特許 6576630 データバスのキャパシタンス値を判定する方法および制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6576630

(24)【登録日】2019年8月30日

(45)【発行日】2019年9月18日

(54)【発明の名称】データバスのキャパシタンス値を判定する方法および制御装置

(51)【国際特許分類】

   G01R 27/26 20060101AFI20190909BHJP

【ＦＩ】

   G01R27/26 C

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-252809(P2014-252809)

(22)【出願日】2014年12月15日

(65)【公開番号】特開2015-118090(P2015-118090A)

(43)【公開日】2015年6月25日

【審査請求日】2017年11月23日

(31)【優先権主張番号】10 2013 226 642.1

(32)【優先日】2013年12月19日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】591245473

【氏名又は名称】ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100177839

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 玲児

(74)【代理人】

【識別番号】100172340

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 始

(72)【発明者】

【氏名】マッソウド・モメーニ

(72)【発明者】

【氏名】ギュンター・ヴァイス

(72)【発明者】

【氏名】マティアス・ジームス

(72)【発明者】

【氏名】ティモ・ヴァイス

【審査官】 青木 洋平

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０６２２６３５６（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開平０７−０９８３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１１９４８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２０７５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４６３４９６４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ２７／００−２７／３２

Ｇ０１Ｒ ３１／０２−３１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

データバス（１０２）のキャパシタンス値を判定する方法（２００）において、前記方法（２００）は、
制御装置（１００）におけるインターフェース（１０４）が、前記データバス（１０２）の同期化パルス（１１０）のスケーリング係数（１０８）を読み取る読取ステップ（２０２）と、
前記制御装置（１００）における負荷キャパシタンスを決定する装置（１０６）が、前記スケーリング係数（１０８）とキャパシタンス値との間の関連性を示す表である処理規則とを利用し、前記スケーリング係数（１０８）からキャパシタンス値を決定する決定ステップ（２０４）とを有し、
前記同期化パルス（１１０）は、同期化パルスジェネレータ（１２６）から前記データバス（１０２）に提供されるバス電流（４００）を含み、
前記バス電流（４００）は離散した数の段階により構成され、前記段階の段階高さ（４１２）は、所定の段階高さと前記スケーリング係数（１０８）との乗算から算出され、
前記バス電流（４００）により、前記データバス（１０２）のキャパシタンスに依存してバス電圧（４０２）が変化し、
前記バス電圧（４０２）の振幅（１１４）は、センサ（１２８）により前記データバス（１０２）で検知されるものであり、
前記方法（２００）は、
提供のステップと、検出のステップと、適合化のステップとを有しており、
前記提供のステップで、前記バス電流（４００）が、前記データバス（１０２）において定義されたパルス時間（４０４）で、前記同期化パルスジェネレータ（１２６）から前記データバス（１０２）に提供され、
前記検出のステップで、前記振幅（１１４）が前記データバス（１０２）において前記センサ（１２８）で検出され、
前記適合化のステップで、次回の提供のステップのために、前記振幅（１１４）と前記振幅（１１４）の目標値（１１６）との間の誤差（１２０）を利用し、前記振幅（１１４）を前記目標値（１１６）に合わせて保つように、前記振幅（１１４）が前記目標値（１１６）よりも小さいとき、前記スケーリング係数（１０８）が引き上げられ、前記振幅（１１４）が前記目標値（１１６）よりも大きいとき、前記スケーリング係数（１０８）が引き下げられるように、前記スケーリング係数（１０８）が適合化され、
前記読取のステップ（２０２）で、前記適合化のステップで適合化された前記スケーリング係数（１０８）をスケーリング係数（１０８）として読み取る、データバス（１０２）のキャパシタンス値を判定する方法。

【請求項2】

前記決定ステップ（２０４）で、前記データバス（１０２）の回線のキャパシタンスがキャパシタンス値として決定される、請求項１に記載の方法（２００）。

【請求項3】

前記決定ステップ（２０４）で、前記データバス（１０２）の受信器回路（３１６）の回路キャパシタンスがキャパシタンス値として決定される、請求項１または２に記載の方法（２００）。

