Сопротивление выводов шины CAN обычно составляет 120 Ом. Фактически, при проектировании используются два цепочечных резистора по 60 Ом, а на шине обычно два узла по 120 Ом. По сути, те, кто немного знаком с шиной CAN, знают об этом. Все это знают.
Сопротивление выводов шины CAN оказывает три эффекта:
1. Улучшить помехоустойчивость, дать возможность сигналу высокой частоты и низкой энергии проходить быстрее;
2. Обеспечить быстрый переход шины в скрытое состояние, благодаря чему энергия паразитных конденсаторов будет уходить быстрее;
3. Улучшите качество сигнала и разместите его на обоих концах шины, чтобы уменьшить энергию отражения.
1. Улучшение помехоустойчивости
Шина CAN имеет два состояния: «явное» и «скрытое». «Выразительное» соответствует «0», «скрытое» — «1» и определяется CAN-приёмопередатчиком. На рисунке ниже представлена типичная схема внутренней структуры CAN-приёмопередатчика и соединительных шин Canh и Canl.
Когда шина явная, внутренние Q1 и Q2 включены, и между банкой и банкой существует разница давлений; когда Q1 и Q2 отключены, Canh и Canl находятся в пассивном состоянии с разницей давлений 0.
При отсутствии нагрузки на шине значение сопротивления, создаваемое разницей во времени, очень велико. Внутренний МОП-транзистор находится в состоянии с высоким сопротивлением. Внешним помехам требуется очень малая энергия для входа шины в явное состояние (минимальное напряжение общей части приёмопередатчика – всего 500 мВ). В то же время, при наличии дифференциальной помехи на шине возникнут явные флуктуации, которым негде будет поглощаться, что создаст явное состояние на шине.
Таким образом, для повышения помехоустойчивости скрытой шины можно увеличить дифференциальное сопротивление нагрузки, максимально уменьшив его значение, чтобы предотвратить воздействие большей части энергии помех. Однако, чтобы избежать попадания чрезмерного тока в явную шину, сопротивление не должно быть слишком малым.
2. Обеспечить быстрый переход в скрытое состояние
В явном состоянии паразитный конденсатор шины будет заряжаться, и эти конденсаторы необходимо разрядить при возвращении в скрытое состояние. Если между выводами CANH и Canl не установлено резистивной нагрузки, ёмкость может быть заполнена только дифференциальным сопротивлением внутри приёмопередатчика. Это сопротивление относительно велико. Согласно характеристикам цепи RC-фильтра, время разряда будет значительно больше. Для аналогового тестирования мы добавляем конденсатор ёмкостью 220 пФ между выводами Canh и Canl приёмопередатчика. Скорость передачи данных составляет 500 кбит/с. Форма сигнала показана на рисунке. Спад этого сигнала представляет собой относительно продолжительное состояние.
Для быстрой разрядки паразитных конденсаторов шины и обеспечения быстрого перехода шины в скрытое состояние необходимо включить нагрузочное сопротивление между CANH и Canl. После добавления 60 ОмΩ Резистор, осциллограммы показаны на рисунке. Из рисунка видно, что время явного возврата к спаду сокращается до 128 нс, что эквивалентно времени установления явного состояния.
3. Улучшить качество сигнала
При высоком уровне сигнала и высокой скорости преобразования энергия фронта сигнала будет вызывать отражение сигнала при несоответствии импеданса; геометрическая структура поперечного сечения кабеля передачи изменяется, характеристики кабеля также изменятся, и отражение также вызовет отражение. Суть
При отражении энергии волна, вызывающая отражение, накладывается на исходную волну, что и приводит к появлению колоколов.
На конце кабеля шины быстрые изменения импеданса вызывают отражение энергии фронта сигнала, что приводит к генерации сигнала шины. Если этот сигнал слишком велик, это влияет на качество связи. На конце кабеля можно установить оконечный резистор с тем же импедансом, что и характеристики кабеля, который может поглотить эту часть энергии и предотвратить генерацию сигнала.
Другие люди провели аналоговый тест (фотографии были скопированы мной), скорость определения местоположения составила 1 Мбит/с, приемопередатчики Canh и Canl подключили около 10 м витых линий, а транзистор был подключен к 120Ω Резистор обеспечивает скрытое время преобразования. Нагрузка отсутствует. Форма сигнала в конце показана на рисунке, а нарастающий фронт сигнала отображается в виде колокола.
Если 120Ω на конце витой пары добавляется резистор, форма конечного сигнала существенно улучшается, а звонок исчезает.
Как правило, в прямолинейной топологии оба конца кабеля являются передающим и принимающим. Поэтому необходимо добавить по одному терминальному сопротивлению на каждом конце кабеля.
В реальных условиях эксплуатации шина CAN, как правило, не является идеальной шиной. Зачастую она представляет собой смешанную структуру шинного и звездообразного типов. Стандартная структура аналоговой шины CAN.
Почему стоит выбрать 120Ω?
Что такое импеданс? В электротехнике сопротивление току в цепи часто называют импедансом. Единицей импеданса является Ом, который часто используется в качестве обозначения Z, что представляет собой множественное число z = r+i (ωl –1/(ωc)). В частности, импеданс можно разделить на две составляющие: активное сопротивление (действительную часть) и электрическое сопротивление (виртуальную часть). Электрическое сопротивление также включает в себя ёмкость и сопротивление датчика. Ток, создаваемый конденсаторами, называется ёмкостью, а ток, создаваемый индуктивностью, — сопротивлением датчика. Под импедансом здесь понимается форма Z.
Характеристическое сопротивление любого кабеля можно определить экспериментально. На одном конце кабеля находится генератор прямоугольных импульсов, а на другом – регулируемый резистор, и форма сигнала на сопротивлении регистрируется с помощью осциллографа. Регулируйте сопротивление до тех пор, пока сигнал на сопротивлении не станет прямоугольным, без резонанса, что обеспечивает согласование импеданса и целостность сигнала. В этом случае значение сопротивления можно считать соответствующим характеристикам кабеля.
Используйте два типичных кабеля, используемых в двух автомобилях, чтобы скрутить их в витые линии, и можно получить характерное сопротивление, используя описанный выше метод, равное примерно 120 Ом.ΩЭто также сопротивление оконечной нагрузки, рекомендованное стандартом CAN. Поэтому оно не рассчитывается на основе фактических характеристик линейного пучка. Конечно, определения есть в стандарте ISO 11898-2.
Почему мне нужно выбрать 0,25 Вт?
Это необходимо учитывать в сочетании с некоторыми состояниями неисправности. Все интерфейсы ЭБУ автомобиля должны учитывать короткое замыкание на питание и на массу, поэтому необходимо также учитывать короткое замыкание на источник питания шины CAN. Согласно стандарту, необходимо учитывать короткое замыкание на 18 В. Если предположить, что CANH замкнут на 18 В, ток будет протекать к Canl через терминальное сопротивление, и из-за питания 120 В...Ω резистор 50мА*50мА*120Ω = 0,3 Вт. Учитывая уменьшение величины при высокой температуре, мощность конечного сопротивления составляет 0,5 Вт.
Время публикации: 05 июля 2023 г.
