通過隔離來保證接地質量

為了實現遠程接地的直接連接，RS-485標準建議通過插入電阻將設備接地和本地系統接地分開。雖然這種方法降低了環(huán)路電流，但是大接地環(huán)路的存在使得數據鏈路對環(huán)路沿線其他地方產生的噪聲很敏感。因此，我們還是沒能構建一個穩(wěn)健的數據鏈路。能承受數百數千伏GPD的長距離最穩(wěn)健的RS-485數據鏈路借助了本地信號、電源的總線收發(fā)器信號和電源線的電隔離（見圖8）。

圖8 兩個具有單端接地參考的遠程收發(fā)器站隔離

如隔離式DC/DC轉換器的電源隔離器以及如數字電容隔離器的信號隔離器避免了電流環(huán)路的創(chuàng)建及電流在具高達數千伏GPD的遠程系統接地間流動。

如是沒有接地參考，總線收發(fā)器將會由浮點電源供電。因此，閃電、接地故障或其他嘈雜環(huán)境導致的電流和電壓尖峰把浮點總線共模提升至一個危險的高電平。這些事件不會損壞連接至總線的組件，因為其信號和電源電平均以總線共模為參考，并且在不斷變化的共模參考電壓上波動。

然而，在傳輸線連接至各個收發(fā)器節(jié)點PCB連接器的地方，高壓（如果沒有去除）會導致電弧并損壞連接器附近的PCB組件。要想抑制總線共模上的電流和電壓瞬態(tài)，就必須將一點的總線共模以系統接地為參考。該位置通常位于非隔離收發(fā)器節(jié)點，其為整個總線系統提供了單接地參考。

圖8顯示了兩個遠程收發(fā)器節(jié)點的詳細連接，而圖9則顯示了一個使用了多個收發(fā)器的隔離式數據傳輸系統的例子。除1個收發(fā)器以外，所有其他的收發(fā)器均通過隔離連接至總線。左側的非隔離收發(fā)器為整個總線提供了單接地參考。

圖9 多現場總線收發(fā)器站隔離

結論
設計遠程數據鏈路要求實現電源和現場總線-收發(fā)器站信號線的隔離，以規(guī)避對信號完整性及組件的GPD和接地環(huán)路的不良影響。

雖然本文中的一些圖講述的是差分數據傳輸，但所討論的原理也適用于如RS-232之類的單端傳輸系統。