在CAN总线设计中，我们往往为了确保通信的可靠性，会为CAN接口添加各种保护设备。然而，这并非所有应用都需要，过度防护不仅增加了成本，还会影响信号质量。本文将探讨共模电感在总线中的作用及其对信号质量的影响。
我们观察到许多实际应用中使用了共模电感，但在常规测试中，却难以发现其明显改善效果，有时甚至会对波形质量产生负面影响。工程师们出于预防万一，为了保证可靠性，不惜增加外围电路。尽管CAN芯片本身具有良好的抗静电和瞬态电压能力，而有些收发器还具备优秀的EMC性能，我们依然根据设计要求逐步增添防护和滤波措施。
首先，让我们了解一下共模干扰。在差分信号传输过程中，如图1、图2所示，差模和共模干扰分别产生，并通过不同的路径传播。对于CAN总线而言，它采用差分信号传输机制，因此主要关注的是如何抑制共模干扰。
图1：差模干扰及传输路径
图2：共模干扰及传输路径
磁环式共模电感是解决这一问题的一种方法。在一个磁环上绕两组相同匝数但方向相反的线圈，可以有效地衰减共同方向的磁力线，从而降低共模干扰。但这并不意味着它完全无害于差分信号，因为虽然磁力线相互抵消，但仍存在小量的寄生参数对差分信格有微弱影响。
接着，我们来看看CAN总线特性的内置优势。在开源开漏输出形式下，如图3所示，这种方式使得总线能够轻松实现显性高电平驱动，同时隐性低电平通过终端放大器放弃以实现隐性高位。这一特点使得CAN拥有很强的自我抑制能力，对于外部共模干扰有很好的隔离效果，如图4所示。此外，由于其理想对称或近似对称状态，即便在快速跳变沿出现，也能保持较好的人工控制与环境适应能力。但即便如此，在现实世界中的实际操作中，一些标准化测试如CISPR25要求更严格，比如对于传导骚扰限值，有些产品可能无法满足这些严苛标准。
图4：CAN数据链路层数据包格式
因此，加装共摸耦合器是一种简单有效的手段，以提高兼容性能并满足车辆电子系统（CISPR 25）等国际标准下的限值要求，如同前述CTM1051(A)HP系列隔离型件提供给我们的解决方案。
加装这样的耦合器可以极大地降低噪声水平，使得产品能够顺利通过相关试验程序。而且，其谐振问题可以通过优化设计来避免，并且瞬态压力也不会造成重大损伤。这项技术被广泛用于工业自动化领域，其中包括汽车制造业等恶劣环境下的应用场景。
最后，随着技术不断进步，以及人们对于安全需求越来越高，加装这种耦合器已经成为一种普遍做法，无论是在生产厂家还是消费者市场，都越来越多地采纳这种做法。
