DE112009000795T5

DE112009000795T5 - Impulstransformator-Treiber

Info

Publication number: DE112009000795T5
Application number: DE112009000795T
Authority: DE
Inventors: Sam Seiichiro Saratoga Ochi; Charles Fort Collins Coleman
Original assignee: ASIC Advantage Inc
Current assignee: Microsemi Corp
Priority date: 2008-04-01
Filing date: 2009-04-01
Publication date: 2011-04-28
Also published as: WO2009146083A2; US20130135024A1; US8599937B2; WO2009146083A3; US8345779B2; US20090243683A1; KR20110016875A

Abstract

System zum Übermitteln von Impulsinformation, wobei das System aufweist:
ein Übertragungsmodul, eingerichtet zum:
Empfangen eines Eingangsimpulses von einer Eingangsquelle, wobei der Eingangsimpuls eine Eingangsimpulsbreite aufweist; und
Erzeugen eines Treibersignals als eine Funktion des Eingangsimpulses, wobei das Treibersignal asynchron in Bezug auf die Eingangsquelle erzeugt wird; und
ein Empfangsmodul, das in operativer Kommunikation mit dem Übertragungsmodul über ein Übertragungsmittel ist, und eingerichtet ist zum:
Empfangen eines Drei-Pegel-Signals über das Übertragungsmittel als eine Funktion des Treibersignals, wobei das Drei-Pegel-Signal einen ersten empfangenen Impuls aufweist, der einem Beginn des Eingangsimpulses entspricht und zwischen einem ersten Pegel und einem zweiten Pegel übergeht, und einen zweiten empfangenen Impuls, der einem Ende des Eingangsimpulses entspricht und zwischen dem ersten Pegel und einem dritten Pegel übergeht; und
Erzeugen eines Ausgangsimpulses als eine Funktion des Drei-Pegel-Signals, wobei der Ausgangsimpuls eine Ausgangsimpulsbreite aufweist, die im Wesentlichen gleich der Eingangsimpulsbreite ist.

Description

KREUZREFERENZEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der gleichzeitig anhängigen US Provisional Patent Application Nr. 61/041,459 , eingereicht am 01. April 2008, mit dem Titel ”PULSE TRANSFORMER DRIVER” (Anwaltsregisternr.: 027342-000400US) und der gleichzeitig anhängigen US Provisional Patent Application Nr. 61/041,508 , eingereicht am 01. April 2008, mit dem Titel ”BIDIRECTIONAL COMMUNICATIONS PULSE TRANSFORMER DRIVER” (Anwaltsregisternr.: 027342-000500US), die hiermit beide durch Bezugnahme für alle Zwecke aufgenommen werden, als wenn sie vollständig in diesem Dokument dargelegt würden.
Diese Anmeldung steht in Zusammenhang mit der gleichzeitig anhängigen US Non-Provisional Patent Application Nr. 12/416,363 , eingereicht am 01. April 2009, mit dem Titel ”PULSE TRANSFORMER DRIVER” (Anwaltsregisternr.: 027342-000410US), die hiermit durch Bezugnahme für alle Zwecke aufgenommen wird, als wenn sie vollständig in diesem Dokument dargelegt würde.
HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kommunikationssysteme im Allgemeinen und insbesondere auf Übertragungsmittel-Treiber.
Viele elektronische Systeme weisen Untersysteme auf, die zum Senden, Empfangen und anderweitigem Handhaben von Kommunikationssignalen betreibbar sind. Diese Kommunikationssignale können auf eine große Anzahl von Anwendungen und Funktionen angewendet werden. Manche Kommunikationssignale werden extern beispielsweise als Information, die an andere Systeme gesendet oder von diesen empfangen wird, verwendet. Andere Kommunikationssignale werden intern für das System verwendet, beispielsweise um andere Komponenten des Systems zu steuern oder Informationen an diese zu senden.
Manche elektronischen Systeme verwenden Übertragungsmittel, wie Impulstransformatoren, um manche oder alle dieser Kommunikationssignale zu handhaben. Das Verwenden eines Impulstransformators kann eine bestimmte gewünschte Funktionalität, wie die Fähigkeit, Signalamplitude anzupassen, Impedanz zwischen einer Quelle und einer Last abzugleichen, eine Isolationsgrenze zwischen zwei Teilbereichen einer Schaltung bereitzustellen, etc., erbringen. Beispielsweise kann ein Impulstransformator verwendet werden, um ein Steuersignal von einem Energieschaltkreis, der mit Erdmasse verbunden ist, über eine Isolationsgrenze, zu senden, und einen Schaltkreis, der mit potentialfreier (z. B. Gehäuse-)Masse verbunden ist, zu steuern.
ZUSAMMENFASSUNG
Unter anderem sind Verfahren, Systeme und Vorrichtungen zum Bereitstellen eines Übertragungsmittel-Treibers beschrieben, der betreibbar ist, um Sättigung zu vermeiden, während er leicht in IC-Prozesse eingefügt wird. Ausführungsformen stellen Impulsformungseinheiten bereit, die eingerichtet sind, um innerhalb von üblichen integrierten Schaltkreis (”IC”)-Prozessen implementiert zu werden. Beispielsweise wandeln Ausführungsformen ein Zwei-Pegel-Eingangssignal in ein Drei-Pegel-Treibersignal zum Ansteuern eines Endes eines Übertragungsmittels um. Das Drei-Pegel-Treibersignal (oder ein funktionell ähnliches Signal) wird an dem anderen Ende des Übertragungsmittels empfangen und zurück in ein Zwei-Pegel-Ausgangssignal zum Ansteuern einer Last umgewandelt. Ausführungsformen sind eingerichtet, um asynchron zu laufen (z. B. als eine Funktion von empfangenen Impulsbreiten, statt einer Taktfrequenz), um eine Kompatibilität mit pulsweitenmodulierten (pulse-width modulation, ”PWM”) Eingangssignalen bereitzustellen. Beispielsweise weisen bestimmte Ausführungsformen der Treibersignale sehr schmale Impulse auf, um eine weitere Kompatibilität mit einem breiten Bereich an PWM-Frequenzen bereitzustellen. In manchen Ausführungsformen wird eine Zwei-zu-Drei-Pegel (Two-to-Three, ”TTL”)-Treibereinheit als eine Impulsformungseinheit zum Ansteuern des Übertragungsmittels bereitgestellt. In anderen Ausführungsformen wird das Übertragungsmittel differentiell durch diverse Puffer angesteuert, die als die Impulsformungseinheit eingerichtet sind. In wiederum anderen Ausführungsformen sind Mittelabgreifen und/oder andere Techniken enthalten.
In einer Menge an Ausführungsformen wird ein System zum Übermitteln von Impulsinformationen bereitgestellt. Das System weist auf: ein Übertragungsmodul, das eingerichtet ist, um einen Eingangsimpuls von einer Eingangsquelle zu empfangen, wobei der Eingangsimpuls eine Eingangsimpulsbreite aufweist; und ein Treibersignal als eine Funktion des Eingangsimpulses zu erzeugen, wobei das Treibersignal asynchron in Bezug auf die Eingangsquelle erzeugt wird; und ein Empfangsmodul, das in operativer Kommunikation mit dem Übertragungsmodul über ein Übertragungsmittel ist, und eingerichtet ist, um ein Drei-Pegel-Signal über das Übertragungsmittel als eine Funktion des Treibersignals zu empfangen, wobei das Drei-Pegel-Signal einen ersten empfangenen Impuls, der einem Anfang des Eingangsimpulses entspricht und zwischen einem ersten Pegel und einem zweiten Pegel übergeht, und einen zweiten empfangenen Impuls aufweist, der einem Ende des Eingangsimpulses entspricht und zwischen dem ersten Pegel und einem dritten Pegel übergeht; und Erzeugen eines Ausgangsimpulses als eine Funktion des Drei-Pegel-Signals, wobei der Ausgangsimpuls eine Ausgangsimpulsbreite aufweist, die im wesentlichen gleich der Eingangsimpulsbreite ist.
In einer anderen Menge an Ausführungsformen wird eine Impulsformungseinheit bereitgestellt. Die Impulsformungseinheit weist eine Impulsempfängereinheit, die betreibbar ist, um ein Zwei-Pegel-Eingangssignal zu empfangen, das einen ersten Eingangsimpuls, der eine erste Eingangsimpulsbreite hat, und einen zweiten Eingangsimpuls, der eine zweite Eingangsimpulsbreite hat, aufweist; und eine Treibererzeugereinheit auf, die betreibbar ist, um ein Treibersignal zu erzeugen, das einen ersten Treiberimpuls, der eine Startzeit des ersten Eingangsimpulses anzeigt, einen zweiten Treiberimpuls, der eine Endzeit des ersten Eingangsimpulses anzeigt, einen dritten Treiberimpuls, der eine Startzeit des zweiten Eingangsimpulses anzeigt, und einen vierten Treiberimpuls, der eine Endzeit des zweiten Eingangsimpulses anzeigt, aufweist, wobei der zweite Treiberimpuls dem ersten Treiberimpuls mit einer Dauer folgt, die als eine Funktion der ersten Eingangsimpulsbreite bestimmt ist, und der vierte Treiberimpuls dem dritten Treiberimpuls mit einer Dauer folgt, die als eine Funktion der zweiten Eingangsimpulsbreite bestimmt ist.
In wiederum einer anderen Menge an Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Übermitteln von Impulsinformation bereitgestellt. Das Verfahren weist das Empfangen eines Eingangsimpulses von einer Eingangsquelle, wobei der Eingangsimpuls eine Eingangsimpulsbreite hat; Erzeugen eines Treibersignals als eine Funktion des Eingangsimpulses und asynchron in Bezug auf die Eingangsquelle, wobei das Treibersignal einen ersten Treiberimpuls und einen zweiten Treiberimpuls aufweist, wobei der zweite Treiberimpuls dem ersten Treiberimpuls nach einer Zeitdauer folgt, die als eine Funktion der Eingangsimpulsbreite bestimmt ist; Übertragen des Treibersignals über ein Übertragungsmittel; Empfangen eines Drei-Pegel-Signals über das Übertragungsmittel, wobei das Drei-Pegel-Signal funktionell bezogen auf das Treibersignal ist, so dass das Drei-Pegel-Signal einen ersten empfangenen Impuls, der dem ersten Treiberimpuls entspricht, und einen zweiten empfangenen Impuls aufweist, der dem zweiten Treiberimpuls entspricht, wobei der erste empfangene Impuls zwischen einem ersten Pegel und einem zweiten Pegel übergeht und das zweite empfangene Signal zwischen dem ersten Pegel und einem dritten Pegel übergeht; und Erzeugen eines Ausgangsimpulses als eine Funktion des Drei-Pegel-Signals auf, wobei der Ausgangsimpuls eine Ausgangsimpulsbreite hat, die im Wesentlichen gleich der Eingangsimpulsbreite ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein weiteres Verständnis der Natur und Vorteile der vorliegenden Erfindung kann durch Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen erkannt werden. In den angehängten Figuren können ähnliche Komponenten oder Merkmale dasselbe Bezugszeichen haben. Des Weiteren können diverse Komponenten derselben Art auseinandergehalten werden, indem das Bezugszeichen durch eine zweite Bezeichnung, die zwischen den ähnlichen Komponenten differenziert. Wenn nur das erste Bezugszeichen in der Beschreibung verwendet wird, ist die Beschreibung auf jede beliebige der ähnlichen Komponenten, die dasselbe erste Bezugszeichen haben, anwendbar, ungeachtet des zweiten Bezugszeichens.
1A zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines beispielhaften Kommunikationssystems, das ein Übertragungsmittel verwendet, gemäß diversen Ausführungsformen der Erfindung.
1B bis 1D zeigen beispielhafte Kurven eines Eingangsimpulssignals und des Effekts der diversen Impulsformungseinheiten.
2 zeigt Kurven von beispielhaften Signalen, die an diversen Punkten in einem Kommunikationssystem, wie dem Kommunikationssystem von 1, gelesen werden.
3 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild eines beispielhaften Hysterese-Komparators zur Verwendung mit diversen Ausführungsformen der Erfindung.
4 zeigt Kurven von beispielhaften Signalen, die an diversen Punkten in dem Hysterese-Komparator von 3 gelesen werden.
5 zeigt ein Schaltbild eines beispielhaften Kommunikationssystems, das einen Impulstransformator verwendet, gemäß diversen Ausführungsformen der Erfindung.
6 zeigt ein Schaltbild einer beispielhaften TTTL-Treibereinheit gemäß diversen Ausführungsformen der Erfindung.
7 zeigt Kurven von beispielhaften Signalen, die an diversen Punkten in der TTTL-Treibereinheit von 6 gelesen wurden.
8 zeigt ein Schaltbild eines beispielhaften Kommunikationssystems, das einen differentiell angetriebenen Impulstransformator verwendet, gemäß diversen Ausführungsformen der Erfindung.
9 zeigt Kurven von beispielhaften Signalen, die an diversen Punkten in dem Kommunikationssystem von 7 gelesen wurden.
10A und 10B zeigen beispielhafte Kommunikationssysteme, die mittelabgegriffene Impulstransformatoren verwenden, gemäß diversen Ausführungsformen der Erfindung.
11 zeigt Kurven von beispielhaften Signalen, die an diversen Punkten in den Kommunikationssystemen von 10A und 10B gelesen wurden.
12 zeigt ein Flussdiagramm von beispielhaften Verfahren zum Bereitstellen von Impulssignalinformation unter Verwendung eines Kommunikationssystems gemäß diversen Ausführungsformen der Erfindung.
13 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines beispielhaften Kommunikationssystems, das ein Übertragungsmittel verwendet, gemäß diversen Ausführungsformen der Erfindung.
14 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines beispielhaften Kommunikationssystems, das eine TTTL-Impulsformungseinheit und einen Impulstransformator verwendet, gemäß diversen Ausführungsformen der Erfindung.
15 zeigt Kurven von beispielhaften Signalen, die an diversen Punkten in einem Kommunikationssystem, wie dem Kommunikationssystem von 14, gelesen wurden.
16 zeigt ein Schaltbild eines beispielhaften Kommunikationssystems, das einen differentiell angetriebenen Impulstransformator verwendet, gemäß diversen Ausführungsformen der Erfindung.
17 zeigt Kurven von beispielhaften Signalen, die an diversen Punkten in dem Kommunikationssystem von 16 gelesen wurden.
18 zeigt ein Flussdiagramm von beispielhaften Verfahren zum Bereitstellen von bidirektionaler Impulssignalinformation unter Verwendung eines Kommunikationssystems gemäß diversen Ausführungsformen der Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Unter anderem werden Systeme, Vorrichtungen und Verfahren zum Bereitstellen eines Übertragungsmittel-Treibers beschrieben, der betreibbar ist, um Sättigung zu vermeiden, während er leicht in IC-Prozesse eingefügt wird.
Elektronische Systeme können diverse Arten von Übertragungsmitteln verwenden, um Kommunikations-(z. B. Steuer-)Signale zu handhaben. Das Verwenden bestimmter Arten von Übertragungsmitteln, wie Impulstransformatoren oder Opto-Isolatoren, kann eine bestimmte gewünschte Funktionalität ergeben, wie die Fähigkeit, Signalamplitude anzupassen, Impedanz zwischen einer Quelle und einer Last anzugleichen, eine Isolationsgrenze zwischen zwei Teilbereichen einer Schaltung bereitzustellen, etc. Beispielsweise kann ein Impulstransformator verwendet werden, um ein Steuersignal von einem Energieschaltkreis, der mit Erdmasse verbunden ist, über eine Isolationsgrenze zu senden, und einen Schaltkreis, der mit potentialfreier (z. B. Gehäuse-)Masse verbunden ist, zu steuern.
Es wird verstanden werden, dass Ausführungsformen hierin mit Bezug auf diverse Signale beschrieben sind, aber Charakteristika dieser Signale nur zur Klarheit gedacht sind und nicht als den Schutzumfang der Ausführungsformen beschränkend aufgefasst werden sollten. Beispielsweise sind spezielle Referenz- und Signalspannungspegel lediglich als Beispiele gedacht. Von daher können Ausführungsformen, die in Bezug auf Gehäusemasse, potentialfreie Masse, etc. gezeigt sind, wo nötig unter Verwendung anderer Referenzspannungspegel mit bekannten Ersetzungen zu den Schaltkreistopologien durchgeführt werden.
1A zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines beispielhaften Kommunikationssystems, das ein Übertragungsmittel verwendet. Das Kommunikationssystem 100 weist eine Impulsformungseinheit 130, ein Übertragungsmittel 140 und eine Impulswiederherstellungseinheit 150 auf. Die Impulsformungseinheit 130 ist mit einer Eingangsspannungsquelle 110 verbunden, die mit Erdmasse 120 verbunden ist. Die Impulswiederherstellungseinheit 150 erzeugt eine Ausgangsspannung 160, die über eine Last 170 verwendet werden kann, die mit potentialfreier Masse 180 (z. B. Gehäusemasse) verbunden ist. Die Primärseite des Übertragungsmittels 140 ist mit Erdmasse 120 verbunden, und die Sekundärseite des Übertragungsmittels 140 ist mit potentialfreier Masse 180 verbunden.
Üblicherweise kann das Übertragungsmittel 140 verwendet werden, um Impulsinformation von der Eingangsspannungsquelle 110 zu übertragen, um über die Last 170 verwendet zu werden. Natürlich kann das Übertragungsmittel 140 zusätzliche Funktionalität bereitstellen. In manchen Ausführungsformen stellt das Übertragungsmittel 140 eine Isolationsgrenze zwischen der Primärseite der Schaltung, die mit Erdmasse 120 verbunden ist, und der Sekundärseite der Schaltung, die mit potentialfreier Masse 180 verbunden ist, bereit. In anderen Ausführungsformen stellt das Übertragungsmittel 140 eine Impedanzangleichung zwischen der Eingangsspannungsquelle 110 und der Last 170 bereit. In wiederum anderen Ausführungsformen gleicht das Übertragungsmittel 140 die Signalamplitude an, z. B. durch stufenweises Erhöhen oder Senken der Spannung des Signals.
Es wird verstanden werden, dass, während das Übertragungsmittel hierin weitgehend mit Bezug auf Impulstransformatoren gezeigt und beschrieben ist, Übertragungsmittel beliebige kompatible Übertragungsmittel aufweisen können, einschließlich beispielsweise Opto-Isolatoren, Koaxialkabeln, verdrillten Drahtpaaren, Leiterplattenspuren, Busarchitekturen, etc. Von daher sollte die Bezeichnung ”Übertragungsmittel” nicht als die Erfindung in irgendeiner Weise beschränkend aufgefasst werden.
Eine Überlegung in dem Entwurf von bestimmten Arten von Übertragungsmitteln 140 kann die Vermeidung von Sättigung sein. Beispielsweise, wenn das Übertragungsmittel 140 ein Impulstransformator ist, kann der Betrieb des Kommunikationssystems 100 eine Magnetisierungskraft in dem Impulstransformator erzeugen, die eine magnetische Flussdichte in dem Kern des Impulstransformators erzeugen kann. Da die Flussdichte fortfährt, sich zu erhöhen, kann sie irgendwann die Flusskapazität des Kerns des Impulstransformators übersteigen, wodurch sie den Kern sättigt. Sobald der Kern gesättigt ist, kann der Impulstransformator nicht länger arbeiten, um Impulsinformation zu übermitteln. Somit kann es wünschenswert (oder sogar entscheiden) sein, Kernsättigung zu vermeiden, um den Impulstransformator effektiv zu verwenden, um Impulsinformationen zu übermitteln.
