用于生成基本上为正弦形的同步脉冲的装置和方法
【专利摘要】依据本发明提供了一种用于车辆中的控制器的接收装置(3)，该车辆具有用于生成同步脉冲的电压发生器(30)，该电压发生器在预先给定的规格边界(Vo、Vu)之内以预先给定的形状和预先给定时间特性来生成该同步脉冲(Psync)，其中，该接收装置(3、3’)将用于同步信号传输的同步脉冲(Psync)通过数据总线(5)输出至至少一个传感器(7)，以及本发明涉及一种用于生成这样的同步脉冲的方法。根据本发明，该电压发生器(30)包括电压放大器(36)，该电压放大器基于参考电压(Uref)将该同步脉冲基本上生成为正弦振荡。
【专利说明】用于生成基本上为正弦形的同步脉冲的装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及根据独立权利要求1的类型所述的用于车辆中的控制器的接收装置 并且涉及根据独立权利要求10的类型所述的用于生成同步脉冲的方法。
【背景技术】
[0002] 为了将传感器数据传输至车辆中的中央的控制器（ECU)，用于乘员保护系统外设 的传感器通常使用电流接口（例如PAS4、PSI5)。在最新一代（PSI5)的电流接口中，借助于 同步能够在接收器处实现具有多个传感器的总线操作。为了实现该同步功能，将由中央的 控制器（ECU)来生成以电压脉冲为形式的工作时钟，该电压脉冲由在总线处的传感器来检 测并且将其标识为数据传输的新的周期的开始。该电压脉冲被称为同步脉冲并且借助于电 流源和电流吸收器来产生，其为总线负载充电或者放电。典型地，该电压脉冲每500ys重 复一次。
[0003] 为了使具有一个传感器或者多个传感器的同步的总线系统工作，重要的是使得同 步脉冲对于所有可能的总线配置和在所有的可能的运行条件下具有确定的形状和确定的 时间特性。因此，已知的同步的总线系统通常应用在图3中示出的具有预先给定的边缘陡 度的梯形的同步脉冲PT。在此，该边缘陡度位于第一特征曲线的边缘陡度和第二特征曲线 的边缘陡度之间，该第一特征曲线代表下限Vu，该第二特征曲线代表上限Vo。在同步的总 线操作期间，同步脉冲PT的梯形由于高的谐波含量而导致在信号传输的频谱之中的较强 的电磁辐射（EMV)。该较强的电磁辐射在一定程度上能够通过例如图4所示的同步脉冲PTr 来抵消，该同步脉冲PTr包含具有四个经圆化的角。
[0004] 在文件公开文献DE 10 2009 001 370 A1中描述了一种用于接收电流信号的接 收装置、一种具有这种接收装置的电路装置结构以及通过总线系统传输传送电流信号的方 法。为了用于接收多个发送器的电流信号，该接收装置包括至少两个总线连接装置和控制 装置，其中，每个总线连接装置被构造用于连接至至少一个总线连接，控制装置被构造用于 将同步脉冲输出至总线连接装置，以同步这些发送器。总线连接装置将彼此具有至少一个 时间偏移量的多个同步脉冲输出至多个发送器，其中，这些同步脉冲分别包含具有经圆化 的角的梯形。
【发明内容】
[0005] 依据本发明的用于车辆中的控制器的具有独立权利要求1所述特征的接收装置 以及依据本发明所述的用于生成同步脉冲的具有独立权利要求10所述特征的方法的优点 在于，通过在预先给定的规格边界内正弦地构造同步脉冲能够实现尽可能小的电磁辐射， 特别是在信号传输的频谱范围（100kHz至300kHz)内。
[0006] 本发明的核心和优势在于，不仅圆化了同步脉冲的角，而且也优化了整个形状，从 而使得电磁辐射尽可能地保持在同步脉冲的基波的范围内。
[0007] 本发明的实施方式提供了用于车辆中的控制器的接收装置，所述车辆具有用于生 成同步脉冲的电压发生器，所述电压发生器在预先给定的规格边界之内以具有预先给定的 形状和预先给定的时间特性来生成同步脉冲。所述接收装置将用于同步信号传输的同步脉 冲通过数据总线输出至至少一个传感器。依据本发明的电压发生器包括电压放大器，所述 电压放大器基于参考电压生成基本上为正弦振荡的所述同步脉冲。
