DE102007039616A1

DE102007039616A1 - Sendeempfängerschaltungen

Info

Publication number: DE102007039616A1
Application number: DE102007039616A
Authority: DE
Inventors: Stephan Bolz
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2007-08-22
Filing date: 2007-08-22
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2027-08-23
Also published as: DE102007039616B4; EP2181520A2; US20110187405A1; WO2009024564A3; WO2009024564A2; US8174286B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sendeempfängerschaltung (200), die einen bidirektionalen Betrieb unterstützt. Die vorliegende Erfindung betrifschaltung (200), die mit JEDEC SSTL 2 signalkompatibel ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine differentielle Sendeempfängerschaltung (500), die einen bidirektionalen Betrieb unterstützt und mit JEDEC SSTL 2 signalkompatibel ist. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung Sendeempfängerschaltungen (700, 800), die im Zusammenwirken mit den bidirektionalen Sendeempfängerschaltungen (200, 500) den Aufbau eines Bussystems ermöglichen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sendeempfängerschaltung, die einen bidirektionalen Betrieb unterstützt. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine bidirektionale Sendeempfängerschaltung, die mit JEDEC SSTL 2 signalkompatibel ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine differentielle Sendeempfängerschaltung, die einen bidirektionalen Betrieb unterstützt und mit JEDEC SSTL 2 signalkompatibel ist. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung Sendeempfängerschaltungen, die im Zusammenwirken mit den genannten bidirektionalen Sendeempfängerschaltungen den Aufbau eines Bussystems ermöglichen.
Die Leistungsfähigkeit moderner Mikrocontroller- und Mikroprozessorsysteme wird neben dem Systemtakt ganz wesentlich durch die Zugriffszeit der Recheneinheit auf gespeicherte Daten bestimmt. So wird in der Regel ein Teil des Programm- und Datenspeichers zusammen mit der Recheneinheit auf einem Chip integriert (häufig als Cache bezeichnet). Begrenzende Faktoren für die Größe dieses Speichers sind Chipfläche und Herstellungskosten. Zwar sinken mit steigender Integration die Gesamtkosten der integrierten Funktionen, allerdings wächst mit der Integration in der Regel auch die Chipfläche, und mit der Chipfläche nimmt auch die Ausschußrate bei der Chipherstellung zu, was wiederum dazu führt, daß die Rentabilität des Herstellungsprozesses sinkt. Daher wird in der Praxis eine Größe für den zusammen mit der Recheneinheit auf einem Chip integrierten Programm- und Datenspeicher gewählt, die einen günstigen Kompromiß zwischen wirtschaftlichen Aspekten und technischen Anforderungen darstellt.
In aller Regel entspricht die Größe dieses Speichers nicht dem Gesamtbedarf an Speicher für ein gegebenes Mikrocontroller- oder Mikroprozessorsystem. Daraus folgt, daß ein Teil des Speichers als externer Speicher außerhalb des Controller/Prozessorchips vorgesehen werden muß.
Für die Kommunikation zwischen Recheneinheit und externem Speicher werden elektrische Signalleitungen benötigt, die in der Regel über ein Substrat, beispielsweise eine Leiterplatte, geführt werden. Dabei ist die Übertragungsgeschwindigkeit der Daten auf den Signalleitungen durch die Ausbreitungsgeschwindigkeit elektrischer Wellen begrenzt. Für die Ausbreitungsgeschwindigkeit v gilt dabei: v = c/√εr
Für das gebräuchliche Leiterplattenmaterial FR4 ergibt sich eine Ausbreitungsgeschwindigkeit v = 20 cm/ns. Ein Signal mit einer Frequenz von 1 GHz hat in diesem Material eine Wellenlänge λ = 20 cm, was aus der Beziehung λ = f·v folgt.
Stehen die in den Datensignalen enthaltenen Frequenzanteile in einem entsprechenden Verhältnis zur Länge der Kommunikationsleitungen, kann es bei einfachen, nicht impedanzangepaßten Leitungen zu Signalverzerrungen durch Leitungsreflexionen kommen. Dies gilt typischerweise ab einem Verhältnis von Leitungslänge l zu Wellenlänge λ der zu berücksichtigenden Frequenz f von 1:8. 1/λ < 1/8
Dabei besteht ein Zusammenhang zwischen der Anstiegs- und Abfall-Zeit t_r,f eines Digitalsignals und einer zuordenbaren Frequenz. tr,f – 1/f
Da moderne digitale CMOS Schaltungen durchaus Schaltzeiten t_r,f von 1 ns und weniger haben, ergibt sich hieraus beispielsweise: 1/λ < 1/8 1 < λ/8bei λ = 20 cm: 1 < 2,5 cm Kommunikationsleitungen bis ca. 2,5 cm Länge können folglich noch als einfache elektrische Verbindungen, beispielsweise im Layout einer Leiterplatte, verlegt werden. Übersteigt die Leitungslänge hingegen ca. 2,5 cm, so ist eine Leitungsanpassung erforderlich, um Signalverzerrungen durch Reflexionen zu vermeiden.
Leitungsanpassung bedeutet dabei, daß die Quellimpedanz und/oder die Abschlußimpedanz der Leitungsimpedanz entsprechen. Im betrachteten Umfeld können die induktiven und kapazitiven Anteile der genannten Impedanzen gegenüber dem resistiven Anteil vernachlässigt werden, so daß eine Anpassung (näherungsweise) erreicht werden kann, indem Quellwiderstand R_q und/oder Abschlußwiderstand R_a gleich dem Leitungswiderstand R₁ gewählt werden. Dabei sind drei technisch bedeutsame Konfigurationen zu unterscheiden:

1. Rq = R1, Ra ≠ R1
2. Rq ≠ R1, Ra = R1
3. Rq = Ra = R1

1

100

110

120

130

_q

_a

₁

1. R_q = R₁, R_a ≠ R₁
Der Quellwiderstand R_q entspricht dem Leitungswiderstand R₁. Der Abschlußwiderstand R_a wird in der Praxis in dieser Konfiguration als gegen Unendlich gewählt (R_a → ∞). Eine ansteigende Signalflanke an der Signalquelle 110 wird am Spannungsteiler R_q, R₁ halbiert und wandert mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit durch die Signalleitung 120. An der Signalsenke 130 wird (abhängig vom Wert R_a) ein Teil der Energie reflektiert und läuft zur Signalquelle 110 zurück, wo sie am Quellwiderstand R_q absorbiert wird. Längs der Leitung 120 ist eine zweigeteilte Flanke zu beobachten, was eine digitale Signal-auswertung erheblich erschwert.
Diese Konfiguration eignet sich nur für eine unidirektionale Datenübertragung von einer Signalquelle (z. B. Gatterausgang mit Längswiderstand) zu einer hochohmigen Signalsenke (z. B. Gattereingang). Wegen der Signalverzerrung ist es nicht sinnvoll, weitere Gattereingänge längs der Signalleitung 120 anzuschließen.
2. R_q ≠ R₁, R_a = R₁
Der Abschlußwiderstand R_a entspricht dem Leitungswiderstand R₁. Der Quellwiderstand R_q wird in dieser Konfiguration beispielsweise als gegen Null gehend ausgestaltet. Eine ansteigende Signalflanke an der Signalquelle 110 wird mit voller Amplitude in die Signalleitung 120 eingespeist und wandert mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit durch die Signalleitung 120. An der Signalsenke 130 wird die Energie in R_a absorbiert, so daß keine Energie zur Signalquelle 110 zurückläuft. Längs der Leitung 120 ist eine Flanke mit der Amplitude des Quellensignals zu beobachten, was eine digitale Signalauswertung begünstigt.
Diese Konfiguration eignet sich für eine unidirektionale Datenübertragung von einer Signalquelle (z. B. Gatterausgang) zu einer angepaßten Signalsenke (z. B. Gattereingang mit Abschlußwiderstand). Es findet keine Signalverzerrung statt, und es ist daher möglich, weitere hochohmige Signalsenken (z. B. Gattereingänge ohne Abschlußwiderstand) längs der Signalleitung 120 anzuschließen.
3. R_q = R_a = R₁
Sowohl Quellwiderstand R_q als auch Abschlußwiderstand R_a entsprechen dem Leitungswiderstand R₁. Eine ansteigende Signalflanke an der Signalquelle 110 wird am Spannungsteiler R_q, R₁ halbiert und wandert mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit durch die Signalleitung 120. An der Signalsenke 130 wird die Energie in R_a absorbiert, so daß keine Energie zur Signal quelle 110 zurückläuft. Sollte durch eine geringe Fehlanpassung doch ein Teil der Energie zurücklaufen, wird dieser Teil der Energie dann am Quellwiderstand R_q absorbiert. Längs der Leitung 120 ist eine Flanke mit der halben Amplitude des Quellensignals zu beobachten, was eine digitale Signalauswertung begünstigt.
Diese Konfiguration eignet sich besonders für eine bidirektionale Datenübertragung von einer Datenquelle (z. B Gatterausgang mit Längswiderstand) zu einer angepaßten Senke (z. B. Gattereingang mit Abschlußwiderstand), da es aufgrund der Symmetrieeigenschaften dieser Konfiguration ohne weiteres möglich ist, Quelle und Senke miteinander zu vertauschen. Zudem findet keine Signalverzerrung statt, und es ist daher möglich, weitere hochohmige Signalsenken längs der Signalleitung 120 anzuschließen.
Eine Besonderheit dieser Konfiguration ist darin zu sehen, daß am Eingang der Senke nur die halbe Spannung des durch die Quelle erzeugten Signals anliegt. In einem Mikrocontrollersystem mit einer üblichen Betriebsspannung von 2,5 V beträgt der Signalhub somit 1,25 V. In der Regel ist deshalb zur sicheren Detektion der übertragenen Daten ein Empfänger mit definierten Erkennungsschwellen für die Zustände HIGH und LOW erforderlich.
Im JEDEC Standard JESD8-9A, welcher im Dezember 2000 erschienen ist und die "Stub Series Terminated Logic for 2.5 V (SSTL 2)" betrifft, ist ein 2,5 V Bussystem beschrieben. Insbesondere zeigt 5 dieses Standards eine Realisierung der drittgenannten Konfiguration, bei der R_q = R_a = R₁ gilt. Dasselbe Wirkungsprinzip findet sich außerdem in 4, 9, 12 und 13a, wobei in 12 und 13a sogenannte differentielle Ausprägungen dargestellt sind.
Nachteilig ist an den in JESD8-9A beschriebenen Schaltungen ist insbesondere, daß eine Terminierungsspannung V_TT benötigt wird, die der halben Betriebsspannung V_DDQ entspricht, die zu dem noch relativ niederohmig zur Verfügung stehen muß, da sie mit dem Signalstrom I_S = V_TT/(R_S + R_T) belastet wird, vgl. z. B. 4 in JESD8-9A. Ferner ist nachteilig, daß in JESD8-9A nur Punkt-zu-Punkt-Verbindungen vorgesehen sind. Eine Ankopplung weiterer Sender oder Empfänger längs der Leitung ist nicht vorgesehen. Schließlich ist ein bidirektionaler Datentransfer nicht vorgesehen und auch nicht möglich.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Sendeempfängerschaltung anzugeben, die einen bidirektionalen Betrieb unterstützt und mit JEDEC SSTL 2 signalkompatibel ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine differentielle Sendeempfängerschaltung anzugeben, die einen bidirektionalen Betrieb unterstützt und mit JEDEC SSTL 2 signalkompatibel ist.
Es ist ferner eine Aufgabe der Erfindung, Sendeempfängerschaltungen anzugeben, mit der ein zu JEDEC SSTL 2 signalkompatibler Bus aufgebaut werden kann.
Im Einklang mit diesen Aufgaben weist eine erfindungsgemäße Sendeempfängerschaltung folgendes auf:

