在CAN應(yīng)用中,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)我們料想不到的問(wèn)題,此時(shí),為了準(zhǔn)確的排查問(wèn)題,我們需要通過(guò)測(cè)量CAN總線網(wǎng)絡(luò)阻抗來(lái)確定是否滿足CAN規(guī)范。本文將闡述測(cè)量CAN總線網(wǎng)絡(luò)阻抗的原理以及具體方法。
一、什么是阻抗?
阻抗是指電路中的電子器件對(duì)通過(guò)它的特定頻率的交流電流的阻礙作用。在數(shù)學(xué)上用矢量平面上的復(fù)數(shù)表示,即Z=R+jX,如圖1所示,Z表示阻抗,實(shí)部R稱為電阻,虛部X稱為電抗。而電抗為容抗和感抗的總稱,電容在電路中對(duì)交流電所起的阻礙作用稱為容抗,電感在電路中對(duì)交流電所起的阻礙作用稱為感抗。阻抗就是電阻、電容抗及電感抗在向量坐標(biāo)上的矢量和。
圖1 阻抗三角形
CAN總線網(wǎng)絡(luò)阻抗是指總線間的阻抗。在用直流測(cè)量阻抗方法時(shí),測(cè)量的是CAN通信網(wǎng)絡(luò)或被測(cè)CAN節(jié)點(diǎn)的等效電阻;在用交流測(cè)量阻抗方法時(shí),測(cè)量的是總線間的阻抗,包括電阻和電抗。
在交流電的領(lǐng)域中,雖然電阻會(huì)阻礙電流,但電阻阻值大小不隨頻率產(chǎn)生變化,而容抗和感抗的阻抗值大小是和交流電的頻率有關(guān)的,頻率越高,則容抗越小,感抗越大;頻率越低,則容抗越大,感抗越小,根據(jù)容抗和感抗的計(jì)算公式可以看出,即:Z_C=1/jωC;Z_L=jωL,其中ω=2πf 。 對(duì)于CAN總線間的電抗,我們希望并聯(lián)容抗越大越好,串聯(lián)感抗越小越好,因?yàn)楫?dāng)信號(hào)線路寄生電容和寄生電感存在時(shí),會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的上升/下降沿跳變時(shí)間變長(zhǎng),同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致信號(hào)幅值變小從而可能導(dǎo)致CAN信號(hào)通信過(guò)程中顯隱性誤判。
二、測(cè)量方法
阻抗測(cè)量有多種可選擇的方法,每種方法都有優(yōu)缺點(diǎn),為了達(dá)到最佳的測(cè)量效果需要考慮測(cè)量過(guò)程中的頻率覆蓋范圍、測(cè)量量程、測(cè)量精度和操作的方便性。而在這里,我們選擇普遍使用的電流-電壓直接測(cè)量法作為例子。根據(jù)阻抗測(cè)量的激勵(lì)源的不同,我們將電抗測(cè)量分為直流阻抗測(cè)量和交流阻抗測(cè)量。直流阻抗測(cè)量測(cè)的是CAN通信網(wǎng)絡(luò)或CAN節(jié)點(diǎn)的等效電阻,而交流阻抗測(cè)量的是CAN通信網(wǎng)絡(luò)或CAN節(jié)點(diǎn)的等效電阻、容抗或感抗。
三、測(cè)量原理
1、直流阻抗測(cè)量原理
單獨(dú)測(cè)量CAN總線之間的終端電阻大小可使用直流阻抗測(cè)量原理,即,給DUT一個(gè)直流電壓源Us和電阻R,與被測(cè)電阻Rtest形成回路,用萬(wàn)用表測(cè)量出電阻R兩端的電壓UR