差分电容的电容值的测量方法及装置与流程

本发明涉及CAN通信技术领域，特别是指一种CAN高位线和CAN低位线之间的差分电容的电容值的测量方法及装置。

背景技术：

CAN是控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)的简称，CAN通信是汽车领域广泛使用的控制器之间的通信方式。CAN线一般分为CAN_高位线(CAN_H线)和CAN_低位线(CAN_L线)，在电路板上CAN_H线和CAN_L线之间会形成一个差分电容C_diff，C_diff对CAN_H线和CAN_L线的上升和下降时间及CAN_H线和CAN_L线的同步性形成影响，C_diff不宜太大，一般在100pF以内。由于差分电容C_diff的电容值很小，从而给测量带来了很大的困难，测量精度也很不准确。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种差分电容的电容值的测量方法及装置，解决了现有技术中无法对CAN高位线和CAN低位线之间的差分电容的电容值进行测量的问题。

为了达到上述目的，本发明实施例提供一种CAN高位线和CAN低位线之间的差分电容的电容值的测量方法，CAN高位线的对地电容与CAN低位线的对地电容相等，所述测量方法包括：

获取CAN高位线的对地电容的第一电容值或者CAN低位线的对地电容的第一电容值；

获取所述第一电容值与差分电容的第二电容值的电容值之和；

根据所述第一电容值和所述电容值之和，确定差分电容的第二电容值。

其中，所述CAN高位线的对地电容、所述CAN低位线的对地电容以及所述CAN高位线和CAN低位线之间的差分电容构成待测电路。

其中，获取CAN高位线的对地电容的第一电容值或者CAN低位线的对地电容的第一电容值的步骤，包括：

利用第一测量电路对所述待测电路进行测量，确定CAN高位线的对地电容的第一电容值或者CAN低位线的对地电容的第一电容值。

其中，获取所述第一电容值与差分电容的第二电容值的电容值之和的步骤，包括：

利用第二测量电路对所述待测电路进行测量，确定所述第一电容值与差分电容的第二电容值的电容值之和。

其中，所述第一测量电路包括：用于产生预设幅度的方波信号的第一信号发生器、用于采集CAN高位线的波形或者CAN低位线的波形第一示波器、第一电阻以及第一二极管；其中，

所述CAN高位线与所述CAN低位线之间通过一导线短接，所述CAN高位线分别与所述第一示波器的一端和所述第一电阻的一端连接，所述第一示波器的另一端接地，所述第一电阻的另一端与所述第一二极管的负极连接，所述第一二极管的正极与所述第一信号发生器的一端连接，所述第一信号发生器的另一端接地。

其中，所述第二测量电路包括：用于产生预设幅度的方波信号的第二信号发生器、用于采集CAN高位线的波形或者CAN低位线的波形第二示波器、第二电阻以及第二二极管；其中，

所述CAN低位线通过一导线短接到地，所述CAN高位线分别与所述第二示波器的一端和所述第二电阻的一端连接，所述第二示波器的另一端接地，所述第二电阻的另一端与所述第二二极管的负极连接，所述第二二极管的正极与所述第二信号发生器的一端连接，所述第二信号发生器的另一端接地。

本发明实施例还提供一种CAN高位线和CAN低位线之间的差分电容的电容值的测量装置，CAN高位线的对地电容与CAN低位线的对地电容相等，所述测量装置包括：

第一获取模块，用于获取CAN高位线的对地电容的第一电容值或者CAN低位线的对地电容的第一电容值；

第二获取模块，用于获取所述第一电容值与差分电容的第二电容值的电容值之和；

确定模块，用于根据所述第一电容值和所述电容值之和，确定差分电容的第二电容值。

其中，所述CAN高位线的对地电容、所述CAN低位线的对地电容以及所述CAN高位线和CAN低位线之间的差分电容构成待测电路。

其中，所述第一获取模块包括：

第一获取子模块，用于利用第一测量电路对所述待测电路进行测量，确定CAN高位线的对地电容的第一电容值或者CAN低位线的对地电容的第一电容值。

其中，所述第二获取模块包括：

第二获取子模块，用于利用第二测量电路对所述待测电路进行测量，确定所述第一电容值与差分电容的第二电容值的电容值之和。

其中，所述第一测量电路包括：用于产生预设幅度的方波信号的第一信号发生器、用于采集CAN高位线的波形或者CAN低位线的波形第一示波器、第一电阻以及第一二极管；其中，

