CAN总线的终端电阻

只看该作者 · 2025-5-14 12:55

接触过CAN总线的小伙伴都知道，在实际项目中CAN总线都需要在首尾两端各并上一个120Ω的电阻，那么问题来了，为什么一定要120Ω，其他阻值不行吗？

我们以TJA1044内部架构图为例进行展开。

CAN总线：显性代表0，隐性代表1。当总线为隐性时：TJA1044内部的上下两个管Q1和Q2都会截止，CANH和CANL处于无源状态，压差为0V。当总线为显性时：TJA1044内部的上下两个管Q1和Q2都会导通，CANH和CANL之间差生压差。如果总线上没有负载的时候，而且总线处于隐性时，那总线的差分阻值就会很大，致使外部很微小的能量都可以让总线进入显性，主要原因在于一般收发器的显性最小门限电压只有500mV左右。所以为了提高总线的抗干扰能力，就需要增加一个终端电阻，但是，这个阻值尽量小（同时也要考虑不能有过大的电流）。

除此之外，总线上的寄生电容也要考虑在内。总线显性时，电容充电，总线隐性时，电容放电，如果总线没有并任何的电阻的话，总线只能通过向两端的收发器进行放电了，这就影响了两个转态（隐性和显性）之间的转换时间，从而出现波形异常（爬坡），如上图所示。当信号在高速传输的路径中如果碰到阻抗不连续的情况，就会造成信号发射，也就是我们说的阻抗不连续，这个现象可以比喻成汽车在道路上行驶的时候遇到道路变窄时，汽车就很容易堵塞。

那加入终端电阻就可以消除或者减小这个信号反射的影响，主要靠终端电阻吸收信号的能量，使得能量不在总线上乱窜。那为什么是120Ω？其实在ISO 11898-2标准文件中就明确定义出，120Ω是通过大量的实验测试得出的最合理的阻值，如下图所示：

如果想验证实际项目中总线需要多大的终端电阻，可以通过下面手段进行测试。

在总线上并联可调电阻，通过调节可调电阻，进而观察波形即可。那这个终端电阻的封装是不是可以随意定？当然不行！这个终端电阻我们在选型时必须要考虑到接口短路的情况，也就是说在短路发生时，CAN总线的节点也必须能够承受的住短路的风险，假设CANH和电源18V发生了短路，那这个短路电流会直接通过CANH流向CANL，但是一般的CAN收发器能承受的电流也就几十ma（收发器内部有限流措施），就比如TJA1145就只有50mA。根据P=I²*R，可以得到50ma*50ma*120Ω=0.3W。考虑到环境存在高温的情况，所以电阻的功率选择在0.25W是合适的，也就是常见的1206封装，少数有0805和0603封装的。