1、提高抗干扰能力
2、快速从“显性”转到“隐性”
3、防数据在线端被反射
CAN总线有“显性”和“隐性”两种状态,“显性”为“0”,“隐性”为“1”。
总线显性时,收发器内部Q1、Q2导通,CAN高、CAN低之间产生两伏压差;
隐性时,Q1、Q2截止,CAN高、CAN低之间压差为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。这个时候如果有差模干扰过来,总线上就会有明显的波动,而这些波动能量没有地方能够吸收,就会在总线上创造一个显性位出来。所以,为消耗波动能量,提升总线隐性时的抗干扰能力,就需要增加一个电阻,来杜绝大部分噪声能量的影响。
寄生电容的存在是不可避免;CAN总线在显性状态期间,总线的寄生电容会被充电,而从显性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,这就延长了从显性到隐性转换的时间,反映在波形上,会出现明显的坡度,甚至位宽错位,影响到正常的通信。
CAN信号是“高频”镜像差分信号,也就是说显性和隐性转换速率较高,此情况下,信号边沿能量遇到阻抗不匹配时,会产生信号反射;传输导线横截面的几何结构发生变化,导线的特征阻抗会随之变化,同样会造成反射。
在传输导线的末端,阻抗急剧变化导致信号边沿能量反射,总线信号上就会产生振铃,若振铃幅度过大,就会影响通信质量。在导线末端增加一个与导线特征阻抗一致的终端电阻,就可以将这部分反射能量吸收,避免振铃的产生。
在《ISO 11898-2 (道路车辆—控制器局域网(CAN)第二部分:高速媒介访问单元)》标准中7.5.2条规定终端电阻值:
额定值——120欧姆
最小值——100欧姆
最大值——130欧姆
终端电阻值可以通过实验获得。
方波信号发生器接两根10m左右的双绞线,发射端接120欧姆电阻保证隐性转换时间,末端不加负载。那么在双绞线末端的信号波形上就出现了振铃。
若在双绞线的末端,接入变阻器,慢慢调整变阻器,当接入的变阻器阻值在120欧姆的时候,末端信号波形明显改善,振铃消失。此时120欧姆与信号传输线的特征阻抗相匹配,也就是说终端电阻等于传输线路的特征阻抗。