JPH0715453A - データ通信装置 - Google Patents
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- JPH0715453A JPH0715453A JP6032316A JP3231694A JPH0715453A JP H0715453 A JPH0715453 A JP H0715453A JP 6032316 A JP6032316 A JP 6032316A JP 3231694 A JP3231694 A JP 3231694A JP H0715453 A JPH0715453 A JP H0715453A
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
- H04L12/40—Bus networks
- H04L12/40006—Architecture of a communication node
- H04L12/40032—Details regarding a bus interface enhancer
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- H04L25/00—Baseband systems
- H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
- H04L25/0264—Arrangements for coupling to transmission lines
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アース接続が遮断された際でも、供給電圧へ
の短絡の場合の破壊に対するのと同じ安全性で制御装置
においてデータ交換をさらに実行することができるよう
にする。 【構成】 データ線路と基準電位との間に接続された保
護回路が３つの電流−電圧特性領域ａ，ｂ，ｃを有し、
データ線路の正規電圧以上である閾値電圧より下では、
データ線路と基準電位との間に保護回路を通る放出電流
は流れず、閾値電圧より上でカットオフ電圧以下では、
電流が電圧に関して急峻に上昇し、カットオフ電圧以上
では、電流は保護回路により制限される。
の短絡の場合の破壊に対するのと同じ安全性で制御装置
においてデータ交換をさらに実行することができるよう
にする。 【構成】 データ線路と基準電位との間に接続された保
護回路が３つの電流−電圧特性領域ａ，ｂ，ｃを有し、
データ線路の正規電圧以上である閾値電圧より下では、
データ線路と基準電位との間に保護回路を通る放出電流
は流れず、閾値電圧より上でカットオフ電圧以下では、
電流が電圧に関して急峻に上昇し、カットオフ電圧以上
では、電流は保護回路により制限される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、バス構造を有する、自
動車のデータ通信装置に関する。
動車のデータ通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車で使用される、多数の機能の監
視、結合および制御のためのデータ通信装置は、例えば
ＣＡＮバスシステムである。バスシステムに端末として
接続された複数の制御装置はそれぞれ、搭載電源の比較
的に高いバッテリー電圧から作動電圧を形成するための
固有の装置（電圧制御器）を有している。データ線路の
電圧は正規の動作では作動電圧領域にある。中程度の直
流電圧レベルは抵抗ネットワークを介してほぼ作動電圧
の半分に調整される。データ線路が基準電位（アース）
またはバッテリー電位に短絡することにより、または端
末機器のアース接続の遮断によりデータ通信全体が中断
されることがある。
視、結合および制御のためのデータ通信装置は、例えば
ＣＡＮバスシステムである。バスシステムに端末として
接続された複数の制御装置はそれぞれ、搭載電源の比較
的に高いバッテリー電圧から作動電圧を形成するための
固有の装置（電圧制御器）を有している。データ線路の
電圧は正規の動作では作動電圧領域にある。中程度の直
流電圧レベルは抵抗ネットワークを介してほぼ作動電圧
の半分に調整される。データ線路が基準電位（アース）
またはバッテリー電位に短絡することにより、または端
末機器のアース接続の遮断によりデータ通信全体が中断
されることがある。
【０００３】１つの端末機器でのアース接続の遮断がデ
ータ線路での直流電圧レベルをシフトすることによっ
て、通信装置はこの１つの端末機器を除けば系全体の十
分な動作確実性をもって使用することができるにもかか
わらずデータ通信全体を脱落させることがある。