【請求項4】

前記決定ステップ（２０４）で、前記データバス（１０２）の総キャパシタンスがキャパシタンス値として決定される、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法（２００）。

【請求項5】

データバス（１０２）のキャパシタンス値を判定するための制御システムであって、前記制御システムは、制御装置（１００）を備え、
前記制御装置（１００）におけるインターフェース（１０４）が、前記データバス（１０２）の同期化パルス（１１０）のスケーリング係数（１０８）を読み取る読取ステップ（２０２）と、
前記制御装置（１００）における負荷キャパシタンスを決定する装置（１０６）が、前記スケーリング係数（１０８）とキャパシタンス値との間の関連性を示す表である処理規則を利用し、前記スケーリング係数（１０８）からキャパシタンス値を決定する決定ステップ（２０４）とが実行可能に構成されてなり、
前記同期化パルス（１１０）は、同期化パルスジェネレータ（１２６）から前記データバス（１０２）に提供されるバス電流（４００）を含み、
前記バス電流（４００）は離散した数の段階により構成され、前記段階の段階高さ（４１２）は、所定の段階高さと前記スケーリング係数（１０８）との乗算から算出され、
前記バス電流（４００）により、前記データバス（１０２）のキャパシタンスに依存してバス電圧（４０２）が変化し、
前記バス電圧（４０２）の振幅（１１４）は、センサ（１２８）により前記データバス（１０２）で検知されるものであり、
前記制御システムは、
提供のステップと、検出のステップと、適合化のステップが実行可能に構成されてなり、
前記提供のステップで、前記バス電流（４００）が、前記データバス（１０２）において定義されたパルス時間（４０４）で、前記同期化パルスジェネレータ（１２６）から前記データバス（１０２）に提供され、
前記検出のステップで、前記振幅（１１４）が前記データバス（１０２）において前記センサ（１２８）で検出され、
前記適合化のステップで、次回の提供のステップのために、前記振幅（１１４）と前記振幅（１１４）の目標値（１１６）との間の誤差（１２０）を利用し、前記振幅（１１４）を前記目標値（１１６）に合わせて保つように、前記振幅（１１４）が目標値（１１６）よりも小さいとき、前記スケーリング係数（１０８）が引き上げられ、前記振幅（１１４）が前記目標値（１１６）よりも大きいとき、前記スケーリング係数（１０８）が引き下げられるように、前記スケーリング係数（１０８）が適合化され、
前記読取のステップ（２０２）で、前記適合化のステップで適合化された前記スケーリング係数（１０８）をスケーリング係数（１０８）として読み取る様構成されてなる制御システム。

【請求項6】

請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法を実施するためのコンピュータプログラムが記録された記録媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、データバスのキャパシタンス値を判定する方法、これに対応する制御装置、ならびにこれに対応するコンピュータプログラム製品に関する。

【背景技術】

【0002】

電子装置生産において実装された配線板の検査をするために、特に、いわゆるインサーキットテスト（ＩＣＴ）を適用することができる。

【発明の概要】

【0003】

以上を背景としたうえで、ここで提案される取り組みにより、データバスのキャパシタンス値を判定する方法、さらにはこの方法を適用する制御装置、ならびに最後にこれに対応するコンピュータプログラム製品がそれぞれ主請求項に基づいて提案される。好ましい実施形態は、それぞれの従属請求項および以下の説明から明らかとなる。

【0004】

全体としてのデータバスは、可変の個数のクライアントおよび／または可変の長さで作動させることができる。その結果として、システム全体の電気キャパシタンスの大幅な変化が生じる。データバスでの情報の送信および／または受信を時間的に同期化するために、同期化パルスを利用することができる。許容範囲内にある振幅で同期化パルスを発信するために、同期化パルスについて送信エネルギーを適合化することが必要である。この適合化は、スケーリング係数を利用したうえで行うことができる。このようにスケーリング係数は、データバスを作動させるために必要とされる。

