[发明专利]高频差分放大器和收发器电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的高频差分放大器以及一种具有权利要求5的前序部分的特征的收发器电路。

背景技术

载货汽车常常借助通信系统（如以名称“FlexRay”公知的总线系统）彼此连接。在总线系统上的通信量、访问和接收机制以及故障处理通过协议来调节。FlexRay是一种快速的、确定性的（deterministisch）且容错的总线系统，尤其是在汽车中采用。FlexRay协议根据时分多址（TDMA，Time Division Multiple Access）的原理来工作，其中给参与者或要传输的消息分配固定的时隙，参与者或要传输的消息在这些固定的时隙中排他地访问通信连接。时隙在此以固定的循环重复，使得消息通过总线传输的时刻可以精确地被预报并且确定性地进行总线访问。

为了最优地利用用于在总线系统上传输消息的带宽，FlexRay将循环划分成静态部分和动态部分。固定的时隙在此位于在总线循环开始的静态部分中。在动态部分中，时隙动态地被预给定。在其中，排他的总线访问现在分别只在短时间内（在至少一个所谓的微时隙的持续时间内）能够实现。只有当在微时隙内进行总线访问时，该时隙才被延长所需的时间。由此，亦即只有当实际也需要带宽时才消耗该带宽。在此，FlexRay通过一个或者两个在物理上分离的线路以分别最大为10Mbit/sec的数据率来进行通信。FlexRay也可以以较低的数据率来工作。借助这些线路所实现的通道在此对应于比特传输层、尤其是所谓的OSI（开放式体系架构（Open System Architecture））层模型的比特传输层。两个通道的使用主要用于冗余并且由此容错地传输消息，然而也可以传输不同的消息，由此接着使数据率翻倍。通常，消息借助差分信号来传输，也就是说通过连接线路传输的信号由通过两个线路传输的单个信号之差来得到。在层模型中在比特传输层之上的层被构造为使得该信号或者这些信号可能通过（多个）线路进行电传输或者光学传输或者以其它方式进行传输。

公知的用于FlexRay的收发器电路通常具有用于接收通过线路传输的数字信号的接收器电路。在这种接收器电路中，通常存在用于放大数字信号的高频放大器。这种公知的高频放大器的增益（Verstaerkung）（尤其是直接放大）与器件的温度和器件的制造散布（Fertigungsstreuung）有关。在公知的高频放大器的情况下，恒定的增益只能通过外部负反馈（闭环运行）来实现。外部负反馈在公知的放大器工作时在收发器电路中产生干扰性影响，因为负反馈可导致放大器的稳定性问题（振荡、爆震（Klingeln）等等）并且由于针对负反馈通常所使用的由电阻构成的网络造成对放大器的输入端的干扰性反作用。

除了闭环放大器之外，也公知双极型电路，由于在那里同样存在指数控制特性曲线。此外，作为纯的CMOS放大器还使用了具有MOS二极管的电路作为负载。这些电路仅仅对于小信号电平充分线形地运行。

发明内容

本发明的任务是提供一种高频放大器，该高频放大器的增益在很大程度上与放大器的器件的温度和散布无关，使得该放大器也可以在没有外部负反馈的情况下被应用于放大（尤其是用于FlexRay通信系统的）接收器电路的输入信号。

该任务通过一种具有权利要求1的特征的放大器以及通过一种具有权利要求5的特征的收发器电路来解决。根据本发明的放大器的有利的改进方案在从属权利要求中予以说明。总体上，本发明提供了一种增益与温度无关的放大器，尤其是提供了具有与温度无关的直接放大的放大器。

优选地，根据权利要求3，电流源的一个或多个晶体管、优选地多个并联连接的晶体管在弱反型的情况下运行，使得借助这些晶体管可以实现电流源的对于进行放大的晶体管级的温度补偿的运行所需的温度相关性。这些晶体管作为电流源的温度传感器工作。

放大器可以借助任意的半导体技术、然而优选地借助CMOS半导体技术来实现。

由于恒定的增益，所以可以取消在公知的放大器中所需的负反馈支路。由此，可以避免对输入信号的反作用。此外，根据本发明的放大器特别稳定地工作并且特征在于对振荡的倾向低。

此外，根据本发明的放大器需要半导体芯片上的比较小的面积。因为可用于制造放大器的现代CMOS技术允许比例如利用双极型技术所能够实现的晶体管更小的晶体管。

附图说明

本发明的其它特征和优点由以下描述得到，其中参照附图进一步阐述了本发明的示例性实施形式。在此，

图1示出了带有分别具有带有接收器电路的收发器电路的节点的总线系统；

图2示出了用于放大在图1中的接收器电路上的输入信号的放大器；