专利名称：利用峰值检波器的自启动数据争用避免装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用来控制多个耦合到一条共用通信链路上的电子部件之间通信的接口电路。
共同的通信链路(例如，数据总线)一般包括一些用来控制信源对该通信链路进行存取的部件。如果没有提供足够的用于分配的存取装置，就可能使来自打算同时通过该共用通信链路进行发送的不同信源的信号引起无意识的冲撞争用。意外的争用可导致丧失通信完整性，使连接到通信线上的硬件受到损坏。
已知许多种对访问通信链路进行分配的方法，其中包括存取判优和优先权授与。作为一个实例，1990年1月16日颁布给Marquardt、题为“异步数字式判优器”第4894565号美国专利公开了一种用来确定两个异步数字式“芯片选择”信号中的哪一个信号将控制与一个共享的随机存取存储器(RAM)相通信的判优电路。这种判优操作包括分配优先权，并且，当通信通道正在被使用时，产生“通信通道忙”信号，通知信源。
正如在Marquardt所公开的实施例中那样，一些对在一条共用通信线上的存取进行分配的已知方法可能要求大量的昂贵的电路元件和极特殊的信号格式，例如芯片选择脉冲。这些要求可能不合乎需要地限制了那些已知电路的可应用性。
根据本发明的一个特征，多个信源通过接口电路连接到一条用来至少与一个信号目的地通信的共用通信线上。例如，通过响应于来自各信源的信号之一所发生的转换，启动这种接口电路，以控制在通信线上的存取。此外，还包括基于相关信号通路阻抗的优先权电路。所公开的接口方法使用很少的元件就可以实现，而且不需要单独的时钟或启动信源。
根据本发明的另一个特征，所公开的接口电路可以用于呈现其中包括模拟或数字信号的多种信号格式的异步信源。
图1部分地以方框图形式、部分地以电路图形式示出本发明的一个实施例;
图2示出了有助于了解本发明的信号波形;
图3示出本发明的另一个实施例。
图1中，信号源A和B通过各自的接口电路10和15耦合到一条共用的通信线50上。接口电路10和15的工作确定了通过这条共用的通信线50耦合到目的地20上的信号是来自信号源A还是来自信号源B。正如下面进一步描述的那样，接口电路10和15的工作包括响应于信号源B的有效信号切换或选择功能。切换工作还包括把较高的优先权分配给来自信号源B的信号。这种优先权化的特征起因于，从信号源A和B开始的信号通路阻抗与目的地20的输入阻抗RL之间的相互作用。
如图1所示，信号源A和B呈现出各自的源阻抗RA和RB。接口电路10可以包括耦合在信号A和通信线50之间的电流通路，例如电阻10。图1所示接口电路15的实施例包括连接到信号源B、开关晶体管Q1的发射极和二极管D1、D2的阳极上的输入端。二极管D1的阴极和晶体管Q1的集电极连接到通信线50上。如图1所示的电路配置中，晶体管Q1可使信号源B与通信线50间接通或断开。晶体管Q1的开关动作由电容器C1两端产生的、通过电阻R1加到晶体管Q1基极上的控制电压来控制。
电容器C1两端的控制电压由包括二极管D2和电容器C1的峰值检波器与包括电容器C1和电阻R1的可重新触发定时电路联合产生。峰值检波器检测来自信号源B的超过部分地由二极管D2所建立的阈值电平的信号电平。二极管D2的阴极连接到电容器C1与电阻R1的连接点上，以根据信号源B的信号峰值启动对电容器C1的充电。电容器C1的放电通路通过电阻R1和晶体管Q1的基极-发射极结。正如下面将要说明的那样，电容器C1的充-放电周期建立起一个时间间隔，该时间间隔确定晶体管Q1根据来自信号源B的信号峰值使其处于导通状态的最短持续时间。当出现更多的信号峰值时，将重新触发该定时电路，以延长或重复晶体管Q1的导通状态。
图1所示实施例可用于用户电子部件之间的通信系统中。更具体地说，信号源A和B可以包括由用户启动的用于控制连接到通信线50的许多种元件的控制信号源，例如，遥控信号的接收机或特定部件的控制板。在消费电子技术中，图1中的目的地20可以包括视频、音频或与计算机相关的装置。
下面将利用图2所示的说明性波形，描述图1所示实施例在数字系统中的工作。对于下面的讨论，将假定信号源A和B为图2所示的数字式脉冲波形的源，这种数字式脉冲波形呈现出逻辑1(高或正电压，例如，+5伏)和逻辑0(低电压或地)的电压电平。还假定，起始时，信号源B在延长的时间间隔上未被启动(处于逻辑0)，并且，在该时间内电容器C1已放电(VC1接近于0伏)。
