CN114762298A - 用于总线***的发送/接收装置和用于在耦合输入了干扰时减少总线差分电压的振荡的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于总线***（1）的发送/接收装置（12；12A）和一种用于在耦合输入了干扰时、特别是在不同总线状态之间转换时减少振荡趋势的方法。发送/接收装置（12；12A）具有发送级（121；121A），用于将发送信号（TxD）发送到所述总线***（1）的总线（40）的第一总线芯线（41）上，在所述总线***（1）中至少暂时保证用户站（10、20、30）对所述总线***（1）的总线（40）的排他、无冲突的访问，并且用于将所述发送信号（TxD）发送到所述总线（40）的第二总线芯线（42）上，以及振荡减少模块（15；15A），用于在所述发送/接收装置（12；12A；）作为所述发送信号（TxD）的发送方时衰减在总线芯线（41、42）的连接端（41A、41B）处产生的总线信号（VDIFF）的振荡，其中所述振荡减少模块（15；15A）具有第一电阻（151），所述第一电阻可连接到所述第一总线芯线（41）和接地连接端（44）之间，并且其中所述振荡减少模块（15；15A）具有第二电阻（155），所述第二电阻可连接到所述第二总线芯线（42）和所述总线***（1）的电压供应连接端（44）之间。

Description

用于总线***的发送/接收装置和用于在耦合输入了干扰时 减少总线差分电压的振荡的方法
技术领域
本发明涉及一种用于总线***的发送/接收装置和一种用于在耦合输入了干扰时、特别是在不同总线状态之间转换时减少总线差分电压的振荡的方法。
背景技术
在总线***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。在此，这些信息由不同的比特状态或电压状态表示。在经由总线***的总线传输消息时，不同的比特状态导致不同的总线状态。根据不同的总线***，对消息传输或数据传输存在不同的传输协议。
例如，在CAN总线***中借助于CAN协议和/或CAN FD协议传输消息，如在ISO-11898-1:2015标准中所述，该标准作为使用CAN FD的CAN协议规范。CAN总线***目前广泛用于传感器和控制设备之间的通信。CAN总线***通常在车辆或自动化设施等中用于各个总线用户之间的通信。
在CAN和CAN FD的情况下，使用已知的CSMA/CR方法，该方法在传输消息的第一阶段允许总线***的用户站同时访问总线而不破坏具有更高优先级的消息。为此，发送/接收装置（也称为收发器）必须能够低欧姆地驱动总线。由此可以产生显性总线状态或比特状态作为两种不同总线状态或比特状态之一。相反，在作为两种不同总线状态中的另一种总线状态的隐性状态下，发送/接收装置是相对高欧姆的。隐性状态可以被显性状态覆盖。
这用于在仲裁阶段协商允许哪个用户站在随后的数据阶段将其消息发送到总线上。由此确保了在数据阶段对总线的排他、无冲突的访问。因此数据传输在两个阶段都非常鲁棒。结果是错误数据传输的频率显著下降，由此提高了总线***中的数据传输速度。
为了能够在数据阶段以比CAN更高的比特率传输数据，在CAN FD消息格式中创建了用于切换到针对数据阶段的更高比特率的选项。在这样的技术中，通过在数据字段区域中使用更高的时钟速率将最大可能的数据速率提高到超过1兆比特/秒（MBit/s）的值。这样的消息在下面也称为CAN FD帧或CAN FD消息。在CAN FD的情况下，有用数据长度从8个字节扩展到多达64个字节，并且数据传输速率明显高于CAN的情况。
根据总线拓扑、线头或分支线的长度、终端电阻的位置和数量，从显性到隐性的转换容易出现振荡趋势。这在***设计中是非常不利的，因为结果是比特时间必须长到直至振荡充分衰减为止。如果比特时间不够长，则发送/接收装置可能会在隐性状态下错误地识别出显性。
此外，振荡趋势可能由于耦合输入的高频干扰而加强。抵抗耦合输入的高频干扰的高抗干扰能力对在车辆中应用CAN FD总线而言至关重要。因此，应当根据规范IEC62228通过测试来证明用于总线***的发送/接收装置具有预定的抗干扰能力。
发明内容
因此，本发明的任务是提供解决上述问题的一种用于总线***的发送/接收装置以及一种用于在耦合输入了干扰时减少总线差分电压的振荡的方法。特别地，应当提供用于总线***的发送/接收装置和用于在总线***中耦合输入了干扰时减少总线差分电压的振荡、特别是从显性到隐性的转换时减小振荡趋势的方法。
该任务通过具有权利要求1的特征的用于总线***的发送/接收装置来解决。所述发送/接收装置包括发送级，用于将发送信号发送到所述总线***的总线的第一总线芯线上，在所述总线***中至少暂时保证用户站对所述总线***的总线的排他、无冲突的访问，并且用于将所述发送信号发送到所述总线的第二总线芯线上，以及振荡减少模块，用于在所述发送/接收装置作为所述发送信号的发送方时衰减在总线芯线的连接端处产生的总线信号的振荡，其中所述振荡减少模块具有第一电阻，所述第一电阻可连接到所述第一总线芯线和接地连接端之间，并且其中所述振荡减少模块具有第二电阻，所述第二电阻可连接到所述第二总线芯线和所述总线***的电压供应连接端之间。
