一文讀懂｜CAN總線為何要加終端電阻

CAN總線為什么要加終端電阻？主要有兩個方面原因。

信號發(fā)射

在電路中，信號反射是指信號在傳輸線或電路中遇到阻抗不匹配導致部分信號被反射回去的現(xiàn)象。這種反射會引起信號的失真和干擾，對電路的性能和可靠性產生負面影響。

至于為什么會反射，這里引用《信號完整性與電源完整性分析第三版》原文（有省略）的分析：為什么信號遇到阻抗突變時會發(fā)生反射？答案是：產生反射信號時為了滿足兩個重要的邊界條件。

必須記住，信號到達瞬時阻抗不同的兩個區(qū)域（區(qū)域1，區(qū)域2）的交界面時，在信號-返回路徑的導體中僅存在一個電壓和一個電流回路。在交界面處，無論時從區(qū)域1還是從區(qū)域2看過去，在交界面兩側的電壓和電流都必須相等。邊界處不可能出現(xiàn)電壓不連續(xù)，否則此處會有一個無限大的電場；交界面處也不可能出現(xiàn)電流不連續(xù)，否則會在此處產生靜電荷。

假如沒有產生返回源端的反射電壓，同時又要維持交界面兩側的電壓和電流相等，就需要關系式V1=V2，I1=I2。但是，又有I1=V1/Z1，I2=V2/Z2。當兩個區(qū)域的阻抗不同時，這4個關系式絕對不可能同時成立。

上訴文章論述中，原作者是借用了反證法與數學推論說明，當瞬時阻抗突變時會不合理，從而只有反射才能使得兩個邊界條件成立。當然以上分析方法是基于集總電路理論分析的，所以顯得物理世界有些擬人化了。作者在本段最后也說：“沒有人知道到底是什么產生了反射電壓，只是知道這樣產生之后，交界面兩側的電壓才能相等，交界面處的電壓才是連續(xù)的?！睂嶋H上，我在深入了解后發(fā)現(xiàn)，如果使用電磁學理論來研究反射問題會有更合理的解釋，也就是搞清楚為什么電磁波會在波導體內發(fā)生反射。但是這又是另一個話題了。

《信號完整性與電源完整性分析第三版》上述文段中的分析并不妨礙我們計算反射系數等等反射規(guī)律，文段的結論是：在阻抗突變的地方會發(fā)生反射，這意味著我們?yōu)榱吮苊膺@種情況的發(fā)生能有以下措施：

· 使用可控阻抗互聯(lián)；

· 傳輸線兩端至少有一個端接匹配；

· 選擇布線拓撲結構，使分支的影響最小化；

· 讓幾何結構的任何突變都最小化。

阻抗匹配

所以在信號線上我們一般會加端接匹配電阻用來避免信號反射同時增強抗干擾能力，CAN總線也不例外。在CAN總線上我們常常端接120歐姆電阻用以阻抗匹配。

如果阻抗不匹配會發(fā)生什么？下面我們建立一個模型分析：