– einen ersten Anschluß zum Einspeisen eines Senden/Empfangen-Auswahlsignals;
– einen zweiten Anschluß zum Einspeisen eines zu übertragenden Datensignals;
– einen dritten Anschluß zum Ausgeben eines Datensignals;
– einen vierten Anschluß für eine Übertragungsleitung; und
– Schaltungsmittel, die:
– ansprechend auf ein Empfangen-Signal am ersten Anschluß am vierten Anschluß eine Spannung bereitstellen, die ungefähr der halben Betriebsspannung entspricht, wobei der am vierten Anschluß wirksame Abschlußwiderstand ungefähr dem Widerstand der Übertragungsleitung entspricht, um eine empfängerseitige Leitungsanpassung zu erreichen und wobei ein über die Übertragungsleitung empfangenes Signal ausgewertet und am dritten Anschluß ausgegeben wird; und
– ansprechend auf ein Senden-Signal am ersten Anschluß am vierten Anschluß eine ungefähr der Betriebsspannung entsprechende Spannung bereitstellen, falls am zweiten Anschluß ein HIGH-Signal eingespeist wird und am vierten Anschluß eine Spannung bereitstellen, die ungefähr dem Massepegel entspricht, falls am zweiten Anschluß ein LOW-Signal eingespeist wird, wobei der wirksame Quellwiderstand in beiden Fällen ungefähr dem Widerstand der Übertragungsleitung entspricht, um eine senderseitige Leitungsanpassung zu erreichen.

Ein Vorteil dieser Sendeempfängerschaltung ist zunächst darin zu sehen, daß mit einer Schaltung sowohl Senden als auch Empfangen möglich ist und damit bidirektionale Übertragungsleitungen aufgebaut werden können, die durch Wahl einer geeigneten Betriebsspannung signalkompatibel mit JEDEC SSTL 2 betrieben werden können. Aus JEDEC SSTL 2 sind hingegen Schaltungen bekannt, die sich für den unidirektionalen Betrieb eignen.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die erfindungsgemäße Schaltung nicht auf eine Terminierungsspannung V_TT angewiesen ist. Diese in JEDEC SSTL 2 vorgesehene Spannung wird daher für die vorliegende Schaltung nicht benötigt.
Die Erfindung betrifft ferner eine Sendeempfängerschaltung, welche an eine bestehende bidirektionale Übertragungsleitung angeschlossen werden kann und somit einen mit JEDEC SSTL 2 signalkompatiblen Busbetrieb ermöglicht. Ein Busbetrieb ist in JEDEC SSTL 2 nicht vorgesehen und wird durch Einsatz dieses Aspekts der Erfindung erst möglich. Eine Sendeempfängerschaltung gemäß dieses Aspekts der Erfindung weist folgendes auf:

– einen ersten Anschluß zum Einspeisen eines Senden/Empfangen-Auswahlsignals;
– einen zweiten Anschluß zum Einspeisen eines zu übertragenden Datensignals;
– einen dritten Anschluß zum Ausgeben eines Datensignals;
– einen vierten Anschluß für eine Übertragungsleitung; und
– Schaltungsmittel, die:
– ansprechend auf ein Empfangen-Signal am ersten Anschluß am vierten Anschluß einen hochohmigen Zustand herstellen und ein über die Übertragungsleitung empfangenes Signal auswerten und am dritten Anschluß ausgeben; und
– ansprechend auf ein Senden-Signal am ersten Anschluß am vierten Anschluß eine ungefähr der Betriebsspannung entsprechende Spannung bereitstellen, falls am zweiten Anschluß ein HIGH-Signal eingespeist wird und am vierten Anschluß eine Spannung bereitstellen, die ungefähr dem Massepegel entspricht, falls am zweiten Anschluß ein LOW-Signal eingespeist wird, wobei Wert des wirksamen Quellwiderstandes in beiden Fällen ungefähr dem halben Wert des Widerstand der Übertragungsleitung entspricht, um eine senderseitige Leitungsanpassung zu erreichen.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Sendeempfängerschaltung zum Ansteuern einer differentiellen Übertragungsstrecke, d. h. einer Übertragungsstrecke, die zwei Übertragungsleitungen aufweist, über welche ein zu übertragendes Datensignal gleichzeitig mit entgegengesetztem Signalpegel gesendet werden und die eine Reproduktion des gesendeten Signal auf der Empfängerseite unabhängig von etwaigen Abweichungen der sender- und empfängerseitigen Betriebsspannungs- oder Massepotentiale erlaubt. Eine Begrenzung ist nur durch den Gleichtaktbereich von Sender und Empfänger gegeben. Ein Sendeempfänger gemäß dieses Aspekts der Erfindung weist folgendes auf:

– einen ersten Anschluß zum Einspeisen eines Senden/Empfangen-Auswahlsignals;
– einen zweiten Anschluß zum Einspeisen eines zu übertragenden Datensignals;
– einen dritten Anschluß zum Ausgeben eines Datensignals;
– einen vierten Anschluß für eine erste Übertragungsleitung;
– einen fünften Anschluß für eine zweite Übertragungsleitung; und
– Schaltungsmittel, die:
– ansprechend auf ein Empfangen-Signal am ersten Anschluß am vierten Anschluß und am fünften Anschluß eine Spannung bereitstellen, die ungefähr der halben Betriebsspannung entspricht, wobei der am vierten Anschluß wirksame Abschlußwiderstand ungefähr dem Widerstand der ersten Übertragungsleitung entspricht, um eine empfängerseitige Leitungsanpassung zu erreichen, wobei der am fünften Anschluß wirksame Abschlußwiderstand ungefähr dem Widerstand der zweiten Übertragungsleitung entspricht, um eine empfängerseitige Leitungsanpassung zu erreichen, und wobei die über die Übertragungsleitungen empfangenen Signale ausgewertet werden und als empfangenes Datensignal am dritten Anschluß ausgegeben werden; und
– ansprechend auf ein Senden-Signal am ersten Anschluß am vierten Anschluß eine ungefähr der Betriebsspannung entsprechende Spannung bereitstellen und am fünften Anschluß eine ungefähr dem Massepegel entsprechende Spannung bereitstellen, falls am zweiten Anschluß ein HIGH-Signal eingespeist wird und am vierten Anschluß eine ungefähr dem Massepegel entsprechende Spannung bereitstellen und am fünften Anschluß eine ungefähr der Betriebsspannung entsprechende Spannung bereitstellen, falls am zweiten Anschluß ein LOW-Signal eingespeist wird, wobei die wirksamen Quellwiderstände jeweils ungefähr dem Widerstand der entsprechenden Übertragungsleitung entspricht, um eine senderseitige Leitungsanpassung zu erreichen.

