【導讀】終端電阻的作用是消除信號反射，但其實并不是所有情況都需要終端電阻，有時終端電阻反而會影響信號質量。本篇文章為大家深度解析CAN/RS-485總線的終端電阻設置。
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法寶，即可避免信號的反射，使信號的傳播更為順暢。這樣說雖然沒有錯誤，但仍有些細枝末節(jié)沒能捋出頭緒。下面讓我們來看看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：
可以確保電平快速進入隱性狀態(tài)；
提升信號質量。
1、確保電平快速進入隱性狀態(tài)
在顯性狀態(tài)期間，總線的寄生電容會被充電，而在恢復到隱性狀態(tài)時，這些電容需要放電。如果CANH、CANL之間沒有放置任何阻性負載，電容只能通過收發(fā)器內部的差分電阻放電。我們在收發(fā)器的CANH、CANL之間加入一個220PF的電容進行模擬試驗，位速率為500kbit/s，波形如下圖所示。
CAN總線 220pf無終端電阻
CAN總線 220pf增加終端電阻
2、提高信號質量
信號在較高的轉換速率情況下，信號邊沿能量遇到阻抗不匹配時，會產(chǎn)生信號反射；傳輸線纜橫截面的幾何結構發(fā)生變化，線纜的特征阻抗會隨之變化，也會造成反射。
在總線線纜的末端，阻抗急劇變化導致信號邊沿能量反射，總線信號上會產(chǎn)生振鈴，若振鈴幅度過大，就會影響通信質量。在線纜末端增加一個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總線設置終端電阻主要是為了用來抑制信號的反射。
提高信號質量組建RS-485總線網(wǎng)絡時，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個節(jié)點），在信號傳輸?shù)娇偩€末端時會由于受到的瞬時阻抗發(fā)生突變（以RSM485ECHT為例，阻抗由120Ω變?yōu)?6kΩ），導致信號發(fā)生反射，影響信號的質量。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的質量。
RSM485ECHT 1200m 500kbps不加終端電阻
RSM485ECHT 1200m 500kbps 加終端電阻
2、RS-485增加終端電阻的問題
終端電阻雖然可以提高信號質量，但還具有以下幾個問題：
降低了驅動信號的幅值
RS-485總線上的負載越大，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幅值。RSM485ECHT在1200m,115.2kbps首端和末端的信號波形如下圖所示（0.75mm2通信線），末端信號與首端信號相比下降了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
增加終端電阻對于接收狀態(tài)時的工作電流影響不大，但會大大增加驅動狀態(tài)時的工作電流。以RSM485ECHT為例，RSM485ECHT處于接收狀態(tài)時工作電流為20mA左右，在驅動狀態(tài)不加終端電阻時工作電流為27mA左右，在驅動狀態(tài)加終端電阻時工作電流為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，對于有功耗要求的應用場合，應謹慎使用終端電阻。
3、RS-485終端電阻設置
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，信號反射對通信信號的影響不大，而且不加終端電阻可以大大降低功耗，并且通過加較大上下拉電阻值即可保證RS-485總線空閑時具有較高的差分電壓幅值，提高了通信的可靠性。
通信距離較長且通信速度較快，對信號質量要求較高的情況
此時可以增加終端電阻，防止阻抗突變引起的信號反射問題，提高信號質量，但應確保在總線空閑時總線的差分電壓不處于門限電平范圍內。
對功耗有要求且通信距離較長的情況
反射信號在總線上來回反彈，反射信號會逐漸消耗掉。
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
對于CAN總線而言，為保證通訊的穩(wěn)定性，必須增設終端電阻；RS-485總線不一樣。終端電阻的設置需要根據(jù)情況而設置，在設計建議預留終端電阻位置或者使用ZLG致遠電子隔離收發(fā)器系列產(chǎn)品，能有效解決總線干擾、通信異常等問題。與傳統(tǒng)的設計相比，其內置完整的隔離DC-DC電路、信號隔離電路、總線收發(fā)電路以及防護電路，具備更高的集成度與可靠性，適用于需要高穩(wěn)定性通訊的場合，能夠有效幫助您提升總線通信防護等級。
來源：ZLG立功科技
