(57)【要約】スイッチングされた信号をＣＡＮバス又はＬＩＮバスのような通信回線（３，４）へ制御されたスルーレートで印加するドライバ（５，６）を含む通信ノードである。ドライバ（５，６）は、一連の伝達要素（１８，２０）と、通信回線との伝達要素の動作的接続を累加的に確立することにより、スイッチングされた信号を通信回線に漸進的に印加するための一連の遅延素子（１７，１９）とを備える。フィードバック・ループ（２５，２６）は、ドライバ（５，６）が通信回線（３，４）に印加する信号に応答して、通信回線との伝達要素（１８，２０）の動作的接続が遅延を伴って確立される当該遅延を制御するように遅延素子（２３，２４）の遅延を制御する。
2005531953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチングされた信号を通信回線（３，４）へ制御されたスルー・レートで印加するドライバ手段（５，６）を含む通信装置であって、前記ドライバ手段（５，６）が、一連の伝達要素（１８，２０）及び遅延手段を備え、前記遅延手段が、前記通信回線との前記伝達要素の動作的接続を累加的に確立することにより前記スイッチングされた信号を前記通信回線へ漸進的に印加する一連の遅延要素（１７，１９）を含む、前記通信装置において、
前記遅延手段が、前記ドライバ手段（５，６）が前記通信回線（３，４）に印加する信号に応答して、前記通信回線との前記伝達要素（１８，２０）の前記動作的接続が或る遅延を伴って確立される当該或る遅延を制御するように遅延素子（２３，２４）の遅延を制御するフィードバック手段（２５，２６）を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項２】
信号を前記通信回線（３，４）から受信するよう接続された信号受信器（２）を更に備え、
前記フィードバック手段（２５，２６）が、変化の基準レートを有する基準レート信号を発生する基準手段（２７，２８）を備え、
前記基準手段（２７，２８）が、前記基準レート信号の発生を前記スイッチングされた信号のスルー段階の始めで開始するよう構成され、
基準信号に関連した前記基準レート信号の値に応答する基準受信器手段（３１）と、
前記信号受信器手段及び前記基準受信器手段の応答の相対的時間に応答する比較器手段（３３）と、を更に備える
請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
スイッチングされた信号を１対の前記通信回線（３，４）に印加するための請求項２記載の通信装置であって、
前記ドライバ手段（５，６）が、第１及び第２の各スイッチングされた信号を前記１対の通信回線（３，４）の各通信回線に印加するよう構成され、
前記比較器手段（３３）が、前記第１及び第２の信号と前記基準受信器手段（３１）からの信号との組み合わされた値の応答の相対的時間に応答する、通信装置。
【請求項４】
前記遅延素子（２３，２４）のそれぞれが、互いに連続的にトリガするよう接続された一連の遅延副素子（３６）を備え、
前記フィードバック手段が、前記一連の遅延副素子（３６）の中のどの遅延副素子が前記伝達要素（１８，２０）のうちの対応の伝達要素と前記通信回線（３，４）との動作的接続の確立をトリガするかを選択する手段（２５，３７）を備える
請求項１から３のいずれか一項に記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は、スイッチングされた信号を通信回線に制御されたスルーレートで印加するドライバ手段を含む通信装置に関する。
【０００２】
［発明の背景］
