RS-485收發(fā)器難題是否讓您輾轉(zhuǎn)反側(cè)，我們知道的都告訴您！

RS-485收發(fā)器相關(guān)問(wèn)題已經(jīng)困擾您許久？別擔(dān)心！？本文基于德州儀器在線支持社區(qū)E2E?內(nèi)的常見(jiàn)問(wèn)題提供了一些見(jiàn)解，對(duì)于想要了解這一既定通信標(biāo)準(zhǔn)的人來(lái)說(shuō)，相信會(huì)為您提供幫助！

1. 何時(shí)需要在RS-485總線上端接，以及如何正確端接？

RS-485總線端接在許多應(yīng)用中均很有用，因?yàn)榇朔绞接兄谔岣咝盘?hào)完整性并減少通信問(wèn)題?！岸私印笔侵笇㈦娎|的特征阻抗與端接網(wǎng)絡(luò)匹配，使總線末端的接收器能夠觀察到最大信號(hào)功率。未端接或端接不當(dāng)?shù)目偩€將無(wú)法很好的匹配，從而在網(wǎng)絡(luò)末端產(chǎn)生反射，導(dǎo)致整體信號(hào)完整性降低。

在網(wǎng)絡(luò)的雙向環(huán)路時(shí)間遠(yuǎn)大于信號(hào)位時(shí)間時(shí)，無(wú)需終止，因?yàn)槊看畏瓷涞竭_(dá)網(wǎng)絡(luò)末端時(shí)，它們都會(huì)損失能量。但是，對(duì)于位時(shí)間基本上不長(zhǎng)于電纜環(huán)路時(shí)間的應(yīng)用，為使反射最小化，端接至關(guān)重要。

最基本的端接稱為并聯(lián)端接，由單個(gè)電阻組成，如圖1所示。RS-485標(biāo)準(zhǔn)要求標(biāo)稱特性阻抗達(dá)到120Ω，因此端接電阻的默認(rèn)值應(yīng)為RT = 120Ω。閱讀博文：“ RS-485基礎(chǔ)：什么時(shí)候需要端接，以及如何正確執(zhí)行。 ”

圖1：具有并聯(lián)端接的RS-485總線

2. 什么是故障安全偏置，如何實(shí)現(xiàn)？

故障安全偏置是確保RS-485接收器不會(huì)因差分輸入電壓而處于不確定狀態(tài)的一種方式。電子工業(yè)聯(lián)盟（EIA）-485標(biāo)準(zhǔn)指出：當(dāng)差分電壓≥+ 200mV時(shí)，RS-485的輸入閾值是邏輯高；差分電壓≤-200mV時(shí)，RS-485的輸入閾值是邏輯低，從而在高低閾值之間保持400mV的不確定狀態(tài)。

可通過(guò)以下兩種方式實(shí)現(xiàn)故障安全偏置：

●   選擇在接收器中具有內(nèi)置故障安全輸入閾值的收發(fā)器。

●   添加外部電阻，以在空載總線上產(chǎn)生外部偏置。

兩種方法都可以確?？偩€上的邏輯高狀態(tài)。

3. 如何計(jì)算RS-485總線上的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)？

 RS-485 是多點(diǎn)差分總線，意味著總線上的所有節(jié)點(diǎn)都共享一個(gè)公共傳輸介質(zhì)。隨著節(jié)點(diǎn)總數(shù)增加，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器上的負(fù)載也將隨之增加。

電信行業(yè)協(xié)會(huì)（TIA）/ EIA-485標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)建了一個(gè)假設(shè)的單位負(fù)載（UL），以幫助計(jì)算RS-485總線上的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：驅(qū)動(dòng)器必須能夠在最多32個(gè)單元負(fù)載上并行驅(qū)動(dòng)至少1.5V差分信號(hào)，并在總線的兩端分別連接兩個(gè)120Ω終端電阻。

公式1表示輸入電壓除以漏電電流后最壞情況下的比值來(lái)計(jì)算輸入電阻。在確定了節(jié)點(diǎn)的輸入電阻后，可使用公式2計(jì)算RS-485總線上的最大節(jié)點(diǎn)數(shù)：

輸入電阻=最大（V_IN/I_leakage）     （1）

節(jié)點(diǎn)數(shù)= 32 /輸入電阻      （2）

圖2：遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)配置：獨(dú)立的接地點(diǎn)（a）；直接連接的遠(yuǎn)程接地（b）；器件接地和本地系統(tǒng)接地的分離（c）

