用于对总线进行偏置的系统和方法技术方案

双向差分总线接口，其包括具有非反相端和反相端的差动发送器和具有非反相端和反相端的差动接收器，和电耦合到所述差动发送器的所述非反相端和所述差动发送器的所述反相端的偏置电路。所述偏置电路被配置为响应于所述偏置电路的控制输入端上接收的控制信号的断言来产生在所述差动发送器的非反相端和所述差动发送器的反相端之间的大约200mV或更大的电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景专利
本专利技术的实施方案通常涉及用于偏置总线的系统和方法，并且特别涉及用于偏置双向差分总线的系统和方法。相关技术讨论推荐的标准485(RS-485)和相关电信工业协会/电子工业协会标准485(TIA/EIA-485)由于即使在相对长的电缆长度上的它们的相对较低的成本，高噪声抑制和快速的数据速率已成为用于多点、双向、差分数据传输的行业标准的串行通信接口。RS/TIA/EIA-485接口用于实现用于以包括ModbusTM和ProfibusTM的不同的标准和专有自动化协议数据传输的物理层。图1示出了使用RS/TIA/EIA-485总线的通信网络的典型实现。如图所示，所述通信网络或总线100包括与一对导线130A、130B互连的多个节点110a、110b、110c、110d(节点1-N)是。每个节点包括至少一个相关联的处理器(未示出)，其能够与所述网络或总线100上的其它节点进行通信。所述节点110A-D可以是能够通过所述网络或总线100进行通信的任何设备，诸如计算机系统，控制系统，智能UPS，冷却设备，各种类型的工厂自动化设备等。在典型的实施中，所述电线130A、130B被扭转(即，双绞线的)，以提高抗噪声能力。节点110ad中的每个节点具有RS/TIA/EIA-485接口，其包括具有差动发送器122A-D和差动接收器126a-d的RS/TIA/EIA-485收发器120a、120b、120c、120d。应当理解的是，不是使用收发器(例如，包括差动发送器和差动接收器两者的集成电路)，而是可以使用单独的差动发送器和单独的差动接收器。每个差动发送器122a-122d包括非反相端123a-d和反相端124a-d，并且同样，每个差动接收器126a-d包括非反相端127a-d和反相端128a-d。通过每个差动发送器122a-d发送的数据作为所述各自的差动发送器122a-d的非反相端123a-d和反向端124a-d之间的电压电平中的差。同样地，通过每个差动接收器126a-d接收的数据，基于所述各自的差动接收器126a-d的非反相端127a-d和反向端128a-d之间的电压电平中的差由所述接收器进行解读。其中，在所述各自的差动接收器126a-d的非反相端127ad和反向端128a-d之间的电压差大于约200mV，标记(即，逻辑1)被接收，并且其中所述各自的差动接收器126a-d的非反相端127a-d和反向端128a-d之间的电压差小于约-200mV，空格(也就是逻辑0)被接收。在收发器(即专门设计用于半双工通信进行)中，所述差动发送器的非反相端可电连接到所述差动接收器的非反相端，并且所述差动发送器的反相端电连接到所述差动接收器的反相端，如图1中所示。在这样的收发器中，提供了一对输出管脚，其中管脚A(称为‘非反相管脚’)对应于Tx+/RX+并且其中管脚B(称为‘反相管脚’)对应于TX-/RX-。应该注意的是，电压电平表示标记或空格并且其中管脚表示A或B的该描述符合行业标准使用。在实际的RS/TIA/EIA-485标准中，管脚A被表示为‘反相管脚’并对应于TX-/RX-，管脚B被表示为'非反相管脚'并对应于Tx+/RX+，当所述电压差B-A大于约200mV时标记被接收，并且当电压差B-A小于约-200mV时，空格被接收。对于本文件的其余部分，所述行业标准用法适用。