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Title:
BUS INTERFACE AND METHOD FOR COUPLING A BUS DEVICE TO A BUS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/049302
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a bus interface, especially in motor vehicles, for coupling a bus user to a bus that comprises a pair of complementary bus lines (e.g. CAN systems). Said bus interface comprises: a first driver circuit (1, 10, 11) whose input (In1) is coupled to the bus device and whose output (Out1) is coupled to the first bus line (H) of the pair of complementary bus lines (H, L), and a second driver circuit (2, 20, 21), having a function complementary to that of the first driver circuit (1, 10, 11), whose output (Out2) is coupled to the second bus line (L) of the pair of complementary bus lines (H, L), while the input (In2) of the second driver circuit (2, 20, 21) is coupled to the output (Out1) of the first driver circuit (1, 10, 11).

Inventors:
KIEFER HANS-FRIEDRICH (DE)
FIEDLER MATHIAS (DE)
HUEBL JOCHEN (DE)
Application Number:
PCT/DE2001/004407
Publication Date:
June 20, 2002
Filing Date:
November 22, 2001
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
KIEFER HANS-FRIEDRICH (DE)
FIEDLER MATHIAS (DE)
HUEBL JOCHEN (DE)
International Classes:
H04L25/02; (IPC1-7): H04L25/02
Foreign References:
US6111431A2000-08-29
Attorney, Agent or Firm:
Isenbruck, Günter (Pagenberg Dost, Altenburg, Frohwitte, Geissler Isenbruck Theodor-Heuss-Anlage 12 Mannheim, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Busschnittstelle, insbesondere in Kraftfahrzeugen, zum Ankoppeln eines Busteil nehmers an einen Bus mit einem Paar komplementärer Busleitungen (H, L), auf weisend : eine erste Treiberschaltung (1, 10,11), deren Eingang (In l) mit dem Busteilnehmer gekoppelt ist und deren Ausgang (Outl) mit der ersten Busleitung (H) des Paares komplementärer Busleitungen (H, L) gekoppelt ist, und eine zur ersten Treiberschaltung (1, 10,11) komplementär wirkende zweite Treiber schaltung (2,20,21), deren Ausgang (Out2) mit der zweiten Busleitung (L) des Paares komplementärer Busleitungen (H, L) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (In2) der zweiten Treiberschaltung (2,20,21) mit dem Ausgang (Outl) der ersten Treiberschaltung (1, 10,11) gekoppelt ist.
2. Busschnittstelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (In2) der zweiten Treiberschaltung (2,20,21) mit dem Ausgang (Outl) der ersten Trei berschaltung (1, 10,11) über den Mittenabgriffspunkt (UM) eines Spannungsteilers (3,4) verkoppelt ist, der zwischen die beiden Ausgänge (Outl, Out2) der beiden Treiberschaltungen (1, 10,11 ; 2,20,21) geschaltet ist.
3. Busschnittstelle gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Trei berschaltung (2,20,21) als Regler ausgestaltet ist, welcher den Mittenabgriffspunkt (UM) des Spannungsteilers (3,4) potentialmäßig auf einen vorbestimmten Wert re gelt.
4. Busschnittstelle gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die zweite Treiberschaltung (2,20,21) einen Operationsverstärker (2) aufweist.
5. Busschnittstelle gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Treiberschaltung (1, 10,11) am Eingang (Inl) Signale einer Kraftfahr zeugKommunikationskomponente erhält.
6. Busschnittstelle gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bus ein ContollerAreaNetworkBus ist.
7. Verfahren zum Ankoppeln eines Busteilnehmers an einen Bus mit einem Paar komplementärer Busleitungen (H, L), wobei der Busteilnehmer mit dem Eingang (Inl) einer ersten Treiberschaltung (1, 10,11) gekoppelt wird und der Ausgang (Outl) der ersten Treiberschaltung (1, 10,11) mit der ersten Busleitung (H) des Paares komplementärer Busleitungen (H, L) gekop pelt wird und der Ausgang (Out2) der zur ersten Treiberschaltung (1, 10,11) komplementär wir kende zweite Treiberschaltung (2,20,21) mit der zweiten Busleitung (L) des Paares komplementärer Busleitungen (H, L) gekoppelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (In2) der zweiten Treiberschaltung (2,20,21) mit dem Ausgang (Outl) der ersten Treiberschaltung (1, 10,11) gekoppelt wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (In2) der zweiten Treiberschaltung (2,20,21) mit dem Ausgang (Outl) der ersten Treiber schaltung (1, 10,11) über den Mittenabgriffspunlçt (UM) eines Spannungsteilers (3, 4) verkoppelt ist, der zwischen die beiden Ausgänge (Outl, Out2) der beiden Trei berschaltungen (1, 10,11 ; 2,20,21) geschaltet ist.
9. Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Trei berschaltung (2,20,21) als Regler (20,21) wirkt, welcher den Mittenabgriffspunkt (UM) des Spannungsteilers (3,4) potentialmäßig auf einen vorbestimmten Wert re gelt.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, die zweite Treiberschaltung (2,20,21) als Operationsverstärker wirkt.
11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Treiberschaltung (1, 10,11) am Eingang (Inl) Signale einer Kraftfahrzeug Kommunikationskomponente erhält.
12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Bus ein ContollerAreaNetworkBus ist.
Description:
Busschnittstelle und Verfahren zum Ankoppeln eines Busteilnehmers an einen Bus Technisches Gebiet Die Erfindung bezieht sich auf eine Busschnittstelle gemäß dem Oberbegriff des An- spruchs 1 sowie auf ein Verfahren zum Ankoppeln eines Busteilnehmers an einen Bus ge- mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Stand der Technik Busschnittstellen bzw. Ankopplungsverfahren sind z. B. für einen Controller-Area- Network-Bus (CAN-Bus) in Kraftfahrzeugen bekannt. Ein solcher Bus weist ein Paar von Busleitungen auf, dessen eine Busleitung im Zeitverlauf einen zur anderen Busleitung je- weils komplementären Signalpegel aufweisen soll. Die Busschnittstellen dienen zur ge- genphasigen Ankopplung von Busteilnehmern wie z. B. Kommunikationskomponenten, Systemen und/oder Subsystemen den Bus. Bekannt ist eine Busschnittstelle mit einem Paar von Treiberschaltungen, und zwar einer ersten Treiberschaltung, deren Ausgang mit der ersten Busleitung gekoppelt ist, und einer zur ersten Treiberschaltung komplementär ar- beitenden zweiten Treiberschaltung, deren Ausgang mit der zweiten Busleitung gekoppelt ist. Hierbei weist jede Treiberschaltung ein Schaltelement auf, wobei das eine als p-Kanal- Transistor und das andere als n-Kanal-Transistor realisiert ist.

