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Differenzkomparator mit einstellbarem Offset

IP.com Disclosure Number: IPCOM000023758D
Original Publication Date: 2004-Apr-25
Included in the Prior Art Database: 2004-Apr-25
Document File: 5 page(s) / 153K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Wird ein differenzielles Signal von einem High-speed-USB-Transceiver uebertragen, so stellt sich am Receiverbaustein auf Grund von Leitungsdaempfung ein kleinerer Signalhub ein. Um eine sichere Uebertragung zu gewaehrleisten, ist ein sog. Squelchdetektor (Differenzwertdetektor) vorhanden, welcher anzeigen soll, ob der Betrag des Differenzsignals (differenzielle Signalhub), einen bestimmten Wert unter- oder ueberschreitet. Im ersten Fall wird es als Rauschen deklariert und im zweiten als Nutzsignal gewertet. Da dem Signal ein Offset ueberlagert sein kann, ist eine Detektion mittels zweier Komparatoren und festen Vergleichsspannungen nicht moeglich. Es muss also ermittelt werden, ob der hoehere Signalpegel den niedrigeren Signalpegel um einen bestimmten vorgegebenen Betrag ueberschreitet. Bei den bisherigen Loesungen mit Spannungskomparatoren sollen die Eingangssignale um einen vorgegebenen Betrag im Pegel verschoben und dann mittels zweier Komparatoren mit dem urspruenglichen Signal verglichen werden Bisher fehlt jedoch eine Beschreibung, wie diese Verschiebung der Eingangssignale erfolgt.

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S

Differenzkomparator mit einstellbarem Offset

Idea: Manfred Mauthe, DE-Muenchen; Henrik Icking, DE-Muenchen

Wird ein differenzielles Signal von einem High-speed-USB-Transceiver uebertragen, so stellt sich am Receiverbaustein auf Grund von Leitungsdaempfung ein kleinerer Signalhub ein. Um eine sichere Uebertragung zu gewaehrleisten, ist ein sog. Squelchdetektor (Differenzwertdetektor) vorhanden, welcher anzeigen soll, ob der Betrag des Differenzsignals (differenzielle Signalhub), einen bestimmten Wert unter- oder ueberschreitet. Im ersten Fall wird es als Rauschen deklariert und im zweiten als Nutzsignal gewertet. Da dem Signal ein Offset ueberlagert sein kann, ist eine Detektion mittels zweier Komparatoren und festen Vergleichsspannungen nicht moeglich. Es muss also ermittelt werden, ob der hoehere Signalpegel den niedrigeren Signalpegel um einen bestimmten vorgegebenen Betrag ueberschreitet.

Bei den bisherigen Loesungen mit Spannungskomparatoren sollen die Eingangssignale um einen vorgegebenen Betrag im Pegel verschoben und dann mittels zweier Komparatoren mit dem urspruenglichen Signal verglichen werden Bisher fehlt jedoch eine Beschreibung, wie diese Verschiebung der Eingangssignale erfolgt.

Die Idee besteht nun darin, die Pegelverschiebung mittels Sourcefolgern zu realisieren, deren Stroeme so geregelt werden, dass sich ein definierter Spannungsunterschied ergibt. Die Verwendung von Sourcefolgern erlaubt hochfrequente Eingangssignale. Durch den geregelten Strom, der zur Pegelverschiebung erzeugt wird, ist die Schaltung unempfindlich gegenueber Prozessschwankungen. Der Kern der Idee bezieht sich hauptsaechlich auf den Schaltungsblock zur definierten Pegelverschiebung um ∆V. Es werden zwei Biasstroeme erzeugt, welche in identischen Sourcefolgern eine um ∆V unterschiedliche Pegelverschiebung ergeben.

Mit einem Komparator kann man erkennen, ob ein Signal groesser oder kleiner als ein zweites ist:

wenn DP>DN oder DP-DN>0, dann ist COMP=1

wenn DP<DN oder DP-DN<0, dann ist COMP=0

Dabei sind DP und DN die beiden Eingangssignale und COMP das Ausgangssignal des Komparators. Die Aufgabe ist aber zu erkennen, ob ein Signal das andere um mehr als ∆V uebersteigt, was durch folgende Gleichung ausgedrueckt werden kann:

DP-DN>∆V oder DP-(DN+∆V)>0

bzw.

DN-DP>∆V oder DN-(DP+∆V)>0

Wie man aus den Gleichungen erkennt, kann man einen Komparator benutzen, muss aber den Pegel des negativen bzw. des positiven Eingangsignals um ∆V anheben.

In Abbildung 1 sind die prinzipiellen Spannungsablaeufe verdeutlicht. DP und DN sind die Eingangssignale des Squelchdetektors. DP1 und DN1 sind die jeweils um ∆V verschobenen Eingangssignale. Dabei werden DP und DN1 von einem ersten und DN und DP1 von einem zweiten Komparator verglichen. Aus den Komparatorausgangssignalen COMP1 und COMP2 laesst sich durch eine Verknuepfung ueber ein NOR-Gatter das Squelchsignal erzeugen. Da durch die Flanken von DP und DN die Ausgangssignale COMP1 und COMP2 sich be...