专利名称：用于减小对总线导线上数字信号的占空比的干扰效应的驱动器电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有例如通信总线的数字通信导线的电子电路，还涉及一种驱动通信导线上的信号电平的方法。
背景技术：
PCT专利申请No.WO 2004/004259描述了一种用于CAN总线或LIN总线的驱动器电路。CAN总线和LIN总线是用于在电路的不同部分之间传送信息的电子总线的示例。总线包括用于连接电路不同部分的一个或多个通信导线。
希望能够控制总线的电位的转换速率。所述转换速率是总线上的电位从一个逻辑电平变到另一个逻辑电平时的速率。为了控制转换速率，WO 2004/004259将多个驱动器单元与总线并联，用于将总线的电位驱动到数字电平。在逐步从一个逻辑电平切换到另一个期间，激活这些驱动器单元中的多个。反馈回路用于将总线处的信号与具有所需转换速率的基准信号相比较，并将比较结果用于控制驱动器单元的激活时间，以便使总线处的信号与所需转换速率匹配。
总线通常必须在不利情况下进行工作。外部干扰和不可预知的阻抗效应会产生不可预知的信号电平变化。总线接口电路可设计成对这种变化稳健。当然，首先，电路应该设计成避免由于大信号变化而产生的损坏。此外，应该尽可能地避免信号变化在从总线导线获得的数字数据中导致错误。
总线导线上的数字信号的一个方面是其占空比，即信号具有特定逻辑电平的时间份数。在许多总线电路中，对占空比进行假设以检测数字信息。然而，占空比可受到信号从一个逻辑电平变到另一个逻辑电平的变化的干扰。具体地，当使用逐步激活的多个驱动器单元时，最初驱动强度不大。结果，此时干扰可容易地影响占空比。
发明内容
因此，本发明的目的是减小对类似总线导线的数字通信导线上的数字信号的占空比的干扰效应。
在独立权利要求中提出了根据本发明用于控制通信导线的电位的电子电路和方法。当电位变为数字电平时，优选地以预定步长增加驱动强度，其中通信导线利用该驱动强度而被驱动到数字电平。当电位改变而离开数字电平时，同样优选地以预定步长逐步减小驱动强度。根据本发明，检测器用于检测电位何时进入数字电平附近的预定范围以及所存储的此时与驱动强度有关的信息。当电位改变而离开数字电平时，在开始时，驱动强度基本上以一步返回由该信息表示的电平。因此，如果由于干扰而使电位比正常更快地达到所述范围(即驱动强度比正常的要低)，则当电位改变而离开数字电平时的初始步骤提供了较低的驱动强度。因此，减小了对占空比的干扰效应(电位达到区间和离开区间的时间点之间的时间间隔)。
在实施例中，固定连接的电阻器用于将电位拉离数字电平，逐步增加或减小驱动强度，驱动电位对抗该电阻的作用。作为基本上以一步返回由存储信息所表示的电平的结果，占空比启动越快，则在占空比结尾处对电阻器作用的对抗就减少得越多。在另一个实施例中，可代替电阻器，或者作为对电阻器的附加，使用一个或多个有效切换的驱动器单元，以驱动电位离开数字电平。
在实施例中，多个可切换驱动器单元与通信导线并联，其中每个可切换驱动器单元在激活时产生预定驱动强度。在该实施例中，通过激活几个驱动器单元，逐步增加或减小驱动强度。在该实施例中，所存储的信息优选地表示在电位达到所述范围时哪些驱动器单元激活，并且在从数字电平返回时，最初使与这些驱动器单元相等的驱动强度保持激活。
优选地，一旦电位达到了预定范围，则将驱动强度逐步增加到预定电平。以这种方式，对抗了在使电位达到所述范围太快的干扰结尾处，或者由于其它的干扰，电位可能离开所述范围的情况。在该实施例中，一旦接收到命令电位必须改变而离开预定电平的信号，优选地驱动强度从该预定电平切换回到由所存储信息表示的电平。
在另一实施例中，使用计数器电路，提供计数输出，控制并行激活以驱动通信导线上的电位的驱动器单元的数目。计数器电路在切换到数字电平期间进行加法计数，在改变而离开数字电平期间进行减法计数。在该实施例中，响应于检测到达到所述范围而使计数失效，并且一旦接收到命令电位必须改变而离开预定电平的信号，则反转计数方向。