ローカル・ネットワークは、多くの場合、１組のノードがそれを介して通信する通信バスのような通信回線を使用する。マスタ・ノードのドライバ・モジュールは、電力を通信回線に印加し、そして当該ドライバ・モジュールは、当該通信回線の電力にステップ状変化を生成するよう切り替えられて、信号を遠隔のスレーブ・ノードの受信器へ当該通信回線を介して送信する。スイッチングされた電力信号は、通信回線に接続された多重化遠隔ノードを活動化し、そして当該通信回線はまた、信号を遠隔のノードから中央処理装置へ戻すよう選択的に送信する。
【０００３】
そのようなバスは例えば自動車で用いられ、当該バスは、単線を備えるか、又は多くの場合電流が流れる撚り線対の導体を備え、当該１対の導体との間の密結合は、電磁干渉（「ＥＭＩ」）、即ち、バスのワイヤに誘導される雑音の受信を低減し、そして、それらの電磁環境適合性（「ＥＭＣ」）、即ち、電流がバスのワイヤを流れることによる寄生場（ｐａｒａｓｉｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ）の放射を改善する。この両方は、特に自動車応用において重要なパラメータである。
【０００４】
歴史的に、自動車応用においては、ドア・ロック、座席位置、電気式ミラー及び窓操作のような機能は、ワイヤ及びスイッチにより供給される電気的直流により直接に制御されてきた。そのような機能は、今日、多重化されたコントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）においてセンサ及びアクチュエータと一緒にＥＣＵ（電子制御装置）により制御され得る。コントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）標準（ＩＳＯ１１８９８）は、電圧を例えば２５０キロボーから１メガボーの周波数でスイッチングすることにより、データを多重化受信器モジュールへ撚り線対ケーブルを介して送信するのを可能にする。受信器モジュールは、例えば、必要な動力を発生することにより機能を実行するアクチュエータ、又は測定をしその結果をＥＣＵへバスを介して戻すよう送信することにより活動化に応答するセンサであり得る。
【０００５】
ＣＡＮバスは、元々は、車両のシリアル・データ・バスとして用いるため設計され、そして車両ＥＭＩ環境においてリアルタイム処理及び信頼性の良い動作の強い要求を満足させ、経済的であり、そして妥当なデータ帯域幅を提供する。ＣＡＮ標準の変形がＬＩＮ（ローカル相互接続ネットワーク）サブバス標準（ＩＳＯ７４９８を参照）であり、それは、より低い速度でのＣＡＮバス、及び単線バスへの拡張であり、ローカル・ネットワーク・クラスタへの接続を与える。
【０００６】
通信バスのワイヤは、多くの場合、長く、そして、当該ワイヤが接続される送信器に対して実質的な分布リアクタンス性負荷を与え、そして、特にそれらの容量性負荷は、個々に変わり得る。例えば、許容できるＥＭＩ及びＥＭＣ性能レベルに適合するため、スイッチングされた信号のスルー・レート（即ち、それらの振幅の立ち上がり及び立ち下がり速度（レート））が送信される信号の或る一定の要素の正確なタイミングを可能にするため制御されることが重要である。特に、１対の導体を備えるバスの場合、２つの導体間のスルー・レートの整合は重要である。
【０００７】
［発明の概要］
本発明は、添付の特許請求の範囲に記載の通信装置を提供する。
【０００８】
［好適な実施形態の詳細な説明］
図１は、一例として、多数のノードを備えるＣＡＮバス・システムの一般的原理を示す。図１は、ドライバ１及び受信器２を備えるノードの１つを示す。当該ノードは、１対のバス・ライン３及び４を介して通信する。バス・ライン３はＣＡＮＨラインであり、バス・ライン４はＣＡＮＬラインである。ＣＡＮ仕様に従って、送信されるべき通信に応じて、ノードのいずれか１つがマスタ・ノードであり、そしていずれかがスレーブ・モードであり得る。
【０００９】