Eine Art, um Kernsättigung zu vermeiden, kann sein, die Impulsformungseinheit 130 zu verwenden, um die Breite von Impulsen über die Primärseite des Übertragungsmittels 140 zu beschränken. Beschränken der Impulsbreite kann dem Kern des Übertragungsmittels 140 Zeit geben, um sich zwischen Impulsen ”zurückzusetzen” („reset”). Wenn dem Kern ausreichend Zeit zum Zurücksetzen gewährt wird, kann die Flussdichte in dem Kern vom Überschreiten der Flusskapazität des Kerns gehalten werden, wodurch Kernsättigung vermieden wird. Von daher erzeugen Ausführungsformen der Impulsformungseinheit 130 ein Treibersignal zum Ansteuern des Übertragungsmittels.
In manchen Ausführungsformen weist das Treibersignal Informationen bezogen auf die Impulsbreite eines Eingangssignals, das von der Eingangsspannungsquelle kommend gesehen wird, auf. Beispielsweise kann das Eingangssignal ein pulsweitenmoduliertes (”PWM”) Signal aufweisen, das eine kontinuierlich variierende Impulsbreite aufweist. In manchen Ausführungsformen weist das Treibersignal einen positiven Impuls bei jeder steigenden Flanke des Eingangssignals und einen negativen Impuls bei jeder fallenden Flanke des Eingangssignals auf. Die positiven und negativen Impulse an dem Treibersignal können im Wesentlichen schmal in Bezug auf die Bandbreite von PWM-Impulsbreiten an dem Eingangssignal sein. Beispielsweise, wenn die Impulsbreite des Treibersignals ein Prozent der Periode des PWM-Eingangssignals ist, kann es möglich sein, die Impulsformungseinheit zuverlässig mit PWM-Eingangssignalimpulsen zu verwenden, die einen Arbeitszyklus nahe an zwei Prozent haben. Es wird verstanden werden, dass Ausführungsformen des Treibersignals einen asynchronen Betrieb erlauben (z. B. Übertragung von Impulsinformation unabhängig von irgendeinem Taktsignal oder von der Periode des Eingangssignals) und einen Betrieb der Impulsformungseinheit mit einer breiten Bandbreite an PWM-Arbeitszyklen erlauben kann.
Sobald die Impulsbreite durch die Impulsformungseinheit 130 geformt wurde, kann die Impulsinformation über das Übertragungsmittel 140 gesendet werden. Die Impulswiederherstellungseinheit 150 kann dann verwendet werden, um die ursprüngliche (ungeformte (unshaped)) Impulsinformation wiederherzustellen, um das Ausgangsspannungssignal 160 zu erzeugen. Beispielsweise kann die Impulswiederherstellungseinheit 150 verwendet werden, um das Ausgangsspannungssignal 160 im Wesentlichen mit dem Signal von der Eingangsspannungsquelle 110 in Übereinstimmung zu bringen. Das Ausgangsspannungssignal 160 kann dann verwendet werden, um beispielsweise die Last 170 zu steuern. Natürlich mag in gewissen Ausführungsformen das Ausgangsspannungssignal 160 nicht mit dem Signal von der Eingangsspannungsquelle 110 übereinstimmen. Beispielsweise können die Impulsformungseinheit 130, das Übertragungsmittel 140 und/oder die Impulswiederherstellungseinheit 150 unerwünschte Artefakte (z. B. Rauschen, Verzögerung, etc.) oder gewünschte Artefakte (z. B. eine Amplitudenänderung) zwischen den zwei Signalen erzeugen.
Es wird verstanden werden, dass viele Arten von Impulsformungseinheiten 130 möglich sind. 1B–1D zeigen beispielhafte Kurven eines Eingangsimpulssignals und den Effekt von diversen Impulsformungseinheiten. 1B zeigt eine beispielhafte Kurve eines idealen Eingangsimpulssignals 115. In manchen Ausführungsformen ist das Eingangsimpulssignal 150 ähnlich zu dem Signal, das durch die Eingangsspannungsquelle 110 erzeugt wird. Obwohl das Eingangsimpulssignal 115 als eine Rechteckwelle mit einem Arbeitszyklus von fünfzig Prozent gezeigt ist, sind andere Eingangsimpulssignale möglich.
Um Sättigung zu vermeiden, kann es wünschenswert sein, das Eingangsimpulssignal 115 in 1B in ein Signal ähnlich dem geformten Impulssignal 135-1 gezeigt in 1C umzuwandeln. In manchen Ausführungsformen weist die Impulsformungseinheit 130 Komponenten auf, die betreibbar sind, um ein Signal ähnlich zu dem Eingangsimpulssignal 115 von 1B zu empfangen und ein Signal ähnlich zu dem geformten Impulssignal 135-1 von 1C zu erzeugen. Der Fachmann wird anerkennen, dass ein komplexer Schaltkreis üblich sein kann, um das geformte Impulssignal 135-1 von 1C zu erzeugen. Beispielsweise können Zeitgeberschaltungen, Filter und andere Komponenten verwendet werden. Die Verwendung eines komplexen Schaltkreises kann die Kosten und Komplexität des IC-Entwurfs und der Herstellung erhöhen und kann andere unerwünschte Artefakte erzeugen (z. B. erhöhte Laufzeitverzögerung des Impulstransformatortreibers).
Andere Arten von Impulsformungseinheiten 130 (die die Komplexität und/oder Kosten zum Erzeugen von Signalen wie dem geformten Impulssignal 135-1 von 1C vermeiden können) verwenden Gleichspannungs(DC)-Sperrkondensatoren. Indem ein DC-Sperrkondensator vor dem Übertragungsmittel 140 bereitgestellt wird, kann jeder Impuls effektiv gekürzt werden. 1D zeigt eine beispielhafte Kurve eines geformten Impulssignals unter Verwendung eines DC-Sperrkondensators. Das geformte Impulssignal 135-2 von 1D mag nicht die idealen Charakteristika des geformten Impulssignals 135-1 von 1C haben, aber kann immer noch ausreichend sein, um eine Kernsättigung zu vermeiden. Um in gewissen Anwendungen effektiv zu sein, kann jedoch der DC-Sperrkondensator sehr groß (z. B. 1.000 pf bis 20.000 pf im Wert) sein müssen, was es potentiell schwierig oder sogar unmöglich macht, ihn in eine übliche integrierte Schaltung (”IC”) einzufügen. Für manche Anwendungen kann es wünschenswert für die Impulsformungseinheit 130 sein, innerhalb üblicher IC-Prozesse betreibbar zu sein, ohne teuer und/oder komplex zu sein.
Ausführungsformen der Erfindung stellen Impulsformungseinheiten 130 bereit, die sich innerhalb üblicher IC-Prozesse einfügen können. In manchen Ausführungsformen wird eine Zwei-zu-Drei-Pegel(”TTL”)-Treibereinheit (z. B. wie in 5 gezeigt) als eine Impulsformungseinheit 130 bereitgestellt. In anderen Ausführungsformen wird das Übertragungsmittel 140 differentiell durch diverse Puffer (z. B. wie in 8 gezeigt) angesteuert, um effektiv als eine Impulsformungseinheit 130 zu arbeiten. In wiederum anderen Ausführungsformen wird eine Mittelabgreifungstechnik verwendet, um das Übertragungsmittel 140 mit einem Drei-Pegel-Treibersignal (z. B. wie in 10A und 10B gezeigt) anzusteuern. Es wird verstanden werden, dass andere Arten an Impulsformungseinheiten 130 möglich sind, z. B. zum Erzeugen eines Drei-Pegel-Treibersignals zum Übermitteln von Impulsinformation über das Übertragungsmittel 140.
2 zeigt Kurven von beispielhaften Signalen, die an diversen Punkten in einem Kommunikationssystem, wie dem Kommunikationssystem 100 von 1, gelesen werden. Die erste Kurve 210 zeigt einen Impuls des Eingangssignals, das von der Eingangsspannungsquelle 110 kommt. In manchen Ausführungsformen reicht das Eingangssignal von 0 V bis zu irgendeinem logischen Hochspannungspegel (”V_HIGH”). Die Impulsformungseinheit 130 empfängt das Zwei-Pegel-Eingangssignal und wandelt das Zwei-Pegel-Eingangssignal in ein verschobenes Eingangssignal um, wie in der zweiten Kurve 220 gezeigt. Die zweite Kurve 220 zeigt das verschobene Eingangsspannungssignal, das von einer negativen Quellenspannung (”–V_S”) bis zu einer positiven Quellenspannung (”+V_S”) reicht. Es ist beachtenswert, dass, abgesehen von der Spannungspegelverschiebung, die Impulsinformation im Wesentlichen erhalten bleiben kann, während das Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal in das verschobene Eingangsspannungssignal umgewandelt wird.
Die Impulsformungseinheit 130 kann dann das verschobene Eingangsspannungssignal verwenden, um ein Drei-Pegel-Treibersignal zu erzeugen. Die dritte Kurve 230 zeigt, dass das Drei-Pegel-Treibersignal im Wesentlichen einen relativ kurzen positiven Ansteuerungsimpuls an dem Beginn von jedem Eingangsimpuls in dem verschobenen Eingangsspannungssignal aufweist (z. B., wenn das verschobene Eingangsspannungssignal 0 V in der positiven Richtung überschreitet) und einen relativ kurzen negativen Ansteuerungsimpuls an dem Ende von jedem Eingangsimpuls in dem verschobenen Eingangsspannungssignal auf (z. B., wenn das verschobene Eingangsspannungssignal 0 V in der negativen Richtung überquert). Für die Zeit zwischen jedem positiven und negativen Impuls bleibt das Drei-Pegel-Treibersignal bei 0 V, wodurch drei eindeutige Pegel erzeugt werden. Beispielsweise kann das Drei-Pegel-Treibersignal bei entweder –V_S, +V_S oder 0 V sein, an einem beliebigen Zeitpunkt, mit Ausnahme während kurzer Zeiten, wenn das Drei-Pegel-Treibersignal zwischen Pegeln übergeht.
Die dritte Kurve 230 zeigt, dass der Ausgangs der Impulsformungseinheit 130 (d. h. das Drei-Pegel-Treibersignal) dazu neigen kann, bei 0 V für einen relativ großen Prozentsatz jedes Eingangsimpulszyklus zu bleiben, eine Zeitperiode, die viel größer sein kann als die Zeitperiode, wenn das Drei-Pegel-Treibersignal bei entweder +V_S oder –V_S ist. Auf diese Weise kann es möglich sein, sicherzustellen, dass das Übertragungsmittel 140 nicht sättigt. In manchen Ausführungsformen ist die Impulsbreite des Drei-Pegel-Treibersignals entworfen, so kurz wie möglich zu sein (z. B. so kurz wie geeignet für einen Impulstransformator, der verwendet wird). In bestimmten Ausführungsformen hilft das Verkürzen der Impulsbreite des Drei-Pegel-Treibersignals die Bandbreite des Kommunikationssystems 100 zu maximieren.
Das Drei-Pegel-Treibersignal kann über das Übertragungsmittel 140 an die Impulswiederherstellungseinheit 150 weitergegeben werden. Eine Überprüfung der dritten Kurve enthüllt bestimmte Artefakte des Drei-Pegel-Treibersignals. Ein solches Artefakt ist, dass, statt dass die Impulse als spitze Rechtecksimpulse beginnen und enden, es eine Anstiegszeit und/oder eine Abfallzeit geben kann, die mit jedem Impuls assoziiert ist. In manchen Fällen können die Anstiegs- und/oder Abfallzeiten Rauschen zu dem Kommunikationssystem 100 beisteuern, das als ”dV/dt-Rauschen” bezeichnet wird. Das dV/dt-Rauschen kann beispielsweise von nicht idealen Aspekten von einer oder mehreren Komponenten einer Schaltung oder von Signalunterschieden zwischen den Seiten eines Transformators herrühren (z. B., wenn es einen Unterschied zwischen Signalen gibt, die bei Erdmasse (0 V) an der Primärseite und potentialfreier Masse an der Sekundärseite sitzen).
Eine Ausführungsform des Kommunikationssystems 100 weist ein Schaltnetzteil (switched-mode power supply, ”SMPS”) auf. Das SMPS arbeitet, um zwischen null und sechshundert Volt bei ungefähr fünfzig Volt-pro-Nanosekunde zu schalten (d. h. es braucht ungefähr dreißig Nanosekunden um von null auf sechshundert Volt überzugehen). Diese Anstiegszeit kann aufgrund von beispielsweise nicht idealen Charakteristika des Übertragungsmittels 140, wie Kapazität zwischen den Primär- und Sekundärseiten, sein. Angenommen beispielsweise die Kapazität über das Übertragungsmittel 140 ist ein Picofarad. Die Spannungsänderung über einen Kondensator kann durch die folgende Gleichung berechnet werden:
ΔV = 1 / CΔt, was als I = ΔV / ΔtC umgeordnet werden kann, wobei V die Spannung über den Kondensator ist, C die Kapazität des Kondensators ist, I der Strom durch den Kondensator ist, und t die Zeit ist. Ausgehend von dieser Gleichung kann gezeigt werden, dass die Kapazität über den Transformator einen Strom von ungefähr fünfzig Milliampere erzeugen kann (d. h. wobei ΔV/Δt = 50 V/ns, und C = 1 pf). Wenn die Last an der Sekundärseite des Übertragungsmittels 140 fünfzig Ohm ist, schreibt das ohmsche Gesetz vor, dass die Last als ein Spannungsabfall von bis zu ungefähr 2,5 Volt aufgrund der Kapazität über den Transformator gesehen werden kann (d. h. V = IR = (50 mA)(50 Ω) = 2,5 V). Dieser 2,5 Volt-Abfall kann sich als dV/dt-Rauschen in dem Kommunikationssystem 100 zeigen.
In vielen Anwendungen kann es wünschenswert sein, dass dV/dt-Rauschen und andere Artefakte des Systems (einschließlich z. B. elektromagnetischer Interferenz) zu ignorieren oder anderweitig zu behandeln. Beispielsweise kann es wünschenswert oder sogar notwendig sein, sicherzustellen, dass Rauschen nicht als Impulse durch das System fehlinterpretiert werden. Andernfalls mag die Ausgangsspannung 160 die Impulsinformation von dem Eingangsspannungssignal 110 nicht genau darstellen. Von daher verwenden manche Ausführungsformen der Erfindung einen Hysterese-Komparator (z. B. als Teil der Impulswiederherstellungseinheit 150), um zu helfen, die Impulsinformation von dem Eingangsspannungssignal 110 in der Anwesenheit von Rauschen wiederherzustellen.
Wie weiter unten detaillierter beschrieben, kann der Hysterese-Komparator als ein Komparator implementiert werden, der seinen Ausgang von niedrig (low) zu hoch (high) überleitet, wenn sein differentieller Eingang einen positiven Schwellwert überschreitet, und seinen Ausgang von hoch zu niedrig überleitet, wenn sein differentieller Eingang unter einen negativen Schwellwert fällt. Üblicherweise werden die positiven und negativen Schwellwerte gesetzt, absolute Werte größer als null aufzuweisen, so dass relativ kleine Spannungsschwankungen um null Volt den Hysterese-Komparator nicht veranlassen werden, überzuleiten. Die vierte Kurve 240 zeigt eine Überlagerung von beispielhaften positiven und negativen Schwellwerten an dem Drei-Pegel-Treibersignal gezeigt in der dritten Kurve 230. Die vierte Kurve 250 zeigt einen beispielhaften Ausgang eines Hysterese-Komparators, der das Eingangssignal und positive und negative Schwellwerte, gezeigt in der vierten Kurve 240, hat. Wie in der fünften Kurve 250 gezeigt, leitet der Ausgang des Hysterese-Komparators über, wenn das Drei-Pegel-Treibersignal den positiven oder negativen Schwellwert überquert. Dies kann ein Zwei-Pegel-Ausgangssignal (gezeigt in der fünften Kurve 250) bereitstellen, das eine Funktion des Zwei-Pegel-Eingangssignals (gezeigt in der ersten Kurve 210) ist.
Es wird verstanden werden, dass der Hysterese-Komparator auf verschiedene Arten gemäß Ausführungsformen der Erfindung implementiert werden kann. 3 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild eines beispielhaften Hysterese-Komparators zur Verwendung mit diversen Ausführungsformen der Erfindung. 4 zeigt Kurven von beispielhaften Signalen, die an diversen Punkten in dem Hysterese-Komparator 300 von 3 gelesen werden. Für zusätzliche Klarheit werden 3 und 4 parallel beschrieben.
In manchen Ausführungsformen wird ein Drei-Pegel-Ausgangsspannungssignal über einen Impulstransformator und in den Hysterese-Komparator 300 als eine Eingangsspannung 310 gesendet. Die Eingangsspannungswellenform ist in der ersten Kurve 410 von 4 gezeigt. In bestimmten Ausführungsformen weist der Hysterese-Komparator 300 zwei Standardkomparatoren (Comp1 320-1 und Comp2 320-2) auf. Comp1 320-1 ist betreibbar, um eine positive Schwellwertspannung 322 von V_TH+ zu überwachen und Comp2 320-2 ist betreibbar, um eine negative Schwellwertspannung 324 von V_TH– zu überwachen. Die Komparatoren 320 treiben eine interne Verriegelung (latch) 330 an, der einen Setzeingang (set) 332 und einen Rücksetzeingang (reset) 334 aufweist. In einer Ausführungsform weist der interne Latch 330 zwei NOR-Logikgatter 336 auf, die so eingerichtet sind, dass der Ausgang des ersten NOR-Logikgatters 336-1 in einen Eingang des zweiten NOR-Logikgatters 336-2 einspeist, und die anderen Eingänge der NOR-Logikgatter 336 sind der Setzeingang 332 und der Rücksetzeingang 334. Der Ausgang des zweiten NOR-Logikgatters 336-2 kann als eine Ausgangsspannung 360 des Hysterese-Komparators 300 verwendet werden.
Wenn die Eingangsspannung 310 die positive Schwellwertspannung 322 überschreitet, kann Comp1 320-1 einen positiven verlaufenden Impuls in den Setzeingang 332 bereitstellen, wie durch die zweite Kurve 420 von 4 dargestellt. Wenn die Eingangsspannung 310 unter die negative Schwellwertspannung 324 fällt, kann Comp2 320-2 einen negativen verlaufenden Impuls in den Rücksetzeingang 334 bereitstellen, wie durch die dritte Kurve 34 von 4 dargestellt. Die fünfte Kurve 450 von 4 zeigt, dass das Bereitstellen des positiven verlaufenden Impulses in den Setzeingang 332 die Ausgangsspannung 360 auf einen HIGH-Zustand antreiben kann. Der interne Latch 330 kann dann die Ausgangsspannung 360 an dem HIGH-Zustand halten, bis der negative verlaufende Impuls in den Rücksetzeingang 334 bereitgestellt wird. An diesem Punkt kann die Ausgangsspannung 360 auf einen LOW-Zustand übergehen.
