在CAN总线节点的设计中，我们常为了提高通信可靠性而增加各种保护器件，但并非所有应用都需要这么做。过度防护不仅会增加成本，还会影响信号质量。本文将详细探讨共模电感在总线中的作用及其对信号质量的影响。实际应用中，我们看到许多CAN产品采用了共模电感，但在常规测试中，却未能观察到它对任何特定指标有显著改善，反而可能导致波形质量下降。出于预防万一，确保可靠性的考虑，工程师们往往会为CAN接口添加全面外围电路。
我们了解到，CAN芯片本身具备良好的抗静电和瞬态电压能力，并且有些收发器内置有较好的EMC性能。在此基础上，我们可以根据设计要求逐步添加防护和滤波措施，对于是否使用共模电感的问题，我们主要从EMC角度进行考量。
首先，让我们来看看共模干扰及其传输路径。图1和图2分别展示了差分信号与共模干扰，以及它们如何通过驱动器及接收器传输。这些图示显示了差分干扰产生于两条传输线之间，而共模干扰则是在两条线上同时产生，其参考点是地面。
然后，我们介绍了磁环中的共模电感，它由两个半环构成，每个半环绕制相同数量但方向相反的线圈。当同向磁力线叠加时，这样的结构能够有效抑制共模干扰。而对于差分信号，由于磁力线相互抵消，没有明显抑制效果，只有小额寄生参数稍微影响差分信号。此外，这种双向滤波器既能阻挡输入端的高频噪声，又能避免输出端对外部环境造成污染。
接着，我要解释一下CAN总线特性。这包括其内部开源、开漏输出形式以及典型驱动电路（如图3所示）。这种方式使得总线能够轻松实现显性推高，而隐性推低则通过终端阻值放大以实现。这使得CAN具有很好地自我隔离能力，如图4所示，从而减少来自外部环境的共同噪声。但即便如此，不完美的H/HL同步边沿仍然可能引起EMC问题，使得即使看似完美无瑕的波形也可能无法满足严格标准。
最后，我要强调为什么我们应该使用合适大小和类型的共模电感作为一种简单方法来增强EMC性能。在现行汽车电子标准（如CISPR25）中，对传导骚扰限值非常严格，因此许多现有的收发器均难以达到这个要求，如图5所示，该系列带有51μH的大容量稳定型通用高速二极管，可以有效减少噪声并提供足够裕量，以满足车辆行业需求。此时，在保持良好性能的情况下加入合适大小和类型的小巧通用高速二极管至关重要，因为它们提供了一种更经济、高效且易于集成到紧凑系统中的解决方案。
然而，加装这样的设备也有一些缺点，比如谐振问题，即当检测到的寄生参数大致等于或略小于总体固态载流容纳率时，将发生谐振。如果没有采取正确的手段去修正这一问题，那么它将直接损害数据完整性并导致错误信息被发送出去或者被接受者忽略掉，从而给通信系统带来了不可预测的问题。此外，尽管这类设备通常比其他选择更容易安装，但如果不是特别小心，他们仍然可能因为意料之外的事故，比如短路或热插拔操作而损坏甚至完全破坏整个系统。
因此，当决定是否为你的网络配置一个这样的单元时，你必须仔细权衡利弊，并考虑你的具体需求以及你希望达到的目标。你应该询问专业人士关于最佳实践，以确保你作出的决定符合您的具体情况，并最终促进业务成功。
