[发明专利]用于延长通用总线的线路长度的系统和方法

说明书

本发明一般而言涉及延长通信数据总线的传输线长度，并且更具体地涉及 将改进的RS-485串行通信数据总线的传输线长度从6000英尺延长到14,000英 尺。

改进的RS-485串行通信总线，举例来说，例如IntelliBus^TM，具有高达约 6,000英尺的传输线长度。此类串行通信总线传输差分信号，在拓扑上独立(即 布线的所有拓扑都是相容的)，在发射或接收端处不需要终端负载，并且具有 38.4KBaud的最大数据传输率。

通常，所传输的差分信号沿着传输线以0.15纳秒每英尺的速度行进。传输 信号到达传输线的末端，并且在原始传输信号的上升或下降时间结束之前被反 射回来。这个信号反射破坏了传输信号。为了补偿信号反射，通过调整传输电 路的RC时间常数(即控制传输信号的转换速率(slew rate))来改变传输信号 的上升和下降时间。然而，调整RC时间常数导致了传输信号的一部分高频分 量被滤除(丢失)，并且最大数据传输率被限制为38.4KBaud。此外，传输线还 充当低通滤波器，其进一步滤除传输信号的高频分量。随着传输线长度的增加， 丢失了传输信号更多的高频分量。因而，也丢失了在传输信号的高频部分中的 任何数据。因此，通过仍将允许接收数据的(传输信号的)高频分量的最大容 许丢失量来确定最大传输线长度。当前，改进的RS-485串行通信总线(例如 IntelliBus^TM)的传输线长度被限制为约6,000英尺。

本发明一般而言涉及延长串行通信数据总线的传输长度，并且更具体地涉 及将改进的RS-485串行通信数据总线的传输长度从6000英尺延长到14,000英 尺。

在一个方面中，本发明包含一种用于恢复沿着传输线传播的转换速率控制 信号的高频分量的方法，其中高频分量是由于转换速率控制和传输线低通滤波 效应而丢失的。该方法包括：接收转换速率控制信号，并且通过对转换速率控 制信号进行整形以产生整形信号来恢复高频分量，其中整形信号包括接收的转 换速率控制信号以及高频分量。

在一个实施例中，该方法还包括输出整形信号以供其它电路使用。在另一 个实施例中，对转换速率控制信号进行整形包括：产生转换速率控制传输信号 的逆信号(inverse)。在又一个实施例中，对转换速率控制信号进行整形包括： 增加接收的转换速率控制信号的高频分量。

在另一方面中，本发明包含一种用于恢复沿传输线传播的转换速率控制信 号的高频分量的系统，其中高频分量是由于转换速率控制和传输线低通滤波效 应而丢失的。该系统还包括波整形电路，该波整形电路用于接收转换速率控制 信号并对其进行整形以恢复高频分量。

在一个实施例中，该系统还包括用于接收波整形电路的输出的差分比较器。 在另一个实施例中，该系统还包括用于从差分比较器接收输出的通用异步接收 器/发射器。在又一个实施例中，波整形电路通过产生转换速率控制信号的逆信 号来对转换速率控制信号进行整形。在又一个实施例中，波整形电路通过增加 转换速率控制信号的高频分量来对转换速率控制信号进行整形。在其它实施例 中，传输线的长度在0与14,000英尺之间。

根据下面的说明书和权利要求书，本发明的前述及其它的目的、方面、特 征和优点将变得更加显而易见。

在附图中，相同的参考字符通常是指在所有不同视图中相同的部分。此外， 附图不一定是按照比例绘制的，重点一般而言而是放在说明本发明的原理上。

图1是根据本发明一个实施例的采用预补偿电路的改进的485串行通信总 线的说明性示意图。

图2是根据本发明一个实施例的预补偿电路的说明性示意图。

图3是根据本发明一个实施例的发射和接收信号的说明性曲线图。

图4是根据本发明一个实施例的在2,000和14,000英尺处传输线的AC响 应的说明性曲线图。

本发明提供一种用于通过对转换速率控制信号进行整形以产生波形(整形 信号)来将改进的RS-485串行通信数据总线的传输线长度从6,000英尺延长到 14,000英尺的系统和方法，其中波形包括由于转换速率控制和传输线的低通滤 波效应而引起的转换速率控制信号的任何丢失的高频分量。