Eine Anzahl von Aspekten von Ausführungsformen der Erfindung kann durch Betrachten der diversen Kurven in 4 erkannt werden. Ein solcher Aspekt ist, dass, da Übergänge in der Ausgangsspannung 360 nur auftreten, wenn eine Schwellwertspannung (322 oder 324) überschritten wird, Spannungsschwankungen um null Volt, die nicht die Schwellwertspannungen (322 und 324) überschreiten, die Ausgangsspannung 360 nicht beeinflussen mögen. Von daher können die Schwellwertspannungen (322 und 324) so gesetzt werden, dass Spannungsschwankungen aufgrund von Rauschen im Wesentlichen ignoriert werden (d. h. sie sind in der Ausgangsspannung 360 nicht sichtbar). Ein anderer solcher Aspekt ist, dass, wenn die Spannungsschwellwerte (322 und 324) nicht auf null Volt gesetzt werden, die Schwellüberquerungspunkte der Ausgangsspannung 360 von den null Überquerungspunkten des Eingangsspannungssignals 310 verzögert werden können. Dies kann eine Verzögerungsimpulsinformation in dem Ausgangsspannungssignal 360 verursachen, das von der Impulsinformation in dem Eingangsspannungssignal 310 verzögert wird. Es wird verstanden werden, dass, aufgrund der Konfiguration der Komponenten des Hysterese-Komparators 300 und/oder der anderen Komponenten, die an den Hysterese-Komparator 300 anschließen, die Verzögerung variabel (d. h. nicht gleichmäßig) sein kann. Es kann daher schwierig oder sogar unmöglich sein, die Verzögerung unter Verwendung zusätzlicher Komponenten einfach zu erfassen.
Zurückkehrend zu 2 zeigen die vierte Kurve 240 und die fünfte Kurve 250 jeweils den Eingang und den Ausgang zu der Impulswiederherstellungseinheit 150. Während die vierte Kurve 240 und die fünfte Kurve 250 Ausführungsformen der Impulswiederherstellungseinheit 150 darstellen, die einen Hysterese-Komparator verwendet, können andere Kurven von anderen Arten von Impulswiederherstellungseinheiten 150 resultieren. Der Eingang, gezeigt in der vierten Kurve 240, kann die Spannung sein, die über die Sekundärseite des Übertragungsmittels 140 durch das Drei-Pegel-Treibersignal induziert wird, welche im Wesentlichen das Drei-Pegel-Treibersignal nachahmen kann. Wie in der fünften Kurve 250 gezeigt, wenn der Eingang zu der Impulswiederherstellungseinheit 150 einen positiven Schwellwert (”V_TH+”) überschreitet, kann der Aulsgang der Impulswiederherstellungseinheit 150 zu einem logischen HIGH übergehen. Der Ausgang der Impulswiederherstellungseinheit 150 kann dann bei logischem HIGH bleiben, bis der Eingang zu der Impulswiederherstellungseinheit 150 einen negativen Schwellwert (”V_TH–”) überquert. An diesem Punkt kann der Ausgang der Impulswiederherstellungseinheit 150 zu einem logischen LOW übergehen.
Der Ausgang der Impulswiederherstellungseinheit 150 kann dann als die Ausgangsspannung 160 des Kommunikationssystems 100 weitergegeben werden. Es wird verstanden werden, dass, abhängig von den Komponenten, Signalen und anderen Charakteristika des Kommunikationssystems 100 und der Anwendung, in der es verwendet wird, die Ausgangsspannung 160 (z. B. wie in der fünften Kurve 250 gezeigt) von dem Eingangssignal, das von der Eingangsspannungsquelle 110 (z. B. wie in der ersten Kurve 210 gezeigt) kommt, abweichen kann. Beispielsweise kann es Verzögerung, Rauschen, Änderung in der Amplitude, etc. geben. Es wird nun verstanden werden, dass das Bereitstellen des Kommunikationssystems 100 mit der Impulswiederherstellungseinheit 130 es der Ausgangsspannung 160 ermöglichen kann, im Wesentlichen die Impulsinformation des Eingangssignals zu bewahren.
Beispielhafte Impulsformungseinheitsausführungsformen
Wie oben erwähnt sind viele Arten von Impulsformungseinheiten zur Verwendung mit Ausführungsformen der Erfindung möglich. Manche dieser Arten von Impulsformungseinheiten sind detaillierter in den folgenden Figuren beschrieben.
5 zeigt ein Schaltbild eines beispielhaften Kommunikationssystems, das einen Impulstransformator verwendet, gemäß diversen Ausführungsformen der Erfindung. Das Kommunikationssystem 500 weist eine Impulsformungseinheit 130, ein Übertragungsmittel 140 und eine Impulswiederherstellungseinheit 150 auf. Die Impulswiederherstellungseinheit 130 weist eine Zwei-zu-Drei-Pegel(”TTTL”)-Treibereinheit 530 auf, das Übertragungsmittel 140 weist einen Impulstransformator 540 auf, und die Impulswiederherstellungseinheit 150 weist einen Hysterese-Komparator 550 und einen Widerstand 552 auf.
Die TTTL-Treibereinheit 530 empfängt ein Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal 110 (z. B. high/low), wandelt das Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal 110 in ein verschobenes (shifted) Eingangsspannungssignal um und verwendet das verschobene Eingangsspannungssignal, um ein Drei-Pegel-Treibersignal 535 zu erzeugen. Das Drei-Pegel-Treibersignal 535 kann über den Impulstransformator 540 an den Hysterese-Komparator 550 weitergegeben werden. Der Hysterese-Komparator 550 erzeugt eine Ausgangsspannung 160.
Es ist beachtenswert, dass der Hysterese-Komparator 540 in 5 in einer unsymmetrischen (single-ended) Konfiguration (d. h. ein Eingangsanschluss ist mit Masse verbunden) gezeigt ist. Diverse Ausführungsformen der Erfindung können den Hysterese-Komparator 550 alternativ konfigurieren, differentiell angetrieben zu werden (d. h. beide Eingangsanschlüsse sind mit Eingangsspannungen verbunden). Durch differentielles Antreiben des Hysterese-Komparators 550 kann es möglich sein, Rauschen und andere Artefakte (z. B. dv/dt-Rauschen) in Gleichtaktrauschen umzuwandeln. Durch Umwandeln in Gleichtaktrauschen kann der Hysterese-Komparator 550 in der Lage sein, Gleichtaktunterdrückung zu verwenden (z. B. häufig um einen Faktor von hundert Mal oder mehr), solange der Hysterese-Komparator 550 nicht aus dem Gleichtaktbereich hinausläuft. Beispielsweise, während 2,5 Volt dV/dt-Rauschen größer als die Hysterese des Hysterese-Komparators 550 sein kann (z. B. wenn die Hysterese auf ungefähr 0,25 V gesetzt ist), kann es Gleichtaktunterdrückung dem Hysterese-Komparator 550 erlauben, bis zu +/–6 Volt zurückzuweisen, während er innerhalb des Gleichtaktbereichs eines üblichen Komparatorentwurfs bleibt.
In manchen Ausführungsformen wird eine Seite der Primärwicklung des Impulstransformators 540 mit einem Ausgang der TTTL-Treibereinheit 530 angesteuert und die andere Seite der Primärwicklung des Impulstransformators 540 wird mit einem Komplementärausgang der TTTL-Treibereinheit 530 angesteuert. Ansteuern des Impulstransformators 540 auf diese Weise kann Rauschunterdrückung des Kommunikationssystems 500 erhöhen (z. B. um einen Faktor von zwei). In anderen Ausführungsformen wird eine Mittelabgriffskonfiguration in der Sekundären des Impulstransformators 540 verwendet, wie detaillierter mit Bezug auf die 10A, 10B und 11 beschrieben. In bestimmten Ausführungsformen kann auch ein Faraday'scher Schild mit dem Impulstransformator 540 verwendet werden, beispielsweise um dV/dt-Rauschunterdrückung zu verbessern.
6 zeigt ein Schaltbild einer beispielhaften TTTL-Treibereinheit gemäß diversen Ausführungsformen der Erfindung. In manchen Ausführungsformen ist die TTTL-Treibereinheit 600 die TTTL-Treibereinheit 530 von 5. Die TTTL-Treibereinheit 600 weist eine Signalerzeugungseinheit 610 und eine Logikverarbeitungseinheit 620 auf. In einer Ausführungsform ist die Signalerzeugungseinheit 610 betreibbar, um ein Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal 602 (z. B. das Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal 510 von 5) zu empfangen und vier Logiksteuersignale zu erzeugen: Va 615-1, Va_INV 615-2, VaD 615-3 und VaD_INV 615-4. Signal Va 615-1 kann im Wesentlichen dem Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal 602 entsprechen und Signal Va_INV 615-2 kann im Wesentlichen die Inverse des Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignats 602 sein. Signal VaD 615-3 kann im Wesentlichen eine verzögerte Version des Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals 602 sein und Signal VaD_INV 615-4 kann im Wesentlichen eine verzögerte Version der Inversen des Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals 602 sein.
Die vier Logiksteuersignale 615 werden an diverse Logikkomponenten (z. B. Transistor-Transistor-Logikgatter) in der Logikverarbeitungseinheit 620 weitergegeben, die drei Transistorsteuersignale 625 erzeugt: Signal V_GP1 625-1, Signal V_GN1 625-2 und Signal V_GN2 625-3. Wie gezeigt wird Signal V_GP1 625-1 durch Durchführen einer logischen NAND-Operation an dem Signal Va 615-1 und Signal VaD_INV 615-4 (z. B. unter Verwendung eines NAND-Gatters 622) erzeugt. Signal V_GN1 625-2 wird durch Durchführen eines logischen AND an Signal Va_INV 615-2 und Signal VaD_INV 615-4, um einen ersten Zwischenausgang zu erzeugen (z. B. unter Verwendung eines ersten AND-Gatters 624-1), Durchführen eines logischen AND an Signal Va 615-1 und Signal VaD 615-3, um einen zweiten Zwischenausgang zu erzeugen (z. B. unter Verwendung eines zweiten AND-Gatters 624-2), und Durchführen eines logischen OR an dem ersten Zwischenausgang und dem zweiten Zwischenausgangs (z. B. unter Verwendung eines OR-Gatters 626) erzeugt. Signal V_GN2 625-3 wird durch Durchführen eines logischen AND an Signal Va_INV 615-2 und Signal VaD 615-3) zum Beispiel unter Verwendung eines dritten AND-Gatters 624-3) erzeugt. Es wird verstanden werden, dass die gezeigte Logik auf eine Anzahl von Arten implementiert werden kann, um im Wesentlichen dieselben Transistorsteuersignale 625 zu erzeugen.
Signal V_GP1 625-1 kann die Gatespannung eines P-dotierten Transistors 630 steuern. Der P-dotierte Transistor 630 kann eingerichtet sein, so dass sein Source und sein Körper mit einer positiven Quellenspannung 604 (z. B. ”+V_S”) verbunden sind, und sein Drain mit einem Ansteuerspannungsanschluss 535 (z. B. ein Pin an einem IC, ein Bus, etc.) verbunden ist. Signal V_GN1 625-2 kann die Gatespannung eines ersten N-dotierten Transistors 640 steuern. Der erste N-dotierte Transistor 640 kann eingerichtet sein, so dass sein Drain mit Masse 645 verbunden ist, sein Körper mit einer negativen Quellenspannung 606 (z. B. ”–V_S”) verbunden ist, und seine Source mit dem Ansteuerspannungsanschluss 535 verbunden ist. Signal V_GN2 625-3 kann die Gatespannung eines zweiten N-dotierten Transistors 650 steuern. Der zweite N-dotierte Transistor 650 kann eingerichtet sein, so dass sein Drain und sein Körper mit der negativen Quellenspannung verbunden sind und sein Source mit dem Ansteuerspannungsanschluss 535 verbunden ist.
Es wird verstanden werden, dass andere Topologien zum Erzeugen einer Ansteuerspannung an dem Ansteuerspannungsanschluss gemäß einer Ausführungsform der Erfindung möglich sind. Beispielsweise können N-dotierte Vorrichtungen anstelle von P-dotierten Vorrichtungen verwendet werden (und umgekehrt beispielsweise), mit Modifikationen an der Signallogik, die diese Vorrichtungen ansteuert (z. B. die Logik, die verwendet wird, um die Transistorsteuersignale 625 zu erzeugen), ohne das resultierende Ansteuersignal an dem Ansteuerspannungsanschluss 535 wesentlich zu beeinflussen. In diversen Ausführungsformen ist der Treiberspannungsanschluss 535 eingerichtet, um seine Spannung als ein Drei-Pegel-Treibersignal, wie in 7 dargestellt, bereitzustellen.
7 zeigt Kurven von beispielhaften Signalen, die an diversen Punkten in der TTTL-Treibereinheit 600 von 6 gelesen wurden. Die erste Kurve 710 zeigt zwei Impulszyklen des Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals 110, das verschoben wird, um von einer negativen Quellenspannung (”–V_S”) zu einer positiven Quellenspannung (”+V_S”) zu reichen. Die erste Kurve 710 zeigt des Weiteren, dass das Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal 110 im Wesentlichen äquivalent zu dem Signal Va 615-1 ist. Die zweite Kurve 720, die dritte Kurve 730 und die vierte Kurve 740 zeigen jeweils Signale Va_INV 615-2, Signal VaD 615-3, und Signal Va_DINV 615-4.
Wie in 6 gezeigt, kann das Signal V_GP1 625-1 durch Weitergeben des Signals Va 615-1 und Signal VaD_INV 615-4 durch NAND-Logik (z. B. NAND-Gatter 622) erzeugt werden. Gemäß der NAND-Logik kann das Signal V_GP1 625-1 (d. h. die Gatespannung des P-dotierten Transistors 630) HIGH sein, außer wenn beide Signale Va 615-1 und Signal VaD_INV 615-4 HIGH sind. Die fünfte Kurve 750 zeigt diese Übergänge des Signals V_GP1 625-1. Signal V_GN1 625-2 kann durch Weitergeben des Signals Va 615-1 und Signal VaD 615-4 durch erste AND-Logik (z. B. erstes AND-Gatter 624-1), Weitergeben von Signal Va_INV 615-2 und Signal VaD_INV 615-4 durch zweite AND-Logik (z. B. zweites AND-Gatter 624-2) und Weitergeben der Ergebnisse der ersten AND-Logik und der zweiten AND-Logik durch OR-Logik (z. B. OR-Gatter 626) erzeugt werden. Gemäß der AND- und OR-Logik kann Signal V_GN1 625-2 (d. h. die Gatespannung des ersten N-dotierten Transistors 640) HIGH sein, nur wenn entweder Signal Va 615-1 und Signal VaD 615-4 HIGH sind oder wenn Signal Va_INV 615-2 und Signal VaD_INV 615-4 HIGH sind. Die sechste Kurve 760 zeigt diese Übergänge des Signals V_GN1 625-2. Signal V_GN2 625-3 kann durch Weitergeben von Signal Va_INV 615-2 und Signal VaD 615-3 durch dritte AND-Logik (z. B. drittes AND-Gatter 624-3) erzeugt werden. Gemäß der AND-Logik kann Signal V_GN2 625-3 (d. h. die Gatespannung des zweiten N-dotierten Transistors 650) HIGH sein, nur wenn sowohl Signal Va_INV 615-2 als auch Signal VaD 615-3 HIGH sind. Die sechste Kurve 760 zeigt diese Übergänge des Signals V_GN2 625-3.
Es wird verstanden werden, das Signal V_GP1 625-1, Signal V_GN1 625-2 und Signal V_GN2 625-3 im Wesentlichen Darstellungen der Impulsinformation von dem Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal 102 mit gekürzten Impulsbreiten sein können. Es wird weiterhin verstanden werden, dass die Breite der Impulse zumindest teilweise von der Menge an Verzögerung, die in das System in der Signalerzeugungseinheit 610 eingeführt wird, abhängt. Beispielsweise können kurze Impulse verwendet werden, um eine Kompatibilität mit PWM-Eingangssignalen, die einen breiten Bereich an Arbeitszyklen haben, bereitzustellen. Durch Erzeugen der drei Transistorsteuersignale 625 können die Gatespannungen der drei Transistoren, P-dotierter Transistor P1 630, erster N-dotierter Transistor N1 640 und zweiter N-dotierter Transistor N2 650 gesteuert werden, wodurch die Ausgangsansteuerspannung gesteuert wird.
Bezugnehmend auf die Schaltung gezeigt in 6, wenn Signal V_GP1 625-1 bei oder nahe der positiven Quellenspannung 604 (z. B. ”+V_S” oder ”HIGH”) ist, kann die Gatequellenspannung des P-dotierten Transistors 630 bei oder nahe null Volt sein, da sein Körper mit der positiven Quellenspannung 604 verbunden ist. Da der P-dotierte Transistor 630 ein P-Kanal-Transistor ist, kann dies verursachen, dass der P-dotierte Transistor 630 AUS (OFF) ist (d. h. nicht erlaubt, dass der Strom fließt), während das Signal V_GP1 625-1 HIGH ist. Alternativ kann der P-dotierte Transistor 630 AN (ON) sein (d.h. leitend), wenn Signal V_GP1 625-1 LOW ist, wodurch das Drei-Pegel-Ausgangs-Spannungssignal bis im Wesentlichen auf die positive Quellenspannung 604 gezogen wird.
Wenn Signal V_GN1 625-2 bei oder nahe der negativen Quellenspannung 606 (z. B. ”–V_S” oder ”LOW”) ist, kann die Gatequellenspannung des ersten N-dotierten Transistors 640 bei oder nahe null Volt sein, da sein Körper an die negative Quellenspannung 606 verbunden ist. Da der erste N-dotierte Transistor 640 ein N-Kanal-Transistor ist, kann dies verursachen, dass der erste N-dotierte Transistor 640 AN ist, während das Signal V_GN1 625-2 HIGH ist, wodurch das Drei-Pegel-Ausgangs-Spannungssignal im Wesentlichen auf Masse 645 gezogen wird. Alternativ kann der erste N-dotierte Transistor 640 AUS sein, während das Signal V_GN1 625-2 LOW ist.
Wenn Signal V_GN2 625-3 bei oder nahe der negativen Quellenspannung 606 ist, kann die Gatequellenspannung für den zweiten N-dotierten Transistor 650 bei oder nahe null Volt sein, da sein Körper mit der negativen Quellenspannung 606 verbunden ist. Da der zweite N-dotierte Transistor 650 ein N-Kanal-Transistor ist, kann dies verursachen, dass der zweite N-dotierte Transistor 650 AN ist, während Signal V_GN2 625-3 HIGH ist, wodurch das Drei-Pegel-Ausgangsspannungssignal im Wesentlichen auf die negative Quellenspannung 606 gezogen wird. Alternativ kann der zweite N-dotierte Transistor 650 AUS sein, während Signal V_GN2 625-3 LOW ist.