所述CAN高位线与所述CAN低位线之间通过一导线短接，所述CAN高位线分别与所述第一示波器的一端和所述第一电阻的一端连接，所述第一示波器的另一端接地，所述第一电阻的另一端与所述第一二极管的负极连接，所述第一二极管的正极与所述第一信号发生器的一端连接，所述第一信号发生器的另一端接地。

其中，所述第二测量电路包括：用于产生预设幅度的方波信号的第二信号发生器、用于采集CAN高位线的波形或者CAN低位线的波形第二示波器、第二电阻以及第二二极管；其中，

所述CAN低位线通过一导线短接到地，所述CAN高位线分别与所述第二示波器的一端和所述第二电阻的一端连接，所述第二示波器的另一端接地，所述第二电阻的另一端与所述第二二极管的负极连接，所述第二二极管的正极与所述第二信号发生器的一端连接，所述第二信号发生器的另一端接地。

本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果：

本发明实施例的差分电容的电容值的测量方法及装置中，采用分步测试方法，首先测试CAN高位线的对地电容的第一电容值或者CAN低位线的对地电容的第一电容值，再测试CAN高位线的对地电容与差分电容的和，最后通过计算可得到差分电容的电容值；该测量方法能够实现对差分电容的测量且精确度较高。

附图说明

图1表示本发明实施例提供的CAN高位线和CAN低位线之间的差分电容的电容值的测量方法的基本步骤流程图；

图2表示本发明实施例提供的CAN高位线和CAN低位线之间的差分电容的电容值的测量方法中第一测量电路的电路图；

图3表示本发明实施例提供的CAN高位线和CAN低位线之间的差分电容的电容值的测量方法中第二测量电路的电路图；

图4表示本发明实施例提供的CAN高位线和CAN低位线之间的差分电容的电容值的测量方法中示波器捕捉的波形图；

图5表示CAN高位线和CAN低位线之间的差分电容的电容值的测量装置的结构图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，本发明实施例一种CAN高位线和CAN低位线之间的差分电容的电容值的测量方法，CAN高位线的对地电容与CAN低位线的对地电容相等，所述测量方法包括：

步骤11，获取CAN高位线的对地电容的第一电容值或者CAN低位线的对地电容的第一电容值；

步骤12，获取所述第一电容值与差分电容的第二电容值的电容值之和；

步骤13，根据所述第一电容值和所述电容值之和，确定差分电容的第二电容值。

本发明的上述实施例中需要先对CAN高位线的对地电容与CAN低位线的对地电容进行测量，经过测量可知CAN高位线的对地电容与CAN低位线的对地电容非常接近，本发明实施例中默认CAN高位线的对地电容与CAN低位线的对地电容相等，设为C_in。

本发明实施例中采用分步测试的方法测量差分电容的电容值。具体的，如图2及图3所示，所述CAN高位线的对地电容C_in、所述CAN低位线的对地电容C_in以及所述CAN高位线和CAN低位线之间的差分电容C_diff构成待测电路DUT。

进一步的，步骤11包括：

步骤111，利用第一测量电路对所述待测电路进行测量，确定CAN高位线的对地电容的第一电容值或者CAN低位线的对地电容的第一电容值。

且如图2所示，所述第一测量电路包括：用于产生预设幅度的方波信号的第一信号发生器、用于采集CAN高位线的波形或者CAN低位线的波形第一示波器、第一电阻R_Test以及第一二极管D1；其中，

