【導(dǎo)讀】終端電阻的作用是消除信號(hào)反射，但其實(shí)并不是所有情況都需要終端電阻，有時(shí)終端電阻反而會(huì)影響信號(hào)質(zhì)量。本篇文章為大家深度解析CAN/RS-485總線的終端電阻設(shè)置。
如果我們查詢百度百科，終端電阻的檔案似乎十分清白：
仿佛在通訊鏈路的首末兩端加上這樣一個(gè)法寶，即可避免信號(hào)的反射，使信號(hào)的傳播更為順暢。這樣說(shuō)雖然沒(méi)有錯(cuò)誤，但仍有些細(xì)枝末節(jié)沒(méi)能捋出頭緒。下面讓我們來(lái)看看CAN總線和485總線中終端電阻的情況如何？
一 CAN總線
CAN總線中，終端電阻是必不可少的。它存在的意義主要包括兩點(diǎn)：
可以確保電平快速進(jìn)入隱性狀態(tài)；
提升信號(hào)質(zhì)量。
1、確保電平快速進(jìn)入隱性狀態(tài)
在顯性狀態(tài)期間，總線的寄生電容會(huì)被充電，而在恢復(fù)到隱性狀態(tài)時(shí)，這些電容需要放電。如果CANH、CANL之間沒(méi)有放置任何阻性負(fù)載，電容只能通過(guò)收發(fā)器內(nèi)部的差分電阻放電。我們?cè)谑瞻l(fā)器的CANH、CANL之間加入一個(gè)220PF的電容進(jìn)行模擬試驗(yàn)，位速率為500kbit/s，波形如下圖所示。
CAN總線 220pf無(wú)終端電阻
CAN總線 220pf增加終端電阻
2、提高信號(hào)質(zhì)量
信號(hào)在較高的轉(zhuǎn)換速率情況下，信號(hào)邊沿能量遇到阻抗不匹配時(shí)，會(huì)產(chǎn)生信號(hào)反射；傳輸線纜橫截面的幾何結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，線纜的特征阻抗會(huì)隨之變化，也會(huì)造成反射。
在總線線纜的末端，阻抗急劇變化導(dǎo)致信號(hào)邊沿能量反射，總線信號(hào)上會(huì)產(chǎn)生振鈴，若振鈴幅度過(guò)大，就會(huì)影響通信質(zhì)量。在線纜末端增加一個(gè)與線纜特征阻抗一致的終端電阻，可以將這部分能量吸收，避免振鈴的產(chǎn)生，如下圖所示。
CAN總線無(wú)終端電阻
CAN總線增加終端電阻
二 485總線
1、RS-485總線增加終端電阻好處
485總線設(shè)置終端電阻主要是為了用來(lái)抑制信號(hào)的反射。
提高信號(hào)質(zhì)量組建RS-485總線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，通常使用特性阻抗為120Ω的屏蔽雙絞線，由于RS-485收發(fā)器輸入阻抗一般較高（例如RSM485ECHT輸入阻抗為96kΩ，最多可連接256個(gè)節(jié)點(diǎn)），在信號(hào)傳輸?shù)娇偩€末端時(shí)會(huì)由于受到的瞬時(shí)阻抗發(fā)生突變（以RSM485ECHT為例，阻抗由120Ω變?yōu)?6kΩ），導(dǎo)致信號(hào)發(fā)生反射，影響信號(hào)的質(zhì)量。RSM485ECHT在1200m，500kbps通信速率的情況下不加終端電阻和加終端電阻的波形如下圖所示，終端電阻明顯改善了信號(hào)的質(zhì)量。
RSM485ECHT 1200m 500kbps不加終端電阻
RSM485ECHT 1200m 500kbps 加終端電阻
2、RS-485增加終端電阻的問(wèn)題
終端電阻雖然可以提高信號(hào)質(zhì)量，但還具有以下幾個(gè)問(wèn)題：
降低了驅(qū)動(dòng)信號(hào)的幅值
RS-485總線上的負(fù)載越大，RS-485收發(fā)器輸出差分電壓幅值越低，RSM485ECHT在5m，500kbps的情況下不加終端電阻和加終端電阻的波形如下圖所示。
RSM485ECHT 5m 500kbps 不加終端
RSM485ECHT 5m 500kbps 加終端
增大了通信線上的壓降
增加終端電阻使通信線纜上的電流增大，產(chǎn)生了較大的壓差，降低了接收端的信號(hào)幅值。RSM485ECHT在1200m,115.2kbps首端和末端的信號(hào)波形如下圖所示（0.75mm2通信線），末端信號(hào)與首端信號(hào)相比下降了0.7V左右。
RSM485ECHT 1200m 115.2kbps 加終端電阻 首端波形
RSM485ECHT 1200m 115.2kbps 加終端電阻 末端波形
增大了收發(fā)器的功耗
增加終端電阻對(duì)于接收狀態(tài)時(shí)的工作電流影響不大，但會(huì)大大增加驅(qū)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的工作電流。以RSM485ECHT為例，RSM485ECHT處于接收狀態(tài)時(shí)工作電流為20mA左右，在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)不加終端電阻時(shí)工作電流為27mA左右，在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)加終端電阻時(shí)工作電流為83mA左右，可以看出終端電阻大大增加了RS-485收發(fā)器的功耗，對(duì)于有功耗要求的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)謹(jǐn)慎使用終端電阻。
3、RS-485終端電阻設(shè)置
通信速度低或者通信距離近的情況下建議不加終端電阻
通信速度低或者通信距離近的情況下，信號(hào)反射對(duì)通信信號(hào)的影響不大，而且不加終端電阻可以大大降低功耗，并且通過(guò)加較大上下拉電阻值即可保證RS-485總線空閑時(shí)具有較高的差分電壓幅值，提高了通信的可靠性。
通信距離較長(zhǎng)且通信速度較快，對(duì)信號(hào)質(zhì)量要求較高的情況
此時(shí)可以增加終端電阻，防止阻抗突變引起的信號(hào)反射問(wèn)題，提高信號(hào)質(zhì)量，但應(yīng)確保在總線空閑時(shí)總線的差分電壓不處于門限電平范圍內(nèi)。
對(duì)功耗有要求且通信距離較長(zhǎng)的情況
反射信號(hào)在總線上來(lái)回反彈，反射信號(hào)會(huì)逐漸消耗掉。
RSM485ECHT 1200m 9600bps 不加終端 首端波形
RSM485ECHT 1200m 9600bps 不加終端 末端波形
三 總結(jié)
對(duì)于CAN總線而言，為保證通訊的穩(wěn)定性，必須增設(shè)終端電阻；RS-485總線不一樣。終端電阻的設(shè)置需要根據(jù)情況而設(shè)置，在設(shè)計(jì)建議預(yù)留終端電阻位置或者使用ZLG致遠(yuǎn)電子隔離收發(fā)器系列產(chǎn)品，能有效解決總線干擾、通信異常等問(wèn)題。與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)相比，其內(nèi)置完整的隔離DC-DC電路、信號(hào)隔離電路、總線收發(fā)電路以及防護(hù)電路，具備更高的集成度與可靠性，適用于需要高穩(wěn)定性通訊的場(chǎng)合，能夠有效幫助您提升總線通信防護(hù)等級(jí)。
來(lái)源：ZLG立功科技
