专利名称：使用差分放大器接收差分信号的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种从具有两条线路的差分数据总线接收数据的接收机，该接收机可以检测总线上的正电平和负电平。
背景技术：
这种接收机通常具有两个阻抗输入支路，所述阻抗输入支路用于减弱来自数据总线的输入信号。根据现有技术的解决方案，两个电压源与两个比较器结合用于检测两个电平。精确的检测电平主要取决于电压源。如果电压源未能精确地传送相同的电压，这种情况在实际中很容易发生，则应该避免出现正检测电平和负检测电平不相等的情形。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于差分数据总线的接收机，该接收机能够确保对称地检测正信号和负信号的电平。
该目的通过具有如权利要求1所述特性的接收机来实现一种用于差分数据总线的接收机，该接收机具有两个阻抗支路；差分放大器，其具有两个晶体管；电阻器，该电阻器连接到所述两个晶体管；控制逻辑，其控制开关使电流源的电流切换到该电阻器的任何一侧；以及两个运算放大器，其以相反极性连接到该差分放大器的所述两个晶体管，其中该接收机的控制逻辑检测所述两个运算放大器的输出信号并预计总线上是“0”还是“1”，由此该接收机设置开关，从而比较该接收到的总线信号。
为了避免电平失配，根据本发明的接收机只使用一个电压源而非两个电压源。该一个电压源用一个电流源和一个电阻器来实现。通过切换差分放大器两个支路之间的电阻器该电压源可以用于检测一条线上的正电平和另一条线上的负电平，或者反之亦然。这确保了绝对对称地检测两极性电平，结果产生较低的抖动。
根据上一次接收到的下降沿控制逻辑将切换电流的开关设置于差分放大器的任何一侧。
如权利要求2所述的有利方法，两个晶体管可以用作差分放大器，从而提供简单的电路。
参照附图将进一步描述本发明，其中图1是根据本发明的只使用一个电压源检测正电平和负电平的接收机的实施例的示意框图；以及图2是根据图1接收机的从数据总线接收几个比特的时序图。
具体实施例方式
图1的示意框图示出用于具有两条线路bm和bp的差分数据总线的接收机。由于该总线以差分信号的形式工作，如果该总线未被干扰，则所述信号总具有相反的极性。该总线可以是例如根据FlexRay标准的总线。
图1示出接收机的输入级设置有具有电阻分压器的两个支路，所述电阻分压器用于调节高公共输入电压。
第一分压器包括串联连接的三个电阻器4、5和6，电阻器4连接到总线的线bp。第二分压器也包括串联连接的三个电阻器1、2和3，其中电阻器1连接到数据总线的另一条线bm。
电阻器1和电阻器2之间的连接端连接到反向器7的输入端，反向器7的输出端连接到电阻器3和电阻器6之间的连接端。以相同的方式反向器8连接到电阻器4和电阻器5之间的连接端以及分压器最后的电阻器3和电阻器6之间的连接端。
电阻器5和电阻器6之间的连接端连接到第一双极型NPN晶体管9的基极，而电阻器2和电阻器3之间的连接端连接到第二双极型NPN晶体管10的基极。
晶体管9和晶体管10的集电极通过电流源11和电流源12连接到具有正电压的电压源V+。
两个晶体管9和10的发射极通过电阻器13连接，电阻器13和电流源14形成用于检测正电平和负电平的电压源，如下将进行解释。两个晶体管9、10以及电阻器13形成差分放大器。
电流源14通过开关15可以切换到电阻器13的任何一侧，所述切换动作由控制逻辑16进行控制。
数据输出由第二比较器17和第一比较器18来实现，所述第一比较器1和第二比较器18传送输出信号RXD1和RXD0。
第二比较器17的负输入端和第一比较器18的正输入端连接到第二晶体管10的集电极，而比较器17的正输入端和比较器18的负输入端连接到第一晶体管9的集电极。
