CAN網(wǎng)絡(luò )的特性阻抗及終端阻抗

　　CAN網(wǎng)絡(luò )阻抗

　　問(wèn)題的開(kāi)始是由CAN網(wǎng)絡(luò )開(kāi)始的，如下圖是一個(gè)CAN的網(wǎng)絡(luò )的基本模型，兩端是120歐姆的電阻，

　　can網(wǎng)絡(luò )用的線(xiàn)材的特性阻抗是也是120歐姆的，下面有幾個(gè)問(wèn)題分別拆分來(lái)說(shuō)明。

　　1.為什么要用120歐姆的終端阻抗？

　　首先CAN網(wǎng)絡(luò )里用到傳輸線(xiàn)，線(xiàn)材的特性阻抗為120歐姆。關(guān)于這跟線(xiàn)下面的問(wèn)題來(lái)討論，另外要說(shuō)明的是在CAN網(wǎng)絡(luò )里的設備，即CAN收發(fā)器，這種器件的輸出阻抗很低，輸入阻抗是比較高的，可以見(jiàn)TJA1050的框圖，也就是說(shuō)在傳輸線(xiàn)上120歐姆的特性阻抗傳輸的信號突然到了一個(gè)阻抗很高的地方，可以理解為斷路，這樣會(huì )產(chǎn)生很高的信號反射，影響CAN收發(fā)器對電平的采樣，造成信息的誤讀。如果在CANH和CANL之間加上一個(gè)120歐姆的電阻即終端電阻，因為這個(gè)電阻和線(xiàn)纜特性阻抗相同，同時(shí)這個(gè)遠小于CAN收發(fā)器輸出阻抗的電阻和CAN收發(fā)器并聯(lián)在一起，電流自然更多的從阻抗小的地方流過(guò)，這樣從特征阻抗120歐姆的線(xiàn)纜上流道120歐姆的電阻上，他們之間阻抗接近，他們的信號反射就要小很多，可以有效的保證信號完整性。同時(shí)這個(gè)電阻也不會(huì )影響信號本身如下圖，例如在一個(gè)容錯CAN網(wǎng)絡(luò )里，CANH=3.5v，CANL=0.5v的時(shí)候為顯性，CANH=CANL=2.5v的時(shí)候為隱形，在顯性位的時(shí)候終端電阻兩端分別為3.5v和1.5v，一個(gè)CAN收發(fā)器為輸出端一個(gè)CAN收發(fā)器為接收端，輸出端在輸出電壓，保持CANH和 CANL的電壓為 3.5v和1.5v不變，他們之間的電壓差將產(chǎn)生電流由終端電阻消耗掉，接受端的CANH和CANL可以準確的采樣到3.5v和1.5v的電壓值，同理在隱形位的時(shí)候終端電阻也是不影響CAN網(wǎng)絡(luò )的信號但是達到了阻抗匹配的作用。

　　2.CAN網(wǎng)絡(luò )使用的120歐姆特性阻抗的線(xiàn)材，對線(xiàn)材的特性阻抗如何定義？

　　特性阻抗是對一種材質(zhì)我們這里說(shuō)的是線(xiàn)材，由于本身的粗細，大小等因素決定的特定的特征。一根導線(xiàn)或者同軸電纜它的特性阻抗是不隨著(zhù)長(cháng)度以及傳輸信號的頻率變化而變化（頻率不同會(huì )有一定的不同，但是非常小，理論上認為不隨頻率變化），同時(shí)特性阻抗也是有其體現條件的，在直流狀態(tài)下，如用萬(wàn)用表測量一節導線(xiàn)的阻抗，得到的結果應該是Z=0歐姆。但是這跟導線(xiàn)的標示的特性阻抗卻是50歐姆。所謂的50歐姆的特性阻抗，它的50歐姆阻抗體現在高頻信號傳輸過(guò)程中。由以下公式體現，見(jiàn)下圖：

　　其中

　　R=該導體材質(zhì)（在直流情況下）一個(gè)單位長(cháng)度的電阻率，歐姆

　　G=單位長(cháng)度的旁路電導系數（絕緣層的導電系數），歐姆

　　j=只是個(gè)符號，指明本項有一個(gè)+90‘的相位角（虛數）

　　π=3.1416

　　L=單位長(cháng)度電纜的電感量

　　c=單位長(cháng)度電纜的電容量

　　在直流的條件下，公式中的R和G可以忽略不計，公式可以簡(jiǎn)化為求L/C的方根，如果這個(gè)導線(xiàn)很短，L應該是很趨近與0的，故最終得到的值也是0，如果這個(gè)線(xiàn)很長(cháng)，則L就不能忽視了，用萬(wàn)用表測量也可以看到有一定的阻值。

　　在高頻的信號傳輸的過(guò)程中，R和G就不能忽視了，而且在交流信號的上升過(guò)程和下降過(guò)程，在導線(xiàn)的電感和電容作用下導線(xiàn)的阻抗就體現出來(lái)了。