【0005】

必要な送信エネルギーは、システム全体の電気キャパシタンスに依存して決まるので、スケーリング係数は、キャパシタンスを表す目安となる。このようにスケーリング係数は、キャパシタンスを決定するために利用することができる。

【0006】

もともと存在しているスケーリング係数を利用したうえでキャパシタンスを決定することで、キャパシタンスを決定する他の方法および装置を省略することができる。このような省略によってコストを削減することができる。スケーリング係数は動作が継続しているときに生じるので、キャパシタンスを動作中に決定することができる。それにより、データバスでの変化に対して直接的に対応することができる。

【0007】

データバスのキャパシタンス値を判定する方法が提案され、この方法は次の各ステップを有している：

【0008】

データバスの同期化パルスのスケーリング係数を読み取る；および

【0009】

スケーリング係数と処理規則とを利用したうえでキャパシタンス値を決定する。

【0010】

さらに、データバスのキャパシタンス値を判定する制御装置が提案され、この制御装置は次の各構成要件を有している：

【0011】

データバスの同期化パルスのスケーリング係数を読み取るためのインターフェース；および

【0012】

スケーリング係数と処理規則とを利用したうえでキャパシタンス値を決定するための装置。

【0013】

制御装置の形態の本発明のこのような実施態様によっても、本発明に課される課題を迅速かつ効率的に解決することができる。

【0014】

制御装置とは、本件においては、センサ信号を処理し、これに依存して制御信号および／またはデータ信号を出力する電気装置であると理解することができる。制御装置はハードウェアおよび／またはソフトウェアとして構成されていてよいインターフェースを有することができる。ハードウェアとしての構成では、インターフェースは、制御装置の多種多様な機能を含む、たとえばいわゆるシステムＡＳＩＣの一部であってよい。しかしながら、インターフェースが独自の集積回路であるか、または、少なくとも部分的に離散したデバイスから成り立っていることも可能である。ソフトウェアとしての構成では、インターフェースは、たとえばマイクロコントローラ上で他のソフトウェアモジュールと並存しているソフトウェアモジュールであってよい。

【0015】

キャパシタンス値とは、データバスの電気的、電子的な構成要素の、ならびにデータバスの電気回線の、電気キャパシタンスであると理解することができる。スケーリング係数は、同期化パルスを提供するにあたってエネルギー放出を適合化するための情報であってよい。同様にスケーリング係数は、同期化パルスを生成するための電流振幅を適合化するように構成されていてもよい。

【0016】

処理規則は、スケーリング係数とキャパシタンス値の間の関連性を表すことができる。処理規則は式として保存されていてよい。同様に、キャパシタンス値とスケーリング係数の値の組み合わせについての離散した値が、表として保存されていてもよい。処理規則により、キャパシタンス値を迅速かつ一義的に決定することができる。

【0017】

キャパシタンス値として、データバスのクライアントの負荷キャパシタンスを決定することができる。それにより、クライアントの電気的な機能をチェックすることができる。

【0018】

キャパシタンス値として、データバスの回線のキャパシタンスを決定することができる。それにより、たとえばデータバスの回線長さをチェックすることができる。

【0019】

キャパシタンス値として、データバスの受信器回路の回路キャパシタンスを決定することができる。それにより、受信器回路の電気的な機能をチェックすることができる。

【0020】

キャパシタンス値として、データバスの総キャパシタンスを決定することができる。それにより、システム全体の電気的な機能をチェックすることができる。

【0021】

本方法は、提供のステップと、検出のステップと、適合化のステップとを有することができる。提供のステップでは、同期化パルスをデータバスで定義されたパルス時間で、かつスケーリング係数を利用したうえで提供することができる。検出のステップでは、同期化パルスの振幅を検出することができる。適合化のステップでは、後続する提供のステップのために、振幅と振幅の目標値との間の誤差を利用したえでスケーリング係数を適合化することができ、そのようにして適合化されたスケーリング係数を得る。読取のステップでは、適合化されたスケーリング係数をスケーリング係数として読み取ることができる。負荷キャパシタンスを反復して決定することで、継続する動作中に、負荷キャパシタンスの変化に対して対応することができる。

