PBUS無(wú)變壓器EtherCAT通信電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了PBUS無(wú)變壓器EtherCAT通信電路，包括第一以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片、第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片、第一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、第二阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、第三阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、第四阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，第一以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片和第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片之間接入并聯(lián)連接的第一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和第二阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)以及并聯(lián)連接的第三阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和第四阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單，能夠避免多余的網(wǎng)絡(luò)變壓器、網(wǎng)絡(luò)連接器與以太網(wǎng)線(xiàn)纜的浪費(fèi)，能夠進(jìn)一步減少使用EtherCAT技術(shù)的實(shí)施所需要的占板面積。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
PBUS無(wú)變壓器EtherCAT通信電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為PBUS無(wú)變壓器EtherCAT通信電路。
【背景技術(shù)】
[0002]典型的EtherCAT中以太網(wǎng)接口變壓器是一個(gè)重要器件，有助于提高系統(tǒng)的防護(hù)性能、EMI性能并對(duì)信號(hào)質(zhì)量、傳輸距離有很大的貢獻(xiàn)。但是網(wǎng)絡(luò)變壓器體積較大，會(huì)增加EtherCAT各個(gè)從站模塊的PCB面積，同時(shí)也增加單板成本。
[0003]EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)特別適合用于模塊化、分布式設(shè)計(jì)。將系統(tǒng)需要的功能拆分為各個(gè)獨(dú)立的模塊，便于系統(tǒng)集成與靈活配置。各個(gè)模塊之間通過(guò)EtherCAT總線(xiàn)進(jìn)行通信。這也就意味著在EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)組成的控制系統(tǒng)中會(huì)大量需要網(wǎng)絡(luò)變壓器、RJ45連接器與網(wǎng)線(xiàn)。這不單使得PCB面積過(guò)大，也使得電氣柜空間浪費(fèi)，線(xiàn)纜成本增加。
[0004]類(lèi)似這樣模塊間的短距離通信，一般距離都不超過(guò)500mm。并不需要很長(zhǎng)的傳輸距離與出眾的長(zhǎng)距離傳輸防護(hù)能力。需要的是一種占板面積小，緊湊型的通信連接方式。為此德國(guó)倍福實(shí)用新型了EBUS的通信技術(shù)，將100M以太網(wǎng)使用LVDS技術(shù)來(lái)進(jìn)行傳輸，以100 Ω的中斷電阻進(jìn)行阻抗匹配，無(wú)多余的外圍電路與器件。但是EBUS僅在德國(guó)倍福自己的ASIC:ETllOO與ET1200中得到支持。目前越來(lái)越多的芯片廠(chǎng)商開(kāi)始推出自己的EtherCAT從站控制芯片，單都依賴(lài)于PHY、以太網(wǎng)變壓器和RJ45連接器的傳統(tǒng)模式。更有廠(chǎng)商開(kāi)始將PHY芯片集成在了ASIC內(nèi)部，以降低用戶(hù)的PCB面積尺寸。雖然也有提出過(guò)PHY與PHY之間的背靠背通信方式，但是需要多達(dá)10幾根的信號(hào)線(xiàn)。導(dǎo)致連接器的尺寸又過(guò)大。
[0005]鑒于上述情況，本實(shí)用新型在PHY芯片這一級(jí)進(jìn)行改造，避免EBUS的專(zhuān)屬性，以及PHY芯片背靠背傳輸?shù)男盘?hào)線(xiàn)過(guò)多的問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供PBUS無(wú)變壓器EtherCAT通信電路，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問(wèn)題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:PBUS無(wú)變壓器EtherCAT通信電路，包括第一以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片、第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片、第一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、第二阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、第三阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和第四阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，所述第一以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片和所述第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片之間接入并聯(lián)連接的第一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和第二阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)以及并聯(lián)連接的第三阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