利用使用附图所述的非限制性示例，示出了本发明的这些和其它目的以及有利方面。
图1示出了电子电路。
图2示出了数字通信导线上的信号。
图3示出了控制电路。
具体实施例方式
图1示出了电子电路，包括数字源电路10、驱动器电路12、总线导线14、上拉电阻器16和数字接收机电路18。驱动器电路12包括控制电路120、时钟电路121、多个电流源电路122、多个开关124和电平检测器126。每个电流源电路122与相应一个开关124串联构成了各个驱动器分支。尽管为了简明而仅示出了三个这种分支，应该理解到，可存在大量的分支。多个驱动器分支并联在总线导线14和第一电源连接V1之间。数字源电路10具有与控制电路120相连的输出。时钟电路121与控制电路120的时钟输入相连。电平检测器126的输入与总线导线14相连，输出与控制电路120的控制输入相连。控制电路120的控制输出与开关124的控制输入相连。总线导线14经由上拉电阻器16与第二电源连接V2相连。数字接收机电路18的输入与总线导线14相连。
图2示出了说明该电路的操作的信号。在操作中，数字源电路10向驱动器电路12提供二进制信号I。响应于二进制信号中的第一次转变30，驱动器电路12开始将总线导线14的电位B从第二电源连接V2的电位拉向第一电源连接V1的电位。由最高电平34表示其中电平检测器126检测到电位B已经达到所需范围的电位范围的顶部；该范围可无限制地延伸到较低电平。响应于第二转变32(与第一转变相反)，驱动器电路12开始释放总线导线14的电位B，允许总线导线14的电位B返回第二电源连接V2的电位。
响应于第一转变，控制电路120控制开关124一个接一个地接通，因此由逐步增加个数的电流源电路122向总线导线14提供电流。电平检测器126检测总线导线14的电位B是否达到与所需逻辑电平相对应的电位范围(例如比电源导线V1的电位高1V的范围)，其中所需逻辑电平与数字源电路10的输出信号I相对应。电平检测器126向控制电路120施加检测信号D，以便用信号通知电平检测器126何时检测到总线导线14的电位B已经进入该范围。响应于此，控制电路120接通所有开关124，总线导线14的电位随后以最大强度被拉向第一电源连接V1的电位。
作为示例，附图示出了在电平检测器126检测到总线导线14的电位B已经进入所需范围之前，控制电路120使开关124之一的控制信号S1接通开关124。随后，控制电路120也使所有其它开关124的控制信号S2-Sn接通这些开关。应该理解，在电平检测器126检测到总线导线14的电位B进入所需范围之前仅接通一个开关仅仅只是一个示例。基于总线导线14上的总线负载和干扰信号，控制电路120可在检测到总线导线14的电位B进入所需范围时已经接通了任意数目的开关124。
本发明的一个有利方面在于，以这种方式，一旦总线导线14的电位B进入了所需范围，则驱动器电路12接通所有开关124，而无论怎样达到该范围的。在由于来自电流源122的电流而达到所述范围时，以及在由于外部干扰而达到所述范围时，驱动器电路12均接通所有开关124。以这种方式，驱动器减小了由于外部干扰而达到所述范围之后总线导线14的电位B返回的风险。
控制电路120“记住”就在电平检测器126用信号通知总线导线14的电位已经进入所需范围之前接通的开关124的数目。然而，在数字源电路10用信号向控制电路120通知总线导线14的电位必须保持在该范围中与电平检测器126检测到总线导线14的电位B已经进入所需范围之间的时间间隔期间，控制电路120使所有开关124保持接通。即，典型地，就在总线导线14的电位进入所需范围之前，比控制电路记住的开关数目更多的开关124保持接通。
