一种带有校准功能的CAN驱动器电路的制作方法

本发明涉及模拟电路设计，具体地，涉及一种带有校准功能的can驱动器电路。

背景技术：

1、目前，在工业电子系统和汽车电子系统中，存在有很多种现场总线，用以解决现代工业场景的控制核心与现场设备之间的数据通信的问题，控制局域网(controllerareanetwork，can)是目前应用最广泛、最成熟的现场总线之一，尤其是在汽车领域，在汽车应用中，对can收发器通信的电磁干扰(electromagnetic interferences，emi)和电磁发射(electromagnetic emissions，eme)要求很高，以避免can收发器上的数据传输干扰周围系统；而传统的can收发器中的驱动器采用开环的结构来产生总线canh和canl上的电压，缺少反馈机制，这导致canh和canl的对称性能受工艺的影响很大。

2、具体地，如图1所示，传统can收发器的驱动器结构中是利用电流镜产生输出级功率管的偏置电压，借以产生电流经过外部负载来产生差分电压，在can收发器的总线从隐性向显性跳变时，连接电流镜和输出级功率管pm2、nm3之间的开关s1、s2闭合，使得偏置电压传输到输出级功率管pm2、nm3上，如图2中的a，展现了驱动级电路产生的vpbias和vnbias在显隐变化过程中的变化，由于开关s1、s2的导通阻抗，第一电容cpm1与第二电容cpm2之和、第四电容cnm1+2与第三电容cnm3之和之间存在差别，这会导致输出级功率管pm2和nm3的栅端电压上升速度不同，引起can收发器在隐性向显性跳变的过程中，出现不对称，而由于输出级功率管nm3的导通阻抗和输出级功率管pm2的导通阻抗的差异，会造成在稳定的显性状态和稳定的隐性状态下共模电平产生差异，这两种状况都会造成电磁发射，干扰can收发器周围的器件的工作。传统can收发器在隐显跳变过程中can收发器的共模电压波动如图2所示，分为四种，其中，当在显性状态下，输出级功率管nm3的导通阻抗比输出级功率管pm2的导通阻抗更低时，can收发器的canh输出端电压和canl输出端电压的波形示意图如图2中的(a)所示；当在显性状态下，输出级功率管pm2的导通阻抗小于输出级功率管nm3的导通阻抗时，can收发器的canh输出端电压和canl输出端电压的波形示意图如图2中的(b)所示；当在显隐跳变的过程中，对输出级功率管nm3的栅端电压充电的速度更快，此时can收发器的canh输出端电压和canl输出端电压的波形示意图如图2中的(c)所示；当在显隐跳变的过程中，对输出级功率管pm2的栅端电压充电的速度更快，此时can收发器的canh输出端电压和canl输出端电压的波形示意图如图2中的(d)所示。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种带有校准功能的can驱动器电路，降低can驱动器在显隐跳变之间引起的非对称性，从而降低can收发器在显性状态和隐性状态下canh输出端和canl输出端共模电平之间的差异。

2、为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：一种带有校准功能的can驱动器电路，包括：电流镜型驱动电压产生电路、can输出级模块、共模电压产生模块、校准通道选择模块、误差峰谷值采样电路和校准控制码产生电路；

3、所述电流镜型驱动电压产生模块用于产生输出级驱动电压传递给输出级模块，所述can输出级模块产生can收发器电流，所述共模电压产生模块用于检测can输出级模块的canh输出端和canl输出端的共模电平，所述校准通道选择模块根检测的共模电平的频率的不同选择合适速率的通道进行共模电平误差检测，所述误差峰谷值采样电路获取共模电平的最大值和最小值，所述校准控制码产生电路根据误差峰谷值采样电路获取的共模电平的最大值和最小值产生静态误差编码和动态误差编码，所述静态误差编码控制电流镜型驱动电压产生电路中校准电流源的开关关闭和断开，静态校准共模电平的误差偏离信号，所述动态误差编码控制can输出级模块中校准电阻的开关关闭和断开，动态校准共模电平的误差偏离信号。