在上述起始条件下，因为晶体管Q1的基极-发射极电压(VBE)等于零，所以，晶体管Q1截止。还有，二极管D1为反向偏置。因此，在信号源B与通信线50之间未接通。然而，信号源A通过电阻R10连接到通信线50上。结果，信号源A控制通信线50，使来自信号源A的信号通过通信线50提供给目的地20，图2中说明了这一情况，即脉冲A1作为脉冲01出现在通信线50上。只要信号源B未启动，信号源A将继续控制通信线50。
当信号源B被启动时(脉动到逻辑1)，来自信号源B的起始脉冲将使电容器C1充电到一个电压值，该值等于来自信号源B脉冲的逻辑1电压减掉二极管(D2)的电压降。电阻RB和电容器C1的值使得与充电有关的时间常数与来自信号源的脉冲宽度相比可以忽略不计。结果，C1的充电时间比较短，正如图2中所画C1电压波形上迅速的上升时间那样。电容器C1两端的电压通过电阻R1连接到晶体管Q1的基极上。因此，信源B的输出返回到逻辑0时，将使晶体管Q1的基极-发射极电压为足以使晶体管Q1转换到饱和导通状态下的一个正值。
晶体管Q1提供一条用来从信号源B向通信线50发送逻辑0电平的通路。更具体地说，晶体管Q1的上述导通状态允许电流从通信线50向信号源B流动。因此，晶体管Q1允许通信线50根据来自信号源B的逻辑0电平将其拉到接近于逻辑0的电压值。在通信线50上最终的逻辑0值与信号源B的逻辑0值相差晶体管Q1的饱和电压。
来自信号源B的逻辑1电平通过导通通路(经过二极管D1)发送到通信线50上。通过二极管D1的电流通路与通过晶体管Q1的电流通路并行。然而，二极管D1的电路结构只允许与流经晶体管Q1的电流方向相反的电流流动，也就是，从信号源B向通信线50流动。因此，通信线50能够根据来自信号源B的逻辑1电平将其拉到接近于逻辑1的电压值。通信线50上的逻辑1电压偏离于信号源B的逻辑1电压为二极管D1两端的电压降。
在C1已经充电以后，当信号源B处于逻辑0时，存储在C1上的电压将把晶体管Q1切换到导通状态。然而，当信源B处于低电平时，电容器C1将通过电阻R1和晶体管Q1的基极-发射极结进入信号源B的源阻抗RB，而缓慢地放电。把由电容器C1和电阻R1确定的电容器C1的放电时间选择得长于各信号源的脉冲宽度。图2中，通过画出电容器C1两端的电压波形表明了电容器C1放电较慢。放电时间可以基于来自信号源B的信息长度来选择，以确保一旦信号源B被启动时，可以实现信息传输，而不受来自信号源A的干扰。
如上所述，来自信号源B脉冲的出现启动了接口电路15。并且，在信号源B与通信线50之间建立起一条链路。然而，信号源B的启动并不禁止接口电路10，也不把信号源A从通信线50上切断。当接口电路10和15都被启动时，来自信号源A和B的信号将相互作用，带来出现不可靠数据的可能性。图1中的实施例通过引入优先权化电路来说明这种数据不可靠问题，该优先权化电路由上述启动动作来实现，该启动动作是由信号源及与之相关的阻抗(RA+R10)、RB、RL相对值一同来启动的。电阻(RA+R10)和RB之间与电阻(RA+R10)和RL之间数量级的不同规定了在通信线50上来自信号源B的信号与来自信号A的信号源占主导。
图2中，说明了由相关阻抗提供的优先权化。当信号源A正在控制时(信号源B在这延长的时间间隔上未被启动)，来自信号源A的脉冲出现在通信线50上(脉冲A1对应于脉冲01)。类似地，当信号源A未被启动时，来自信号源B的脉冲出现在通信线50上。例如，对应于脉冲02的脉冲B1。然而，如果信号源B正在控制时(电容器C1不放电)，而信号源A脉动到与信号源B相反的逻辑状态，则电阻(RA+R10)与RB之间相关的数量级使来自信号源B的逻辑电平超过来自信号源A的逻辑电平而占主导。图2中，通过脉冲A2与B2的相互作用，在通信线50上产生包括脉冲03的阶梯波形，来说明信号源B超过了信源A。
