CAN數據總線系統EMC的評價方法

a.抗擾性測試
圖2為標準ISO 11452－7提供的測試連接圖。圖2中外圍設備(如電源和數字信號)連接到被測裝置，為被測裝置提供必不可少的工作，連接線路配有濾清器，稱為寬帶模擬網(BAN)，它可以防止射頻能量向外圍設備的輻射。根據經驗，濾波器在被測裝置一邊必須呈高阻態(輸出阻抗應為幾百Ω)。對于抗擾性評價，測試儀器既是發射能量的干擾源，又是測量抗擾性電平的測試儀器，此時射頻能量通過射頻耦合網絡注入被測裝置。

圖2 ISO 11452-7的測試連接圖
ISO 11452－7規定被測裝置和BAN之間的最大距離為75 mm，為了在寬頻率范圍內提供確定的耦合，一般建議被測裝置和BAN之間的距離越小越好。同時為方便測試能反復進行，最好采用PCB(Printed Circuit Board，即印刷電路板)作為測試裝置。ISO 11452－7還規定射頻耦合網絡由隔直電容器和10 dB的衰減器串聯組成，電容器的作用是抑制直流分量，衰減器減小阻抗失配以保護功率放大器。

b.輻射測試
IEC 61967提供了多種集成電路級電磁輻射測試方法。與抗擾性測試相似，優先采用被測裝置和測試儀器之間直接耦合的測試方法。IEC 61967－4對采用直接耦合測試輻射的方法有詳細論述，其連接圖與圖2所示抗擾性測試連接圖完本相同。與抗擾性測試類似，IEC 61967－4規定耦合網絡由一個隔直電容器和一個電阻串聯組成，工作在信號線的負載狀態，對于串行口(收發器總線引腳)來說該負載的值很小，不會影響收發器的正常工作。

綜上所述，采用圖2所示的測試連接圖作為后面進行CAN數據總線系統EMC評價的基礎。下面介紹適用于不同網絡(包括單線CAN、容錯CAN和高速CAN)EMC評價的測試裝置。

CAN數據總線系統EMC的測試裝置
a.單線CAN的測試裝置
單線CAN通過單根總線連接，一般應用于低速場合，典型傳輸速率33 kb/s，最多可連接32個節點。圖3所示的測試PCB上安裝了兩個單線CAN收發器AU 5790，電源線BAN2(包含電源濾波電感器)濾波器F1和F2給收發器提供工作電壓。收發器1接收經BAN1(包含1 kΩ的串聯電阻)輸入的CAN信息，并經CAN－H發送到收發器2，收發器2再將信息經BAN1從測試板輸出。測試儀器通過射頻耦合網絡與CAN－H連接。

在抗擾性測試中，射頻信號發生器或功率放大裝置與耦合節點相連，在這個節點上測量抗擾電平。而在輻射測試中，測試接收裝置或頻譜分析儀代替射頻信號發生裝置連接到耦合節點上。

圖3 單線CAN總線測試裝置原理圖

b.耦合網絡和電阻分壓器是進行精確測量的關鍵
CAN－H的直流負載為R2和R6，電阻約為1 kΩ，射頻耦合網絡中的R1、C1和R3構成CAN－H的交流負載，這些元件值的選取應接近典型總線負載的值。其中R2和R6還構成電阻分壓器，得到輔助的射頻輸出端(RF－OUT)。R6的選取應使RF－OUT點的輸出阻抗為50 Ω，它與輸入阻抗50 Ω的測試儀器連接，衰減約為32 dB。設置輔助輸出端的目的：①測量從耦合節點到CAN－H線的傳遞函數；②測量時域范圍內CAN－H的電壓。

抗擾性評價對射頻耦合網絡的要求
耦合網絡組成的要素是R1和C1，R1的選取應使CAN－H到搭鐵的耦合阻抗與IEC 61967－4規定的阻抗150×(1±0.2)Ω相匹配，同時C1的選取應使耦合網絡的等效阻抗接近于單線CAN網絡的典型負載。C1還決定了射頻耦合網絡在低頻范圍內的轉折頻率f：
f=1/[2π(RS＋R1)C1]
=1/[2×π×145×4.7×10－9≈225 kHz (1)
該頻率比ISO 11452－7中規定的最低測試頻率250 kHz要低。

高頻范圍內的轉折頻率由測試PCB決定，主要應避免諧振的發生。為確定高頻轉折頻率，需要先測量或計算耦合網絡的傳遞函數，Philips半導體實驗室利用圖4所示的電路進行了耦合網絡傳遞函數的測量和計算，圖4中CPCB為CAN－H到搭鐵的寄生電容，經測量其值為7.5 pF，測量和計算的結果如圖5所示。將傳遞函數的計算結果與測量結果相比較，可以發現兩者非常吻合。并且由圖5可知，至少在500 MHz以內，測試電路不會受到諧振的影響。

圖4 計算耦合網絡傳遞函數的等效電路

圖5 耦合網絡傳遞函數的測量和計算結果

電磁輻射評價對射頻耦合網絡的要求
測量電磁輻射時，需要知道CAN－H到頻譜分析儀的傳遞函數。射頻耦合網絡和頻譜分析儀的輸入阻搞具有高通濾波的特性，轉折頻率與公式(1)的結果相同，通常衰減約為15 dB，因而把該值加到頻譜分析儀的讀數上，才能得到CAN－H線上電磁輻射的直正值。