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  • CAN总线终端电阻,一般来说都是120欧姆,实际上在设计的时候,也是两个60欧姆的电阻串起来,而总线上一般有两...知道终端电阻的作用,对于日常工作中波形不稳定等问题,也能更快的找到问题的原因。 终端电阻的作用 C

    CAN总线终端电阻,一般来说都是120欧姆,实际上在设计的时候,也是两个60欧姆的电阻串起来,而总线上一般有两个120Ω的节点,基本上稍微知道点CAN总线的人都知道这个道理。

    但是作为学渣的我,知道这个是在各种标准以及各种数据手册和应用笔记里面常用的电阻值,但是这两个终端电阻的具体作用是什么呢?之前就知道阻抗匹配,但是究竟匹配的是什么呢?

    然后我就上知乎遨游了一下,半抄半写的总结了下面的这些知识点。知道终端电阻的作用,对于日常工作中波形不稳定等问题,也能更快的找到问题的原因。

    终端电阻的作用

    CAN总线终端电阻的作用有3个:

    1、提高抗干扰能力,让高频低能量的信号迅速走掉

    2、确保总线快速进入隐性状态,让寄生电容的能量更快走掉;

    3、提高信号质量,放置在总线的两端,让反射能量降低。

    一、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“1”,由CAN收发器决定。下图是一个CAN收发器的典型内部结构图,CANH、CANL连接总线。

    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(一般的收发器显性门限最小电压仅500mV)。这个时候如果有差模干扰过来,总线上就会有明显的波动,而这些波动没有地方能够吸收掉他们,就会在总线上创造一个显性位出来。所以为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。

     

    二、确保快速进入隐性状态

    在显性状态期间,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。我们在收发器的CANH、CANL之间加入一个220PF的电容进行模拟试验,位速率为500kbit/s,波形如图,这个波形的下降沿就是比较长的状态。

    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。增加一个60Ω的电阻后,波形如图,从图中看出,显性恢复到隐性的时间缩减到128nS,与显性建立时间相当。

     

    三、提高信号质量

    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。

    别人进行了一个模拟试验(图片都是我抄过来的),位速率为1Mbit/s,收发器CANH、CANL接一根10m左右的双绞线,收发器端接120Ω电阻保证隐性转换时间,末端不加负载。末端信号波形如图所示,信号上升沿出现了振铃。

    若双绞线末端增加一个120Ω的电阻,末端信号波形明显改善,振铃消失。

    一般在直线型拓扑中,线缆两端即是发送端,也是接收端,故线缆两端需各加一个终端电阻。

    而在实际应用过程中,CAN总线一般都不是完美的总线式的设计,很多时候是总线型和星型的混合结构,这个时候一般都将CAN终端电阻布置在线束最远的两端,来尽量的模拟CAN总线的标准结构。

    为什么选120Ω?

    什么是阻抗?在电学中,常把对电路中电流所起的阻碍作用叫做阻抗。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。这里的阻抗是指Z的模。

    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。

    采用两根汽车使用的典型线缆,将它们扭制成双绞线,就可根据上述方法得到特征阻抗大约为120Ω,这也是CAN标准推荐的终端电阻阻值,所以这个120Ω是测出来的,不是算出来的,都是根据实际的线束特性进行计算得到的。当然在ISO 11898-2这个标准里面也是有定义的。

     

    为什么功率还要选0.25W?

    这个就要结合一些故障状态也计算,汽车ECU的所有接口都需要考虑短路到电源和短路到地的情况,所以我们也需要考虑CAN总线的节点短路到电源的情况,根据标准需要考虑短路到18V的情况,假设CANH短路到18V,电流会通过终端电阻流到CANL上,而CANL内部由于限流的原因,最大注入电流为50mA(TJA1145的规格书上标注),这时候120Ω电阻的功率就是50mA*50mA*120Ω=0.3W。考虑到高温情况下的降额,终端电阻的功率就是0.5W。

    本文转自https://mp.weixin.qq.com/s/Jd8ffrql5abHB5JdBB2Fpg

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  • CAN总线终端电阻,一般来说都是120欧姆,实际上在设计的时候,也是两个60欧姆的电阻串起来,而总线上一般有两...知道终端电阻的作用,对于日常工作中波形不稳定等问题,也能更快的找到问题的原因。 终端电阻的作用 C

    CAN总线终端电阻,一般来说都是120欧姆,实际上在设计的时候,也是两个60欧姆的电阻串起来,而总线上一般有两个120Ω的节点,基本上稍微知道点CAN总线的人都知道这个道理。

    但是作为学渣的我,知道这个是在各种标准以及各种数据手册和应用笔记里面常用的电阻值,但是这两个终端电阻的具体作用是什么呢?之前就知道阻抗匹配,但是究竟匹配的是什么呢?

