Perché la resistenza del terminale del bus CAN è 120Ω?

La resistenza dei terminali del bus CAN è generalmente di 120 ohm. Infatti, in fase di progettazione, si utilizzano due stringhe con resistenza da 60 ohm e sul bus sono generalmente presenti due nodi da 120 Ω. In pratica, chi conosce un po' il bus CAN lo sa. Lo sanno tutti.

La resistenza del terminale del bus CAN ha tre effetti:

1. Migliorare la capacità anti-interferenza, lasciare che il segnale ad alta frequenza e bassa energia passi rapidamente;

2. Assicurarsi che il bus entri rapidamente in uno stato nascosto, in modo che l'energia dei condensatori parassiti scorra più velocemente;

3. Migliorare la qualità del segnale e posizionarlo su entrambe le estremità del bus per ridurre l'energia di riflessione.

1. Migliorare la capacità anti-interferenza

Il bus CAN ha due stati: "esplicito" e "nascosto". "Espressivo" rappresenta "0", "nascosto" rappresenta "1", ed è determinato dal transceiver CAN. La figura seguente mostra un tipico diagramma della struttura interna di un transceiver CAN e i bus di collegamento Canh e Canl.

Quando il bus è esplicito, i Q1 e Q2 interni sono attivati ​​e la differenza di pressione tra la lattina e la lattina; quando Q1 e Q2 sono disattivati, Canh e Canl sono in uno stato passivo con una differenza di pressione pari a 0.

In assenza di carico sul bus, il valore di resistenza della differenza nel tempo nascosto è molto elevato. Il tubo MOS interno è in uno stato ad alta resistenza. Le interferenze esterne richiedono solo una piccolissima energia per consentire al bus di entrare nella posizione esplicita (la tensione minima della sezione generale del transceiver: solo 500 mV). A questo punto, se si verifica un'interferenza del modello differenziale, si verificheranno fluttuazioni evidenti sul bus, che non avranno modo di assorbirle, creando una posizione esplicita sul bus.

Pertanto, per migliorare la capacità anti-interferenza del bus nascosto, è possibile aumentare la resistenza di carico differenziale e il valore di resistenza deve essere il più piccolo possibile per prevenire l'impatto della maggior parte dell'energia di rumore. Tuttavia, per evitare che una corrente eccessiva entri nel bus esplicito, il valore di resistenza non può essere troppo piccolo.

2. Assicurarsi di entrare rapidamente nello stato nascosto

Durante lo stato esplicito, il condensatore parassita del bus sarà carico e dovrà essere scaricato quando tornerà allo stato nascosto. Se non viene inserito alcun carico resistivo tra CANH e Canl, la capacità può essere scaricata solo dalla resistenza differenziale all'interno del transceiver. Questa impedenza è relativamente elevata. In base alle caratteristiche del circuito del filtro RC, il tempo di scarica sarà significativamente più lungo. Aggiungiamo un condensatore da 220 pF tra Canh e Canl del transceiver per il test analogico. La velocità di posizionamento è di 500 kbit/s. La forma d'onda è mostrata in figura. Il declino di questa forma d'onda è uno stato relativamente lungo.

Per scaricare rapidamente i condensatori parassiti del bus e garantire che il bus entri rapidamente nello stato nascosto, è necessario posizionare una resistenza di carico tra CANH e Canl. Dopo aver aggiunto una resistenza da 60Ω, le forme d'onda sono mostrate in figura. Dalla figura, il tempo di ritorno in recessione dell'esplicitazione si riduce a 128 ns, equivalente al tempo di stabilizzazione dell'esplicitazione.

3. Migliorare la qualità del segnale

Quando il segnale è alto a un'elevata velocità di conversione, l'energia del bordo del segnale genererà una riflessione del segnale quando l'impedenza non è adattata; la struttura geometrica della sezione trasversale del cavo di trasmissione cambia, le caratteristiche del cavo cambieranno di conseguenza e anche la riflessione causerà una riflessione. Essenza

Quando l'energia viene riflessa, la forma d'onda che causa la riflessione si sovrappone alla forma d'onda originale, producendo così delle campane.

