专利名称：附件存在探测的制作方法
技术领域：
本发明的实施例涉及一种电路并且涉及一种用于探测存在被连接到该电路的附件的方法。
背景技术：
很多电子装置包括可移除附件或者构件。可移除构件例如是在移动或者便携式装置如移动电话、个人数字助理、移动计算机、照相机或者摄影机中的蓄电池；或者在打印机或者复印机中的墨盒或者碳粉盒。为了提供电子装置的正确功能，有必要探测构件是否被连接于此，并且如果几个构件如蓄电池能够被连接到电子装置，则多少构件被连接于此。某些类型的构件具有允许在构件和电子装置之间的通信或者信息转移的通信接口。这种信息可以包括允许电子装置检验构件是适当的并且被授权与该电子装置一起使用的认证信息；构件的操作参数，如(由温度传感器测量的)温度，或者蓄电池的充电状态或者墨盒或者碳粉盒的填充水平。某些电子装置是非常小的，使得空间是一个问题，并且因此由于成本原因和由于空间原因而期望使用电子装置的仅仅一个端口或者端子来提供存在探测和通信两者。
发明内容
第一实施例涉及一种电子电路，该电子电路包括用于连接附件的第一端子。发射器或者接收器电路被连接到第一端子。受控电流源包括被耦合到第一端子的输出并且被配置为将电流驱动到第一端子中，所述电流依赖于在第一端子处的电势。电流测量电路被配置为测量在第一端子处的电流并且提供代表在第一端子处的电流的电流测量信号。评价电路接收电流测量信号并且被配置为产生依赖于测量信号的探测信号。第二实施例涉及一种用于探测存在被连接到电子装置的第一端子的附件的方法。 该方法包括将依赖于在第一端子处的电势的电流驱动到第一端子中。在第一端子处测量电流并且产生依赖于在第一端子处测量的电流的探测信号。
现在将参考附图解释实例。附图用于示意基本原理，使得仅仅示意了对于理解基本原理而言有必要的方面。附图未按照比例。在附图中相同的参考字符表示类似的特征。图1概略地示意一种电子装置和被耦合到该电子装置并且被配置为与该电子装置通信的附件；
图2概略地示意用于在电子装置和附件之间的通信的通信协议； 图3示意被配置为探测存在被连接到电子装置的附件的存在探测电路的第一实施例， 该存在探测电路包括受控电流源、电流测量电路和评价电路； 图4示意存在探测电路的操作原理； 图5示意受控电流源和电流测量电路的第一实施例；图6示意被以不同的方式布置的、图5的受控电流源和电流测量电路； 图7示意受控电流源和电流测量电路的第二实施例； 图8示意受控电流源和电流测量电路的第三实施例； 图9示意受控电流源和电流测量电路的第四实施例； 图10示意受控电流源和电流测量电路的第五实施例； 图11示意评价电路的基本操作原理； 图12示意评价电路的实施例；并且图13示出示意图12的评价电路的操作原理的时序图。
具体实施例方式图1概略地示意电子装置1，该电子装置1被配置为具有被连接到第一端子11 的至少一个附件或者构件90。该电子装置例如是便携式装置如移动电话、个人数字助理 (PDA)、移动计算机或者照相机，并且可移除构件90例如是蓄电池。根据进一步的实施例， 电子装置1是打印机或者复印机，并且附件或者可移除构件是墨盒或者碳粉盒。电子装置 1包括可移除构件90能够被连接到的第一端子11。这个第一端子11具有两个功能它用作允许在电子装置1和该至少一个可移除构件90之间的数据通信的数据通信端口 ；并且它探测被连接到电子装置1的至少一个可移除构件90的存在。本发明的实施例涉及探测被连接到电子装置1的可移除构件90的存在。因此，在附图中，除了执行数据通信的电路之外，仅仅对这种存在探测所要求的电路和仅仅对这种存在探测所要求的、在电子装置1和可移除构件90之间的那些连接得以示意。不言而喻，该电子装置包括多个另外的电路构件并且可移除构件包括多个另外的电路构件和其它构件。 