关于CAN总线的终端电阻

CAN总线的终端电阻

CAN一般来说，总线的终端电阻是120欧姆。事实上，在设计中，两个60欧姆的电阻串在一起，总线上通常有两个120欧姆Ω基本上对节点了解一点CAN大家都知道这个道理。

终端电阻的作用

CAN总线终端电阻有三个功能：

1. 提高抗干扰能力，快速消除高频低能量信号

2. 确保总线快速进入隐性状态，使寄生电容的能量更快地消失；

3. 提高信号质量，放置在总线两端，降低反射能量。

一是提高抗干扰能力

CAN总线有显性和隐性两种状态，显性代表0，隐性代表1CAN收发器决定。下图是一个CAN典型的收发器内部结构图，CANH、CANL连接总线。

当总线显性时，收发器内部Q1、Q2导通，CANH、CANL两者之间的压差，Q1、Q2截止，CANH、CANL处于无源状态，压差为0。 如果总线没有负载，隐性时差电阻值很大，内部MOS管道处于高阻状态，外部干扰只需要很小的能量就能使总线进入显性(一般收发器显性门限最小电压只有500mV）。此时，如果有模型差异干扰，总线上会有明显的波动，没有地方吸收它们，它们会在总线上创造一个显性位置。因此，为了提高总线隐性时的抗干扰能力，可以增加差分负载电阻，电阻值尽可能小，以消除大部分噪声能量的影响。然而，为了避免电流总线进入显性，电阻值不能太小。

二、确保快速进入隐性状态

在显性状态期间，总线的寄生电容会被充电，而在恢复到隐性状态时，这些电容需要放电。如果CANH、CANL之间没有电阻负载，电容器只能通过收发器内的差异电阻放电。RC过滤电路的特点，放电时间明显较长。我们在收发器CANH、CANL加一个220PF模拟试验中的电容，位速为500kbit/s，如图所示，波形的下降边缘处于较长状态。

为了快速放电总线寄生电容，确保总线快速进入隐藏状态，需要在CANH、CANL之间放置负载电阻。增加60个Ω波形如图所示，显性恢复到隐性的时间缩短到128nS，与显性建立时间相当。

三、提高信号质量

当信号转换率高的情况下，当信号边缘能量遇到阻抗不匹配时，会产生信号反射；传输电缆横截面的几何结构发生变化，电缆的特征阻抗发生变化，反射。

当能量反射时，反射波形与原波形叠加，产生振铃。

在总线电缆的末端，阻抗的急剧变化导致信号边缘的能量反射，并在总线信号上产生振动铃。如果振动铃幅度过大，则会影响通信质量。在电缆末端增加与电缆特性阻抗一致的终端电阻，以吸收这部分能量，避免振动铃。

其他人进行了模拟试验(图片都是我抄的)，位速为1Mbit/s，收发器CANH、CANL接一根10m双绞线左右，收发器端接120Ω电阻保证隐性转换时间，终端不加载。如图所示，终端信号波形沿信号上升时出现振铃。 如果双绞线末端增加120Ω终端信号波形明显改善，振铃消失。

一般在直线拓扑中，电缆两端是发送端，也是接收端，所以电缆两端需要增加终端电阻。 在实际应用过程中，CAN总线一般不是完美的总线设计，往往是总线总线和星形的混合结构，这次通常是CAN在线束最远的两端布置终端电阻，尽可能模拟CAN总线的标准结构。

为什么选120Ω？

阻抗是什么？在电学中，对电路中电流的阻碍通常被称为阻抗。阻抗单位是欧姆，常用Z表示是复数Z= R i( ωL–1/（ωC）)。阻抗可分为电阻(实部)和电抗(虚部)两部分。电抗还包括容抗和感抗，电容引起的电流阻碍称为容抗，电感引起的电流阻碍称为感抗。这里的阻抗是指Z的模。

任何电缆的特征阻抗都可以通过实验得到。电缆的一端连接到方波发生器，另一端连接到可调电阻，并通过示波器观察电阻上的波形。调整电阻值，直到电阻上的信号是一个良好的无振铃方波：阻抗匹配和信号完整性，电阻值与电缆的特征阻抗一致。

使用两根汽车使用的典型电缆将其扭转成双绞线，可以根据上述方法获得约120个特征阻抗Ω，这也是CAN该标准推荐的终端电阻值为120Ω它是根据实际线束特性计算的，而不是计算的。ISO 11898-2标准也有定义。

为什么功率还要选0.25W？

这也要结合一些故障状态来计算，汽车ECU所有接口都需要考虑短路到电源和短路到地，所以我们也需要考虑CAN根据标准，从短路到18的总线节点短路V假设情况CANH短路到18V，电流通过终端电阻流到达CANL上，而CANL由于内部限流，最大注入电流为50mA（TJA1145规格书上标注)，此时120Ω电阻功率为50mA50mA120Ω=0.3W。考虑到高温下的降额，终端电阻的功率为0.5W