当数字源电路10用信号通知相反转变32时，控制电路120控制多个开关124几乎同时断开，因此在转变32之后，除最初所记住数目的开关外的所有开关都保持接通。响应于第二转变32，其它开关几乎同时断开。随后，控制电路120一个接一个地断开开关124，直到断开了所有开关124。即，与就在电平检测器126检测到总线导线14的电位B进入所需范围之前相同数目的开关最初保持接通。在附图中，在相反转变32之后，控制电路120最初断开除一个开关124外的所有开关，随后控制电路120断开剩下的开关124。
以这种方式，保持了占空比(转变30和32之间的持续时间)。如果总线导线14的电位B的干扰使电位B更快地达到所需范围，则与先前接通相对称地，同时切断多个开关，使电位B更快地返回。
图3示出了控制电路120的实施例。控制电路包含加法/减法Johnson计数器23、比较器/状态寄存器20、时钟使能电路24和信号选择电路26。比较器/状态寄存器20的输入21、22分别与数字源电路10(未示出)以及电平检测器126(未示出)的输出相连。比较器/状态寄存器20的输出与时钟使能电路24的使能输入以及信号选择电路26的控制输入相连。加法/减法计数器23的加法/减法控制输入与数字源电路10(未示出)的输出21相连。加法/减法计数器23的时钟输入经由时钟使能电路24与时钟电路121(未示出)相连。加法/减法计数器23的另一输出与比较器/状态寄存器20相连。加法/减法计数器23的输出与信号选择电路26的相应一个的第一输入相连。信号选择电路26的第二输入与数字源电路10(未示出)的输出21相连。
在操作中，在数字源电路10的输出信号对应于电平检测器126所检测的电平的稳态中，比较器/状态寄存器20使信号选择电路26输出与来自数字源电路10的信号相对应的信号。结果，在数字源电路10的输出信号处于第一电平的稳态中，电流源电路122不提供电流，或者在数字源电路10的输出信号处于第二电平的稳态中，所有电流源电路122提供电流。
最初在数字源电路10输出第一电平的信号且该信号与电平检测器126的输出信号相对应时，比较器/状态寄存器20使信号选择电路26输出与来自数字源电路10的信号相对应的信号。结果，没有电流源电路122向总线导线14提供电流。
当数字源电路10输出从第一电平到第二电平的转变时，比较器/状态寄存器20检测到数字源电路10与电平检测器126的输出信号之间对应关系的丧失，并切换到时钟使能电路24向加法/减法计数器23传递时钟脉冲并且信号选择电路26传递来自加法/减法计数器23的输出信号的状态。来自数字源电路10的信号使加法/减法计数器23在该状态下加法计数。加法/减法计数器23按照Johnson计数器的方式运行，即，随着接收更多时钟脉冲而使信号升高增加的输出数目的计数器。在每个时钟脉冲处，加法/减法计数器23输出控制信号来接通更多个开关124。信号选择电路26向开关124传递这些信号。
当电平检测器126在总线导线14处检测到所产生的信号转变时，电平检测器用信号向比较器/状态寄存器20通知该情况。响应于此，比较器/状态寄存器20复位到其中比较器/状态寄存器20禁止向加法/减法计数器23提供时钟脉冲的稳态。此外，在该状态下，比较器/状态寄存器20使信号选择电路26输出与来自数字源电路10的信号相对应的信号。结果，所有电流源电路122向总线导线14提供电流。
当数字源电路10输出从第二电平变回第一电平的转变时，比较器/状态寄存器20检测到数字源电路10与电平检测器126的输出信号之间的对应关系的丧失，并切换到其中时钟使能电路向加法/减法计数器23传递时钟脉冲并且信号选择电路26传递来自加法/减法计数器23的输出信号的状态。来自数字源电路10的信号使加法/减法计数器23在该状态下减法计数。加法/减法计数器在从第一电平转变到第二电平之后停止的计数开始减法计数。在每个时钟脉冲处，加法/减法计数器23输出控制信号以接通更少的开关124。信号选择电路26向开关124传递这些信号。
当数字源电路10的输出信号处于第二信号电平时，比较器/状态寄存器20切换回加法/减法计数器23用信号通知已经断开所有开关的稳态。回到稳态中，比较器/状态寄存器20使信号选择电路26输出与来自数字源电路10的信号相对应的信号。结果，没有电流源电路122向总线导线14提供电流。