此外，能够在电子装置1和可移除构件90之间存在另外的连接，如电源连接。通过这种电源连接，如当可移除构件90是蓄电池时，可移除构件可以向电子装置1供电，或者如当可移除构件90是墨盒或者碳粉盒时，电子装置1能够向可移除构件90供电。为了电子装置1正确地运行，要求被连接到电子装置1的可移除构件90的存在探测和在电子装置1和可移除构件90 (如果可移除构件被连接到电子装置1)之间的数据通信两者。电子装置1包括存在探测电路10和通信电路20，两者均被连接到第一端子11。存在探测电路10用于探测存在被连接到第一端子11的可移除构件90，并且通信电路20被配置为经由第一端子11与构件90通信。可移除构件90包括被配置为被连接到电子装置的第一端子11的通信和存在探测端子91、被连接到通信和存在探测端子91的通信电路92、 以及被连接到通信和存在探测端子91的无源电子构件93如电阻器。可移除构件90的通信电路92被配置为经由第一端子11与电子装置1的通信电路20通信，并且无源电子构件 93允许存在探测电路10通过评价在第一端子11处的电阻而探测可移除构件90的存在。 能够如传统通信电路那样实现通信电路20、92，所述传统通信电路被配置为经由单一连接线诸如在电子装置1的第一端子11与可移除构件90的通信和存在探测端子91之间的连接线来执行数据通信。由这些通信电路20、92使用的通信协议能够是用于单线数据通信的传统通信协议。在数据通信期间，通信电路20、92之一充当发射器，而另一个充当接收器。通信电路20、92能够被实现为使得它们具有两种功能性，使得每一个通信电路均交替地能够充当发射器和接收器电路。然而，仅仅作为发射器电路实现通信电路20、92之一并且仅仅作为接收器电路实现通信电路20、92中的另一个也是可能的。为了信号传输意图，充当发射器的通信电路20、92调制在第一端子11处的电压VII，使得这个电压Vll交替地采取 (assume)第一和第二信号电平之一。在以下中这个电压Vll将被称作输出电压。将被传输的信息例如由输出电压Vll的各个信号电平发生的持续时间限定。这将参考图2解释。图2概略地示意在数据传输期间输出电压Vll的时序图。如能够从图2看到的，发射器电路将电压Vll调制为在第一信号电平Vll和第二信号电平VIIh之间交替。在于图2 中示意的实施例中，第一信号电平Vll由比第二信号电平VIIh更低的电压代表。然而，这仅仅是一个实例，第一信号电平Vll还能够高于第二电平。调制的输出电压Vll代表第一和第二位值如逻辑一(1)和零(0)的序列。在该实施例中，将被传输的信息被映射到各个信号值发生的持续时间上。逻辑“1”由长持续时间代表，而逻辑“0”由短持续时间代表。在于图2中示意的实施例中，“长持续时间”包括三个时钟周期T，而“短持续时间”包括一个时钟周期T。在这种方法中，接收器电路只是测量在第一端子11处的输出电压Vll的各个信号电平发生的持续时间以便解调所传输的信号，即以便取回由发射器电路20或者92传输的数据字。存在探测电路10被配置为测量在第一端子11处的阻抗以便探测带有内部阻抗93 的可移除构件90是否被连接到第一端子11，并且如果几个构件能够被并联连接到第一端子11，则探测这些可移除构件90中的多少可移除构件被连接到第一端子11。在第一端子 11处测量的阻抗是被连接到第一端子11的(一个或者多个)可移除构件的输入阻抗。在图3中示意了存在探测电路10的第一实施例。为了示意意图，图3还示意了通信电路20的实施例。在该实施例中，通信电路20包括在第一端子11和用于第一供应电势或者基准电势GND (诸如接地)的端子之间连接的调制晶体管21。这个调制晶体管21用于当通信电路20充当发射器时调制输出电压VII。