專利名稱：使用差分放大器接收差分信號(hào)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從具有兩條線路的差分?jǐn)?shù)據(jù)總線接收數(shù)據(jù)的接收機(jī)，該接收機(jī)可以檢測(cè)總線上的正電平和負(fù)電平。
背景技術(shù)：
這種接收機(jī)通常具有兩個(gè)阻抗輸入支路，所述阻抗輸入支路用于減弱來自數(shù)據(jù)總線的輸入信號(hào)。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的解決方案，兩個(gè)電壓源與兩個(gè)比較器結(jié)合用于檢測(cè)兩個(gè)電平。精確的檢測(cè)電平主要取決于電壓源。如果電壓源未能精確地傳送相同的電壓，這種情況在實(shí)際中很容易發(fā)生，則應(yīng)該避免出現(xiàn)正檢測(cè)電平和負(fù)檢測(cè)電平不相等的情形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于差分?jǐn)?shù)據(jù)總線的接收機(jī)，該接收機(jī)能夠確保對(duì)稱地檢測(cè)正信號(hào)和負(fù)信號(hào)的電平。
該目的通過具有如權(quán)利要求1所述特性的接收機(jī)來實(shí)現(xiàn)一種用于差分?jǐn)?shù)據(jù)總線的接收機(jī)，該接收機(jī)具有兩個(gè)阻抗支路；差分放大器，其具有兩個(gè)晶體管；電阻器，該電阻器連接到所述兩個(gè)晶體管；控制邏輯，其控制開關(guān)使電流源的電流切換到該電阻器的任何一側(cè)；以及兩個(gè)運(yùn)算放大器，其以相反極性連接到該差分放大器的所述兩個(gè)晶體管，其中該接收機(jī)的控制邏輯檢測(cè)所述兩個(gè)運(yùn)算放大器的輸出信號(hào)并預(yù)計(jì)總線上是“0”還是“1”，由此該接收機(jī)設(shè)置開關(guān)，從而比較該接收到的總線信號(hào)。
為了避免電平失配，根據(jù)本發(fā)明的接收機(jī)只使用一個(gè)電壓源而非兩個(gè)電壓源。該一個(gè)電壓源用一個(gè)電流源和一個(gè)電阻器來實(shí)現(xiàn)。通過切換差分放大器兩個(gè)支路之間的電阻器該電壓源可以用于檢測(cè)一條線上的正電平和另一條線上的負(fù)電平，或者反之亦然。這確保了絕對(duì)對(duì)稱地檢測(cè)兩極性電平，結(jié)果產(chǎn)生較低的抖動(dòng)。
根據(jù)上一次接收到的下降沿控制邏輯將切換電流的開關(guān)設(shè)置于差分放大器的任何一側(cè)。
如權(quán)利要求2所述的有利方法，兩個(gè)晶體管可以用作差分放大器，從而提供簡(jiǎn)單的電路。


參照附圖將進(jìn)一步描述本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的只使用一個(gè)電壓源檢測(cè)正電平和負(fù)電平的接收機(jī)的實(shí)施例的示意框圖；以及圖2是根據(jù)圖1接收機(jī)的從數(shù)據(jù)總線接收幾個(gè)比特的時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式
圖1的示意框圖示出用于具有兩條線路bm和bp的差分?jǐn)?shù)據(jù)總線的接收機(jī)。由于該總線以差分信號(hào)的形式工作，如果該總線未被干擾，則所述信號(hào)總具有相反的極性。該總線可以是例如根據(jù)FlexRay標(biāo)準(zhǔn)的總線。
圖1示出接收機(jī)的輸入級(jí)設(shè)置有具有電阻分壓器的兩個(gè)支路，所述電阻分壓器用于調(diào)節(jié)高公共輸入電壓。
