RS-485自收發(fā)電路的參考設(shè)計(jì)

　RS-485標(biāo)準(zhǔn)在工業(yè)控制、電力通訊、智能儀表等領(lǐng)域中使用廣泛。但是，在工業(yè)控制等現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中，情況復(fù)雜，常會(huì)有電氣噪聲干擾傳輸線路；在多系統(tǒng)互聯(lián)時(shí)，不同系統(tǒng)的地之間會(huì)存在電位差，形成接地環(huán)路，會(huì)干擾整個(gè)系統(tǒng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)的災(zāi)難性損毀；還可能存在損壞設(shè)備或危害人員的潛在電流浪涌等高電壓或大電流。因此，對(duì)RS-485接口的隔離是非常有必要的。

　　ADM2483是一款集成了信號(hào)通道隔離和RS-485收發(fā)器的芯片。以單芯片實(shí)現(xiàn)了對(duì)RS-485接口的隔離，電路連接簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)方便，性能上遠(yuǎn)高于繁瑣的光耦隔離485電路設(shè)計(jì)。在某些系統(tǒng)應(yīng)用中，由于I/O口數(shù)量有限，因此我們希望半雙工的RS-485收發(fā)器能夠?qū)崿F(xiàn)自收發(fā)功能，以節(jié)省用于控制RE與DE的兩路I/O端口。目前，實(shí)現(xiàn)這一功能的主流方案是采用74HC14芯片。下面，我們采用74HC14與ADM2483實(shí)現(xiàn)RS-485接口的信號(hào)隔離自收發(fā)設(shè)計(jì)。

　　硬件電路

　　隔離RS-485接口電路

　　之前我們經(jīng)常采用的485接口隔離電路是利用三個(gè)光耦隔離收發(fā)及控制信號(hào)，加上485收發(fā)器共需要4片IC，且采用光耦隔離需要限流及輸出上拉電阻，必要時(shí)還會(huì)使用三極管驅(qū)動(dòng)。設(shè)計(jì)電路繁瑣，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，如果沒(méi)有之前使用光耦的經(jīng)驗(yàn)，那么在選用光耦限流及輸出上拉電阻方面會(huì)耗費(fèi)很多不必要的時(shí)間；且光耦的輸出信號(hào)上升時(shí)間較長(zhǎng)，在與數(shù)字I/O端口相接時(shí)，需另加施密特整形才能保證信號(hào)的波形符合標(biāo)準(zhǔn)，如在FPGA、DSP等系統(tǒng)中的應(yīng)用。

　　ADM2483是內(nèi)部集成了磁隔離通道和485收發(fā)器的芯片，內(nèi)部集成的磁隔離通道原理與光耦不同，在輸入輸出端分別有編碼解碼電路和施密特整形電路，確保了輸出波形的質(zhì)量。且磁隔離功耗僅為光耦的1/10，傳輸延時(shí)為ns級(jí)，從直流到高速信號(hào)的傳輸都具有超越光耦的性能優(yōu)勢(shì)。內(nèi)部集成的低功耗485收發(fā)器，信號(hào)傳輸速率可達(dá)500Kbps，后端總線可支持掛載256個(gè)節(jié)點(diǎn)。具有真失效保護(hù)、電源監(jiān)控以及熱關(guān)斷功能。

　　要實(shí)現(xiàn)隔離RS-485接口的電路設(shè)計(jì)只需在ADM2483的電源與地之間接一個(gè)104的去耦電容即可。當(dāng)然，DC-DC隔離電源是必不可少的。其電路連接如下圖：

　　RS-485標(biāo)準(zhǔn)在工業(yè)控制、電力通訊、智能儀表等領(lǐng)域中使用廣泛。但是，在工業(yè)控制等現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中，情況復(fù)雜，常會(huì)有電氣噪聲干擾傳輸線路；在多系統(tǒng)互聯(lián)時(shí)，不同系統(tǒng)的地之間會(huì)存在電位差，形成接地環(huán)路，會(huì)干擾整個(gè)系統(tǒng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)的災(zāi)難性損毀；還可能存在損壞設(shè)備或危害人員的潛在電流浪涌等高電壓或大電流。因此，對(duì)RS-485接口的隔離是非常有必要的。

　　ADM2483是一款集成了信號(hào)通道隔離和RS-485收發(fā)器的芯片。以單芯片實(shí)現(xiàn)了對(duì)RS-485接口的隔離，電路連接簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)方便，性能上遠(yuǎn)高于繁瑣的光耦隔離485電路設(shè)計(jì)。在某些系統(tǒng)應(yīng)用中，由于I/O口數(shù)量有限，因此我們希望半雙工的RS-485收發(fā)器能夠?qū)崿F(xiàn)自收發(fā)功能，以節(jié)省用于控制RE與DE的兩路I/O端口。目前，實(shí)現(xiàn)這一功能的主流方案是采用74HC14芯片。下面，我們采用74HC14與ADM2483實(shí)現(xiàn)RS-485接口的信號(hào)隔離自收發(fā)設(shè)計(jì)。

　　硬件電路

　　隔離RS-485接口電路

　　之前我們經(jīng)常采用的485接口隔離電路是利用三個(gè)光耦隔離收發(fā)及控制信號(hào)，加上485收發(fā)器共需要4片IC，且采用光耦隔離需要限流及輸出上拉電阻，必要時(shí)還會(huì)使用三極管驅(qū)動(dòng)。設(shè)計(jì)電路繁瑣，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，如果沒(méi)有之前使用光耦的經(jīng)驗(yàn)，那么在選用光耦限流及輸出上拉電阻方面會(huì)耗費(fèi)很多不必要的時(shí)間；且光耦的輸出信號(hào)上升時(shí)間較長(zhǎng)，在與數(shù)字I/O端口相接時(shí)，需另加施密特整形才能保證信號(hào)的波形符合標(biāo)準(zhǔn)，如在FPGA、DSP等系統(tǒng)中的應(yīng)用。

　　ADM2483是內(nèi)部集成了磁隔離通道和485收發(fā)器的芯片，內(nèi)部集成的磁隔離通道原理與光耦不同，在輸入輸出端分別有編碼解碼電路和施密特整形電路，確保了輸出波形的質(zhì)量。且磁隔離功耗僅為光耦的1/10，傳輸延時(shí)為ns級(jí)，從直流到高速信號(hào)的傳輸都具有超越光耦的性能優(yōu)勢(shì)。內(nèi)部集成的低功耗485收發(fā)器，信號(hào)傳輸速率可達(dá)500Kbps，后端總線可支持掛載256個(gè)節(jié)點(diǎn)。具有真失效保護(hù)、電源監(jiān)控以及熱關(guān)斷功能。

　　要實(shí)現(xiàn)隔離RS-485接口的電路設(shè)計(jì)只需在ADM2483的電源與地之間接一個(gè)104的去耦電容即可。當(dāng)然，DC-DC隔離電源是必不可少的。其電路連接如下圖：