[0008] 另外，本发明还提出用于生成同步脉冲的方法，所述同步脉冲用于通过车辆中的 数据总线来同步在接收装置和至少一个传感器之间的后续的信号传输。在预先给定的规格 边界内以具有预先给定的形状和预先给定的时间特性生成所述同步脉冲并且由所述接收 装置将其传输到所述至少一个传感器。依据本发明的同步脉冲为基于参考电压将所述同步 脉冲基本上生成为正弦振荡。
[0009] 优选地，在所述至少一个传感器和所述接收装置之间的信号传输开始前以及开始 时能够由所述接收装置将所述同步脉冲传输到所述至少一个传感器。
[0010] 通过从属权利要求中实施的措施和改进方式能够实现独立权利要求1所述的用 于车辆中的控制器的接收装置的优选的改进方案。
[0011] 特别优选地，所述电压发生器包括数字的控制电路和数模转换器，其产生基本为 正弦形的参考电压并将其输出到电压放大器。
[0012] 在依据本发明的接收装置的优选的实施方式中，第一电源为所述电压放大器提供 电源电压。另外，第二电源能够为所述数字的控制电路、数模转换器和至少一个另外的电路 提供电源电压，所述至少一个另外的电路与所述数据总线是可连接的。为了输出同步脉冲， 例如第一开关单元能够将至少一个另外的与所述数据总线分离，并且第二开关单元能够将 所述电压放大器与所述数据总线相连接。例如，第一和第二开关单元能够被实施为转换开 关。这样有利于实现非常稳定的同步脉冲并且降低电磁辐射。另外，对电压放大器的控制 能够完全转移至电路的数字部分，其由于半导体工艺在刻度上的不断进步能够形成节约面 积的方法。所述接收器的至少一个另外的电路能够在同步脉冲期间从所述数据总线分离， 而激活用于生成同步脉冲的电压发生器并将其与所述数据总线连接。
[0013] 在依据本发明的接收装置的另外的优选的实施方式中，共用的电源能够为所述电 压放大器、所述数字的控制电路和所述数模转换器提供电源电压。另外，所述电压放大器能 够为至少一个另外的电路提供电源电压，该电路与数据总线相连接。通过将两个分离的电 源合成一个共用的电源以及弃置所述两个开关单元，能够有利于降低所述接收装置的结构 的复杂度并且能够无负脉冲或不连续性地通过同步脉冲接收总线电压。一方面，本发明的 技术方案的优势在于节约电路的面积，另一方面在于在同步脉冲期间，普通总线电压和同 步电压之间稳定以及持续的变换。特别地，弃置开关单元意味着大幅节省设计空间以及硅 表面。
[0014] 在依据本发明的接收装置的优选的实施方式中，所述电压放大器的电源电压大于 所述同步脉冲的最大幅度。这意味着所述电压放大器能够通过大于同步脉冲的最大幅度的 电压来驱动。所述电压放大器利用其输出电压跟随来自所述数模转换器的参考电压的形 状。所述电压放大器的重要特征是具有相应设计尺寸输出级对应的高的驱动能力。这就意 味着所述电压放大器或者所述输出级能够提供以及接收足够大的电流，以便实现无信号干 扰和信号变形的理想的同步脉冲的形状。
[0015] 在依据本发明的接收装置的另一个优选的实施方式中，所述数字的控制电路存储 和/或计算所述同步脉冲的预先给定的形状和预先给定的时间特性，其中，所述数字的控 制电路能够将对应的数字的数据字输出到所述数模转换器。所述数模转换器从N比特的数 据字中生成参考电压，其被输出至所述电压放大器。由于辐射的原因，能够选择所述数据字 的分辨率，使得同步脉冲不能有明显的跳跃。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 将依据附图及后续的说明进一步阐述本发明。在附图中，相同的附图标记描述相 同的或功能上相似的部件。
[0017] 图1示出了具有依据本发明的用于车辆中的控制器的接收装置的第一实施例的 传感器装置的方块示意图，其生成并且输出经优化的同步脉冲。
[0018] 图2示出了具有依据本发明的用于车辆中的控制器的接收装置的第二实施例的 传感器装置的方块示意图，其生成并且输出经优化的同步脉冲。
[0019] 图3示出了预先给定的规格边界内常规的梯形同步脉冲的形状和时间特性的示 意图。