上述任务还通过具有权利要求2的特征的用于总线***的发送/接收装置来解决。所述发送/接收装置包括发送级，用于将发送信号发送到所述总线***的总线的第一总线芯线上，在所述总线***中至少暂时保证用户站对所述总线***的总线的排他、无冲突的访问，并且用于将所述发送信号发送到所述总线的第二总线芯线上，以及振荡减少模块，用于在所述发送/接收装置作为所述发送信号的发送方时衰减在总线芯线的连接端处产生的总线信号的振荡，其中所述振荡减少模块具有为了衰减振荡而可连接到所述第一总线芯线和所述第二总线芯线之间的电阻。
上述每个发送/接收装置都被设计为使得耦合输入的干扰总是可以被识别和衰减，而不仅仅是在测试方法中被识别和衰减。在此，任何耦合输入的干扰都可以被积极抵消，例如通过运行期间的静电放电（ESD=Electrostatic Discharge，静电放电）或通过ISO脉冲或广播发送器（BCI=Broadcast Interference，广播干扰）引起的干扰，或由于诸如DPI（Direct Power Injection=直接功率注入=直流电压耦合输入）的测试方法引起的干扰等。
使用所描述的发送/接收装置，可以在从显性到隐性的转换期间非常好地衰减或减少振荡。由此，在比特率更高的情况下也可以进行可靠的接收，特别是在消息的数据区域中使用更高的比特率。结果是总线***中消息的传输速率或传输速度增加。
所描述的发送/接收装置也可以在传输速率例如为2Mbit或5Mbit的情况下满足规范IEC62228的抗干扰能力要求。在这种传输速率下，总线状态转换时的脉冲边沿允许比经典CAN情况下小得多的抖动，因为与具有500kbit/波特率的经典CAN相比，在传输速率为2Mbit或5Mbit情况下的比特时间缩短到了十分之一到四分之一。
此外，在不同比特状态或电压状态之间转换时、特别是在CAN总线***从显性到隐性时的振荡的衰减以及因此减少允许在设计总线拓扑和/或终端和/或线头和/或总线***的节点或用户站的数量时拥有更多的自由。
此外，通过所描述的发送/接收装置的设计在有线发射的情况下实现了频谱的有利改变。这是因为在关键频率范围内可以减少发射的辐射，所述关键频率范围例如在大约1MHz和大约3MHz之间，这对应于来自共模扼流圈和寄生电容的谐振频率。相反，通过所描述的发送/接收装置在非关键频率范围内出现了发射的辐射，在所提到的示例中，所述非关键频率范围在大于约10MHz的频率附近并且扼流圈在该非关键频率范围内起作用。
所述发送/接收装置适用于主动驱动总线状态的所有通信***，如特别是CAN总线***、CAN-HS总线***、CAN-FD总线***等。在CAN-HS总线***（HS=Highspeed=高速）中数据传输速率可高达每秒500kbit（500kbps）。在CAN FD总线***中可以实现每秒大于1Mbit（1Mbps）的数据传输速率。
在从属权利要求中描述了相应发送/接收装置的有利的进一步设计。
可以想到，所述振荡减少模块具有高频探测器，用于检测高频干扰辐射，并用于确定应当何时开启所述振荡减少模块的振荡衰减，使得所述第一电阻连接到第一总线芯线和接地连接端之间并且所述第二电阻连接到所述第二总线芯线和总线***的电压供应连接端之间，其中所述高频探测器被设计为仅在从显性总线状态转换到隐性总线状态之后才指示振荡减少模块的开启，并且其中所述发送/接收装置被设计为产生总线状态，使得显性总线状态可以覆盖隐性总线状态。
所述发送/接收装置还可以具有定时器，用于在开启所述振荡减少模块的振荡衰减之后经过预定持续时间后关闭所述振荡减少模块。
根据一个实施例，所述方式/接收装置（12A）还具有用于在差分电压从显性总线状态转换为隐性总线状态时限制所述总线上所述差分电压的负电压值的电路。
在一种具体设计中，所述发送/接收装置被设计为根据CAN FD协议发送和接收消息。
第一和第二电阻可以分别具有大约150欧姆的值，或者所述电阻可以具有大约150欧姆的值。
可选地，所述发送/接收装置的接收级或所述振荡减少模块还具有通信阶段检测块，用于检测总线上通信的不同阶段，其中所述通信阶段检测块被设计为根据所述通信阶段检测块的检测结果开启所述振荡减少模块的振荡衰减。
上述发送/接收装置中的至少一个可以是总线***的一部分，所述总线***具有总线和至少两个用户站，所述至少两个用户站经由总线相互连接，使得所述至少两个用户站能够相互通信。在此情况下，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。
在所述至少两个用户站中，至少一个用户站可以具有通信控制装置，所述通信控制装置被设计为向所述发送/接收装置发送信号，所述信号由所述发送/接收装置用作总线芯线上的信号的基础，并且将所述信号与由所述发送/接收装置从所述总线接收到的信号进行比较，以及其中所述通信控制装置被设计为基于所述比较来操控所述振荡减少模块。