控制电路22进一步包括被耦合到第一端子11的输入端子。当通信电路20充当接收器时，经由这个输入端子，控制电路22接收输出电压Vll以便解调输出电压Vll并且取回在输出电压Vll中包括的信息。在该至少一个可移除构件90中的通信电路92能够被以与电子装置中的通信电路 20相同的方式实现。在这方面，应该提到，在图3中示意的通信电路20的具体实现仅仅是一个实例。这个通信电路20能够是适合于经由单线的数据通信的传统发射器和/或接收器电路。在图3中示意的通信电路20被实现为收发器，即这个通信电路交替地可以充当被配置为调制在第一端子11处的电压Vl 1的发射器，或者充当被配置为接收/探测在第一端子11处的输出电压Vll的接收器。依赖于电子装置的具体类型，仅仅作为发射器或者仅仅作为接收器实现通信电路20也是可能的。在后一情形中，在第一端子11处的输出电压Vll 能够由在该至少一个可移除构件90中的通信电路92调制。在图3的电路中，当在通信电路之一如电路20中的调制晶体管如晶体管21被接通时，在第一端子11处的输出电压Vll采取第一(低)信号电平Vllp为了解释意图，能够假设当这个晶体管21在它的开状态中时该调制晶体管21两端的电压降能够被忽略。在此情形中，第一信号电平Vll至少近似地等于第一供应电势GND。为了在第一端子11处获得第二(高)信号电平VIIh，调制晶体管21被断开。
电子装置和被连接到电子装置的该至少一个可移除构件包括被连接或者耦合到第一端子11的寄生电容。在图3中，这些寄生电容由在第一端子11和用于第一供应电势 GND的端子之间连接的电容器Cll代表。当通信电路之一的调制晶体管如通信电路20的调制晶体管21被断开时，这个寄生电容Cll必须被充电以使输出电压Vll升高到第二 (更高) 信号电平Vl Ih。此外，为了使输出电压Vl 1升高到第二信号电平Vl Ih,要求通过该至少一个可移除构件的阻抗的电流流动。为了示意意图，在图3中两个可移除构件卯工力 被示为被并联连接到第一端子11。这些可移除构件QO1AOn中的每一个均包括阻抗93^9 和通信电路9&、94。为使输出电压Vll升高而在第一端子11处要求的电流由存在探测电路10提供。 这个探测电路10包括受控电流源30、电流测量电路40和评价电路50。受控电流源30包括在此处提供输出电流130并且被耦合到第一端子11的电流输出。受控电流源30被配置为将第一电流111驱动到第一端子11中，其中第一电流由电流源30的输出电流130供应并且可以等于这个输出电流。电流测量电路40被配置为测量在第一端子11处的第一电流111并且提供依赖于测量电流111的电流测量信号S40。评价电路50接收电流测量信号S40并且提供状态信号或者存在探测信号S50。这个状态信号S50指示可移除构件是否被连接到电子装置，并且如果几个构件能够被连接到电子装置，则多少可移除构件被连接于此。受控电流源30提供依赖于在第一端子11处的电势Vll的第一电流111。根据一个实施例，受控电流源30提供第一电流111使得它选自范围从最小电流值IIImin到最大电流值IIImax的电流范围并且使得在第一端子11处的电压Vll被限制为给定的最大电压值。 根据一个实施例，这个最大电压值对应于第二信号值VIIh，并且当在第一端子11处的电压 Vll低于第二信号电平VIIh时，受控电流源30提供最大第一电流111·。换言之受控电流源30被配置为控制在第一端子11处的电压Vll使得这个电压采取第二信号电平V11H， 其中当这个电压Vll低于第二信号电平VIIh时，第一电流111具有它的最大值111·。现在将参考在其中示意输出电压Vl 1和第一电流111的时序图的图4来解释探测电路10的基本操作原理。