一种应用于CAN收发器的宽输入范围的迟滞比较器设计
2021年电子技术应用第7期
冯世勤，冯全源
西南交通大学 微电子研究所，四川 成都611756
摘要： 为了将CAN(Controller Area Network)总线上的-12~12 V的信号转化为0~5 V的串行数字信号，设计了一种应用于CAN收发器的宽输入范围的迟滞比较器。实现的方案是先使用电阻将电源和总线上的信号线性叠加得到5 V电压内的信号，再使用全差分放大器进行钳位，使用共模反馈稳定共模工作点，最后使用对尾电流进行温度补偿的内部正反馈的迟滞比较器比较得到数字信号。基于VIS 0.4 μm BCD工艺，使用Hspice进行了仿真验证。仿真结果表明：电路能够将-12~12 V的电压比较得到正确的数字信号。在常温即25 ℃，TT工艺角下，迟滞门限为108.9 mV。在温度从-40 ℃~125 ℃变化时，迟滞门限电压变化小于9.16 mV，温度系数为0.055 5 mV/℃。
中圖分類號： TN402
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201253
中文引用格式： 馮世勤，馮全源. 一種應用于CAN收發(fā)器的寬輸入范圍的遲滯比較器設(shè)計[J].電子技術(shù)應用，2021，47(7)：52-56.
英文引用格式： Feng Shiqin，F(xiàn)eng Quanyuan. Design of a hysteresis comparator with wide input range for CAN transceiver[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(7)：52-56.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201253
中文引用格式： 馮世勤，馮全源. 一種應用于CAN收發(fā)器的寬輸入范圍的遲滯比較器設(shè)計[J].電子技術(shù)應用，2021，47(7)：52-56.
英文引用格式： Feng Shiqin，F(xiàn)eng Quanyuan. Design of a hysteresis comparator with wide input range for CAN transceiver[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(7)：52-56.
Design of a hysteresis comparator with wide input range for CAN transceiver
Feng Shiqin，Feng Quanyuan
Institute of Microelectronics，Southwest Jiaotong University，Chengdu 611756，China
Abstract： A hysteresis comparator with wide input range for Controller Area Network(CAN) transceiver is designed to convert the
-12~12 V signals on CAN bus into 0~5 V serial digital signals. The solution is to use resistance to linearly superimpose the signals on the power supply and bus to get the signals in the 5 V voltage, then use full differential amplifier to clamp, use common mode feedback to stabilize the common mode working point, and finally use the internal positive feedback hysteresis comparator that can compensate the temperature of the tail current to get the digital signal. Based on VIS 0.4 μm BCD process, Hspice is used for simulation and verification. The simulation results show that the circuit can get the correct digital signal by comparing the voltage of -12~12 V. The hysteresis threshold was 108.9 mV at room temperature(25 ℃) and TT process corner. When the temperature changes from -40 ℃ to 125 ℃，the change of hysteresis threshold voltage is smaller than 9.16 mV，the temperature coefficient is 0.055 5 mV/℃.
Key words : hysteresis comparator；wide input range；hysteresis threshold voltage；temperature compensation；fully differential operational amplifier
0 引言
CAN總線作為一種現(xiàn)場總線，因為其可靠安全、實時通信和靈活控制的特點，在工程實踐中廣受工程師的歡迎[1]。CAN總線整體由物理總線、收發(fā)器和控制單元三部分構(gòu)成。CAN收發(fā)器是負責MCU或DSP等CAN控制單元和物理總線之間信號傳遞的結(jié)構(gòu)[2]。CAN總線上的信號CANH和CANL是擺幅為-12~12 V的差分電壓信號，而CAN控制單元僅識別數(shù)字信號，所以CAN收發(fā)器中的比較器需要將共模范圍為-12~12 V的模擬信號轉(zhuǎn)化為0~5 V的串行數(shù)字信號。CAN收發(fā)器中比較器的性能對整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性、可靠性和電磁兼容性起到了關(guān)鍵作用[3]。本文設(shè)計的比較器目的就是將總線信號CANH和CANL得到的差分信號VID轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，比較器輸出的遲滯范圍約為108.9 mV。
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作者信息：
馮世勤，馮全源
(西南交通大學 微電子研究所，四川 成都611756)
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