CAN通信中怎么进行阻抗匹配?

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jlgcumt|  楼主 | 2012-9-1 23:47 | 显示全部楼层
本帖最后由 jlgcumt 于 2012-9-2 00:43 编辑

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阿南| | 2012-9-2 07:21 | 显示全部楼层
本帖最后由 阿南 于 2012-9-2 07:27 编辑

图上的电阻、电容应该是滤除总线上的高频干扰。
CAN总线通常在总线的两个末端连接120Ω的电阻实现阻抗匹配。
CAN总线在环境中使用的电缆是双绞线,它不像我们只是PCB板上,如DDR、RF板那样通过PCB布线去做PCB阻抗控制。

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jlgcumt|  楼主 | 2012-9-2 17:14 | 显示全部楼层
本帖最后由 jlgcumt 于 2012-9-2 17:30 编辑

3# 阿南我再问一下电阻值大小在所有的节点都一样呀,我们这个东西是用在汽车里的!
怎么根据节点数来确定电阻值大小,不知道跟线长有没有关系?

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jlgcumt|  楼主 | 2012-9-2 17:16 | 显示全部楼层
本帖最后由 jlgcumt 于 2012-9-2 17:32 编辑

电阻是直接跨在CAN_H,CAN_L两端的,我见有的USB通信好像是在两根线上各串一个20欧姆的电阻

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阿南| | 2012-9-2 17:32 | 显示全部楼层
CAN主要还是应用在汽车上。这个电阻是需要根据传输线的阻抗关系选取,通常是120ohm,可根据传输线作适当调整。

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jlgcumt|  楼主 | 2012-9-2 17:41 | 显示全部楼层
多谢了,在网上搜了一下相关内容:这个比较通俗易懂!

阻抗匹配是指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式。阻抗匹配分为低频和高频两种情况讨论。
==========================================================================  我们先从直流电压源驱动一个负载入手。由于实际的电压源,总是有内阻的,我们可以把一个实际电压源,等效成一个理想的电压源跟一个电阻r串联的模型。假设负载电阻为R,电源电动势为U,内阻为r,那么我们可以计算出流过电阻R的电流为:I=U/(R+r),可以看出,负载电阻R越小,则输出电流越大。负载R上的电压为:Uo=IR=U*[1+(r/R)],可以看出,负载电阻R越大,则输出电压Uo越高。再来计算一下电阻R消耗的功率为:
P=I*I*R=[U/(R+r)]*[U/(R+r)]*R=U*U*R/(R*R+2*R*r+r*r)
                            =U*U*R/[(R-r)*(R-r)+4*R*r]
                            =U*U/{[(R-r)*(R-r)/R]+4*r}
对于一个给定的信号源,其内阻r是固定的,而负载电阻R则是由我们来选择的。注意式中[(R-r)*(R-r)/R],当R=r时,[(R-r)*(R-r)/R]可取得最小值0,这时负载电阻R上可获得最大输出功率Pmax=U*U/(4*r)。即,当负载电阻跟信号源内阻相等时,负载可获得最大输出功率,这就是我们常说的阻抗匹配之一。对于纯电阻电路,此结论同样适用于低频电路及高频电路。当交流电路中含有容性或感性阻抗时,结论有所改变,就是需要信号源与负载阻抗的的实部相等,虚部互为相反数,这叫做共厄匹配。在低频电路中,我们一般不考虑传输线的匹配问题,只考虑信号源跟负载之间的情况,因为低频信号的波长相对于传输线来说很长,传输线可以看成是“短线”,反射可以不考虑(可以这么理解:因为线短,即使反射回来,跟原信号还是一样的)。

    从以上分析我们可以得出结论:
如果我们需要输出电流大,则选择小的负载R;
如果我们需要输出电压大,则选择大的负载R;
如果我们需要输出功率最大,则选择跟信号源内阻匹配的电阻R。
有时阻抗不匹配还有另外一层意思,例如一些仪器输出端是在特定的负载条件下设计的,如果负载条件改变了,则可能达不到原来的性能,这时我们也会叫做阻抗失配。