【0022】

半導体メモリ、ハードディスクメモリ、光学メモリのような機械読取可能な担体に保存されていてよく、プログラム製品がコンピュータまたは装置で実行されたときに上に説明した実施形態のうちの１つに基づく方法を実施するために利用されるプログラムコードを有する、コンピュータプログラム製品も好ましい。

【0023】

次に、ここで提案される取り組みについて、添付の図面を参照しながら一例として詳しく説明する。図面は次のものを示している：

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施例に基づいてデータバスの負荷キャパシタンスを判定するための制御装置を示すブロック図である。

【図2】本発明の一実施例に基づいてデータバスの負荷キャパシタンスを判定する方法を示すフローチャートである。

【図3】同期化パルスを提供する装置を備える、データバスのための受信器を示す図である。

【図4】本発明の一実施例に基づく同期化パルス中におけるバス電圧とバス電流を示す図である。

【図5】データバスでの同期化パルスの形状と時間的挙動を示す図である。

【図6】データバスの負荷キャパシタンスに依存する、データバスでのさまざまに異なる同期化パルスを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本発明の好都合な実施例の以下の説明では、異なる図面に示されていて類似の働きをする部材には同一または類似の符号が使われており、これらの部材について繰り返し説明することはしない。

【0026】

乗員保護システムのための周辺のセンサ１２８は、多くの場合、たとえばＰＡＳ４やＰＳＩ５のような電流インターフェースを、中央の制御装置（ＥＣＵ）３００へのセンサデータの伝送のために利用している。

【0027】

最新世代の電流インターフェース（ＰＳＩ５）では、同期化により、１つの受信器３００で複数のセンサ１２８を有するバス動作が可能となる。同期化の機能のために、制御装置ＥＣＵ３００により、電圧パルスの形態の作業サイクルが生成され、これがセンサ１２８によりバス１０２で検知されて、データ伝送についての新たなサイクルの開始を特徴づける。この電圧パルスは同期化パルスと呼ばれ、電流源３０６と、バス負荷を充電ないし放電する電流シンク３０８とによって発生する。

【0028】

受信器３００の制御装置３１６にある、アプリケーションに応じて相違する種類と個数のセンサ１２８およびフィルタは、許容されるべき負荷キャパシタンスの広い範囲に寄与する。

【0029】

フィルタを具体化するために、制御装置３１６の配線板にはコンデンサが実装されている。

【0030】

電子装置生産において実装された配線板を検査するために、特に、いわゆるインサーキットテスト（ＩＣＴ）を適用することができる。

【0031】

インサーキットテスト法を具体化できるようにするために、検査されるべき各々のテスト点について接触ニードルを有するアダプタが用いられる。このようなアダプタの納入期間やコストは非常に大きい。さらに、新しいアダプタを必要とするレイアウト変更によって、追加のコストが発生することがある。

【0032】

ここで提案される取り組みは、ＰＳＩ５インターフェースにおける集積回路のコンデンサのためのインサーキットテスト検査法に代わるものであり、そのようにして検査コストを削減する。

【0033】

ここで提案される方法により、電流インターフェースにおけるコンデンサないし負荷キャパシタンスの存在だけでなく値も、センサのキャパシタンスを含めて測定し、測定値を表示することができる。

【0034】

図１は、本発明の一実施例に基づく、データバス１０２の負荷キャパシタンスを判定するための制御装置１００のブロック図を示している。制御装置１００は、インターフェース１０４と、負荷キャパシタンスを決定する装置１０６とを有している。インターフェース１０４は、データバス１０２の同期化パルス１１０についてスケーリング係数１０８を読み取るように構成されている。決定をする装置１０６は、スケーリング係数１０８と処理規則とを利用したうえで、負荷キャパシタンスを決定するように構成されている。スケーリング係数１０８は、制御回路１１２を利用して再調整される。制御回路１１２では、時間的にさかのぼる同期化パルス１１０の実際の実際振幅１１４が制御量として利用される。基準量として、同期化パルス１１０について事前設定された目標振幅１１６が利用される。制御量１１４すなわち実際振幅１１４は、負帰還回路１１８を介してフィードバックされる。したがって制御誤差は、目標振幅１１６と実際振幅１１４の間の差異１２０である。制御誤差１２０は、出力量としてスケーリング係数１０８を有するコントローラ１２２の入力量である。スケーリング係数１０８は、本例では同期化パルス１１０を提供するための同期化パルスジェネレータ１２６と、データバス１０２と、データバス１０２にあるセンサ１２８とを含む制御区間１２４の入力量である。