如已经提及的，未使用两个分离的电压源，而使用一个电阻器13和一个电流源14形成的一个电压源。开关15用于确定已检测到的是正差分电压还是负差分电压。
控制逻辑16仅在输出信号RXD0和RXD1的下降沿进行检测。RXD0的下降沿使控制逻辑16将开关15设置到第二位置，在该状态电流源14连接到晶体管10的发射极，而RXD1的下降沿使控制逻辑16将开关15设置到第一位置，在该状态电流源14连接到晶体管9的发射极。
参照图2的时序图，现在将解释当数据位出现在总线上时根据图1的接收机是如何工作的。该时序图示出接收机中几个信号的电压。
图2中前两个信号是总线上的总线信号bm和bp。由于这是差分总线(例如根据FlexRay标准的总线)，因此信号bm和bp具有相反的极性。
图中下两个信号是信号V1和V2。它们是被电阻器1到电阻器6形成的输入分压器减弱的总线信号bm和bp。所述信号V1和V2分别施加到晶体管9和晶体管10的基极。
下两个信号示出晶体管9和10的集电极电压。
最后两个信号是接收机的比较器17和18的输出信号RXD1和RXD0。
在图2的时序图中，RXD0开始是负电平，因而最终该信号一定会出现下降沿(未示出)。这是控制逻辑为何将开关15设置在第二位置的原因。这时信号bm出现下降沿，而信号bp出现上升沿。因此，相同的边沿出现在所述信号减弱的形式V1和V2中。当V2连接到晶体管9的基极，如时序图所示该晶体管切换并且该晶体管集电极的电位下降。同时V1示出下降沿，因而晶体管10关闭并且晶体管10的集电极的电位示出上升沿。结果输出信号RXD1的电平从高变到低，而输出信号RXD0从低电平变到高电平。
这时当信号bm出现下降沿时，可以预计以下事实信号RXD1示出下降沿使控制逻辑将开关设置到第一位置，在所述情形中电流源14连接到第二晶体管9的发射极。
时序图示出实际上在下一个跳变信号bp从高电平变到低电平而信号bm从低电平变到高电平。这时，晶体管9和10切换到相反的位置，因而晶体管9的集电极电位上升，而晶体管10的集电极电位下降。因此，这时信号RXD1示出上升沿，而RXD0示出下降沿，因而控制逻辑16将开关15切换到第二位置，在所述情形电流源连接到晶体管10的发射极。
这时接着预计信号bp出现下降沿并且重复如上所述的过程。
以下将详细解释两个晶体管的切换过程双极型晶体管9和10的输出在流经发射极的电流相等的点进行切换。因此，这时发射极的电流是I/2，这里I是电流源1 4形成的差分对的尾电流，这时流经电阻器13的电流是I/2。因此可以计算出V1-Vbe-1/2I*R＝V2-Vbe。这时晶体管10的集电极电压下降，而晶体管9的集电极电压上升。输出RXD0从1变成0，而输出RXD1从0变到1。RXD0的下降沿使控制逻辑将开关15切换到电阻器的另一侧(控制逻辑只对RXD0和RXD1的下降沿起作用，对上升沿则没有影响)。之后，在达到V1-Vbe-1/2I*R＝V2-Vbe的点时差分对再次切换它的输出。RXD1从1变到0，而RXD0从0变到1，并且控制逻辑将尾电流切换回电阻器的另一侧。
在图2的实例中，开始总线已经是高电平或低电平。然而，在启动数据总线时情况并非如此。这意味着特定时间在总线上没有差分电压。当检测到空闲状态时，开关15被设置到第一(缺省)位置。在该位置接收机准备检测“0”，因为例如根据FlexRay标准“0”总是空闲后的第一位。“0”意味RXD0将有下降沿并且在该沿上开关位置将被设置到第二位置，从而接收机准备检测“1”。这时如上所述接收机和切换位置处于正常的程序。
