Почему шина CAN использует резистор 120 Ом в качестве согласующего резистора, а не любое другое значение?

Я знаю причины использования согласующих резисторов на шине CAN и насколько это важно.

Но почему 120 Ом? Как возникло это значение? Есть ли конкретная причина использовать 120 Ом?

Вы должны быть знакомы с теорией ЛЭП чтобы понять более глубокую физику в игре здесь. Тем не менее, вот обзор высокого уровня:

Насколько важно оконечное соединение для вашей системы, почти исключительно зависит от длины проводов шины. Здесь длина определяется в терминах длин волн. Если ваша шина короче, чем одна длина волны более 10, окончание не имеет значения (практически), так как есть достаточно времени, чтобы отражения, вызванные рассогласованием импеданса, погасли.

Длина, определенная в длинах волн, является странной единицей при первом столкновении. Для преобразования в стандартные единицы вам нужно знать скорость волны и ее частоту. Скорость - это функция среды, через которую она проходит, и окружающей среды. Обычно это можно довольно хорошо оценить по диэлектрической проницаемости материала и предположить наличие свободного пространства вокруг этой среды.

Частота немного интереснее. Для цифровых сигналов (например, в CAN) вас интересует максимальная частота цифрового сигнала. Это хорошо аппроксимируется как f, max = 1 / (2 * Tr), где Tr - время нарастания (определяется 30% -60% от конечного уровня напряжения, консервативно).

Почему это 120 - это просто функция дизайна, ограниченная физическими размерами. Не особенно важно, какое значение они выбрали в широком диапазоне (например, они могли бы пойти с 300 Ом). Однако все устройства в сети должны соответствовать импедансу шины, поэтому после опубликования стандарта CAN больше не может быть споров.

Вот ссылка на публикацию (Спасибо @MartinThompson).

Этот тип шины CAN предназначен для реализации по витой паре проводов. Сопротивление линии передачи неуказанной витой пары не является точным, но 120 Ω будет в большинстве случаев близким для относительно больших проводов, обычно используемых для CAN.

Резисторы также имеют другую функцию в CAN. Вы можете думать о CAN как о шине с открытым коллектором, реализованной как дифференциальная пара. В сумме 60 Ом является пассивным соединением шины CAN. Когда ничто не управляет шиной, две линии находятся под одинаковым напряжением из-за 60 Ом между ними. Чтобы перевести шину в доминантное состояние, узел разделяет линии, около 900 мВ каждая, для общего дифференциального сигнала 1,8 В. Автобус никогда активно не доводится до рецессивного состояния, просто отпустить. Это означает, что сопротивление между линиями должно быть достаточно низким, чтобы линии возвращались в состояние ожидания в течение доли времени.

Обратите внимание, что настоящий стандарт CAN ничего не говорит о физическом уровне, кроме того, что он должен иметь эти доминирующие и рецессивные состояния. Например, вы можете реализовать шину CAN в виде одностороннего открытого коллектора. Дифференциальная шина, о которой вы думаете, очень часто используется с CAN и воплощена в микросхемах драйверов шин различных производителей, таких как микросхема MCP2551.

CAN Bus - это дифференциальная шина. Каждая дифференциальная пара проводов является линией передачи. В основном, согласующий резистор должен соответствовать характеристическому сопротивлению линии передачи, чтобы избежать отражения. Шина CAN имеет номинальное сопротивление линии 120 Ом. В связи с этим мы используем типичное значение нагрузочного резистора 120 Ом на каждом конце шины.