4、进一步地，所述电流镜型驱动电压产生电路包括：第一主恒流源iref1、第二主恒流源iref2、第一组校准电流源intr1～intrn、第二组校准电流源iptr1～iptrm、用于控制第一组校准电流源intr1～intrn的开关sintr1～sintrn、用于控制第二组校准电流源iptr1～iptrm的开关siptr1～siptrm、用于产生输出级驱动电压的第一nmos管nm1和第一pmos管pm1，所述第一主恒流源iref1的输入端、第一组校准电流源intr1～intrn的输入端、第一pmos管pm1的源极均与电源连接，所述第一组校准电流源intr1～intrn的输出端与用于控制第一组校准电流源intr1～intrn的开关sintr1～sintrn的一端对应连接，所述第一主恒流源iref1的输出端、用于控制第一组校准电流源intr1～intrn的开关sintr1～sintrn的另一端均与第一nmos管nm1的漏极、第一nmos管nm1的栅极、can输出级模块连接；所述第一pmos管pm1的栅极、第一pmos管pm1的漏极、第二主恒流源iref2的输入端、第二组校准电流源iptr1～iptrm的输入端均与can输出级模块连接，所述第二组校准电流源iptr1～iptrm的输出端与用于控制第二组校准电流源iptr1～iptrm的开关siptr1～siptrm的一端对应连接，所述第二主恒流源iref2的输出端、用于控制第二组校准电流源iptr1～iptrm的开关siptr1～siptrm的另一端、第一nmos管nm1的源极均接地。

5、进一步地，所述can输出级模块包括：第一偏置电压传输通道控制开关spv、第二偏置电压传输通道控制开关snv、第一组校准电阻rntr1～rntrn、第二组校准电阻rptr1～rptrm、用于控制第一组校准电阻rntr1～rntrn的开关srntr1～srntrn、用于控制第二组校准电阻rptr1～rptrm的开关srptr1～srptrm、用于产生can收发器输出电流的noms电流镜nm2、用于产生can收发器输出电流的pmos电流镜pm2、第一二极管d1、第二二极管d2和外部负载rl，所述第一偏置电压传输通道控制开关spv的一端、第二偏置电压传输通道控制开关snv的一端均与电流镜型驱动电压产生电路的输出端连接，所述第一偏置电压传输通道控制开关spv的另一端串联第二组校准电阻rptr1～rptrm后连接pmos电流镜pm2的栅极，所述第二组校准电阻rptr1～rptrm中的每一个电阻对应并联用于控制第二组校准电阻rptr1～rptrm的开关srptr1～srptrm中的开关；所述第二偏置电压传输通道控制开关snv的另一端串联第一组校准电阻rntr1～rntrn后连接nmos电流镜nm2的栅极，所述第一组校准电阻rntr1～rntrn在的每一个电阻对应并联用于控制第一组校准电阻rntr1～rntrn的开关srntr1～srntrn中的开关；所述pmos电流镜pm2的源极与电源连接，所述pmos电流镜pm2的漏极、第一二极管d1、外部负载rl、第二二极管d2、nmos电流镜nm2的漏极依次串联，所述nmos管电流镜nm2的源极接地；所述外部负载rl与第一二极管d1阴极连接的一端为can收发器的canh输出端，所述外部负载rl与第二二极管d2阳极连接的一端为can收发器的canl输出端。

6、进一步地，所述第一偏置电压传输通道控制开关spv的一端分别与第一pmos管pm1的栅极、第一pmos管pm1的漏极、第二主恒流源iref2的输入端、第二组校准电流源iptr1～iptrm的输入端连接；所述第二偏置电压传输通道控制开关snv的一端分别与第一nmos管nm1的栅极、第一nmos管nm1的漏极、第一主恒流源iref1的输出端、用于控制第一组校准电流源intr1～intrn的开关sintr1～sintrn的另一端连接。