上述任务还通过具有权利要求11的特征的用于在耦合输入了干扰时减少总线差分电压的振荡的方法来解决。该方法使用用于总线***的发送/接收装置执行，在所述总线***中至少暂时保证一个用户站对所述总线***的总线的排他、无冲突的访问，其中所述方法具有以下步骤：使用所述发送/接收装置的发送级将发送信号发送到所述总线***的总线的第一总线芯线上，使用所述发送/接收装置的发送级将所述发送信号发送到所述总线的第二总线芯线上，以及使用振荡减少模块在所述发送/接收装置作为所述发送信号的发送方时衰减在总线芯线的连接端处产生的总线信号的振荡，其中所述振荡减少模块的第一电阻连接到所述第一总线芯线和接地连接端之间，并且其中所述振荡减少模块的第二电阻连接到所述第二总线芯线和所述总线***的电压供应连接端之间。
上述任务还通过具有权利要求12的特征的用于在耦合输入了干扰时减少总线差分电压的振荡的方法来解决。该方法使用用于总线***的发送/接收装置执行，在所述总线***中至少暂时保证一个用户站对所述总线***的总线的排他、无冲突的访问，其中所述方法具有以下步骤：使用所述发送/接收装置的发送级将发送信号发送到所述总线***的总线的第一总线芯线上，使用所述发送/接收装置的发送级将所述发送信号发送到所述总线的第二总线芯线上，以及使用振荡减少模块在所述发送/接收装置作为所述发送信号的发送方时衰减在总线芯线的连接端处产生的总线信号的振荡，其中所述振荡减少模块的电阻连接到所述第一总线芯线和接地连接端之间，并且其中所述振荡减少模块的电阻为了衰减振荡而连接到所述第一总线芯线和所述第二总线芯线之间。
所述方法提供了与上述关于发送/接收装置所提到的相同的优点。
本发明的其他可能的实现还包括以上或以下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增加各个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
下面参考附图并基于实施例更详细地描述本发明。
图1示出了根据第一实施例的总线***的简化框图；
图2示出了根据第一实施例的总线***的发送/接收装置的电路图；
图3示出了在图2的发送/接收装置情况下总线信号CAN_H和CAN_L的差分电压VDIFF在没有出现高频干扰时的时间变化过程，其中在第二次从隐性总线状态变换到显性总线状态之前才开启振荡减少模块；
图4示出了在图2的发送/接收装置的情况下总线信号CAN_H和CAN_L的差分电压VDIFF在出现高频干扰时的时间变化过程，其中在第二次从隐性总线状态变换到显性总线状态之前才开启振荡减少模块；
图5示出了根据第二实施例的总线***的发送/接收装置的电路图；
图6示出了根据第三实施例的总线***的发送/接收装置的电路图；以及
图7示出了用于说明由根据第三实施例的总线***的用户站发送的消息的结构的示意图。
在图中，相同或具有相同功能的元件设有相同的附图标记，除非另有说明。
具体实施方式
图1示出了总线***1，该总线***1例如可以至少部分地是CAN总线***、CAN FD总线***等。总线***1可以用在车辆（特别是机动车辆）、飞机等中，或者用在医院等中。
在图1中，总线***1具有大量用户站10、20、30，每个用户站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，并且用于在为发送状态下的信号耦合输入显性电平或产生隐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。
如图1中所示，用户站10、30分别具有通信控制装置11和发送/接收装置12。每个发送/接收装置12都包括振荡减少模块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。
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并在此情况下使用振荡减少模块15，如稍后更详细描述的。通信控制装置11特别是可以如传统的CAN FD控制器和/或CAN控制器那样设计。发送/接收装置13特别是可以如传统的CAN收发器和/或CAN-FD收发器那样设计。发送/接收装置13特别是可以如传统的CAN收发器那样设计。
图2示出了具有振荡减少模块15的发送/接收装置12的基本结构。发送/接收装置12用连接端41A、42A连接到总线40，更准确地说总线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。用于第一和第二总线芯线41、42的电压供应、特别是CAN-Supply通过连接端43进行。接地连接端或CAN_GND经由连接端44实现。也称为共模扼流圈（Common-Mode-Choke）的共模扼流圈48连接到连接端41A、42A与第一和第二总线芯线41、42之间。共模扼流圈48特别是引起高频能量的辐射减少和总线40对无线电接收的干扰减少。第一和第二总线芯线41、42用终端电阻49终止。
第一和第二总线芯线41、42在发送/接收装置12中与发送级121连接，该发送级121也称为发射器。此外，发送/接收装置12中的第一和第二总线芯线41、42还与接收级122连接，接收级122也称为接收器。为此，接收级122按传统方式具有连接到总线40的接收比较器1221，即使这在图2中为了简单起见未示出。
用于经由连接端111驱动来自通信控制装置11的数字发送信号TxD的准确连接以传统方式进行。此外，用于经由连接端112驱动接收信号RxD至通信控制装置11的连接以传统方式进行。因此，为了简单起见，该连接未在图2中示出。数字接收信号RxD是使用接收级122根据从总线芯线41、42接收的信号产生的。