和第四阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，所述第一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包括串聯(lián)連接的電阻A、電阻B，在電阻A與電阻B之間節(jié)點(diǎn)通過(guò)電容A接地，電阻A與電阻B之間節(jié)點(diǎn)與電容A之間中間接2.5V電源;所述第二阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包括串聯(lián)連接的電阻C、電阻D，在電阻C與電阻D之間節(jié)點(diǎn)通過(guò)電容B接地，電阻C與電阻D之間節(jié)點(diǎn)與電容B之間中間接2.5V電源;所述第三阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包括串聯(lián)連接的電阻E、電阻F，在電阻E與電阻F之間節(jié)點(diǎn)通過(guò)電容C接地，電阻E與電阻F之間節(jié)點(diǎn)與電容C之間中間接2.5V電源;所述第四阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包括串聯(lián)連接的電阻G、電阻H，在電阻G與電阻H之間節(jié)點(diǎn)通過(guò)電容D接地，電阻G與電阻H之間節(jié)點(diǎn)與電容D之間中間接2.5V電源。
[0008]優(yōu)選的，所述第一以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片TX+端分別連接電阻L一端、電阻A—端、電容E—端，電容E另一端分別連接電阻C 一端、電阻M—端以及第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片TX+端;所述第一以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片TX-端分別連接電阻K 一端、電阻B—端、電容F—端，電容F另一端分別連接電阻D—端、電阻O—端以及第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片TX-端;所述第一以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片RX+端分別連接電阻J一端、電阻E—端、電容G—端，電容G另一端分別連接電阻G—端、電阻N—端以及第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片RX+端;所述第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片RX-端分別連接電阻I 一端、電阻F—端、電容H—端，電容H另一端分別連接電阻F—端、電阻P—端以及第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片RX-端。
[0009]優(yōu)選的，所述第一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)中的電阻A、電阻B電阻值均為49.9歐姆，電容A電容值為0.1微法;所述第二阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)中的電阻C、電阻D電阻值均為49.9歐姆，電容B電容值為0.1微法;所述第三阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)中的電阻E、電阻F電阻值均為49.9歐姆，電容C電容值為0.1微法;所述第四阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)中的電阻G、電阻H電阻值均為49.9歐姆，電容D電容值為
0.1微法。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單，能夠避免多余的網(wǎng)絡(luò)變壓器、網(wǎng)絡(luò)連接器與以太網(wǎng)線(xiàn)纜的浪費(fèi)，能夠進(jìn)一步減少使用EtherCAT技術(shù)的實(shí)施所需要的占板面積，同時(shí)是對(duì)德國(guó)倍福實(shí)用新型的EBUS進(jìn)行一種全新的替代，降低了其專(zhuān)有性;同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn):無(wú)變壓器傳輸、支持100BASE-TX、支持全雙工數(shù)據(jù)傳輸、支持交叉線(xiàn)自適應(yīng)、支持I米內(nèi)板級(jí)走線(xiàn)傳輸。
【附圖說(shuō)明】
[0011 ]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0013]請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型提供一種技術(shù)方案:PBUS無(wú)變壓器EtherCAT通信電路，包括第一以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片1、第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片2、第一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)3、第二阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)4、第三阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)5和第四阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)6，所述第一以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片I和所述第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片2之間接入并聯(lián)連接的第一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)3和第二阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)4以及并聯(lián)連接的第三阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)5和第四阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)6，所述第一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)3包括串聯(lián)連接的電阻A