Bei einer solchen Busschnittstelle sind die Eingänge beider Treiberschaltungen mit dem Busteilnehmer gekoppelt. Durch ein Invertierglied an einem der beiden Eingänge wird eine gegenphasige Ansteuerung der beiden Treiberschaltungen bewirkt. Jedoch führt die so aus- gestaltete gegenphasige Ansteuerung der beiden Treiberschaltungen wegen Laufzeitunter- schieden, Unterschiedlichkeit der jeweils verwendeten p-bzw. n-Kanal-Transistoren und/oder Bauteiletoleranzen zu Phasenverschiebung und Asymmetrie zwischen den Aus- gangssignalen der beiden Treiberschaltungen. Infolgedessen besteht die Gefahr, daß die Ausgangssignale nicht genügend präzise gegenphasig sind, was u. a. zu erhöhter hochfre- quenter Abstrahlung auf den Ausgängen und den Busleitungen führt Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Busschnittstelle mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demge- genüber den Vorteil, daß aufgrund der Verwendung des Ausgangssignals der ersten Trei-

berschaltung zur Ansteuerung der zweiten Treiberschaltung eine besser ausgeprägte Ge- genphasigkeit der beiden Ausgangssignale erzielt werden kann. Der Spannungshub der Ausgangssignale kann konstant gehalten werden. Somit wird die hochfrequente Abstrah- lung vermindert.