根据图2，发送级121具有用于第一和第二总线芯线41、42的信号的传统驱动器1211。此外，振荡减少模块15内置于发送级121中或与发送级121连接。在发送/接收装置12中，振荡减少模块15的功能仅在发送/接收装置12本身发送或作为发送方时有效。为了确定发送/接收装置12是否作为发送方，特别是可以评估发送信号TxD。
振荡减少模块15包括用于开启或关闭振荡减少模块15的连接端150。此外，振荡减少模块15具有第一电阻151、第一二极管152以及作为第一总线芯线41的开关的第一晶体管153，第一二极管152可以是发送级121的半导体衬底的MOSFET的第一漏极体效应二极管。此外，模块15具有第二电阻155、第二二极管156以及作为第二总线芯线42的开关的第二晶体管157，第二二极管156可以是发送级121的半导体衬底的MOSFET的第二漏极体效应二极管。此外，振荡减少模块15具有逆变器158和高频探测器159，高频探测器159的输出端连接到连接端150。高频探测器159的输入端连接到总线40，尽管为了简化附图未在图2中示出。高频探测器159的输出端与晶体管153的控制连接端连接。
更准确地说，第一总线芯线41的振荡减少模块15包括第一电阻151、第一二极管152和第一晶体管153，它们以所提到的顺序串联连接。此外，第二总线芯线42的振荡减少模块15包括第二电阻155、第二二极管156和第二晶体管157，它们以所提到的顺序串联连接。
第一电阻151的一端连接到第一总线芯线41，即在本实施例中连接到CAN_H。晶体管153的一端经由连接端44接地或连接到CAN_GND。晶体管153例如可以实施为金属绝缘体场效应晶体管。特别地，晶体管153是金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）或具有绝缘栅极的场效应晶体管，也称为IGFET。
第二电阻155的一端连接到第二总线芯线42，即在本实施例中连接到CAN_L。晶体管157的一端经由连接端43连接到总线40或CAN的电压供应装置。晶体管157例如可以实施为金属绝缘体场效应晶体管。特别地，晶体管157实施为金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）或具有绝缘栅极的场效应晶体管（IGFET）。
因此，电阻151从CAN_H或第一总线芯线41连接到地，电阻155从CAN_L或第二总线芯线42连接到电压供应装置，所述电压供应装置在CAN的情况下通常为5V。
电阻151、155以其电阻值R引起信号振荡趋势的衰减，如下面参照图3和图4更准确地解释的。
在总线***1运行期间，图2的高频探测器159检测总线40上的高频干扰。在本关联中，高频干扰应理解为具有以下频率的信号，所述频率的周期持续时间小于根据图3或图4的比特持续时间TB_402或TB_401或在从大约5MHz到大约50MHz的范围内。为此，高频探测器159可以具有至少一个滤波器，特别是高通滤波器和/或低通滤波器和/或带通滤波器。高频探测器159包括定时器1591，该定时器能够经由连接端150开启振荡减少模块15，由此使得总线40仅在显性-隐性边沿之后的短时间段TD内被衰减，如图3或图4所示。时间段TD不大于100ns。由此确保了其他用户站20、30可以继续通信。
由于上述结构，振荡减少模块15具有模块15不仅可以将总线电压降低到0V，而且总线电压由于模块15甚至变为负的优点，如从图3和图4看出的。这更多地提高了发送/接收装置12的抗干扰能力并且因此带来了额外的优点。
图3示出了在根据本实施例的发送/接收装置12的情况下总线芯线41、42或41A、41B之间的差分电压VDIFF＝CAN_H-CAN_L的时间变化过程。图3的信号是由于从用户站10、20、30之一发送到总线40上的发送信号TxD而产生的。在图3的示例中，不存在高频干扰辐射。当振荡减少模块15首先被关闭并且从时刻t1开始才被开启时，产生图3的信号。
在图3的差分电压VDIFF的情况下，在时间t的过程中先后出现从第一总线状态401到第二总线状态402然后再回到第一总线状态401的两个状态变换。在此情况下，在图3的示例中，第二总线状态402分别仅持续发送信号TxD的一个比特，其中在图3中的信号中产生用于第二总线状态402的比特持续时间TB_402。第一总线状态401也可以称为信号CAN_H、CAN_L的隐性状态或高电平。第二总线状态402也可以称为信号CAN_H、CAN_L的显性状态或低电平。
显性总线状态402的比特持续时间TB_402理想地应当等于隐性总线状态401的比特持续时间TB_401。如果图3的差分电压VDIFF在总线状态的采样点低于接收级122的接收阈值T_s1，则接收级122将该总线状态识别为隐性总线状态401。在图3的示例中，接收阈值T_s1为0.3V。如果在总线状态的采样点处的图3的差分电压VDIFF高于接收级122的接收阈值T_s2，则接收级122将该总线状态识别为显性总线状态402。