【0035】

図２は、本発明の一実施例に基づく、データバスのキャパシタンス値を判定する方法２００のフローチャートを示している。方法２００は、読取のステップ２０２と、決定のステップ２０４とを有している。読取のステップ２０２で、データバスの同期化パルスのスケーリング係数が読み取られる。決定のステップ２０４で、スケーリング係数と処理規則とを利用したうえでキャパシタンス値が決定される。

【0036】

１つの実施例では、処理規則は、スケーリング係数とキャパシタンス値の間の関連性を表している。

【0037】

１つの実施例では、処理規則は式として保存されている。

【0038】

１つの実施例では、キャパシタンス値とスケーリング係数の値の組み合わせについて、離散した値が表として保存されている。

【0039】

１つの実施例では、決定のステップ２０４で、データバスのクライアントの負荷キャパシタンスがキャパシタンス値として決定される。そのために、クライアントがパルスジェネレータと接続され、少なくとも１つの同期化パルスが提供される。このとき受信器回路はデータバスから切断されていてよい。

【0040】

１つの実施例では、決定のステップ２０４で、負荷キャパシタンスを決定するための独自の処理規則が利用される。

【0041】

１つの実施例では、決定のステップ２０４で、データバスの回線のキャパシタンスがキャパシタンス値として決定される。そのために、クライアントだけでなく受信器回路もデータバスから切断される。そして回路でのみ、少なくとも１つの同期化パルスが提供される。

【0042】

１つの実施例では、決定のステップ２０４で、回線キャパシタンスを決定するための独自の処理規則が利用される。

【0043】

１つの実施例では、決定のステップ２０４で、データバスの受信器回路の回路キャパシタンスがキャパシタンス値として決定される。そのためにデータバスの回線がパルスジェネレータから切断され、その間にパルスジェネレータが受信器回路と接続される。そして受信器回路でのみ、少なくとも１つの同期化パルスが提供される。

【0044】

１つの実施例では、決定のステップ２０４で、データバスの総キャパシタンスがキャパシタンス値として決定される。そのために、データバス全体で同期化パルスが提供される。

【0045】

１つの実施例では、方法２００は、提供のステップと、検出のステップと、適合化のステップとを有している。提供のステップで、定義されたパルス時間を有する同期化パルスが、スケーリング係数を利用したうえでデータバスに提供される。検出のステップで、同期化パルスの振幅が検出される。適合化のステップで、振幅と振幅の目標値との間の誤差を利用したうえで、提供の後続するステップのためのスケーリング係数が適合化され、それによって適合化されたスケーリング係数を得る。読取のステップ２０４で、適合化されたスケーリング係数がスケーリング係数として読み取られる。

【0046】

換言すると、図２では配線板キャパシタンスの判定は、インサーキットテストＩＣＴを除外するために、電流インターフェースの同期化パルス制御によって表現される。

【0047】

１つの実施例では、負荷キャパシタンスの判定は電流インターフェースの同期化パルス制御によって表現される。

【0048】

図３は、同期化パルスを提供する装置３０２を有する、データバス１０２のためのＰＳＩインターフェースの受信器３００の図面を示している。装置３０２は、電圧供給部３０４と、電流源３０６と、電流シンク３０８とを含んでいる。電流源３０６と電流シンク３０８は、デジタル式の制御エレクトロニクス３１０およびデジタル・アナログ・コンバータ３１２によって制御され、それにより、データバスのセンサ１２８のために同期化パルスをデータバス１０２で提供する。さらに受信器は、受信器のための電圧供給部３１４と、受信器回路３１６とを有している。受信器回路３１６はデータバス１０２から、ないし提供をする装置３０２から、切断可能ないし接続可能なように製作されている。