Vorteilhaft ist es desweiteren, zur Ansteuerung der zweiten Treiberschaltung einen Span- nungsteiler zwischen den Ausgängen der Treiberschaltungen vorzusehen und die Mitten- spannung abzugreifen. Die zweite Treiberschaltung kann als Regelkreis ausgestattet sein, welcher die Mittenspamung des Spannungsteilers auf einen vorbestimmten Wert, insbe- sondere auf die Hälfte der Versorgungsspannung ausregelt. Die zweite Treiberschaltung ist vorteilhafterweise durch einen Operationsverstärker gebildet. Bei dem Bus kann es sich, wie in Kraftfahrzeugen heute üblich, um einen CAN-Bus handeln, der insbesondere ein serieller Bus ist. Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zum Ankoppeln eines Busteil- nehmers an einen Bus.

Vorteilhaft ist auch die Verwendung eines Differenzverstärkers mit einem Differenzaus- gang, der nur bei einem Empfangssignal aktiviert wird.

Zeichnung Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles und der Zeichnung näher erläu- tert.

In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemäße Busschnittstelle, Fig. 2A ein Zeitdiagramm von Signalverläufen in einer Busschnittstelle des Standes der Technik und Fig. 2B ein Zeitdiagramm von Signalverläufen in der erfindungsgemäßen Busschnitt- stelle.

Ausführungsbeispiel Die Busschnittstelle gemäß Fig. 1 ist dazu bestimmt, zwischen einen Busteilnehmer (nicht dargestellt) am Eingang Inl und einen Bus mit den Leitungen H, L an den Ausgängen Outl, Out2 geschaltet zu werden.

Bei dem Bus handelt es sich typischerweise um einen seriellen Controller-Area-Network- Bus, wie er in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird. Der Bus weist zwei komplementäre Lei- tungen H, L auf, deren Signalpegel zueinander gegenphasig sein sollen, d. h. wenn das Si- gnal auf der einen Busleitung niederpegelig ist, soll das Signal auf der anderen Busleitung hochpegelig sein.

Die Gegenphasiglceit der Signale auf den beiden Busleitungen H, L wird durch zwei Trei- berschaltungen 1, 10,11,2,20,21 gewährleistet. Die erste Treiberschaltung 1, 10,11 mit Schaltelement 1 und Widerständen 10,11 ist eingangsseitig mit dem Busteilnehmer ver- bunden. Ist das Schaltelement 1 leitend, so ist die Ausgangsleitung Outl hochpegelig.

Sperrt das Schaltelement 1, so ist das Ausgangssignal Outl entsprechend niederpegelig.

Die zweite Treiberschaltung 2,20,21 ist eingangsseitig nicht mit dem Busteilnehmer ge- koppelt, sondern erhält an ihrem Eingang In2 ein vom Ausgang Outl der ersten Treiber- schaltung 1, 10,11 stammendes Signal. Das Signal wird in der Mitte eines Spannungstei- lers mit den Widerständen 3,4 abgegriffen, der zwischen die beiden Ausgänge Outl, Out2 geschaltet ist.

Über Widerstände 3,4,5,6 werden die Ruhepegel an den Ausgängen eingestellt. U be- zeichnet die Versorgungsspannung.

