CAN 통신 120Ω 종단저항 해석

CAN 통신 배선도를 보면 CANH와 CANL 사이에 120Ω 저항이 연결된 것을 자주 볼 수 있습니다. 이 저항을 종단저항(Termination Resistor)이라고 합니다.

주요 목적은 CAN 통신선 끝에서 발생하는 신호 반사(Reflection)를 줄여 통신을 안정적으로 유지하는 것입니다.

가장 간단하게 보면

120Ω 종단저항 = CAN 버스 끝에서 신호 반사를 줄이는 저항

이라고 이해하면 됩니다. Texas Instruments는 고속 CAN에서 약 120Ω 특성 임피던스의 트위스티드 페어를 사용하고, 버스 양 끝을 같은 값의 저항으로 종단하도록 설명합니다.

왜 120Ω을 사용할까?

CAN 통신에서는 일반적으로 CANH와 CANL 두 가닥의 트위스티드 페어 케이블을 사용합니다.

이 케이블은 고속신호가 이동할 때 약 120Ω의 특성 임피던스를 갖도록 설계되는 경우가 많습니다.

그래서 케이블 끝에 같은 값의 저항을 연결하면 신호가 끝단에서 되돌아오는 현상을 줄일 수 있습니다.

즉

케이블 특성 임피던스 ≈ 120Ω

종단저항 ≈ 120Ω

으로 맞추는 것입니다.

종단저항이 없으면 어떻게 될까?

CAN 신호가 통신선 끝에 도달했을 때 케이블과 종단부의 임피던스가 맞지 않으면 일부 신호가 다시 반사될 수 있습니다.

반사된 신호가 원래 파형과 겹치면

신호 왜곡, 링잉(Ringing), 노이즈 증가, 비트 오류

등이 발생할 수 있습니다.

특히 통신속도가 높거나 배선이 길수록 이러한 문제가 더 중요해집니다. TI는 CAN 버스 양 끝의 종단저항이 신호 반사를 방지하는 데 필요하다고 설명합니다.

120Ω 저항은 어디에 설치할까?

일반적인 CAN 버스에서는 물리적으로 가장 멀리 떨어진 두 끝단에 각각 하나씩 설치합니다.

구조를 단순하게 표현하면

120Ω ─ ECU ─ ECU ─ ECU ─ 120Ω

형태입니다.

중간에 연결된 노드에는 일반적으로 별도의 120Ω 종단저항을 넣지 않습니다.

TI의 CAN 설계자료도 버스 양 끝에 각각 120Ω을 배치하고 중간 노드는 종단하지 않는 구조를 권장합니다.

양쪽에 120Ω이면 왜 측정하면 약 60Ω일까?

CAN 전원을 끈 상태에서 CANH와 CANL 사이의 저항을 멀티미터로 측정하면 정상적인 버스에서 약 60Ω이 나오는 경우가 많습니다.

이유는 양쪽 끝에 있는 두 개의 120Ω 저항이 전기적으로 병렬이 되기 때문입니다.

계산하면

120Ω ∥ 120Ω = 60Ω

입니다.

따라서 전원을 끈 CAN 네트워크에서 CANH-CANL 사이가 약 60Ω이라면 120Ω 종단저항 두 개가 연결되어 있을 가능성이 높다고 볼 수 있습니다.

단, 실제 측정값은 회로 구성과 연결된 장치에 따라 약간 달라질 수 있습니다.

모든 ECU에 120Ω을 넣으면 될까?

그렇게 하면 안 됩니다.

예를 들어 CAN 장치가 5개 있다고 해서 모든 장치에 120Ω을 활성화하면 버스의 전체 저항이 지나치게 낮아집니다.

두 개만 사용하면 약 60Ω이지만 세 개를 병렬 연결하면

120Ω ÷ 3 = 약 40Ω

이 됩니다.

종단저항이 너무 많으면 CAN 트랜시버에 과도한 부하가 걸리고 신호전압이 낮아져 통신 오류가 발생할 수 있습니다.

따라서 버스의 두 끝단에만 종단을 배치하는 것이 기본입니다.

CANH와 CANL 어디에 연결할까?

120Ω 종단저항은

CANH ↔ 120Ω ↔ CANL

형태로 두 신호선 사이에 연결합니다.

전원 +24V나 0V에 연결하는 저항이 아닙니다.

CAN 장비 내부에 이미 종단저항이 들어 있는 경우도 많으며, 이때는

TERM ON/OFF

120Ω

Termination

등의 스위치나 점퍼로 활성화할 수 있습니다.

따라서 외부에 저항을 추가하기 전에 장비 내부 종단 여부를 먼저 확인하는 것이 좋습니다.

Split Termination은 무엇일까?

일반 종단은 CANH와 CANL 사이에 120Ω 저항 하나를 사용합니다.

Split Termination에서는 이를

60Ω + 60Ω

두 개로 나누고 두 저항의 중간점을 커패시터를 통해 기준전위에 연결합니다.

TI는 이러한 Split Termination이 버스의 공통모드 전압 변동과 전자파 방출을 줄이는 데 도움이 될 수 있다고 설명합니다.

다만 일반적인 장비 유지보수에서는 제조사가 지정한 종단방식을 그대로 사용하는 것이 가장 안전합니다.

CAN FD에서도 120Ω을 사용할까?

CAN FD도 일반적인 고속 CAN 물리계층을 사용하므로 기본적으로 120Ω 특성 임피던스 버스와 양 끝단 종단 개념을 사용합니다.

다만 CAN FD는 Data Phase에서 더 높은 전송속도를 사용할 수 있기 때문에 배선길이와 스텁 길이, 케이블 품질이 더 중요해질 수 있습니다.

즉 CAN FD에서는 단순히 120Ω 저항만 맞추는 것이 아니라 전체 배선 구조와 신호 품질까지 더 신경 써야 합니다.

정리

CAN 통신에서 120Ω 종단저항은 버스 끝에서 발생하는 신호 반사를 줄이기 위한 저항입니다.

핵심은 다음과 같습니다.

CAN 케이블 특성 임피던스 ≈ 120Ω

종단저항 = 버스 양쪽 끝에 각각 120Ω

CANH-CANL 사이 측정값 = 정상적인 두 종단이 있으면 약 60Ω

중간 노드 = 일반적으로 종단저항 사용하지 않음

종단저항이 없거나 너무 많이 연결되면 신호파형이 왜곡되거나 통신이 불안정해질 수 있습니다. 따라서 CAN 네트워크를 구성할 때는 케이블 → 버스 토폴로지 → 두 끝단 종단 → 스텁 길이 → 통신속도를 함께 확인하는 것이 중요합니다.