【0049】

図示しない実施例では、データバス１０２はクライアント１２８とともに、提供をする装置３０２から切断可能ないし接続可能なように製作されている。

【0050】

ここで提案される取り組みでは、このような制御アルゴリズムの結果が、配線板の上で接続されているコンデンサのキャパシタンスを判定するために、ないし負荷キャパシタンスを判定するために、内蔵された制御装置で利用される。

【0051】

それにより、インサーキットテストを省略することができる。さらに、内蔵された制御装置での負荷キャパシタンスの測定により、センサの有無だけでなく、受信器への各センサの正しい接続も検証することができる。

【0052】

ここで提案される取り組みにより、インサーキットテスト検査法およびバスコンフィギュレーションの診断のための追加の検査コストを節約することができる。さらに、シリコンチップ上の追加の面積や、測定を実行するための追加の時間も必要ない。測定は動作の進行中に行われるからである。

【0053】

受信器３００の基礎となる回路が図３に図示されている。同期化パルスジェネレータ３０２と呼ぶのは、同期化パルスを生成し、デジタル制御部３１０、デジタル・アナログ・コンバータ３１２、電流源３０６、電流シンク３０８、および電流源３０６のための電圧供給部３０４で構成される回路３０２である。

【0054】

デジタル制御部３１０は、特に、得られた同期化パルス振幅を同期化パルスの制御のために利用する。同期化パルス振幅は容量負荷に依存して決まり、バス電圧の評価によって判定される。

【0055】

図４は、本発明の一実施例に基づく、同期化パルス１１０中のバス電流４００とバス電圧４０２の図面を示している。同期化パルス１１０は、図３に示すような提供をする装置によって提供される。同期化パルス１１０は電気的な電流４００としてデータバスに提供される。電気的な電流４００により、電気的な電圧４０２がデータバスで生じる。

【0056】

同期化パルス１１０はスタート時点ｔ１で開始し、終了時点ｔ２で終了する。同期化パルス１１０は、スタート時点ｔ１と終了時点ｔ２の間にパルス時間４０４ｔ_ｓｙｎｃを有している。スタート時点ｔ１の前に、データバスには保持電流４０６が印加されている。スタート時点ｔ１以後、電流４００は電流源によって規定される。電流源は、電流４００の正弦波形の変化ないし振動を惹起する。パルス時間４０４の内部で１回の完全な振動が行われる。スタート時点ｔ１から開始し、電流４００は保持電流４０６を起点として上昇していく。このとき電流４００は最大値４０８まで上昇し、引き続いて最小値４１０まで下降し、次いで、再び保持電流４０６の値まで上昇する。このとき最小値４１０は負の電気的な電流の領域にあり、ないしは、電流４００の流れる方向の反対側の領域にある。負の領域では、電流は電流シンクへと流れていく。

【0057】

上昇または下降は、離散した数の段階で行われる。これらの段階は、異なる段階幅にわたって正弦波形の振動に近似していく。段階の数は、図３のデジタル・アナログ・コンバータの分解能に依存して決まる。各段階の段階高さ４１２は、電流４００の振幅に影響を及ぼすために、スケーリング係数によって定義される。

【0058】

同期化パルス１１０の電流４００により、データバスのキャパシタンスに依存して、バス電圧４０２が変化する。バス電圧４０２は、スタート時点ｔ１の前には同じく保持値４１４を有している。バス電圧４０２は同期化パルス１１０中に同じく正弦波状に推移する。バス電圧４０２の振動は、パルス時間４０４の４分の３の位相ずれを有している。したがって、同期化パルス１１０は最小値４１６をもって開始する。最小値４１６は保持値４１４に相当している。最小値４１６から、電圧４０２は最大値４１８まで上昇していき、最大値４１８の後に再び最小値４１６まで下降する。電圧４０２の最大値４１８に達するのは、電流４００が保持電流４０６から下降するときであり、すなわちパルス時間４０４の半分のところである。最大値４１８と最小値４１６の間の差異が電圧振幅となる。電圧振幅は、データバスにおける負荷キャパシタンスに依存して決まる。