尽管在图1中所示的网络拓扑结构用于半双工通信，但是RS/TIA/EIA-485也可以用于全双工通信。在这样的全双工通信网络中，每个节点将使用两个双绞线进行互连，一个双绞线用于Tx+和TX-，并且另一个双绞线用于Rx+和RX-。在典型的RS/TIA/EIA-485通信网络中，并且如图1中所示，所述网络或总线100的末端被用连接在所述双绞线的每根导线130a、130b之间电阻器140、142终结。每个终端电阻器140、142的值是基于该对的导线130a，130b的所述的特性阻抗，并且用于标准双绞线布线的典型值是大约120欧姆。在网络的末端的终端电阻器140、142的存在减少了可以由快速驱动器边缘引起的反射，并且还由于较低的阻抗减少了噪声灵敏度。如本领域技术人员所熟知的，在其中所述通信网络或总线100是空闲的时间段期间(即，当没有节点通过RS/TIA/EIA-485总线主动地传输数据时)，所述总线可能逐渐进入不确定的状态，其中差动接收器的所述A管脚和B管脚之间的电压差降到低于规定的200mV范围。其中出现这种情况时，所述总线上的差动接收器可以传递假流量到它们所连接的设备，并可能饱和所述总线。为了防止这种情况，很常见的是，对在所述总线(通常是主节点)上的节点中的一个节点进行故障保护以偏置所述总线到不存在任何节点主动驱动总线的已知的状态。如图1中所示，这通常通过经由上拉电阻器150把电线130a中的一个电线电连接到电源电压(例如，5伏)并经由下拉电阻器152把另一个电线130b连接到地面来完成的。上拉电阻器的值和下拉电阻器的值可以根据所述网络或总线上的节点的数量变化，但是关于所述上拉电阻器和下拉电阻器的典型值范围从约680欧姆到约750欧姆。许多设备制造商了解在所述网络末端使用终端电阻器的重要性以及在所述网络上的设备中的一个设备使用上拉电阻器和下拉电阻器进行故障保护偏置的重要性。但是，由于设备制造商不是必须知道哪里可以使用他们的设备，有多少其它装置可以进行互连(RS/TIA/EIA-485总线可以支持多达64个节点或更多)，并且这些设备中的哪些设备中可能已经被配置了上拉电阻器和下拉电阻器，所以依然在其中总线被不当偏置的领域中存在大量的实例。已经采取各种方法以处理这个问题，包括什么都不做和简单接受一定量的总线噪声，在每个设备上提供跳线或DIP开关以允许使用者施加适当的偏置，在每个设备中提供一点偏置，希望的是，当与可以每个提供一点偏置的其它设备互连时提供适当的偏置等。专利技术概述按照本专利技术的方面，提供了双向差分总线接口。所述双向总线接口包括具有非反相端和反相端的差动发送器，具有非反相端和反相端的差动接收器，以及电耦合到所述差动发送器的非反相端和所述差动发送器的反相端的偏置电路。所述偏置电路被配置以响应于在所述偏置电路的控制输入处上接收的控制信号的断言而在所述差动发送器的非反相端和所述差动发送器的反相端之间产生电压(至少大约200mV)。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向差分总线接口，包括：差动发送器，所述差动发送器具有非反相端和反相端；差动接收器，所述差动接收器具有非反相端和反相端；和偏置电路，其电耦合到所述差动发送器的所述非反相端和所述差动发送器的所述反相端，所述偏置电路被配置为响应于所述偏置电路的控制输入端上接收到的控制信号的断言来产生在所述差动发送器的所述非反相端和所述差动发送器的所述反相端之间的至少大约200mV的电压差。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种双向差分总线接口，包括：
差动发送器，所述差动发送器具有非反相端和反相端；
差动接收器，所述差动接收器具有非反相端和反相端；和
偏置电路，其电耦合到所述差动发送器的所述非反相端和所述差动发