[0020] 图4示出了预先给定的规格边界内常规的经圆化的梯形同步脉冲的形状和时间 特性的示意图。
[0021] 图5示出了预先给定的规格边界内依据本发明的经优化的同步脉冲的形状和时 间特性的示意图。
[0022] 图6示出了在依据本发明的经优化的同步脉冲期间的参考电压的示意图。
[0023] 图7示出了在依据本发明的经优化的同步脉冲期间的电压发生器的输出电压的 示意图。
[0024] 图8至10分别示出了在依据本发明的经优化的同步脉冲期间的总线电压的示意 图。
【具体实施方式】
[0025] 如图1和2所示，所示出的传感器装置1、1'包括数据总线5、至少一个传感器7且 分别包括依据本发明的用于车辆中的控制器的接收装置3、3'的一个实施例。依据本发明 的接收装置3、3'分别包括用于生成同步脉冲P syn。的电压发生器30、30'。依据本发明的电 压发生器30、30'包括电压放大器36、36'，其在基于参考电压U, ef生成基本上为正弦振荡的 同步脉冲Psyn。。
[0026] 如图5所示，电压发生器30、30'在预先给定的规格边界内以预先给定的形状和预 先给定的时间特性来生成同步脉冲P syn。。接收装置3、3'将用于同步后续的信号传输的同 步脉冲Psyn。通过数据总线5输出至至少一个传感器7。为了使同步总线系统与一个传感器 7或者多个传感器一同工作，所示出的同步脉冲P syn。针对所有可能的总线配置和在所有可 能的运行条件下具有确定的形状和确定的时间特性。如图5所示，同步脉冲P syn。具有由代 表下限Vu的第一特征曲线的边缘陡度和代表上限Vo的第二特征曲线的边缘陡度来预先给 定的边缘陡度。同步脉冲P syn。通过正弦形或者类似正弦的形状在预先给定的规格边界Vo、 Vu内得到优化，从而能够实现尽可能小的电磁福射，特别是在信号传输频谱范围（100kHz 至300kHz)内，该范围保持限定在同步脉冲Psyn。的基波的范围内。
[0027] 如图1和2所示，电压发生器30、30 '包括数字的控制电路32、32 '和至少一个数模 转换器34、34'，其生成基本为正弦振荡的参考电压U,ef并将其输出到电压放大器36、36 '。 这种正弦形式的参考电压UMf参见图6所示。基于数模转换器34、34'的最终分辨率的参考 电压U Mf的量化由不意图不出。图7不出了电压放大器36、36'的对应的输出电压Usyn。。所 示实施例实现了非常稳定的同步脉冲P syn。且降低了电磁辐射。另外，对生成同步脉冲Psyn。 的电压放大器36、36'的控制能够完全转移至接收装置3、3'的数字部分，其由于半导体工 艺在刻度上的不断进步形成节约面积的方法。
[0028] 如图1所示，第一个实施例示出依据本发明的接收装置3包括具有第一数字的控 制电路32和第一数模转换器34的第一电压发生器30,接收装置生成基本为正弦振荡的参 考电压U raf并将其输出到第一电压放大器36。如图1所不，第一电源3. 1为第一电压放大 器36提供电源电压，并且第二电源3. 2为第一数字的控制电路32、第一数模转换器34和 至少一个另外的电路3. 3提供电源电压，该电路能够通过第一开关单元3. 4与数据总线5 相连接。为了输出同步脉冲Psyn。，第一开关单元3. 4将至少一个另外的电路3. 3与数据总 线5分离，并且第二开关单元38将电压放大器36与数据总线5相连接。或者在数字部分 以及第一数字的控制电路32之中存储或者在数据部分以及第一数字的控制电路32中借助 算法来计算同步脉冲P syn。的形状。第一数模转换器34从N比特的数据字中生成参考电压， 其被传送至第一电压放大器36。由于辐射原因而选择数据字的分辨率，使得同步脉冲P syn。 不能有明显的跳跃。向第一电压放大器36输送电压，该电压大于同步脉冲Psyn。所示的最 大幅度，并且第一电压放大器36利用其输出电压U syn。跟随来自数模转换器34的参考电压 UMf的形状。第一电压放大器36的重要特征是具有相应设计尺寸输出级对应的高的驱动能 力。这就意味着电压放大器36或输出级能够提供以及接收足够大的电流，以便实现无信号 干扰和信号变形的理想的同步脉冲P syn。的形状。