第一分壓器包括串聯(lián)連接的三個(gè)電阻器4、5和6，電阻器4連接到總線的線bp。第二分壓器也包括串聯(lián)連接的三個(gè)電阻器1、2和3，其中電阻器1連接到數(shù)據(jù)總線的另一條線bm。
電阻器1和電阻器2之間的連接端連接到反向器7的輸入端，反向器7的輸出端連接到電阻器3和電阻器6之間的連接端。以相同的方式反向器8連接到電阻器4和電阻器5之間的連接端以及分壓器最后的電阻器3和電阻器6之間的連接端。
電阻器5和電阻器6之間的連接端連接到第一雙極型NPN晶體管9的基極，而電阻器2和電阻器3之間的連接端連接到第二雙極型NPN晶體管10的基極。
晶體管9和晶體管10的集電極通過電流源11和電流源12連接到具有正電壓的電壓源V+。
兩個(gè)晶體管9和10的發(fā)射極通過電阻器13連接，電阻器13和電流源14形成用于檢測(cè)正電平和負(fù)電平的電壓源，如下將進(jìn)行解釋。兩個(gè)晶體管9、10以及電阻器13形成差分放大器。
電流源14通過開關(guān)15可以切換到電阻器13的任何一側(cè)，所述切換動(dòng)作由控制邏輯16進(jìn)行控制。
數(shù)據(jù)輸出由第二比較器17和第一比較器18來實(shí)現(xiàn)，所述第一比較器1和第二比較器18傳送輸出信號(hào)RXD1和RXD0。
第二比較器17的負(fù)輸入端和第一比較器18的正輸入端連接到第二晶體管10的集電極，而比較器17的正輸入端和比較器18的負(fù)輸入端連接到第一晶體管9的集電極。
如已經(jīng)提及的，未使用兩個(gè)分離的電壓源，而使用一個(gè)電阻器13和一個(gè)電流源14形成的一個(gè)電壓源。開關(guān)15用于確定已檢測(cè)到的是正差分電壓還是負(fù)差分電壓。
控制邏輯16僅在輸出信號(hào)RXD0和RXD1的下降沿進(jìn)行檢測(cè)。RXD0的下降沿使控制邏輯16將開關(guān)15設(shè)置到第二位置，在該狀態(tài)電流源14連接到晶體管10的發(fā)射極，而RXD1的下降沿使控制邏輯16將開關(guān)15設(shè)置到第一位置，在該狀態(tài)電流源14連接到晶體管9的發(fā)射極。
參照?qǐng)D2的時(shí)序圖，現(xiàn)在將解釋當(dāng)數(shù)據(jù)位出現(xiàn)在總線上時(shí)根據(jù)圖1的接收機(jī)是如何工作的。該時(shí)序圖示出接收機(jī)中幾個(gè)信號(hào)的電壓。
圖2中前兩個(gè)信號(hào)是總線上的總線信號(hào)bm和bp。由于這是差分總線(例如根據(jù)FlexRay標(biāo)準(zhǔn)的總線)，因此信號(hào)bm和bp具有相反的極性。
圖中下兩個(gè)信號(hào)是信號(hào)V1和V2。它們是被電阻器1到電阻器6形成的輸入分壓器減弱的總線信號(hào)bm和bp。所述信號(hào)V1和V2分別施加到晶體管9和晶體管10的基極。
下兩個(gè)信號(hào)示出晶體管9和10的集電極電壓。
最后兩個(gè)信號(hào)是接收機(jī)的比較器17和18的輸出信號(hào)RXD1和RXD0。
在圖2的時(shí)序圖中，RXD0開始是負(fù)電平，因而最終該信號(hào)一定會(huì)出現(xiàn)下降沿(未示出)。這是控制邏輯為何將開關(guān)15設(shè)置在第二位置的原因。這時(shí)信號(hào)bm出現(xiàn)下降沿，而信號(hào)bp出現(xiàn)上升沿。因此，相同的邊沿出現(xiàn)在所述信號(hào)減弱的形式V1和V2中。當(dāng)V2連接到晶體管9的基極，如時(shí)序圖所示該晶體管切換并且該晶體管集電極的電位下降。同時(shí)V1示出下降沿，因而晶體管10關(guān)閉并且晶體管10的集電極的電位示出上升沿。結(jié)果輸出信號(hào)RXD1的電平從高變到低，而輸出信號(hào)RXD0從低電平變到高電平。