【0059】

電圧振幅を目標値に合わせて保つために、スケーリング係数が電流の各段階について適合化される。電圧振幅が目標値よりも小さいとき、スケーリング係数が引き上げられる。電圧振幅が目標値よりも大きいとき、スケーリング係数が引き下げられる。

【0060】

ここで提案している取り組みでは、スケーリング係数が読み取られる。スケーリング係数は、データバスの負荷キャパシタンスに比例しているからである。したがって、負荷キャパシタンスをいつでも推定することができる。

【0061】

換言すると、図４は同期化パルス１１０中のバス電圧４０２とバス電流４００を示している。ゼロミリアンペアよりも大きい電流４００は電流源によって提供され、ゼロミリアンペアよりも小さい電流４００はシンクへの通電を意味している。時点ｔ１では、図３の同期化パルス電流源が、受信器の電圧供給部から保持電流を引き継ぐ。逆に時点ｔ２では、保持電流が電圧供給部から引き継がれる。

【0062】

形状とエッジ急峻度に関わる要求事項を満たすために、保持電流とバスキャパシタンスに依存して同期化パルスの制御が行われる。

【0063】

デジタルパートによる電流源と電流シンクの制御は、図４に示すように行われる。同期化パルスｔ−ｓｙｎｃの時間４０４は一定に保たれるのに対して、段階高さ４１２は振幅評価部からの情報に呼応してスケーリングされる。段階高さ４１２は、最小限可能な段階高さとスケーリング係数との乗算から算出される。最小の段階高さは、電流源ないし電流シンクに由来する最小の電流から求められる。スケーリング係数は、正しい高さおよびこれに伴って正しい形状が実現されるまで、同期化パルス１１０が小さすぎる場合には増やされ、同期化パルス１１０が大きすぎる場合には減らされる。出力電流４００における各段階は負荷キャパシタンスに基づいて積分され、そのようにして、平滑化された出力電圧４０２を生じさせる。

【0064】

スケーリング係数が負荷キャパシタンスに伴って単調かつ計算可能に増加することに基づき、配線板に組み付けられ、内蔵された制御装置に接続された負荷キャパシタンスを判定するために、スケーリング係数を援用することができる。集積回路は同期化パルスの生成と制御のためにすでにＰＳＩ５インターフェースに存在しているので、負荷キャパシタンスを判定するこの方法は、面積中立的かつコスト中立的である。

【0065】

負荷キャパシタンスの測定は動作の進行中に行われる。測定値は、適用される通信プロトコルのうちの１つから出力することができる。

【0066】

負荷キャパシタンスの測定は、電流インターフェースのためにもともと必要な回路のみによって実行される。

【0067】

ＰＳＩ５インターフェースでは、このような種類の測定のために必要な高い電流が、同期化パルスジェネレータによってのみ提供される。負荷キャパシタンスの測定のための基礎としての同期化パルスの制御挙動は、バスキャパシタンスを変えることによってオシロスコープで容易に検証可能である。

【0068】

図５は、データバスにおける同期化パルス１１０の電気的な電圧４０２の形状と時間的挙動の図面を示している。同期化パルス１１０は、図４の同期化パルスに相当している。同期化パルス１１０は正弦波形の推移を有している。このとき同期化パルス１１０は、最小値４１６のスタート時点５００で開始し、最大値４１８になるまで中心点５０２まで上昇していき、終了時点５０４まで再び最小値４１６になるまで下降する。最大値４１８はそれぞれの最小値４１６の間で中央に位置している。スタート時点５００と終了時点５０４の間には、同期化パルス１１０のパルス時間がある。同期化パルス１１０の振幅は、最小値４１６と最大値４１８によって区切られる。同期化パルス１１０は固有限界５０６を有しており、同期化パルスはその範囲内で推移すべきである。このとき固有限界５０６は、最大値４１８およびそれに伴って振幅についての許容範囲と、終了時点５０４についての許容範囲とをカバーしている。同期化パルス１１０は対称なので、中心時点５０２についての許容範囲もそこから得られる。

