¿Por qué el bus CAN utiliza una resistencia de 120 ohmios como resistencia de terminación y no cualquier otro valor?

Sé las razones para usar resistencias de terminación en un bus CAN y lo importante que es.

¿Pero por qué 120 ohmios? ¿Cómo surgió este valor? ¿Hay alguna razón específica para usar 120 ohmios?

Debes estar familiarizado con la teoría de la línea de transmisión para comprender la física más profunda en juego aquí. Dicho esto, aquí está la descripción general de alto nivel:

La importancia de la terminación para su sistema está determinada casi exclusivamente por la longitud de los cables del bus. Aquí la longitud se determina en términos de longitudes de onda. Si su bus es más corto que una longitud de onda de más de 10, la terminación es irrelevante (prácticamente) ya que hay mucho tiempo para que las reflexiones introducidas por un desajuste de impedancia se extingan.

La longitud definida en longitudes de onda es una unidad extraña en el primer encuentro. Para convertir a unidades estándar, necesita saber la velocidad de la onda y su frecuencia. La velocidad es una función del medio por el que viaja y del entorno que lo rodea. Por lo general, esto se puede estimar bastante bien a través de la constante dieléctrica del material y asumiendo el espacio libre que rodea ese medio.

La frecuencia es un poco más interesante. Para las señales digitales (como las de CAN), le preocupa la frecuencia máxima en la señal digital. Eso está bien aproximado por f, max = 1 / (2 * Tr) donde Tr es el tiempo de aumento (definido 30% -60% del nivel de voltaje final, de forma conservadora).

Por qué es 120 es simplemente una función del diseño limitado por el tamaño físico. No es específicamente importante qué valor eligieron dentro de un amplio rango (por ejemplo, podrían haber ido con 300 ohmios). Sin embargo, todos los dispositivos en la red tienen que ajustarse a la impedancia del bus, por lo que una vez que se publicó el estándar CAN no puede haber más debate.

Aquí hay una referencia a la publicación (Gracias @ MartinThompson).

Ese tipo de bus CAN está diseñado para ser implementado por un par de cables trenzados. La impedancia de la línea de transmisión del par trenzado no especificado no es exacta, pero 120 Ω estará cerca la mayor parte del tiempo para los cables relativamente grandes que se usan comúnmente para CAN.

Las resistencias también tienen otra función en CAN. Puede pensar en CAN como un bus colector abierto implementado como un par diferencial. El total de 60 Ω es la unión pasiva del bus CAN. Cuando nada conduce el bus, las dos líneas tienen el mismo voltaje debido a los 60 Ω entre ellas. Para conducir el bus al estado dominante, un nodo separa las líneas, aproximadamente 900 mV cada una, para un total de señal diferencial de 1.8 V. El autobús nunca es conducido activamente al estado recesivo, solo suéltelo. Eso significa que la resistencia entre las líneas debe ser lo suficientemente baja como para que las líneas vuelvan al estado inactivo en una fracción de tiempo.

Tenga en cuenta que el estándar CAN real no dice nada sobre la capa física, aparte de que debe tener estos estados dominantes y recesivos. Podría implementar un bus CAN como una línea de colector abierto de un solo extremo, por ejemplo. El bus diferencial en el que está pensando se usa muy comúnmente con CAN, y está incorporado en chips de controladores de bus de varios fabricantes, como el Microchip MCP2551 común.

CAN Bus es un bus diferencial. Cada par diferencial de cable es una línea de transmisión. Básicamente, la resistencia de terminación debe coincidir con la impedancia característica de la línea de transmisión para evitar la reflexión. El bus CAN tiene una impedancia de línea característica nominal de 120Ω. Debido a eso, estamos usando un valor típico de resistencia de terminación de 120Ω en cada extremo del bus.