一、引言

在現(xiàn)代汽車(chē)電子系統(tǒng)中，CAN(Controller Area Network)總線技術(shù)因其高可靠性、高速率及靈活性而得到廣泛應(yīng)用。CAN總線采用差分信號(hào)傳輸方式，確保信號(hào)在傳輸過(guò)程中的抗干擾能力。然而，在某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合，如實(shí)驗(yàn)室測(cè)試或定制設(shè)備中，可能需要一個(gè)簡(jiǎn)單且可調(diào)的CAN電平差分輸出信號(hào)源。旨在介紹如何采用簡(jiǎn)單電路實(shí)現(xiàn)可調(diào)CAN電平差分輸出信號(hào)，以滿足這些特殊需求。

二、CAN總線信號(hào)特點(diǎn)

CAN總線采用差分信號(hào)傳輸方式，即CAN_H和CAN_L兩條線路上傳輸?shù)男盘?hào)是反相的。當(dāng)CAN_H的電壓高于CAN_L時(shí)，表示邏輯“1”;當(dāng)CAN_H的電壓低于CAN_L時(shí)，表示邏輯“0”。CAN總線的電平范圍通常為CAN_H在2.5V至3.5V之間，CAN_L在1.5V至2.5V之間。在隱性狀態(tài)下(無(wú)信號(hào)傳輸時(shí))，CAN_H和CAN_L的電平相近，接近共模電壓(約2.5V)。

三、設(shè)計(jì)思路

為了實(shí)現(xiàn)可調(diào)CAN電平差分輸出信號(hào)，我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)能夠產(chǎn)生差分信號(hào)的電路。該電路需要滿足以下條件：

能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的共模電壓(約2.5V);

能夠產(chǎn)生可調(diào)的差分電壓(即CAN_H和CAN_L之間的電壓差);

差分電壓應(yīng)在CAN總線允許的范圍內(nèi)(CAN_H在2.5V至3.5V之間，CAN_L在1.5V至2.5V之間)。

基于以上條件，我們可以采用以下設(shè)計(jì)方案：

使用穩(wěn)壓電源為電路提供穩(wěn)定的共模電壓;

通過(guò)調(diào)節(jié)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)來(lái)改變差分電壓;

使用差分放大器對(duì)差分信號(hào)進(jìn)行放大，以滿足CAN總線電平要求。

四、電路設(shè)計(jì)

共模電壓產(chǎn)生電路

為了產(chǎn)生穩(wěn)定的共模電壓，我們可以采用一個(gè)穩(wěn)壓電源(如LM7805)來(lái)提供5V電壓。然后，通過(guò)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)將5V電壓降至2.5V作為共模電壓。為了提高電壓穩(wěn)定性，可以在分壓網(wǎng)絡(luò)上并聯(lián)一個(gè)電容來(lái)減小紋波。

差分電壓產(chǎn)生電路

差分電壓產(chǎn)生電路主要由電阻分壓網(wǎng)絡(luò)和差分放大器組成。電阻分壓網(wǎng)絡(luò)由兩個(gè)可調(diào)電阻組成，通過(guò)調(diào)節(jié)這兩個(gè)電阻的阻值來(lái)改變差分電壓。差分放大器采用運(yùn)算放大器(如LM358)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)差分信號(hào)的放大。為了獲得所需的差分電壓范圍，需要選擇合適的放大倍數(shù)和電阻值。

差分放大器電路

差分放大器電路采用雙端輸入、單端輸出的方式。輸入端連接電阻分壓網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的差分信號(hào)，輸出端連接CAN_H和CAN_L線路。在設(shè)計(jì)中，需要注意差分放大器的共模抑制比和帶寬等參數(shù)，以確保其對(duì)共模信號(hào)的抑制能力和信號(hào)傳輸帶寬滿足要求。

五、電路實(shí)現(xiàn)與測(cè)試

電路實(shí)現(xiàn)

根據(jù)以上設(shè)計(jì)思路，我們可以繪制電路原理圖并使用電子制作工具進(jìn)行電路板的制作。在制作過(guò)程中，需要注意元器件的布局和焊接質(zhì)量，以確保電路的穩(wěn)定性和可靠性。

電路測(cè)試

在電路制作完成后，需要進(jìn)行測(cè)試以驗(yàn)證其性能。首先，使用示波器測(cè)量共模電壓和差分電壓的穩(wěn)定性;然后，通過(guò)改變可調(diào)電阻的阻值來(lái)觀察差分電壓的變化范圍;最后，將電路連接到CAN總線上進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，觀察信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和正確性。

六、結(jié)論

介紹了一種采用簡(jiǎn)單電路實(shí)現(xiàn)可調(diào)CAN電平差分輸出信號(hào)的方法。通過(guò)設(shè)計(jì)共模電壓產(chǎn)生電路、差分電壓產(chǎn)生電路和差分放大器電路等部分，我們可以獲得一個(gè)穩(wěn)定且可調(diào)的CAN電平差分輸出信號(hào)源。該電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，適用于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試或定制設(shè)備等特殊應(yīng)用場(chǎng)合。