【0069】

図６は、データバスにおける同期化パルス１１０のさまざまな電圧推移６００の図面を、データバスの負荷キャパシタンスに依存して示している。電圧推移６００は、その基本形状に関して、図４に示す電圧推移に相当している。３つの同期化パルス１１０に関する３つの電圧推移６００が示されている。これらの同期化パルス１１０は、それぞれ同一のパラメータで生成されたものである。したがって、同期化パルス１１０はすべて等しいパルス時間を有している。特に、同期化パルス１１０は同一のスケーリング係数で生成されている。それに対して電圧推移６００は、それぞれ異なる振幅を有している。それぞれ異なる振幅は、データバスの負荷キャパシタンスにおける差異の結果として生じるものである。このとき振幅は、負荷キャパシタンスが大きくなるほど小さくなる。たとえば負荷キャパシタンスは、異なる回線長さによって変化することがある。同様に負荷キャパシタンスは、データバスにおけるセンサの異なる個数に基づいて変化することがある。さらにキャパシタンスは、データバスの評価回路の内部で変化することがある。

【0070】

換言すると図６は、制御がオフになっているとき、負荷キャパシタンスに依存する同期化パルス１１０を示している。スケーリング係数が一定に設定されているとき、同期化パルス振幅は、負荷キャパシタンスが増すにつれて減少する。逆にこのことは、振幅が一定ならばスケーリング係数が増すことを意味している。

【0071】

負荷キャパシタンスは、既知の電流により既知の抵抗を介して充電することができる。時間定数の測定を通じて、負荷キャパシタンスの値を推定することができる。そのために、測定のために抵抗の接続を付け加えるとともに、継続する動作のためにその接続を外すスイッチが必要である。

【0072】

このような手法のためには、スイッチ、バスにおける抵抗、コンパレータ、充電時間を決定するための追加のデジタル論理回路が必要となる。

【0073】

それに対して、ここで提案される取り組みを適用すれば、２０％またはそれ以上の範囲の広い許容範囲をもつ内蔵された抵抗を省略することができる。抵抗値に応じて、チップの上の所要面積およびこれに伴って生産コストを明らかに削減することができる。別案として、許容範囲は狭くてもよい外部の抵抗を省略することができる。それによって追加のコンポーネントが不要となり、抵抗値の許容差が狭く設定されているほど大きなコスト削減がもたらされる。スイッチについても同様のことが当てはまる。それが内蔵されていようといまいと、スケーリング係数の評価によってチップ面積または配線板面積が削減される。

【0074】

ここで提案される取り組みにより、電流インターフェースを遅延なく作動化させることができる。

【0075】

ここで提案される方式では、測定はインターフェースのスイッチオンの後に実行され、すなわち動作の継続中に実行される。追加の測定ステップを実施する必要がない。

【0076】

上述して図面に示した各実施例は、一例として選択されたものにすぎない。異なる実施例を全面的に、あるいは個々の構成要件に関して、相互に組み合わせることができる。また、別の実施例の構成要件によって１つの実施例を補足することもできる。

【0077】

さらに、ここで提案されている各方法ステップを反復して実施することができ、ならびに、上述した順序とは異なる順序で実施することもできる。

【0078】

１つの実施例が第１の構成要件と第２の構成要件の間に「および／または」の結合を含んでいるとき、このことは、当該実施例が１つの実施形態では第１の構成要件と第２の構成要件を両方とも有しており、別の実施形態では、第１の構成要件または第２の構成要件のいずれかを有しているものと解釈される。

【符号の説明】

【0079】

１０２ データバス
１０８ スケーリング係数
１１０ 同期化パルス
１１４ 振幅
１１６ 目標値
１２０ 誤差
１２８ クライアント
２００ 方法
２０２ 読取
２０４ 決定
３１６ 受信器回路
４０４ パルス時間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】