=========================================================================

  在高频电路中,我们还必须考虑反射的问题。当信号的频率很高时,则信号的波长就很短,当波长短得跟传输线长度可以比拟时,反射信号叠加在原信号上将会改变原信号的形状。如果传输线的特征阻抗跟负载阻抗不匹配(相等)时,在负载端就会产生反射。为什么阻抗不匹配时会产生反射以及特征阻抗的求解方法,牵涉到二阶偏微分方程的求解,有兴趣的可参看电磁场与微波方面书籍中的传输线理论。

传输线的特征阻抗(也叫做特性阻抗)是由传输线的结构以及材料决定的,而与传输线的长度,以及信号的幅度、频率等均无关。例如,常用的闭路电视同轴电缆特性阻抗为75欧,而一些射频设备上则常用特征阻抗为50欧的同轴电缆。另外还有一种常见的传输线是特性阻抗为300欧的扁平平行线,这在农村使用的电视天线架上比较常见,用来做八木天线的馈线。因为电视机的射频输入端输入阻抗为75欧,所以300欧的馈线将与其不能匹配。实际中是如何解决这个问题的呢?不知道大家有没有留意到,电视机的附件中,有一个300欧到75欧的阻抗转换器(一个塑料包装的,一端有一个圆形的插头的那个东东,大概有两个大拇指那么大的)?它里面其实就是一个传输线变压器,将300欧的阻抗,变换成75欧的,这样就可以匹配起来了。

这里需要强调一点的是,特性阻抗跟我们通常理解的电阻不是一个概念,它与传输线的长度无关,也不能通过使用欧姆表来测量。为了不产生反射,负载阻抗跟传输线的特征阻抗应该相等,这就是传输线的阻抗匹配。如果阻抗不匹配会有什么不良后果呢?如果不匹配,则会形成反射,能量传递不过去,降低效率;会在传输线上形成驻波(简单的理解,就是有些地方信号强,有些地方信号弱),导致传输线的有效功率容量降低;功率发射不出去,甚至会损坏发射设备。如果是电路板上的高速信号线与负载阻抗不匹配时,会产生震荡,辐射干扰等。

当阻抗不匹配时,有哪些办法让它匹配呢?
第一,可以考虑使用变压器来做阻抗转换,就像上面所说的电视机中的那个例子那样。
第二,可以考虑使用串联/并联电容或电感的办法,这在调试射频电路时常使用。
第三,可以考虑使用串联/并联电阻的办法。一些驱动器的阻抗比较低,可以串联一个合适的电阻来跟传输线匹配,例如高速信号线,有时会串联一个几十欧的电阻。而一些接收器的输入阻抗则比较高,可以使用并联电阻的方法,来跟传输线匹配,例如,485总线接收器,常在数据线终端并联120欧的匹配电阻。

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阿南| | 2012-9-2 17:45 | 显示全部楼层
120ohm的终端电阻不是放在节点上的,是整个总线的两端即两个主控节点,所以一个系统也就两个终端电阻。非主控节点上的电阻可以取60ohm或更小些,一辆车上最好不要招过10个节点,环境不好的也在每个节点的CAN-H、CAN-L放不超过47pF的对地电容。

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jlgcumt|  楼主 | 2012-9-2 19:11 | 显示全部楼层
多谢南哥!呵呵

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tao029| | 2014-11-5 10:57 | 显示全部楼层
学习了一下啊

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韬铸88| | 2017-5-10 09:51 | 显示全部楼层
学习了哈

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42923277| | 2017-5-20 15:55 | 显示全部楼层
好好看看TJA1050的手册就明白了。 我直接用手册的电路,波特率500M,没有问题。

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叫我大表哥| | 2017-12-7 20:40 | 显示全部楼层
阿南 发表于 2012-9-2 17:45
120ohm的终端电阻不是放在节点上的,是整个总线的两端即两个主控节点,所以一个系统也就两个终端电阻。非主 ...

终端电阻的取值怎么计算呢?  还有每个节点的电阻取值怎么取?

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