Auch für diese Sendeempfängerschaltung zum Ansteuern einer differentiellen Übertragungsstrecke liefert die vorliegende Erfindung eine Schaltung zur Erweiterung zu einem Bussystem.
Die Erfindung betrifft schließlich Datenübertragungssysteme mit bidirektionaler Übertragung sowie Bussysteme unter Verwendung der genannten Sendeempfängerschaltungen.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand von ... Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 eine vereinfachte Übertragungsstrecke in schematischer Darstellung;
2 eine erste Sendeempfängerschaltung;
3 ein bidirektionales Datenübertragungssystem, umfassend zwei identisch aufgebaute Sendeempfänger gemäß 2;
4 eine Schaltung zur Zustandserkennung der Übertragungsleitung;
5 ein differentielles bidirektionales Datenübertragungssystem umfassend zwei identisch aufgebaute differentielle Sendeempfänger;
6 eine Schaltung zur Zustandserkennung der Übertragungsleitung für ein differentielles bidirektionales Datenübertragungssystem;
7 eine Schaltung für den Anschluß zusätzlicher Quellen oder Senken an ein Datenübertragungssystem gemäß 3; und
8 eine Schaltung für den Anschluß zusätzlicher Quellen oder Senken an ein Datenübertragungssystem gemäß 5.
In 2 ist eine Sendeempfängerschaltung 200 in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, mit welcher eine Anschaltung an eine Übertragungsleitung 240 signalkonform zu JEDEC SSTL 2 erfolgen kann.
Sendeempfänger 200 weist fünf Anschlüsse 201–205 auf, nämlich einen ersten Anschluß 201 zum Einspeisen eines Senden/Empfangen-Auswahlsignals, einen zweiten Anschluß 202 zum Einspeisen eines zu übertragenden Datensignals, einen dritten Anschluß 203 zum Ausgeben eines Datensignals, einen vierten Anschluß 204 zum Ankoppeln der Schaltung 200 an die Übertragungsleitung 240 und einen fünften Anschluß 205 zum Einspeisen einer Referenzspannung V_ref. Es sei darauf hingewiesen, daß der Anschluß 205 zum Einspeisen der Referenzspannung nicht in jeder Ausführung der Erfindung erforderlich ist, da es z. B. mittels Spannungsteiler ohne weiteres möglich ist, die Refe renzspannung schaltungsintern z. B. aus der Betriebsspannung zu gewinnen.
Sendeempfänger 200 besteht aus zwei Schaltungsteilen, wobei das Senden/Empfangen-Auswahlsignal am ersten Anschluß 201 signalisiert, ob die Schaltung 200 im Empfangsmodus oder im Sendemodus arbeitet, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein LOW-Pegel am ersten Anschluß 201 die Schaltung in den Empfangsmodus versetzt und ein HIGH-Pegel die Schaltung in den Sendemodus versetzt.
Der Empfangsteil der Schaltung besteht aus einem hysteresebehafteten Komparator 220, dessen nichtinvertierender Eingang mit der Referenzspannung V_ref verbunden ist, wobei hier die Referenzspannung der halben Betriebsspannung entspricht, d. h. V_ref = 0,5·V_DDQ. Der invertierende Eingang ist mit dem vierten Anschluß 204 und somit mit der Übertragungsleitung 240 verbunden. Der Ausgang des Komparators 220 ist mit dem Anschluß 203 verbunden und liefert somit das Empfangssignal RXD. Ist die Spannung am I/O-Anschluß 204 der Schaltung 200 größer als V_ref plus die halbe Hysteresespannung, so führt der RXD-Anschluß 203 HIGH-Pegel. Ist die Spannung am I/O Anschluß 204 der Schaltung 200 kleiner als V_ref minus der halben Hysteresespannung, so führt der RXD-Anschluß 203 LOW-Pegel. Als Schaltpegel können beispielsweise diejenigen aus Tabellen 2 und 3 der eingangs genannten JEDEC Spezifikation vorgesehen werden.
Der Sendeteil der Schaltung 200 besteht aus zwei NAND-Gattern 211, 212 und zwei XOR-Gattern 213, 214 sowie den Widerständen 231, 232, über welche der I/O Anschluß 204 der Schaltung und damit die Übertragungsleitung 240 an die Ausgänge der XOR-Gatter 213, 214 angekoppelt ist. Da die Verbindung des I/O-Anschlusses 204 mit dem Empfangskomparator 220 permanent besteht, können Daten, die am TXD-Anschluß 202 eingegeben werden und über die Übertragungsleitung 240 gesendet werden sollen, am RXD-Anschluß 203 überprüft werden.
Empfangsmodus
Im Empfangsmodus liegt am ersten Anschluß 201 ein LOW-Signal an. Dieses LOW-Signal liegt an beiden Eingängen des ersten NAND-Gatters 211, dessen Ausgang daher ein HIGH-Signal ist, welches am ersten Eingang 1 des ersten XOR-Gatters 213 anliegt. Anstelle des NAND-Gatters 211 kann eine beliebige andere Logikschaltung vorgesehen werden, die eine Invertierung des am REC/TRAN-Anschluß 201 bewirkt, z. B. ein Inverter. Die Verwendung eines NAND-Gatters 211 hat den Vorteil, daß das ausgegebene Signal den gleichen Verzögerungen unterliegt wie das vom zweiten NAND-Gatter 212 ausgegebene Signal, was im Falle verschieden gewählter Gatter 211, 212 nicht in jedem Fall gegeben wäre.
Das LOW-Signal am ersten Anschluß 201 liegt außerdem am ersten Eingang 4 des zweiten NAND-Gatters, dessen Ausgabe daher unabhängig vom Signal am zweiten Eingang 5 ein HIGH-Signal ist, welches gleichermaßen an den zweiten Eingang 2 des ersten XOR-Gatters 213 und an den ersten Eingang 4 des zweiten XOR-Gatters 214 geliefert wird.
Das erste XOR-Gatter 213 empfängt somit im Empfangsmodus an beiden Eingängen 1 und 2 ein HIGH-Signal und gibt daher ein LOW-Signal aus. Das zweite XOR-Gatter 214 fungiert hier als einfache Signalweiterleitung, da der zweite Eingang 5 des zweiten XOR-Gatters 214 auf Masse gelegt ist und sein Ausgang damit dem am ersten Eingang 4 anliegenden Signal (hier: HIGH) folgt. Der Vorteil der Verwendung eines XOR-Gatters 214 an dieser Stelle ist wiederum darin zu sehen, daß das ausgegebene Signal den gleichen Verzögerungen unterliegt wie das vom ersten XOR-Gatter 213 ausgegebene Signal, wobei auch hier andere Schaltungsvarianten dem Fachmann ohne weiteres unmittelbar ersichtlich sind.
Die Ausgänge 3 und 6 der XOR-Gatter 213, 214 haben somit im Empfangsmodus verschiedene Pegel. Die Ausgänge der XOR-Gatter 213, 214 sind mit je einem Widerstand 231, 232 mit dem I/O-Anschluß 204 gekoppelt, die vorzugsweise den gleichen Wert aufweisen, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils 100 Ω beträgt. Am I/O-Anschluß stellt sich somit aufgrund des durch die Widerstände R1 und R2 231, 232 gebildeten Spannungsteilers eine Spannung entsprechend der halben Betriebsspannung ein. Für JEDEC SSTL 2 mit einer Betriebsspannung von 2,5 V ergibt sich daher gerade ein Spannungswert von 1,25 V, welcher der Terminierungsspannung V_TT entspricht, ohne daß eine gesonderte Zuführung dieser Terminierungsspannung erforderlich wäre. Der sich aus Sicht der Übertragungsleitung 240 am I/O-Anschluß 204 ergebende Abschlußwiderstand entspricht im wesentlichen der Parallelschaltung der beiden Widerstände R1, R2 und hat einen Wert von R_a = 50 Ω im vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die Übertragungsleitung 240, die im vorliegenden Fall eine – wenigstens näherungsweise – rein resistive Impedanz von 50 Ω aufweist, ist somit an der Senke (d. h. empfängerseitig) angepaßt.
Sendemodus
Im Sendemodus liegt am ersten Anschluß 201 ein HIGH-Signal an. Dieses HIGH-Signal liegt an beiden Eingängen des ersten NAND-Gatters 211, dessen Ausgang daher ein LOW-Signal ist, welches am ersten Eingang 1 des ersten XOR-Gatters 213 anliegt. Das HIGH-Signal am ersten Anschluß 201 liegt außerdem am ersten Eingang 4 des zweiten NAND-Gatters 212, dessen Ausgabe daher invertiert dem Signal am zweiten Eingang 5 folgt. Am zweiten Eingang 5 des zweiten NAND-Gatters 212 liegt das zu sendende Signal TXD an, welches am zweiten Anschluß 202 eingespeist wird. Der Ausgang des zweiten NAND-Gatters 212 und damit, wie oben erläutert, auch des zweiten XOR-Gatters 214 folgen somit dem invertierten zu übertragenden Signal. Gleiches gilt für den Ausgang des ersten NAND-Gatters 213, da an dessen erstem Eingang 1 unabhängig vom Signal a, TXD-Anschluß 202 ein LOW-Signal vom ersten NAND-Gatter 211 anliegt und am zweiten Eingang 2 das invertierte TXD-Signal vom zweiten NAND-Gatter 212.
Die Ausgänge 3 und 6 der XOR-Gatter 213, 214 haben somit im Sendemodus stets identische Pegel. Am I/O-Anschluß 204 stellt sich daher vermittels der Widerstände R1 und R2 231, 232 ein LOW-Pegel bei einem HIGH-Signal am TXD-Anschluß 202 ein und ein HIGH-Pegel bei einem LOW-Signal am TXD-Anschluß 202. Der sich aus Sicht der Übertragungsleitung 240 am I/O-Anschluß 204 ergebende Quellwiderstand entspricht im wesentlichen der Parallelschaltung der beiden Widerstände R1, R2 und hat einen Wert von R_q = 50 Ω im vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die Übertragungsleitung 240, die im vorliegenden Fall eine – wenigstens näherungsweise – rein resistive Impedanz von 50 Ω aufweist ist somit an der Quelle (d. h. senderseitig) angepaßt.
Durch einen Abschluß der Übertragungsleitung 240 am anderen Ende (nicht dargestellt) mit einem Abschlußwiderstand R_a = 50 Ω, beispielsweise durch eine identisch aufgebaute Schaltung, die im Empfangsmodus arbeitet, wird durch die sich ergebenden Spannungsteiler der Spannungswert auf zulässige Werte gemäß JEDEC SSTL 2 Tabellen 4 und 5 heruntergeteilt.
Es sei darauf hingewiesen, daß ein zusätzlicher Vorteil des in 2 dargestellten Sendeempfängers 200 darin liegt, daß die Ausgänge 3 und 6 der beiden XOR-Gatter 213, 214 jeweils nur den halben Laststrom liefern. Dies erlaubt es, die Ausgangstransistoren der XOR-Gatter 213, 214 entsprechend klein zu dimensionieren, wodurch Kosten und Platz gespart werden können.
3 zeigt ein bidirektionales Datenübertragungssystem, welches aus zwei identisch aufgebauten Sendeempfängern 200, 200' gemäß 2 besteht. An die Übertragungsleitung 240 ist beidseitig je ein Sendeempfänger 200, 200' angeschlossen. Zur Datenübertragung vom ersten Sendeempfänger 200 zum zweiten Sendeempfänger 200' wird am ersten Anschluß 201 des ersten Sendeempfängers 200 ein HIGH-Signal angelegt, um diesen in den Sendemodus zu schalten, und am ersten Anschluß 201' des zweiten Sendeempfängers 200' wird ein LOW-Signal angelegt, um diesen in den Empfangsmodus zu schalten.
Ein am zweiten Anschluß 202 des ersten Sendeempfängers 200 angelegtes Signal wird, wie oben beschrieben, invertiert am I/O-Anschluß 204 ausgegeben, wodurch der Pegel am I/O-Anschluß 204' des zweiten Sendeempfängers entsprechend beeinflußt und durch den Komparator 220' ausgewertet wird, woraufhin am dritten Anschluß 203' des zweiten Sendeempfängers 200' aufgrund der invertierenden Arbeitsweise des Komparators 203' das ursprünglich am zweiten Anschluß 202 des ersten Sendeempfängers 200 angelegte Signal ausgegeben wird.
Zur Datenübertragung vom zweiten Sendeempfänger 200' zum ersten Sendeempfänger 200 wird entsprechend am ersten Anschluß 201' des zweiten Sendeempfängers 200' ein HIGH-Signal angelegt, um diesen in den Sendemodus zu schalten, und am ersten Anschluß 201 des ersten Sendeempfängers 200 wird ein LOW-Signal angelegt, um diesen in den Empfangsmodus zu schalten.
Es sei darauf hingewiesen, daß zu jedem Zeitpunkt die Übertragungsleitung beidseitig abgeschlossen ist.
Im Beispiel der 3 wird die Referenzspannung V_ref für beide Sendeempfänger 200, 200' durch einen Spannungsteiler mit identischen Widerständen R_ref1, R_ref2 251, 252 erzeugt. Alternativ kann die Referenzspannung für jede Schaltung gesondert bereitgestellt werden.
Sofern keine Steuerung, beispielsweise als Teil eines Mikrocontrollers, vorhanden ist, mit welcher die Richtung der Datenübertragung gesteuert wird, kann die Sendempfängerschaltung gemäß 2 um eine Schaltung ergänzt werden, die eine Zustandserkennung (frei/belegt) der Übertragungsleitung 240 liefert. Mittels zweier derart ergänzter Sendeempfängerschaltungen ist dann ein asynchroner Betrieb des in 3 dargestellten Systems möglich.
Im Betrieb der Schaltung gemäß 3 stellen sich aufgrund der Widerstandsverhältnisse der beidseitig abgeschlossenen Übertragungsleitung 240 Pegel für HIGH und LOW ein, die von den im Zusammenhang mit 2 beschriebenen Leerlaufpegeln einer isolierten Sendempfängerschaltung 200, 200' abweichen. Der HIGH-Pegel beträgt 75% der Betriebsspannung und der LOW-Pegel beträgt 25% der Betriebsspannung. Dies ergibt sich, wie der Fachmann unmittelbar erkennen kann, daraus, daß

