CANバスの端子抵抗は一般的に120Ωです。実際には、設計時に60Ωの抵抗が2つ接続され、バス上には一般的に120Ωのノードが2つあります。基本的に、CANバスに少しでも詳しい人なら誰でも知っていることです。
CAN バス端子抵抗には 3 つの影響があります。
1. 耐干渉能力を向上させ、高周波・低エネルギーの信号を高速に伝達します。
2. バスがすぐに隠し状態になり、寄生コンデンサのエネルギーがより速く流れるようにします。
3. 信号品質を改善し、バスの両端に配置して反射エネルギーを減らします。
1. 耐干渉能力の向上
CANバスには「明示的」と「非明示的」の2つの状態があります。「明示的」は「0」を表し、「非明示的」は「1」を表し、CANトランシーバーによって決定されます。下の図は、CANトランシーバーの典型的な内部構造図と、CanhおよびCanl接続バスを示しています。
バスが明示的である場合、内部の Q1 と Q2 がオンになり、缶と缶の間に圧力差が生じます。Q1 と Q2 が切断されている場合、Canh と Canl は圧力差が 0 のパッシブ状態になります。
バスに負荷がない場合、隠れた時間差の抵抗値は非常に大きくなります。内部MOSチューブは高抵抗状態にあります。外部干渉は、バスが明示的な状態（トランシーバーの一般セクションの最小電圧、わずか500mV）に入るために必要なエネルギーはごくわずかです。このとき、差動モデル干渉が発生すると、バス上に明らかな変動が生じ、これらの変動を吸収する余地がなくなり、バス上に明示的な位置が作成されます。
したがって、隠れたバスの耐干渉性を高めるには、差動負荷抵抗を大きくし、抵抗値を可能な限り小さくすることで、ノイズエネルギーの影響を最大限まで抑えることができます。ただし、過剰な電流が隠れたバスに流れ込むのを防ぐため、抵抗値は小さすぎるといけません。
2. 素早く隠れ状態に入るようにする
明示的状態の間、バスの寄生コンデンサは充電され、これらのコンデンサは非明示的状態に戻る際に放電する必要があります。CANHとCanlの間に抵抗負荷が配置されていない場合、容量はトランシーバー内部の差動抵抗によってのみ注入されます。このインピーダンスは比較的大きいため、RCフィルタ回路の特性に応じて放電時間が大幅に長くなります。アナログテストのために、トランシーバーのCanhとCanlの間に220pFのコンデンサを追加します。位置速度は500kbit/sです。波形は図に示されています。この波形の減少は比較的長い状態です。
バスの寄生容量を素早く放電し、バスが速やかに隠れ状態に移行するようにするために、CANHとCanlの間に負荷抵抗を配置する必要があります。60Ωの抵抗を追加した後の波形を図に示します。図から、明示的な状態が後退状態に戻るまでの時間が128nsに短縮され、これは明示性の確立時間と同等であることがわかります。
3. 信号品質を改善する
信号レベルが高く、変換レートが高い場合、インピーダンスが整合していないと信号エッジのエネルギーによって信号反射が発生します。伝送ケーブルの断面の幾何学的構造が変化し、ケーブルの特性が変化し、反射も発生します。
エネルギーが反射されると、反射の原因となった波形が元の波形と重なり合い、ベル音が発生します。
バスケーブルの終端では、インピーダンスの急激な変化により信号エッジのエネルギー反射が起こり、バス信号にベルが発生します。ベルが大きすぎると通信品質に影響を与えます。ケーブルの終端に、ケーブル特性と同じインピーダンスを持つ終端抵抗を追加することで、この部分のエネルギーを吸収し、ベルの発生を回避できます。
他の人がアナログテストを実施しました（写真は私がコピーしたものです）。位置速度は1MBIT/s、トランシーバーのCanhとCanlは約10mのツイスト線で接続され、トランジスタは120Ωの抵抗に接続され、隠れた変換時間を確保しました。終端は無負荷です。終端信号波形は図に示されており、信号の立ち上がりエッジはベル音として現れます。
撚り合わせた線の端に120Ωの抵抗を追加すると、端の信号波形が大幅に改善され、ベルが消えます。
一般的に、直線型トポロジでは、ケーブルの両端が送信端と受信端となるため、ケーブルの両端にそれぞれ1つの終端抵抗を追加する必要があります。
実際のアプリケーションプロセスでは、CANバスは一般的に完全なバス型設計ではなく、バス型とスター型の混合構造であることが多いです。これはアナログCANバスの標準的な構造です。
なぜ120Ωを選ぶのでしょうか?
インピーダンスとは何ですか？電気科学では、回路内の電流の障害物をインピーダンスと呼ぶことがよくあります。インピーダンスの単位はオームで、これはZ（複数形z = r+i（ωl – 1 /（ωc））でよく使用されます。具体的には、インピーダンスは抵抗（実部）と電気抵抗（虚部）の2つの部分に分けられます。電気抵抗には、静電容量と感覚抵抗も含まれます。コンデンサによって発生する電流は静電容量と呼ばれ、インダクタンスによって発生する電流は感覚抵抗と呼ばれます。ここでのインピーダンスは、Zの型を指します。
ケーブルの特性インピーダンスは実験によって得ることができます。ケーブルの一端に方形波発生器を接続し、もう一端に可変抵抗器を接続し、オシロスコープを通して抵抗上の波形を観察します。抵抗値を調整することで、抵抗上の信号がベルのない良好な方形波（インピーダンス整合と信号整合性）になります。この時点で、抵抗値はケーブルの特性と一致しているとみなすことができます。
2台の車両で使用される典型的なケーブル2本をツイスト線に変形させ、上記の方法で約120Ωの特性インピーダンスを得ることができます。これはCAN規格で推奨されている終端抵抗値でもあります。したがって、実際のラインビーム特性に基づいて計算されたものではありません。もちろん、ISO 11898-2規格にも定義があります。
なぜ0.25Wを選択しなければならないのですか?
これは、いくつかの故障状態と組み合わせて計算する必要があります。車載ECUのすべてのインターフェースは、電源への短絡とグランドへの短絡を考慮する必要があるため、CANバスの電源への短絡も考慮する必要があります。規格によると、18Vへの短絡を考慮する必要があります。CANHが18Vに短絡すると、電流は終端抵抗を介してCANLに流れ込み、120Ω抵抗の電力は50mA×50mA×120Ω=0.3Wとなります。高温時の電力減少を考慮すると、終端抵抗の電力は0.5Wとなります。
投稿日時: 2023年7月8日
