一種提高can總線信號的噪聲容限的電路系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及CAN通信的接口電路，特別是涉及提高CAN總線信號的噪聲容限的電路。
【背景技術(shù)】
[0002]Controller Area Network簡稱CAN，全稱控制器局域網(wǎng)，已成為ISO(國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)的串行通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。CAN總線通信具有很好的簡便易用性、網(wǎng)絡(luò)安全性、通信可靠性和實時性，因此被廣泛應(yīng)用于汽車、艦船、醫(yī)療和工控設(shè)備等領(lǐng)域。
[0003]通常，由CAN收發(fā)器(如SN65HVD251，PCA82C250等)將來自CAN控制器輸出的邏輯電平轉(zhuǎn)換成差分信號，來完成報文的發(fā)送和接收，目的是延伸通信距離和增強抗干擾能力。雙絞線(或者普通并行線)具有配線容易、成本低、節(jié)點擴展方便等特點，常常被選為CAN總線的傳輸介質(zhì)。
[0004]附圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)的CAN總線通信的系統(tǒng)構(gòu)成。該圖摘錄自CAN收發(fā)器SN65HVD251的數(shù)據(jù)手冊中的Figure 25，數(shù)據(jù)手冊文件編號為SLLS545B。使用雙絞線來搭建CAN總線，這種做法是廠商推薦的，也是實際中普遍采用的，但是在電磁干擾大的環(huán)境中應(yīng)用，比如在電動汽車充電模塊、光伏逆變器、變頻器等設(shè)備組網(wǎng)應(yīng)用中，就常常出現(xiàn)通信隨機中斷，甚至根本無法通信的情況。
[0005]深究上述現(xiàn)象的原因，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的CAN總線信號的噪聲容限比較低，如圖2(摘錄自SN65HVD251的數(shù)據(jù)手冊中的Figure 24)所示的差分信號眼圖，低電平的噪聲容限只有500mV，由于高電平輸出最低值為1.5V，所以高電平的噪聲容限最差時也只有600mV( =1.5V - 900mV)o在電磁干擾比較大的設(shè)備中，存在著諸如鄰近信號的串?dāng)_、收發(fā)器電源地線的反跳、電壓快速變化部件的容性耦合等等電磁干擾，耦合到CAN總線上的噪聲電壓的幅度常常達到2伏，從而將有用信號淹沒，導(dǎo)致信號識別錯誤，通信異常。
[0006]為了應(yīng)對強電磁干擾，有的在分開的、獨立的、有一定距離的通信節(jié)點間使用光纖作為接收、發(fā)送信號的傳輸介質(zhì)，在某個主控節(jié)點處將光纖信號還原為電信號，集中使用CAN收發(fā)器進行電平轉(zhuǎn)換和總線連接組網(wǎng)，如中國專利ZL200510086299.8描述的“一種適用于強電磁干擾環(huán)境下的高性能CAN通信系統(tǒng)”那樣。但是，采用光纖顯著增加了 CAN的應(yīng)用成本，給增加節(jié)點數(shù)量帶來不便(光纖方案中，增加一個節(jié)點，需要增加光纖的接收部件、發(fā)送部件，還要增加一個CAN收發(fā)器，遠沒有雙絞線那樣將總線并聯(lián)就完成節(jié)點增加那么方便)，削弱了 CAN的易用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種既保留雙絞線式CAN通信總線的配線容易、成本低、方便擴展節(jié)點等優(yōu)點，又可以大幅度提高CAN總線信號的噪聲容限的電路系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是: 一種提高CAN總線信號的噪聲容限的電路系統(tǒng)，包括CAN總線收發(fā)器，所述CAN總線收發(fā)器包括CAN總線高端CANH、CAN總線低端CANL、電源端VCC和電源地端GND，所述電源端VCC和電源地端GND分別連接到供電電源的正極和電源地VG，還包括:以電源地VG為中心地的正電源V1、負(fù)電源V2、第一恒流源CC1和第二恒流源CC2 ;所述正電源VI的負(fù)極與電源地VG連接，正極與第一恒流源CC1的輸入端連接；所述的第一恒流源CC1的輸出端與CAN總線低端CANL連接；所述的CAN總線高端CANH與第二恒流源CC2的輸入端連接，所述第二恒流源CC2的輸出端與負(fù)電源V2的負(fù)極連接，所述負(fù)電源V2的正極與電源地VG連接。
[0009]優(yōu)選的，所述的第一恒流源CC1、第二恒流源CC2的數(shù)值選擇，遵照如下準(zhǔn)則:所述的CAN收發(fā)器輸出高的差分電壓時，差分電壓值高于CAN收發(fā)器的CAN總線低端CANL與CAN總線高端CANH之間獨立連接60歐姆電阻時可以輸出的差分電壓值。
