Pourquoi le bus CAN utilise-t-il une résistance de 120 ohms comme résistance de terminaison et aucune autre valeur?

Je connais les raisons d'utiliser des résistances de terminaison sur un bus CAN et leur importance.

Mais pourquoi 120 ohms? Comment est née cette valeur? Y a-t-il une raison spécifique d'utiliser 120 ohms?

Vous devez vous familiariser avec la théorie des lignes de transmission pour comprendre la physique plus profonde en jeu ici. Cela dit, voici l'aperçu de haut niveau:

L'importance de la terminaison pour votre système dépend presque exclusivement de la longueur des câbles de bus. Ici, la longueur est déterminée en termes de longueurs d'onde. Si votre bus est plus court qu'une longueur d'onde sur 10, la terminaison est sans importance (pratiquement) car il y a suffisamment de temps pour que les réflexions introduites à partir d'un défaut d'adaptation d'impédance disparaissent.

La longueur définie en longueurs d'onde est une unité étrange lors de la première rencontre. Pour convertir en unités standard, vous devez connaître la vitesse de l'onde et sa fréquence. La vélocité est fonction du média qu’elle traverse et de son environnement. Généralement, ceci peut être estimé assez bien par la constante diélectrique du matériau et en supposant un espace libre entourant ce milieu.

La fréquence est un peu plus intéressante. Pour les signaux numériques (tels que ceux du CAN), vous vous préoccupez de la fréquence maximale du signal numérique. Cela est bien approximé par f, max = 1 / (2 * Tr), où Tr est le temps de montée (défini de manière conservatrice entre 30% et 60% du niveau de tension final).

Pourquoi il est 120 est simplement une fonction de la conception limitée par la taille physique. Peu importe la valeur choisie dans une large plage (par exemple, ils auraient pu aller avec 300 Ohms). Cependant, tous les appareils du réseau doivent être conformes à l'impédance du bus. Par conséquent, une fois la norme CAN publiée, il ne peut plus y avoir de débat.

Voici une référence à la publication (Merci @MartinThompson).

Ce type de bus CAN est destiné à être mis en œuvre par une paire de fils torsadés. L'impédance de la ligne de transmission de la paire torsadée non spécifiée n'est pas exacte, mais 120 Ω seront proches la plupart du temps pour les câbles relativement gros couramment utilisés pour CAN.

Les résistances ont également une autre fonction dans CAN. Vous pouvez considérer CAN comme un bus à collecteur ouvert implémenté comme une paire différentielle. Le total de 60 Ω est la liaison passive du bus CAN. Lorsque rien ne pilote le bus, les deux lignes sont à la même tension en raison des 60 Ω qui les séparent. Pour conduire le bus à l’état de dominance, un nœud sépare les lignes, d’environ 900 mV chacune, pour un total de signal différentiel de 1,8 V. Le bus n'est jamais activement conduit à l'état récessif, laissez simplement aller. Cela signifie que la résistance entre les lignes doit être suffisamment basse pour que les lignes reviennent à l'état inactif en une fraction de temps.

Notez que la norme CAN actuelle ne dit rien sur la couche physique, à part qu'elle doit avoir ces états dominant et récessif. Vous pouvez, par exemple, implémenter un bus CAN en tant que ligne de collecteur ouvert à extrémité unique. Le bus différentiel auquel vous songez est très couramment utilisé avec CAN et est intégré dans des puces de pilotes de bus de différents fabricants, comme le commun Microchip MCP2551.

Le bus CAN est un bus différentiel. Chaque paire de fils différentiels est une ligne de transmission. Essentiellement, la résistance de terminaison doit correspondre à l' impédance caractéristique de la ligne de transmission pour éviter les réflexions. Le bus CAN a une impédance de ligne caractéristique nominale de 120Ω. Pour cette raison, nous utilisons une valeur de résistance de terminaison typique de 120 Ω à chaque extrémité du bus.