– der vierte Anschluß 204' des Empfängers 200' im Empfangsmodus, wie vorstehend mit Bezug auf 2 erläutert, mit der halben Betriebsspannung versorgt wird,
– der I/O-Anschluß 204 des Senders 200 mit der vollen Betriebsspannung bzw. mit dem Massepegel versorgt wird, sowie
– die jeweils wirksamen Widerstände (Quellwiderstand des Senders 200 und Abschlußwiderstand des Empfängers 200') als im wesentlichen identisch gewählt wurden.

4 zeigt eine beispielhafte Schaltung 400 zur Zustandserkennung (frei/belegt) der Übertragungsleitung. Die Schaltung 400 verfügt über einen ersten Anschluß 401 zum Ankoppeln an die Übertragungsleitung und einen zweiten Anschluß 402 zur Ausgabe eines Frei/Belegt-Signals (BUSY). Das über die Übertragungsleitung empfangene Signal wird einem Fensterkomparator zugeführt, der aus zwei Komparatoren 421, 422 besteht und dessen oberer Schaltpunkt zwischen dem minimal zulässigen Spannungswert für "HIGH" auf der Übertragungsleitung und der halben Betriebsspannung liegt und dessen unterer Schaltpunkt zwischen der halben Betriebsspannung und dem maximal zulässigen Spannungswert für "LOW" auf der Übertragungsleitung liegt. Diese Schaltung macht sich den Umstand zunutze, daß eine freie Leitung einem Pegel entsprechend der halben Betriebsspannung aufweist und eine belegte Leitung entweder einen HIGH oder einen LOW Pegel gemäß JEDEC SSTL 2 Tabellen 2a, 2b, 4 und 5.
Anhand des maximal zulässigen Spannungswerts für "LOW" und des minimal zulässigen Spannungswerts für "HIGH" kann auf einfache Weise die Dimensionierung von drei Widerständen 411, 412, 413 erfolgen, die als Spannungsteiler die Referenzspannungen für die Komparatoren 421, 422 liefern.
Ein Dimensionierungsbeispiel für die Widerstände 411, 412, 413 ist im folgenden angegeben. Gemäß JEDEC SSTL 2 Tabelle 2a gilt: Minimaler "HIGH" Pegel = Vref + 0,18 V = 1,43 V Maximaler "LOW" Pegel = Vref – 0,18 V = 1,07 V
Um den Bauteiletoleranzen der Widerstände 411, 412 und 413 sowie etwaigen Offsetfehlern der Komparatoren 421, 422 Rechnung zu tragen, ist es sinnvoll, die Schaltschwellen zwischen die Referenzspannung V_ref und den minimalen "HIGH" Pegel, bzw. den maximalen "LOW" Pegel zu legen: obere Schaltschwelle VH,min = Vref + 0,09 V = 1,34 V untere Schaltschwelle VL,max = Vref – 0,09 V = 1,16 V
Die aus den Widerständen 411–413 gebildeten Spannungsteiler führen zu folgenden Beziehungen: VH,min = VDDQ·(Rb2 + Rb3)/(Rb1 + Rb2 + Rb3) VL,max = VDDQ·Rb3/(Rb1 + Rb2 + Rb3)
Umgeformt ergibt sich: (Rb2 + Rb3)·VDDQ/VH,min = Rb1 + Rb2 + Rb3 Rb3·VDDQ/VL,max = Rb1 + Rb2 + Rb3
Daraus folgt: (Rb2 + Rb3)·VDDQ/VH,min = Rb3·VDDQ/VL,max oder weiter vereinfacht: Rb2/Rb3 = VH,min/VL,max – 1
Für die drei Widerstände existieren nur zwei Bestimmungsgleichungen, ein Widerstandswert ist somit wahlfrei. Es wird nun Rb3 zu 10 kΩ gewählt. Damit ergibt sich Rb2 zu: Rb2 = Rb3·(VH,min/VL,max – 1) = 10 kΩ·(1,34/1,16 – 1) = 1,55 kΩ
Rb1 ergibt sich durch Einsetzen in eine der Ausgangsgleichungen zu 10 kΩ.
Im Betriebszustand verhält sich die Schaltung gemäß 4 wie folgt: Liegt eine Spannung am ersten Anschluß 401 oberhalb des minimal zulässigen Spannungswertes für "HIGH" oder unterhalb maximal zulässigen Spannungswerts für "LOW", so führt entweder der Ausgang des ersten Komparators 421 oder der Ausgang des zweiten Komparators 422 einen LOW Pegel. Dementsprechend führt der Ausgang eines NAND-Gatters 430, mit dem die Ausgaben der Komparatoren 421, 422 verknüpft werden und der mit dem zweiten Anschluß 402 verbunden ist, einen HIGH-Pegel, welcher die Belegung der Leitung anzeigt. Liegt hingegen die Spannung am ersten Anschluß 401 oberhalb des maximal zulässigen Spannungswerts für "LOW" und unterhalb minimal zulässigen Spannungswertes für "HIGH", so führen die Ausgänge beider Komparatoren 421, 422 einen HIGH Pegel, und der Ausgang des NAND-Gatters 430 und damit der zweite Anschluß 402 einen LOW-Pegel, welcher anzeigt, daß die Leitung frei ist.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine nicht-differentielle Übertragungsleitung, d. h. eine einzelne Übertragungsleitung, bei der sowohl beim Sender als auch beim Empfänger identische Betriebsspannungs- und Massepotentiale vorliegen müssen, um eine korrekte Signalauswertung zu gewährleisten. In gestörten Systemen kann es jedoch vorkommen, daß die genannten Potentiale beim Sender und beim Empfänger voneinander abweichen, so daß eine Signalauswertung nicht mehr möglich ist, weil dann z. B. die gesendeten HIGH/LOW Pegel nicht mehr mit den entsprechenden Detektionsschwellen beim Empfänger übereinstimmen. Als Folge dessen treten Übertragungsfehler auf.
Zudem entsteht ein nachteiliger Effekt zwangsläufig dadurch, daß die beiden Sendeempfänger 200, 200' räumlich voneinander getrennt sind und die zwischen diesen übertragenen Daten einen entsprechenden Wechselstrom im Massenetz bzw. Versor gungsspannungsnetz hervorrufen. Bei hohen Datenraten machen sich dann die stets vorhandenen, nicht vermeidbaren Induktivitäten dieser Netze als Wechselspannungsamplituden bemerkbar. Dies kann dann beispielsweise dazu führen, daß zwischen dem Masseanschluß des ersten Sendeempfängers 200 und dem Masseanschluß des zweiten Sendeempfängers 200' eine Wechselspannungsamplitude meßbar ist. Dieser Effekt kann bei komplexen Schaltungen trotz sorgfältiger Auslegung des Massenetzes bzw. Versorgungsspannungsnetzes zu erheblichen Beeinträchtigungen der Datenqualität führen.
Schließlich ist es unter Umständen von Nachteil, eine gesonderte Referenzspannung vorsehen zu müssen.
Daher wird bereits in JEDEC SSTL 2 Kapitel 5 die sogenannte differentielle Datenübertragung verwendet, insbesondere für Schaltungen mit hohen Taktraten. Bei der differentiellen Datenübertragung werden über zwei möglichst gleichartige Übertragungsleitungen gleichzeitig Daten mit entgegengesetztem Pegel gesendet.
Im folgenden wird mit Bezug auf 5 beschrieben, wie die erfindungsgemäße Schaltung für den differentiellen Betrieb angepaßt werden kann. In 5 sind für diejenigen Schaltungsteile, die identisch mit jenen aus 3 sind und die gleiche Funktion erfüllen, die Bezugszeichen (201–240) aus 3 übernommen worden. Zur Beschreibung deren Funktion wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung zu 3 verwiesen. Hinzugekommene Elemente tragen mit der Ziffer 5 beginnende Bezugszeichen.
5 zeigt zwei identisch aufgebaute Sendeempfänger 500 und 500'. Ein Sendeempfänger 500, 500' für den differentiellen Betrieb weist 5 Anschlüsse 201–204, 506 auf: in Übereinstimmung mit 2 und 3 einen ersten Anschluß 201 zum Einspeisen eines Senden/Empfangen-Auswahlsignals, einen zweiten Anschluß 202 zum Einspeisen eines zu übertragenden Datensignals, einen dritten Anschluß 203 zum Ausgeben eines Datensig nals, einen vierten Anschluß 204 zum Ankoppeln der Schaltung 200 an die erste Übertragungsleitung 240. Im Unterschied zu 2 und 3 benötigt der Sendeempfänger 500 keine Referenzspannung V_ref, weist aber einen fünften Anschluß 506 zum Anschluß der zweiten Übertragungsleitung 560 auf.
Sendeempfänger 500 besteht aus zwei Schaltungsteilen, wobei wiederum das Senden/Empfangen-Auswahlsignal am ersten Anschluß 201 signalisiert, ob die Schaltung 500 im Empfangsmodus oder im Sendemodus arbeitet, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein LOW-Pegel am ersten Anschluß 201 die Schaltung in den Empfangsmodus versetzt und ein HIGH-Pegel die Schaltung in den Sendemodus versetzt.