所述CAN高位线与所述CAN低位线之间通过一导线短接，所述CAN高位线分别与所述第一示波器的一端和所述第一电阻R_Test的一端连接，所述第一示波器的另一端接地，所述第一电阻R_Test的另一端与所述第一二极管D1的负极连接，所述第一二极管D1的正极与所述第一信号发生器的一端连接，所述第一信号发生器的另一端接地。

本发明的上述实施例中，第一示波器具有CAN/LIN译码功能；且该第一示波器支持CAN_H(CAN高位线)/CAN_L(CAN低位线)单通道输入或者CAN_H(CAN高位线)/CAN_L(CAN低位线)采用差分探头差分输入。

较佳的，利用第一测量电路对所述待测电路进行测量确定第一电容值的具体步骤为：

步骤21，用第一信号发生器向待测电路DUT的CAN端口发送幅度为5v的方波信号；

步骤22，用第一示波器监测CAN_H的波形或者CAN_L的波形，即第一信号发生器的输出端；当第一信号发生器停止方波信号发送时，用第一示波器捕捉CAN_H的波形或者CAN_L的波形，如图4所示；

步骤23，如图4所示，调整X1，X2，Y1，Y2的光标，定位到V_can和0.37V_can的位置，从示波器中获取ΔX和ΔY，其中ΔX就是DUT内部电容的放电时间常数τ，根据公式计算电容值C_in，由于图2所示的第一测量电路中把CAN_H和CAN_L线短接，所以电路中的总电容为C_in的两倍,则：

需要说明的是，第一电阻R_Test的具体值根据待测电路DUT中是否包含终端电阻相关，例如当DUT中包含终端电阻时，第一电阻R_Test＝120Ω；当DUT中不包含终端电阻时，第一电阻R_Test＝60Ω。

进一步需要说明的是，第一信号发生器发送的方波信号的幅度、第一电阻的电阻值、以及放电时间常数τ的获取过程中采用的电压值的大小均为本发明的较佳实施例，不用于限制本申请的保护范围。

进一步的，步骤12包括：

步骤121，利用第二测量电路对所述待测电路进行测量，确定所述第一电容值与差分电容的第二电容值的电容值之和。

且如图3所示，所述第二测量电路包括：用于产生预设幅度的方波信号的第二信号发生器、用于采集CAN高位线的波形或者CAN低位线的波形第二示波器、第二电阻R_Test以及第二二极管D2；其中，

所述CAN低位线通过一导线短接到地，所述CAN高位线分别与所述第二示波器的一端和所述第二电阻R_Test的一端连接，所述第二示波器的另一端接地，所述第二电阻R_Test的另一端与所述第二二极管D2的负极连接，所述第二二极管D2的正极与所述第二信号发生器的一端连接，所述第二信号发生器的另一端接地。

本发明的上述实施例中，第二示波器具有CAN/LIN译码功能；且该第二示波器支持CAN_H(CAN高位线)/CAN_L(CAN低位线)单通道输入或者CAN_H(CAN高位线)/CAN_L(CAN低位线)采用差分探头差分输入。

较佳的，利用第二测量电路对所述待测电路进行测量确定第一电容值与差分电容的第二电容值的电容值之和的具体步骤为：

步骤31，用第二信号发生器向待测电路DUT的CAN端口发送幅度为5V的方波信号；

步骤32，利用第二示波器监测CAN_H的波形或者CAN_L的波形，即第二信号发生器的输出端；当第二信号发生器停止方波信号发送时，用第二示波器捕捉CAN_H的波形或者CAN_L的波形，如图4所示；

步骤33，如图4所示，调整X1，X2，Y1，Y2的光标，定位到V_can和0.37V_can的位置，并可以直接从示波器中直接获取ΔX和ΔY，其中ΔX就是DUT内部电容的放电时间常数τ，由于图3所示的第二测量电路中把CAN_L短接到地，所以计算出的电容为CAN_H的对地电容C_in与差分电容C_diff的和，即：

需要说明的是，第二电阻R_Test的具体值根据待测电路DUT中是否包含终端电阻相关，例如当DUT中包含终端电阻时，第二电阻R_Test＝120Ω；当DUT中不包含终端电阻时，第二电阻R_Test＝60Ω。