より詳細には、ドライバ１は、バス・ライン３及び４を介した送信のための入力信号Ｔｘを受信するよう接続された第１及び第２のドライバ要素５及び６を備える。信号Ｔｘのアサーション（ａｓｓｅｒｔｉｏｎ）は、ＣＡＮＨライン３を電圧ＶＣＣの電圧源７に接続するようドライバ要素５をスイッチングし、そしてＣＡＮＬライン４を接地端子８に接続するようドライバ要素６をスイッチングする。
【００１０】
受信器２は、ＣＡＮＨライン３とＣＡＮＬライン４との間の電圧差に応答して、ディジタル出力信号Ｒｘを端子１０に生成する差動入力９を備える。ノードがマスタ・ノードであるとき、ドライバ１は、信号を遠隔ノードにバス・ライン３及び４を介して送信するような活動状態にあり、そしてノードがスレーブ・ノードであるとき、受信器２は、信号を他のノードからバス・ライン３及び４を介して受信するような活動状態にあることが分かるであろう。
【００１１】
図２は、図１のシステムの動作における実質的に理想的なケースで現れる信号を示す。ドライバ要素５及び６の入力に印加される入力信号Ｔｘは、ステップ状の信号である。しかしながら、バス・ライン３及び４は、リアクタンス性成分を含む実質的な分布インピーダンスを与え、そのため、ＣＡＮＨバス・ライン３を介して送信される信号１１、及びＣＡＮＬバス・ライン４を介して送信される信号１２は、ステップ状の信号ではなく、信号の値が漸進的に変化する立ち上がり端スルー段階（ｓｌｅｗ  ｐｈａｓｅ）１３及び立ち下がり端スルー段階１４を呈する。遠隔ノードの受信器は、当該受信器の入力に印加されるＣＡＮＨ信号１１とＣＡＮＬ信号１２との間の差が立ち上がり端上及び立ち下がり端でのスレッショルド値に達するとき反応し、従って、出力信号Ｒｘは、入力信号Ｔｘにおけるステップ状変化に対して遅延時間１５及び１６を伴ったステップ状の変化を呈する。
【００１２】
図２に示される理想的ケースにおいては、立ち上がりスルー段階１３及び立ち下がりスルー段階１４中におけるスルー・レートが同一であり、そのため、出力受信器信号Ｒｘにおける対応のステップ状の変化の遅延時間１５及び１６は同一である。更に、理想的には、ＣＡＮＨライン３及びＣＡＮＬライン４を流れる信号は、常に、変化の同一のタイミング及びレートを有して等しく且つ反対であり、そのため、外部世界に与えられる組み合わされた信号ＣＡＮＨ＋ＣＡＮＬは常にゼロであり、従って、理論的に電磁放出をゼロまで低減する。しかしながら、実際には、ＣＡＮＨライン３及びＣＡＮＬライン４の分布インピーダンスは、個々に変わり得て、そして高側のドライバ要素５と低側のドライバ要素６との間の良好なマッチングを達成するのは難しい。従って、特に、スルー段階１３及び１４中に、コモン・モード信号ＣＡＮＨ＋ＣＡＮＬは、一定でなく、立ち上がり端のスルー・レートと立ち下がり端のスルー・レートとの間の相等性すらも保証することができない。
【００１３】
システムの性能の最初の改善は、入力信号Ｔｘのステップ状の変化をバス・ライン３及び４へスルー段階１３及び１４中に漸進的に印加するように、バス・ライン３及び４との伝達要素（ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ）の動作的接続を累加的に確立するためのそれぞれの一連の伝達要素及び遅延素子を備えるドライバの使用により得られる。図３に示されるように、一連のＮ個のスイッチ素子１７が、ＶＣＣ端子７とＣＡＮＨライン３との間に一連のＮ個の抵抗素子１８を介して接続される。対応する一連の（Ｎ−１）個の遅延素子２１は、遅延素子２１の累加的効果により規定される時間遅延を伴ってそれぞれのスイッチ素子１７をトリガするように、直列に接続される。同様に、一連の（Ｎ−１）個の遅延素子２２が、スイッチ素子１９をトリガするよう接続される。スイッチ素子１７及び１９は、速いスイッチング時間を有する。
【００１４】