送器的所述反相端，所述偏置电路被配置为响应于所述偏置电路的控制输
入端上接收到的控制信号的断言来产生在所述差动发送器的所述非反相
端和所述差动发送器的所述反相端之间的至少大约200mV的电压差。
2.根据权利要求1所述的双向差分总线接口，其中所述差动发送器
是第一差动发送器，并且其中所述偏置电路包括：
第一偏置电阻器；
第二偏置电阻器；和
第二差动发送器，其具有通过所述第一偏置电阻器电耦合到所述第一
差动发送器的所述非反相端的非反相端和通过所述第二电阻器电耦合到
所述第一差动发送器的所述反相端的反相端。
3.根据权利要求2所述的双向差分总线接口，其中所述第二差动发
送器具有使能端，并且其中所述第二差动发送器的所述使能端被配置为接
收所述控制信号。
4.根据权利要求3所述的双向差分总线接口，其中所述第一差动发
送器具有被配置成接收使能信号的使能端，并且其中所述控制信号是所述
使能信号的逻辑逆。
5.根据权利要求3所述的双向差分总线接口，其中所述双向差分总
线接口与处理器相关联，所述处理器被配置成响应于偏置所述双向差分总
线接口的指令来断言所述控制信号。
6.根据权利要求3所述的双向差分总线接口,其中所述双向差分总线

\t接口与处理器相关联，所述处理器被配置成响应于偏置所述双向差分总线
接口的指令来断言偏置使能信号，其中所述第一差动发送器具有被配置为
接收使能信号的使能端，并且其中基于所述偏置使能信号的断言和所述使
能信号的逻辑逆来断言所述控制信号。
7.根据权利要求2所述的双向差分总线接口，其中所述双向差分总
线接口是全双工双向差分总线接口，所述双向差分总线接口还包括：
第三偏置电阻器；
第四偏置电阻器；和
第三差动发送器，其具有通过所述第三偏置电阻器被电耦合到所述差
动接收器的所述非反相端的非反相端，通过所述第四偏置电阻器电耦合到
所述差动接收器的所述反相端的反相端，和接收所述控制信号的使能端，
并且所述第三差动发送器被配置成响应于所述控制信号的断言而产生在
所述差动接收器的所述非反相端和所述差动接收器的所述反相端之间的
至少200mV的电压。
8.根据权利要求1所述的双向差分总线接口，其中所述偏置电路包
括：
第一开关，所述第一开关与第一电阻器串联电耦合，所述第一开关和
所述第一电阻器在电压供给端和所述差动发送器的非反相端之间串联耦
合，所述第一开关具有控制端，所述控制端被配置为响应于所述控制信号
的断言而通过所述第一电阻器将所述差动发送器的所述非反相端电耦合
到所述电压供给端；和
第二开关，所述第二开关与第二电阻器串联电耦合，所述第二开关和
所述第二电阻器在参考电压端和所述差动发送器的所述反相端之间串联
耦合，所述第二开关具有控制端，所述第二开关的控制端被配置为响应于
所述控制信号的断言而通过所述第二电阻器将所述差动发送器的所述反
相端电耦合到所述电压参考端。
9.根据权利要求8所述的双向差分总线接口，其中所述双向差分总
线接口与处理器相关联，所述处理器被配置成响应于偏置所述双向差分总

\t线接口的指令来断言所述控制信号。
10.根据权利要求8所述的双向差分总线接口，其中所述双向差分总
线接口与处理器相关联，所述处理器被配置成响应于偏置所述双向差分总
线接口的指令来断言偏置使能信号，其中所述差动发送器具有被配置为接
收使能信号的使能端，并且其中基于所述偏置使能信号的断言和所述使能
信号的逻辑逆来断言所述控制信号。
11.根据权利要求1-6或8-10中的任一项所述的双向差分总线接口，
其中所述差动发送器和所述差动接收器被布置在单个集成电路收发器中，
所述差动发送器的所述非...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·J·罗尔，理查德·厄尔·詹金斯，
申请(专利权)人：施耐德电气IT公司，
类型：发明
国别省市：美国;US