN_SUPPLY的电压的一半。一种可能的替代方案是选择反极性电压VReverse=CAN_SUPPLY,CAN_SUPPLY典型地为
5V。
[0075] 此外,可选的调整电路155可以被设计为使得连接端150处的反极性电压VReverse的相应调整参量可以在运行期间自适应地改变。为此,调整电路155调节二极管154的阴极电压的变化过程。替代地,调整电路155直接调节或跟踪在其用于总线芯线41、42的连接端处总线信号CAN_H和CAN_L的变化过程。
[0076] 可以借助于反极性电压的大小来影响二极管154的阴极处的电压变化过程的动态性。由此,信号CAN_L的变化过程与信号CAN_H的变化过程相比可以得到调整。其结果是CAN_L信号的电压变化过程可以通过使用者来影响,并且可以实现CAN_L信号相对于CAN_H信号的更好的对称性。
[0077] 根据实施例及其修改方案的不对称性减小模块15、15A、发送/接收装置12、12A、用户站10、20、30、总线系统1以及在其中执行的方法的所有上述设计方案都可以单独得以使用或以所有可能的组合得以使用。附加地,特别是可以设想以下修改方案。
[0078] 借助基于CAN协议的总线系统描述了根据所述实施例和/或其修改方案的上述总线系统1。然而,根据所述实施例和/或其修改方案的总线系统1也可以是其他类型的通信网络。有利的但非必要前提条件的是:在总线系统1中至少在特定的时间段内保证用户站10、20、30对总线线路40的排他的、无冲突的访问。
[0079] 根据所述实施例和/或其修改方案的总线系统1特别是CAN网络或CAN‑HS网络或CAN FD网络或FlexRay网络。然而,所述总线系统1可以是其他串行通信网络。
[0080] 特别地,不对称性减小模块15、15A可以用于LVDS(Low Voltage Differential Signaling,低电压差分信令),这是一种用于高速数据传输的接口标准,其中发送器和接收器经由数据传输链路相互连接。LVDS是根据ANSI/TIA/EIA‑644‑1995而标准化的。
[0081] 用户站10、20、30在根据所述实施例和/或其修改方案的总线系统1中的数量和布置是任意的。特别地,在根据所述实施例和/或其修改方案的总线系统1中可以仅存在用户站10或用户站30。
[0082] 上述实施例的功能和/或其修改方案的功能可以分别在收发器或发送/接收装置12、12A或收发器或CAN收发器或收发器芯片组或CAN收发器芯片组等中实施。附加地或替代地,其可以集成到现有产品中。特别可能的是,所考虑的功能要么在收发器中作为单独的电子模块(芯片)实现,要么嵌入在其中仅存在一个电子模块(芯片)的集成整体解决方案中。