CAN数据总线系统EMC的评价方法

CAN信息，并经CAN－H发送到收发器2，收发器2再将信息经BAN1从测试板输出。测试仪器通过射频耦合网络与CAN－H连接。

在抗扰性测试中，射频信号发生器或功率放大装置与耦合节点相连，在这个节点上测量抗扰电平。而在辐射测试中，测试接收装置或频谱分析仪代替射频信号发生装置连接到耦合节点上。

图3 单线CAN总线测试装置原理图

b.耦合网络和电阻分压器是进行精确测量的关键
CAN－H的直流负载为R2和R6，电阻约为1 kΩ，射频耦合网络中的R1、C1和R3构成CAN－H的交流负载，这些元件值的选取应接近典型总线负载的值。其中R2和R6还构成电阻分压器，得到辅助的射频输出端(RF－OUT)。R6的选取应使RF－OUT点的输出阻抗为50 Ω，它与输入阻抗50 Ω的测试仪器连接，衰减约为32 dB。设置辅助输出端的目的：①测量从耦合节点到CAN－H线的传递函数；②测量时域范围内CAN－H的电压。

抗扰性评价对射频耦合网络的要求
耦合网络组成的要素是R1和C1，R1的选取应使CAN－H到搭铁的耦合阻抗与IEC 61967－4规定的阻抗150×(1±0.2)Ω相匹配，同时C1的选取应使耦合网络的等效阻抗接近于单线CAN网络的典型负载。C1还决定了射频耦合网络在低频范围内的转折频率f：
f=1/[2π(RS＋R1)C1]
=1/[2×π×145×4.7×10－9≈225 kHz (1)
该频率比ISO 11452－7中规定的最低测试频率250 kHz要低。

高频范围内的转折频率由测试PCB决定，主要应避免谐振的发生。为确定高频转折频率，需要先测量或计算耦合网络的传递函数，Philips半导体实验室利用图4所示的电路进行了耦合网络传递函数的测量和计算，图4中CPCB为CAN－H到搭铁的寄生电容，经测量其值为7.5 pF，测量和计算的结果如图5所示。将传递函数的计算结果与测量结果相比较，可以发现两者非常吻合。并且由图5可知，至少在500 MHz以内，测试电路不会受到谐振的影响。

图4 计算耦合网络传递函数的等效电路

图5 耦合网络传递函数的测量和计算结果

电磁辐射评价对射频耦合网络的要求
测量电磁辐射时，需要知道CAN－H到频谱分析仪的传递函数。射频耦合网络和频谱分析仪的输入阻搞具有高通滤波的特性，转折频率与公式(1)的结果相同，通常衰减约为15 dB，因而把该值加到频谱分析仪的读数上，才能得到CAN－H线上电磁辐射的直正值。

c.其他CAN系统的耦合网络
高速CAN
高速CAN采用双线传输方式，在双线上传输差分信号，主要应用于C类网等高速场合，最高传输速率可达1 Mb/s，至少可连接110个节点。由于CAN－H和CAN－L上传输的信号为差分信号，因而对高速CAN，EMC的影响主要来自共模信号。图6所示为高速CAN的测试装置，其中差分网络的标称负载是60 Ω，为了耦合共模信号，将其分成为相等的两份R7、R8，一般两者之间的误差不超过0.1％。同时为了避免电平偏差的转移，分压电路R2、R6、R9和R10只有在测量传递函数时才被连接到电路中。

图6 高速CAN测试装置原理图

容错CAN
　　容错CAN数据总线系统也采用双线传输方式，一般应用于中速场合，最高传输速率可达125 kb/s，最多可连接15个节点。它的突出优点是一旦总线发生错误，能自动转换到单线传输模式，因而需要对第一条线进行测试。图7为容错CAN的测试装置，由图7可知射频耦合网络连接到CAN总线的每一端，CAN－H经R8搭铁，CAN－L经R7接电源电压，分压电路R2、R6和R9、R10提供了辅助输出端。同样为方便对共模信号进行测量，元件C1、C3、R7、R8和分压电路必须成对相匹配，一般误差不超过0.1％。

图7 容错CAN测试装置原理图

CAN数据总线系统EMC的评价标准
a.电磁辐射的评价标准
选定好测试装置之后，还需制定合适的评价标准。对于电磁辐射的评价，辐射限值可由被扰对象的抗扰限值结合干扰源和被扰对象之间的耦合得出。众所周知，车载电台对其他车载设备和系统辐射的干扰最为敏感，因此把车载电台作为被扰对象，CAN数据总线系统的辐射在车载电台一端必须严格得低于车载电台的抗扰限值。CISPR 25规定了车载电台天线输入端的抗扰限值，在中波波段为0 dBμV，长波波段为5 dBμV。

CAN数据总线系统耦合的传递函数则非常复杂，它受到耦合路径的种类、频率范围和线束布局等因素的制约，不同的网络其耦合函数也各不相同，很难精确界定。不过现有CAN数据总线系统应用的实践表明：由于总线信号的频谱和被扰对象的敏感区域大都在低频范围(AM波段)内，在低频范围内需要特别注意控制辐射。所以，耦合因数取AM波段的典型值70 dB，考虑到上文指出测试装置的射频耦合网络衰减了15 dB，测试装置的射频耦合点和车载电台天线输入端之间的耦合因数则为55 dB。结合上述两方面