CAN总线的终端电阻选择

• CAN总线的特点
• • 终端电阻的作用
  • 基础相关知识
  • 低频电路
  • 高频电路
  • 高速CAN
  • 低速CAN
  • 终端电阻的选择
  • 由终端电阻导致的CAN出现问题的检测方法

CAN总线的特点

CAN属于现场总线的范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。

终端电阻的作用

1. 提高信号质量
2. 提高抗干扰能力，确保总线快速进入隐性状态

基础相关知识

电缆的阻抗：在具有电阻、电感和电容的电路里，对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗的单位是欧姆。Z= R+j( ωL–1/（ωC）)
说明：负载是电阻、电感的感抗、电容的容抗三种类型的复物，复合后统称“阻抗”，写成数学公式即是：阻抗Z= R+j(ωL–1/（ωC）)。其中R为电阻，ωL为感抗，1/（ωC）为容抗。
（1）如果(ωL–1/ωC) > 0，称为“感性负载”；
（2）反之，如果(ωL–1/ωC) < 0称为“容性负载”。
阻抗匹配：是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式。阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。我们先从直流电压源驱动一个负载入手。由于实际的电压源，总是有内阻的，我们可以把一个实际电压源，等效成一个理想的电压源跟一个电阻r串联的模型。假设负载电阻为R，电源电动势为U，内阻为r，那么我们可以计算出流过电阻R的电流为：I=U/(R+r)，可以看出，负载电阻R越小，则输出电流越大。负载R上的电压为：Uo=IR=U/[1+(r/R)]，可以看出，负载电阻R越大，则输出电压Uo越高。

低频电路

在低频电路中，我们一般不考虑传输线的匹配问题，只考虑信号源跟负载之间的情况，因为低频信号的波长相对于传输线来说很长，传输线可以看成是“短线”，反射可以不考虑（可以这么理解：因为线短，即使反射回来，跟原信号还是一样的）。从以上分析我们可以得出结论：如果我们需要输出电流大，则选择小的负载R；如果我们需要输出电压大，则选择大的负载R；如果我们需要输出功率最大，则选择跟信号源内阻匹配的电阻R。有时阻抗不匹配还有另外一层意思，例如一些仪器输出端是在特定的负载条件下设计的，如果负载条件改变了，则可能达不到原来的性能，这时我们也会叫做阻抗失配。

高频电路

在高频电路中，我们还必须考虑反射的问题。当信号的频率很高时，则信号的波长就很短，当波长短得跟传输线长度可以比拟时，反射信号叠加在原信号上将会改变原信号的形状。如果传输线的特征阻抗跟负载阻抗不相等（即不匹配）时，在负载端就会产生反射。为什么阻抗不匹配时会产生反射以及特征阻抗的求解方法，牵涉到二阶偏微分方程的求解，在这里我们不细说了，有兴趣的可参看电磁场与微波方面书籍中的传输线理论。传输线的特征阻抗（也叫做特性阻抗）是由传输线的结构以及材料决定的，而与传输线的长度，以及信号的幅度、频率等均无关。
链接: link.

高速CAN

对于高速CAN，必须为一对信号线的每根线（CAN_H和CAN_L）都配置终端电阻。这是因为在CAN总线的两个方向都有数据流。 CAN_L是引脚2，CAN_H是引脚7（标准9针D-SUB连接器）。电缆上的终端电阻应与电缆的标称阻抗相匹配。 ISO 11898要求电缆的标称阻抗为120欧姆，因此应使用120欧姆的终端电阻。如果一根电缆挂载了多个设备，则只有电缆两端的设备需要配置终端电阻。

低速CAN

对于低速CAN，网络上的每个设备的每条数据线都需要配置一个终端电阻：为CAN_H配置R（RTH），为CAN_L配置R（RTL）。与高速CAN端接不同，低速CAN要求终端电阻端接在收发器上而不是在电缆上。每个电阻的阻值可由几个公式计算得到。

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终端电阻的选择

对于终端电阻的阻值选择，需要根据应用的场景来决定，对于低频电路，终端电阻的选择不是那么重要，但是一旦进入高频电路，就要根据应用的环境（协议标准以及电缆的特征阻抗）来决定终端电阻的阻值。

由终端电阻导致的CAN出现问题的检测方法

测量CAN总线上各节点的等效电阻
为了避免信号反射，在 2 个 CAN 总线用户上 ，分别连接一个 120 Ω 的终端电阻。这两个终端电阻并联，并构成一个 60 Ω 的等效电阻。关闭供电电压后可以在数据线之间测量这个等效电阻。如果电阻阻值相差较大，则有可能是电路的阻抗不匹配，需要更换匹配的电阻。
此外，单个电阻可以各自分开测量。把一个便于拆装的控制单元从总线上脱开。然后在插头上测量 CAN-Low导线和 CAN-High 导线之间的电阻。

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9. CAN总线加终端电阻的原因

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