Por que o barramento CAN usa um resistor de 120 ohm como resistor de terminação e não qualquer outro valor?

Conheço as razões para o uso de resistores de terminação em um barramento CAN e como é importante.

Mas por que 120 ohm? Como esse valor surgiu? Existe algum motivo específico para usar 120 ohm?

Você precisa estar familiarizado com a Teoria das Linhas de Transmissão para entender a física mais profunda em jogo aqui. Dito isto, aqui está a visão geral de alto nível:

A importância da terminação para o seu sistema é quase exclusivamente determinada pelo tempo de duração dos fios do barramento. Aqui o comprimento é determinado em termos de comprimentos de onda. Se o seu barramento for menor que um comprimento de onda acima de 10, a terminação será irrelevante (praticamente), pois há tempo de sobra para que as reflexões introduzidas a partir de uma incompatibilidade de impedância desapareçam.

O comprimento definido em comprimentos de onda é uma unidade estranha no primeiro encontro. Para converter em unidades padrão, você precisa conhecer a velocidade da onda e sua frequência. A velocidade é uma função do meio pelo qual viaja e do ambiente ao redor do meio. Geralmente, isso pode ser estimado razoavelmente bem através da constante dielétrica do material e assumindo espaço livre em torno desse meio.

A frequência é um pouco mais interessante. Para sinais digitais (como os da CAN), você está preocupado com a frequência máxima no sinal digital. Isso é bem aproximado por f, max = 1 / (2 * Tr), em que Tr é o tempo de subida (definido de forma conservadora de 30% a 60% do nível final de tensão).

Por que 120 é simplesmente uma função do design limitado pelo tamanho físico. Não é especificamente importante qual o valor que eles escolheram em uma ampla faixa (por exemplo, eles poderiam ter usado 300 Ohms). No entanto, todos os dispositivos da rede precisam estar em conformidade com a impedância do barramento, portanto, uma vez que o padrão CAN foi publicado, não há mais debate.

Aqui está uma referência à publicação (Obrigado @MartinThompson).

Esse tipo de barramento CAN deve ser implementado por um par trançado de fios. A impedância da linha de transmissão do par trançado não especificado não é exata, mas 120 Ω estará próxima a maior parte do tempo para os fios relativamente grandes comumente usados ​​para o CAN.

Os resistores também têm outra função no CAN. Você pode pensar no CAN como um barramento coletor aberto implementado como um par diferencial. O total de 60 Ω é a união passiva do barramento CAN. Quando nada está dirigindo o ônibus, as duas linhas estão na mesma voltagem devido aos 60 Ω entre elas. Para conduzir o barramento para o estado dominante, um nó separa as linhas, cerca de 900 mV cada, para um total de sinal diferencial de 1,8 V. O ônibus nunca é acionado ativamente para o estado recessivo, apenas solte-o. Isso significa que a resistência entre as linhas precisa ser baixa o suficiente para que as linhas retornem ao estado ocioso em uma fração de tempo.

Observe que o padrão CAN atual não diz nada sobre a camada física, a não ser que deva ter esses estados dominantes e recessivos. Você pode implementar um barramento CAN como uma linha de coletor aberto de extremidade única, por exemplo. O barramento diferencial em que você está pensando é muito comumente usado com o CAN e está incorporado em chips de driver de barramento de vários fabricantes, como o Microchip MCP2551 comum.

O barramento CAN é um barramento diferencial. Cada par diferencial de fio é uma linha de transmissão. Basicamente, o resistor de terminação deve corresponder à impedância característica da linha de transmissão para evitar a reflexão. O barramento CAN possui uma impedância de linha característica nominal de 120Ω. Devido a isso, estamos usando um valor típico de resistor de terminação de 120Ω em cada extremidade do barramento.