CAN总线终端电阻的作用为什么是120Ω为什么是0.25W 硬件工程师电路分析物联网模电单片机嵌入式技术.doc

"CAN总线终端电阻的作用" CAN总线终端电阻的作用是提高抗干扰能力、确保总线快速进入隐性状态和提高信号质量。终端电阻的阻值通常为120Ω，实际上是两个60Ω的电阻串起来。这个阻值是在各种标准和数据手册中常用的电阻值，但是什么原因导致了这个阻值的选择呢？ CAN总线有“显性”和“隐性”两种状态，“显性”代表“0”，“隐性”代表“1”，由CAN收发器决定。在总线显性时，收发器内部Q1、Q2导通，CANH、CANL之间产生压差；隐性时，Q1、Q2截止，CANH、CANL处于无源状态，压差为0。总线若无负载，隐性时差分电阻阻值很大，内部的MOS管属于高阻态，外部的干扰只需要极小的能量即可令总线进入显性。 为了提升总线隐性时的抗干扰能力，可以增加一个差分负载电阻，且阻值尽可能小，以杜绝大部分噪声能量的影响。然而，为了避免需要过大的电流总线才能进入显性，阻值也不能过小。 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之间没有放置任何阻性负载，电容只能通过收发器内部的差分电阻放电，这个阻抗是比较大的，按照RC滤波电路的特性，放电时间就会明显比较长。为了让总线寄生电容快速放电，确保总线快速进入隐性状态，需要在CANH、CANL之间放置一个负载电阻。 信号在较高的转换速率情况下，信号边沿能量遇到阻抗不匹配时，会产生信号反射；传输线缆横截面的几何结构发生变化，线缆的特征阻抗会随之变化，也会造成反射。能量发生反射时，导致反射的波形与原来的波形进行叠加，就会产生振铃。在总线线缆的末端，阻抗急剧变化导致信号边沿能量反射，总线信号上会产生振铃，若振铃幅度过大，就会影响通信质量。在线缆末端增加一个与线缆特征阻抗一致的终端电阻，可以将这部分能量吸收，避免振铃的产生。 阻抗是指电路中电流所起的阻碍作用，阻抗单位为欧姆，常用Z表示，是一个复数Z= R+i(ωL–1/(ωC))。具体说来阻抗可分为两个部分，电阻（实部）和电抗（虚部）。其中电抗又包括容抗和感抗，由电容引起的电流阻碍称为容抗，由电感引起的电流阻碍称为感抗。任何一根线缆的特征阻抗都可以通过实验的方式得出。线缆的一端接方波发生器，另一端接一个可调电阻，并通过示波器观察电阻上的波形。调整电阻阻值的大小，直到电阻上的信号是一个良好的无振铃的方波，此时的电阻值可以认为与线缆的特征阻抗一致。 因此，CAN总线终端电阻的选择是基于实际的线束特性进行计算得到的，目的是提高抗干扰能力、确保总线快速进入隐性状态和提高信号质量。