根据图3，差分电压VDIFF在图3左侧、即时刻t1之前，在从状态402转换为状态401时具有比图3右侧、即在时刻t1之后明显更大的过冲。因此，在时刻T1开启的振荡减少模块15在从状态402转换为状态401时引起过冲的显著衰减。在此情况下，振荡减少模块15的电阻151、155的电阻值设计成使得在从状态402转换为状态401时出现高达-0.5V的负差分电压VDIFF。为此，电阻151、155具有大约150欧姆的值。当然，电阻151、155也可以选择其他值。
与此相比，图4示出了在根据本实施例的发送/接收装置12的情况下当存在高频干扰辐射H_S时总线芯线41、42之间的差分电压VDIFF=CAN_H-CAN_L的时间变化过程。图4的信号是在振荡减少模块15首先被关闭并且从时刻t1开始才开启时产生的，与图3中的示例相同。
如图4的左侧部分所示，图4的差分电压VDIFF现在由于直接在从状态402转换到状态401之后的干扰辐射H_S而在明显更长的持续时间内高于接收级122的接收阈值T_s1。因此在图4左侧、即在开启振荡减少模块15的时刻t1之前的差分电压VDIFF在从状态402转换到状态401之后具有比图4右侧、即在时刻t1之后明显更大的过冲。
因此，即使在存在干扰辐射H_S的情况下，振荡减少模块15也会引起在从状态402转换到状态401时过冲的明显衰减。由于振荡减少模块15的电阻151、155的电阻值设计与图3中的示例相同，在从状态402转换到状态401时出现高达大约-0.6V的负差分电压VDIFF。
结果，振荡减少模块15可以显著提高根据本实施例的发送/接收装置12的抗干扰能力。因此对于叠加的高频干扰，不可能错误地超过大多常见的0.9V的显性接收阈值T_s2。这也适用于为了将总线状态评估为隐性总线状态401而将接收级122的阈值电压或接收阈值T_s1设置为T_sl=0.5V的常见值或甚至设置为T_s1=0.3V的值，如在如图3和图4中所示。在这些情况下，接收级122即使在从状态402到状态401或从显性到隐性的状态变换时也不再忽略从状态402到状态401或从隐性到显性的状态变换。
因此，在当前常用的采样点AP=x*TB_402处对差分电压VDIFF进行采样以产生接收信号RxD可以可靠地导致期望的结果。这也适用于状态402或显性比特的比特时间TB_402的长度与传统发送/接收装置或用户站20的发送/接收装置13相比应当稍长，如图3和图4所示。为了设定采样点，x特别是近似等于0.75。替代地，发送/接收装置可以在总线***1运行期间在仲裁阶段（较低的比特率）确定x的值，以便将用于随后数据阶段（较高的比特率）的比特采样点与目前适用的运行条件相适配。
因此，根据本实施例的发送/接收装置12不仅在高频干扰辐射H_S的情况下具有比传统发送/接收装置或发送/接收装置13更低的振荡趋势。
因此，使用发送/接收装置12执行用于在不同总线状态之间转换时减小振荡趋势的方法。由于不同总线状态之间的转换而引起的振荡用振荡减少模块15明显衰减并且因此减少。
在所描述的实施例中，只有用户站10、30具有发送/接收装置12的功能。用户站10、30优选地是具有高振荡趋势的用户站或节点和/或需要对高频辐射H_S具有高抗干扰能力的用户站或节点。用户站10、30的高振荡趋势特别是可能通过它们在总线***1中的位置、终端电阻49的位置、到用户站10、30的线头长度或分支线长度等引起。
此外，所描述的发送/接收装置12还使得能够使用体硅技术。对于这样的技术，通过发送/接收装置12的构造，即使在诸如扼流圈48的ESD结构介入时出现的辐射H_S的高干扰水平情况下差分信号VDIFF的显性到隐性边沿也可以随时间保持稳定。发送/接收装置12防止CAN-FD发送级121中极性反转保护二极管的泄流引起突然的电流中断，这种电流中断随后将具有寄生电容的扼流圈48激励到振荡。这些振荡将导致在接收级122的输出端处显性到隐性边沿的高抖动。在某些情况下，接收级122在此甚至会识别出短的显性峰值或显性尖峰，这同样会导致错误并因此导致抗干扰能力降低。
根据第一实施例的修改，用户站20还具有发送/接收这种12而不是发送/接收这种13。在这种情况下，发送/接收这种12的上述功能对于总线***的所有用户站10、20、30都是有效的，特别是根据需要。
图5示出了根据第二实施例的具有发送级121A和振荡减少模块15A的发送/接收装置12A的基本结构。除了以下描述的差异之外，总线***1和发送/接收装置12A以与上述根据针对总线***1和发送/接收装置12的前述实施例或其修改描述的相同方式构造。
振荡减少模块15A附加地具有电路块160，电路块160在从状态402转换到状态401时实现差分电压VDIFF的可切换电压限制。特别地，差分电压VDIFF的可切换电压限制是负差分电压VDIFF=-0.6V。
在该变型中，电阻151、155小于150欧姆，例如50欧姆。在从状态402转换到状态401时的衰减过程期间，借助于可切换的二极管161将总线40上的差分电压VDIFF限制为-0.6V。二极管161可以借助于开关162来切换，开关162可以实施为晶体管。该晶体管或开关162可以与先前关于第一实施例提到的晶体管之一那样实施。开关162与二极管161串联连接。此外，朝向电压供应连接端43还存在极性反转保护二极管163和开关164。开关164可以实施为前面关于第一实施例提到的类型的晶体管。电阻165连接在开关162的栅极连接端和源极连接端之间。