ータ線路での直流電圧レベルをシフトすることによっ
て、通信装置はこの１つの端末機器を除けば系全体の十
分な動作確実性をもって使用することができるにもかか
わらずデータ通信全体を脱落させることがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、端末
機器のアース接続の遮断の際にも、搭載電位への短絡に
対する装置の耐久性を損なうことなく、データ通信がで
きるようなデータ通信装置を提供することである。
機器のアース接続の遮断の際にも、搭載電位への短絡に
対する装置の耐久性を損なうことなく、データ通信がで
きるようなデータ通信装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によ
り、データ線路と基準電位との間に接続された保護回路
が３つの電流−電圧特性領域ａ，ｂ，ｃを有し、データ
線路の正規電圧以上である閾値電圧より下では、データ
線路と基準電位との間に保護回路を通る放出電流は流れ
ず、閾値電圧より上でカットオフ電圧以下では、電流が
電圧に関して急峻に上昇し、カットオフ電圧以上では、
電流は保護回路により制限されるように構成して解決さ
れる。
り、データ線路と基準電位との間に接続された保護回路
が３つの電流−電圧特性領域ａ，ｂ，ｃを有し、データ
線路の正規電圧以上である閾値電圧より下では、データ
線路と基準電位との間に保護回路を通る放出電流は流れ
ず、閾値電圧より上でカットオフ電圧以下では、電流が
電圧に関して急峻に上昇し、カットオフ電圧以上では、
電流は保護回路により制限されるように構成して解決さ
れる。
【０００６】本発明により、１つの端末機のアース接続
の遮断の際にもその他の端末機間のデータ通信が可能で
ある。これはバス電位を端末機で処理可能な値に制限す
ることによって行われる。データ線路が供給電位に短絡
した場合には、保護回路により電流は制限されたままで
あり、その結果この保護回路が損傷することはない。デ
ータ通信はこのような短絡の場合、不可能になる。本発
明は特に、対称性のバスシステム、例えばＣＡＮバスシ
ステムにおいて、正規動作でのデータ信号に対する中性
点での保護回路の構成によって有利である。
の遮断の際にもその他の端末機間のデータ通信が可能で
ある。これはバス電位を端末機で処理可能な値に制限す
ることによって行われる。データ線路が供給電位に短絡
した場合には、保護回路により電流は制限されたままで
あり、その結果この保護回路が損傷することはない。デ
ータ通信はこのような短絡の場合、不可能になる。本発
明は特に、対称性のバスシステム、例えばＣＡＮバスシ
ステムにおいて、正規動作でのデータ信号に対する中性
点での保護回路の構成によって有利である。
【０００７】本発明を以下、実施例に基づき図面を用い
て説明する。
て説明する。
【０００８】
【実施例】図１に示されたバスシステムは複数の端末機
器Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４を有しており、これらの端末
機器は対称性データ線路によって個別導体Ｈ（１１，２
１，３１，４１）およびＬ（１２，２２，３２，４２）
と相互にデータ交換のため接続されている。個別導体は
ネットワークノード１０で合流している。
器Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４を有しており、これらの端末
機器は対称性データ線路によって個別導体Ｈ（１１，２
１，３１，４１）およびＬ（１２，２２，３２，４２）
と相互にデータ交換のため接続されている。個別導体は
ネットワークノード１０で合流している。
【０００９】ネットワークノード１０は、２つの直列に
接続された同じ大きさの抵抗１０１、１０２からなる負
荷インピーダンスを有し、これらの抵抗は対称性データ
線路の個別導体ＨとＬに接続されている。２つの抵抗の
接続点Ｐは負荷インピーダンスの中間タップとしてデー
タ信号に対する中性点である。コンデンサ１０３は特許
出願第４１３５４３６号明細書から公知の手段で高周波
の同相障害成分を基準電位アースに放出する。マッチン
グの理由から、コンデンサ１０３には低抵抗の抵抗を直
列に接続することができる。
接続された同じ大きさの抵抗１０１、１０２からなる負
荷インピーダンスを有し、これらの抵抗は対称性データ
線路の個別導体ＨとＬに接続されている。２つの抵抗の
接続点Ｐは負荷インピーダンスの中間タップとしてデー
タ信号に対する中性点である。コンデンサ１０３は特許
出願第４１３５４３６号明細書から公知の手段で高周波
の同相障害成分を基準電位アースに放出する。マッチン