Es wird verstanden werden, dass die Logik entworfen sein kann, um sicherzustellen, dass nur eines von Signal V_GP1 625-1, Signal V_GN1 625-2, oder Signal V_GN2 625-3 HIGH an einem beliebigen Zeitpunkt ist. Auf diese Weise mag es keine Situation geben, in der die positive Quellenspannung 604 auf Masse 645 oder die negative Quellenspannung 606 kurzgeschlossen wird. Dies kann durch Vergleichen der fünften Kurve 750, der sechsten Kurve 760 und der siebten Kurve 770 gesehen werden. Die achte Kurve 780 zeigt das Drei-Pegel-Ausgangs-Spannungssignal, das durch die drei Transistoren, P-dotierter Transistor 630, erster N-dotierter Transistor 640 und zweiter N-dotierter Transistor 650 erzeugt wird. In manchen Ausführungsformen weist wie gezeigt das Drei-Pegel-Ausgangs-Ansteuerspannungssignal im Wesentlichen einen positiven Impuls an jedem positiven Null-Durchgang des Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals 110, einen negativen Impuls an jedem negativen Null-Durchgang des Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals 110 und einen Null-Pegel überall sonst auf. Auf diese Weise wird nun ersichtlich sein, dass das Drei-Pegel-Ausgangs-Ansteuerspannungssignal im Wesentlichen eine Drei-Pegel-Darstellung der Impulsinformation von dem Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal 110 aufweist (wenngleich möglicherweise mit zusätzlichen Artefakten, wie Verzögerung).
Wie oben beschrieben erzeugen Ausführungsformen der TTTL-Treibereinheit (z. B. 530 von 5) ein Drei-Pegel-Treibersignal über die Primärseite eines Impulstransformators, wobei die eine Seite der Primärwicklung des Impulstransformators mit Masse verbunden ist. Alternativ steuern andere Ausführungsformen von Impulsformungseinheiten den Impulstransformator differentiell (d. h. eine Seite der Primärwicklung ist nicht an Masse verbunden), um das Drei-Pegel-Treibersignal effektiv zu erzeugen.
8 zeigt ein Schaltbild eines beispielhaften Kommunikationssystems, das einen differentiell angetriebenen Impulstransformator verwendet, gemäß diversen Ausführungsformen der Erfindung. Das Kommunikationssystem 800 weist eine Impulsformungseinheit 130, ein Übertragungsmittel 140 und eine Impulswiederherstellungseinheit 150 auf. Die Impulsformungseinheit 130 weist eine erste Puffereinheit (Buffer) 820-1 und eine zweite Puffereinheit 820-2, die durch eine Verzögerungseinheit (Delay) 810 angesteuert wird, auf. Das Übertragungsmittel 140 weist einen Impulstransformator auf, der differentiell durch die Puffereinheiten 820 angesteuert wird. Die Impulswiederherstellungseinheit 150 weist einen Hysterese-Komparator 850 und einen Widerstand 852 auf.
Die erste Puffereinheit 820-1 ist betreibbar, um ein Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal 110 (z. B. high/low) zu empfangen, das Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal 110 zu Puffern und ein erstes gepuffertes Treibersignal 825-1 zu erzeugen. Die zweite Puffereinheit 820-2 ist betreibbar, um ein verzögertes Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal 815 (d. h. das Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal 110 mit einer hinzugefügten Verzögerung, die durch die Verzögerungseinheit 810 erzeugt wurde) zu empfangen, das verzögerte Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal 815 zu Puffern und ein zweites gepuffertes Treibersignal 825-2 zu erzeugen. Das erste gepufferte Treibersignal 825-1 und das zweite gepufferte Treibersignal 825-2 werden verwendet, um das Übertragungsmittel 140 differentiell anzusteuern, was effektiv ein Drei-Pegel-Treibersignal erzeugt. Das Drei-Pegel-Treibersignal wird über das Übertragungsmittel 140 an den Hysterese-Komparator 850 weitergegeben, der eine Ausgangsspannung 160 erzeugt.
9 zeigt Kurven von beispielhaften Signalen, die an diversen Punkten in dem Kommunikationssystem 800 von 8 gelesen werden. Die erste Kurve 910 zeigt zwei Impulszyklen des Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals 110, die von null Volt bis zu einer positiven Quellenspannung (”+V_S”) reichen. Die erste Kurve 910 zeigt des weiteren, dass das Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal 110 im Wesentlichen äquivalent zu dem ersten gepufferten Treibersignal 825-1 sein kann, das durch die erste Puffereinheit 820-1 erzeugt wird. Die zweite Kurve 920 zeigt zwei Impulszyklen des verzögerten Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals 815, das von null Volt bis zu einer positiven Quellenspannung (”+V_S”) reicht. Die zweite Kurve 920 zeigt des Weiteren, dass das verzögerte Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal 815 im Wesentlichen äquivalent zu dem zweiten gepufferten Treibersignal 825-2 ist, das durch die zweite Puffereinheit 820-2 erzeugt wird.
Die dritte Kurve 920 zeigt das differentielle Signal, das sich an der Primärseite des Übertragungsmittels 140 (z. B. dem Impulstransformator) aus der differentiellen Verwendung der zwei gepufferten Treibersignale 825 ergibt. Da das Übertragungsmittel 140 differentiell durch die gepufferten Treibersignale 825 angesteuert wird (z. B. steuert das erste gepufferte Treibersignal 825-1 eine Seite der Primärwicklung des Impulstransformators und das zweite gepufferte Treibersignal 825-2 steuert die andere Seite der Primärwicklung des Impulstransformators an), kann das Übertragungsmittel 140 effektiv eine Spannung über seine Primärseite sehen, die im Wesentlichen äquivalent zu der Differenz zwischen den zwei gepufferten Treibersignalen 825 ist. Von daher mag das Übertragungsmittel 140 nur übermitteln (z. B. mag der Impulstransformator nur als ein Transformator arbeiten), wenn die Differenz zwischen den Spannungen der zwei gepufferten Treibersignale 825 nicht gleich null ist. Des Weiteren, wie in der dritten Kurve 930 gezeigt, sieht die Primärseite des Übertragungsmittels 140 effektiv einen positiven Ansteuerungsimpuls, wenn das erste gepufferte Treibersignal 825-1 größer als das zweite gepufferte Treibersignal 825-2 ist, und einen negativen Ansteuerungsimpuls, wenn das erste gepufferte Treibersignal 825-1 kleiner als das zweite gepufferte Treibersignal 825-2 ist.
In dieser Ausführungsform kann das Übertragungsmittel 140 an jedem Zeitpunkt entweder einen positiven Ansteuerungsimpuls, einen negativen Ansteuerungsimpuls oder keine Spannungsdifferenz an seiner Primärseite sehen, was in dem Drei-Pegel-Treibersignal gezeigt in der dritten Kurve 930 resultiert. Insbesondere weist das Drei-Pegel-Treibersignal gezeigt in der dritten Kurve 930 im Wesentlichen einen positiven Ansteuerungsimpuls an jedem Impulsbeginn des Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals 110, einen negativen Ansteuerungsimpuls an jedem Impulsende des Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals 110 und einen Nullpegel überall sonst auf. Auf diese Weise wird erkannt werden, dass das Drei-Pegel-Treibersignal im Wesentlichen eine Drei-Pegel-Darstellung der Impulsinformation von dem Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal 110 aufweist (wenngleich möglicherweise mit zusätzlichen Artefakten, wie Verzögerung). Des Weiteren wird verstanden werden, dass die Impulsbreite des Drei-Pegel-Treibersignals zumindest teilweise mit der Menge an Verzögerung, die durch die Verzögerungseinheit 810 eingeführt wird, zusammenhängt. Von daher kann das Anpassen der Menge an Verzögerung die effektive Anpassung der Impulsbreite ermöglichen.
Die vierte Kurve 940 und die fünfte Kurve 950 zeigen jeweils den Eingang und den Ausgang an dem Hysterese-Komparator 850. Der Eingang, gezeigt in der vierten Kurve 940, kann die Spannung sein, die über die Sekundärseite des Impulstransformators 840 durch das Drei-Pegel-Treibersignal induziert wird, was im Wesentlichen das Drei-Pegel-Treibersignal nachahmen kann (z. B., wenn es ein 1-zu-1-Wicklungsverhältnis in dem Impulstransformator gibt). Wie in der fünften Kurve 950 gezeigt, wenn der Eingang an dem Hysterese-Komparator 850 einen positiven Schwellwert (”V_TH+”) überschreitet, kann der Ausgang des Hysterese-Komparators 850 auf logisches HIGH übergehen. Der Ausgang des Hysterese-Komparators 850 kann dann bei logischem HIGH bleiben, bis der Eingang an den Hysterese-Komparator 850 einen negativen Schwellwert (”V_TH–”) überschreitet. An diesem Punkt kann der Ausgang des Hysterese-Komparators 850 zu logischen LOW überleiten.
Der Ausgang des Hysterese-Komparators 850 kann als die Ausgangsspannung 160 des Kommunikationssystems 800 weitergegeben werden. Es wird verstanden werden, dass, abhängig von den Komponenten, Signalen und anderen Charakteristika des Kommunikationssystems 800 und der Anwendung, in der es verwendet wird, die Ausgangsspannung 160 (z. B. wie in der fünften Kurve 950 gezeigt) von dem Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal 110 zum Beispiel wie in der ersten Kurve 910 gezeigt) abweichen kann. Beispielsweise kann es Verzögerung, Rauschen, Änderung in der Amplitude, etc. geben. Dennoch wird nun verstanden werden, dass das Verwenden des Bereitstellens des Kommunikationssystems 800 mit der differentiell angesteuerten Impulsformungseinheit (z. B. der ersten Puffereinheit 820-1, der zweiten Puffereinheit 820-2 und der Verzögerungseinheit 810) es der Ausgangsspannung 160 ermöglichen kann, im Wesentlichen die Impulsinformation des Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals 110 zu bewahren.
Es wird verstanden werden, dass andere Ausführungsformen von Impulsformungseinheiten gemäß der Erfindung möglich sind. Des Weiteren können unterschiedliche Ausführungsformen bestimmte Charakteristika aufweisen, die in bestimmten Anwendungen erwünscht oder unerwünscht sein können. Beispielsweise stellt das Vergleichen der Ausführungsform der TTTL-Impulsformungseinheit 600 von 6 mit der Ausführungsform der differentiellen Impulsformungseinheit 800 von 8 bestimmte unterschiedliche Charakteristika zwischen den Ausführungsformen dar. Ein Unterschied ist, dass die TTTL-Impulsformungseinheit 600 unter Verwendung von zwei Quellenspannungen (z. B. +V_S und –V_S) arbeiten kann, während die differentielle Impulsformungseinheit 800 unter Verwendung nur einer einzelnen Quellenspannung (z. B. +V_S) arbeiten kann. Dies kann die externe Komponentenanzahl reduzieren, bei Integration in einen monolithischen IC. Ein anderer Unterschied ist, dass der Impulstransformator, der durch die TTTL-Impulsformungseinheit 600 verwendet wird, durch ein Koaxialkabel mit ähnlicher charakteristischer Impedanz (z. B. 50 Ohm) ersetzt werden kann, während der Impulstransformator, der mit der differentiellen Impulsformungseinheit 800 verwendet wird, durch ein verdrilltes Drahtpaar mit ähnlicher charakteristischer Impedanz ersetzt werden kann.
Andere Ausführungsformen, einschließlich Ausführungsformen der TTTL-Impulsformungseinheit 600 von 6 oder der differentiellen Impulsformungseinheit 800 von 8 können einen Faraday-abgeschirmten Impulstransformator oder einen Mittelabgriffs-Impulstransformator verwenden. Beispielsweise zeigen 10A und 10B beispielhafte Kommunikationssysteme, die mittelabgegriffene Impulstransformatoren gemäß diversen Ausführungsformen der Erfindung verwenden. Jedes Kommunikationssystem 1000 weist eine Impulsformungseinheit 130, ein Übertragungsmittel 140 und eine Impulswiederherstellungseinheit 150 auf. Die Impulsformungseinheit 130 weist eine Anzahl von Komponenten auf, die eingerichtet sind, um im Wesentlichen kurze Impulse bei jeder steigenden und fallenden Flanke eines Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals 110 zu erzeugen. Das Übertragungsmittel 140 weist einen mittelabgegriffenen Impulstransformator auf, und die Impulswiederherstellungseinheit 150 weist einen Hysterese-Komparator 1050 und einen Widerstand 1052 auf.
In den gezeigten Ausführungsformen weist die Impulsformungseinheit 130 zwei Inverter 1002, eine Verzögerungsvorrichtung 1004, zwei AND-Gatter 1008 und zwei Transistoren 1012 auf. Die Impulsformungseinheit 130 erzeugt vier Zwischensignale 1006. Das erste Zwischensignal 1006-1 ist im Wesentlichen identisch zu dem Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal 110. Das zweite Zwischensignal 1006-2 ist im Wesentlichen eine invertierte Version des Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals 110 (z. B. erzeugt unter Verwendung eines ersten Inverters 1002-1). Das dritte Zwischensignal 1006-3 ist im Wesentlichen eine verzögerte Version des Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals 110 (z. B. erzeugt unter Verwendung von Verzögerungsvorrichtung 1004). Das vierte Zwischensignal 1006-4 ist im Wesentlichen eine invertierte und verzögerte Version des Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals 110 (z. B. erzeugt unter Verwendung der Verzögerungsvorrichtung 1004 gefolgt durch einen zweiten Inverter 1002-2).
Das zweite Zwischensignal 1006-2 und das dritte Zwischensignal 1006-3 werden an ein erstes AND-Gatter 1008-1 weitergegeben, das ein erstes Transistor-Treibersignal 1010-1 erzeugt. Das erste Transistor-Treibersignal 1010-1 stellt eine Durchführung einer logischen AND-Operation an dem zweiten Zwischensignal 1006-2 und dem dritten Zwischensignal 1006-3 dar, so dass das erste Transistor-Treibersignal 1010-1 nur HIGH ist, wenn sowohl das zweite Zwischensignal 1006-2 als auch das dritte Zwischensignal 1006-3 HIGH sind. Das erste Zwischensignal 1006-1 und das vierte Zwischensignal 1006-4 werden an ein zweites AND-Gatter 1008-2 weitergegeben, was ein zweites Transistor-Treibersignal 1010-2 erzeugt. Das zweite Transistor-Treibersignal 1010-2 stellt die Durchführung einer logischen AND-Operation an dem ersten Zwischensignal 1006-1 und dem vierten Zwischensignal 1006-4 dar.
Der erste Transistor 1012-1 ist ein N-dotierter Transistor, mit seinem Source verbunden mit Massepegel 120 und seinem Drain verbunden mit einer Seite der Primärwicklung 1040-1 des Übertragungsmittels 140. Das Gate des ersten Transistors 1012-1 wird durch das erste Transistor-Treibersignal 1010-1 angesteuert. Der zweite Transistor 1012-2 ist ein N-dotierter Transistor, mit seinem Source verbunden mit dem Massepegel 120 und seinem Drain verbunden mit der anderen Seite der Primärwicklung 1040-1 des Übertragungsmittels 140. Das Gate des zweiten Transistors 1012-2 wird durch das zweite Transistor-Treibersignal 1010-2 angesteuert. Die Primärwicklung 1040-1 des Übertragungsmittels 140 ist eingerichtet, so dass eine Zwischenposition an der Wicklung (z. B. die Mitte der Wicklung) abgegriffen wird und mit einem Quellenspannungspegel 1020 verbunden ist (z. B. erzeugt durch eine Spannungsquelle, die zwischen dem Mittelabgriff und dem Massepegel 120 verbunden ist).
Es wird verstanden werden, dass das erste Transistor-Treibersignal 1010-1 einen positiven Impuls bei jeder steigenden Flanke des Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals 110 zeigen wird, und das zweite Transistor-Treibersignal 1010-2 einen positiven Impuls bei jeder fallenden Flanke des Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals 110 zeigen wird. Des Weiteren wird verstanden werden, dass die Impulsbreite der Transistor-Treibersignale 1010 zumindest teilweise durch die Größe an Verzögerung, die durch die Verzögerungsvorrichtung 1004 bereitgestellt wird, bestimmt wird. In manchen Ausführungsformen wird die Verzögerungsgröße klein gewählt, um schmale Impulse an den Transistor-Treibersignalen 1010 zu erzeugen. Da jedes der Transistor-Treibersignale 1010 einen der Transistoren 1012 antreibt, wird ein Impuls an eine Seite der Primärwicklung 1040-1 bei jeder steigenden Flanke des Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals 1010 übermittelt, und ein Impuls wird an die andere Seite der Primärwicklung 1040-1 bei jeder fallenden Flanke des Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals 110 übermittelt werden. Von daher wird ein Drei-Pegel-Signal effektiv durch die Sekundärwicklung 1040-2 des Übertragungsmittels 140 empfangen. Dieses Drei-Pegel-Treibersignal wird dann über den Widerstand 1052 und an den Hysterese-Komparator 1050 übertragen, der ein Zwei-Pegel-Ausgangssignal 160 erzeugt, wie oben mit Bezug auf andere Ausführungsformen beschrieben.
Die Ausführungsform des Kommunikationssystems 1001 gezeigt in 10A zeigt eine Seite der Sekundärwicklung 1040-2 verbunden mit potentialfreier Masse 180. Die Ausführungsform des Kommunikationssystems 1002 gezeigt in 10B zeigt den Hysterese-Komparator 1050, der differentiell angesteuert wird, wobei die Sekundärwicklung 1040-2 auf potentialfreie Masse 180 mittelabgegriffen wird. Es wird verstanden werden, dass der Hysterese-Komparator 1050 eine wesentliche Gleichtaktunterdrückungsfunktionalität aufweisen kann. Der Hysterese-Komparator 1050 kann ein hohes Gleichtaktunterdrückungsverhältnis (”CMRR”) offenbaren, was es dem Hysterese-Komparator 1050 erlaubt, zuverlässig Änderungen in kleinem Maßstab in dem Unterschied zwischen seinen Eingängen zu detektieren, während das Signal in großem Maßstab im Wesentlichen unterdrückt wird. In manchen Anwendungen ist beispielsweise das differentielle Signal von Interesse sehr klein relativ zu Hochspannungs-Offsets. Ausführungsformen, wie das Kommunikationssystem 1000-2 gezeigt in 10B, kann eine größere Verwendung der Gleichtaktunterdrückungsfunktionalität des Hysterese-Komparators 1050 ermöglichen.
11 zeigt Kurven von beispielhaften Signalen, die an diversen Punkten in den Kommunikationssystemen 1000 von 10A und 10B gelesen werden. Die erste Kurve 1010 zeigt zwei Impulszyklen des Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals 110, die von null Volt bis zu einem positiven Spannungspegel (z. B. logisch HIGH) reichen. Die erste Kurve 1110 zeigt des Weiteren, dass das Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal 110 im Wesentlichen äquivalent zu dem ersten Zwischensignal 1006-1 sein kann. Die zweite Kurve 1120 zeigt zwei Impulszyklen des zweiten Zwischensignals 1006-2, was im Wesentlichen eine invertierte Version des ersten Zwischensignals 1006-1 sein kann. Die dritte Kurve 1130 zeigt zwei Impulszyklen des dritten Zwischensignals 1006-3, was im Wesentlichen eine verzögerte Version des ersten Zwischensignals 1006-1 sein kann. Die vierte Kurve 1140 zeigt zwei Impulszyklen des vierten Zwischensignals 1006-4, was im Wesentlichen eine invertierte Version des dritten Zwischensignals 1006-3 sein kann (z. B. eine invertierte und verzögerte Version des ersten Zwischensignals 1006-1).