[0029] 如图2所示，第二实施例示出依据本发明的接收装置3'包括具有第一数字的控制 电路32'和第一数模转换器34'的第一电压发生器30'，接收装置生成基本为正弦振荡的参 考电压U Mf并将其输出到第二电压放大器36'。如图2所示，与第一实施例不同，共用的电 压3. Γ为第二数字的控制电路32'、第二数模转换器34'和第二电压放大器36'提供电源 电压。另外，第二电压放大器36'为至少一个另外的电路3. 3'提供电源电压，该电路与数 据总线5相连接。以便第二电压放大器36'的输出电压Usyn。用作为接收装置3'中至少一 个另外的电路3. 3'的电源电压，从而省却根据图1所示的第一实施例的两个电源3. 1、3. 2 中的一个。因此，接收装置3'的至少一个另外的电路3. 3'在同步脉冲Psyn。期间不与数据 总线5分离，从而能够弃置图1所示的两个开关单元3. 4、38。通过省去开关单元3. 4、38有 助于在通过从第二电压发生器30'接收总线电压UBUS也不会在转换点UP出现电压跳动，随 后借助图8和9加以说明。
[0030] 图8和9示例性示出在实施切换过程时，由于不正确接收总线电压UBus能够出现 的影响。在根据图1的第一实施例中，当前的总线电压U BUS直至启动时间点h由接收装置 3的第二电源3. 2提供。在同步持续时间tsyn。期间，第一电压放大器36为所述数据总线5 提供所述输出电压Usyn。。
[0031] 如图8所示，在生成同步脉冲Psyn。时，第一电压发生器30'从过大的初电压开始， 以致于在传输点UP处时间点h时能够生成从普通总线电压U BUS向上至第一电压放大器36 提供的同步电压值usyn。的电压跳跃。在同步脉冲Psyn。末期时间点t2时转换点UP的电压再 次向下跳跃至普通总线电压UBUS。
[0032] 如图9所示，在产生同步脉冲Psyn。时，第一电压发生器30'从过小的初电压开始， 以致于在传输点UP处时间点&时能够生成从普通总线电压U BUS向下至第一电压放大器36 提供的同步电压值Usyn。的电压跳跃。在同步脉冲P syn。末期时间点t2时转换点UP的电压再 次向上跳跃至普通总线电压UBUS。
[0033] 图10示出由图2中依据本发明的接收装置3'的第二实施例生成的同步脉冲Psyn。。 通过将两个分离的电源合成一个共用的电源3. Γ且弃置两个开关单元3. 4、38,该普通的 总线电压UBUS能够无负脉冲地或不连续性地转换为第二电压放大器36'的输出电压U syn。及 其相反情况。如图10所示，在传输点UP上时间点h时，普通总线电压UBUS连续地转换为第 二电压放大器36'提供的同步电压值U syn。。在同步脉冲Psyn。末期时间点t2时传输点UP的 电压仍然连续地从第二电压放大器36'提供的同步电压值U syn。转换为普通总线电压UBUS。
[0034] 在接收装置3'的第二实施例中，或者在数字部分以及第一数字的控制电路32之 中存储或者在数字部分以及第一数字的控制电路32中借助算法来计算同步脉冲P syn。的形 式。第二数模转换器34'从N比特的数据字中生成参考电压UMf，其被传送至第二电压放大 器36'。由于辐射原因而选择数据字的分辨率，使得同步脉冲P syn。不能有明显的跳跃。同 样向第二电压放大器36'输送大于同步脉冲Psyn。所示最大幅度的电压，并且第二电压放大 器36利用其输出电压U syn。跟随来自数模转换器34的参考电压UMf的形状。第二电压放大 器36'的一个重要特征是具有相应设计尺寸输出级对应的高的驱动能力。这就意味着第二 电压放大器36'或输出级能够提供以及接收足够大的电流，以便实现无信号干扰和信号变 形的理想的同步脉冲P syn。的形状。