Der Empfangsteil der Schaltung besteht wiederum aus einem Komparator 220, dessen nichtinvertierender Eingang hier mit dem fünften Anschluß 506 und somit mit der zweiten Übertragungsleitung 560 verbunden ist. Der invertierende Eingang ist unverändert gegenüber 2, 3 mit dem vierten Anschluß 204 und somit mit der ersten Übertragungsleitung 240 verbunden. Der Ausgang des Komparators 220 ist mit dem Anschluß 203 verbunden und liefert somit das Empfangssignal RXD. Entspricht die Spannung am ersten I/O-Anschluß 204 der Schaltung 500 einem HIGH-Signal, entspricht notwendigerweise die Spannung am zweiten I/O-Anschluß 506 gleichzeitig einem LOW-Signal, d. h. die Spannung am ersten I/O-Anschluß 204 ist größer als die Spannung am zweiten I/O-Anschluß 506, so führt der RXD-Anschluß 203 LOW-Pegel. Entspricht hingegen die Spannung am ersten I/O-Anschluß 204 der Schaltung 500 einem LOW-Signal, entspricht notwendigerweise die Spannung am zweiten I/O-Anschluß 506 gleichzeitig einem HIGH-Signal, d. h. die Spannung am ersten I/O-Anschluß 204 ist kleiner als die Spannung am zweiten I/O-Anschluß 506, so führt der RXD-Anschluß 203 HIGH-Pegel.
Der Sendeteil der Schaltung 500 besteht aus einem ersten Schaltungsteil, welcher im Wesentlichen identisch ist mit dem in 2 dargestellten, umfassend die Gatter 211–214 sowie die Widerstände 231, 232 zum Anschluß an die erste Übertragungsleitung 240 sowie einem zweiten Schaltungsteil umfassend ein UND-Gatter 511, zwei XOR-Gatter 513, 514 und zwei Widerstände 531, 532 zum Koppeln der Ausgänge der XOR-Gatter 513, 514 an die zweite Übertragungsleitung 560. Der zweite Schaltungsteil ist funktional komplementär zum ersten Schaltungsteil, d. h. so aufgebaut, daß über die zweite Übertragungsleitung ein LOW-Signal ausgegeben wird, wenn über die erste Übertragungsleitung ein HIGH-Signal ausgegeben wird und umgekehrt. Auch für den Sendeempfänger 500 besteht die Verbindung der I/O-Anschlüsse 204, 506 mit dem Empfangskomparator 220 permanent, so daß Daten, die am TXD-Anschluß 202 eingegeben werden und über die Übertragungsleitungen 240, 560 gesendet werden sollen, am RXD-Anschluß 203 überprüft werden können.
Empfangsmodus
Im Empfangsmodus liegt am ersten Anschluß 201 ein LOW-Signal an. Für das Verhalten des ersten Schaltungsteils gelten die Ausführungen zu 2 entsprechend. Das LOW-Signal am REC/TRAN-Anschluß 201 liegt zudem an beiden Eingängen des UND-Gatters 511, welches somit keine Logikfunktion zeigt und nur eine Signalverzögerung bewirken soll, die der Signalverzögerung des von NAND-Gatter 212 ausgegebenen Signals entspricht. Die Ausgabe des UND-Gatters 511 ist daher ein LOW-Signal ist, welches am ersten Eingang 10 des dritten XOR-Gatters 513 anliegt.
Das dritte XOR-Gatter 513 empfängt an seinem zweiten Eingang 9 das vom zweiten NAND-Gatter 212 des ersten Schaltungsteils ausgegebene Signal (HIGH). Somit liegen an den Eingängen 9 und 10 des dritten XOR-Gatters 513 im Empfangsmodus verschiedene Signale, daher ist die Ausgabe des XOR-Gatters ein HIGH-Signal. Das vierte XOR-Gatter 514 empfängt an seinem ersten Eingang 12 ebenfalls das vom zweiten NAND-Gatter 212 des ersten Schaltungsteils ausgegebene Signal (HIGH) und ist mit seinem zweiten Eingang 13 fest mit der Betriebsspannung verbunden. Das vierte XOR-Gatter 514 fungiert hier als Inverter, seine Ausgabe ist im Empfangsmodus also LOW. Der Vorteil der Verwendung eines XOR-Gatters 514 an dieser Stelle ist wiederum darin zu sehen, daß das ausgegebene Signal den gleichen Verzögerungen unterliegt wie das von den anderen XOR-Gattern 213, 214, 513 ausgegebene Signal, wobei auch hier andere Schaltungsvarianten dem Fachmann ohne weiteres unmittelbar ersichtlich sind.
Die Ausgänge 8 und 11 der XOR-Gatter 513, 514 haben somit im Empfangsmodus ebenfalls verschiedene Pegel, und es gelten für das Verhalten des zweiten I/O-Anschlusses 506 die für den I/O-Anschluß 204 im Zusammenhang mit 2 gemachten Ausführungen.
Auch die zweite Übertragungsleitung 560, die im vorliegenden Fall eine – wenigstens näherungsweise – rein resistive Impedanz von 50 Ω aufweist, ist somit an der Senke (d. h. empfängerseitig) angepaßt.
Sendemodus
Im Sendemodus liegt am ersten Anschluß 201 ein HIGH-Signal an. Die Funktion des ersten Schaltungsteils ist wiederum wie vorstehend mit Bezug auf 2 beschrieben. Der zweite Schaltungsteil empfängt dieses HIGH-Signal an beiden Eingängen des UND-Gatters 511, dessen Ausgabe daher ein HIGH-Signal ist, welches am ersten Eingang 10 des dritten XOR-Gatters 513 anliegt.
Beide XOR-Gatter 513, 514 des zweiten Schaltungsteils empfangen an jeweils einem Eingang 9, 12 die Ausgabe des zweiten NAND-Gatters 212, dessen Ausgabe invertiert dem TXD-Signal am zweiten Anschluß 202 folgt. Das vierte XOR-Gatter 514 invertiert dieses Signal erneut, so daß am Ausgang 11 des vierten XOR-Gatters das nichtinvertierte TXD-Signal ausgegeben wird. Gleiches gilt auch für den Ausgang 8 des dritten XOR-Gatters, da im Sendemodus dessen erster Eingang 10 ebenfalls konstant ein HIGH Signal aufweist.
Die Ausgänge 8 und 11 der XOR-Gatter 513, 514 haben somit – wie auch die Ausgänge 3 und 6 der XOR-Gatter 213, 214 – im Sendemodus stets identische Pegel. Am zweiten I/O-Anschluß 506 stellt sich daher vermittels der Widerstände R1 und R2 531, 532 ein HIGH-Pegel bei einem HIGH-Signal am TXD-Anschluß 202 ein und ein LOW-Pegel bei einem LOW-Signal am TXD-Anschluß 202 – gerade invers zum Verhalten des ersten I/O-Anschlusses 204. Der sich aus Sicht der zweiten Übertragungsleitung 560 am I/O-Anschluß 506 ergebende Quellwiderstand entspricht im wesentlichen der Parallelschaltung der beiden Widerstände R1, R2 und hat einen Wert von R_q = 50 Ω im vorliegenden Ausführungsbeispiel. Die zweite Übertragungsleitung 560, die im vorliegenden Fall eine – wenigstens näherungsweise – rein resistive Impedanz von 50 Ω aufweist ist somit an der Quelle (d. h. senderseitig) angepaßt.
Durch einen Abschluß der Übertragungsleitungen 240, 560 am anderen Ende mit einem Abschlußwiderstand R_a = 50 Ω, beispielsweise durch eine identisch aufgebaute Schaltung 500', die im Empfangsmodus arbeitet, wird durch die sich ergebenden Spannungsteiler der Spannungswert auf zulässige Werte gemäß JEDEC SSTL 2 Tabellen 4 und 5 heruntergeteilt.
In vorteilhafter Weise benötigt die Anordnung gemäß 5 weder eine Terminierungsspannung noch eine Referenzspannung, um übertragene Daten zuverlässig zu detektieren, und der Wechselspannungshub auf dem Massenetz bzw. dem Versorgungsspannungsnetz ist wesentlich geringer gegenüber der Anordnung in 3. Auch für die Anordnung nach 5 gilt, daß beide Übertragungsleitungen 240, 560 zu jedem Zeitpunkt beidseitig abgeschlossen sind. Für die sich im Betrieb einstellenden Pegel für HIGH und LOW gelten die Ausführungen zu 3 entsprechend.
Auch die Sendempfängerschaltungen 500, 500' gemäß 5 können um eine Schaltung ergänzt werden, die eine Zustandserkennung (frei/belegt) der Übertragungsleitungen 240, 560 liefert und einen asynchronen Betrieb des in 5 dargestellten Systems ermöglicht.
