采用PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
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正是由于上述原因，PROFIBUS 驅(qū)動(dòng)器規(guī)定的最小 VOD 值應(yīng)大于 RS-485 應(yīng)用中的典型值。
反射和 Vcc 變化帶來(lái)更大的 VOD
PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn)定義了 A 型線纜的規(guī)格（請(qǐng)參見(jiàn) IEC 61158-2 的表 100），其將被用于 220Ω 總線終端。由于這種特有線纜阻抗值可以在 135Ω～165Ω 之間變化（在 20MHz 的帶寬范圍），而線纜末端的等效差動(dòng)終端阻抗為 171Ω，因此阻抗不匹配所帶來(lái)的反射和電源電壓變化將使 VOD 超過(guò)表 1 所示的 PROFIBUS DP 測(cè)試準(zhǔn)則規(guī)定的限制等級(jí)。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201612/331144.htm
表 1 隨著 Vcc 變化而變化的 VOD
因此，為了確保標(biāo)準(zhǔn)的兼容性，我們強(qiáng)烈建議將 Vcc 限制在 5V，并選擇一條特性阻抗接近 165Ω 的線纜。
PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn) EN 50170和 IEC 61158-2 規(guī)定了特定信令速率的最大總線電容，總線電容越高，信令速率就越低。例如，在500 kbps 的信令速率時(shí)，所有總線節(jié)點(diǎn)的總電容不超過(guò) 600 pF，而在 12 Mbps 的信令速率時(shí)，最大允許電容為 200 pF?？偩€電容包括了總線上所有連接器、短截線和器件的差動(dòng)電容，但不包括線纜電容。由于總線電容的變化主要是由器件電容的變化引起的，因此，從理想的層面上來(lái)說(shuō)，PROFIBUS 收發(fā)器的產(chǎn)品說(shuō)明書應(yīng)該規(guī)定最大輸出電容，以允許對(duì)最大可能信令速率進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)計(jì)。到目前為止，唯一能夠確保 10 pF 最大輸出電容的收發(fā)器就是 SN65HVD1176。
穩(wěn)健性是看收發(fā)器處理電氣過(guò)應(yīng)力 (EOS) 的能力大小，這種電氣過(guò)應(yīng)力表現(xiàn)的具體形式有靜電放電 (ESD)、瞬態(tài)電壓和共模電壓。這些穩(wěn)健性測(cè)量方法的區(qū)別在于峰值電壓及其持續(xù)時(shí)間，而小峰值電壓和長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間決定著最大絕對(duì)額定值 (AMR)。靜電放電 (ESD) 額定值意味著高峰值電壓和短測(cè)試脈沖。瞬態(tài)電壓在 ESD 和 AMR 額定值之間時(shí)將會(huì)下降。
最大絕對(duì)額定值 (AMR)/建議工作條件 (ROC)
總線引腳的 AMR 是指可以使用但不至于造成損壞的低頻正弦波的最大振幅，建議的工作條件為 AMR 的子集。由于大多數(shù) PROFIBUS 收發(fā)器都是基于 RS-485 技術(shù)，因此其總線 I/O 的 ROC符合 –7V 至 +12V 的 RS-485 標(biāo)準(zhǔn)。雖然 AMR 會(huì)因廠商不同而各異，但 ROC 中規(guī)定的電壓范圍通常會(huì)有 2V 的變化。
共模電壓范圍和抑制
正如最大絕對(duì)額定值限制了建議工作條件一樣，ROC 也限制了接收機(jī)的共模電壓范圍。在那些驅(qū)動(dòng)器和接收機(jī)都工作在不同接地電位的應(yīng)用中，一個(gè)寬泛的共模電壓范圍是非常重要的。因?yàn)樵谶@種情況下，接地電位差會(huì)增加總線上的共模電壓，同時(shí)， PROFIBUS 收發(fā)器必須能夠承受接收機(jī)輸入信號(hào)共模電壓的變化。
另一個(gè)穩(wěn)健性指標(biāo)是共模抑制比 (CMR)。高 CMR（即 4 V）表明即使在振幅和上升時(shí)間方面出現(xiàn)較大共模電壓變化時(shí)，仍能確保收發(fā)器的通信性能準(zhǔn)確無(wú)誤。
ESD 保護(hù)
ESD 事件通常是以電壓大小 (kV) 和上升時(shí)間 (ns) 來(lái)進(jìn)行測(cè)量。在測(cè)試方法 A114-A 的 JEDEC 標(biāo)準(zhǔn) 22 中，對(duì) ESD 測(cè)試進(jìn)行了定義。這種特殊的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)人體模型 (HBM) 進(jìn)行了定義。
為了使網(wǎng)絡(luò)能夠承受這種沖擊較大的瞬態(tài)現(xiàn)象，這就要求收發(fā)器具有能夠?qū)Ω唠妷貉杆僮龀龇磻?yīng)的內(nèi)部保護(hù)二極管。圖 3 顯示了 A 輸出和 B 輸出的等效示意圖，其特別標(biāo)出了當(dāng)電壓超過(guò) 16V 時(shí)，即開(kāi)啟ESD 保護(hù)電路。另外，需要提請(qǐng)注意的是，圖 3 所示的 16V 和收發(fā)器的 16 kV ESD 額定值不同于器件的最大絕對(duì)額定值。
圖 3 SN65HVD1176的等效輸出示意圖
瞬態(tài)過(guò)壓保護(hù)
TIA/EIA-485 標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)瞬態(tài)過(guò)壓進(jìn)行了定義。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其定義和要求規(guī)定，對(duì)于由對(duì)絞線引起的強(qiáng)電流中斷，線路上可能出現(xiàn)的瞬態(tài)現(xiàn)象要進(jìn)行瞬態(tài)保護(hù)。該持續(xù)時(shí)間大大長(zhǎng)于 ESD 事件（微秒對(duì)毫微秒），同時(shí)電壓電平被極大地降低（±25V 對(duì) kV）。該規(guī)范還要求具備 ±25V 的測(cè)試電壓，而功能強(qiáng)大的收發(fā)器（例如：SN65HVD1176）可以承受 ±40V 的瞬態(tài)過(guò)壓。
到目前為止所提及的過(guò)應(yīng)力條件并不能代表工業(yè)環(huán)境中器件可能會(huì)面對(duì)的所有可能過(guò)應(yīng)力條件，但是所提及的這些過(guò)應(yīng)力條件的確提供了一個(gè)關(guān)于器件穩(wěn)健性的定性測(cè)量方法。
最大絕對(duì)額定值、瞬態(tài)過(guò)壓保護(hù)以及 ESD 額定值越大，該接口也就越穩(wěn)健。
結(jié)論
PROFIBUS 專門針對(duì)工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，因此需要穩(wěn)健的接口。穩(wěn)健性的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)參閱收發(fā)器總線引腳的最大絕對(duì)額定值、瞬態(tài)過(guò)電壓保護(hù)和 ESD 額定值。和其他 PROFIBUS 收發(fā)器相比，SN65HVD1176 的穩(wěn)健性更卓越。該器件還擁有較低的總線電容（最高為 10 pf），以滿足 IEC 61158-2 中所述的更高速應(yīng)用的電容要求。
評(píng)論