All'estremità del cavo bus, le rapide variazioni di impedenza causano la riflessione dell'energia del fronte del segnale, generando un segnale acustico sul segnale bus. Se il segnale acustico è troppo forte, la qualità della comunicazione verrà compromessa. È possibile aggiungere all'estremità del cavo una resistenza terminale con la stessa impedenza delle caratteristiche del cavo, in grado di assorbire questa parte di energia ed evitare la generazione di segnali acustici.

Altri hanno condotto un test analogico (le immagini sono state copiate da me), la velocità di posizionamento era di 1 MBIT/s, i transceiver Canh e Canl hanno collegato circa 10 m di linee intrecciate e il transistor è stato collegato al resistore da 120 Ω per garantire un tempo di conversione nascosto. Nessun carico alla fine. La forma d'onda del segnale finale è mostrata in figura e il fronte di salita del segnale appare a campana.

Se si aggiunge un resistore da 120Ω all'estremità della linea intrecciata, la forma d'onda del segnale finale migliora notevolmente e il suono scompare.

Generalmente, nella topologia lineare, entrambe le estremità del cavo sono l'estremità trasmittente e quella ricevente. Pertanto, è necessario aggiungere una resistenza terminale a entrambe le estremità del cavo.

Nel processo applicativo effettivo, il bus CAN non è generalmente un bus di tipo perfetto. Spesso presenta una struttura mista di tipo bus e di tipo a stella. La struttura standard del bus CAN analogico.

Perché scegliere 120Ω? 

Cos'è l'impedenza? In elettrotecnica, l'ostacolo al passaggio della corrente nel circuito è spesso chiamato impedenza. L'unità di misura dell'impedenza è Ohm, spesso usata per indicare Z, che è il plurale z = r+i (ωl – 1/(ωc)). Nello specifico, l'impedenza può essere divisa in due parti: resistenza (parti reali) e resistenza elettrica (parti virtuali). La resistenza elettrica include anche la capacità e la resistenza sensoriale. La corrente generata dai condensatori è chiamata capacità, mentre la corrente generata dall'induttanza è chiamata resistenza sensoriale. L'impedenza qui si riferisce allo stampo di Z.

L'impedenza caratteristica di qualsiasi cavo può essere ricavata sperimentalmente. A un'estremità del cavo è collegato un generatore di onde quadre, l'altra estremità è collegata a un resistore regolabile e si osserva la forma d'onda sulla resistenza tramite l'oscilloscopio. Si regola il valore della resistenza fino a quando il segnale sulla resistenza non è un'onda quadra senza campana: adattamento di impedenza e integrità del segnale. A questo punto, il valore della resistenza può essere considerato coerente con le caratteristiche del cavo.

Utilizzando due cavi tipici utilizzati da due auto, distorcendoli in linee intrecciate, è possibile ottenere l'impedenza caratteristica di circa 120 Ω con il metodo sopra descritto. Questa è anche la resistenza terminale raccomandata dallo standard CAN. Pertanto, non viene calcolata in base alle caratteristiche effettive del fascio di linea. Naturalmente, esistono definizioni nella norma ISO 11898-2.

Perché devo scegliere 0,25 W?

Questo deve essere calcolato in combinazione con alcuni stati di guasto. Tutte le interfacce della centralina dell'auto devono considerare il cortocircuito verso l'alimentazione e il cortocircuito verso massa, quindi dobbiamo considerare anche il cortocircuito verso l'alimentazione del bus CAN. Secondo lo standard, dobbiamo considerare il cortocircuito a 18 V. Supponendo che CANH sia in cortocircuito a 18 V, la corrente fluirà verso CANL attraverso la resistenza terminale e, a causa della potenza del resistore da 120 Ω, è 50 mA*50 mA*120 Ω = 0,3 W. Considerando la riduzione della quantità ad alta temperatura, la potenza della resistenza terminale è 0,5 W.