Dlaczego magistrala CAN używa rezystora 120 omów jako rezystora końcowego, a nie innej wartości?

Znam powody używania rezystorów terminujących na magistrali CAN i ich znaczenie.

Ale dlaczego 120 omów? Jak doszło do tej wartości? Czy jest jakiś konkretny powód, aby użyć 120 omów?

Musisz zapoznać się z teorią linii transmisyjnej, aby zrozumieć głębszą fizykę w grze. To powiedziawszy, oto ogólny przegląd:

To, jak ważne jest zakończenie systemu, zależy niemal wyłącznie od długości przewodów magistrali. Tutaj długość określa się w kategoriach długości fal. Jeśli twoja magistrala jest krótsza niż jedna długość fali powyżej 10, zakończenie jest nieistotne (praktycznie), ponieważ jest dużo czasu, aby odbicia wywołane niedopasowaniem impedancji wygasły.

Długość zdefiniowana w długościach fal jest dziwną jednostką przy pierwszym spotkaniu. Aby przekonwertować na standardowe jednostki, musisz znać prędkość fali i jej częstotliwość. Prędkość jest funkcją ośrodka, przez który podróżuje, oraz środowiska otaczającego medium. Zwykle można to dość dobrze oszacować na podstawie stałej dielektrycznej materiału i przy założeniu wolnej przestrzeni otaczającej to medium.

Częstotliwość jest nieco bardziej interesująca. W przypadku sygnałów cyfrowych (takich jak te w CAN), zwracasz uwagę na maksymalną częstotliwość sygnału cyfrowego. Jest to dobrze aproksymowane przez f, max = 1 / (2 * Tr), gdzie Tr to czas narastania (zdefiniowany 30% -60% końcowego poziomu napięcia, zachowawczo).

Dlaczego jest to 120, jest po prostu funkcją projektu ograniczoną wielkością fizyczną. Nie jest szczególnie ważne, jaką wartość wybrali w szerokim zakresie (na przykład mogliby osiągnąć 300 omów). Jednak wszystkie urządzenia w sieci muszą być zgodne z impedancją magistrali, więc po opublikowaniu standardu CAN nie można już więcej debatować.

Oto odniesienie do publikacji (Dzięki @MartinThompson).

Ten typ magistrali CAN jest przeznaczony do realizacji za pomocą skręconej pary przewodów. Impedancja linii przesyłowej nieokreślonej skrętki nie jest dokładna, ale 120 Ω będzie przez większość czasu zbliżone do stosunkowo dużych drutów powszechnie stosowanych w CAN.

Rezystory mają również inną funkcję w CAN. Możesz myśleć o CAN jako o otwartej magistrali kolektorowej zaimplementowanej jako para różnicowa. Łącznie 60 Ω stanowi pasywne połączenie szyny CAN. Gdy nic nie jedzie autobusem, obie linie mają takie samo napięcie ze względu na 60 Ω między nimi. Aby doprowadzić magistralę do stanu dominującego, węzeł rozciąga linie, około 900 mV każda, dając w sumie sygnał różnicowy 1,8 V. Autobus nigdy nie jest aktywnie doprowadzany do stanu recesywnego, po prostu puść. Oznacza to, że rezystancja między liniami musi być wystarczająco niska, aby linie wróciły do ​​stanu bezczynności w ułamku czasu.

Zauważ, że faktyczny standard CAN nie mówi nic o warstwie fizycznej poza tym, że musi mieć te dominujące i recesywne stany. Możesz na przykład zaimplementować magistralę CAN jako linię otwartego kolektora z pojedynczą końcówką. Magistrala różnicowa, o której myślisz, jest bardzo często używana z CAN i jest zawarta w układach sterowników magistrali różnych producentów, takich jak wspólny Microchip MCP2551.

Magistrala CAN jest magistralą różnicową. Każda para różnicowa drutu jest linią transmisyjną. Zasadniczo opornik końcowy powinien pasować do impedancji charakterystycznej linii transmisyjnej, aby uniknąć odbicia. Magistrala CAN ma nominalną impedancję charakterystyczną linii 120 Ω. Z tego powodu używamy typowej wartości rezystora końcowego 120 Ω na każdym końcu magistrali.