如果由于某种原因空闲后的第一位不是“0”而是“1”，看起来第一位将被系统略去。然而情况并非如此，原因如下RXD0和RXD1的下降沿被翻译为RXD信号。因此RXD0上的下降沿使RXD为“0”，而RXD1上的下降沿使RXD为“1”。在总线闲置时多数协议要求RXD为高电平，因此如果第一位为“1”，则RXD 1不会出现下降沿，RXD将保持高电平，并且比较器仍将等待“0”(“0”应当在前面的“1”后面来到)。因此，在这种情形下系统仍然工作。
权利要求
1.一种用于差分数据总线的接收机，该接收机具有两个电阻支路(1，2，3；4，5，6)；差分放大器，其具有两个晶体管(9，10)；电阻器(13)，其连接到所述两个晶体管(9，10)；控制逻辑(16)，其控制开关(15)使电流源(14)的电流可切换到该电阻器(13)的任一侧；以及两个运算放大器(17，18)，其以相反极性连接到该差分放大器的所述两个晶体管(9，10)，其中该接收机的控制逻辑检测所述两个运算放大器(17，18)的输出信号并预计总线上是“0”还是“1”，由此接收机相应地设置开关(25)，从而与该接收到的总线信号进行比较。
2.如权利要求1所述的接收机，其特征在于所述两条总线连接到所述两个晶体管(9，10)的发射极，所述两个晶体管(9，10)的第一晶体管(9)的集电极连接到所述两个比较器(17，18)中第一比较器(18)的负输入端以及所述两个比较器(17，18)中第二比较器(17)的正输入端，所述两个晶体管(9，10)的第二晶体管(10)的集电极连接到该第一比较器(18)的正输入端以及该第二比较器(17)的负输入端，以及-当在连接到该第一晶体管(9)的总线上接收到下降沿时，该第二晶体管(10)的集电极电位下降，而该第一晶体管(9)的集电极电位上升，从而该第一比较器(18)的输出信号下降，而该第二比较器(17)的输出信号上升，由此使该控制逻辑(16)将该开关(15)切换到第二位置，其中该电流源(14)连接到该第二晶体管(10)的发射极与该电阻器(13)之间的连接端，以及-当在连接到该第二晶体管(10)的总线上接收到下降沿时，该第二晶体管(10)的集电极的电位上升，而该第一晶体管(9)的集电极的电位下降，从而该第一比较器(18)的输出信号上升，而该第二比较器(17)的输出信号下降，由此使该控制逻辑(16)将该开关(15)切换到第一位置，其中该电流源连接到该第一晶体管(9)的发射极与该电阻器(13)之间的连接端。
3.如权利要求2所述的接收机，其特征在于当所述总线空闲时将该开关(15)设置到第一位置。
4.如权利要求1至3其中之一所述的接收机，其特征在于该数据总线是根据FlexRay标准的总线。
全文摘要
本发明涉及一种用于差分数据总线的接收机，该接收机具有两个阻抗支路(1，2，3；4，5，6)；差分放大器，其具有两个晶体管(9，10)；电阻器(13)，其连接到所述两个晶体管(9，10)；控制逻辑(16)，其控制开关(15)使电流源(14)的电流切换到该电阻器(13)的另一侧；以及两个运算放大器(17，18)，其以相反极性连接到该差分放大器的所述两个晶体管(9，10)，其中该接收机的控制逻辑检测所述两个运算放大器(17，18)的输出信号并预计总线上是“0”还是“1”，由此接收机设置开关(25)，从而比较该接收到的总线信号。
文档编号H03F3/72GK101023642SQ200580029726
公开日2007年8月22日 申请日期2005年6月30日 优先权日2004年7月7日
发明者耶勒·尼科·沃尔塞克, 科内利斯·克拉斯·沃德恩伯格, 塞西莉厄斯·赫拉尔杜斯·夸克奈特, 斯特凡·格哈德·埃里切·布岑塞勒尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司