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，它们对哪些指标有显著改进仍然是一个问题。因此，有些工程师为了保证可靠性，将外围电路全面加装到CAN上。这背后是基于对EMC（Electromagnetic Compatibility）的考虑。
首先，我们来了解一下共模干扰及其传输路径。图1和图2分别展示了差模和共模干扰以及它们的传输路径。在这些图示中，驱动器及接收器采用差分信号传输方式，如同CAN总线一样。差模干扰产生于两条传输线之间，而共模干扰则是在两条线同时产生，并以地为参考点。
接着，我们介绍共模电感。在一个磁环内部，上下两个半环各自绕制相同数量但方向相反的线圈，从而形成一种双向滤波器。一方面，它能有效抑制信号线上的共模信号干扰；另一方面，也能抑制信号本身不向外发出电磁干扰。而对于差分信号，由于磁力线相互抵消，没有抑制作用，只有很小的寄生参数略微影响差分信号。
此外，图3展示了用于驱动CAN收发器开源、开漏输出形式的一种驱动电路。这使得总线能够轻松实现显性电平的驱动，同时隐性电平通过终端放大进行放置。此外，由于总线内天然具有差分传输特性，可以很好地消除来自外部的共模干扰，如图4所示。但即便如此，对于快速上升跳变沿等问题仍需关注，因为这可能导致EMC问题，即使波形看起来完美，但测试结果可能并不理想。
最后，我们讨论为什么要加入共模电感。在满足严格汽车电子标准如CISPR25时，加装外围保护措施尤为重要，以减少对车辆环境中的噪声和辐射污染。此时，加装合适大小（如51μH）的共模电感可以明显降低噪声，如图5所示。但其存在的问题包括谐振和瞬态高压，这些可能损害受保护设备或引起其他问题，如谐振造成波形下降沿失真（见绿色波形）。
综上所述，虽然使用合适大小且正确安装的地方位有效提升了数据通讯安全与稳定性的条件下，其带来的潜在缺陷不能忽视，因此是否加装取决于具体情况与需求分析，以及如何平衡成本效益与性能要求。如果没有严格要求，则通常不必加用这一额外装置，以避免额外增加系统复杂度并提高维护难度。此类解决方案由ZLG致远电子提供CTM1051(A)HP系列隔离型件，该产品符合ISO11898-2标准，并具备较高级别静、空气放電防護與浪涌防護能力，为工业现场提供了一种简单易用的解決方案。
