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CAN網絡阻抗

問題的開始是由CAN網絡開始的，如下圖是一個CAN的網絡的基本模型，兩端是120歐姆的電阻，
can網絡用的線材的特性阻抗是也是120歐姆的，下面有幾個問題分別拆分來說明。


1.為什么要用120歐姆的終端阻抗？
首先CAN網絡里用到傳輸線，線材的特性阻抗為120歐姆。關于這跟線下面的問題來討論，另外要說明的是在CAN網絡里的設備，即CAN收發器，這種器件的輸出阻抗很低，輸入阻抗是比較高的，可以見TJA1050的框圖，也就是說在傳輸線上120歐姆的特性阻抗傳輸的信號突然到了一個阻抗很高的地方，可以理解為斷路，這樣會產生很高的信號反射，影響CAN收發器對電平的采樣，造成信息的誤讀。如果在CANH和CANL之間加上一個120歐姆的電阻即終端電阻，因為這個電阻和線纜特性阻抗相同，同時這個遠小于CAN收發器輸出阻抗的電阻和CAN收發器并聯在一起，電流自然更多的從阻抗小的地方流過，這樣從特征阻抗120歐姆的線纜上流道120歐姆的電阻上，他們之間阻抗接近，他們的信號反射就要小很多，可以有效的保證信號完整性。同時這個電阻也不會影響信號本身如下圖，例如在一個容錯CAN網絡里，CANH=3.5v，CANL=0.5v的時候為顯性，CANH=CANL=2.5v的時候為隱形，在顯性位的時候終端電阻兩端分別為3.5v和1.5v，一個CAN收發器為輸出端一個CAN收發器為接收端，輸出端在輸出電壓，保持CANH和CANL的電壓為3.5v和1.5v不變，他們之間的電壓差將產生電流由終端電阻消耗掉，接受端的CANH和CANL可以準確的采樣到3.5v和1.5v的電壓值，同理在隱形位的時候終端電阻也是不影響CAN網絡的信號但是達到了阻抗匹配的作用。

2.CAN網絡使用的120歐姆特性阻抗的線材，對線材的特性阻抗如何定義？
特性阻抗是對一種材質我們這里說的是線材，由于本身的粗細，大小等因素決定的特定的特征。一根導線或者同軸電纜它的特性阻抗是不隨著長度以及傳輸信號的頻率變化而變化（頻率不同會有一定的不同，但是非常小，理論上認為不隨頻率變化），同時特性阻抗也是有其體現條件的，在直流狀態下，如用萬用表測量一節導線的阻抗，得到的結果應該是Z=0歐姆。但是這跟導線的標示的特性阻抗卻是50歐姆。所謂的50歐姆的特性阻抗，它的50歐姆阻抗體現在高頻信號傳輸過程中。由以下公式體現，見下圖：

其中
R=該導體材質（在直流情況下）一個單位長度的電阻率，歐姆
G=單位長度的旁路電導系數（絕緣層的導電系數），歐姆
j=只是個符號，指明本項有一個+90'的相位角（虛數）
π=3.1416
L=單位長度電纜的電感量
c=單位長度電纜的電容量
在直流的條件下，公式中的R和G可以忽略不計，公式可以簡化為求L/C的方根，如果這個導線很短,L應該是很趨近與0的，故最終得到的值也是0，如果這個線很長，則L就不能忽視了，用萬用表測量也可以看到有一定的阻值。
在高頻的信號傳輸的過程中，R和G就不能忽視了，而且在交流信號的上升過程和下降過程，在導線的電感和電容作用下導線的阻抗就體現出來了，具體是如何計算的，我也沒有搞懂，有篇論文給出了計算方法，有興趣可以看下。