在CAN應(yīng)用中，有時會出現(xiàn)我們料想不到的問題，此時，為了準(zhǔn)確的排查問題，我們需要通過測量CAN總線網(wǎng)絡(luò)阻抗來確定是否滿足CAN規(guī)范。本文將闡述測量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通過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，電容在電路中對交流電所起的阻礙作用稱為容抗，電感在電路中對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。在用直流測量阻抗方法時，測量的是CAN通信網(wǎng)絡(luò)或被測CAN節(jié)點的等效電阻；在用交流測量阻抗方法時，測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)容抗和感抗的計算公式可以看出，即：Z_C=1/jωC；Z_L=jωL，其中ω=2πf 。 對于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，因為當(dāng)信號線路寄生電容和寄生電感存在時，會導(dǎo)致信號的上升/下降沿跳變時間變長，同時也會導(dǎo)致信號幅值變小從而可能導(dǎo)致CAN信號通信過程中顯隱性誤判。

二、測量方法

阻抗測量有多種可選擇的方法，每種方法都有優(yōu)缺點，為了達到最佳的測量效果需要考慮測量過程中的頻率覆蓋范圍、測量量程、測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-電壓直接測量法作為例子。根據(jù)阻抗測量的激勵源的不同，我們將電抗測量分為直流阻抗測量和交流阻抗測量。直流阻抗測量測的是CAN通信網(wǎng)絡(luò)或CAN節(jié)點的等效電阻，而交流阻抗測量的是CAN通信網(wǎng)絡(luò)或CAN節(jié)點的等效電阻、容抗或感抗。

三、測量原理

1、直流阻抗測量原理

單獨測量CAN總線之間的終端電阻大小可使用直流阻抗測量原理，即，給DUT一個直流電壓源Us和電阻R，與被測電阻Rtest形成回路，用萬用表測量出電阻R兩端的電壓UR，然后根據(jù)歐姆定律可求出被測電阻Rtest。原理圖如圖2所示：

圖2  直流測量阻抗

被測電阻Rtest的計算公式如公式( 1 )：

2、交流阻抗測量原理
測量CAN通信網(wǎng)絡(luò)或CAN節(jié)點交流阻抗的原理，是給予被測對象一個交流激勵源UAC，與被測對象RP、CP形成回路。CANScope-StressZ里的阻抗測量功能用到的就是這個方法，具體操作是：連接好設(shè)備后，打開上位機軟件，選擇阻抗測量，點擊開始即可自動完成測試并生成測試結(jié)果，如圖3所示。

圖3  CANScope阻抗測量界面

CANScope-StressZ內(nèi)部設(shè)計的等效阻抗模型是RP‖CP并聯(lián)模型，原理圖如圖4所示。