グの理由から、コンデンサ１０３には低抵抗の抵抗を直
列に接続することができる。
【００１０】図２には、端末機器がＣＡＮバスシステム
に対して典型的な構成において詳細に示されている。各
端末機は固有の装置５０を、作動電圧ＵＢ、例えば５Ｖ
を供給電圧ＵＯ、例えば自動車搭載電源のバッテリー電
圧から導出するために有している。抵抗ネットワーク６
６を介してデータ線路ＨとＬの電圧はバスシステムの静
止状態で、有利には作動電圧の半分に調整される。トラ
ンジスタペア６１、６２は端末機器の送信出力段を形成
し、前置抵抗６３、６４を介してバス線路ＨないしＬと
接続されている。送信端末機の出力段は相補制御信号に
よって次のように制御される。すなわち、劣性ビットの
送信の際に出力段が無電流状態となり、バス線路は静止
状態に留まり、一方優性ビットの送信の際には電流が出
力段と負荷インピーダンスを流れ、負荷インピーダンス
での電圧降下によるバス差電圧が接続された端末機の受
信段６５で検知されるように制御される。正規動作でバ
ス線路に発生する電圧は作動電圧の領域内にある。
に対して典型的な構成において詳細に示されている。各
端末機は固有の装置５０を、作動電圧ＵＢ、例えば５Ｖ
を供給電圧ＵＯ、例えば自動車搭載電源のバッテリー電
圧から導出するために有している。抵抗ネットワーク６
６を介してデータ線路ＨとＬの電圧はバスシステムの静
止状態で、有利には作動電圧の半分に調整される。トラ
ンジスタペア６１、６２は端末機器の送信出力段を形成
し、前置抵抗６３、６４を介してバス線路ＨないしＬと
接続されている。送信端末機の出力段は相補制御信号に
よって次のように制御される。すなわち、劣性ビットの
送信の際に出力段が無電流状態となり、バス線路は静止
状態に留まり、一方優性ビットの送信の際には電流が出
力段と負荷インピーダンスを流れ、負荷インピーダンス
での電圧降下によるバス差電圧が接続された端末機の受
信段６５で検知されるように制御される。正規動作でバ
ス線路に発生する電圧は作動電圧の領域内にある。
【００１１】端末機Ｅ１のアース接続５１が遮断される
と、端末機全体は実質的に供給電圧ＵＯの電位となり、
この端末機の抵抗ネットワーク６６を介して静止状態に
あるデータ線路の電位は次の値まで上昇される。すなわ
ち、受信段６５として設けられたコンパレータの同相領
域を実質的に越える値に上昇される。そのためその他の
端末機間でのデータ通信が不可能になる。
と、端末機全体は実質的に供給電圧ＵＯの電位となり、
この端末機の抵抗ネットワーク６６を介して静止状態に
あるデータ線路の電位は次の値まで上昇される。すなわ
ち、受信段６５として設けられたコンパレータの同相領
域を実質的に越える値に上昇される。そのためその他の
端末機間でのデータ通信が不可能になる。
【００１２】本発明によれば保護回路Ｓが設けられ、こ
の保護回路がデータ線路をアースと接続する。この保護
回路は実質的に３つの明瞭に異なる、電流−電圧特性曲
線（図３参照）の領域ａ，ｂ，ｃを有する。
の保護回路がデータ線路をアースと接続する。この保護
回路は実質的に３つの明瞭に異なる、電流−電圧特性曲
線（図３参照）の領域ａ，ｂ，ｃを有する。
【００１３】閾値電圧ＵＳに達するまでの第１の領域ａ
では、電流はデータ線路から保護回路を通ってアースに
流れない。閾値電圧は正規動作でデータ線路に発生する
最大電圧よりも有利には僅かに高い。従って妨害されな
い状態でのデータ交換は保護回路によっては損なわれな
い。
では、電流はデータ線路から保護回路を通ってアースに
流れない。閾値電圧は正規動作でデータ線路に発生する
最大電圧よりも有利には僅かに高い。従って妨害されな
い状態でのデータ交換は保護回路によっては損なわれな
い。
【００１４】閾値電圧ＵＳより上でカットオフ電圧ＵＥ
までの領域ｂでは、保護回路の電流−電圧特性曲線は抵
抗の差が比較的に小さいことに相応して、電流が電圧に
関して急峻に上昇することを示す。図２に例として示さ
れた端末機Ｅ１のアース接続の遮断の際、電流はこの端
末機の抵抗ネットワーク６６を介して流れる。この電流
はバスシステムの静止状態では実質的に保護回路を通っ
てアースに放出される。保護回路は端末機の構成を考慮
して、バス線路のレベルがこの状態では受信段６５の同
相領域にあるように構成される。完全に接続された他の
端末機により優性ビットが送信される際、この線路Ｌの
レベルは、ネットワーク６６に対して低抵抗である前置
抵抗６４によりさらに大きく低下され、これにより生じ
たバス線路ＨとＬの間の差電圧は受信段で正確に検出す
ることができる。もちろん、保護回路の構成は特別の場
合、他のカットオフ電流値ＩＥにより、１つ以上の端末
機における脱落を許容することを考慮することもでき
