Receptor en un nodo de bus de una red de bus.

Receptor en un nodo de bus de una red de bus, especialmente una red EIB, que está acoplado a una línea de bus

(Bus+, Bus-) que proporciona al receptor una señal formada por impulsos de bit, cuyo receptor comprende

- un amplificador diferencial (Q1A, Q1B, Q2A, Q2B) que presenta una primera entrada (E1) y una segunda entrada (E2), así como al menos una salida (RxD), aplicándose a la primera entrada (E1) una tensión de referencia (Uref) y aplicándose a la segunda entrada (E2) una tensión portadora de la señal que está diseñada de modo que aparezca una señal en la salida (RxD) únicamente cuando el valor absoluto de la tensión en la segunda entrada (E2) sea mayor que el valor absoluto de la tensión de referencia (Uref) en la primera entrada, caracterizado por que está prevista una fuente de tensión (+U2) que, por un lado, proporciona la tensión portadora de la señal y de la cual, por otro lado, se deriva la tensión de referencia (Uref), estando conectada una resistencia de reacoplamiento (R6) entre la salida (RxD) y la primera entrada (E1) del amplificador diferencial

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DE2010/000132.

Solicitante: GIRA GIERSIEPEN GMBH. & CO. KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: DAHLIENSTRASSE 12 42477 RADEVORMWALD ALEMANIA.

Inventor/es: KEMMANN, HARALD, ADLER, KLAUS, DR., TOMIC,PETAR, SEIFERT,ROLAND, LASKIWITZ,INGO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION DE INFORMACION DIGITAL, p. ej. COMUNICACION... > Sistemas de banda base > H04L25/02 (Detalles)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS > TECNICA DE IMPULSO (medida de las características... > Circuitos lógicos, es decir, teniendo al menos dos... > H03K19/0175 (Disposiciones para el acoplamiento; Disposiciones para la interfase (disposiciones para la interfase para computadores digitales G06F 3/00, G06F 13/00))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > CIRCUITOS ELECTRONICOS BASICOS > TECNICA DE IMPULSO (medida de las características... > Manipulación de impulsos no cubiertos por ninguno... > H03K5/24 (siendo la característica la amplitud)

PDF original: ES-2477560_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Receptor en un nodo de bus de una red de bus.

La presente invención concierne a un receptor en un nodo de bus de una red de bus, especialmente una red EIB, que está acoplado a una línea de bus que proporciona al receptor una señal formada por impulsos de bit.

Las redes de bus sirven para establecer una conexión en red entre varios aparatos de comunicación. A este fin, estos aparatos contienen cada uno de ellos un nodo de bus con un emisor, un receptor y eventualmente una alimentación de tensión que alimenta el circuito interno y a ser posible también, en caso de que estén presentes, los circuitos de aplicación.

Los nodos de bus que deberán utilizarse en una red EIB tienen que satisfacer estrictos requisitos que se han establecido en el Manual Konnex, Versión 2.0. Sobre la base de estos requisitos se efectúa una certificación de los aparatos terminados. En estos se encuentran prescritos unos ensayos determinados para asegurar las diversas propiedades.