這時(shí)當(dāng)信號(hào)bm出現(xiàn)下降沿時(shí)，可以預(yù)計(jì)以下事實(shí)信號(hào)RXD1示出下降沿使控制邏輯將開關(guān)設(shè)置到第一位置，在所述情形中電流源14連接到第二晶體管9的發(fā)射極。
時(shí)序圖示出實(shí)際上在下一個(gè)跳變信號(hào)bp從高電平變到低電平而信號(hào)bm從低電平變到高電平。這時(shí)，晶體管9和10切換到相反的位置，因而晶體管9的集電極電位上升，而晶體管10的集電極電位下降。因此，這時(shí)信號(hào)RXD1示出上升沿，而RXD0示出下降沿，因而控制邏輯16將開關(guān)15切換到第二位置，在所述情形電流源連接到晶體管10的發(fā)射極。
這時(shí)接著預(yù)計(jì)信號(hào)bp出現(xiàn)下降沿并且重復(fù)如上所述的過程。
以下將詳細(xì)解釋兩個(gè)晶體管的切換過程雙極型晶體管9和10的輸出在流經(jīng)發(fā)射極的電流相等的點(diǎn)進(jìn)行切換。因此，這時(shí)發(fā)射極的電流是I/2，這里I是電流源1 4形成的差分對(duì)的尾電流，這時(shí)流經(jīng)電阻器13的電流是I/2。因此可以計(jì)算出V1-Vbe-1/2I*R＝V2-Vbe。這時(shí)晶體管10的集電極電壓下降，而晶體管9的集電極電壓上升。輸出RXD0從1變成0，而輸出RXD1從0變到1。RXD0的下降沿使控制邏輯將開關(guān)15切換到電阻器的另一側(cè)(控制邏輯只對(duì)RXD0和RXD1的下降沿起作用，對(duì)上升沿則沒有影響)。之后，在達(dá)到V1-Vbe-1/2I*R＝V2-Vbe的點(diǎn)時(shí)差分對(duì)再次切換它的輸出。RXD1從1變到0，而RXD0從0變到1，并且控制邏輯將尾電流切換回電阻器的另一側(cè)。
在圖2的實(shí)例中，開始總線已經(jīng)是高電平或低電平。然而，在啟動(dòng)數(shù)據(jù)總線時(shí)情況并非如此。這意味著特定時(shí)間在總線上沒有差分電壓。當(dāng)檢測(cè)到空閑狀態(tài)時(shí)，開關(guān)15被設(shè)置到第一(缺省)位置。在該位置接收機(jī)準(zhǔn)備檢測(cè)“0”，因?yàn)槔绺鶕?jù)FlexRay標(biāo)準(zhǔn)“0”總是空閑后的第一位。“0”意味RXD0將有下降沿并且在該沿上開關(guān)位置將被設(shè)置到第二位置，從而接收機(jī)準(zhǔn)備檢測(cè)“1”。這時(shí)如上所述接收機(jī)和切換位置處于正常的程序。
如果由于某種原因空閑后的第一位不是“0”而是“1”，看起來第一位將被系統(tǒng)略去。然而情況并非如此，原因如下RXD0和RXD1的下降沿被翻譯為RXD信號(hào)。因此RXD0上的下降沿使RXD為“0”，而RXD1上的下降沿使RXD為“1”。在總線閑置時(shí)多數(shù)協(xié)議要求RXD為高電平，因此如果第一位為“1”，則RXD 1不會(huì)出現(xiàn)下降沿，RXD將保持高電平，并且比較器仍將等待“0”(“0”應(yīng)當(dāng)在前面的“1”后面來到)。因此，在這種情形下系統(tǒng)仍然工作。
權(quán)利要求
1.一種用于差分?jǐn)?shù)據(jù)總線的接收機(jī)，該接收機(jī)具有兩個(gè)電阻支路(1，2，3；4，5，6)；差分放大器，其具有兩個(gè)晶體管(9，10)；電阻器(13)，其連接到所述兩個(gè)晶體管(9，10)；控制邏輯(16)，其控制開關(guān)(15)使電流源(14)的電流可切換到該電阻器(13)的任一側(cè)；以及兩個(gè)運(yùn)算放大器(17，18)，其以相反極性連接到該差分放大器的所述兩個(gè)晶體管(9，10)，其中該接收機(jī)的控制邏輯檢測(cè)所述兩個(gè)運(yùn)算放大器(17，18)的輸出信號(hào)并預(yù)計(jì)總線上是“0”還是“1”，由此接收機(jī)相應(yīng)地設(shè)置開關(guān)(25)，從而與該接收到的總線信號(hào)進(jìn)行比較。