る。
までの領域ｂでは、保護回路の電流−電圧特性曲線は抵
抗の差が比較的に小さいことに相応して、電流が電圧に
関して急峻に上昇することを示す。図２に例として示さ
れた端末機Ｅ１のアース接続の遮断の際、電流はこの端
末機の抵抗ネットワーク６６を介して流れる。この電流
はバスシステムの静止状態では実質的に保護回路を通っ
てアースに放出される。保護回路は端末機の構成を考慮
して、バス線路のレベルがこの状態では受信段６５の同
相領域にあるように構成される。完全に接続された他の
端末機により優性ビットが送信される際、この線路Ｌの
レベルは、ネットワーク６６に対して低抵抗である前置
抵抗６４によりさらに大きく低下され、これにより生じ
たバス線路ＨとＬの間の差電圧は受信段で正確に検出す
ることができる。もちろん、保護回路の構成は特別の場
合、他のカットオフ電流値ＩＥにより、１つ以上の端末
機における脱落を許容することを考慮することもでき
る。
【００１５】保護回路の第３の特性曲線領域ｃでは、電
流は電圧に関して、抵抗の差が大きいことに相応して僅
かしか上昇しない。保護回路による放出電流は従ってデ
ータ線路の供給電圧への短絡の際にも、保護回路が破壊
されない値に制限される。端末機を有する制御装置は、
供給電圧への短絡でも損傷を受けないで持ち堪えるよう
に構成される。
流は電圧に関して、抵抗の差が大きいことに相応して僅
かしか上昇しない。保護回路による放出電流は従ってデ
ータ線路の供給電圧への短絡の際にも、保護回路が破壊
されない値に制限される。端末機を有する制御装置は、
供給電圧への短絡でも損傷を受けないで持ち堪えるよう
に構成される。
【００１６】保護回路は有利には負荷インピーダンスの
中間タップの中性点Ｐに接続される。
中間タップの中性点Ｐに接続される。
【００１７】図４には本発明の保護回路の実施例を示さ
れている。
れている。
【００１８】電力トランジスタのベースは抵抗１１５と
電圧制限素子（図示の例では発光ダイオード１１６）の
並列回路を介して２極保護回路の第１のポールＩと接続
され、ゼナーダイオード１１４と抵抗１１３の直列回路
を介してトランジスタ１１１のコレクタおよび保護回路
の第２のポールＩＩに接続されている。トランジスタ１
１１のエミッタは別の抵抗１１２を介して第１のポール
Ｉに接続されている。保護回路の第１のポールＩは通信
装置内の保護回路の機能のためアースと接続され、第の
ポールはデータ線路、図２によれば有利には対称性バス
システムの中性点Ｐと接続されている。
電圧制限素子（図示の例では発光ダイオード１１６）の
並列回路を介して２極保護回路の第１のポールＩと接続
され、ゼナーダイオード１１４と抵抗１１３の直列回路
を介してトランジスタ１１１のコレクタおよび保護回路
の第２のポールＩＩに接続されている。トランジスタ１
１１のエミッタは別の抵抗１１２を介して第１のポール
Ｉに接続されている。保護回路の第１のポールＩは通信
装置内の保護回路の機能のためアースと接続され、第の
ポールはデータ線路、図２によれば有利には対称性バス
システムの中性点Ｐと接続されている。
【００１９】ＩＩとＩの間の電圧、すなわちデータ線路
のアースに対する電圧が、ゼナーダイオードの降伏電圧
とトランジスタ１１１のベース−エミッタ電圧の和より
も小さい間、抵抗１１５はトランジスタを阻止し、電流
はＩＩからＩへ流れない。これは図３の特性曲線の領域
ａに相応する。ＩＩとＩの間の電圧が上昇すると共にト
ランジスタ１１１は導通し、電流は電圧に関し特性曲線
領域ｂに相応して急速に上昇する。保護回路の差抵抗は
この領域では実質的に抵抗１１２により定められる。ベ
ース電圧を発光ダイオードの導通電圧により制限するこ
とによって、特性曲線の第３の領域では保護回路による
放出電流が近似的に一定に留まる。この領域の差抵抗は
抵抗１１３により定められる。電圧の増加と共に僅かに
上昇する付加的な電流は抵抗１１３とゼナーダイオード
１１４の直列回路により発光ダイオード１１６を介して
放出される。
のアースに対する電圧が、ゼナーダイオードの降伏電圧
とトランジスタ１１１のベース−エミッタ電圧の和より
も小さい間、抵抗１１５はトランジスタを阻止し、電流
はＩＩからＩへ流れない。これは図３の特性曲線の領域
ａに相応する。ＩＩとＩの間の電圧が上昇すると共にト
ランジスタ１１１は導通し、電流は電圧に関し特性曲線
領域ｂに相応して急速に上昇する。保護回路の差抵抗は
この領域では実質的に抵抗１１２により定められる。ベ
ース電圧を発光ダイオードの導通電圧により制限するこ
とによって、特性曲線の第３の領域では保護回路による
放出電流が近似的に一定に留まる。この領域の差抵抗は
