在电子设计领域，CAN 总线是一种广泛应用的串行通信协议，而 CAN 总线终端电阻在其中扮演着至关重要的角色。一般来说，CAN 总线终端电阻为 120 欧姆，实际上在设计时，常采用两个 60 欧姆的电阻串联。并且，总线上通常有两个 120Ω 的节点，这是稍微了解 CAN 总线的人都知晓的常识。然而，对于很多人来说，虽然知道这是各种标准、数据手册和应用笔记中常用的电阻值，但并不清楚这两个终端电阻的具体作用，以及为何选择 120Ω 和 0.25W。下面我们就来详细探讨这些问题。
　　终端电阻的作用
　　CAN 总线终端电阻主要有以下 3 个作用：
　　提高抗干扰能力：CAN 总线有 “显性” 和 “隐性” 两种状态，“显性” 代表 “0”，“隐性” 代表 “1”，由 CAN 收发器决定。下图是一个 CAN 收发器的典型内部结构图，CANH、CANL 连接总线。

　

　　总线显性时，收发器内部 Q1、Q2 导通，CANH、CANL 之间产生压差；隐性时，Q1、Q2 截止，CANH、CANL 处于无源状态，压差为 0。若总线无负载，隐性时差分电阻阻值很大，内部的 MOS 管属于高阻态，外部的干扰只需极小能量就能使总线进入显性（一般收发器显性门限电压仅 500mV）。此时若有差模干扰，总线上会有明显波动，且这些波动无处吸收，会在总线上产生显性位。因此，为提升总线隐性时的抗干扰能力，可增加一个差分负载电阻，且阻值应尽可能小，以减少大部分噪声能量的影响。但为避免总线进入显性需过大电流，阻值也不能过小。
　　确保快速进入隐性状态：在显性状态期间，总线的寄生电容会被充电，恢复到隐性状态时，这些电容需要放电。若 CANH、CANL 之间未放置任何阻性负载，电容只能通过收发器内部的差分电阻放电，该阻抗较大，根据 RC 滤波电路特性，放电时间会明显变长。我们在收发器的 CANH、CANL 之间加入一个 220PF 的电容进行模拟试验，位速率为 500kbit/s，波形如图所示，其下降沿较长。

　　

　　为使总线寄生电容快速放电，确保总线快速进入隐性状态，需在 CANH、CANL 之间放置一个负载电阻。增加一个 60Ω 的电阻后，波形如图，从图中可看出，显性恢复到隐性的时间缩减到 128nS，与显性建立时间相当。
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　　提高信号质量：信号在较高转换速率下，信号边沿能量遇到阻抗不匹配时会产生信号反射；传输线缆横截面的几何结构变化会导致线缆特征阻抗改变，也会造成反射。能量反射时，反射波形与原波形叠加会产生振铃。在总线线缆末端，阻抗急剧变化导致信号边沿能量反射，总线信号上会出现振铃，若振铃幅度过大，会影响通信质量。在线缆末端增加一个与线缆特征阻抗一致的终端电阻，可吸收这部分能量，避免振铃产生。
　　别人进行了一个模拟试验（图片都是抄过来的），位速率为 1Mbit/s，收发器 CANH、CANL 接一根 10m 左右的双绞线，收发器端接 120Ω 电阻保证隐性转换时间，末端不加负载。末端信号波形如图所示，信号上升沿出现了振铃。

　

　　若双绞线末端增加一个 120Ω 的电阻，末端信号波形明显改善，振铃消失。

　　一般在直线型拓扑中，线缆两端既是发送端，也是接收端，所以线缆两端需各加一个终端电阻。而在实际应用中，CAN 总线通常并非完美的总线式设计，很多时候是总线型和星型的混合结构，此时一般将 CAN 终端电阻布置在线束远的两端，以尽量模拟 CAN 总线的标准结构。
　　为什么选 120Ω？
　　在电学中，对电路中电流所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗单位为欧姆，常用 Z 表示，是一个复数 Z = R + i (ωL – 1/(ωC))。具体而言，阻抗可分为电阻（实部）和电抗（虚部）两部分。其中电抗又包括容抗和感抗，由电容引起的电流阻碍称为容抗，由电感引起的电流阻碍称为感抗。这里的阻抗指 Z 的模。
　　任何一根线缆的特征阻抗都可通过实验得出。线缆的一端接方波发生器，另一端接一个可调电阻，并通过示波器观察电阻上的波形。调整电阻阻值大小，直到电阻上的信号是一个良好的无振铃的方波，此时的电阻值可认为与线缆的特征阻抗一致。
　　采用两根汽车使用的典型线缆，将它们扭制成双绞线，根据上述方法可得到特征阻抗大约为 120Ω，这也是 CAN 标准推荐的终端电阻阻值。所以，这个 120Ω 是通过实际测量得出的，而非计算所得，是根据实际的线束特性确定的。当然，在 ISO 11898 - 2 这个标准中也有相关定义。
　　为什么功率还要选 0.25W？
　　这需要结合一些故障状态进行计算。汽车 ECU 的所有接口都需考虑短路到电源和短路到地的情况，因此我们也需考虑 CAN 总线的节点短路到电源的情况。根据标准，需考虑短路到 18V 的情况，假设 CANH 短路到 18V，电流会通过终端电阻流到 CANL 上，而 CANL 内部由于限流的原因，注入电流为 50mA（TJA1145 的规格书上标注），此时 120Ω 电阻的功率就是 50mA * 50mA * 120Ω = 0.3W。考虑到高温情况下的降额，终端电阻的功率应选择 0.5W ，一般常用 0.25W 的电阻在一定程度上也是基于成本和实际应用场景的综合考虑。