[0010]優(yōu)選的，所述的第一恒流源CC1、第二恒流源CC2的數(shù)值相等，其數(shù)值等于所述的CAN收發(fā)器的CAN總線低端CANL與CAN總線高端CANH之間獨立連接60歐姆電阻時可以輸出的差分電流值的0.4倍到0.6倍。
[0011]優(yōu)選的，所述的第一恒流源CC1與CAN總線低端CANL之間順向串聯(lián)第一二極管D1，所述的第二恒流源CC2與CAN總線高端CANH之間順向串聯(lián)第二二極管D2。
[0012]優(yōu)選的，所述的正電源VI和CAN收發(fā)器采用同一供電電源V0供電；所述的負(fù)電源V2的輸出電流為0。
[0013]優(yōu)選的，在所述的CAN總線高端CANH、CAN總線低端CANL之間并聯(lián)有雙向限壓器件DW，所述雙向限壓器件DW為雙向穩(wěn)壓管或雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明利用恒流源CC1、恒流源CC2的作用，使得CAN收發(fā)器輸出高的差分電壓(CANH端電壓高于CANL)時，其電壓數(shù)值高于現(xiàn)有技術(shù)的電壓值，在CAN收發(fā)器輸出低的差分電壓時，使CANL端電壓高于CANH，實現(xiàn)差分負(fù)電壓輸出；從而有效提高了輸出電壓識別門限，也就是提高了噪聲容限；進而提升雙絞線式CAN通信總線抗干擾能力，使其可以應(yīng)用在電磁干擾大的環(huán)境中。
【附圖說明】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步說明:
圖1為現(xiàn)有技術(shù)的CAN總線通信的系統(tǒng)構(gòu)成；
圖2為現(xiàn)有技術(shù)的CAN總線差分信號眼圖及噪聲容限；
圖3為本發(fā)明一種實施例的電路原理圖；
圖4為本發(fā)明一種實施例的CAN總線差分信號眼圖及噪聲容限。
【具體實施方式】
需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組入口 ο
[0016]一種提高CAN總線信號的噪聲容限的電路系統(tǒng)，包括CAN總線收發(fā)器，所述CAN總線收發(fā)器包括CAN總線高端CANH、CAN總線低端CANL、電源端VCC和電源地端GND，所述電源端VCC和電源地端GND分別連接到供電電源的正極和電源地VG，還包括:以電源地VG為中心地的正電源V1、負(fù)電源V2、第一恒流源CC1和第二恒流源CC2 ;所述正電源VI的負(fù)極與電源地VG連接，正極與第一恒流源CC1的輸入端連接；所述的第一恒流源CC1的輸出端與CAN總線低端CANL連接；所述的CAN總線高端CANH與第二恒流源CC2的輸入端連接，所述第二恒流源CC2的輸出端與負(fù)電源V2的負(fù)極連接，所述負(fù)電源V2的正極與電源地VG連接。
[0017]其中，如圖3所示的本發(fā)明一種實施例的電路原理圖中，CAN收發(fā)器由電源VCC供電，電源地標(biāo)識為VG，CAN總線兩個差分輸出端分別標(biāo)識為CAN總線高端CANH，CAN總線低端CANL ；以CAN收發(fā)器供電電源地VG為中心地的正電源V1、負(fù)電源V2，還包括恒流源CC1、恒流源CC2 ;所述的恒流源CC1自正電源VI流出，從CAN總線低端CANL流入；所述的恒流源CC2自CAN總線高端CANH流出，從負(fù)電源V2流入；恒流源CC1、恒流源CC2的數(shù)值選擇，遵照如下準(zhǔn)則:CAN收發(fā)器輸出高的差分電壓(CANH端電壓高于CANL)時，其數(shù)值高于CAN收發(fā)器獨立連接60歐姆電阻時可以輸出的差分電壓值。
[0018]優(yōu)選的，所述的第一恒流源CC1、第二恒流源CC2的數(shù)值選擇，遵照如下準(zhǔn)則:所述的CAN收發(fā)器輸出高的差分電壓時，差分電壓值高于CAN收發(fā)器的CAN總線低端CANL與CAN總線高端CANH之間獨立連接60歐姆電阻時可以輸出的差分電壓值。
[0019]優(yōu)選的，所述的第一恒流源CC1、第二恒流源CC2的數(shù)值相等，其數(shù)值等于所述的CAN收發(fā)器的CAN總線低端CANL與CAN總線高端CANH之間獨立連接60歐姆電阻時可以輸出的差分電流值的0.4倍到0.6倍，優(yōu)選0.5倍。這樣，對CAN總線分布電容的充放電電流接近或一致，CAN信號的上升沿和下降沿對稱性最佳，總線上的最大電壓變化率最低，其對外的電磁騷擾也最低。
[0020]優(yōu)選的，所述的第一恒流源CC1與CAN總線低端CANL之間順向串聯(lián)第一二極管D1，所述的第二恒流源CC2與CAN總線高端CANH之間順向串聯(lián)第二二極管D2。恒流源CC1順向串聯(lián)二極管D1、恒流源CC2順向串聯(lián)二極管D2，可以阻止超出電源電壓的共模外輸入可能引起的電流倒灌，也可以在電源未上電前和CAN總線隔離開來，