抵抗１１３により定められる。電圧の増加と共に僅かに
上昇する付加的な電流は抵抗１１３とゼナーダイオード
１１４の直列回路により発光ダイオード１１６を介して
放出される。
【００２０】図５に示された保護回路の実施例は、図４
に示された実施例に対し、有利にはモノリシックに集積
化することができる。ゼナーダイオードは、ダイオード
として阻止方向に接続された所定の降伏電圧を有するト
ランジスタ１２４により実現され、発光ダイオードはダ
イオードとして導通方向に接続された複数のトランジス
タにより実現される。その他の点ではこの実施例の機能
は図４と同じである。
に示された実施例に対し、有利にはモノリシックに集積
化することができる。ゼナーダイオードは、ダイオード
として阻止方向に接続された所定の降伏電圧を有するト
ランジスタ１２４により実現され、発光ダイオードはダ
イオードとして導通方向に接続された複数のトランジス
タにより実現される。その他の点ではこの実施例の機能
は図４と同じである。
【００２１】星形構造におけるＣＡＮバスシステムを使
用して、本発明の保護回路をスターノードの中性点に接
続すると有利である。
用して、本発明の保護回路をスターノードの中性点に接
続すると有利である。
【００２２】また本発明の保護回路は、定電圧制御器と
定電流源との組合せとすることができ、それにより簡単
な構成にすることができる。
定電流源との組合せとすることができ、それにより簡単
な構成にすることができる。
【００２３】その場合、定電流源はトランジスタを有し
ており、このトランジスタのベース回路にはゼナーダイ
オードと抵抗から成る直列回路が配置されており、この
直列回路により保護回路は最大エラー電流まで実質的に
定電圧制御器として動作するように構成する。
ており、このトランジスタのベース回路にはゼナーダイ
オードと抵抗から成る直列回路が配置されており、この
直列回路により保護回路は最大エラー電流まで実質的に
定電圧制御器として動作するように構成する。
【００２４】
【発明の効果】本発明により僅かなコストで、アース接
続が遮断された際でも、供給電圧への短絡の場合の破壊
に対するのと同じ安全性で制御装置においてデータ交換
をさらに実行することができる。
続が遮断された際でも、供給電圧への短絡の場合の破壊
に対するのと同じ安全性で制御装置においてデータ交換
をさらに実行することができる。
【図１】対称性バスシステムの星形構造を示す概略図で
ある。
ある。
【図２】アースから遮断された端末機を有する構成の概
略図である。
略図である。
【図３】保護回路の基本特性曲線図である。
【図４】保護回路の第１実施例の回路図である。
【図５】保護回路の別の実施例の回路図である。
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４ 端末機器 Ｓ 保護回路
フロントページの続き (72)発明者 ユルゲン ドルナー ドイツ連邦共和国 ヴェントリンゲン ノ ーツィンガー シュトラーセ 18
Claims (6)
- 【請求項１】 バス構造を有するデータ通信装置におい
て、 データ線路と基準電位との間に接続された保護回路が３
つの電流−電圧特性領域ａ，ｂ，ｃを有し、 データ線路の正規電圧以上である閾値電圧より下では、
データ線路と基準電位との間に保護回路を通る放出電流
は流れず、 閾値電圧より上でカットオフ電圧以下では、電流が電圧
に関して急峻に上昇し、 カットオフ電圧以上では、電流は保護回路により制限さ
れる、ことを特徴とするデータ通信装置。 - 【請求項２】 データ線路は対称性バスシステムの２重
線路として構成されており、 ２つの線路間の負荷インピーダンスは中間タップにデー
タ信号に対する中性点を有し、 保護回路は中間タップと基準電位との間に接続されてい
る請求項１記載のデータ通信装置。 - 【請求項３】 保護回路に並列にコンデンサが配置され
ている請求項２記載のデータ通信装置。 - 【請求項４】 星形構造におけるＣＡＮバスシステムで
あり、保護回路はスターノードの中性点に接続されてい
る請求項１から３までのいずれか１項記載のデータ通信
装置。 - 【請求項５】 保護回路は定電圧制御器と定電流源との
組合せにより構成されている請求項１から４までのいず
れか１項記載のデータ通信装置。 - 【請求項６】 定電流源はトランジスタを有しており、 該トランジスタのベース回路にはゼナーダイオードと抵
抗から成る直列回路が配置されており、 該直列回路により保護回路は最大エラー電流まで実質的
に定電圧制御器として動作する請求項５記載のデータ通
信装置。
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