为了更好地了解来自信号源B的信号的活动能力超过来自信号源A的，首先考虑信号源A为逻辑1而信号源B为逻辑0的情况。当信号源B为逻辑0时，电阻RB与低阻抗的饱和晶体管Q1的串联组合有效地旁路了电阻RL。合成的等效电阻比电阻RA与R10的串联组合小一个数量级。上述等效电阻与电阻组合(RA+R10)形成一个分压器，该分压器在通信线50上产生接近于来自信号源A信号电平的1/10的信号电平。因此，根据来自信号源B的逻辑0，在通信线50上产生足以建立逻辑0电平的电压，而与信号源A的状态无关。
如果信号源B为逻辑1而信源A为逻辑0，则电阻RA与R10的串联组合有效地旁路电阻RL。合成的等效电阻比电阻RB与正向偏置二极管D1串联的电阻大一个数量级。来自信号源B的逻辑1信号电平在电阻RB、二极管D1以及上述等效电阻[(RA+R10)与RL并联]两端的分压在通信线50上产生一个信号电平，该信号电平约等于来自信号源B逻辑1电平的9/10。因此，根据来自信号源B的逻辑1，在通信线50上产生足以建立逻辑1电平的电压，而与信号源A的状态无关。
当信号源B在足以允许电容器C1放电到其电压不足以使晶体管Q1导通的时间间隔内未被启动(在逻辑0)时，信号源A将收回对通信线50的控制。图2中，通过脉冲A3和04说明了信号源A对通信线50的控制。当电容器C1两端的电压降低到低于晶体管Q1的开关点时，把信号源B的比较低的阻抗RB从通信线50上切断(接口电路15被禁止)。于是，信号源A可以通过较高的阻抗(RA+R10)控制通信线50。结果，脉冲A3的整个幅度作为04出现在通信线50上。
如上所述，当信号源B启动时，共享的通信线50的控制切换到信号源B上。如果信号源A和B是异步的，则当信号源A有效地与目的地20通信时，信号源B被启动，并且取得控制。来自信号源A的信息的中断和终结，能够使目的地20形成意外的动作。因此，使用异步信号源时，在通信系统中需要包括错误检测和校正能力。例如，可以把来自信号源A和B的信号格式化成包括能够被目的地20中的电路解释以便进行所需的错误检测和校正的信息。便于错误检测和校正的各种信息格式是已知的。作为一个实例，可以采用包括固定数量脉冲的信息格式，这些脉冲代表指定的信息数据和该信息数据的逻辑补数。
除了错误检测和校正以外，建立具有可以接受的误码率的通信系统还要求使信号电平保持满足系统对信号电平噪声容限的要求。例如，在采用图1所示实施例的数字系统中，通信线50上的来自信号源A和B的逻辑电平信号必须满足目的地20的逻辑电平噪声容限的规格。图1中，噪声容限涉及到必须考虑接口电路10和15两端的电压降。特别是，应该通过选择适当的元件，使二级管D1两端的正向偏置电压降和晶体管Q1的饱和电压为最小。
还有，图1中信号通路阻抗的数值对于保持噪声容限是重要的。信号通路阻抗所需数值的确定，包括了对目的地20的输入阻抗RL、阻抗(RA+R10)和RB的数值的考虑。一般，阻抗RL的数值应该显著大于阻抗(RA+R10)的数值，阻抗(RA+R10)的数值应该显著大于阻抗RB的数值。一条更为明确的对于规定阻抗RA、R10、RB的理想数值有用的设计准则是，在阻抗RL与(RA+R10)之间、阻抗(RA+R10)与RB之间应该有数量级的差别。图1所示的元件数值遵循了这一准则。
除了噪声容限以外的对系统的限制(例如，信号电平、数据率、脉冲宽度、脉冲重复频率、信息长度)可能会影响由图1中电阻R1和电容器C1所建立的定时时间间隔所确定的适当的持续时间。所包括的特殊应用将规定当选择电阻R1和电容器C1的数值时必须考虑的某些因素。例如，来自信号源B的信号电平确定电容器C1上的电压和电容器C1的放电时间。因此，改变来自信号源B信号数值的范围时，将改变该定时时间间隔。图1所示的元件数值是适合于某些应用的数值实例，这些应用包括采用典型为5伏数字信号值进行的用户电子部件之间的通信。
图1和2涉及包括两个信源和单一目的地的实施例。图3说明本发明的提供了附加信号源的实施例。通过以级联重复的型式连接图1所示接口电路，可以增加附加的输入端。例如，图3中，为了建立接口电路10′和15′，分别重复了图1所示的接口电路10和15。将接口电路10′的15′连接到接口电路15的输入端上，以得到第三个优先权化的输入端。为了提供附加的输入端，可以通过进一步重复接口电路10和15来扩展图3所示的电路。由于增加了信号源，可能需要调节许多个接口电路的相关阻抗，以确保维持所要求的噪声容限。例如，可以把上述噪声容限的设计准则(即，建议在信号通路的阻抗之间应保持有数量级的不同)应用到图3的实施例中。图3中，假定每一个信号源具有5KΩ的阻抗，还假定目的地20的输入阻抗RL为1MΩ，则接口电路10和10′的电阻分别选为200KΩ和50KΩ将满足上述准则。