    然后我就上知乎遨游了一下,半抄半写的总结了下面的这些知识点。知道终端电阻的作用,对于日常工作中波形不稳定等问题,也能更快的找到问题的原因。

    终端电阻的作用

    CAN总线终端电阻的作用有3个:

    1、提高抗干扰能力,让高频低能量的信号迅速走掉

    2、确保总线快速进入隐性状态,让寄生电容的能量更快走掉;

    3、提高信号质量,放置在总线的两端,让反射能量降低。

    一、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“1”,由CAN收发器决定。下图是一个CAN收发器的典型内部结构图,CANH、CANL连接总线。

    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(一般的收发器显性门限最小电压仅500mV)。这个时候如果有差模干扰过来,总线上就会有明显的波动,而这些波动没有地方能够吸收掉他们,就会在总线上创造一个显性位出来。所以为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。

     

    二、确保快速进入隐性状态

    在显性状态期间,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。我们在收发器的CANH、CANL之间加入一个220PF的电容进行模拟试验,位速率为500kbit/s,波形如图,这个波形的下降沿就是比较长的状态。

    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。增加一个60Ω的电阻后,波形如图,从图中看出,显性恢复到隐性的时间缩减到128nS,与显性建立时间相当。

     

    三、提高信号质量

    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。

    别人进行了一个模拟试验(图片都是我抄过来的),位速率为1Mbit/s,收发器CANH、CANL接一根10m左右的双绞线,收发器端接120Ω电阻保证隐性转换时间,末端不加负载。末端信号波形如图所示,信号上升沿出现了振铃。

    若双绞线末端增加一个120Ω的电阻,末端信号波形明显改善,振铃消失。

    一般在直线型拓扑中,线缆两端即是发送端,也是接收端,故线缆两端需各加一个终端电阻。

    而在实际应用过程中,CAN总线一般都不是完美的总线式的设计,很多时候是总线型和星型的混合结构,这个时候一般都将CAN终端电阻布置在线束最远的两端,来尽量的模拟CAN总线的标准结构。

    为什么选120Ω?

    什么是阻抗?在电学中,常把对电路中电流所起的阻碍作用叫做阻抗。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。这里的阻抗是指Z的模。

    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。

    采用两根汽车使用的典型线缆,将它们扭制成双绞线,就可根据上述方法得到特征阻抗大约为120Ω,这也是CAN标准推荐的终端电阻阻值,所以这个120Ω是测出来的,不是算出来的,都是根据实际的线束特性进行计算得到的。当然在ISO 11898-2这个标准里面也是有定义的。

     

    为什么功率还要选0.25W?

    这个就要结合一些故障状态也计算,汽车ECU的所有接口都需要考虑短路到电源和短路到地的情况,所以我们也需要考虑CAN总线的节点短路到电源的情况,根据标准需要考虑短路到18V的情况,假设CANH短路到18V,电流会通过终端电阻流到CANL上,而CANL内部由于限流的原因,最大注入电流为50mA(TJA1145的规格书上标注),这时候120Ω电阻的功率就是50mA*50mA*120Ω=0.3W。考虑到高温情况下的降额,终端电阻的功率就是0.5W。

    本文转自https://mp.weixin.qq.com/s/Jd8ffrql5abHB5JdBB2Fpg

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  • 之前用485和CAN总线的时候只知道要加一个120欧的终端电阻,但是终端电阻的作用没有深究,今天有时间来简单学习一下这个120欧终端电阻的作用。485总线和CAN总线都是使用差分信号传输信号的,这里只以485为例进行说明...

    之前用485和CAN总线的时候只知道要加一个120欧的终端电阻,但是终端电阻的作用没有深究,今天有时间来简单学习一下这个120欧终端电阻的作用。485总线和CAN总线都是使用差分信号传输信号的,这里只以485为例进行说明。

    下图是一个典型的485网络结构:

    这里需要先说明一下信号反射问题,假设信号线末端(最远处)的设备没有接终端电阻,信号在总线上传输信号线末端的时候会产生反射,正儿八经的原理说不上来,我们可以假设信号是水波,485设备的接收器的输入阻抗为12KΩ,相对传输线的阻抗来说,输入阻抗已经很大了,这时候输入阻抗就相当于一堵墙,水波传输到墙面的时候会发送反射,又会原路返回去。那么既然都是波,我们假设电波和水波一样也有这样的特性,那么就会产生信号反射的情况。如果产生信号反射,那么反射回去的波可能会干扰到后面继续传输的波,也就是会发送波与波的叠加,这要是正好被某一个设备接收到这个叠加信号的话,数据就错了,这是个比较严重的问题。但是现实可能没有那么严重。