进一步需要说明的是，第二信号发生器发送的方波信号的幅度、第二电阻的电阻值、以及放电时间常数τ的获取过程中采用的电压值的大小均为本发明的较佳实施例，不用于限制本申请的保护范围。

具体的，根据公式(1)和公式(2)可以得到差分电容C_diff的电容值，即：

故根据公式(3)可以得到差分电容C_diff的电容值。

需要说明的是，上述第一测量电路和第二测量电路的相同部分可以采用相同的硬件设备，也可以采用不同的硬件设备，在此不作具体限定。

综上，本发明的上述实施例中采用分步测试方法，首先测试CAN高位线的对地电容的第一电容值或者CAN低位线的对地电容的第一电容值，再测试CAN高位线的对地电容与差分电容的和，最后通过计算可得到差分电容的电容值；该测量方法能够实现对差分电容的测量且精确度较高。

为了更好的实现上述目的，如图5所示，本发明的另一实施例还提供一种CAN高位线和CAN低位线之间的差分电容的电容值的测量装置，CAN高位线的对地电容与CAN低位线的对地电容相等，所述测量装置包括：

第一获取模块51，用于获取CAN高位线的对地电容的第一电容值或者CAN低位线的对地电容的第一电容值；

第二获取模块52，用于获取所述第一电容值与差分电容的第二电容值的电容值之和；

确定模块53，用于根据所述第一电容值和所述电容值之和，确定差分电容的第二电容值。

具体的，本发明的上述实施例中所述CAN高位线的对地电容、所述CAN低位线的对地电容以及所述CAN高位线和CAN低位线之间的差分电容构成待测电路。

具体的，本发明的上述实施例中所述第一获取模块包括：

第一获取子模块，用于利用第一测量电路对所述待测电路进行测量，确定CAN高位线的对地电容的第一电容值或者CAN低位线的对地电容的第一电容值。

具体的，本发明的上述实施例中所述第二获取模块包括：

第二获取子模块，用于利用第二测量电路对所述待测电路进行测量，确定所述第一电容值与差分电容的第二电容值的电容值之和。

具体的，本发明的上述实施例中所述第一测量电路包括：用于产生预设幅度的方波信号的第一信号发生器、用于采集CAN高位线的波形或者CAN低位线的波形第一示波器、第一电阻以及第一二极管；其中，

所述CAN高位线与所述CAN低位线之间通过一导线短接，所述CAN高位线分别与所述第一示波器的一端和所述第一电阻的一端连接，所述第一示波器的另一端接地，所述第一电阻的另一端与所述第一二极管的负极连接，所述第一二极管的正极与所述第一信号发生器的一端连接，所述第一信号发生器的另一端接地。

具体的，本发明的上述实施例中所述第二测量电路包括：用于产生预设幅度的方波信号的第二信号发生器、用于采集CAN高位线的波形或者CAN低位线的波形第二示波器、第二电阻以及第二二极管；其中，

所述CAN低位线通过一导线短接到地，所述CAN高位线分别与所述第二示波器的一端和所述第二电阻的一端连接，所述第二示波器的另一端接地，所述第二电阻的另一端与所述第二二极管的负极连接，所述第二二极管的正极与所述第二信号发生器的一端连接，所述第二信号发生器的另一端接地。

需要说明的是，本发明的实施例中采用分步测试方法，首先测试CAN高位线的对地电容的第一电容值或者CAN低位线的对地电容的第一电容值，再测试CAN高位线的对地电容与差分电容的和，最后通过计算可得到差分电容的电容值；该测量方法能够实现对差分电容的测量且精确度较高。

需要说明的是，本发明实施例提供的CAN高位线和CAN低位线之间的差分电容的电容值的测量装置是应用上述CAN高位线和CAN低位线之间的差分电容的电容值的测量方法的测量装置，则上述CAN高位线和CAN低位线之间的差分电容的电容值的测量方法的所有实施例均适用于该测量装置，且均能达到相同或相似的有益效果。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。