Terminazioni CAN: quante, dove e cosa succede se sbagli

Questa guida riguarda il normale bus High-Speed CAN lineare (ISO 11898-2): una dorsale con stub corti. In questa topologia ci sono due terminazioni nominali da 120 Ω tra CANH e CANL, una a ciascun estremo elettrico della dorsale, e nessun'altra terminazione a bassa impedenza sui nodi intermedi:

Conta la topologia della dorsale, non quale nodo sia geometricamente più lontano.

Il carico DC

In continua, le terminazioni e le resistenze differenziali d'ingresso di tutti i transceiver sono in parallelo:

Gli ingressi dei transceiver non sono circuiti aperti, e con molti nodi contano. Esempio: due terminazioni da 120 Ω e 32 transceiver con resistenza differenziale d'ingresso di 12 kΩ ciascuno (l'estremo basso dell'intervallo ammesso per i ricevitori):

Quindi il carico effettivo può scendere sotto i 60 Ω anche con le terminazioni giuste. L'intervallo 50–65 Ω della ISO 11898-2 è il carico resistivo effettivo con cui il trasmettitore deve garantire la propria uscita dominante, almeno 1,5 V differenziali. È una condizione di carico della specifica del driver più che un obiettivo generico per la rete, ma resta un buon riferimento per verificare un progetto.

Tre casi

Due terminazioni corrette agli estremi. A ciascun estremo della dorsale $Z_L=Z_0=120\mathrm{\Omega }$, quindi $\mathrm{\Gamma }=0$ e il fronte viene assorbito. Così si riducono al minimo le riflessioni agli estremi della dorsale; riflessioni possono comunque nascere da stub lunghi, derivazioni, connettori, cablaggi e capacità d'ingresso dei transceiver.

Una sola terminazione. L'estremo non terminato si comporta circa come un circuito aperto:

Il fronte viene riflesso con la stessa polarità e nascono riflessioni forti, che possono dare sovraelongazioni, sottoelongazioni e ringing. Quanto siano gravi dipende da lunghezza della linea, impedenza del driver, tempi dei fronti e altri carichi: l'assestamento richiede più tempo e un ricevitore può campionare un valore sbagliato. Lo stato recessivo resta comunque definito da

che torna verso 0 V, con entrambi i fili polarizzati intorno a 2,5 V: una sola terminazione ritarda e disturba questo ritorno, non lo impedisce.

Troppe terminazioni. Già tre resistenze da 120 Ω danno

Sotto i 50 Ω il driver è sempre più sovraccaricato e la sua tensione differenziale dominante può diminuire, anche sotto il minimo di 1,5 V garantito con il carico standard di 50–65 Ω. Quanto scenda dipende dal transceiver.

Da ricordare

• Le terminazioni restano agli estremi della dorsale. Uno stub lungo non si risolve mettendo una terminazione in fondo allo stub: resta una derivazione che introduce una discontinuità di impedenza.
• In un normale bus lineare le terminazioni intermedie vanno in generale evitate: introducono una discontinuità, riflessioni e carico aggiuntivo sul driver. Topologie particolari (per esempio alcune reti a stella, o terminazioni ad alto valore sui nodi di derivazione) possono usare strategie diverse, ma vanno progettate e validate per quella rete specifica.
• La split termination mette a ciascun estremo due resistenze da 60 Ω in serie, con un condensatore dal punto centrale verso massa:

In differenziale vale sempre 120 Ω. Filtra i disturbi di modo comune e migliora la simmetria tra CANH e CANL, cosa che aiuta a ridurre le emissioni. Questi benefici non si vedono in un simulatore puramente differenziale come questo.

Nel simulatore prova i preset «Senza terminazioni», «Una sola terminazione» e «Troppe terminazioni» e confronta forma d'onda e diagnostica.