6 zeigt eine beispielhafte Schaltung 600 zur Zustandserkennung (frei/belegt) der Übertragungsleitung, die im Wesentlichen aus je einer Schaltung 400 gemäß 4 für jede der beiden Übertragungsleitungen besteht. Schaltung 600 verfügt über einen ersten Anschluß 601 zum Ankoppeln an die erste Übertragungsleitung, einen zweiten Anschluß 602 zur Ausgabe eines Frei/Belegt-Signals (BUSY) und einen dritten Anschluß 603 Ankoppeln an die zweite Übertragungsleitung. Das über die Übertragungsleitungen empfangene Signal wird je einem Fensterkomparator zugeführt, der aus zwei Komparatoren 621, 622 bzw. 623, 624 besteht und deren obere Schaltpunkte zwischen dem minimal zulässigen Spannungswert für "HIGH" auf den Übertragungsleitungen und der halben Betriebsspannung liegen und deren untere Schaltpunkte zwischen der halben Betriebsspannung und dem maximal zulässigen Spannungswert für "LOW" auf den Übertragungsleitungen liegen. Wiederum kann anhand des maximal zulässigen Spannungswerts für "LOW" und des minimal zulässigen Spannungswerts für "HIGH" auf einfache Weise die Dimensionierung von drei Widerständen 611, 612, 613 erfolgen, die als Spannungsteiler die Referenzspannungen für die Komparatoren 621, 622 und die Komparatoren 623, 624 liefern.
Das Verhalten der Schaltung entspricht dem der mit Bezug auf 4 beschriebenen Schaltung 400 mit dem Unterschied, daß die Ausgaben aller vier Komparatoren 621–624 mit einem Vierfach-NAND-Gatter 630 zum BUSY-Ausgabesignal verknüpft werden. Anstelle des Vierfach-NAND-Gatters stehen dem Fachmann natürlich zahlreiche Schaltungsvarianten mit äquivalenter logischer Funktion zur Verfügung, die aus mehreren der gebräuchlicheren Gatter mit je nur zwei Eingängen aufgebaut sind.
Die erfindungsgemäßen bidirektionalen Datenübertragungssysteme gemäß 3 und 5 können auf einfache Weise zu Bussystemen erweitert werden.
Für ein nicht-differentielles Übertragungssystem gemäß 3 kann ein beispielhaft in 7 dargestellter Sendeempfänger 700 genutzt werden, um weitere Datenquellen/senken mit der Übertragungsleitung zu verbinden. Sendeempfänger 700 weist wiederum einen ersten Anschluß 701 zum Einspeisen eines Senden/Empfangen-Auswahlsignals, einen zweiten Anschluß 702 zum Einspeisen eines zu übertragenden Datensignals, einen dritten Anschluß 703 zum Ausgeben eines Datensignals, einen vierten Anschluß 704 zum Ankoppeln der Schaltung 700 an die (einzige) Übertragungsleitung 240, und einen fünften Anschluß 705 zum Einspeisen der Referenzspannung V_ref auf.
Der Einfügepunkt der Schaltung 700 in das Übertragungssystem ist längs der Übertragungsleitung 240. Das Datensignal muß daher in beide Teilleitungen gesendet werden. Der wirksame Widerstand setzt sich somit zusammen aus einer Parallelschaltung zweier Leitungsstücke mit jeweils dem Leitungswiderstand (hier: 50 Ω) zusammen und entspricht daher dem halben Leitungswiderstand (hier: 25 Ω). Der Quellwiderstand ist gleich dem halben Leitungswiderstand zu wählen, um bestmögliche Anpassung zu erreichen.
7 zeigt die in zwei Teilstücke 240a und 240b aufgeteilte Übertragungsleitung 240 aus 3. Mit dieser gekoppelt ist der I/O-Anschluß 704 der Schaltung 700, der schaltungsintern mit dem invertierenden Eingang eines Komparators 720 gekoppelt ist, da die TXD-Signale im System aus 3 invertiert auf der Übertragungsleitung 240 übertragen werden. Der nichtinvertierende Eingang des Komparators 720 ist mit der Referenzspannung gekoppelt. Die Beschaltung des Komparators 720 ist daher identisch zur Beschaltung des Komparators 220 aus 2, so daß für seine Funktion das dort Beschriebene gilt.
Für den Senderteil der Schaltung 700 wird ein invertierender Tristate-Treiber 711 vorgesehen, welcher über einen Widerstand 730, dessen Dimensionierung vorstehend erläutert wurde, mit dem I/O-Anschluß 704 verbunden ist und welcher über das am REC/TRAN-Anschluß 701 anliegende Signal entweder hochohmig gesteuert wird (im Fall REC/TRAN = LOW, d. h. Schaltung im Empfangsmodus) oder das am TXD-Anschluß 702 anliegende Signal invertiert ausgibt (im Fall REC/TRAN = HIGH, d. h. Schaltung im Sendemodus). Ein geeigneter Treiber zum Einsatz in dieser Schaltung ist z. B. der Baustein 74HC240.
Für ein differentielles Übertragungssystem gemäß 5 kann ein beispielhaft in 8 dargestellter Sendeempfänger 800 genutzt werden, um weitere Datenquellen/senken mit der Übertragungsleitung zu verbinden. Sendeempfänger 800 weist wiederum einen ersten Anschluß 801 zum Einspeisen eines Senden/Empfangen-Auswahlsignals, einen zweiten Anschluß 802 zum Einspeisen eines zu übertragenden Datensignals, einen dritten Anschluß 803 zum Ausgeben eines Datensignals, einen vierten Anschluß 804 zum Ankoppeln der Schaltung 800 an die erste Übertragungsleitung 240 und einen fünften Anschluß 806 zum Ankoppeln der Schaltung 800 an die zweite Übertragungsleitung 560 auf.
Für die Einfügepunkt der Schaltung 800 in die Übertragungsleitungen und die Dimensionierung der Quellwiderstände gelten die entsprechenden Ausführungen zu 7.
7 zeigt die in zwei Teilstücke 240a und 240b aufgeteilte erste Übertragungsleitung 240 aus 5. Mit dieser gekoppelt ist der erste I/O-Anschluß 804 der Schaltung 800, der schaltungsintern mit dem invertierenden Eingang eines Komparators 820 gekoppelt ist, da die TXD-Signale auf der ersten Übertragungsleitung 240 im System aus 5 invertiert übertragen werden. Der nichtinvertierende Eingang des Komparators 820 ist mit über den zweiten I/O-Anschluß 806 mit der zweiten Übertragungsleitung 560 gekoppelt, über welche die TXD-Signale nichtinvertiert übertragen werden. Die Beschaltung des Komparators 820 ist daher identisch zur Beschaltung des Komparators 220 aus 5, so daß für seine Funktion das dort Beschriebene gilt.
Für den Senderteil der Schaltung 800 wird ein invertierender Tristate-Treiber 811 vorgesehen, welcher über einen Widerstand 830 mit dem ersten I/O-Anschluß 804 verbunden ist und das am TXD-Anschluß 802 anliegende Signal invertiert über die erste Übertragungsleitung 240 ausgibt (im Fall REC/TRAN = HIGH, d. h. Schaltung im Sendemodus). Ein zweiter, nichtinvertierenden Tristate-Treiber 812 ist vorgesehen, welcher über einen Widerstand 831 mit dem zweiten I/O-Anschluß 806 verbunden ist und das am TXD-Anschluß 802 anliegende Signal nichtinvertiert über die zweite Übertragungsleitung 560 ausgibt (im Fall REC/TRAN = HIGH, d. h. Schaltung im Sendemodus). Ist die Schaltung im Empfangsmodus (REC/TRAN = LOW), so werden die Ausgänge der Treiber 811, 812 hochohmig gesteuert.
Natürlich können in ein Übertragungssystem gemäß 3 bzw. 5 mehrere Sendeempfänger gemäß 7 bzw. 8 eingefügt werden.
Mit den vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnungen ist es möglich, digitale Übertragungsstrecken anwendungsgerecht aufzubauen. Ein entsprechend mehrfach wiederholtes bidirektionales Übertragungssystem gemäß 3 oder 5 kann vorteilhaft verwendet werden, die Verbindungen zwischen einem Mikroprozessor und einem externen Speicher dahingehend zu optimieren, daß auf denselben Leitungen Adressen und Daten übertragen werden. Dies reduziert die insgesamt erforderliche Leitungsanzahl erheblich. Die differentielle Ausgestaltung gemäß 5 erlaubt dabei Übertragungsraten, die nur noch durch die verwendete Logik und die HF-Eigenschaften der Übertragungsleitungen bzw. deren Träger begrenzt sind.