在图4中的时序图始于例如此时电压Vll具有第一信号电平Vll 的时间t0，因为被连接到第一端子11的通信电路之一的调制晶体管被接通。此时，最大第一电流IIImax由在第一端子11处的受控电流源30提供。接通的调制晶体管旁路或者短路可移除构件的阻抗，如图3的阻抗91i、91n，使得即使最大电流Illmx也不能够将在第一端子 11处的电压Vll上拉至第二信号电平V11H。在时间tl，调制晶体管被断开。此时仍然由受控电流源30提供的最大第一电流IIImax引起在第一端子11处的电压Vll升高，其中当达到第二信号电平VIIh时，受控电流源30将第一电流111减少为更低的电流Illn，以便将电压Vll限制为第二信号电平V11H。这个更低的第一电流Illn依赖于在第一端子11处的阻抗，即在(一个或者多个)可移除构件处的总输入阻抗。这个阻抗依赖于是否存在被连接到第一端子11的可移除构件，并且当存在被连接到端子11的可移除构件时，依赖于这些可移除构件中的多少可移除构件被并联连接到端子11。为了解释意图，可以假设多于一个可移除构件能够被连接到端子11并且这些可移除构件中的每一个均包括作为具有电阻值R93 的探测阻抗的电阻器。为了解释意图，可以进一步假设η个可移除构件被连接到电子装置， 其中η彡1。在此情形中，在第一端子11处“看到”的电阻Rll是
为将电压Vll调节为第二信号电平VIIh而在第一端子11处要求的第一电流Illn 因此是在第一端子11处由受控电流源30提供的电流Illn因此直接地依赖于被连接到第一端子11的可移除构件的数目，其中当无任何(n=0)构件被连接到第一端子11时，第一电流111是零。当调制晶体管之一接通，这在图4中的时间t2处示意时，受控电流源30增加输出电流130以试图将电压Vl 1保持为第二信号电平VlIh,直至第一电流111再次达到最大电流Il Imax。图3的受控电流源30如电压调节器那样起作用，该电压调节器被配置为控制输出电压使得它采取第二信号电平并且被配置为在第一端子处提供最大第一电流11 Imax。当然， 也可以使用任何其它类型的电压调节器来替代在图3中示意的受控电流源30。参考图4，当被连接到第一端子11的通信电路之一下拉输出电压Vll时，由受控电流源30提供的第一电流111采取它的最大111·。在这些时间段期间，第一电流111不适合于探测意图；在此情形中，探测电路10并不处于存在探测模式中。当无任何通信电路下拉输出电压11时，参考等式(2)，电流111代表被连接到第一端子11的可移除构件的数目，在此情形中探测电路处于存在探测模式中。评价电路50被配置为在这些时间段期间评价代表电流111的电流测量信号S40。根据一个实施例，评价电路50被配置为仅仅在其中输出电流111小于最大IIImax的那些时间段期间评价电流测量信号S40。图5示意受控电流源30的第一实施例和电流测量电路40的第一实施例。为了示意意图，还在图5中示意了通信电路20的调制晶体管21和可选的输入缓冲器23。图5的受控电流源30包括可控电流源31，该可控电流源31具有被耦合到第一端子11的电流输出和控制输入。受控电流源30进一步包括被耦合在第一端子11和可控电流源31的控制输入之间以控制依赖于输出电压Vll的第一电流111的反馈环。受控电流源30的输出电流 130对应于可控电流源31的输出电流。在该实施例中，反馈环包括放大器如运算放大器， 其在第一输入端子处接收输出电压Vll并且在第二输入处接收代表第二信号值VIIh的基准电压VKEF。可替代地，能够向放大器32的第一输入提供与第一电压Vll成比例的信号而不是第一电压VII。放大器32的输出被连接到可控电流源31的控制输入。