2.如權(quán)利要求1所述的接收機(jī)，其特征在于所述兩條總線連接到所述兩個(gè)晶體管(9，10)的發(fā)射極，所述兩個(gè)晶體管(9，10)的第一晶體管(9)的集電極連接到所述兩個(gè)比較器(17，18)中第一比較器(18)的負(fù)輸入端以及所述兩個(gè)比較器(17，18)中第二比較器(17)的正輸入端，所述兩個(gè)晶體管(9，10)的第二晶體管(10)的集電極連接到該第一比較器(18)的正輸入端以及該第二比較器(17)的負(fù)輸入端，以及-當(dāng)在連接到該第一晶體管(9)的總線上接收到下降沿時(shí)，該第二晶體管(10)的集電極電位下降，而該第一晶體管(9)的集電極電位上升，從而該第一比較器(18)的輸出信號(hào)下降，而該第二比較器(17)的輸出信號(hào)上升，由此使該控制邏輯(16)將該開關(guān)(15)切換到第二位置，其中該電流源(14)連接到該第二晶體管(10)的發(fā)射極與該電阻器(13)之間的連接端，以及-當(dāng)在連接到該第二晶體管(10)的總線上接收到下降沿時(shí)，該第二晶體管(10)的集電極的電位上升，而該第一晶體管(9)的集電極的電位下降，從而該第一比較器(18)的輸出信號(hào)上升，而該第二比較器(17)的輸出信號(hào)下降，由此使該控制邏輯(16)將該開關(guān)(15)切換到第一位置，其中該電流源連接到該第一晶體管(9)的發(fā)射極與該電阻器(13)之間的連接端。
3.如權(quán)利要求2所述的接收機(jī)，其特征在于當(dāng)所述總線空閑時(shí)將該開關(guān)(15)設(shè)置到第一位置。
4.如權(quán)利要求1至3其中之一所述的接收機(jī)，其特征在于該數(shù)據(jù)總線是根據(jù)FlexRay標(biāo)準(zhǔn)的總線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于差分?jǐn)?shù)據(jù)總線的接收機(jī)，該接收機(jī)具有兩個(gè)阻抗支路(1，2，3；4，5，6)；差分放大器，其具有兩個(gè)晶體管(9，10)；電阻器(13)，其連接到所述兩個(gè)晶體管(9，10)；控制邏輯(16)，其控制開關(guān)(15)使電流源(14)的電流切換到該電阻器(13)的另一側(cè)；以及兩個(gè)運(yùn)算放大器(17，18)，其以相反極性連接到該差分放大器的所述兩個(gè)晶體管(9，10)，其中該接收機(jī)的控制邏輯檢測(cè)所述兩個(gè)運(yùn)算放大器(17，18)的輸出信號(hào)并預(yù)計(jì)總線上是“0”還是“1”，由此接收機(jī)設(shè)置開關(guān)(25)，從而比較該接收到的總線信號(hào)。
文檔編號(hào)H03F3/72GK101023642SQ200580029726
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2005年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月7日
發(fā)明者耶勒·尼科·沃爾塞克, 科內(nèi)利斯·克拉斯·沃德恩伯格, 塞西莉厄斯·赫拉爾杜斯·夸克奈特, 斯特凡·格哈德·埃里切·布岑塞勒爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司