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RS-485標(biāo)準(zhǔn)的用途

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/strong>

圖1:RS-485總線結(jié)構(gòu)(左)與半雙工總線結(jié)構(gòu)(右)。

這就需要通過(guò)方向控制信號(hào)(例如驅(qū)動(dòng)器/接收器使能信號(hào))控制節(jié)點(diǎn)操作的協(xié)議,以確保任何時(shí)刻總線上都只能有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器在活動(dòng),而必須避免多個(gè)驅(qū)動(dòng)器同時(shí)訪問(wèn)總線導(dǎo)致總線競(jìng)爭(zhēng)。

信號(hào)電平

RS-485驅(qū)動(dòng)器必需在54的負(fù)載上提供最小的差分輸出,而RS-485接收器則必需能檢測(cè)到最小為200mv的差分輸入(見(jiàn)圖2)。這兩個(gè)值為可靠數(shù)據(jù)傳輸提供了足夠的裕度,即便信號(hào)經(jīng)過(guò)線纜和連接器發(fā)生嚴(yán)重衰減時(shí)亦如此。而穩(wěn)健性正是RS-485適用于噪聲環(huán)境的長(zhǎng)距離聯(lián)網(wǎng)的主要原因。

圖2:RS-485規(guī)定的最小總線信號(hào)電平。

線纜類型

圖3:RS-485通信線纜示例。

總線端接與線頭長(zhǎng)度

T與傳輸線線纜的特征阻抗Z0匹配。RS-485建議采用Z0為120的線纜,因此通常每根線纜末端都采用120的電阻進(jìn)行端接。

圖4:利用共模噪聲濾波器對(duì)RS-485進(jìn)行端接。

低通濾波器替代這些120的電阻,以增強(qiáng)對(duì)共模噪聲的濾波(見(jiàn)圖4)。值得注意的是,兩個(gè)濾波器的電阻值應(yīng)相等(最好采用精密電阻)以確保兩個(gè)濾波器具有相同的滾降頻率。電阻容差過(guò)大會(huì)導(dǎo)致濾波器轉(zhuǎn)角頻率出現(xiàn)偏差,而導(dǎo)致共模噪聲轉(zhuǎn)換為差模噪聲,使接收器的抗噪性能降低。

表1:不同信號(hào)上升時(shí)間下的線頭長(zhǎng)度和未端接線纜長(zhǎng)度。

故障保險(xiǎn)

AB在200mV接收器輸入閾值之外還必需能涵蓋最大差分噪聲。按下式計(jì)算故障保險(xiǎn)偏置電阻R_B在最壞情況條件下(即最低電壓,最大噪聲條件下)的阻值:

AB=200mV + V_Noise。在最小總線電壓為,V_AB=并且Z_o=120時(shí),R_B的計(jì)算結(jié)果為528。在R_T上串聯(lián)兩個(gè)523的電阻(見(jiàn)圖5左),就在總線一端建立起一個(gè)故障保險(xiǎn)電路。

圖5:總線空閑的外部故障保險(xiǎn)偏置。

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數(shù)據(jù)率與總線長(zhǎng)度的關(guān)系

圖6:不同數(shù)據(jù)率下的線纜長(zhǎng)度。

最小節(jié)點(diǎn)間距

L為集總負(fù)載電容,C為傳輸媒介(線纜或PCB走線)單位長(zhǎng)度的電容。上式給出的是最小器件間距與分布媒介和集總負(fù)載電阻的函數(shù)關(guān)系,圖7將這種關(guān)系圖形化了。

圖7:最小節(jié)點(diǎn)間距與器件和傳輸媒介容抗的關(guān)系。

接地與隔離

圖8:需要注意的設(shè)計(jì)缺陷:a) GPD過(guò)高； b) 回路電流過(guò)大； c)減小回路電流,但過(guò)大的接地環(huán)路仍會(huì)導(dǎo)致電路對(duì)感應(yīng)噪聲高度敏感。

信號(hào)隔離器均能阻止電流在遠(yuǎn)程系統(tǒng)的接地之間流通,從而避免創(chuàng)造這樣的電流回路。

圖9:多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線收發(fā)器位置與單一地參考的隔離。

本文小結(jié)

隔離器、三隔離器和4隔離器版本的單向和雙向數(shù)字隔離器(從DC到150Mbps),以及隔離型DC/DC變換器(帶3V到5V整流輸出),以為隔離柵兩端同時(shí)提供電源。

作者:Thomas Kugelstadt

高級(jí)應(yīng)用工程師

TI公司