Die fünfte Kurve 1150 zeigt zwei Impulszyklen des zweiten Transistor-Treibersignals 1010-2. Die fünfte Kurve 1150 zeigt des Weiteren, dass das zweite Transistortreibersignal 1010-2 im Wesentlichen eine Durchführung einer logischen AND-Operation an dem ersten Zwischensignal 1006-1 und dem vierten Zwischensignal 1006-4 darstellt. Die sechste Kurve 1160 zeigt zwei Impulszyklen des ersten Transistor-Treibersignals 1010-1. Die sechste Kurve 1160 zeigt des Weiteren, dass das erste Transistor-Treibersignal 1010-1 im Wesentlichen eine Durchführung einer logischen AND-Operation an dem zweiten Zwischensignal 1006-2 und dem dritten Zwischensignal 1006-3 darstellt. Wie in den 10A und 10B dargestellt, ist jeder Transistor 1012 eingerichtet, um eine Seite der Primärwicklung 1040-1 des Übertragungsmittels 140 auf Masse zu ziehen, wenn seine Gatespannung HIGH ist. Des weiteren wird das erste Transistor-Treibersignal 1010-1 an eine Seite der Primärwicklung 1040-1 angelegt, und das zweite Transistor-Treibersignal 1010-2 wird an die andere Seite der Primärwicklung 1040-1 angelegt, und die Primärwicklung 1040-1 wird durch den Quellenspannungspegel 1020 mittelabgegriffen. Von daher übermittelt das Übertragungsmittel effektiv ein Signal an seine Sekundärwicklung 1040-2, das wie das Signal ausschaut, das in der siebten Kurve 1170 gezeigt ist. Insbesondere zeigt die siebte Kurve 1170, dass, obwohl zwei Pegelsignale an die Primärwicklung 1040-1 des Übertragungsmittels 140 angelegt werden, ein Drei-Pegelsignal als ein Ergebnis der Mittelabgriffskonfiguration erzeugt wird.
Das Drei-Pegel-Treibersignal gezeigt in der siebten Kurve 1170 weist im Wesentlichen einen schmalen positiven Impuls bei jeder steigenden Flanke des Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals 110, einen schmalen negativen Impuls bei jeder fallenden Flanke des Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals 110 und einen Nullpegel überall sonst auf. Auf diese Weise wird nun ersichtlich werden, dass das Drei-Pegel-Treibersignal im Wesentlichen eine Drei-Pegeldarstellung der Impulsinformation von dem Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal 110 aufweisen kann (wenngleich möglicherweise mit zusätzlichen Artefakten, wie Verzögerung). Des Weiteren wird verstanden werden, dass die Impulsbreite des Drei-Pegel-Treibersignals zumindest teilweise mit der Menge an Verzögerung, die durch die Verzögerungsvorrichtung 1004 eingeführt wird, zusammenhängt. Von daher kann ein Anpassen der Menge an Verzögerung die effektive Anpassung der Impulsbreite ermöglichen.
Das Signal gezeigt in der siebten Kurve 1170 wird an den Hysterese-Komparator 1050 übermittelt (z. B. differentiell, wie in 10B, oder nichtdifferentiell, wie in 10A). Der Ausgang des Hysterese-Komaparators 1050 kann im Wesentlichen wie das Signal gezeigt in der achten Kurve 1180 aussehen. Wie in der achten Kurve 1180 gezeigt, wenn der Eingang an den Hysterese-Komparator 1050 einen positiven Schwellwert (”V_TH+”) überschreitet, kann der Ausgang des Hysterese-Komparators 1050 auf logisches HIGH überleiten. Der Ausgang des Hysterese-Komparators 1050 kann dann bei logisch HIGH bleiben, bis der Eingang an den Hysterese-Komparator 1050 einen negativen Schwellwert (”V_TH–”) durchquert. An diesem Punkt kann der Ausgang des Hysterese-Komparators 1050 auf logisches LOW übergehen.
Der Ausgang des Hysterese-Komparators 1050 kann als die Ausgangsspannung 160 des Kommunikationssystems 1000 weitergegeben werden. Es wird verstanden werden, dass, abhängig von den Komponenten, Signalen und anderen Charakteristika des Kommunikationssystems 1000 und der Anwendung, in der es verwendet wird, die Ausgangsspannung 160 (z. B. wie in der achten Kurve 1170 gezeigt) von dem Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal 110 (z. B. wie in der ersten Kurve 1110 gezeigt) abweichen kann. Beispielsweise kann es Verzögerung, Rauschen, Änderung in der Amplitude, etc. geben. Weiterhin wird nun verstanden werden, dass das Verwenden des Bereitstellens des Kommunikationssystems 1000 mit dem mittelabgegriffenen Übertragungsmittel 140 es der Ausgangsspannung 160 ermöglichen kann, im Wesentlichen die Impulsinformation des Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals 110 zu bewahren.
Es wird weiterhin verstanden werden, dass die hierin beschriebenen spezifischen Implementierungen lediglich gedacht sind, einen Teil der vielen möglichen Implementierungen der Ausführungsformen der Erfindung bereitzustellen, und nicht als die Erfindung in irgendeiner Weise beschränkend aufgefasst werden sollten. Beispielsweise können Einheiten und Komponenten der Vorrichtungen und Systeme, individuell oder kollektiv, mit einer oder mehreren Schaltkreiskomponenten, anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs) oder anderen Elementen, die geeignet sind, manche oder alle der anwendbaren Funktionen durchzuführen, implementiert werden. Alternativ können die Funktionen durch ein oder mehrere Rechnersysteme oder Verarbeitungseinheiten und/oder an einer oder mehreren integrierten Schaltungen durchgeführt werden. In anderen Ausführungsformen können andere Arten von integrierten Schaltungen verwendet werden (z. B. strukturierte/Plattform-ASICs, Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), und andere Semi-Custom ICs), die auf irgendeine beliebige, in der Technik bekannte Weise programmiert sein können. Die Funktionen von jeder Einheit können auch, im Ganzen oder in Teilen, mit Anweisungen, die in einem Speicher enthalten sind, formatiert sind, um durch einen oder mehrere allgemeine oder anwendungsspezifische Prozessoren ausgeführt zu werden, implementiert sein.
12 zeigt ein Flussdiagramm von beispielhaften Verfahren zum Bereitstellen von Impulssignalinformation unter Verwendung eines Kommunikationssystems gemäß diversen Ausführungsformen der Erfindung. Das Verfahren 1200 beginnt bei Block 1210 durch Empfangen eines Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals, das Impulsinformation aufweist. In manchen Ausführungsformen ist das Eingangsspannungssignal ein periodisches Signal mit einem konstanten Arbeitszyklus (z. B. eine Rechteckwelle). In anderen Ausführungsformen ist die Eingangsspannung ein PWM-Signal, das Impulse mit sich kontinuierlich ändernden Arbeitszyklen aufweist. Die Impulsinformation kann Positionen der steigenden Flanke (z. B. Anfang) und fallenden Flanke (z. B. Ende) von jedem Impuls, der als Teil des Eingangssignals empfangen wird, aufweisen.
Die Impulsinformation von dem Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal, das bei Block 1220 empfangen wird, kann bei Block 1220 in ein Drei-Pegel-Treibersignal umgewandelt werden. In manchen Ausführungsformen ist das Drei-Pegel-Treibersignal asynchron erzeugt, so dass es unabhängig von der Periode des Eingangssignals empfangen bei Block 1210 ist. Beispielsweise, wenn das Eingangssignal ein PWM-Signal ist, kann es wünschenswert sein, das Drei-Pegel-Treibersignal bei Block 1220 als eine Funktion der steigenden und fallenden Flanken von jedem Impuls zu erzeugen, um Information zur Verwendung im Nachbilden von Ausgangsimpulsen von im Wesentlichen derselben Breite wie die Eingangsimpulse beizubehalten. Beispielsweise weist in bestimmten Ausführungsformen das Drei-Pegel-Treibersignal einen positiven Impuls bei jeder steigenden Flanke des Eingangssignals, einen negativen Impuls bei jeder fallenden Flanke des Eingangssignals und einen im Wesentlichen Nullpegel überall sonst auf. Weiterhin erzeugen manche Ausführungsformen das Drei-Pegel-Treibersignal bei Block 1220 unter Verwendung von im Wesentlichen schmalen Impulsen. Wie oben erklärt, kann dies eine Kompatibilität mit einem größeren Bereich an Eingangs-PWM-Impulsbreiten erlauben.
Bei Block 1230 kann das Drei-Pegel-Treibersignal über ein Übertragungsmittel (z. B. einen Impulstransformator) weitergegeben werden. In irgendeiner Ausführungsform wird das Drei-Pegel-Treibersignal an eine Primärseite des Übertragungsmittels angelegt (z. B. wie durch das Treibersignal 535 gezeigt, das durch die Schaltungsanordnung von 5 erzeugt wird). In anderen Ausführungsformen wird ein Zwei-Pegel-Treibersignal an die Primärseite des Übertragungsmittels angelegt und das Übertragungsmittel ist eingerichtet, um das Signal als ein Drei-Pegel-Treibersignal an seiner Sekundärseite zu empfangen (z. B. wie mit der Mittelabgriffskonfiguration gezeigt in den 10A und 10B).
Die ursprüngliche Impulsinformation kann dann von dem Drei-Pegel-Treibersignal bei Block 1240 wiederhergestellt werden. In manchen Ausführungsformen wird das Drei-Pegel-Treibersignal an einen Hysterese-Komparator übermittelt, der seinen Ausgang auf ein logisch HIGH überleitet, wenn sein Eingang einen positiven Schwellwert überschreitet, und verriegelt effektiv den Ausgang an dem HIGH-Level, bis sein Eingang unter einen negativen Schwellwert überquert. In anderen Ausführungsformen werden schaltende und/oder verriegelnde Vorrichtungen verwendet, um die Impulsinformation wiederherzustellen. Beispielsweise können diverse Arten von Latches, Flip Flops und anderen Vorrichtungen verwendet werden gemäß diversen Ausführungsformen der Erfindung. Die Impulsinformation, die bei Block 1240 wiederhergestellt wird, kann bei Block 1250 als ein Ausgangsspannungssignal ausgegeben werden.
Beispielhafte bidirektionale Topologieausführungformen
Die Ausführungsformen, die oben mit Bezug auf die 1–12 beschrieben sind, stellen eine eindirektionale Übermittlung über ein Übertragungsmittel, wie einen Impulstransformator, dar. Es wird jedoch verstanden werden, dass viele Anwendungen bidirektionale Kommunikationen erfordern. In dem Zusammenhang von bidirektionalen Kommunikationen kann es oft wünschenswert sein, zuverlässig und simultan Daten über dasselbe Übertragungsmittel zu übermitteln, was das Handhaben von potentiellen Problemen wie Datenkollisionen in dem Übertragungsmittel beinhalten kann. Unter anderem werden Systeme, Vorrichtungen und Verfahren für bidirektionale Kommunikationssysteme beschrieben, die Kollisionen ohne die Verwendung von komplexen Quittungsroutinen (handshaking routines) handhaben.
Üblicherweise können bidirektionale Kommunikationssysteme entworfen sein, um entweder als Halbduplex oder Vollduplex-Systeme zu arbeiten. Halbduplex-Systeme mögen es nur einer Seite eines Kommunikationssystems erlauben, auf einmal zu übertragen. Vollduplex-Systeme können es beiden Seiten des Kommunikationssystems erlauben, simultan zu übertragen.
Eine Schwierigkeit mit dem Implementieren von Vollduplex-Systemen kann die Vermeidung von Kollisionen sein, wenn mehrere Übertragungen simultan auftreten. Viele Vollduplex-Systeme vermeiden Kollisionen durch Bereitstellen von kollisionsfreien Kanälen, obgleich Multiplex- oder Mehrfachzugriffstechniken. Beispielsweise können manche Systeme mehrere Übertragungen zwischen mehreren separaten Frequenzen (z. B. Frequenzduplex (frequency division duplex) oder ”FDD”), mehrere physikalische Kanäle, mehrere Zeitaufteilungen (z. B. Zeitduplex (time division duplex) oder ”TDD”) aufteilen. Während Kollisionsvermeidung kollisionsfreie Übertragungen sicherstellen kann, kann die Implementierung mehr Bandbreite, mehr physikalische Drähte oder Busse, etc. verwenden. Alternativ handhaben andere Vollduplex-Systeme Kollisionen, statt sie zu vermeiden. Kollisionshandhabung kann durch komplexe Quittungsroutinen (z. B. Kollisionsdetektion, Echo-Auslöschung, etc.), die in Hardware und/oder Software implementiert sind, durchgeführt werden. Während diese Techniken Bandbreite bewahren und die Anzahl an physikalischen Kanälen reduzieren können, können sie auch schwierig und/oder teuer zu implementieren sein und können unerwünschte Artefakte (z. B. unerwünschte Verzögerungen, Echos, Dämpfen, etc.) erzeugen.
Der Begriff ”bidirektional” wird hierin verwendet, um die Kommunikation (d. h. Senden und Empfangen) von Daten zwischen mehreren Komponenten (z. B. zwei Seiten eines Kommunikationssystems, zwei Systemen, zwei Teilen, etc.) zu beschreiben. Es wird verstanden werden, dass ein bidirektionales System viele Komponenten, Kanäle, etc. aufweisen kann, von denen alle simultan kommunizieren können. Von daher wird der Fachmann anerkennen, dass, während Ausführungsformen hierin nur mit zwei kommunizierenden Komponenten der Einfachheit halber beschrieben sind, die Erfindung zur Verwendung mit mehr als zwei kommunizierenden Komponenten erweitert werden kann. Weiterhin wird verstanden werden, während die Ausführungsformen mit Bezugnahme auf Impulstransformatoren beschrieben sind, dass irgendein kompatibles Übertragungsmittel gemäß der Erfindung verwendet werden kann. Beispielsweise können manche Kommunikationssysteme implementiert sein, um Signale über Kabel, Drähte, Busse, Wellenleiter, Wasser oder andere Arten von Übertragungsmitteln, zu übermitteln.
13 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines beispielhaften Kommunikationssystems, das ein Übertragungsmittel verwendet. Jede Seite des Kommunikationssystems 1300 weist eine Impulsformungseinheit 130, ein Impulsauslöschungsnetzwerk (pulse canceling networkk) 1390 und eine Impulswiederherstellungseinheit 150 auf. Eine Seite des Kommunikationssystems 1301 ist mit Erdmasse 120 verbunden und die andere Seite des Kommunikationssystems 1302 ist mit potentialfreier Masse 180 (z. B. Gehäusemasse) verbunden. Die zwei Seiten des Kommunikationssystems 1300 sind in Kommunikation über ein Übertragungsmittel 140.
In einer beispielhaften bidirektionalen Kommunikation kann eine erste Eingangsspannungsquelle 110-1 (an der ersten Seite des Kommunikationssystems 1301 und verbunden mit Erdmasse 120) ein erstes Eingangsimpulssignal an eine erste Impulsformungseinheit 130-1 bereitstellen. Die erste Impulsformungseinheit 130-1 kann die Impulsinformation von dem ersten Eingangsimpulssignal in ein erstes Treibersignal umwandeln. Es wird verstanden werden, dass viele Arten von Impulsformungseinheiten 130 gemäß der Erfindung möglich sind. Das erste Treibersignal kann über das Übertragungsmittel 140 (z. B. einen Impulstransformator) an die zweite Seite des Kommunikationssystems 1302 weitergegeben werden.
Üblicherweise kann das Übertragungsmittel 140 verwendet werden, um Impulsinformation von einer der Eingangsspannungsquellen 110 zu übermitteln, um über eine der Lasten 170 verwendet zu werden. Natürlich kann das Übertragungsmittel 140 zusätzliche Funktionalität bereitstellen. In manchen Ausführungsformen wird ein Impulstransformator als das Übertragungsmittel 140 verwendet, um eine Isolationsgrenze zwischen der Primärseite der Schaltung, die mit Erdmasse 120 verbunden ist, und der Sekundärseite der Schaltung, die mit potentialfreier Masse 180 verbunden ist, bereitzustellen. In anderen Ausführungsformen stellt das Übertragungsmittel 140 eine Impedanzanpassung zwischen jeder der Eingangsspannungsquellen 110 und ihrer jeweiligen Last 120 bereit. In wiederum anderen Ausführungsformen passt das Übertragungsmittel 140 die Signalamplitude an, zum Beispiel durch schrittweises Erhöhen oder Erniedrigen der Spannung des Signals.
In manchen Ausführungsformen (z. B. wenn das Übertragungsmittel 140 ein Impulstransformator ist) ist das Kommunikationssystem 1300 entworfen, um Sättigung zu vermeiden. Beispielsweise kann der Betrieb des Kommunikationssystems 1300 eine Magnetisierungskraft in einem Impulstransformator erzeugen, was eine magnetische Flussdichte in seinem Kern erzeugen kann. Wenn die Flussdichte fortfährt, sich zu erhöhen, kann sie an einem Punkt die Flusskapazität des Kerns übersteigen, wodurch der Kern gesättigt wird. Sobald der Kern gesättigt wurde, kann der Impulstransformator nicht länger arbeiten, um ihm Impulsinformation zu übermitteln. Somit kann es wünschenswert (oder sogar entscheiden) sein, Sättigung zu vermeiden, um effektiv Impulsinformation in bestimmten Ausführungsformen zu übermitteln.
Eine Möglichkeit, Sättigung zu vermeiden kann sein, die erste Impulsformungseinheit 130-1 zu verwenden, um die Breite von Impulsen, die von der ersten Eingangsspannungsquelle 110-1 kommen, zu beschränken, wie oben beschrieben. Beschränken der Impulsbreite kann dem Übertragungsmittel 140 Zeit geben, sich zwischen Impulsen ”zurückzusetzen”. Beispielsweise, wenn ein Impulstransformator verwendet wird, kann, wenn dem Kern genügend Zeit erlaubt wird, um zurückzusetzen, die Flussdichte in seinem Kern vom Überschreiten der Flusskapazität des Kerns abgehalten werden, wodurch Kernsättigung vermieden wird. Von daher kann die erste Impulsformungseinheit 130-1 die Impulsinformation von der ersten Eingangsspannungsquelle 110-1 empfangen und die Impulsinformation an das Übertragungsmittel 140 als eine Serie von schmalen Impulsen übermitteln.
Zu im Wesentlichen derselben Zeit kann eine zweite Eingangsspannungsquelle 110-2 (an der zweiten Seite des Kommunikationssystems 1302 und verbunden mit potentialfreier Masse 180) ein zweites Eingangsimpulssignal an eine zweite Impulsformungseinheit 130-2 bereitstellen. Die zweite Impulsformungseinheit 130-2 kann die Impulsinformation von dem zweiten Eingangsimpulssignal in ein zweites Treibersignal umwandeln, in derselben oder einer unterschiedlichen Weise von der ersten Impulsformungseinheit 130-1. Das zweite Treibersignal kann über das Übertragungsmittel 140 (z. B. den Impulstransformator) an die erste Seite des Kommunikationssystems 1300-1 weitergegeben werden.
Da beide Treibersignale simultan über dasselbe Übertragungsmittel 140 übertragen werden, können sie sich gegenseitig störend beeinflussen (z. B. können sich die Signale addieren oder kollidieren). Von daher kann das Signal, das an jeder Seite des Übertragungsmittels 140 empfangen wird, Impulsinformation von beiden Eingangsspannungsquellen 110-1 und 110-2 aufweisen. In manchen Ausführungsformen wird an jeder Seite des Kommunikationssystems 1300 ein Impulsauslöschungsnetzwerk 1390 bereitgestellt. Das Impulsauslöschungsnetzwerk 1390 kann betreibbar sein, um unerwünschte Impulsinformation von dem empfangenen Treibersignal auszulöschen, während die gewünschte Impulsinformation beibehalten wird.