動作において、スルー段階１３及び１４中に、入力信号Ｔｘにおけるステップ状の変化は、抵抗素子１８及び２０の並列で累加的接続によりバス・ライン３及び４上で漸進的にアサートされ、そしてデアサート（アサート解除）される。図３に示される例においては、スイッチ素子及び抵抗素子の個数Ｎは１０に等しく、それにより信号Ｔｘにおけるステップ状の変化は、１０個の小さいステップで、バス・ライン３及び４に印加されるが、しかし、それは、スイッチ素子及び抵抗素子のより大きい又はより小さい個数を必要に応じて用い得る。抵抗素子１８及び２０の抵抗値は、単一の抵抗素子が全体の信号Ｔｘをバス・ライン３及び４それぞれに印加するのに必要とされるであろう値のそれぞれＮ倍である。
【００１５】
システムは、スルー段階１３及び１４中のスルー・レートがここで一連の遅延素子２１及び２２の累加的遅延時間により主に制御される利点を与える。しかしながら、一連の遅延素子２１及び２２の中の遅延素子の遅延時間が固定され、そして、たとえＣＡＮＨライン３及びＣＡＮＬライン４のスルー・レートがここでより良好に整合されても、スルー・レートは、温度と、ＣＡＮＨライン３及びＣＡＮＬライン４の容量性負荷との関数であり、それによりスルー・レートを制御するのは依然困難である。
【００１６】
図４は、例として、本発明の一実施形態に従ったＣＡＮシステムを示す。ドライバ１が再び、２つの一連の抵抗素子１８及び２０を切り替えて、Ｔｘ信号を抵抗素子１８及び２０を介してバス・ライン３及び４へ漸進的に印加する２つの一連のスイッチ素子１７及び１９を備える。しかしながら、一連の遅延素子２１及び２２が、一連の遅延素子２３及び２４のそれぞれにより置換され、一連の遅延素子２３及び２４の各遅延素子の個々の遅延時間は、フィードバック・ループにより制御される。より詳細には、フィードバック・ループは遅延選択回路２５を備え、当該遅延選択回路２５は、遅延素子の遅延時間を、ドライバ要素５及び６が抵抗素子１８及び２０を介してバス・ライン３及び４に印加する信号の関数として増分又は減分する。
【００１７】
より詳細には、フィードバック・ループは基準信号発生器２６を備え、当該基準信号発生器２６は、定電流源２７と、較正されたキャパシタ２８と、当該キャパシタ２８の充電をトリガするため入力信号Ｔｘのステップ状の変化によりトリガされるスイッチ素子２９とを備える。キャパシタ２８上の電圧は、信号受信器２に似た基準受信器３１による端子３０上の基準電圧と比較され、そして基準受信器３１の出力３２での信号は、キャパシタ２８上の電圧が端子３０上の基準電圧を越える、又はそれより下に降下するときステップ状の変化を提示する。
【００１８】
信号受信器２及び基準受信器３１の出力は、位相比較器３３に印加され、当該位相比較器３３は、上記２つの受信器の出力上の信号のステップ状の変化同士間の相対的時間遅延の関数である出力を発生する。位相比較器３３の出力は、寄生信号を除去するディジタル・フィルタ３４を介して遅延選択回路２５に供給される。遅延選択回路２５は、基準受信器３１の出力に対する信号受信器２の出力の進み又は遅れに応答して、一連の遅延素子２３及び２４の遅延を単位量だけ減分又は増分する。
【００１９】
動作において、入力信号Ｔｘにおける最初のステップ状の変化で、信号受信器２の出力及び基準受信器３１の出力のステップ状の変化同士間のいずれかの時間遅延に応答して、遅延選択回路２５は、一連の遅延素子２３及び２４の遅延時間を増分又は減分し、その動作は、入力信号Ｔｘにおけるいずれの後続のステップ状の変化で繰り返され、それにより小さいサイクル数の後で、信号受信器２のステップ状の変化と基準受信器３１のステップ状の変化とを同期化する。従って、バス・ライン３及び４に印加された信号のスルー・レートは、スルー段階１３及び１４中に制御され、それにより信号のスルー・レート及びタイミングの両方が制御される。信号のスルー時間は、バス・ライン３及び４上の負荷、及び温度の回路構成要素に与える影響から実質的に独立している。
【００２０】