En la figura 1 se representa en la imagen parcial (a) una secuencia de bits de un ejemplo de telegrama EIB que se genera en correspondencia con una secuencia de impulsos de una señal de emisión, y en la imagen parcial (b) se muestran los detalles de un impulso de bit individual. Bus+ es la tensión de bus nominal. Bus- representa, para la consideración adicional, el potencial común, es decir, el potencial de masa. La señal EIB de un impulso de emisión individual se define a partir de la tensión de bus nominal Bus+ por una irrupción de tensión temporalmente limitada y sincronizada en el período ï?t con el impulso de emisión, identificada por Ua1 y Ua2 y designada en general como impulso activo. Con el fin de minimizar la energía al enviar un mensaje se efectúa seguidamente una elevación de tensión definida Ue hasta más allá de la tensión de bus nominal Bus+, que inicia el llamado impulso de compensación. En cooperación con un módulo de reactancia actuante como convertidor de impedancia de las fuentes de alimentación del bus, que representa aquí al mismo tiempo un acumulador de energía, se efectúa después de cada señal activa (impulso de emisión) un retorno de energía a la línea de bus. Seguidamente, se atenúa el impulso de compensación como una función exponencial hasta que, después de transcurrido el período de bit T, aparece el bit siguiente de un telegrama. El impulso de compensación tiene que estar entonces completamente atenuado para que se aseguren condiciones de tensión definidas para el bit siguiente. El Manual Konnex, Versión 2.0, define también, por ejemplo, los límites de tolerancia que tienen que observar los valores de tensión en las más diferentes condiciones.

Dependiendo de la configuración del bus, la longitud de las líneas, el número de aparatos conectados al bus y la magnitud efectiva de la tensión continua del bus se amortigua la señal de tensión de un emisor y esta señal, en ciertas circunstancias, llega al receptor con tan sólo una amplitud muy pequeña. Sin embargo, la señal útil debe tener todavía una clara relación de señal/ruido con las perturbaciones y ruidos acoplados en la línea de bus. Además, se tienen que filtrar y eliminar de la señal las porciones superpuestas de alta frecuencia del acoplamiento.

Sin embargo, se tiene que, por otro lado, el receptor no puede ser sobreexcitado, ya que las sobreexcitaciones pueden conducir a una deformación tal de la señal que ésta ya no sea reconocida como señal útil. Se presentan altos niveles de señal, por ejemplo, cuando en la línea de bus están dispuestos dos aparatos uno cerca de otro, emitiendo uno y recibiendo el otro, a la vez que hay un pequeño número de aparatos en la línea de bus y se presenta adicionalmente una alta tensión continua del bus. Por tanto, para impedir sobreexcitaciones, las señales no podrán sobrepasar un valor umbral superior para los límites de tolerancia funcional.

Por tanto, el rango de tensión dinámico de un receptor está también definido. En este caso, rigen para los receptores en una red EIB los valores de la tabla 1 siguiente. Se indican los valores de tensión en los que un receptor retransmite la señal de tensión para su evaluación por la unidad de control o bien tiene que bloquear dicha señal, con lo que se fija un valor umbral inferior para los límites de tolerancia funcional.

Tabla 1

Paso de ensayo Ua1 (V) Ua2 (V) Recepción?

9 9 Sí

0, 7 0, 5 Sí

0, 2 0, 2 No

En el Manual Konnex, Versión 2.0, Volumen 8: KNX System Conformance Testing, Part 2: Medium Dependant Layers Test, Chapter 2: TP1 Physical and Link Layer, Test 5.2-Sensitivity, se describe un método de medida con el que se pueden comprobar las propiedades necesarias del receptor. Se tienen que alcanzar entonces los valores de tensión de la tabla 1 para que sea posible una certificación del receptor EIB ensayado.

Se conoce por el documento US 5, 689, 199 un receptor con un amplificador diferencial que presenta una primera entrada y una segunda entrada, así como al menos una salida, aplicándose a la primera entrada una tensión de

referencia y aplicándose a la segunda entrada una tensión portadora de la señal que está diseñada de modo que aparezca en la salida una señal únicamente cuando el valor absoluto de la tensión en la segunda entrada sea mayor que el valor absoluto de la tensión de referencia en la primera entrada. El amplificador diferencial allí descrito, construido en tecnología bipolar, actúa como un comparador con una histéresis que puede generarse realimentando una señal de tensión - proporcional a la señal de salida de una fuente de corriente - a una entrada de tensión del amplificador diferencial, preferiblemente a la entrada del amplificador diferencial en la que está presente el potencial de referencia. El amplificador diferencial puede estar conectado preferiblemente como un circuito espejo de corriente.