Beispielsweise wird ein erstes Eingangssignal über das Übertragungsmittel 140 von der ersten Seite des Kommunikationssystems 1301 gesendet. Wenn das Signal an der zweiten Seite des Kommunikationssystems 1302 empfangen wird, kann das Signal sowohl die beabsichtigte Impulsinformation von dem ersten Eingangssignal als auch Information von einem zweiten Eingangssignal (z. B. welches von der zweiten Seite des Kommunikationssystems 1302 gesendet wurde) aufweisen. Das erste Impulsauslöschungsnetzwerk 1390-1 (an der zweiten Seite des Kommunikationssystems 1302) entfernt Impulsinformationen von dem zweiten Eingangssignal, während Impulsinformation, die von dem ersten Eingangssignal kommt, bewahrt wird, wodurch es der zweiten Seite des Kommunikationssystems 1302 ermöglicht wird, effektiv nur die gewünschte Impulsinformation von dem ersten Eingangssignal zu empfangen und diese zu verwenden.
Die übrige Impulsinformation, die durch jedes Impulsauslöschungsnetzwerk 1390-1 oder 1390-2 bewahrt wird, kann dann an eine jeweilige Impulswiederherstellungseinheit 150-1 oder 150-2 weitergegeben werden. Jede Impulswiederherstellungseinheit 150 kann verwendet werden, um die Original-(ungeformte) Impulsinformation von ihrer jeweiligen Eingangsspannungsquelle 110 wiederherzustellen, um ein Ausgangsspannungssignal 160 zu erzeugen. Beispielsweise kann die erste Impulswiederherstellungseinheit 150-1 verwendet werden, um das erste Ausgangsspannungssignal 160-1 im Wesentlichen dem Signal von der ersten Eingangsspannungsquelle 110-1 anzupassen. Das erste Ausgangsspannungssignal 160-1 kann dann verwendet werden, um beispielsweise die erste Last 170-1 zu steuern. Zu im Wesentlichen derselben Zeit kann die zweite Impulswiederherstellungseinheit 150-2 verwendet werden, um das zweite Ausgangsspannungssignal 160-2 im Wesentlichen dem Signal von der zweiten Eingangsspannungsquelle 110-2 anzupassen. Das zweite Ausgangsspannungssignal 160-2 kann dann verwendet werden, um beispielsweise die zweite Last 170-2 zu steuern.
Natürlich mag in bestimmten Ausführungsformen das Ausgangsspannungssignal 160 nicht mit dem Signal von der Eingangsspannungsquelle 110 zusammenpassen. Beispielsweise können die Impulsformungseinheit 130, das Übertragungsnetzwerk 140, das Impulsauslöschungsnetzwerk 1390 und/oder die Impulswiederherstellungseinheit 150 unerwünschte Artefakte (z. B. Rauschen, Verzögerung, etc.) oder gewünschte Artefakte (z. B. Amplitudenänderung) zwischen den zwei Signalen erzeugen.
14 zeigt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines beispielhaften Kommunikationssystems, das eine Zwei-zu-Drei-Pegel(”TTTL)-Impulsformungseinheit und einen Impulstransformator verwendet. Jede Seite des Kommunikationssystems 1400 weist eine Impulsformungseinheit 130, ein Impulsauslöschungsnetzwerk 1390 und eine Impulswiederherstellungseinheit 150 auf. Die Impulsformungseinheit 130 weist einen TTTL-Treiber 1430 auf, das Impulsauslöschungsnetzwerk 1390 weist ein Widerstandsnetzwerk (Widerstände 1492, 1494 und 1496 aufweisend) auf, und die Impulswiederherstellungseinheit 150 weist einen Hysterese-Komparator 1450 auf. Eine Seite des Kommunikationssystems 1401 ist mit Erdmasse 120 verbunden und die andere Seite des Kommunikationssystems 1402 ist mit potentialfreier Masse 180 (z. B. Gehäusemasse) verbunden. Die zwei Seiten des Kommunikationssystems 1400 sind über ein Übertragungsmittel 140 (z. B. einen Impulstransformator) in Kommunikation, wobei seine Primärseite mit Erdmasse 120 an der ersten Seite des Kommunikationssystems 1401 verbunden ist und seine Sekundärseite mit potentialfreier Masse 180 an der zweiten Seite des Kommunikationssystems 1402 verbunden ist. Ausführungsformen der TTTL-Treibereinheit 1430 sind oben ausführlicher (z. B. mit Bezugnahme auf 5–7) beschrieben.
In manchen Ausführungsformen implementieren die TTTL-Treibereinheiten 1430 eine Funktionalität, die ähnlich der TTTL-Treibereinheit 600 beschrieben in 6 ist, und die Hysterese-Komparatoren 1450 implementieren Funktionalität, die ähnlich dem Hysterese-Komparator 300 beschrieben in 3 ist. Ausführungsformen des Kommunikationssystems 1400 empfangen ein erstes Eingangsspannungssignal 110-1 und wandeln das erste Eingangsspannungssignal 110-1 (z. B. die erste TTTL-Treibereinheit 1430-1 verwendend) in ein erstes Drei-Pegel-Treibersignal um. Das erste Drei-Pegel-Treibersignal wird an eine erste Seite des Übertragungsmittels 140 (z. B. den Impulstransformator) übermittelt und an einer zweiten Seite des Übertragungsmittels 140 empfangen. Zu im Wesentlichen derselben Zeit empfängt das Kommunikationssystem 1400 ein zweites Eingangsspannungssignal 110-2 und wandelt das zweite Eingangsspannungssignal 110-2 (z. B. die zweite TTTL-Treibereinheit 1430-2 verwendend) in ein zweites Drei-Pegel-Treibersignal um. Das zweite Drei-Pegel-Treibersignal wird an die zweite Seite des Übertragungsmittels 140 übermittelt und an der ersten Seite des Übertragungsmittels 140 empfangen.
Da das zweite Eingangsspannungssignal 110-2 an die zweite Seite des Übertragungsmittels 140 übermittelt wird, während das erste Eingangsspannungssignal 110-1 an der zweiten Seite des Übertragungsmittels 140 empfangen wird, kann das Signal an der zweiten Seite des Übertragungsmittels 140 Impulsinformation von sowohl dem ersten Eingangsspannungssignal 110-1 als auch dem zweiten Eingangsspannungssignal 110-2 aufweisen. Das erste Widerstandsnetzwerk (einen ersten Widerstand 1492-1, einen zweiten Widerstand 1494-1, und einen dritten Widerstand 1496-1 aufweisend) bewahrt die Impulsinformation von dem ersten Eingangsspannungssignal 110-1 effektiv, während die Impulsinformation von dem zweiten Eingangsspannungssignal 110-2 ausgelöscht wird. Von daher weist das Signal, das durch den ersten Hysterese-Komparator 1450-1 gesehen wird, im Wesentlichen nur die Impulsinformation von dem ersten Eingangsspannungssignal 110-1 auf. Wie oben beschrieben, wandelt der erste Hysterese-Komparator 1450-1 das empfangene Drei-Pegelsignal in ein erstes Zwei-Pegel-Ausgangssignal 160-1 um, das im Wesentlichen die Impulsinformation von dem ersten Eingangsspannungssignal 110-1 an der zweiten Seite des Kommunikationssystems 1400 wiederherstellt.
Auf ähnliche Weise wird das erste Eingangsspannungssignal 110-1 an die erste Seite des Übertragungsmittels 140 übermittelt, während das zweite Eingangsspannungssignal 110-2 an der ersten Seite des Übertragungsmittels 140 empfangen wird, so dass das Signal an der ersten Seite des Übertragungsmittels 140 Impulsinformation von sowohl dem ersten Eingangsspannungssignal 110-1 als auch dem zweiten Eingangsspannungssignal 110-2 aufweisen kann. Das zweite Widerstandsnetzwerk (einen vierten Widerstand 1492-2, einen fünften Widerstand 1494-2 und einen sechsten Widerstand 1496-2 aufweisend) bewahrt effektiv die Impulsinformation von dem zweiten Eingangsspannungssignal 110-2, während die Impulsinformation von dem ersten Eingangsspannungssignal 110-1 ausgelöscht wird. Von daher weist das Signal, das durch den zweiten Hysterese-Komparator 1450-2 gesehen wird, im Wesentlichen nur die Impulsinformation von dem zweiten Eingangsspannungssignal 110-2 auf. Wie oben beschrieben, wandelt der zweite Hysterese-Komparator 1450-2 das empfangene Drei-Pegelsignal in ein zweites Zwei-Pegel-Ausgangssignal 160-2 um, das im Wesentlichen die Impulsinformation von dem zweiten Eingangsspannungssignal 110-2 an der ersten Seite des Kommunikationssystems 1400 wiederherstellt.
15 zeigt Kurven von beispielhaften Signalen, die an diversen Punkten in einem Kommunikationssystem, wie dem Kommunikationssystem 1400 von 14, gelesen werden. Die erste Kurve 1502 zeigt einen Impuls eines ersten Eingangsimpulssignals, das von der ersten Eingangsspannungsquelle 110-1 kommt. In manchen Ausführungsformen reicht das erste Eingangsimpulssignal von null Volt bis zu irgendeinem logischen Hochspannungspegel. In anderen Ausführungsformen, wie in der ersten Kurve 1502 gezeigt, reicht das erste Eingangsimpulssignal von einer negativen Quellenspannung (”–V_S”) bis zu einer positiven Quellenspannung (”+V_S”). Die zweite Kurve 1504 zeigt einen Impuls eines zweiten Eingangsimpulssignals, das von der zweiten Eingangsspannungsquelle 110-2 kommt. Es ist beachtenswert, dass das zweite Eingangsspannungssignal als ähnlich zu dem ersten Eingangsimpulssignal gezeigt ist, mit unterschiedlicher Impulsinformation (wobei z. B. Impulse zu unterschiedlichen Zeiten auftreten).
Der TTTL-Treiber 1430 kann jedes Eingangsimpulssignal in ein Drei-Pegel-Treibersignal umwandeln. Die dritte Kurve 1506 und die vierte Kurve 1508 zeigen jeweils das erste Drei-Pegel-Treibersignal, das von dem ersten Eingangsimpulssignal durch den ersten TTTL-Treiber 1430-1 umgewandelt wurde und das zweite Drei-Pegel-Treibersignal, das von dem zweiten Eingangsimpulssignal durch den zweiten TTTL-Treiber 1430-2 umgewandelt wurde. In manchen Ausführungsformen kann das Drei-Pegel-Treibersignal im Wesentlichen einen relativ kurzen positiven Ansteuerungsimpuls an dem Beginn von jedem Eingangsimpuls in dem verschobenen Eingangsspannungssignal (z. B. wenn das verschobene Eingangsspannungssignal null Volt in der positiven Richtung überquert) und einen relativ kurzen negativen Ansteuerungsimpuls an dem Ende von jedem Eingangsimpuls in dem verschobenen Eingangsspannungssignal (z. B. wenn das verschobene Eingangsspannungssignal null Volt in der negativen Richtung überquert) aufweisen. Für die Zeit zwischen jedem positiven und negativen Impuls bleibt das Drei-Pegel-Treibersignal bei null Volt, wodurch drei eindeutige Pegel erzeugt werden (z. B. kann das Drei-Pegel-Treibersignal bei entweder –V_S, +V_S oder 0 V an jedem beliebigen Zeitpunkt sein).
Die dritte und vierte Kurve 1506 und 1508 zeigen, dass der Ausgang der TTTL-Treiber 1430 (d. h. die Drei-Pegel-Treibersignale) dazu tendieren kann, bei null Volt für einen relativ großen Prozentsatz von jedem Eingangsimpulszyklus zu bleiben, eine Zeitperiode, die viel größer als die Zeitperiode sein kann, wenn das Drei-Pegel-Treibersignal bei entweder +V_S oder –V_S ist. Auf diese Weise kann es möglich sein, sicherzustellen, dass das Übertragungsmittel 140 (z. B. der Impulstransformator) nicht sättigt. In manchen Ausführungsformen ist die Impulsbreite des Drei-Pegel-Treibersignals entworfen, um so kurz wie möglich zu sein (z. B. so kurz wie praktikabel für das Übertragungsmittel 140, das verwendet wird). In bestimmten Ausführungsformen hilft das Verkürzen der Impulsbreite des Drei-Pegel-Treibersignals, die Bandbreite des Kommunikationssystems 1400 zu maximieren.
Jedes Drei-Pegel-Treibersignal kann über das Übertragungsmittel 140 an die gegenüberliegende Seite des Kommunikationssystems 1400 weitergegeben werden. Aufgrund des geteilten Übertragungsmittels 140 können die Signale, die an jeder Seite des Kommunikationssystems empfangen werden, Halbamplituden-Impulsinformation von beiden Eingangsspannungsquellen 110-1 und 110-2 aufweisen. Die empfangenen Signale (d. h. die Spannung über jeder Seite des Übertragungsmittels 140) sind in der fünften und siebten Kurve 1510 und 1514 gezeigt.
Jedes empfangene Signal wird dann an ein Impulsauslöschungsnetzwerk 1390 weitergegeben, bevor es durch den Hysterese-Komparator 1450 empfangen wird. Die Funktion des Hysterese-Komparators 1450 kann im Wesentlichen sein, die Spannungen an seinen zwei Eingängen zu vergleichen. Wenn seine positive Eingangsspannung seine negative Eingangsspannung überschreitet, kann der Hysterese-Komparator 1450 eine logische HIGH-Spannung ausgeben; und wenn seine negative Eingangsspannung seine positive Eingangsspannung überschreitet, kann der Hysterese-Komparator 1450 eine logische LOW-Spannung ausgeben. In der Ausführungsform, gezeigt in 14, wird der positive Eingang von jedem Hysterese-Komparator 1450 durch jedes empfangene Signal (d. h. die Spannung über der jeweiligen Seite des Übertragungsmittels 140) angesteuert, und der negative Eingang von jedem Hysterese-Komparator 1450 wird durch die Spannung über den zweiten Widerstand 1494 angesteuert. Das Verwenden einer Spannungsteilerkonfiguration des ersten Widerstands 1492 und des zweiten Widerstands 1494 (wobei z. B. der erste Widerstand 1492 und der zweite Widerstand 1494 denselben Wert haben) kann verursachen, dass die Spannung über den zweiten Widerstand 1494 im Wesentlichen eine Halbamplitudenversion des Eingangsimpulssignals ist, das von der Eingangsspannungsquelle 110 an derselben Seite des Kommunikationssystems 1400 wie der Hysterese-Komparator 1450 kommt.
Beispielsweise kann es erwünscht sein, ein Signal (”Signal A”) von der ersten Eingangsspannungsquelle 110-1 (an der ersten Seite des Kommunikationssystems 1400) als eine erste Ausgangsspannung 160-1 über eine erste Last (an der zweiten Seite des Kommunikationssystems 1400) zu senden, während die zweite Eingangsspannungsquelle 110-2 (an der zweiten Seite des Kommunikationssystems 1400) ein unterschiedliches Signal (”Signal B”) übermittelt. Jedoch kann das Signal, das an den Anschlüssen des Übertragungsmittels 140 an der zweiten Seite des Kommunikationssystems 1400 empfangen wird, Impulsinformation von sowohl Signal A als auch Signal B aufweisen (z. B. wie in der siebten Kurve 1514 gezeigt). Von daher kann es wünschenswert sein, die Impulsinformation, die durch Signal B erzeugt wird, von dem empfangenen Signal an der zweiten Seite des Kommunikationssystems 1400 zu entfernen, um nur Signal A an die erste Last weiterzugeben (d. h. um zu verhindern, dass Signal B auf das Signal, das für die erste Last zugedacht ist, störend einwirkt). Das empfangene Signal wird an das erste Impulsauslöschungsnetzwerk 1390-1 weitergegeben, das die zwei Widerstände 1492-1 und 1494-1 aufweist, an den Eingang zu dem ersten Hysterese-Komparator 1450-1. Der positive Eingang des ersten Hysterese-Komparators 1450-1 wird durch das empfangende Signal angesteuert (d. h. welches die Halbamplitudeninformation von sowohl Signal A als auch Signal B aufweist, wie in der siebten Kurve 1514 gezeigt), und der negative Eingang des ersten Hysterese-Komparators 1450-1 wird durch die Spannung über die zweiten Widerstand 1494-1 angesteuert. Die Spannung über dem zweiten Widerstand 1494-1 ist eine Halbamplitudenversion des Signals B (z. B. wie in der achten Kurve 1516 gezeigt). Der differentiell angesteuerte Hysterese-Komparator 1450 sieht die Differenz zwischen seinen Anschlüssen, welche effektiv eine Halbamplitudenversion des Signals A sein kann (z. B. das Signal gesehen an der zweiten Seite des Übertragungsmittels 140 abzüglich des Signals über dem zweiten Widerstand 1494-1, wie in der zehnten Kurve 1520 gezeigt). Der Betrieb des Kommunikationssystems 1400 kann ähnlich oder identisch in der anderen Richtung sein, wie in der fünften, sechsten und neunten Kurve 1510, 1512 und 1518 gezeigt. Es wird nun verstanden werden, dass die differentielle Ansteuerungskonfiguration des Hysterese-Komparators 1450 gewünschte Impulsinformation bewahren kann, während unerwünschte Impulsinformation ausgelöscht wird.
Eine Überprüfung der dritten und vierten Kurve 1506 und 1508 zeigt bestimmte potentielle Artefakte der Drei-Pegel-Treibersignale auf. Beispielsweise kann Rauschen (z. B. dV/dt-Rauschen) von bestimmten Aspekten der Schaltungskomponenten, Topologien, Herstellungsprozesse, etc.) herrühren, wie oben detaillierter beschrieben. In vielen Anwendungen kann es wünschenswert sein, dV/dt-Rauschen und andere Artefakte des Systems (einschließlich z. B. elektromagnetischer Interferenz) zu ignorieren oder anderweitig zu handhaben. Beispielsweise kann es wünschenswert oder sogar nötig sein, sicherzustellen, dass Rauschen nicht als Impulse durch das System fehlinterpretiert werden. Andernfalls mögen die Ausgangsspannungen 160 die Impulsinformation von den Eingangsspannungsquellen 110 nicht genau darstellen. Von daher verwenden manche Ausführungsformen der Erfindung, wie die gezeigt in 14, Hysterese-Komparatoren 1450, um zu helfen, die Impulsinformation von dem Eingangsspannungssignal 110 wiederherzustellen. Ausführungsformen des Hysterese-Komparators 1450 sind oben detaillierter beschrieben (z. B. mit Bezugnahme auf 3 und 4).
Zurückkehrend zu 15, zeigen die neunte, zehnte, elfte und zwölfte Kurve 1518, 1520, 1522 und 1524 den Eingang und den Ausgang der zwei Hysterese-Komparatoren 1450-1 und 1450-2. Natürlich können andere Kurven aus anderen Arten von Impulswiederherstellungseinheiten 150, neben Hysterese-Komparatoren 1450, resultieren. Wie in der neunten Kurve 1518 gezeigt, wenn der differentielle Eingang (d. h. der positive Eingangsspannungspegel minus dem negativen Eingangsspannungspegel) zu jedem Hysterese-Komparator 1450 einen positiven Schwellwert (”V_TH+”) überschreitet, kann der Ausgang des Hysterese-Komparators 1450 auf ein logisches HIGH überleiten. Der Ausgang des Hysterese-Komparators 1450 kann dann bei logischem HIGH bleiben, bis der differentielle Eingang an den Hysterese-Komparator 1450 einen negativen Schwellwert (”V_TH–”) überschreitet. An diesem Punkt kann der Ausgang des Hysterese-Komparators 1450 auf ein logisches LOW überleiten.
