CAN（Controller Area Network）總線收發器電路的設計與研究是一個不斷深入和發展的領域。以下是對該領域進展的詳細概述：

一、CAN總線收發器電路的設計

1. 物理層設計：

• CAN總線收發器的物理層設計主要關注信號的傳輸與接收。這包括選擇合適的差分信號對（CANH和CANL）、終端電阻的匹配、以及電平轉換電路的設計等。終端電阻通常選擇120Ω，以實現阻抗匹配，減少信號反射，確保信號在傳輸線上的完整性和穩定性。

• 電平轉換電路的設計對于不同電平標準的設備之間的通信至關重要。例如，當CAN總線與工作在3.3V電平的微控制器交互數據時，而CAN收發器工作電壓為5V時，電平轉換電路可適配信號電壓，保證CAN信號在不同電平環境下的完整性與準確性。

2. 數據鏈路層設計：

• 數據鏈路層的設計主要關注數據的編碼、解碼、幀格式、錯誤檢測與恢復等。CAN總線采用NRZ（非歸零）編碼方式，通過差分信號表示顯性（邏輯0）和隱性（邏輯1）狀態。此外，CAN總線還具有強大的錯誤檢測與恢復能力，包括位錯誤、填充錯誤、CRC錯誤等檢測機制。

3. 保護電路設計：

• 保護電路的設計對于確保CAN總線收發器在異常情況下不受損壞至關重要。這包括過壓保護、過流保護、短路保護等。例如，在電源引腳附近添加瞬態抑制二極管（TVS）或壓敏電阻（MOV）等保護元件，以吸收過壓能量，防止收發器損壞。

二、CAN總線收發器的研究進展

1. 高速化與標準化：

• 隨著技術的不斷發展，CAN總線收發器的傳輸速率不斷提高。例如，ISO 11898-2:2024版本將CAN總線的最高速率從原先的CANFD行業認可的8Mbit/s提速至最高20Mbit/s，這填補了CAN與Ethernet之間的速率差距，為CAN網絡的設計和開發帶來了更大的靈活性。

• 同時，CAN總線收發器的標準化工作也在不斷推進。目前，CAN的四種收發器（HS-CAN、CAN FD、CAN SIC、CAN SIC XL）均已達到ISO國際標準水平，為CAN總線技術的應用提供了更廣泛的支持。

2. 電磁兼容性（EMC）性能的提升：

• 電磁兼容性是CAN總線收發器的重要性能指標之一。為了提高EMC性能，研究人員在收發器的設計和外圍電路的布局上進行了大量工作。例如，在收發器的輸入和輸出端添加共模電感（CMC）等濾波元件，以抑制共模噪聲的干擾；同時，優化收發器的內部電路設計和布局，減少電磁輻射和干擾。

3. 低功耗與智能化：

• 隨著物聯網和智能設備的普及，低功耗和智能化成為CAN總線收發器的重要發展方向。研究人員通過優化收發器的電源管理電路和信號處理算法，降低其功耗；同時，引入智能化功能，如自動休眠/喚醒、故障自診斷等，提高收發器的可靠性和易用性。

4. 新材料與新工藝的應用：

• 新材料和新工藝的應用為CAN總線收發器的設計和制造帶來了更多可能性。例如，采用先進的半導體材料和工藝制造收發器的核心電路，提高其集成度和性能；同時，利用3D封裝、系統級封裝等先進技術，實現收發器的小型化和高密度集成。

綜上所述，CAN總線收發器電路的設計與研究在不斷深入和發展。通過不斷優化物理層和數據鏈路層的設計、提高保護電路的性能、推進標準化工作以及引入新材料和新工藝等舉措，CAN總線收發器的性能將不斷提升，為汽車電子、工業自動化等領域的應用提供更加可靠、高效和智能化的解決方案。