Die zweite Treiberschaltung 2,20,21 weist einen Operationsverstärker 2 auf, der so be- schaltet ist, daß er als Regelkreis funktioniert. Der Regelkreis ist mittels Widerstand 20 am invertierenden Eingang und Spannungsquelle 21 am nicht-invertierenden Eingang derart eingestellt, daß die Mittenspannung UM den Spannungsteiler, der durch die beiden Wider- stände 3,4 gebildet wird, auf die halbe Versorgungsspannung U/2 geregelt wird. Steigt also das Ausgangssignal Outl an, so steigt auch die Mittenspannung UM an. Diese Mittenspan- nung UM wird auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 20 rückge- schleift. Als Reaktion auf das Ansteigen der Eingangsspannung am invertierenden Eingang senkt der Operationsverstärker 20 den Spannungspegel am Ausgang Out2 entsprechend ab, wodurch der Pegel UM auf die halbe Versorgungsspannung U/2 gesetzt wird. Sinkt das Ausgangssignal Outl, so kehrt sich der beschriebene Mechanismus um, und das Ausgangs- signal Out2 wird höherpegelig. Damit wird eine Gegenphasigkeit der beiden Ausgangs- signale Outl und Out2 zueinander erzielt.

Da die Treiberschaltung 2,20,21 in Abhängigkeit des Signals am Ausgang Outl der Trei- berschaltung 1, 10, 11 gesteuert wird, wird eine Asynchronität der Ausgangssignale, wie sie durch Laufzeitunterschiede und Bauteiletoleranzen in den beiden Treiberschaltungen verursacht wird, minimiert. Dies führt zu besser ausgeprägter Gegenphasigkeit und gerin- gerer hochfrequenter Abstrahlung der beiden Busleitungen H L.

Fig. 2A, B stellen Zeitverläufe der Spannungen in einer Busschnittstelle des Standes der Technik denjenigen der erfindungsgemäßen Busschnittstelle gegenüber.

Fig. 2A zeigt ein Zeitdiagramm von Signalverläufen in einer Bussclmittstelle des Standes der Technik. Deutlich sichtbar ist der zeitliche Versatz zwischen den Signalen Outl, Out2 an den jeweiligen Ausgängen der Busschnittstelle ; die Mittenspannung UM weist dement- sprechend hohe Spitzen auf. Ferner ist der Spannungshub der beiden Ausgangsspannungen Out 1 und Out 2 unterschiedlich groß.

Fig. 2B zeigt Zeitverläufe der beschriebenen Signale an der erfindungsgemäßen Bus- schnittstelle. Die als Regler ausgestaltete Treiberschaltung 2, 20,21 regelt die Mittenspan- nung UM auf konstant U/2 ein, es gibt keinen zeitlichen Versatz zwischen den beiden Ausgangsspannungen Outl und Out2, und die beiden Ausgangsspannungen Outl und Out2 weisen gleichen Spannungshub auf.

Beim Verfahren zum Ankoppeln eines Busteilnehmers an einen Bus mit einem Paar kom- plementärer Busleitungen H, L wird der Busteilnehmer mit dem Eingang Inl der ersten Treiberschaltung 1, 10,11 gekoppelt, und der Ausgang Outl der ersten Treiberschaltung 1, 10,11 wird mit der ersten Busleitung H des Paares komplementärer Busleitungen gekop- pelt wird ; der Ausgang Out2 der zur ersten Treiberschaltung 1, 10,11 komplementär wir- kende zweite Treiberschaltung 2, 20, 21 wird mit der zweiten Busleitung L des Paares komplementärer Busleitungen gekoppelt, wobei der Eingang In2 der zweiten Treiber- schaltung 2,20,21 mit dem Ausgang Outl der ersten Treiberschaltung 1, 10,11 gekoppelt wird.

Bezugszeichenliste 1 Schaltelement 2 Operationsverstärker 3 Spannungsteiler-Widerstand 4 Spannungsteiler-Widerstand 5 Widerstand 6 Widerstand 10 Widerstand 11 Widerstand 20 Widerstand 21 Spannungsquelle H, L Busleitungen Inl Eingang In2 Eingang Outl Ausgang Out2 Ausgang UM Mittenspamung U Versorgungsspannung