Claims

Sendeempfängerschaltung (200), umfassend: – einen ersten Anschluß (201) zum Einspeisen eines Senden/Empfangen-Auswahlsignals; – einen zweiten Anschluß (202) zum Einspeisen eines zu übertragenden Datensignals; – einen dritten Anschluß (203) zum Ausgeben eines Datensignals; – einen vierten Anschluß (204) für eine Übertragungsleitung (240); und – Schaltungsmittel (211, 212, 213, 214, 220, 231, 232), die: – ansprechend auf ein Empfangen-Signal am ersten Anschluß (201) am vierten Anschluß (204) eine Spannung bereitstellen, die ungefähr der halben Betriebsspannung entspricht, wobei der am vierten Anschluß wirksame Abschlußwiderstand ungefähr dem Widerstand der Übertragungsleitung entspricht, um eine empfängerseitige Leitungsanpassung zu erreichen und wobei ein über die Übertragungsleitung (240) empfangenes Signal ausgewertet und am dritten Anschluß (203) ausgegeben wird; und – ansprechend auf ein Senden-Signal am ersten Anschluß (201) am vierten Anschluß (204) eine ungefähr der Betriebsspannung entsprechende Spannung bereitstellen, falls am zweiten Anschluß (202) ein LOW-Signal eingespeist wird und am vierten Anschluß (204) eine Spannung bereitstellen, die ungefähr dem Massepegel entspricht, falls am zweiten Anschluß (202) ein HIGH-Signal eingespeist wird, wobei der wirksame Quellwiderstand in beiden Fällen ungefähr dem Widerstand der Übertragungsleitung (240) entspricht, um eine senderseitige Leitungsanpassung zu erreichen.
Sendeempfängerschaltung (200) nach Anspruch 1, deren Schaltungsmittel folgendes aufweisen: – eine erste Logikschaltung (211) zum Invertieren des Senden/Empfangen-Auswahlsignals; – eine zweite Logikschaltung (212) zum NAND-Verknüpfen des Senden/Empfangen-Auswahlsignals mit dem zu übertragenden Datensignal; – eine dritte Logikschaltung (213) zum XOR-Verknüpfen der Ausgabe der ersten Logikschaltung (211) mit der Ausgabe der zweiten Logikschaltung (212); – eine vierte Logikschaltung (214) zum Weiterreichen der Ausgabe der zweiten Logikschaltung (212); – eine Komparatorschaltung (220), die das am vierten Anschluß (204) anliegende Signal mit einer Referenzspannung vergleicht und am dritten Anschluß (203) einen HIGH-Pegel ausgibt, wenn das am vierten Anschluß (204) anliegende Signal den Wert "LOW" repräsentiert und am dritten Anschluß (203) einen LOW-Pegel ausgibt, wenn das am vierten Anschluß (204) anliegende Signal den Wert "HIGH" repräsentiert; sowie – einen ersten Widerstand (231), der den Ausgang der dritten Logikschaltung (213) mit dem vierten Anschluß (204) verbindet und – einen zweiten Widerstand (232), der den Ausgang der vierten Logikschaltung (214) mit dem vierten Anschluß (204) verbindet.
Sendeempfängerschaltung (200) nach Anspruch 2, bei der die Widerstandswerte des ersten und zweiten Widerstands (231, 232) ungefähr gleich sind.
Sendeempfängerschaltung (200) nach Anspruch 3, bei der die Widerstandswerte des ersten und zweiten Widerstands (231, 232) ungefähr dem Doppelten des Widerstandswertes der Übertragungsleitung (240) entsprechen.
Sendeempfängerschaltung (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die einen fünften Anschluß (205) zum Einspeisen einer Referenzspannung aufweist.
Sendeempfängerschaltung (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die zusätzliche Schaltungsmittel (400) aufweist, die erfassen, ob der Zustand der Übertragungsleitung (240) "belegt" oder "frei" ist und diesen Zustand über einen sechsten Anschluß (402) ausgeben.
Sendeempfängerschaltung (200) nach Anspruch 6, deren Schaltungsmittel (400) zum Erfassen, ob der Zustand der Übertragungsleitung "belegt" oder "frei" ist, einen Fensterkomparator aufweist, dessen oberer Schaltpunkt zwischen dem minimal zulässigen Spannungswert für "HIGH" auf der Übertragungsleitung und der halben Betriebsspannung liegt und dessen unterer Schaltpunkt zwischen der halben Betriebsspannung und dem maximal zulässigen Spannungswert für "LOW" auf der Übertragungsleitung (240) liegt.
Sendeempfängerschaltung (700), umfassend: – einen ersten Anschluß (701) zum Einspeisen eines Senden/Empfangen-Auswahlsignals; – einen zweiten Anschluß (702) zum Einspeisen eines zu übertragenden Datensignals; – einen dritten Anschluß (703) zum Ausgeben eines Datensignals; – einen vierten Anschluß (704) für eine Übertragungsleitung (240); und – Schaltungsmittel (711, 720, 730), die: – ansprechend auf ein Empfangen-Signal am ersten Anschluß (701) am vierten Anschluß (704) einen hochohmigen Zustand herstellen und ein über die Übertragungsleitung (240) empfangenes Signal auswerten und am dritten Anschluß ausgeben (703); und – ansprechend auf ein Senden-Signal am ersten Anschluß (701) am vierten Anschluß (704) eine ungefähr der Betriebsspannung entsprechende Spannung bereitstellen, falls am zweiten Anschluß (702) ein LOW-Signal eingespeist wird und am vierten Anschluß (704) eine Spannung bereitstellen, die ungefähr dem Massepegel entspricht, falls am zweiten Anschluß (702) ein HIGH-Signal eingespeist wird, wobei Wert des wirksamen Quellwiderstandes in beiden Fällen ungefähr dem halben Wert des Widerstand der Übertragungsleitung (240) entspricht, um eine senderseitige Leitungsanpassung zu erreichen.
Sendeempfängerschaltung nach Anspruch 8, deren Schaltungsmittel folgendes aufweisen: – eine invertierende Treiberschaltung (711) mit Tristate-Ausgang zum invertierten Ausgeben des zu übertragenden Datensignal unter Tristate-Steuerung des Senden/Empfangen-Auswahlsignals; – eine Komparatorschaltung (720), die das am vierten Anschluß (704) anliegende Signal mit einer Referenzspannung vergleicht und am dritten Anschluß (703) einen HIGH-Pegel ausgibt, wenn das am vierten Anschluß (704) anliegende Signal den Wert "LOW" repräsentiert und am dritten Anschluß (703) einen LOW-Pegel ausgibt, wenn das am vierten Anschluß (704) anliegende Signal den Wert "HIGH" repräsentiert; sowie – einen Widerstand (730), der den Ausgang der Treiberschaltung (711) mit dem vierten Anschluß (704) verbindet.
Sendeempfängerschaltung (700) nach Anspruch 9, bei der der Wert des Widerstands (730) ungefähr der Hälfte des Widerstandswertes der Übertragungsleitung (240) entspricht.
Sendeempfängerschaltung (700) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, die einen fünften Anschluß (705) zum Einspeisen einer Referenzspannung aufweist.
Sendeempfängerschaltung (700) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, die zusätzliche Schaltungsmittel (400) aufweist, die erfassen, ob der Zustand der Übertragungsleitung (240) "belegt" oder "frei" ist und diesen Zustand über einen sechsten Anschluß (402) ausgeben.
Sendeempfängerschaltung (700) nach Anspruch 12, deren Schaltungsmittel (400) zum Erfassen, ob der Zustand der Übertragungsleitung (240) "belegt" oder "frei" ist, einen Fensterkomparator aufweist, dessen oberer Schaltpunkt zwischen dem minimal zulässigen Spannungswert für "HIGH" auf der Über cragungsleitung und der halben Betriebsspannung liegt und dessen unterer Schaltpunkt zwischen der halben Betriebsspannung und dem maximal zulässigen Spannungswert für "LOW" auf der Übertragungsleitung (240) liegt.
Datenübertragungssystem, umfassend eine Übertragungsleitung (240) und zwei Sendeempfängerschaltungen (200, 200') nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Datenübertragungssystem nach Anspruch 14, welches zusätzlich eine oder mehrere Sendeempfängerschaltungen (700) nach einem der Ansprüche 8 bis 13 aufweist.
