버스 위의 정보는 비트의 시퀀스로 표현되고, 물리 매체에서는 전압 레벨로 인코딩된다. 전자파 적합성(EMC)을 위해 이 전압 스윙을 1~2V 수준으로 낮추면, 단일 선(single-wire) 전송에서는 작은 외부 잡음만으로도 신호가 왜곡되기 쉬워진다.
이를 해결하는 방식이 differential signaling이다. 신호를 한 선이 아니라 연선(twisted pair)을 이루는 두 선에 서로 반전된 형태로 실어 보내고, 수신 측은 각 선의 절대 전압이 아니라 두 선의 전압 차만을 읽는다. 두 선을 감싸는 외부 잡음은 대개 양쪽에 동일하게(공통 모드로) 유도되므로, 차분을 취하는 순간 상쇄된다[1].
고속 CAN에서는 두 신호선(CAN_H, CAN_L)이 유휴(recessive) 상태일 때 모두 약 2.5V로 바이어스되어 있다가 dominant 비트가 실리면 CAN_H는 약 1V 올라 3.5V, CAN_L은 약 1V 내려 1.5V가 되어 약 2V의 차동 전압을 만들며, 두 선을 꼬아 놓은 twisted pair 구조는 외부 잡음이 양쪽 선에 대칭으로 유도되게 해 이 차분 상쇄 효과를 극대화한다[1].
CAN을 비롯해 공유 버스로 연결되는 여러 자동차 프로토콜이 이런 차동 신호 방식으로 신호 무결성을 확보한다.
참고문헌
[1]
S. Corrigan, “SLOA101B — Introduction to the Controller Area Network (CAN)”, 2016.