Auf diese Weise kann der Hysterese-Komparator 1450 in der Lage sein, im Wesentlichen das gewünschte Anfangseingangsimpulssignal zur Verwendung über seine jeweilige Last wiederherzustellen. Beispielsweise kann der erste Hysterese-Komparator 1450-1 in der Lage sein, das erste Eingangsimpulssignal, das von der ersten Eingangsspannungsquelle 110-1 kommt, wiederherzustellen, zum Ausgeben als die erste Ausgangsspannung 160-1 zur Verwendung über der ersten Last. Die wiederhergestellten Impulssignale sind in der elften und zwölften Kurve 1522 und 1524 gezeigt. Es ist beachtenswert, dass, abhängig von den Komponenten, Signalen und anderen Charakteristika des Kommunikationssystems 1400 und der Anwendung, in der es verwendet wird, die Ausgangsspannungen 160 von den Eingangsimpulssignalen, die von den Eingangsspannungsquellen 110 kommen, abweichen können. Beispielsweise kann es Verzögerung, Rauschen, Änderung in Amplitude, etc. geben. Dennoch bewahren die wiederhergestellten Impulssignale in der elften und zwölften Kurve 1522 und 1524 jeweils im Wesentlichen die Information von den Eingangsimpulssignalen in der ersten und zweite Kurve 1502 und 1504.
Manche der Ausführungsformen, die oben beschrieben wurden, verwendeten eine TTTL-Treibereinheit, um ein Drei-Pegel-Treibersignal zum Ansteuern eines Übertragungsmittels in einem Kommunikationssystem zu erzeugen. Beispielsweise verwendet die Ausführungsform des Kommunikationssystems 1400 gezeigt in 14 die TTTL-Treibereinheiten 1430, um Drei-Pegel-Treibersignale zum Ansteuern des Übertragungsmittels 140 zu erzeugen. Ausführungsformen, einschließlich jenen, die TTTL-Treibereinheiten verwenden, können eingerichtet sein, mit einer Seite der Primärwicklung des Impulstransformators mit Erdmasse verbunden und mit einer Seite der Sekundärwicklung des Impulstransformators mit potentialfreie Masse verbunden zu sein. Alternativ steuern andere Ausführungsformen von Impulsformungseinheiten den Impulstransformator differentiell an (d. h. keine Seite von beiden Wicklungen ist mit Masse verbunden), um das Drei-Pegel-Treibersignal effektiv zu erzeugen.
16 zeigt ein Schaltbild eines beispielhaften Kommunikationssystems, das einen differentiell angesteuerten Impulstransformator verwendet, gemäß diversen Ausführungsformen der Erfindung. Jede Seite des Kommunikationssystems 1400 weist eine Impulsformungseinheit 130, ein Impulsauslöschungsnetzwerk 1390 und eine Impulswiederherstellungseinheit 150, in Kommunikation mit einem Übertragungsmittel 140, auf. Jede Impulsformungseinheit 130 weist eine erste Puffereinheit 1632 und eine zweite Puffereinheit 1636 auf, die durch eine Verzögerungseinheit 1634 angesteuert wird. Jedes Impulsauslöschungsnetzwerk 1390 weist ein Widerstandsnetzwerk (z. B. einschließlich zehn Widerständen wie gezeigt) auf, und jede Impulswiederherstellungseinheit 150 weist einen Hysterese-Komparator 1650 auf.
Jede erste Puffereinheit 1632 ist betreibbar, um ein Eingangsimpulssignal von ihrer jeweiligen Eingangsspannungsquelle 110 zu empfangen, das Eingangsimpulssignal zwischenzuspeichern und ein erstes zwischengespeichertes Treibersignal zu erzeugen. Jede zweite Puffereinheit 1636 ist betreibbar, um ein verzögertes Eingangsimpulssignal (d. h. das Eingangsimpulssignal mit einer hinzugefügten Verzögerung, die durch ihre jeweilige Verzögerungseinheit 1634 erzeugt wurde) zu empfangen, das verzögerte Eingangsimpulssignal zwischenzuspeichern und ein zweites zwischengespeichertes Treibersignal zu erzeugen. Das erste zwischengespeicherte Treibersignal und das zweite zwischengespeicherte Treibersignal werden verwendet, um das Übertragungsmittel 140 differentiell anzusteuern, was effektiv ein Drei-Pegel-Treibersignal erzeugt. Das Drei-Pegel-Treibersignal wird über das Übertragungsmittel 140 an das Impulsauslöschungsnetzwerk 1390 weitergegeben, wobei es geeigneter Impulsinformation erlaubt wird, zu passieren, und unerwünschte Impulsinformation wird von dem Signal entfernt. Die übrige Impulsinformation wird an den Hysterese-Komparator 1650 weitergegeben, der im Wesentlichen das geeignete Eingangsimpulssignal wiederherstellt und eine Ausgangsspannung 160 erzeugt. Die Ausgangsspannung 160 kann über eine Last verwendet werden. Es wird verstanden werden, dass, in manchen Ausführungsformen, die Blackbox-Funktionalität des Kommunikationssystems 1600 (d. h. die Ausgänge des Systems als eine Funktion seiner Eingänge) im Wesentlichen identisch zu der Blackbox-Funktionalität des Kommunikationssystems 1400 von 14 sein kann.
17 zeigt Kurven von beispielhaften Signalen, die an diversen Punkten in dem Kommunikationssystem 1600 von 16 gelesen werden. Die erste Kurve 1702 zeigt einen Impulszyklus des Eingangsimpulssignals an dem Eingang zu der primärseitigen ersten Puffereinheit 1632-1, der von null Volt bis zu einer positiven Quellenspannung (”+V_S”) reicht. Das Eingangsimpulssignal an dem Eingang zu der primärseitigen ersten Puffereinheit 1632-1 kann im Wesentlichen äquivalent zu dem Signal an dem Ausgang der primärseitigen ersten Puffereinheit 1632-1 sein. Die zweite Kurve 1704 zeigt einen Impulszyklus des verzögerten Eingangsimpulssignals an dem Eingang zu der primärseitigen zweiten Puffereinheit 1636-1, das von null Volt bis zu einer positiven Quellenspannung (”+V_S”) reicht. Das verzögerte Eingangsimpulssignal an dem Eingang zu der primärseitigen zweiten Puffereinheit 1636-1 kann im Wesentlichen äquivalent zu dem Signal an dem Ausgang der primärseitigen zweiten Puffereinheit 1636-1 sein. Die dritte Kurve 1706 und die vierte Kurve 1708 zeigen jeweils ein Eingangsimpulssignal, das der sekundärseitigen ersten Puffereinheit 1632-2 zugeordnet ist, und das verzögerte Eingangsimpulssignal, das der sekundärseitigen zweiten Puffereinheit 1636-2 zugeordnet ist.
Die fünfte Kurve 1710 zeigt das differentielle Signal, das an der Primärseite des Übertragungsmittels 140 aus der differentiellen Verwendung der zwei zwischengespeicherten Treibersignale resultiert. Da das zwischengespeicherte Treibersignal eine Seite der Primärwicklung des Impulstransformatorübertragungsmittels 140 ansteuert, und das verzögerte zwischengespeicherte Treibersignal die andere Seite der Primärwicklung des Übertragungsmittels 140 ansteuert, kann das Übertragungsmittel 140 effektiv eine Spannung über seiner Primärseite sehen, die im Wesentlichen äquivalent zu der Differenz zwischen den zwei zwischengespeicherten Treibersignalen ist. Von daher mag das Übertragungsmittel 140 nur als ein Transformator arbeiten, wenn die Differenz zwischen den Spannungen der zwei zwischengespeicherten Treibersignale nicht gleich null ist. Weiterhin, wie in der fünften Kurve 1710 gezeigt, sieht die Primärseite des Übertragungsmittels 140 effektiv einen positiven Ansteuerungsimpuls, wenn das zwischengespeicherte Treibersignal größer als das verzögerte zwischengespeicherte Treibersignal ist, und einen negativen Ansteuerungsimpuls, wenn das zwischengespeicherte Treibersignal kleiner als das verzögerte zwischengespeicherte Treibersignal ist. Die sechste Kurve 1712 zeigt das differentielle Treibersignal, das über die Sekundärseite des Übertragungsmittels 140 gesehen wird. Es wird verstanden werden, dass das differentielle Treibersignal an jeder Seite des Übertragungsmittels 140 ähnlich sein kann, abgesehen von Unterschieden in deren jeweiliger Impulsinformation.
In dieser Ausführungsform kann das Übertragungsmittel 140, zu jedem Zeitpunkt und an jeder seiner Seiten, entweder einen positiven Ansteuerungsimpuls, einen negativen Ansteuerungsimpuls oder keine Spannungsdifferenz sehen, was in den Drei-Pegel-Treibersignalen resultiert, die in der fünften und sechsten Kurve 1710 und 1712 gezeigt sind. Insbesondere weisen die Drei-Pegel-Treibersignale im Wesentlichen einen positiven Ansteuerungsimpuls an jedem Impulsbeginn des Eingangsimpulssignals, einen negativen Ansteuerungsimpuls an jedem Impulsende des Eingangsimpulssignals und einen Nullpegel überall sonst auf. Auf diese Weise wird nun ersichtlich werden, dass das Drei-Pegel-Treibersignal im Wesentlichen eine Drei-Pegel-Darstellung von dem Zwei-Pegel-Eingangs-Impulssignal aufweisen kann (obwohl möglicherweise mit zusätzlichen Artefakten, wie Verzögerung). Des Weiteren wird verstanden werden, dass die Impulsbreite des Drei-Pegel-Treibersignals zumindest teilweise auf die Menge an Verzögerung, die durch die Verzögerungseinheiten 1634 eingeführt wird, bezogen ist. Von daher kann das Anpassen der Menge an Verzögerung die effektive Anpassung an Impulsbreite erlauben.
Jedes Drei-Pegel-Treibersignal kann über das Übertragungsmittel 140 an die entgegengesetzte Seite des Kommunikationssystems 1600 weitergegeben werden. Aufgrund des geteilten Übertragungsmittels 140 können die Signale, die an jeder Seite des Kommunikationssystems empfangen werden, Impulsinformation von beiden Eingangsspannungsquellen 110-1 und 110-2 aufweisen. Die empfangenen Signale sind in der siebten, achten, neunten und zehnten Kurve 1714, 1716, 1718 und 1720 gezeigt.
Jedes empfangene Signal wird dann an das Impulsauslöschungsnetzwerk 1390, das eine Anzahl an Widerständen aufweist, weitergegeben. Die Konfiguration und relative Werte der Widerstände können so entworfen sein, dass, wenn die Signale differentiell an die Eingänge von jedem Hysterese-Komparator 1650 angelegt werden, unerwünschte Impulsinformation von den empfangenen Signalen ausgelöscht wird. Die differentiellen Eingangssignale an die Hysterese-Komparatoren 1650 sind in der elften und zwölften Kurve 1722 und 1724 gezeigt. Wie oben diskutiert, können die Hysterese-Komparatoren 1650 ihre differentiellen Eingangssignale in verriegelte Ausgangssignale umwandeln, wie in der dreizehnten und vierzehnten Kurve 1726 und 1728 gezeigt.
Der Ausgang der Hysterese-Komparatoren 1650 kann als die Ausgangsspannungen 160 an jeder Seite des Kommunikationssystems 1600 weitergegeben werden. Es wird verstanden werden, dass, abhängig von den Komponenten, Signalen und anderen Charakteristika des Kommunikationssystems 1600 und der Anwendung, in der es verwendet wird, die Ausgangsspannungen 160 (z. B. wie in der dreizehnten und vierzehnten Kurve 1726 und 1728 gezeigt) von den Eingangsimpulssignalen (z. B. wie in der ersten und zweiten Kurve 1702 und 1704 gezeigt) abweichen können. Beispielsweise kann es eine Verzögerung, Rauschen, Änderung in der Amplitude, etc. geben. Dennoch wird nun verstanden werden, dass das Bereitstellen des Kommunikationssystems 1600 mit der differentiell angesteuerten Impulsformungseinheit 130 (z. B. der ersten Puffereinheit 1632, der zweiten Puffereinheit 1636 und der Verzögerungseinheit 1634) es der Ausgangsspannung 160 erlauben kann, im Wesentlichen die Impulsinformation von den Eingangsspannungsquellen 110 zu bewahren.
Es wird verstanden werden, dass andere Ausführungsformen von bidirektionalen Kommunikationssystemen gemäß der Erfindung möglich sind. Des Weiteren können unterschiedliche Ausführungsformen bestimmte Charakteristika aufweisen, die erwünscht oder unerwünscht in bestimmten Anwendungen sein können. Beispielsweise stellt das Vergleichen der Ausführungsform des Kommunikationssystems 1400 (das die TTTL-Treibereinheit 1430 verwendet) von 14 mit der Ausführungsform des Kommunikationssystems 1600 (das den differentiell angesteuerten Impulstransformator 1640 verwendet) von 16 bestimmte unterschiedliche Charakteristika zwischen den zwei Ausführungsformen dar. Ein Unterschied ist, dass Komponenten des Kommunikationssystems 1400 von 14 unter Verwendung von zwei Quellenspannungen (z. B. +V_S und –V_S) arbeiten können, während das Kommunikationssystem 1600 von 16 unter Verwendung nur einer einzigen Quellenspannung (z. B. +V_S) arbeiten kann. Dies kann die externe Komponentenanzahl bei Integration in einem monolithischen IC reduzieren. Ein anderer Unterschied ist, dass bestimmte Ausführungsformen des Kommunikationssystems 1600 von 16 einen Faraday-abgeschirmten Impulstransformator (oder einen Mittelabgriffs-Impulstransformator, wobei der Mittelabgriff mit Masse verbunden ist) verwenden kann, während das Kommunikationssystem 1400 von 14 entworfen sein kann, um ohne Faraday-Abschirmung (oder Mittelabgreifen) zu arbeiten. Wiederum ein anderer Unterschied ist, dass der Impulstransformator, der durch das Kommunikationssystem 1400 von 14 verwendet wird, durch ein Koaxialkabel mit ähnlicher charakteristischer Impedanz (z. B. 50 Ohm) ersetzt werden kann, während der Impulstransformator, der mit dem Kommunikationssystem 1600 von 16 verwendet wird, durch ein verdrilltes Drahtpaar mit ähnlicher charakteristischer Impedanz ersetzt werden kann.
Es wird verstanden werden, dass, durch Verwenden von Ausführungsformen der Erfindung, einschließlich der oben beschriebenen, Kommunikationssysteme mit Vollduplex-Funktionalität bereitgestellt werden können. Weiterhin wird verstanden werden, dass Komponenten der Ausführungsformen betreibbar sind, um unerwünschte Signalinformation auszulöschen, während erwünschte Signalinformation bewahrt wird. Sogar weiterhin, durch Verwenden von passiven Komponenten in Impulsauslöschungsnetzwerken, arbeiten Ausführungsformen der Erfindung ohne einen Bedarf nach komplexen Quittungs- und anderen Routinen. Diese und andere Merkmale der Erfindung können es als Ausführungsformen der Erfindung erlauben, beim Aufwerten von älterer Architektur verwendet zu werden. Beispielsweise kann eine ältere 64-Kanal-Bus-Architektur ohne Quittungsfähigkeit bereitgestellt werden, um bidirektionale parallele Kommunikation eines 32-Bit-Signals umzusetzen (z. B. durch Verwenden von der Hälfte der Kanäle für jede Richtung). Durch Einarbeiten von Ausführungsformen der Erfindung in die ältere Architektur kann es möglich sein, dieselbe Bus-Architektur zu verwenden, um eine bidirektionale parallele Kommunikation von 64-Bit-Signalen umzusetzen, was effektiv die Bandbreite des Systems verdoppelt.
18 zeigt ein Flussdiagramm von beispielhaften Verfahren zum Bereitstellen von bidirektionaler Impulssignalinformation unter Verwendung eines Kommunikationssystems, gemäß diversen Ausführungsformen der Erfindung. Das Verfahren 1800 ist mit zwei Seiten gezeigt, wobei jede eine Seite einer beispielhaften Kommunikation darstellt. Beispielsweise kann eine Seite der Kommunikation ein erstes Kommunikant-Sendungssignal A und ein zweites Lastempfangssignal B aufweisen, und die andere Seite der Kommunikation kann ein zweites Kommunikant-Sendungssignal B und ein erstes Lastempfangssignal A aufweisen.
Das Verfahren 1800 beginnt bei Blöcken 1810 durch Empfangen von Eingangsimpulssignalen, die jeder Impulsinformation aufweisen. Beispielsweise kann ein erstes Eingangsimpulssignal, das bei Block 1810-1 empfangen wird, Impulsinformation für Signal A aufweisen, und ein zweites Eingangsimpulssignal, das bei Block 1810-2 empfangen wird, kann Impulsinformation für Signal B aufweisen. Die Impulsinformation von den Eingangsimpulssignalen, die bei Blöcken 1810 empfangen werden, kann in Drei-Pegel-Treibersignale bei Blöcken 1820 umgewandelt werden. Bei Blöcken 1830 können die Drei-Pegel-Treibersignale über ein Übertragungsmittel 1835 weitergegeben werden.
An jeder Seite des Übertragungsmittels 1835 werden kombinierte Impulssignale bei Blöcken 1840 empfangen, wobei jedes der kombinierten Impulssignale Impulsinformation von beiden Eingangsimpulssignalen, die bei Blöcken 1810 empfangen wurden, aufweisen. Die Impulsinformation, die von der gegenüberliegenden Seite des Übertragungsmittels 1835 kommt, kann erwünscht sein, während die Impulsinformation, die von derselben Seite des Übertragungsmittels 1835 kommt, unerwünscht sein mag. Von daher wird bei Blöcken 1850 die erwünschte Impulsinformation von jedem der kombinierten Impulssignale, die bei Blöcken 1840 empfangen wurden, entfernt. Sobald die unerwünschte Impulsinformation bei Blöcken 1850 entfernt ist, kann die übrige (d. h. erwünschte) Impulsinformation bei Blöcken 1860 wiederhergestellt werden. Die wiederhergestellte Impulsinformation kann dann bei Blöcken 1870 ausgegeben werden, um über ihrer zugedachten Last verwendet zu werden.
Es sollte beachtet werden, dass die Verfahren, Systeme und Vorrichtungen, die oben diskutiert wurden, lediglich als Beispiele gedacht sind. Es muss herausgehoben werden, dass diverse Ausführungsformen diverse Prozeduren oder Komponenten, wie geeignet, weglassen, ersetzen oder hinzufügen können. Beispielsweise sollte verstanden werden, dass, in alternativen Ausführungsformen, die Verfahren in einer unterschiedlichen Reihenfolge als der beschriebenen durchgeführt werden können, und dass diverse Schritte hinzugefügt, weggelassen oder kombiniert werden können. Auch können Merkmale, die mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben sind, in diversen anderen Ausführungsformen kombiniert werden. Unterschiedliche Aspekte und Elemente der Ausführungsformen können in ähnlicher Weise kombiniert werden. Es sollte also verstanden werden, dass die folgenden Systeme, Verfahren und Software individuell oder kollektiv Komponenten eines größeren Systems sein können, wobei andere Prozeduren über ihrer Anwendung vorgehen können oder diese anderweitig modifizieren können. Auch kann eine Anzahl an Schritten vor, nach oder gleichzeitig mit den folgenden Ausführungsformen benötigt werden.