Para tales circuitos de reacoplamiento es conocido, por ejemplo por el documento EP 0 736 975 A1, el recurso de emplear grandes valores de resistencia a fin de evitar que el circuito tenga una amplificación indeseablemente pequeña. El circuito descrito como estado de la técnica en el documento EP 0 736 975 A1 utiliza una resistencia de reacoplamiento de 1 megaohmio.

El problema de la invención consiste en configurar el receptor descrito al principio de modo que esté optimizado en lo que respecta a sensibilidad, dinámica y seguridad frente a perturbaciones. Asimismo, deberá estar diseñado como resistente a la sobreexcitación, debiendo ser posible al mismo tiempo una adaptación del nivel de salida a la tensión de entrada admisible de una unidad de control conectada, por ejemplo un microprocesador.

Este problema se resuelve con un receptor según la reivindicación 1. Ejecuciones ventajosas son objeto de las reivindicaciones subordinadas. En la reivindicación 5 se indica un uso.

Según la invención, se ha previsto una fuente de tensión que, por un lado, proporciona la tensión portadora de la señal y de la cual, por otro lado, se deriva la tensión de referencia. Se asegura así que la tensión portadora de la señal esté siempre en una relación determinada con la tensión de referencia, pudiendo elegirse la última en función de la profundidad de la señal (Ua1, Ua2, véase la figura 1) .

En este circuito se ha previsto también, para asegurar la estabilidad en el comportamiento del circuito del receptor, una resistencia de reacoplamiento que acopla la salida con la primera entrada. Se confieren así al circuito las ventajosas propiedades de una báscula de Schmitt.

Por tanto, la invención confiere a un amplificador diferencial una función de comparador que elimina la dependencia de, por ejemplo, la tensión... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Receptor en un nodo de bus de una red de bus, especialmente una red EIB, que está acoplado a una línea de bus (Bus+, Bus-) que proporciona al receptor una señal formada por impulsos de bit, cuyo receptor comprende -un amplificador diferencial (Q1A, Q1B, Q2A, Q2B) que presenta una primera entrada (E1) y una segunda entrada (E2) , así como al menos una salida (RxD) , aplicándose a la primera entrada (E1) una tensión de referencia (Uref) y aplicándose a la segunda entrada (E2) una tensión portadora de la señal que está diseñada de modo que aparezca una señal en la salida (RxD) únicamente cuando el valor absoluto de la tensión en la segunda entrada (E2) sea mayor que el valor absoluto de la tensión de referencia (Uref) en la primera entrada, caracterizado por que está prevista una fuente de tensión (+U2) que, por un lado, proporciona la tensión portadora de la señal y de la cual, por otro lado, se deriva la tensión de referencia (Uref) , estando conectada una resistencia de reacoplamiento (R6) entre la salida (RxD) y la primera entrada (E1) del amplificador diferencial.

2. Receptor según la reivindicación 1, caracterizado por que el amplificador diferencial (Q1A, Q1B, Q2A, Q2B) está constituido al menos por un primer transistor (Q1A) y un segundo transistor (Q1B) en conexión de emisor con una resistencia de emisor común (R2) , formando la base del primer transistor (Q1A) la primera entrada (E2) del amplificado diferencial y formando la base del segundo transistor (Q1B) la primera entrada (E1) de dicho amplificador.

3. Receptor según la reivindicación 2, caracterizado por que el colector del primer transistor (Q1A) forma la salida (RxD) .

4. Receptor según la reivindicación 2, caracterizado por que el amplificador diferencial (Q1A, Q1B, Q2A, Q2B) presenta un espejo de corriente (Q2A, Q2B) cuya entrada está unida con el colector del segundo transistor (Q1B) y cuya salida está unida con el colector del primer transistor (Q1A) .

5. Uso de un receptor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en un circuito eléctrico para aplicaciones específicas.