Grundlagen der physikalischen Schicht und deren Modellbildung
FlexRay frühzeitig im Griff (Teil 1)
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
FlexRay-Transceiver und aktiver Stern
Der FlexRay-Transceiver bildet eine wichtige Komponente bei der Modellierung der Netzwerk-Topologie. Für die Systemsimulation sind das Verhalten und die Funktion des Transceivers in Form eines Verhaltenmodells abzubilden, welches von den Details der Halbleiterimplementierung abstrahiert. Für die Analyse der Signalintegrität sind folgende Funktionen des Transceivers von Bedeutung:
- Sender- und Empfängerverhalten (TxD, RxD).
- Ein- bzw. Abschaltung der Treiberstufe (TxEN).
- Propagation Delay.
- Asymmetrien von Schwellen und Delays.
- Spannungsversorgung (Ucc).
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Ein wichtiger Aspekte bei der Modellierung des Transceivers ist die Empfängerstufe, welche mit einer Hysterese versehen ist. Diese verhindert, dass das digitale RxD-Signal bei Klingeln (Ringing) auf dem Bus nicht permanent den Zustand wechselt. Durch das Tiefpassverhalten der Empfängerstufe werden Glitches mit hohen Frequenzen herausgefiltert und erhöhen damit zusätzlich die Stabilität des RxD-Signals. NXP hat bei der Modellierung der FlexRay-konformen Transceiver-Familie TJA108x (TJA1080A, TJA1081, TJA1082) diese Funktionen in das Modell integriert.
Für die Validierung einer Fahrzeugtopologie ist neben Modellierung und Simulation des Nominalverhaltens die Betrachtung von Worst-Case-Szenarien durch Bauteiltoleranzen und Temperatureinflüsse von größerer Bedeutung, denn Schwachpunkte im System zeigen sich dort am ehesten. Bild 7 illustriert diesen Zusammenhang exemplarisch für die Empfängerstufe. Die Schwellwerte der Empfängerstufe liegen im Nominalfall bei ±225 mV undsind im Idealfall exakt symmetrisch zueinander. Aufgrund von Fertigungstoleranzen und Temperaturschwankungen bewegen sich die Schwellwerte innerhalb eines Toleranzbandes, das einer statistischen Verteilung unterliegt. Zum anderen sind die Schwellwerte im realen Fall auch nicht symmetrisch zueinander, sondern können mit einer Differenz von zehn Prozent betragsmäßig voneinander abweichen. Dies bedeutet, dass das Filterverhalten des Transceivers maßgeblich durch diese statistischen Toleranzen beeinflusst wird und das Signal am RxD-Pin bei gleichem Testmuster der Stimuli ein anderes zeitliches Verhalten aufzeigen kann als im Nominalfall. Für die Signalintegrität stellt sich der Worst-Case bei maximaler Empfängerschwelle und minimaler Ausgangsamplitude ein, wenn also der Signal-Rausch-Abstand am kleinsten ist.
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- Die Transmission Line
