CAN總線的終端電阻選擇
- CAN總線的特點
- 終端電阻的作用
- 基礎相關知識
- 低頻電路
- 高頻電路
- 高速CAN
- 低速CAN
- 終端電阻的選擇
- 由終端電阻導致的CAN出現問題的檢測方法
CAN總線的特點
CAN屬於現場總線的範疇，它是一種有效支持分佈式控制或實時控制的串行通信網絡。
終端電阻的作用
- 提高信號質量
- 提高抗干擾能力，確保總線快速進入隱性狀態
基礎相關知識
電纜的阻抗：在具有電阻、電感和電容的電路里，對電路中的電流所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗的單位是歐姆。Z= R+j( ωL–1/（ωC）)
説明：負載是電阻、電感的感抗、電容的容抗三種類型的復物，複合後統稱“阻抗”，寫成數學公式即是：阻抗Z= R+j(ωL–1/（ωC）)。其中R為電阻，ωL為感抗，1/（ωC）為容抗。
（1）如果(ωL–1/ωC) > 0，稱為“感性負載”；
（2）反之，如果(ωL–1/ωC) < 0稱為“容性負載”。
阻抗匹配：是指信號源或者傳輸線跟負載之間的一種合適的搭配方式。阻抗匹配分為低頻和高頻兩種情況討論。我們先從直流電壓源驅動一個負載入手。由於實際的電壓源，總是有內阻的，我們可以把一個實際電壓源，等效成一個理想的電壓源跟一個電阻r串聯的模型。假設負載電阻為R，電源電動勢為U，內阻為r，那麼我們可以計算出流過電阻R的電流為：I=U/(R+r)，可以看出，負載電阻R越小，則輸出電流越大。負載R上的電壓為：Uo=IR=U/[1+(r/R)]，可以看出，負載電阻R越大，則輸出電壓Uo越高。
低頻電路
在低頻電路中，我們一般不考慮傳輸線的匹配問題，只考慮信號源跟負載之間的情況，因為低頻信號的波長相對於傳輸線來説很長，傳輸線可以看成是“短線”，反射可以不考慮（可以這麼理解：因為線短，即使反射回來，跟原信號還是一樣的）。從以上分析我們可以得出結論：如果我們需要輸出電流大，則選擇小的負載R；如果我們需要輸出電壓大，則選擇大的負載R；如果我們需要輸出功率最大，則選擇跟信號源內阻匹配的電阻R。有時阻抗不匹配還有另外一層意思，例如一些儀器輸出端是在特定的負載條件下設計的，如果負載條件改變了，則可能達不到原來的性能，這時我們也會叫做阻抗失配。
高頻電路
在高頻電路中，我們還必須考慮反射的問題。當信號的頻率很高時，則信號的波長就很短，當波長短得跟傳輸線長度可以比擬時，反射信號疊加在原信號上將會改變原信號的形狀。如果傳輸線的特徵阻抗跟負載阻抗不相等（即不匹配）時，在負載端就會產生反射。為什麼阻抗不匹配時會產生反射以及特徵阻抗的求解方法，牽涉到二階偏微分方程的求解，在這裏我們不細説了，有興趣的可參看電磁場與微波方面書籍中的傳輸線理論。傳輸線的特徵阻抗（也叫做特性阻抗）是由傳輸線的結構以及材料決定的，而與傳輸線的長度，以及信號的幅度、頻率等均無關。
高速CAN
對於高速CAN，必須為一對信號線的每根線（CAN_H和CAN_L）都配置終端電阻。這是因為在CAN總線的兩個方向都有數據流。 CAN_L是引腳2，CAN_H是引腳7（標準9針D-SUB連接器）。電纜上的終端電阻應與電纜的標稱阻抗相匹配。 ISO 11898要求電纜的標稱阻抗為120歐姆，因此應使用120歐姆的終端電阻。如果一根電纜掛載了多個設備，則只有電纜兩端的設備需要配置終端電阻。
低速CAN
對於低速CAN，網絡上的每個設備的每條數據線都需要配置一個終端電阻：為CAN_H配置R（RTH），為CAN_L配置R（RTL）。與高速CAN端接不同，低速CAN要求終端電阻端接在收發器上而不是在電纜上。每個電阻的阻值可由幾個公式計算得到。
終端電阻的選擇
對於終端電阻的阻值選擇，需要根據應用的場景來決定，對於低頻電路，終端電阻的選擇不是那麼重要，但是一旦進入高頻電路，就要根據應用的環境（協議標準以及電纜的特徵阻抗）來決定終端電阻的阻值。
由終端電阻導致的CAN出現問題的檢測方法
測量CAN總線上各節點的等效電阻
為了避免信號反射，在 2 個 CAN 總線用户上 ，分別連接一個 120 Ω 的終端電阻。這兩個終端電阻並聯，並構成一個 60 Ω 的等效電阻。關閉供電電壓後可以在數據線之間測量這個等效電阻。如果電阻阻值相差較大，則有可能是電路的阻抗不匹配，需要更換匹配的電阻。
此外，單個電阻可以各自分開測量。把一個便於拆裝的控制單元從總線上脱開。然後在插頭上測量 CAN-Low導線和 CAN-High 導線之間的電阻。