可控电流源31 被配置为提供输出电流130并且因此第一电流111依赖于放大器32输出信号。图5的电流测量电路40包括带有在电流源30和第一端子11之间连接的输入电流路径并且带有在电流源30和测量电阻器42之间连接的输出电流路径的第一电流反射镜 41。第一电流反射镜41被配置为提供与通过输入电流路径流动的第一电流111成比例的、 在测量电阻器42处的输出电流142。在该实施例中，第一电流111与受控电流源30的输出电流130成比例。为了解释意图，可以假设电流反射镜具有电流反射镜比率a :b使得
权利要求
1.一种电子电路，包括第一端子，用于将附件连接于该第一端子； 发射器或者接收器电路，被连接到所述第一端子；受控电流源，包括被耦合到所述第一端子的输出并且被配置为将电流驱动到所述第一端子中，所述电流依赖于在所述第一端子处的电势；电流测量电路，被配置为测量在所述第一端子处的电流并且提供代表在所述第一端子处的所述电流的电流测量信号；和评价电路，接收所述电流测量信号并且被配置为产生依赖于所述电流测量信号的状态信号。
2.根据权利要求1的电子电路，其中所述受控电流源被配置为在它的输出处提供受控输出电流， 其中所述输出电流选自范围从最小电流值到最大电流值的电流范围，并且其中所述受控电流源被配置为提供输出电流，使得在所述第一端子处的电压被限制为给定的最大电压值。
3.根据权利要求1的电子电路，其中所述电流测量电路包括具有输入电流路径并且具有输出电流路径的第一电流反射镜，其中所述输入电流路径被与所述受控电流源串联连接；和被与所述输出电流路径串联连接的阻抗， 其中所述评价电路被耦合到所述阻抗。
4.根据权利要求3的电子电路，其中所述输入电流路径被连接在所述受控电流源和所述第一端子之间。
5.根据权利要求4的电子电路，其中所述输入电流路径和所述输出电流路径被与所述受控电流源串联连接。
6.根据权利要求3的电子电路，其中所述输入电流路径被连接在用于供应电势的端子和所述受控电流源之间。
7.根据权利要求1的电子电路，其中所述受控电流源包括具有被耦合到所述受控电流源的输出的电流输出和控制输入的可控电流源；和在所述第一端子和所述控制输入之间耦合的反馈环。
8.根据权利要求7的电子电路，其中所述反馈环包括放大器，所述放大器具有被耦合到所述第一端子的第一输入、接收基准电压的第二输入、和被连接到所述控制输入的输出。
9.根据权利要求1的电子电路，其中所述受控电流源包括 基准电流源；和第二电流反射镜，所述第二电流反射镜带有被与基准电流源串联连接的输入电流路径、和被耦合到所述受控电流源的输出的输出电流路径。
10.根据权利要求9的电子电路，其中所述受控电流源仅仅经由所述输出而被耦合到所述第一端子。
11.根据权利要求9的电子电路，其中所述第二电流反射镜进一步包括 具有控制端子并且具有形成所述输入电流路径的负载路径的输入晶体管；具有被耦合到所述输入晶体管的所述控制端子的控制端子并且具有形成所述输出电流路径的负载路径的输出晶体管；和在所述第一端子与输入和输出晶体管的所述控制端子之间耦合的反馈环。
12.根据权利要求3的电子电路，其中所述受控电流源包括 基准电流源；和第二电流反射镜，所述第二电流反射镜带有与所述基准电流源串联连接的输入电流路径、和被耦合到所述受控电流源的输出的输出电流路径； 其中第一和第二电流反射镜具有公共输入电流路径。
13.根据权利要求12的电子电路，其中所述第二电流反射镜进一步包括 具有控制端子并且具有形成所述输入电流路径的负载路径的输入晶体管；具有被耦合到所述输入晶体管的所述控制端子的控制端子并且具有形成所述输出电流路径的负载路径的输出晶体管；和在所述第一端子与输入和输出晶体管的所述控制端子之间耦合的反馈环。