図５は、一連の遅延素子２３及び２４の（Ｎ−１）個の遅延素子のそれぞれの構造を示す。各遅延素子それ自体は、互いに連続的にトリガするよう直列に接続されている１組の遅延副素子３６を備える。１組の遅延副素子３６の各遅延副素子の出力は、１組のスイッチのそれぞれの多重スイッチ素子を介して出力端子３８に接続される。遅延選択回路２５からの信号が、接続部３５を介して印加されて、１組のスイッチ３７のうちの１つのスイッチを選択する。
【００２１】
動作において、ステップ状の変化が遅延素子の入力に印加されると、当該ステップ状の変化は、それが１組のスイッチ３７のうちの選択されたスイッチに達するまで１組の遅延副素子３６を伝搬し、当該ステップ状の変化は、その選択されたスイッチの位置の関数である遅延を伴って、出力端子３８上にアサートされる。本発明お好適な実施形態においては、遅延副素子の個数Ｍは１０に等しいが、より大きい又はより小さい個数もまた用い得る。
【００２２】
図６は、１組の遅延副素子３６の中の１つの遅延副素子の好適な実施形態を示し、当該遅延副素子は、信号を前の遅延素子から、又はその一連の遅延素子の最初の遅延素子の場合には、信号Ｔｘを受け取るインバータ３９を備える。インバータ３９の出力は、接地に接続されているキャパシタ４０を充電するよう接続され、そしてキャパシタ４０にかかる電圧は、更に別のインバータ４１に供給され、そのインバータ４１の出力は、１組のスイッチ３７の対応スイッチ素子に接続され、そして、１組のスイッチ３７の中の最後の遅延副素子の場合を除いては、次の遅延副素子に接続される。この構造は、単純で基本的な遅延副素子及び多重化構成を用いて制御可能な遅延素子を容易に実現し得ることが認められるであろう。
【００２３】
図４に示されるドライバはＣＡＮＨ側及びＣＡＮＬ側に関して別々の一連の遅延素子２３及び２４を有するが、唯一つの一連の遅延素子を用いて一連のスイッチ素子１７及び１９及びそれらのそれぞれの抵抗素子１８及び２０を制御することも可能である。図７に示されるように、各モジュールは入力端子４２を備え、当該入力端子４２は、一連の遅延素子の最初の遅延素子の場合を除いて、対応の遅延素子の出力端子に接続され、その一連の遅延素子の最初の遅延素子に関しては、入力端子４２は入力信号Ｔｘを受け取るよう接続される。入力端子４２は、インバータ４３を介してスイッチ素子４４に接続される。当該スイッチ素子４４は、ＶＣＣ端子７と、ＣＡＮＨバス・ライン３に接続されている一連の抵抗１８の抵抗素子４５との間に直列に接続される。また、入力端子４２は、スイッチ素子４６に接続され、当該スイッチ素子４６は、一連の抵抗２０の一部である抵抗素子４７とＣＡＮＬバス・ライン４との間に直列に接続される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、１対のＣＡＮバス・ラインに接続されたドライバ及び受信器を備えるコントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）ノードの単純化された一般的概略図である。
【図２】図２は、図１のＣＡＮノードの動作で現れる信号の波形図である。
【図３】図３は、図１に示される種類のＣＡＮノードの既知のドライバの概略図である。
【図４】図４は、一例として与えられ、本発明の一実施形態に従った図１に示される種類のＣＡＮノードの概略図である。
【図５】図５は、図４のＣＡＮノードにおける遅延素子の単純化回路図である。
【図６】図６は、図５の遅延素子の中の遅延副素子の単純化回路図である。
【図７】図７は、図４のＣＡＮバスにおけるドライバ転送モジュールの単純化回路図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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