Sendeempfängerschaltung (500), umfassend: – einen ersten Anschluß (501) zum Einspeisen eines Senden/Empfangen-Auswahlsignals; – einen zweiten Anschluß (502) zum Einspeisen eines zu übertragenden Datensignals; – einen dritten Anschluß (503) zum Ausgeben eines Datensignals; – einen vierten Anschluß (504) für eine erste Übertragungsleitung (240); – einen fünften Anschluß (506) für eine zweite Übertragungsleitung (560); und – Schaltungsmittel (211, 212, 213, 214, 511, 513, 514, 231, 232, 531, 532, 220), die: – ansprechend auf ein Empfangen-Signal am ersten Anschluß (501) am vierten Anschluß (504) und am fünften Anschluß (506) eine Spannung bereitstellen, die ungefähr der halben Betriebsspannung entspricht, wobei der am vierten Anschluß (504) wirksame Abschlußwiderstand ungefähr dem Widerstand der ersten Übertragungsleitung (240) entspricht, um eine empfängerseitige Leitungsanpassung zu erreichen, wobei der am fünften Anschluß (506) wirksame Abschlußwiderstand ungefähr dem Widerstand der zweiten Übertragungsleitung (560) entspricht, um eine empfängerseitige Leitungsanpassung zu erreichen, und wobei die über die Übertragungsleitungen (240, 560) empfangenen Sig nale ausgewertet werden und als empfangenes Datensignal am dritten Anschluß (503) ausgegeben werden; und – ansprechend auf ein Senden-Signal am ersten Anschluß (501) am vierten Anschluß (504) eine ungefähr der Betriebsspannung entsprechende Spannung bereitstellen und am fünften Anschluß (506) eine ungefähr dem Massepegel entsprechende Spannung bereitstellen, falls am zweiten Anschluß (502) ein LOW-Signal eingespeist wird und am vierten Anschluß (504) eine ungefähr dem Massepegel entsprechende Spannung bereitstellen und am fünften Anschluß (506) eine ungefähr der Betriebsspannung entsprechende Spannung bereitstellen, falls am zweiten Anschluß (502) ein HIGH-Signal eingespeist wird, wobei die wirksamen Quellwiderstände jeweils ungefähr dem Widerstand der entsprechenden Übertragungsleitung (240, 560) entspricht, um eine senderseitige Leitungsanpassung zu erreichen.
Sendeempfängerschaltung (500) nach Anspruch 16, deren Schaltungsmittel folgendes aufweisen: – eine erste Logikschaltung (211) zum Invertieren des Senden/Empfangen-Auswahlsignals; – eine zweite Logikschaltung (212) zum NAND-Verknüpfen des Senden/Empfangen-Auswahlsignals mit dem zu übertragenden Datensignal; – eine dritte Logikschaltung (213) zum XOR-Verknüpfen der Ausgabe der ersten Logikschaltung (211) mit der Ausgabe der zweiten Logikschaltung (212); – eine vierte Logikschaltung (214) zum Weiterreichen der Ausgabe der zweiten Logikschaltung (212); – eine fünfte Logikschaltung (511) zum Weiterreichen des Senden/Empfangen-Auswahlsignals; – eine sechste Logikschaltung (513) zum XOR-Verknüpfen der Ausgabe der fünften Logikschaltung (511) mit der Ausgabe der zweiten Logikschaltung (212); – eine siebte Logikschaltung (514) zum Invertieren der Ausgabe der zweiten Logikschaltung (212); – eine Komparatorschaltung (220), die das am vierten Anschluß (204) anliegende Signal mit dem am fünften Anschluß (506) an liegenden Signal vergleicht und am dritten Anschluß (203) einen LOW-Pegel ausgibt, wenn das am vierten Anschluß (204) anliegende Signal den Wert "HIGH" und das am fünften Anschluß (506) anliegende Signal den Wert "LOW" repräsentiert und am dritten Anschluß (203) einen HIGH-Pegel ausgibt, wenn das am vierten Anschluß (204) anliegende Signal den Wert "LOW" und das am fünften Anschluß (506) anliegende Signal den Wert "HIGH" repräsentiert; sowie – einen ersten Widerstand (231), der den Ausgang der dritten Logikschaltung (213) mit dem vierten Anschluß (204) verbindet, – einen zweiten Widerstand (232), der den Ausgang der vierten Logikschaltung (214) mit dem vierten Anschluß (204) verbindet, – einen dritten Widerstand (531), der den Ausgang der sechsten Logikschaltung (513) mit dem fünften Anschluß (506) verbindet, und – einen vierten Widerstand (532), der den Ausgang der siebten Logikschaltung (514) mit dem fünften Anschluß (506) verbindet.
Sendeempfängerschaltung (500) nach Anspruch 17, bei der die Widerstandswerte des ersten, zweiten, dritten und vierten Widerstands (231, 232, 531, 532) ungefähr gleich sind.
Sendeempfängerschaltung (500) nach Anspruch 18, bei der die Widerstandswerte ungefähr dem Doppelten des Widerstandswertes der Übertragungsleitungen (240, 560) entsprechen.
Sendeempfängerschaltung (500) nach einem der Ansprüche 16 bis 19, die zusätzliche Schaltungsmittel (600) aufweist, die erfassen, ob der Zustand der Übertragungsleitungen (240, 560) "belegt" oder "frei" ist und diesen Zustand über einen sechsten Anschluß (602) ausgeben.
Sendeempfängerschaltung (500) nach Anspruch 20, deren Schaltungsmittel (600) zum Erfassen, ob der Zustand der Übertragungsleitungen (240, 560) "belegt" oder "frei" ist, für jede der beiden Übertragungsleitungen (240, 560) je einen Fensterkomparator aufweist, dessen oberer Schaltpunkt zwischen dem minimal zulässigen Spannungswert für "HIGH" auf den Übertragungsleitungen (240, 560) und der halben Betriebsspannung liegt und dessen unterer Schaltpunkt zwischen der halben Betriebsspannung und dem maximal zulässigen Spannungswert für "LOW" auf den Übertragungsleitungen (240, 560) liegt.
Sendeempfängerschaltung (800), umfassend: – einen ersten Anschluß (801) zum Einspeisen eines Senden/Empfangen-Auswahlsignals; – einen zweiten Anschluß (802) zum Einspeisen eines zu übertragenden Datensignals; – einen dritten Anschluß (803) zum Ausgeben eines Datensignals; – einen vierten Anschluß (804) für eine erste Übertragungsleitung (240); – einen fünften Anschluß (806) für eine zweite Übertragungsleitung (560); und – Schaltungsmittel (811, 812, 820, 830, 831), die: – ansprechend auf ein Empfangen-Signal am ersten Anschluß (801) am vierten und fünften Anschluß (804, 806) jeweils einen hochohmigen Zustand herstellen und die über die Übertragungsleitungen (240, 560) empfangenen Signale auswerten und als empfangenes Datensignal am dritten Anschluß (803) ausgeben; und – ansprechend auf ein Senden-Signal am ersten Anschluß (801) am vierten Anschluß (804) eine ungefähr der Betriebsspannung entsprechende Spannung und am fünften Anschluß (806) eine ungefähr dem Massepegel entsprechende Spannung bereitstellen, falls am zweiten Anschluß (802) ein LOW-Signal eingespeist wird und am vierten Anschluß (804) eine ungefähr dem Massepegel entsprechende Spannung und am fünften Anschluß (806) eine ungefähr der Betriebsspannung entsprechende Spannung bereitstellen, falls am zweiten Anschluß (802) ein HIGH-Signal eingespeist wird, wobei Wert der wirksamen Quellwiderstände jeweils ungefähr dem halben Wert des Widerstand der entsprechenden Übertragungsleitung (240, 560) entspricht, um eine senderseitige Leitungsanpassung zu erreichen.
Sendeempfängerschaltung (800) nach Anspruch 22, deren Schaltungsmittel folgendes aufweisen: – eine invertierende Treiberschaltung (811) mit Tristate-Ausgang zum invertierten Ausgeben des zu übertragenden Datensignal unter Tristate-Steuerung des Senden/Empfangen-Auswahlsignals; – eine nichtinvertierende Treiberschaltung (812) mit Tristate-Ausgang zum invertierten Ausgeben des zu übertragenden Datensignal unter Tristate-Steuerung des Senden/Empfangen-Auswahlsignals; – eine Komparatorschaltung (820), die das am vierten Anschluß (804) anliegende Signal dem am fünften Anschluß (806) anliegenden Signal vergleicht und am dritten Anschluß (803) einen LOW-Pegel ausgibt, wenn das am vierten Anschluß (804) anliegende Signal den Wert "HIGH" und das am fünften Anschluß (806) anliegende Signal den Wert "LOW" repräsentiert und am dritten Anschluß (803) einen HIGH-Pegel ausgibt, wenn das am vierten Anschluß (804) anliegende Signal den Wert "LOW" und das am fünften Anschluß (805) anliegenden Signal den Wert "HIGH" repräsentiert; sowie – einen ersten Widerstand (830), der den Ausgang der invertierenden Treiberschaltung (811) mit dem vierten Anschluß (804) verbindet, und – einen zweiten Widerstand (831), der den Ausgang der nichtinvertierenden Treiberschaltung (812) mit dem fünften Anschluß (806) verbindet.
Sendeempfängerschaltung (800) nach Anspruch 23, bei der die Werte der Widerstände (830, 831) ungefähr der Hälfte des Widerstandswertes der Übertragungsleitungen (240, 560) entsprechen.
Sendeempfängerschaltung (800) nach einem der Ansprüche 22 bis 24, die zusätzliche Schaltungsmittel (600) aufweist, die erfassen, ob der Zustand der Übertragungsleitungen (240, 560) "belegt" oder "frei" ist und diesen Zustand über einen sechsten Anschluß (602) ausgeben.
Sendeempfängerschaltung (800) nach Anspruch 25, deren Schaltungsmittel (600) zum Erfassen, ob der Zustand der Übertragungsleitungen (240, 560) "belegt" oder "frei" ist, für jede der beiden Übertragungsleitungen (240, 560) je einen Fensterkomparator aufweist, dessen oberer Schaltpunkt zwischen dem minimal zulässigen Spannungswert für "HIGH" auf den Übertragungsleitungen (240, 560) und der halben Betriebsspannung liegt und dessen unterer Schaltpunkt zwischen der halben Betriebsspannung und dem maximal zulässigen Spannungswert für "LOW" auf den Übertragungsleitungen (240, 560) liegt.
Datenübertragungssystem, umfassend zwei Übertragungsleitungen (240, 560) und zwei Sendeempfängerschaltungen (500, 500') nach einem der Ansprüche 16 bis 21.
Datenübertragungssystem nach Anspruch 28, welches zusätzlich eine oder mehrere Sendeempfängerschaltungen (800) nach einem der Ansprüche 22 bis 26 aufweist.