la、電阻B 2a，在電阻A Ia與電阻B 2a之間節(jié)點(diǎn)通過(guò)電容A Ib接地，電阻A Ia與電阻B 2a之間節(jié)點(diǎn)與電容A Ib之間中間接2.5V電源;所述第二阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)4包括串聯(lián)連接的電阻C 3a、電阻D 4a，在電阻C 3a與電阻D 4a之間節(jié)點(diǎn)通過(guò)電容B 2b接地，電阻C 3a與電阻D 4a之間節(jié)點(diǎn)與電容B 2b之間中間接2.5V電源;所述第三阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)5包括串聯(lián)連接的電阻E 5a、電阻F 6a，在電阻E 5a與電阻F 6a之間節(jié)點(diǎn)通過(guò)電容C 3b接地，電阻E 5a與電阻F 6a之間節(jié)點(diǎn)與電容C 3b之間中間接2.5V電源;所述第四阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)6包括串聯(lián)連接的電阻G 7a、電阻H 8a，在電阻G 7a與電阻H 8a之間節(jié)點(diǎn)通過(guò)電容D 4b接地，電阻G 7a與電阻H 8a之間節(jié)點(diǎn)與電容D 4b之間中間接2.5V電源。以太網(wǎng)是一種計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)，是當(dāng)今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了在局域網(wǎng)中采用的電纜類(lèi)型和信號(hào)處理方法。以太網(wǎng)在互聯(lián)設(shè)備之間以10?10Mbps的速率傳送信息包，雙絞線(xiàn)電纜1Base T以太網(wǎng)由于其低成本、高可靠性以及1Mbps的速率而成為應(yīng)用最為廣泛的以太網(wǎng)技術(shù);物理層定義了數(shù)據(jù)傳送與接收所需要的電與光信號(hào)、線(xiàn)路狀態(tài)、時(shí)鐘基準(zhǔn)、數(shù)據(jù)編碼和電路等，并向數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)接口。物理層的芯片稱(chēng)之為PHY，數(shù)據(jù)鏈路層則提供尋址機(jī)構(gòu)、數(shù)據(jù)幀的構(gòu)建、數(shù)據(jù)差錯(cuò)檢查、傳送控制、向網(wǎng)絡(luò)層提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口等功能。
[0014]第一以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片ITX+端分別連接電阻L 12a—端、電阻A Ia—端、電容E5b—端，電容E 5b另一端分別連接電阻C 3a—端、電阻M 13a—端以及第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片2TX+端;所述第一以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片ITX-端分別連接電阻K Ila—端、電阻B 2a—端、電容F 6b一端，電容F 6b另一端分別連接電阻D 4a一端、電阻O 15a—端以及第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片2TX-端;所述第一以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片IRX+端分別連接電阻J 1a—端、電阻E5a一端、電容G 7b一端，電容G 7b另一端分別連接電阻G 7a一端、電阻N 14a一端以及第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片2RX+端;所述第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片2RX-端分別連接電阻I 9a—端、電阻F 6a一端、電容H 8b一端，電容H 8b另一端分別連接電阻F 6a一端、電阻P 16a一端以及第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片2RX-端。
[0015]另外，本實(shí)施例中，第一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)3中的電阻A la、電阻B 2a電阻值均為49.9歐姆，電容A Ib電容值為0.1微法;所述第二阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)4中的電阻C 3a、電阻D 4a電阻值均為49.9歐姆，電容B 2b電容值為0.1微法;所述第三阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)5中的電阻E 5a、電阻F6a電阻值均為49.9歐姆，電容C 3b電容值為0.1微法;所述第四阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)6中的電阻G7a、電阻H 8a電阻值均為49.9歐姆，電容D 4b電容值為0.1微法，利用電容“隔直通交”的特性來(lái)替代變壓器，實(shí)現(xiàn)電容兩側(cè)交流信號(hào)的傳輸。
[0016]實(shí)施例:
[0017]本實(shí)用新型的應(yīng)用方法主要為:
[0018]A、將I3BUS專(zhuān)用連接器連接兩塊板卡之間的I3BUS通信，且模塊間距離20mm，roUS走線(xiàn)長(zhǎng)度小于80mm，檢測(cè)結(jié)果為:EtherCAT從站能夠與主站正常通信;EtherCAT從站之間能夠正常通信;通過(guò)EtherCAT診斷軟件檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)通信異常經(jīng)過(guò)48小時(shí)連續(xù)測(cè)試，未發(fā)現(xiàn)異常。
[0019]B、將cat5e網(wǎng)線(xiàn)連接兩塊板卡之間的PBUS通信，且模塊間距離1500mm，檢測(cè)結(jié)果為:EtherCAT從站之間能夠正常通信;通過(guò)EtherCAT診斷軟件檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)通信異常經(jīng)過(guò)48小時(shí)連續(xù)測(cè)試，未發(fā)現(xiàn)異常。