还可以把多个目的地连接到通信线50上。在有多个目的地的情况下，或者所有目的地都可以接收和解释全部的信号，或者可以在信息中作为数据字的前缀包括一串地址比特。如果采用地址比特，则对每一个目的地分配一个地址，该目的地仅识别包括正确地址的那些信息。若在信号格式中包括地址比特，则需要产生和解释这种地址比特的附加编码和解码电路。还有，多个目的地可能会改变共享的通信线的阻抗(图1中的阻抗RL)。共享的通信线阻抗的显著变动可能需要调节图1所示其它阻抗的数值。
图1所示接口电路的特定实施例并不规定所包括信号的格式。例如，图1所示的信号源A和B可以是数字的或模拟的信号源。如上所述，图1中来自信号源B的信号超过来自信号源A的信号;在示范性实施例中，并未把信号源A切断。因此，当信号源B被启动时，来自信号源A的幅度减少了的信号被叠加在来自信号源B的信号上。对于模拟应用，当信号源B启动时，来自信号源A信号的存在将引入噪声。来自信号源A的所能容许的噪声电平将取决于所包括的特定模拟应用，并当确定电阻R10的数值时，应该对该噪声电平加以考虑。此外，如上所述，来自各信号源的信号电平影响由电容器C1与电阻R1的组合所提供的定时时间间隔。因此，来自模拟信号源的信号幅度范围可能冲击电阻R1和电容器C1的选定数值。
权利要求
1.一种信号源选择装置，包括被耦合到呈现特性阻抗的输出端(50)上的来自呈现第一源阻抗(RA)的第一输入信源(A)的第一输入信号；其特征在于还包括开关装置(D1、Q1)根据所述第二输入信号的信号电平，用来有选择地将来自呈现第二源阻抗(RB)的第二输入信号源(B)的第二输入信号，耦合到所述输出端上；用来建立阈值电平的门限装置(D2)；以及用来建立定时时间间隔的可重新触发的定时装置(C1、R1)；其中所述开关装置(D1、Q1)呈现出第一状态，在此期间内，将所述第二输入信号源(B)从所述输出端(50)上断开，使在所述输出端上的输出信号代表所述第一输入信号；所述开关装置(D1、Q1)呈现出第二状态，在此期间内，将所述第二输入信号耦合到所述输出端(50)上，使所述输出信号代表所述第二输入信号；所述开关装置(D1、Q1)根据超过所述阈值电平的所述第二输入信号的所述信号电平，退出所述第一状态，并且进入所述第二状态；所述可重新触发的定时装置(C1、R1)响应于所述第二信号源(RB)的在所述第一状态下出现的信号，使所述定时时间间隔开始定时，并且，响应于所述第二信号源的在所述第二状态下出现的信号，延长所述定时时间间隔；当所述第二输入信号的所述信号电平在所述定时时间间隔的持续时间内低于所述阈值电平时，所述开关装置(D1、Q1)退出所述第二状态，并且，进入所述第一状态；所述第一信号源(A)的第一源阻抗(RA)显著小于所述输出端的所述特性阻抗，并且，显著大于所述第二信号源(B)的所述第二源阻抗(RB)。
2.根据权利要求1的信号源选择装置，其特征在于所述定时时间间隔的持续时间是由所述第二输入信号的所述信号电平确定的。
3.根据权利要求1的信号源选择装置，其特征在于所述开关装置包括电子开关(Q1)。
4.根据权利要求1的信号源选择装置，其特征在于所述阈值装置包括响应于所述第二输入信号的峰值检波器。
5.根据权利要求1的信号源选择装置，其特征在于所述第一(RA)和第二(RB)信号源中至少有一个信号源是遥控信号接收机。
全文摘要
在用来在多个信号源(A、B)与至少一个目的地(20)之间进行通信的系统中，通信是通过由这些信号源共用的通信线(50)来进行的。把多个信号源通过各自的接口电路耦合到共用的通信线上。接口电路工作以确定哪一个信号源将控制共用的通信线。接口电路的工作包括响应于来自信号源之一的活动信号的开关或启动功能。开关工作还包括给信号源分配相对的优先权。优先权化的特点起因于，信号源与目的地相关阻抗(RA、RB、RL)之间的相互作用。
文档编号G06F13/14GK1067345SQ92103940
公开日1992年12月23日 申请日期1992年5月25日 优先权日1991年5月28日
发明者K·E·诺特拉普 申请人:汤姆森消费电子有限公司