14.根据权利要求1的电子电路，其中所述评价电路包括第一比较器级，被配置为比较电流测量信号与第一基准信号并且被配置为提供依赖于所述比较结果的第一比较器信号；和输出级，具有用于接收所述第一比较器信号或者依赖于所述第一比较器信号的信号的至少一个输入，并且被配置为提供依赖于在所述至少一个输入处接收的信号的状态信号。
15.根据权利要求14的电子电路，其中所述评价电路进一步包括启用比较器级，被配置为比较所述电流测量信号与启用基准信号并且提供启用比较器信号；和所述输出级的启用输入，在所述启用输入处接收所述启用基准信号或者依赖于所述启用基准信号的信号；其中所述输出级被配置为提供依赖于在至少一个第一输入处接收的信号并且依赖于在所述启用输入处接收的信号的状态信号。
16.根据权利要求14的电子电路，其中所述评价电路进一步包括第一延迟级，被连接在所述第一比较器级和所述输出级之间并且被配置为延迟所述第一比较器信号的上升沿和下降沿中的至少一个。
17.根据权利要求14的电子电路，进一步包括至少一个进一步的比较器级，被配置为比较所述电流测量信号与进一步的基准信号并且提供进一步的比较器信号；和所述输出级的进一步的输入，接收所述进一步的比较器信号或者依赖于所述进一步的比较器信号的信号；其中所述输出级被配置为还产生依赖于在它的进一步的输入处接收的信号的状态信号。
18.根据权利要求17的电子电路，其中所述状态信号包括至少两个子信号，所述至少两个子信号包括依赖于在所述输出级的所述第一输入处接收的信号的第一子信号和依赖于在所述输出级的所述进一步的输入处接收的信号的进一步的子信号。
19.一种用于探测被连接到电子装置的第一端子的附件的存在的方法，所述方法包括将依赖于在所述第一端子处的电势的电流驱动到所述第一端子中； 测量在所述第一端子处的电流以提供电流测量信号；和产生依赖于所述电流测量信号的状态信号。
20.根据权利要求19的方法，其中被驱动到所述第一端子中的电流被选择为使得在所述第一端子处的电压被限制为给定的最大电压值并且使得电流被限制为最大电流值。
21.根据权利要求20的方法，其中所述电流测量信号仅仅被评价用于在其中所述电流测量信号低于第一基准信号的那些时间段期间产生状态信号。
22.一种电子电路，包括第一端子，用于将附件连接于该第一端子； 发射器或者接收器电路，被连接到所述第一端子；电压控制器，包括被耦合到所述第一端子的输出并且被配置为将电流驱动到所述第一端子中使得在所述第一端子处的电压采取基准值，其中电流被限制为最大电流；电流测量电路，被配置为测量在所述第一端子处的电流并且提供代表在所述第一端子处的所述电流的电流测量信号；和评价电路，接收所述电流测量信号并且被配置为产生依赖于所述电流测量信号的状态信号。
23.一种用于探测被连接到电子装置的第一端子的附件的存在的方法，所述方法包括通过将电流驱动到所述第一端子中而控制在所述第一端子处的电压以采取基准值，其中电流被限制为最大电流；测量在所述第一端子处的电流以提供电流测量信号；和产生依赖于所述电流测量信号的状态信号。
全文摘要
本发明涉及附件存在探测。公开了一种电子电路，该电子电路带有用于将附件连接于此的第一端子、和用于探测被连接到第一端子的附件的存在的功能性。
文档编号G01R31/00GK102466768SQ20111033374
公开日2012年5月23日 申请日期2011年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者富特纳 W. 申请人:英飞凌科技奥地利有限公司
专业数控铣床产品供应商
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