为什么CAN要采取双绞线布局?

面包芯语   2023-08-05 17:36:19

双绞线常见的有3类线,5类线和超5类线,以及最新的6类线,前者线径细而后者线径粗,型号如下:

1)一类线:主要用于语音传输(一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆),不同于数据传输。


(相关资料图)

2)二类线:传输频率为1MHZ,用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输,常见于使用4MBPS规范令牌传递协议的旧的令牌网。

3)三类线:指目前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆,该电缆的传输频率16MHz,用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输主要用于10BASE-T。

4)四类线:该类电缆的传输频率为20MHz,用于语音传输和最高传输速率16Mbps的数据传输主要用于基于令牌的局域网和10BASE-T/100BASE-T。

5)五类线:该类电缆增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,传输率为100MHz,用于语音传输和最高传输速率为10Mbps的数据传输,主要用于100BASE-T和10BASE-T网络。这是最常用的以太网电缆。

6)超五类线:超5类具有衰减小,串扰少,并且具有更高的衰减与串扰的比值(ACR)和信噪比(Structural ReturnLoss)、更小的时延误差,性能得到很大提高。超5类线主要用于千兆位以太网(1000Mbps)。

7)六类线:该类电缆的传输频率为1MHz~250MHz,六类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比(PS-ACR)应该有较大的余量,它提供2倍于超五类的带宽。六类布线的传输性能远远高于超五类标准,最适用于传输速率高于1Gbps的应用。六类与超五类的一个重要的不同点在于:改善了在串扰以及回波损耗方面的性能,对于新一代全双工的高速网络应用而言,优良的回波损耗性能是极重要的。六类标准中取消了基本链路模型,布线标准采用星形的拓扑结构,要求的布线距离为:永久链路的长度不能超过90m,信道长度不能超过100m。

目前,双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP=UNSHILDED TWISTED PAIR)和屏蔽双绞线(STP=SHIELDED TWISTEDPAIR)。屏蔽双绞线电缆的外层由铝铂包裹,以减小辐射,但并不能完全消除辐射,屏蔽双绞线价格相对较高,安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难。

三.CAN与双绞线的结合

控制器局域网总线(CAN,Controller Area Network)是一种用于实时应用的串行通讯协议总线,是世界上应用最广泛的现场总线之一。CAN协议用于汽车中各种不同元件之间的通信,以此取代昂贵而笨重的配电线束,CAN总线本身有强大的抗干扰和纠错重发机制。

当CAN被应用于新能源汽车上时,意味着它要在电磁严重的环境下工作,所以如何抗干扰是工程师最为关心的话题。

当CAN总线运用双绞线的时候就可以很好的解决这些干扰问题,CAN接口采用的是差分信号传输方式。差分信号传输是一种使用两个互补电信号进行信息传递的方法。以高速CAN为例,不同的逻辑状态通过CANH、CANL两根信号线进行传输,接收电路只对两根信号线的信号差值进行识别。理想状态下,CAN总线的波形如下图所示:

干扰信号一般以共模的形式存在,当总线受到干扰时,两根总线会同时受影响,但其差分电压并不会受影响,如图2所示。相对于单端信号传输方式来说,差分信号传输方式具有更好的抗干扰能力。

当然,采用了差分传输方式也并不可以高枕无忧。CAN总线经常用于远距离通信,线缆长度的增加,各种干扰通过线缆耦合到总线上,极大地增加了外界对总线通信干扰的概率,如果线缆选用及使用不当,极有可能造成通信异常。对于CAN总线应用,一般我们会推荐使用双绞线。

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