    我们假设主机发送数据的波特率为9600bps,电信号的传输为光速约为3×10^8,那么信号的波长 λ = v / f = 31250m,也就是一个脉冲在总线可以横跨31250米,所以说,如果总线的长度大于31250米的话,那么在总线上可能会有多个数据同时在传输。但是一般系统不会有那么长的信号线,假设系统的总线长度为100米,这时候波长是远远大于总线长度的,这时候信号的反射是可以忽略的,为什么可以忽略呢,同样以水波为例说服自己,如果水波的波长远远大于水池的长度,那么在水池里面根本就不会存在一个周期的完整的波,那么水在水池里面只能算是上下震荡,根本算不上是波,同样的,如果信号的波长远大于信号线的长度,那么在信号线上不会存在一个完整的信号周期,那么也就不算是一个合格的波了,也就不会有波的特性的了,那就不会产生波的反射现象。(以上全是我瞎编的,没有科学依据,纯粹为了说服我自己编的)

    但是如果主机发送数据的波特率为1Mbps,波长就变成了了300米,对于485总线来说300米是在范围之内的,假如总线的长度大于300米的话,可能就会产生信号的反射现象,这就要求要对反射信号进行抑制,有两个办法可以解决这个问题,第一是降低数据的波特率,因为数据的频率越低波长越长,如果波长大于总线长度的话就会降低信号反射的问题,但是不能妥协的太多,毕竟数据速率也决定了系统的响应速率。为了保证系统的通信速率同时消除信号反射,这时候终端电阻横空出世!

    485总线加终端电阻示意图如下所示:

    我们在主机端和总线末端加上一个120欧姆的电阻,相当于把墙改成格栅,信号来着之后会直接流过去而不是反射回去,这样就会降低系统出错的可能性,至于为什么在主机端也加一个120欧的电阻,我想是防止设备发数据给主机的时候主机端产生信号反射(那为什么不在每个设备上加一个终端电阻呢?)。

    网上还要一种说法,阻抗不连续和阻抗不匹配是导致信号反射的主要原因,参考文章http://m.elecfans.com/article/593105.html,引用该文章内容:

      终端电阻在通信中的作用是为了消除在通信电缆中的信号反射。然而在通信过程中,有两种原因因导致信号反射:阻抗不连续和阻抗不匹配。

      1.阻抗不连续:信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有,信号在这个地方就会引 起反射。这种信号反射的原理,与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。消除这种反射的方法,就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大 小的终端电阻,使电缆的阻抗连续。由于信号在电缆上的传输是双向的,因此,在通讯电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻。

      2.阻抗不匹配:引起信号反射的另个原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配。在高频电路中,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 阻抗跟负载阻抗不匹配时,在负载端就会产生反射。这种原因引起的反射,主要表现在通讯线路处在空闲方式时,整个网络数据混乱。

      要减弱反射信号对通讯线路的影响,通常采用噪声抑制和加偏置电阻的方法。在实际应用中,对于比较小的反射信号,为简单方便,经常采用加偏置电阻的方法。

     

     

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  • CAN通信中终端电阻的作用

    千次阅读 2017-09-02 15:03:12
    CAN总线终端电阻的作用有两个: 一、提高抗干扰能力,确保总线快速进入隐性状态。 二、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“1”,由...

    CAN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总线中却有十分重要的作用。

    CAN总线终端电阻的作用有两个:

    一、提高抗干扰能力,确保总线快速进入隐性状态。

    二、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“1”,由CAN决定。图1是一个CAN收发器的典型内部结构图,CANH、CANL连接总线


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  • 485终端电阻的重要性

    2020-03-08 22:19:02
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  • RS485终端电阻解释

    千次阅读 2019-10-07 20:34:13
    本文来源自: ZLG致远电子 ... RS-485总线具有结构简单、成本低等优点,但各位工程师在组建RS-485总线网络时,为提升整个网络通信的可靠性,想必会经常会遇到一个问题:需不需要加终端电阻呢?...一、终端电阻的作用 ...
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  • CAN总线要点

    2018-09-01 17:33:41
    CAN总线网络主要挂在CAN_H和CAN_L,各个节点通过这两条线实现信号串行差分传输,为了避免信号反射和干扰,还需要在CAN_H和CAN_L之间接上120欧姆的终端电阻,但是为什么是120欧姆呢?那是因为电缆特性阻抗为120...
  • RS-485网络为何需要加匹配电阻

    千次阅读 2020-01-15 14:30:08
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空空如也

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总线终端电阻的作用