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在实际工业应用中，无论是 CAN 总线还是 485 总线，常因组网后波形边沿过缓、出现“镰刀”状的现象而导致数据丢失或出错。

这一现象背后的原理是什么？我们通过一个真实案例对其前因后果进行详细剖析。

某工业机器人客户反馈，在进行数据传输时，发生了丢帧问题。

经现场模拟，发现客户的组网方式为 31 个节点的手拉手拓扑结构，通讯波特率设为 250kbps。

1、异常波形分析

技术团队通过 CAN 分析仪抓取第 31 个节点的总线波形，发现其边沿过缓，且呈现明显的“镰刀”状。

经过分析，总线波形出现此类异常的主要原因是 总线上存在较大的等效电容，导致信号的充放电时间过长。

2、电容效应与波形异常的理论基础

根据充放电时间公式 t=RCt = RCt=RC：

RRR：等效电阻，包括 收发器内阻和 终端电阻。
CCC：等效电容，包括引脚对地电容（Cj1）和总线间电容（Cj2）。

当总线电平从高变低时，电容上的电压需通过内阻 RRR 和终端电阻释放。若 等效电容过大，放电时间增大，导致波形边沿变缓。

3、总线接口电路检查与优化

通过检查客户使用的 CAN 接口保护电路。

发现：电路中采用了 TVS 管和 气体放电管作为保护器件。TVS 管的结电容较大，通常在数百到上千皮法，多个节点组网时，结电容叠加会显著影响总线性能。

4、实验验证与优化过程

去除部分 TVS 管后（保留部分保护器件）

波形边沿迟缓程度有所改善，但仍呈“镰刀”状。

完全去除 TVS 管后

波形恢复正常，“镰刀”状消失，且丢帧问题解决。

对比去掉 TVS 管前后的波形：

优化前：边沿时间约 1.3 µs。优化后：边沿时间减小至 160 ns，通讯性能显著提升。

5、结论与建议

异常波形的核心原因：

总线等效电容过大是“镰刀”波形的主因。保护电路中使用的大结电容器件（如 TVS 管）可能导致总线性能下降，需权衡其保护效果与通讯效率。

优化方向：

优选低结电容的保护器件。
组网设计时，尽量减少无必要的并联电容。
在调试时通过波形分析仪定位问题节点，并适时调整终端匹配电阻值或减少节点数。

建议的实践措施：

对关键节点进行波形测试，确保边沿时间满足协议要求。
在节点数较多的情况下，适当降低通讯速率或优化拓扑结构（如采用分支网络）。

此案例充分说明，总线通讯的可靠性不仅依赖于设计阶段的参数选型，更需要在现场调试中结合波形分析工具优化组网细节，为工业场景的高效运行提供保障。