为了操控开关162，PMOS开关164或PMOS晶体管164断开，使得电流流过二极管163。来自二极管163的电流通过栅极-源极电阻165在NMOS开关162处产生正的栅极-源极电压，该电压断开NMOS开关162并将VDIFF＝CAN_H-CAN_L钳位到二极管161的正向电压。二极管161的正向电压特别是约为0.6V。来自晶体管164的控制电流然后通过电阻151和极性反转保护二极管152和NMOS晶体管153流向CAN_GND。在此，开关164的控制电流被设置为，使得通过151、152、153构成的串联电路设置总线40上的2.5V的共模电平。栅极-源极电阻165被选择为，使得正好在开关162两端形成最大可能的栅极-源极电压。因此，电阻155的电阻值被选择为略大于电阻151的电阻值。通过开关162的栅极连接端和源极连接端，流过电阻155的电流比流过电阻151的电流正好小流过164、163和电阻165的控制电流的量。
电路160具有在来自图3和图4的信号的情况下甚至更快地达到隐性总线状态401的优点。此外，所描述的发送/接收装置12B还使得能够使用体硅技术。然而，电路160的缺点是必须操控开关162并且必须考虑极性反转保护二极管163。
图6示出了根据第二实施例的具有发送级121B和振荡减少模块15B的发送/接收装置12B的基本结构。除了以下描述的差异之外，总线***1和发送/接收装置12B以与上述根据针对总线***1和发送/接收装置12的前述实施例或其修改描述的相同方式构造。
代替两个电阻151、155及其互连，振荡减少模块15B仅具有一个电阻151，该电阻151可以通过开关151B进行切换。电阻151与开关151B串联连接。电阻151和开关151B的串联电路连接到总线芯线41、42之间。通过这种方式，也可以实现在从状态402转换到状态401时振荡的衰减。
振荡减少模块15B不太适合使用体硅技术的发送/接收装置12B。其原因是在发送/接收装置12B的衬底中总是形成寄生二极管，该寄生二极管在高频干扰辐射的情况下又导致整流效应。
可选地，高频探测器159具有仅示意性示出的通信阶段检测块1592，该通信阶段检测块连接在定时器1591上游。基于块1592，可以根据总线40上通信的不同阶段致动开关151B。在此情况下，只有当消息45、46、47的数据阶段存在时，通信阶段检测块1592才能启用定时器1591或开启或关闭振荡减少模块15B的衰减。
通信的不同阶段可以由通信阶段检测块1592检测和识别或区分，如基于图7更准确描述的。通信阶段检测块1592可以替代地是接收级122的一部分或振荡减少模块15B的一部分。
通信阶段检测块1592可以具有例如差分放大器，该差分放大器的输入端并联连接到接收级122的接收比较器1221的输入端。检测块1592的至少一个输出端可用于操控开关151B。
图7在其上部基于消息45示出了由发送/接收装置12、12A、12B或发送/接收装置13发送的CAN帧，在其下部示出了可以由发送/接收装置12、12A、12B发送的CAN-FD帧。CAN帧和CAN-FD帧为了总线40上的CAN通信而基本上细分为两个不同的通信阶段，即仲裁阶段451、453以及数据区域452，在CAN-HS的情况下该数据区域也称为数据字段或在CAN-FD的情况下也称为数据阶段。数据区域452在其末尾以至少一个结束比特454结束，该结束比特也称为EOF比特，其中EOF代表帧结束或消息结束。对于CAN或CAN FD而言，EOF是11个隐性比特的比特序列，即具有第二总线状态402的比特。在CAN-FD的情况下，与经典CAN相比，在仲裁阶段451结束时随后的数据阶段的比特率增加到例如每秒2、4、8Mbit（Mbps）。由此在CAN-FD的情况下，仲裁阶段451、453中的比特率低于数据区域452中的比特率。在CAN-FD的情况下，数据区域452明显短于CAN帧的数据区域452。
仲裁阶段451、453是CAN帧和CAN-FD帧或图1所示的消息45、46、47的重要部分。在此，判决总线***1的哪个节点或哪个用户站10、20、30携带最重要的消息45、46、47。具有最重要消息45、46、47的用户站10、20、30赢得仲裁，因此允许在仲裁阶段完成后发送消息。然后在传输这个最重要的消息时，所有其他用户站都是听众，即只是接收方。
通信阶段检测块1592可以识别仲裁阶段451、453、数据区域452和数据区域453的结束，即结束比特（EOF）454。由此，振荡减少模块15B的功能可以根据期望适用于所有通信阶段451到453或消息45的阶段/区域，或者仅在仲裁完成时适用，即适用于数据区域452。后者是有意义的，否则太多用户站10、20、30可以同时在仲裁期间激活发送/接收装置12B的功能，从而过强地降低有效总线电阻。
根据第四实施例，通信控制装置11可以向先前实施例的发送/接收装置12、12A、12B之一发送控制信号，以激活模块15、15A、15B的衰减。在这种情况下，除了用于信号TxD、RxD的连接端111、112之外，通信控制装置11还必须具有用于控制信号的附加连接端。