应该认识到，本发明不局限于附图所示的实施例。可以认识到，存在能够产生相同性能的多种其它电路实现。还可以认识到，可对所示电路进行多种改变。
优选地，所有电流源电路122被设计成用于传递大致相同的电流，因此，可实现驱动强度作为时间函数的大致线性增长。但是，电流源电路122可用于产生彼此不同的驱动强度，这也不离开本发明。电流源电路122优选地使用高阻抗电流源来实现(例如通过使各个电流源晶体管的漏极与总线导线14相连而实现)。然而，在替代实施例中，电流源电路122可具有较低阻抗输出，例如使用电阻作为电流源电路122。开关124示出为与电流源122串联。这些开关可通过开关晶体管来实现，其中，开关晶体管的主电流通道与电流源电路122串联，开关晶体管的栅电极由控制电路120控制。然而，可以理解，例如，可通过使用开关使执行电流源功能并且漏极与总线导线14相连的电流源晶体管的栅极和源极连接短路，来实现等效电路功能。
代替Johnson加法/减法计数器23，可使用任意类型的计数器，例如常规计数器，后跟解码器电路，用于对计数器的计数器值输出解码为开关124的控制信号。实际上，计数器的状态不需要保持存储于计数器中。而是，计数可存储在其它地方，例如存储在计算机存储器中，并且当必须释放在总线导线14的电位时可恢复。分立的寄存器可用于该计数，并且可将结果与计数器的计数值相加。
代替逐步接通多个开关以增加电流，只要电流增加，就可在接通其它开关时断开一些开关，例如在按照这种方式接通的电流源强于断开的电流源时。
此外，尽管示出了单个非对称驱动总线导线14，可以理解，实际上，可并行地使用多个总线导线14，可以类似方式驱动这些中线中的一些或所有。此外，可选地，利用与图1的驱动器电路类似的驱动器电路，可沿两个方向来驱动总线导线14的电位。
在另一实施例中，当电平检测器126指示总线导线14的电位B已经达到所需范围时，并不接通所有开关124。例如，可接通预定份数的开关，仅在总线导线14的电位B的改变速率太慢时才接通大于该份数的超量开关。在另一实施例中，在数字源电路10仍然指示总线导线14的电位B应该被拉离第二电源连接V2时，可稍后断开预定份数的开关。
在另一实施例中，当电平检测器126指示总线导线14的电位B已经达到预定范围时，仅已经接通的数目的开关124保持接通。这具有以下缺点如果由于外部干扰而达到所述范围，则只有太少的开关可保持接通。但是在实施例中，控制电路120可设置成用于确定所接通的开关124的数目是否在预定的正常数目范围内(这表示并不是由于干扰而达到所需电位范围)，以及如果所述数目在正常范围内，则在电平检测器126指示总线导线14的电位B已经达到预定范围时，控制电路保持接通的多个开关124为接通。替代地，控制电路120可接通该数目的开关124加上预定数目的附加开关124。
在另一实施例中，可代替多个电流源122，使用单个驱动晶体管。在这种情况下，该单个驱动晶体管的控制信号在总线导线14的电位B被拉离第二电源连接V2的电位时按照时间函数而改变。在该情况下，存储所获得的控制信号的表征。当允许总线导线14的电位B返回第二电源连接V2的电位时，将该存储值用于设置最初的控制信号值。控制该单个驱动晶体管，使之以激活的开关数据124递增或递减的方式相同的方式递增或递减。然而，使用单个驱动晶体管具有以下缺点其可变控制信号比开关124的控制信号更易于受到干扰，开关124仅必须接通或断开并且不需要在多个步骤中改变。
权利要求
