CAN網絡阻抗
問題的開始是由CAN網絡開始的,如下圖是一個CAN的網絡的基本模型,兩端是120歐姆的電阻,
can網絡用的線材的特性阻抗是也是120歐姆的,下面有幾個問題分別拆分來說明。
1.為什么要用120歐姆的終端阻抗?
首先CAN網絡里用到傳輸線,線材的特性阻抗為120歐姆。關于這跟線下面的問題來討論,另外要說明的是在CAN網絡里的設備,即CAN收發器,這種器件的輸出阻抗很低,輸入阻抗是比較高的,可以見TJA1050的框圖,也就是說在傳輸線上120歐姆的特性阻抗傳輸的信號突然到了一個阻抗很高的地方,可以理解為斷路,這樣會產生很高的信號反射,影響CAN收發器對電平的采樣,造成信息的誤讀。如果在CANH和CANL之間加上一個120歐姆的電阻即終端電阻,因為這個電阻和線纜特性阻抗相同,同時這個遠小于CAN收發器輸出阻抗的電阻和CAN收發器并聯在一起,電流自然更多的從阻抗小的地方流過,這樣從特征阻抗120歐姆的線纜上流道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。同時這個電阻也不會影響信號本身如下圖,例如在一個容錯CAN網絡里,CANH=3.5v,CANL=0.5v的時候為顯性,CANH=CANL=2.5v的時候為隱形,在顯性位的時候終端電阻兩端分別為3.5v和1.5v,一個CAN收發器為輸出端一個CAN收發器為接收端,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,同理在隱形位的時候終端電阻也是不影響CAN網絡的信號但是達到了阻抗匹配的作用。
R=該導體材質(在直流情況下)一個單位長度的電阻率,歐姆
G=單位長度的旁路電導系數(絕緣層的導電系數),歐姆
j=只是個符號,指明本項有一個+90'的相位角(虛數)
π=3.1416
L=單位長度電纜的電感量
c=單位長度電纜的電容量
在直流的條件下,公式中的R和G可以忽略不計,公式可以簡化為求L/C的方根,如果這個導線很短,L應該是很趨近與0的,故最終得到的值也是0,如果這個線很長,則L就不能忽視了,用萬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程中,R和G就不能忽視了,而且在交流信號的上升過程和下降過程,在導線的電感和電容作用下導線的阻抗就體現出來了,具體是如何計算的,我也沒有搞懂,有篇論文給出了計算方法,有興趣可以看下。