終端電阻是什么？

終端電阻，是一種電子信息在傳輸過(guò)程中遇到的阻礙。高頻信號(hào)傳輸時(shí)，信號(hào)波長(zhǎng)相對(duì)傳輸線較短，信號(hào)在傳輸線終端會(huì)形成反射波，干擾原信號(hào)，所以需要在傳輸線末端加終端電阻，使信號(hào)到達(dá)傳輸線末端后不反射。對(duì)于低頻信號(hào)則不用。在長(zhǎng)線信號(hào)傳輸時(shí)，一般為了避免信號(hào)的反射和回波，也需要在接收端接入終端匹配電阻。

其終端匹配電阻值取決于電纜的阻抗特性，與電纜的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。RS-485/RS-422 一般采用雙絞線（屏蔽或非屏蔽）連接，終端電阻一般介于100至140Ω之間，典型值為120Ω。在實(shí)際配置時(shí)，在電纜的兩個(gè)終端節(jié)點(diǎn)上，即最近端和最遠(yuǎn)端，各接入一個(gè)終端電阻，而處于中間部分的節(jié)點(diǎn)則不能接入終端電阻，否則將導(dǎo)致通訊出錯(cuò)。

終端電阻的具體作用是什么？

提高抗干擾能力

CAN總線有“顯性”和“隱性”兩種狀態(tài)，“顯性”代表“0”，“隱性”代表“1”，由CAN收發(fā)器決定。下圖是一個(gè)CAN收發(fā)器的典型內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，CANH、CANL連接總線。

總線顯性時(shí)，收發(fā)器內(nèi)部Q1、Q2導(dǎo)通，CANH、CANL之間產(chǎn)生壓差；隱性時(shí)，Q1、Q2截止，CANH、CANL處于無(wú)源狀態(tài)，壓差為0。

總線若無(wú)負(fù)載，隱性時(shí)差分電阻阻值很大，外部的干擾只需要極小的能量即可令總線進(jìn)入顯性（一般的收發(fā)器顯性門限最小電壓僅500mV）。為提升總線隱性時(shí)的抗干擾能力，可以增加一個(gè)差分負(fù)載電阻，且阻值盡可能小，以杜絕大部分噪聲能量的影響。然而，為了避免需要過(guò)大的電流總線才能進(jìn)入顯性，阻值也不能過(guò)小。

快速?gòu)摹帮@性”轉(zhuǎn)到“隱性”

寄生電容的存在是不可避免；CAN總線在顯性狀態(tài)期間，總線的寄生電容會(huì)被充電，而從顯性在恢復(fù)到隱性狀態(tài)時(shí)，這些電容需要放電。

如果CANH、CANL之間沒(méi)有放置任何阻性負(fù)載，電容只能通過(guò)收發(fā)器內(nèi)部的差分電阻放電，這就延長(zhǎng)了從顯性到隱性轉(zhuǎn)換的時(shí)間，反映在波形上，會(huì)出現(xiàn)明顯的坡度，甚至位寬錯(cuò)位，影響到正常的通信。

提高信號(hào)質(zhì)量

信號(hào)在較高的轉(zhuǎn)換速率情況下，信號(hào)邊沿能量遇到阻抗不匹配時(shí)，會(huì)產(chǎn)生信號(hào)反射；傳輸線纜橫截面的幾何結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，線纜的特征阻抗會(huì)隨之變化，也會(huì)造成反射。

在總線線纜的末端，阻抗急劇變化導(dǎo)致信號(hào)邊沿能量反射，總線信號(hào)上會(huì)產(chǎn)生振鈴，若振鈴幅度過(guò)大，就會(huì)影響通信質(zhì)量。在線纜末端增加一個(gè)與線纜特征阻抗一致的終端電阻，可以將這部分能量吸收，避免振鈴的產(chǎn)生。

終端電阻如何消除信號(hào)反射？

信號(hào)反射的產(chǎn)生是由于傳輸線阻抗不連續(xù)所引起的。當(dāng)信號(hào)在傳輸過(guò)程中遇到阻抗不連續(xù)的界面時(shí)，信號(hào)的一部分能量會(huì)從傳輸線中反射回來(lái)，形成反射波。這種反射現(xiàn)象主要發(fā)生在高頻信號(hào)傳輸過(guò)程中，因?yàn)楦哳l信號(hào)的波長(zhǎng)較短，更容易受到阻抗不連續(xù)的影響。

終端電阻可以消除或減小信號(hào)反射的影響。通過(guò)在負(fù)載端加入一個(gè)具有特定阻抗值的終端電阻，可以吸收信號(hào)的能量，使得能量不會(huì)被反射回傳輸線。同時(shí)，終端電阻也可以實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，減少反射的發(fā)生。在某些應(yīng)用中，可以使用串聯(lián)終端電阻和并聯(lián)終端電阻來(lái)消除信號(hào)反射。

為什么終端電阻的阻值是120歐姆？120歐姆是如何確定的？

終端電阻值可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得。

方波信號(hào)發(fā)生器接兩根10m左右的雙絞線，發(fā)射端接120歐姆電阻保證隱性轉(zhuǎn)換時(shí)間，末端不加負(fù)載。那么在雙絞線末端的信號(hào)波形上就出現(xiàn)了振鈴。

若在雙絞線的末端，接入變阻器，慢慢調(diào)整變阻器，當(dāng)接入的變阻器阻值在120歐姆的時(shí)候，末端信號(hào)波形明顯改善，振鈴消失。此時(shí)120歐姆與信號(hào)傳輸線的特征阻抗相匹配，也就是說(shuō)終端電阻等于傳輸線路的特征阻抗。

終端電阻怎么測(cè)量？終端電阻怎么接線？

終端電阻的測(cè)量方法有多種，可以采用萬(wàn)用表或示波器進(jìn)行測(cè)量。使用萬(wàn)用表時(shí)，將萬(wàn)用表調(diào)至電阻檔位，將測(cè)試引線分別連接到終端電阻的兩個(gè)接口上，測(cè)量出終端電阻的阻值。

使用示波器時(shí)，將示波器的輸入端連接到終端電阻的一個(gè)接口，同時(shí)將示波器的地線連接到測(cè)量設(shè)備的地線上，然后使用示波器的電阻測(cè)量功能獲取終端電阻的阻值。

在實(shí)際應(yīng)用中，終端電阻的接線方式也需要考慮。在長(zhǎng)線信號(hào)傳輸時(shí)，通常在兩個(gè)通信端口上分別接入終端電阻，以實(shí)現(xiàn)更好的阻抗匹配和消除反射。

在某些應(yīng)用中，如高速CAN總線系統(tǒng)，需要在兩個(gè)120歐姆的終端電阻之間添加一個(gè)阻尼電阻，以防止電磁干擾和振蕩。

此外，對(duì)于一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合，如低速CAN總線系統(tǒng)，由于波長(zhǎng)相對(duì)較長(zhǎng)，反射和回波較弱，因此不需要在終端接入電阻。

總之，終端電阻是一種重要的電子元件，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備和通信系統(tǒng)中。通過(guò)阻抗匹配和吸收信號(hào)能量，終端電阻可以有效地消除或減小信號(hào)反射的影響，提高信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。

在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的需求和條件選擇合適的終端電阻和接線方式，以實(shí)現(xiàn)最佳的性能表現(xiàn)。