1.一种电子电路，包括数字通信导线(14)和输出与数字通信导线(14)相连的驱动器电路(12)，用于使数字通信导线(14)处的电位改变为数字信号电平和从数字信号电平改变为该电位，所述驱动器电路(12)包括-控制电路(120)，设置成在改变为数字电平和从数字电平改变为所述电位期间，分别产生选择逐步增强的驱动强度和逐步减弱的驱动强度的选择信号；-可控电流源电路(122，124)，其电流控制输入与控制电路(120)相连，用于接收选择信号，并且其电流源输出与数字通信导线(14)相连；-检测器电路(126)，其输入与数字通信导线(14)相连，其输出与控制电路(120)相连，并设置成检测数字通信导线(12)处的电位是否达到所需范围；其中-所述控制电路(120)设置成在改变为数字电平期间，存储与在检测器电路(126)指示达到了所述范围时所选的驱动强度有关的信息，并且在改变而离开数字电平期间，选择所存储的驱动强度，作为第一步骤。
2.根据权利要求1所述的电子电路，其中，控制电路(120)设置成在检测到达到了所述范围时将所选驱动强度增加为预定值，并作为改变而离开数字电平的第一步骤，使所选驱动强度从预定值回到所存储的驱动强度。
3.根据权利要求1所述的电子电路，其中，可调电流源电路(122，124)包括与数字通信导线(14)并联的多个预定强度的驱动器单元，控制电路(120)设置成控制哪些驱动器单元(122)将被激活，所述信息表示当检测器电路(126)指示检测到数字电平时激活的驱动器单元(122)的数目的计数。
4.根据权利要求3所述的电子电路，其中，控制电路(120)设置成响应于检测到达到了所述范围，激活附加数目的驱动器单元(122)，使得总共激活预定数目的驱动器单元(122)，并且，作为所述第一步骤几乎同时使所述附加数目的驱动器单元(122)失效。
5.根据权利要求2所述的电子电路，其中，控制电路(120)包括计数器电路(23)，其计数输出被连接成用于控制并行地激活多少驱动器单元(122)，计数器电路(23)设置成在切换到数字电平期间进行加法计数，而在切换而离开数字电平期间进行减法计数，控制电路(120)响应于检测到已经达到了所述范围，禁止进行计数。
6.根据权利要求5所述的电子电路，其中，控制电路(120)包括支配电路，设置成响应于检测到已经达到了所述范围，激活预定数目的驱动器单元(122)，而无论计数器(23)达到的计数如何。
7.一种控制数字通信导线(14)上的电位变为数字电平和从数字电平改变为所述电位的转变的方法，所述方法包括-在通信的电位变为数字电平时，逐步增加驱动强度；-检测电位是否达到了预定范围；-存储与预定范围所用的驱动强度有关的信息；-在开始改变而离开数字电平时，将驱动强度恢复为所存储的信息所表示的驱动强度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，响应于检测到电位达到了预定范围，使驱动强度逐步增加到预定电平。
全文摘要
一种电子电路，包括驱动器电路(12)，驱动器电路(12)的输出与数字通信导线(14)相连，用于使数字通信导线(14)处的电位改变为数字信号电平和从数字信号电平改变为该电位。驱动器电路(12)包括控制电路(120)，以便在所述电位改变为数字电平和从数字电平改变为所述电位期间，分别产生选择逐步增强的驱动强度和逐步减弱的驱动强度的选择信号。可控电流源电路(122，124)的电流控制输入与控制电路(120)相连，用于接收选择信号，并且其电流源输出与数字通信导线(14)相连。检测器电路(126)的输入与数字通信导线(14)相连，其输出与控制电路(120)相连，并设置成检测数字通信导线(12)处的电位是否达到所需范围。控制电路(120)在改变为数字电平期间，存储与在检测器电路(126)指示达到了所述范围时所选的驱动强度有关的信息，并且在改变而离开数字电平期间，将驱动强度恢复为最后存储的驱动强度，作为第一步骤。
文档编号H04L25/02GK101044732SQ200580036127
公开日2007年9月26日 申请日期2005年10月17日 优先权日2004年10月20日
发明者鲁德·A·韦瑟, 马塞里勒斯·W·M·奥斯特休斯, 赫里特·J·博仑 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司