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can总线不加末端电阻_小电阻之大作用——CAN终端电阻

CAN总线终端电阻,顾名思义就是加在总线末端的电阻。此电阻虽小,但在CAN但总线通信起着非常重要的作用。

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终端电阻的作用

CAN总线终端电阻有两个功能:

1.提高抗干扰能力,确保总线快速进入隐性状态;

2.提高信号质量。

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。图1是一个CAN典型的收发器内部结构图,CANH、CANL连接总线。

图1

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,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)。为了提高总线隐性时的抗干扰能力,可以增加差负载电阻,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,电阻值不应太小。

确保快速进入隐性状态

在显性状态下,总线的寄生电容器将被充电,当它们恢复到隐性状态时,需要放电。CANH、CANL电容器只能通过收发器内能通过收发器内部的差异电阻放电。我们在收发器CANH、CANL加一个220PF的电容进行模拟试验,位速率为500kbit/s,波形如图2、图3所示。

图2

图3

从图3看出,显性恢复到隐性的时间长达1.44μS,在采样点较高的情况下,如果通信速度较高或寄生电容较大,则很难保证通信正常。

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4和图5所示。从图中可以看出,显性恢复到隐性的时间缩短到128nS,与显性建立时间相当。

图4

图5

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。

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。

我们进行了位速为1的模拟试验Mbit/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。终端信号波形如图6所示,信号上升沿出现振铃。

图6

如果双绞线末端增加120Ω终端信号波形明显改善,振铃消失,如图7所示。

图7

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。

为什么选120Ω

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。调整电阻值的大小,直到电阻上的信号是一个良好的无振铃方波,电阻值与电缆的特征阻抗一致。

大多数汽车电缆都是单线的。如果您使用两根典型的汽车电缆将其扭曲成双绞线,您可以根据上述方法获得约120个特征阻抗Ω,这也是CAN标准推荐的终端电阻值。

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标签: 电阻可以不用加吗

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