为什么 CAN 总线使用 120 欧姆的电阻作为终端电阻,而不是任何其他值?

电器工程 能够 终止
2021-12-31 09:22:56

我知道在CAN 总线上使用终端电阻的原因以及它的重要性。

但为什么是 120 欧姆?这个值是怎么来的?使用 120 欧姆有什么特别的原因吗?

3个回答

您需要熟悉传输线理论才能了解这里更深层次的物理原理。也就是说,这是高级概述:

终端对您的系统有多重要几乎完全取决于总线的长度。这里长度是根据波长确定的。如果您的总线短于一个超过 10 的波长,则终止(实际上)是无关紧要的,因为阻抗不匹配引入的反射有足够的时间消失。

以波长定义的长度在第一次遇到时是一个奇怪的单位。要转换为标准单位,您需要知道波的速度及其频率。速度是它通过的介质和介质周围环境的函数。通常这可以通过材料的介电常数和假设介质周围的自由空间来很好地估计。

频率更有趣一些。对于数字信号(例如 CAN 中的信号),您关心的是数字信号中的最大频率。这可以通过 f,max = 1/(2*Tr) 很好地近似,其中 Tr 是上升时间(保守地定义为最终电压电平的 30%-60%)。

为什么它是 120 只是受物理尺寸限制的设计功能。他们在广泛的范围内选择哪个值并不特别重要(例如,他们可以选择 300 欧姆)。然而,网络中的所有设备都必须符合总线阻抗,所以一旦 CAN 标准发布,就没有更多的争论了。

这是对该出版物的参考(感谢@MartinThompson)。

这种类型的 CAN 总线旨在通过双绞线实现。未指定双绞线的传输线阻抗并不准确,但对于 CAN 常用的相对较大的电线,大多数时间 120 Ω 将接近。

电阻器在 CAN 中还有另一个功能。您可以将 CAN 视为实现为差分对的集电极开路总线。总共 60 Ω 是 CAN 总线的被动拉合。当没有东西驱动总线时,由于它们之间的 60 Ω,两条线处于相同的电压。为了将总线驱动到主导状态,一个节点将线路拉开,每条线路约 900 mV,总共 1.8 V 差分信号。总线永远不会被主动驱动到隐性状态,只是放手。这意味着线路之间的电阻需要足够低,以便线路在一小部分时间内回到空闲状态。

请注意,实际的 CAN 标准除了必须具有这些显性和隐性状态外,对物理层只字未提。例如,您可以将 CAN 总线实现为单端开路集电极线。你想到的差分总线在CAN中很常用,体现在各个厂商的总线驱动芯片中,比如常见的Microchip MCP2551。

CAN Bus 是一种差分总线。每对差分线都是一条传输线。基本上,终端电阻应与传输线的特性阻抗相匹配,以避免反射。CAN 总线的标称特性线路阻抗为 120Ω。因此,我们在总线的每一端使用典型的 120Ω 终端电阻值。