[0020]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單，能夠避免多余的網(wǎng)絡(luò)變壓器、網(wǎng)絡(luò)連接器與以太網(wǎng)線(xiàn)纜的浪費(fèi)，能夠進(jìn)一步減少使用EtherCAT技術(shù)的實(shí)施所需要的占板面積，同時(shí)是對(duì)德國(guó)倍福實(shí)用新型的EBUS進(jìn)行一種全新的替代，降低了其專(zhuān)有性；同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn):無(wú)變壓器傳輸、支持100BASE-TX、支持全雙工數(shù)據(jù)傳輸、支持交叉線(xiàn)自適應(yīng)、支持I米內(nèi)板級(jí)走線(xiàn)傳輸。
[0021]盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.13BUS無(wú)變壓器EtherCAT通信電路，包括第一以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片、第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片、第一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、第二阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、第三阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和第四阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，其特征在于:所述第一以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片和所述第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片之間接入并聯(lián)連接的第一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和第二阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)以及并聯(lián)連接的第三阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)和第四阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，所述第一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包括串聯(lián)連接的電阻A、電阻B，在電阻A與電阻B之間節(jié)點(diǎn)通過(guò)電容A接地，電阻A與電阻B之間節(jié)點(diǎn)與電容A之間中間接2.5V電源;所述第二阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包括串聯(lián)連接的電阻C、電阻D，在電阻C與電阻D之間節(jié)點(diǎn)通過(guò)電容B接地，電阻C與電阻D之間節(jié)點(diǎn)與電容B之間中間接2.5V電源;所述第三阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包括串聯(lián)連接的電阻E、電阻F，在電阻E與電阻F之間節(jié)點(diǎn)通過(guò)電容C接地，電阻E與電阻F之間節(jié)點(diǎn)與電容C之間中間接2.5V電源;所述第四阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)包括串聯(lián)連接的電阻G、電阻H，在電阻G與電阻H之間節(jié)點(diǎn)通過(guò)電容D接地，電阻G與電阻H之間節(jié)點(diǎn)與電容D之間中間接2.5V電源。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PBUS無(wú)變壓器EtherCAT通信電路，其特征在于:所述第一以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片TX+端分別連接電阻L 一端、電阻A—端、電容E—端，電容E另一端分別連接電阻C 一端、電阻M—端以及第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片TX+端;所述第一以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片TX-端分別連接電阻K 一端、電阻B—端、電容F—端，電容F另一端分別連接電阻D—端、電阻O—端以及第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片TX-端;所述第一以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片RX+端分別連接電阻J一端、電阻E—端、電容G—端，電容G另一端分別連接電阻G—端、電阻N—端以及第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片RX+端;所述第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片RX-端分別連接電阻I 一端、電阻F—端、電容H—端，電容H另一端分別連接電阻F—端、電阻P—端以及第二以太網(wǎng)PHY驅(qū)動(dòng)芯片RX-端。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PBUS無(wú)變壓器EtherCAT通信電路，其特征在于:所述第一阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)中的電阻A、電阻B電阻值均為49.9歐姆，電容A電容值為0.1微法;所述第二阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)中的電阻C、電阻D電阻值均為49.9歐姆，電容B電容值為0.1微法;所述第三阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)中的電阻E、電阻F電阻值均為49.9歐姆，電容C電容值為0.1微法;所述第四阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)中的電阻G、電阻H電阻值均為49.9歐姆，電容D電容值為0.1微法。
【文檔編號(hào)】H04L12/40GK205647561SQ201620497280
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月26日
【發(fā)明人】趙雍胤, 李思佳, 李思泉
【申請(qǐng)人】上海嘉強(qiáng)自動(dòng)化技術(shù)有限公司