7、进一步地，所述共模电压产生模块由第一电阻rcm1、第二电阻rcm2组成，所述第一电阻rcm1的一端与can收发器的canl输出端连接，所述第一电阻rcm1的另一端与第二电阻rcm2的一端连接，所述第二电阻rcm2的另一端与can收发器的canh输出端连接。

8、进一步地，所述校准通道选择模块由高速通道和低速通道组成，所述高速通道包括：第一开关s1、第二开关s2，所述第一开关s1的一端与第一电阻rcm1、第二电阻rcm2连接的一端连接，所述第一开关s1的另一端与第二开关s2的一端连接，第二开关s2的另一端分别与低速通道的输出端、误差峰谷值采样电路的输入端连接；所述低速通道包括：第三开关s3、第四开关s4、滤波电阻rf、滤波电容cf，所述第三开关s3的一端与第一电阻rcm1、第二电阻rcm2连接的一端连接，所述第三开关s3的另一端分别与滤波电阻rf的一端、滤波电容cf的一端连接，所述滤波电阻rf的另一端与第四开关s4的一端连接，所述第四开关s4的另一端分别与误差峰谷值采样电路的输入端、第二开关s2的另一端连接，所述滤波电容cf的另一端接地。

9、进一步地，所述第一开关s1、第二开关s2均由en控制，所述第三开关s3、第四开关s4均由enb控制，所述en、enb为can收发器中逻辑相反的使能信号。

10、进一步地，所述误差峰谷值采样电路由谷值检测电路和峰值检测电路组成，所述谷值检测电路的输入端、峰值检测电路的输入端均与校准通道选择模块的输出端连接，所述谷值检测电路的输出端、峰值检测电路的输出端均与校准控制码产生电路连接。

11、进一步地，所述校准控制码产生电路包括：m位模数转换器、n位模数转换器、第一m位latch1、第二m位latch2、第一n位latch1、第二n位latch2，所述m位模数转换器的输入端与谷值检测电路的输出端连接，所述m位模数转换器的输出端分别与第一m位latch1的输入端、第二m位latch2的输入端连接，所述第二m位latch2的输出端控制用于控制第二组校准电流源iptr1～iptrm的开关siptr1～siptrm的关闭和断开，所述第一m位latch1的输出端控制用于控制第二组校准电阻rptr1～rptrm的开关srptr1～srptrm的关闭和断开；所述n位模数转换器的输入端与峰值检测电路的输出端连接，所述n位模数转换器的输出端分别与第一n位latch1的输入端、第二n位latch2的输入端连接，所述第二n位latch2的输出端控制用于控制第一组校准电流源intr1～intrn的开关sintr1～sintrn的关闭和断开，所述第一n位latch1的输出端用于控制第一组校准电阻rntr1～rntrn的开关srntr1～srntrn的关闭和断开。

12、进一步地，所述第二m位latch2、第二n位latch2均由enb控制，所述第一n位latch1、第一m位latch1均由en控制，所述en、enb为can收发器中逻辑相反的使能信号。

13、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明带有校准功能的can驱动器电路通过配置can收发器系统中逻辑相反使能信号en、enb来确定校准通道选择模块中的高速通道或低速通道来处理can收发器在显性状态和隐性状态下canh输出端和canl输出端共模电平产生的误差，将误差通过误差峰谷值采样电路来获取canh输出端和canl输出端共模电平的最大值和最小值，通过校准控制码产生电路进行误差编码，将静态误差编码控制电流镜型驱动电压产生电路中校准电流源的开关关闭和断开，静态校准共模电平的误差偏离信号，将动态误差编码控制输出级模块中校准电阻的开关关闭和断开，动态校准共模电平的误差偏离信号。本发明能够兼顾了高频的误差和低频的误差，对于高频非对称性和低频非对称性复用了误差峰谷值采样电路和校准控制码产生电路，能够节省电路功耗和电路面积；同时，本发明通过静态校准和动态校准，可以对由于工艺偏移造成的各种can收发器对称性恶化进行补偿，改善can收发器的emi特性，降低can驱动器在显隐跳变之间引起的非对称性，从而降低在显性状态和隐性状态下共模电平之间的差异。