为了产生控制信号，通信控制装置11可以监视总线芯线41、42上的总线业务，其方式是通信控制装置11比较在连接端111处发送的发送信号TxD和在连接端112处接收并在需要时缓冲的接收信号RxD。如果在隐性总线状态、即第一总线状态401中两个信号TxD、RxD之间（例如接收信号RxD的状态变换）存在偏差，所述偏差不包含在发送信号TxD中，则从中可以得出关于网络或总线40以及信号完整性的结论。
此外，通信控制装置11可以将诸如比特率、传播延迟（propagation delay）的信息用于两个切换过程，即从第一总线状态401到第二总线状态402的状态变换，以产生控制信号。所述信息可以保存在未示出的块中，特别是存储器中。
通过这种方式，振荡趋势的降低（Ringing Suppression，振铃抑制）的控制不是由连接到装置11的发送/接收装置12、12A、12B控制，而是由通信控制装置11控制。在此情况下，通信控制装置11可以将振荡减少模块15、15A、15B适配于用户站10和网络或总线40的专用特性。换言之，通信控制装置11可以以节点及网络敏感的方式设置振荡减少模块15、15A、15B。通信控制装置11因此为用户站10提供学习功能。
因此，同样可以实现在从第二总线状态402到第一总线状态401的状态变换期间振荡趋势的明显降低。此外，由此总线***1作为整体***可以实现明显的增益。
根据实施例及其修改的振荡减少模块15、15A、15B、发送/接收装置12、12A、12B、用户站10、20、30、总线***1和其中执行的方法的所有先前描述的设计可以单独使用或以所有可能的组合使用。此外，特别是可以想到以下修改。
特别地，通信阶段检测块1592和由此带来的振荡减少模块15B的功能可用于所述实施例及其修改中的任何一个。
借助于基于CAN协议的总线***描述了根据实施例的上述总线***1。然而，根据实施例和/或其修改的总线***1也可以是不同类型的通信网络。有利的、但不是强制性的前提是，在总线***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或总线线路40的公共信道的排他、无冲突的访问。
根据实施例和/或其修改的总线***1特别是CAN网络或CAN-HS网络或CAN FD网络或FlexRay网络。然而，总线***1也可以是其他串行通信网络。
特别地，振荡减少模块15、15A、15B可以用于作为用于高速数据传输的接口标准的LVDS（Lowe Voltage Differential Signaling，低电压差分信令），其中发送方和接收方通过数据传输段相互连接线。LVDS根据ANSI/TIA/EIA-644-1995进行标准化。
根据实施例和/或其修改的总线***1中的用户站10、20、30的数量和布置是任意的。特别地，在实施例和/或其修改的总线***1中可以仅存在用户站10或用户站30。
上述实施例的功能和/或其修改的功能可以分别在收发器或发送/接收装置12、12A、112B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现。附加地或替代地，它可以集成到现有产品中。特别地，所考虑的功能可以在收发器中作为单独的电子模块（芯片）实现，或者在其中仅存在一个电子模块（芯片）的集成整体解决方案中实现。

Claims (12)

1.用于总线***（1）的发送/接收装置（12；12A），具有
发送级（121；121A），用于将发送信号（TxD）发送到所述总线***（1）的总线（40）的第一总线芯线（41）上，在所述总线***（1）中至少暂时保证用户站（10、20、30）对所述总线***（1）的总线（40）的排他、无冲突的访问，并且用于将所述发送信号（TxD）发送到所述总线（40）的第二总线芯线（42）上，以及
振荡减少模块（15；15A），用于在所述发送/接收装置（12；12A）作为所述发送信号（TxD）的发送方时衰减在总线芯线（41、42）的连接端（41A、41B）处产生的总线信号（VDIFF）的振荡，
其中所述振荡减少模块（15；15A）具有第一电阻（151），所述第一电阻可连接到所述第一总线芯线（41）和接地连接端（44）之间，并且
其中所述振荡减少模块（15；15A）具有第二电阻（155），所述第二电阻可连接到所述第二总线芯线（42）和所述总线***（1）的电压供应连接端（44）之间。
2.用于总线***（1）的发送/接收装置（12B），具有
发送级（121B），用于将发送信号（TxD）发送到所述总线***（1）的总线（40）的第一总线芯线（41）上，在所述总线***（1）中至少暂时保证用户站（10、20、30）对所述总线***（1）的总线（40）的排他、无冲突的访问，并且用于将所述发送信号（TxD）发送到所述总线（40）的第二总线芯线（42）上，以及
振荡减少模块（15B），用于在所述发送/接收装置（12；12A）作为所述发送信号（TxD）的发送方时衰减在总线芯线（41、42）的连接端（41A、41B）处产生的总线信号（VDIFF）的振荡，
其中所述振荡减少模块（15B）具有第一电阻（151），所述第一电阻为了衰减所述振荡可连接到所述第一总线芯线（41）和所述第二总线芯线（42）之间。
3.根据权利要求1或2所述的发送/接收装置（12；12A；12B），
