采用简单电路提供可调CAN电平差分输出信号

2012-09-29

控制器局域网（CAN）串行总线拓扑结构可使设备和微控制器在不采用主机的情况下相互通信。它无需仲裁即可进行传输，可在每个设备节点上放置一个控制器和一个主处理器，省去了设备与主机互连时必需的复杂线缆。

　　通过使用CANH和CANL线缆上的信号，CAN总线有被动和主动两种状态。差分电压大于0.9 V时，总线为主动状态，小于0.5 V时则为被动状态。CAN收发器（如ADM3051）可将CAN控制器连接至物理层总线。

　　图1.CAN总线信号和状态

　　CAN收发器可以通过平台上的自动测试设备（ATE）或直流信号进行表征。图2所示的电路采用函数发生器产生的方波信号为收发器提供可调CAN信号。为实现宽带宽和低失真，选用了AD8138 高速差分放大器。维持峰-峰电平时，输出端的直流电平转换器使输出信号的差分电平能够得到调整。幅度和频率通过信号发生器调整。

　　图2.用AD8138驱动CAN收发器

　　该电路采用5 V单电源供电，配置为单位增益单端转差分放大器，共模设置为中间电压值。R1、R2和R3组成了直流偏置电路，可将输出信号调节至CAN电平。通过将R4和R5保持在相对于R2的较小值，电位计可轻松调整两个输出信号之间的差值，不会显著影响其各自的幅度，能够向DUT提供具有可变共模电平的CAN信号。由于R1和R3相等，输出端的交流共模也不会在调整R2时受到影响。R4、R5和R2共同组成了AD8138放大器输出端分压器的一部分。R4和R5尽可能选用最小值，以便最大程度地减小输出衰减，以及最大程度的降低每个输出端的峰-峰电平在调节R2时受到的影响。若R2短接，R4和R5也能提供最小负载，以保护放大器输出。电容C1和C2可以将直流偏置和放大器的共模输出相隔离。这些电容还与电阻偏置网络一同构成了高通滤波器，其截止频率为：

　　其中 C = C1 = C2， RL为负载或DUT输入阻抗，通常为20 kΩ至30 kΩ。

　　为了避免方波输出信号失真，应选用尽可能大的C1 和C2 使输入信号频率达到10倍的最差截止频率，其中R2||RL为最小值。例如，假设不存在输出（DUT）负载效应，为使VCANH和VCANL信号达到图3（a）所示的电平，R2必须达到700 Ω的最小值。0.1 µF或1 µF的耦合电容可处理1 MHz的信号。图3（b）显示了R2调整差分输出电平的过程。

　　将这些输出信号用做收发器的VCANH和VCANL输入后，可以通过测量平台表征接收器参数，如所需频率下的传播延迟、上升时间和阈值。