차동 신호(Differential Signal)란?

CAN 통신에서는 차동 신호라는 개념으로 CAN_H, CAN_L를 구분한다. 차동 신호와 CAN_H, CAN_L에 대해서 알아보자.

 

차동 신호란?

차동 신호는 두 개의 선 사이 전압 차(V+, V-)를 이용하여 정보를 전송하는 방식이다. 

• 일반적인 단일 종단 방식 : UART 통신에서 TX 신호 하나만 존재해, 기준 전압(GND) 대비 TX 선의 전압을 판별.
• 차동 신호 : 두 선의 전압 차에 집중해 전압을 해석하므로, 전자파나 EMI와 같은 외부 노이즈가 동일하게 유입되더라도 두 선 모두 비슷하게 노이즈가 올라가면 전압 차는 거의 변하지 않아 통신에 큰 영향을 주지 않음.

쉽게 말해, "둘 다 2V씩 노이즈가 들어오면, 그 차이는 0V라서 원래 신호와 큰 오차가 없다"는 것이다.

 

CAN_H와 CAN_L

• CAN_H(High) : 일반적으로 유휴에서는 약 2.5V.
• CAN_L(Low) : 유휴에서는 CAN_H와 동일하게 약 2.5V.
• 논리적 1(Recessive) 상태 : 두 라인 모두 동일한 전압(약 2.5V).
• 논리적 0(Dominant) 상태 : CAN_H 전압을 올라가고, CAN_L는 내려가며 CAN_H와 CAN_L 사이에 대략 2V 정도 전압 차가 생김.

상태	CAN_H 전압	CAN_L 전압	차동 전압
Dominant(0)	3.5V	1.5V	약 2V
Recessive(1)	2.5V	2.5V	0V

결국 Dominant 상태와 Recessive 상태를 통해 '0', '1' 등의 디지털 신호를 표현한다.

우선순위는 Recessive보다 Dominant가 더 높음.

=> Bus 단계에서 전압 차로 이긴다고 생각하면 됨.

 

트위스티드 페어 케이블 사용

차동 신호를 사용하는 대표적인 장점 중 하나는 트위스티드 페어(twisted pair) 케이블을 쓸 수 있다는 점이다.

• 케이블 안에서 두 선이 꼬여 있어, 외부 노이즈가 두 선에 최대한 균일하게 발생.
• 두 선이 꼬여 있기 때문에 상호 간 자기장 또는 전자장의 간섭이 상쇄됨.
• 결과적으로 장거리 전송에서도 노이즈 영향을 크게 줄일 수 있음.