Des weiteren sollte betont werden, dass sich Technologie weiterentwickelt, und somit viele der Elemente Beispiele sind, und nicht als den Schutzumfang der Erfindung einschränkend interpretiert werden sollten. Spezifische Details sind in der Beschreibung gegeben, um ein Allgemeinverständnis der Ausführungsformen bereitzustellen. Dennoch wird durch den Fachmann verstanden werden, dass die Ausführungsformen ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden können. In diversen Ausführungsformen wurden bekannte Schaltungen, Prozesse, Algorithmen, Strukturen und Techniken ohne unnötiges Detail gezeigt, um ein Verschleiern der Ausführungsformen zu vermeiden. Zusätzlich wird durch den Fachmann verstanden werden, dass die Ausführungsformen mit bekannten Ersetzungen ausgeführt werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können P-dotierte und N-dotierte Vorrichtungen mit geeigneten Anpassungen an Kontext-abhängige Schaltungstopologien vertauscht werden.
Es wird auch angemerkt, dass die Ausführungsformen als ein Prozess beschrieben werden können, was als ein Flussdiagramm oder Blockdiagramm dargestellt ist. Obwohl jedes die Operationen als einen sequentiellen Prozess beschreibt, können viele der Operationen parallel oder gleichzeitig durchgeführt werden. Zusätzlich kann die Reihenfolge der Operationen neu angeordnet werden. Ein Prozess kann zusätzliche Schritte haben, die nicht in der Figur enthalten sind.
Ausführungsformen können durch Hardware, Software, Firmware, Middleware, Microcode, Hardware-Beschreibungssprachen oder eine beliebige Kombination davon implementiert werden. Bei Implementierung in Software, Firmware, Middleware oder Microcode können der Programmcode oder Codesegmente, zum Durchführen der notwendigen Aufgaben, in einem computerlesbaren Medium, wie einem Speichermedium, gespeichert werden. Prozessoren können die notwendigen Aufgaben durchführen.
Nachdem mehrere Ausführungsformen beschrieben wurden, wird durch den Fachmann erkannt werden, dass diverse Modifikationen, alternative Konstruktionen und Äquivalente verwendet werden können, ohne von dem Sinn der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sollte die obige Beschreibung nicht als den Schutzumfang der Erfindung einschränkend genommen werden, wie in den folgenden Ansprüchen beschrieben.
Zusammenfassung
Verfahren, Systeme und Vorrichtungen zum Bereitstellen eines Kommunikationssystems zum Handhaben von Impulsinformation sind beschrieben. Ausführungsformen der Erfindung stellen eine Impulsformungseinheit bereit, die betreibbar ist, Sättigung des Impulstransformators zu vermeiden, während sie in IC-Prozesse eingefügt werden kann. Manche Ausführungsformen der Impulsformungseinheit stellen eine Zwei-zu-Drei-Pegel-Treibereinheit zum Umwandeln eines Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignals in ein Drei-Pegel-Eingangsspannungssignal zum Ansteuern eines Impulstransformators bereit. Andere Ausführungsformen der Impulsformungseinheit stellen Komponenten bereit, die eingerichtet sind, einen Impulstransformator differentiell anzusteuern, wodurch ein Zwei-Pegel-Eingangsspannungssignal effektiv in ein Drei-Pegel-Treibersignal umgewandelt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 61/041459 [0001]
US 61/041508 [0001]
US 12/416363 [0002]

Claims

System zum Übermitteln von Impulsinformation, wobei das System aufweist: ein Übertragungsmodul, eingerichtet zum: Empfangen eines Eingangsimpulses von einer Eingangsquelle, wobei der Eingangsimpuls eine Eingangsimpulsbreite aufweist; und Erzeugen eines Treibersignals als eine Funktion des Eingangsimpulses, wobei das Treibersignal asynchron in Bezug auf die Eingangsquelle erzeugt wird; und ein Empfangsmodul, das in operativer Kommunikation mit dem Übertragungsmodul über ein Übertragungsmittel ist, und eingerichtet ist zum: Empfangen eines Drei-Pegel-Signals über das Übertragungsmittel als eine Funktion des Treibersignals, wobei das Drei-Pegel-Signal einen ersten empfangenen Impuls aufweist, der einem Beginn des Eingangsimpulses entspricht und zwischen einem ersten Pegel und einem zweiten Pegel übergeht, und einen zweiten empfangenen Impuls, der einem Ende des Eingangsimpulses entspricht und zwischen dem ersten Pegel und einem dritten Pegel übergeht; und Erzeugen eines Ausgangsimpulses als eine Funktion des Drei-Pegel-Signals, wobei der Ausgangsimpuls eine Ausgangsimpulsbreite aufweist, die im Wesentlichen gleich der Eingangsimpulsbreite ist.
System gemäß Anspruch 1, wobei: die Eingangsimpulsbreite größer als eine vorbestimmte Minimalimpulsbreite ist; und sowohl der erste empfangene Impuls als auch der zweite empfangene Impuls eine Impulsbreite aufweisen, die kleiner als die Minimalimpulsbreite ist.
System gemäß Anspruch 1, wobei das Treibersignal einen ersten Treiberimpuls und einen zweiten Treiberimpuls aufweist, die voneinander durch eine Zeitdauer getrennt sind, die als eine Funktion der Impulsbreite bestimmt ist.
System gemäß Anspruch 3, wobei das Übertragungsmodul aufweist: eine Zwei-zu-Drei-Pegelumwandlereinheit, die betreibbar ist, um ein Zwei-Pegel-Eingangssignal zu empfangen, das den Eingangsimpuls aufweist, und das Treibersignal als ein Drei-Pegel-Signal zu erzeugen, so dass der erste Treiberimpuls zwischen einem ersten Treiberpegel und einem zweiten Treiberpegel übergeht, und der zweite Treiberimpuls zwischen dem ersten Treiberpegel und einem dritten Treiberpegel übergeht.
System gemäß Anspruch 4, wobei: das Übertragungsmittel ein Primärende aufweist, das eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist; die erste Seite des Primärendes mit einem Referenzpegel gekoppelt ist; und die zweite Seite des Primärendes mit der Zwei-zu-Drei-Pegel-Umwandlereinheit gekoppelt ist, so dass die Primärseite des Übertragungsmittels durch die Zwei-zu-Drei-Pegelumwandlereinheit angesteuert wird.
System gemäß Anspruch 3, wobei: das Übertragungsmittel ein Primärende aufweist, das eine erste Seite, eine zweite Seite und einen Mittelabgriff aufweist, wobei der Mittelabgriff mit einem Quellenspannungspegel gekoppelt ist; das Übertragungsmodul weiterhin eingerichtet ist, um: die erste Seite des Primärendes auf einen Referenzpegel während des ersten Treiberimpulses zu ziehen; und die zweite Seite des Primärendes auf den Referenzpegel während des zweiten Treiberimpulses zu ziehen.
System gemäß Anspruch 1, wobei: das Übertragungsmittel ein Primärende aufweist, das eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist; das Treibersignal ein gepuffertes Signal und ein verzögertes gepuffertes Signal aufweist; und das Übertragungsmodul weiterhin eingerichtet ist, um die erste Seite des Primärendes mit dem gepufferten Signal anzusteuern und die zweite Seite des Primärendes mit dem verzögerten gepufferten Signal anzusteuern, so dass die Primärseite des Übertragungsmittels differentiell durch das Übertragungsmodul angesteuert wird.
System gemäß Anspruch 1, wobei die Impulswiederherstellungseinheit einen Hysterese-Komparator aufweist.
System gemäß Anspruch 8, wobei der Hysterese-Komparator zwei Eingänge aufweist und einer der zwei Eingänge mit einem Referenzpegel gekoppelt ist.
System gemäß Anspruch 1, wobei das Übertragungsmittel ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus: einem Impulstransformator; einem Kleinsignal-Impulstransformator; einem Energie-Impulstransformator; einem Koaxialkabel; einem verdrillten Drahtpaar; einer Übertragungsleitung; und einem Bus.
System gemäß Anspruch 10, wobei: das Übertragungsmittel ein Primärende aufweist, das mit einem ersten Referenzpegel gekoppelt ist, und ein Sekundärende, das mit einem zweite Referenzpegel gekoppelt ist; und das Übertragungsmittel betreibbar ist, um eine Isolationsgrenze zwischen dem ersten Referenzpegel und dem zweiten Referenzpegel bereitzustellen.
System gemäß Anspruch 11, wobei: der erste Referenzpegel eine Gehäusemasse ist und der zweite Referenzpegel eine potentialfreie Masse ist.
Impulsformungseinheit aufweisend: eine Impulsempfängereinheit, die betreibbar ist, um ein Zwei-Pegel-Eingangssignal zu empfangen, das einen ersten Eingangsimpuls aufweist, der eine erste Eingangsimpulsbreite hat, und einen zweiten Eingangsimpuls, der eine zweite Eingangsimpulsbreite hat; und eine Treibererzeugereinheit, die betreibbar ist, um ein Treibersignal zu erzeugen, das einen ersten Treiberimpuls, der eine Startzeit des ersten Eingangsimpulses anzeigt, einen zweiten Treiberimpuls, der eine Endzeit des ersten Eingangsimpulses anzeigt, einen dritten Treiberimpuls, der eine Startzeit des zweiten Eingangsimpulses anzeigt, und einen vierten Treiberimpuls aufweist, der eine Endzeit des zweiten Eingangsimpulses anzeigt, wobei der zweite Treiberimpuls dem ersten Treiberimpuls nach einer Zeitdauer folgt, die als eine Funktion der ersten Eingangsimpulsbreite bestimmt ist, und der vierte Treiberimpuls dem dritten Treiberimpuls nach einer Zeitdauer folgt, die als eine Funktion der zweiten Eingangsimpulsbreite bestimmt ist.
Impulsformungseinheit gemäß Anspruch 13, wobei: sowohl die erste Impulsbreite als auch die zweite Impulsbreite größer als eine vorbestimmte Minimal-Impulsbreite ist; und wobei jeder Treiberimpuls eine Treiberimpulsbreite aufweist, die kürzer als die Minimal-Impulsbreite ist.
Impulsformungseinheit gemäß Anspruch 13, wobei: der erste Treiberimpuls und der dritte Treiberimpuls zwischen einem ersten Treiberpegel und einem zweiten Treiberpegel übergehen; und der zweite Treiberimpuls und der vierte Treiberimpuls zwischen dem ersten Treiberpegel und einem dritten Treiberpegel übergehen.
Impulsformungseinheit gemäß Anspruch 15, wobei die Treibererzeugereinheit aufweist: eine erste Invertereinheit, die betreibbar ist, um das Zwei-Pegel-Eingangssignal zu invertieren, um ein invertiertes Eingangssignal zu erzeugen; eine Verzögerungseinheit, die betreibbar ist, um das Zwei-Pegel-Eingangssignal zu verzögern, um ein verzögertes Eingangssignal zu erzeugen; eine zweite Invertereinheit, die betreibbar ist, um das verzögerte Eingangssignal zu invertieren, um ein verzögertes invertiertes Eingangssignal zu erzeugen; eine erste Umschalteinheit, die betreibbar ist, um das Treibersignal auf den zweiten Treiberpegel zu ziehen, wenn das Zwei-Pegel-Eingangssignal HIGH ist und das verzögerte invertierte Eingangssignal HIGH ist; eine zweite Umschalteinheit, die betreibbar ist, um das Treibersignal auf den ersten Treiberpegel zu ziehen, entweder wenn das Zwei-Pegel-Eingangssignal HIGH ist und das verzögerte Eingangssignal HIGH ist oder wenn das invertierte Eingangssignal HIGH ist und das verzögerte invertierte Eingangssignal HIGH ist; und eine dritte Umschalteinheit, die betreibbar ist, um das Treibersignal auf den dritten Treiberpegel zu ziehen, wenn das invertierte Eingangssignal HIGH ist und das verzögerte Eingangssignal HIGH ist.
Impulsformungseinheit gemäß Anspruch 13, wobei die Treibererzeugereinheit aufweist: eine erste Invertereinheit, die betreibbar ist, um das Zwei-Pegel-Eingangssignal zu invertieren, um ein invertiertes Eingangssignal zu erzeugen; eine Verzögerungseinheit, die betreibbar ist, um das Zwei-Pegel-Eingangssignal zu verzögern, um einverzögertes Eingangssignal zu erzeugen; eine zweite Invertereinheit, die betreibbar ist, um das verzögerte Eingangssignal zu invertieren, um ein verzögertes invertiertes Eingangssignal zu erzeugen; eine erste Umschalteinheit, die betreibbar ist, um einen ersten Knoten auf einen Referenzpegel zu ziehen, wenn das invertierte Eingangssignal HIGH ist und das verzögerte Eingangssignal HIGH ist; und eine zweite Umschalteinheit, die betreibbar ist, um einen zweiten Knoten auf einen Referenzpegel zu ziehen, wenn das Zwei-Pegel-Eingangssignal HIGH ist und das verzögerte invertierte Eingangssignal HIGH ist, wobei die Treibererzeugereinheit eingerichtet ist, um den ersten Knoten mit einer ersten Seite eines Primärendes eines mittelabgegriffenen Übertragungsmittels zu koppeln, und den zweiten Knoten mit einer zweiten Seite des Primärendes des mittelabgegriffenen Übertragungsmittels zu koppeln.
Impulsformungseinheit gemäß Anspruch 13, wobei die Treibererzeugereinheit aufweist: eine erste Puffereinheit, die betreibbar ist, um das Zwei-Pegel-Eingangssignal zu Puffern, um ein gepuffertes Eingangssignal zu erzeugen; eine Verzögerungseinheit, die betreibbar ist, um das Zwei-Pegel-Eingangssignal zu verzögern, um ein verzögertes Eingangssignal zu erzeugen; eine zweite Puffereinheit, die betreibbar ist, um das verzögerte Eingangssignal zu Puffern, um ein verzögertes gepuffertes Eingangssignal zu erzeugen, wobei die Treibererzeugereinheit eingerichtet ist, das gepufferte Eingangssignal und das verzögerte gepufferte Eingangssignal differentiell an ein Übertragungsmittel anzulegen.
Verfahren zum Übermitteln von Impulsinformation, wobei das Verfahren aufweist: Empfangen eines Eingangsimpulses von einer Eingangsquelle, wobei der Eingangsimpuls eine Eingangsimpulsbreite aufweist; Erzeugen eines Treibersignals als eine Funktion des Eingangsimpulses und asynchron in Bezug auf die Eingangsquelle, wobei das Treibersignal einen ersten Treiberimpuls und einen zweiten Treiberimpuls aufweist, wobei der zweite Treiberimpuls dem ersten Treiberimpuls nach einer Zeitdauer folgt, die als eine Funktion der Eingangsimpulsbreite bestimmt ist; Übermitteln des Treibersignals über ein Übertragungsmittel; Empfangen eines Drei-Pegel-Signals über das Übertragungsmittel, wobei das Drei-Pegel-Signal funktionell auf das Treibersignal bezogen ist, so dass das Drei-Pegel-Signal einen ersten empfangenen Impuls, der dem ersten Treiberimpuls entspricht, und einem zweiten empfangenen Impuls aufweist, der dem zweiten Treiberimpuls entspricht, wobei der erste empfangene Impuls zwischen einem ersten Pegel und einem zweiten Pegel übergeht und das zweite empfangene Signal zwischen dem ersten Pegel und einem dritten Pegel übergeht; und Erzeugen eines Ausgangsimpulses als eine Funktion des Drei-Pegel-Signals, wobei der Ausgangsimpuls eine Ausgangsimpulsbreite aufweist, die im Wesentlichen gleich der Eingangsimpulsbreite ist.
Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei das Erzeugen des Treibersignals aufweist: Erzeugen eines verzögerten Eingangsimpulses durch Anwenden einer Größe an Verzögerung auf den Eingangsimpuls; Detektieren einer Startzeit des Eingangsimpulses und einer Endzeit des Eingangsimpulses; Detektieren einer Startzeit des verzögerten Eingangsimpulses und einer Endzeit des verzögerten Eingangsimpulses; Erzeugen des ersten Treiberimpulses, so dass der erste Treiberimpuls im Wesentlichen bei der Startzeit des Eingangsimpulses beginnt und im Wesentlichen als die Startzeit des verzögerten Eingangsimpulses endet; Erzeugen des zweiten Treiberimpulses, so dass der zweite Treiberimpuls im Wesentlichen bei der Endzeit des Eingangsimpulses beginnt und im Wesentlichen als die Endzeit des verzögerten Eingangsimpulses endet.
Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei: der erste Treiberimpuls zwischen einem ersten Treiberpegel und einem zweiten Treiberpegel übergeht und der zweite Treiberimpuls zwischen einem ersten Treiberpegel und einem dritten Treiberpegel übergeht.
Verfahren gemäß Anspruch 21, wobei der zweite Treiberpegel minus den ersten Treiberpegel im Wesentlichen gleich dem ersten Treiberpegel minus den dritten Treiberpegel ist.
Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei das Drei-Pegel-Signal im Wesentlichen gleich dem Treibersignal ist.
Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei: das Treibersignal ein Zwei-Pegel-Signal ist; und Übermitteln des Treibersignals über das Übertragungsmitteln ein Ansteuern eines ersten Endes des Übertragungsmittels differentiell mit dem Treibersignal aufweist, so dass das Übertragungsmittel das Drei-Pegel-Signal an einem zweiten Ende des Übertragungsmittels erzeugt.
Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei: der zweite Pegel des Drei-Pegel-Signals größer als der erste Pegel des Drei-Pegel-Signals ist und der dritte Pegel des Drei-Pegel-Signals kleiner als der erste Pegel des Drei-Pegel-Signals ist.
Verfahren gemäß Anspruch 25, wobei Erzeugen eines Ausgangsimpulses als eine Funktion des Drei-Pegel-Signals aufweist: Vergleichen des Drei-Pegel-Signals mit einem ersten Schwellwert und einem zweiten Schwellwert, wobei der erste Schwellwertpegel größer als der erste Pegel des Drei-Pegel-Signals und kleiner als der zweite Pegel des Drei-Pegel-Signals ist, und der zweite Schwellwertpegel kleiner als der erste Pegel des Drei-Pegel-Signals und größer als der dritte Pegel des Drei-Pegel-Signals ist; wenn das Drei-Pegel-Signal den ersten Schwellwertpegel in einer positiven Richtung überquert, Übergehen eines Ausgangssignals von einem ersten Ausgangspegel zu einem zweiten Ausgangspegel; und wenn das Drei-Pegel-Signal den ersten Schwellwertpegel in einer negativen Richtung überquert, Zurückgehen des Ausgangssignals von dem zweiten Ausgangspegel auf den ersten Ausgangspegel, wobei Übergehen des Ausgangssignals von dem ersten Ausgangspegel auf den zweiten Ausgangspegel und Zurückgehen des Ausgangssignals von dem zweiten Ausgangspegel zu dem ersten Ausgangspegel den Ausgangsimpuls bildet.