其中，所述振荡减少模块（15；15A；15B）具有高频探测器（159），用于检测高频干扰辐射（H_S），并用于确定应当何时开启所述振荡减少模块（15；15A；15B）的振荡衰减，使得所述第一电阻（151）连接到第一总线芯线（41）和接地连接端（44）之间并且所述第二电阻（155）连接到所述第二总线芯线（42）和所述总线***（1）的电压供应连接端（44）之间，
其中所述高频探测器（159）被设计为仅在从显性总线状态（402）转换到隐性总线状态（401）之后才指示所述振荡减少模块（15；15A；15B）的开启，并且
其中所述发送/接收装置（12；12A；12B）被设计为产生总线状态（401、402），使得所述显性总线状态（402）能够覆盖所述隐性总线状态（401）。
4.根据前述权利要求中任一项所述的发送/接收装置（12；12A；12B），还具有定时器（1592），用于在开启所述振荡减少模块（15；15A；15B）的振荡衰减之后经过预定持续时间（TD）后关闭所述振荡减少模块（15；15A；15B）。
5.根据前述权利要求中任一项所述的发送/接收装置（12A），还具有用于在差分电压（VDIFF）从显性总线状态（402）转换为隐性总线状态（401）时限制所述总线上所述差分电压（VDIFF）的负电压值的电路（160）。
6.根据前述权利要求中任一项所述的发送/接收装置（12；12A；12B），其中所述发送/接收装置（12；12A；12B）被设计为根据CAN FD协议发送和接收消息（45、47）。
7.根据前述权利要求中任一项所述的发送/接收装置（12；12A；12B），其中第一和第二电阻（151、155）分别具有大约150欧姆的值，或者所述第一电阻（151）具有大约150欧姆的值。
8.根据前述权利要求中任一项所述的发送/接收装置（12；12A；12B），
其中所述发送/接收装置（12；12A；12B）的接收级（122）或所述振荡减少模块（15B）还具有通信阶段检测块（1592），用于检测所述总线（40）上通信的不同阶段，以及
其中所述通信阶段检测块（1592）被设计为根据所述通信阶段检测块（1592）的检测结果开启所述振荡减少模块（15；15A；15B）的振荡衰减。
9.总线***（1），具有
总线（40），和
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；12B）。
10.根据权利要求9所述的总线***（1），其中所述至少两个用户站（10；20；30）之一具有通信控制装置（11），所述通信控制装置（11）被设计为向所述发送/接收装置（12；12A；12B）发送信号（TxD），所述信号由所述发送/接收装置（12；12A；12B）用作总线芯线（41、42）上的信号（VDIFF）的基础，并且将所述信号（TxD）与由所述发送/接收装置（12；12A；12B）从所述总线（40）接收到的信号（RxD）进行比较，以及其中所述通信控制装置（110）被设计为基于所述比较来操控所述振荡减少模块（15；15A；15B）。
11.用于在耦合输入了干扰时减少总线差分电压的振荡的方法，其中该方法使用用于总线***（1）的发送/接收装置（12；12A）执行，在所述总线***（1）中至少暂时保证用户站（10、20、30）对所述总线***（1）的总线（40）的排他、无冲突的访问，其中所述方法具有以下步骤：
使用所述发送/接收装置（12；12A）的发送级（121；121A）将发送信号（TxD）发送到所述总线***（1）的总线（40）的第一总线芯线（41）上，
使用所述发送级（121；121A）将所述发送信号（TxD）发送到所述总线（40）的第二总线芯线（42）上，以及
使用振荡减少模块（15；15A）在所述发送/接收装置（12；12A）作为所述发送信号（TxD）的发送方时衰减在总线芯线（41、42）的连接端（41A、41B）处产生的总线信号（VDIFF）的振荡，其中所述振荡减少模块（15；15A）的第一电阻（151）连接到所述第一总线芯线（41）和接地连接端（44）之间，并且其中所述振荡减少模块（15；15A）的第二电阻（155）连接到所述第二总线芯线（42）和所述总线***（1）的电压供应连接端（44）之间。
12.用于在耦合输入了干扰时减少总线差分电压的振荡的方法，其中该方法使用用于总线***（1）的发送/接收装置（12B）执行，在所述总线***（1）中至少暂时保证用户站（10、20、30）对所述总线***（1）的总线（40）的排他、无冲突的访问，其中所述方法具有以下步骤：
使用所述发送/接收装置（12B）的发送级（121B）将发送信号（TxD）发送到所述总线***（1）的总线（40）的第一总线芯线（41）上，
使用所述发送级（121B）将所述发送信号（TxD）发送到所述总线（40）的第二总线芯线（42）上，以及
使用振荡减少模块（15B）在所述发送/接收装置（12；12A）作为所述发送信号（TxD）的发送方时衰减在总线芯线（41、42）的连接端（41A、41B）处产生的总线信号（VDIFF）的振荡，其中所述振荡减少模块（15B）的电阻（151）为了衰减所述振荡连接到所述第一总线芯线（41）和所述第二总线芯线（42）之间。
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