[0035] 依据本发明的用于生成同步脉冲Psyn。的方法的实施例，同步脉冲用于通过车辆内 数据总线对通过车辆数据总线5在接收装置3、3'和至少一个传感器7之间的后续的信号 传输进行同步化。其中，在预先给定的规格边界内以具有预先给定的形状和预先给定时间 特性生成同步脉冲P syn。。在至少一个传感器7和接收装置3、3'之间的信号传输开始时，同 步脉冲Psyn。从接收装置3、3'被发送到至少一个传感器7。依据本发明的同步脉冲P syn。基 于参考电压UMf基本上被生成为正弦振荡。
【权利要求】
1. 一种用于车辆中的控制器的接收装置，所述车辆具有用于生成同步脉冲（Psyn。）的电 压发生器（30、30'），所述电压发生器在预先给定的规格边界以 〇、￥11)之内以预先给定的形 状和预先给定时间特性来生成所述同步脉冲（Psyn。)，其中，所述接收装置（3、3'）将用于同 步信号传输的同步脉冲（P syn。）通过数据总线（5)输出至至少一个传感器（7)，其特征在于， 所述电压发生器（30、30'）包括电压放大器（36、36'），所述电压放大器基于参考电压（^ 生成基本上为正弦振荡的所述同步脉冲（P syn。）。
2. 根据权利要求1所述的接收装置，其特征在于，所述电压发生器（30、30'）包括数字 的控制电路（32、32'）和数模转换器（34、34'），所述数字的控制电路和所述数模转换器生 成基本上为正弦形的参考电压（U Mf)并将其输出至所述电压放大器（36、36'）。
3. 根据权利要求1或2所述的接收装置，其特征在于，第一电源（3. 1)为所述电压放大 器（36)提供电源电压。
4. 根据权利要求2或3所述的接收装置，其特征在于，第二电源（3. 2)为所述数字的控 制电路（32)、所述数模转换器（34)和至少一个另外的电路（3.3)提供电源电压，所述至少 一个另外的电路与所述数据总线（5)是可连接的。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的接收装置，其特征在于，为了输出所述同步脉冲 (Psyn。)，第一开关单元（3. 4)将所述至少一个另外的电路（3. 3)从所述数据总线（5)分离并 且第二开关单元（38)将所述电压放大器（36)与所述数据总线（5)相连接。
6. 根据权利要求1或2所述的接收装置，其特征在于，由共用的电源（3. Γ)为所述电 压放大器（36'）、所述数字的控制电路（32'）和所述数模转换器（34'）提供电源电压。
7. 根据权利要求1、2或6所述的接收装置，其特征在于，所述电压放大器（36'）为至 少一个另外的电路（3. 3'）提供电源电压，所述至少一个另外的电路与所述数据总线（5)相 连接。
8. 根据权利要求3或6所述的接收装置，其特征在于，所述电压放大器（36、36'）的电 源电压高于所述同步脉冲（Psyn。）的最大幅度。
9. 根据权利要求2至8中任一项所述的接收装置，其特征在于，所述数字的控制电路 (32、32'）存储和/或计算所述同步脉冲（P syn。）的预先给定的形状和预先给定的时间特性， 其中，所述数字的控制电路（32、32'）将相应的数字的数据字输出至所述数模转换器（34、 34,）。
10. -种用于生成同步脉冲的方法，所述同步脉冲用于通过车辆中的数据总线（5)来 同步在接收装置（3、3'）和至少一个传感器（7)之间的后续的信号传输，其中，在预先给 定的规格边界（Vo、Vu)之内以预先给定的形状和预先给定的时间特性生成所述同步脉冲 (P syn。）并且由所述接收装置（3、3'）将其传输至所述至少一个传感器（7)，其特征在于，基 于参考电压（U Mf)将所述同步脉冲（Psyn。）基本上生成为正弦振荡。
【文档编号】H04L25/03GK104094569SQ201380008061
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2013年1月21日 优先权日:2012年2月6日
【发明者】G·尼切, M·莫梅尼 申请人:罗伯特·博世有限公司