CAN数据总线系统EMC的评价方法

作者：时间：2012-07-16 来源：网络收藏

a.抗扰性测试
图2为标准ISO 11452－7提供的测试连接图。图2中外围设备(如电源和数字信号)连接到被测装置，为被测装置提供必不可少的工作，连接线路配有滤清器，称为宽带模拟网(BAN)，它可以防止射频能量向外围设备的辐射。根据经验，滤波器在被测装置一边必须呈高阻态(输出阻抗应为几百Ω)。对于抗扰性评价，测试仪器既是发射能量的干扰源，又是测量抗扰性电平的测试仪器，此时射频能量通过射频耦合网络注入被测装置。

图2 ISO 11452-7的测试连接图
ISO 11452－7规定被测装置和BAN之间的最大距离为75 mm，为了在宽频率范围内提供确定的耦合，一般建议被测装置和BAN之间的距离越小越好。同时为方便测试能反复进行，最好采用PCB(Printed Circuit Board，即印刷电路板)作为测试装置。ISO 11452－7还规定射频耦合网络由隔直电容器和10 dB的衰减器串联组成，电容器的作用是抑制直流分量，衰减器减小阻抗失配以保护功率放大器。

b.辐射测试
IEC 61967提供了多种集成电路级电磁辐射测试方法。与抗扰性测试相似，优先采用被测装置和测试仪器之间直接耦合的测试方法。IEC 61967－4对采用直接耦合测试辐射的方法有详细论述，其连接图与图2所示抗扰性测试连接图完本相同。与抗扰性测试类似，IEC 61967－4规定耦合网络由一个隔直电容器和一个电阻串联组成，工作在信号线的负载状态，对于串行口(收发器总线引脚)来说该负载的值很小，不会影响收发器的正常工作。

综上所述，采用图2所示的测试连接图作为后面进行CAN数据总线系统EMC评价的基础。下面介绍适用于不同网络(包括单线CAN、容错CAN和高速CAN)EMC评价的测试装置。

CAN数据总线系统 EMC的测试装置
a.单线CAN的测试装置
单线CAN通过单根总线连接，一般应用于低速场合，典型传输速率33 kb/s，最多可连接32个节点。图3所示的测试PCB上安装了两个单线CAN收发器AU 5790，电源线BAN2(包含电源滤波电感器)滤波器F1和F2给收发器提供工作电压。收发器1接收经BAN1(包含1 kΩ的串联电阻)输入的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。