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/℃。
中图分类号：TN402
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201253
中文引用格式：冯世勤，冯全源. 一种应用于CAN收发器的宽输入范围的迟滞比较器设计[J].电子技术应用，2021，47(7)：52-56.
英文引用格式：Feng Shiqin，Feng Quanyuan. Design of a hysteresis comparator with wide input range for CAN transceiver[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(7)：52-56.
文献标识码：A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201253
中文引用格式：冯世勤，冯全源. 一种应用于CAN收发器的宽输入范围的迟滞比较器设计[J].电子技术应用，2021，47(7)：52-56.
英文引用格式：Feng Shiqin，Feng 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总线作为一种现场总线，因为其可靠安全、实时通信和灵活控制的特点，在工程实践中广受工程师的欢迎[1]。CAN总线整体由物理总线、收发器和控制单元三部分构成。CAN收发器是负责MCU或DSP等CAN控制单元和物理总线之间信号传递的结构[2]。CAN总线上的信号CANH和CANL是摆幅为-12~12 V的差分电压信号，而CAN控制单元仅识别数字信号，所以CAN收发器中的比较器需要将共模范围为-12~12 V的模拟信号转化为0~5 V的串行数字信号。CAN收发器中比较器的性能对整个网络系统的安全性、可靠性和电磁兼容性起到了关键作用[3]。本文设计的比较器目的就是将总线信号CANH和CANL得到的差分信号VID转化为数字信号，比较器输出的迟滞范围约为108.9 mV。
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作者信息：
冯世勤，冯全源
(西南交通大学 微电子研究所，四川 成都611756)
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