4. 如何了在恰當(dāng)時(shí)間需要在節(jié)點(diǎn)之間添加一根地線？

設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)鏈路時(shí)，必須假設(shè)存在一些接地電位差。這些電壓會(huì)給發(fā)射機(jī)輸出增加共模噪聲Vn。即使總疊加信號(hào)處在接收機(jī)的輸入共模范圍內(nèi)，依靠當(dāng)?shù)氐牡仉娢徊钭鳛榉祷仉娏鞯目煽柯窂揭彩遣话踩?。接地電位差?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/GPD">GPD）超出接收器的共模范圍時(shí)（在長(zhǎng)電纜和大電流負(fù)載的情況下經(jīng)常發(fā)生），需要使用適當(dāng)?shù)慕拥丶夹g(shù)。

圖2a所示為可能從電氣安裝的不同部分汲取功率的遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)。對(duì)安裝的任何變動(dòng)（例如在維護(hù)工作期間）均可將GPD以至于超出接收器的輸入共模范圍的程度。因此可能會(huì)導(dǎo)致目前正工作的數(shù)據(jù)鏈路將來(lái)停止運(yùn)行。

也不建議通過(guò)接地線直接連接遠(yuǎn)程接地（圖2b），因?yàn)橹苯舆B接會(huì)導(dǎo)致大的接地回路電流作為共模噪聲耦合到數(shù)據(jù)線。

為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程接地的直接連接，RS-485標(biāo)準(zhǔn)建議通過(guò)插入電阻器將設(shè)備接地與本地系統(tǒng)接地分開（圖2c）。雖然這種方法降低了環(huán)路電流，但由于存在一個(gè)大接地環(huán)路使數(shù)據(jù)鏈路對(duì)環(huán)路其他地方產(chǎn)生的噪聲保持敏感。因此，尚未建立穩(wěn)定的數(shù)據(jù)鏈路。

要在強(qiáng)健的RS-485數(shù)據(jù)鏈路上遠(yuǎn)距離承受高達(dá)數(shù)千伏的GPD，最佳方法是將總線收發(fā)器的信號(hào)和電源線與其本地信號(hào)和電源進(jìn)行電流隔離。這種情況下，電源隔離器（例如隔離的DC / DC轉(zhuǎn)換器）和信號(hào)隔離器（例如數(shù)字電容隔離器）可防止電流在遠(yuǎn)程系統(tǒng)接地之間流動(dòng)，并避免產(chǎn)生電流環(huán)路。

5. RS-485的長(zhǎng)度與速度建議值是多少？

在額定的數(shù)據(jù)速率下，最大總線長(zhǎng)度受限于傳輸線損耗和信號(hào)抖動(dòng)。由于在波特率為10％或以上的抖動(dòng)，數(shù)據(jù)可靠性急劇下降，因此圖3所示為傳統(tǒng)RS-485電纜在信號(hào)抖動(dòng)10%的情況下的電纜長(zhǎng)度與數(shù)據(jù)速率特性。

在圖3上，標(biāo)有1號(hào)的圓圈代表電纜長(zhǎng)度較短時(shí)的高數(shù)據(jù)速率區(qū)域。此處，可忽略傳輸線的損耗。數(shù)據(jù)速率主要取決于驅(qū)動(dòng)器的上升時(shí)間。盡管該標(biāo)準(zhǔn)建議使用10 Mbps，但如今的快速接口電路可以高達(dá)50 Mbps的數(shù)據(jù)速率運(yùn)行。

圖3中的紅色2號(hào)代表從短數(shù)據(jù)線到長(zhǎng)數(shù)據(jù)線的過(guò)渡。必須考慮較長(zhǎng)傳輸線的損耗。因此，隨著電纜長(zhǎng)度的增加，數(shù)據(jù)速率必須降低。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，線路長(zhǎng)度[m]與數(shù)據(jù)速率[bps]的乘積應(yīng)為107。

紅色的3代表低頻范圍，其中電纜串聯(lián)電阻和線路端接的相互作用會(huì)導(dǎo)致信號(hào)衰減。在某個(gè)點(diǎn)，信號(hào)的振幅變得比接收機(jī)能夠正常檢測(cè)到的幅度要?。床怀^(guò)VIT閾值）。

圖3：電纜長(zhǎng)度與數(shù)據(jù)速率建議

6. 如何估計(jì)RS-485的功耗？

要計(jì)算功耗，可將功率分為幾部分。當(dāng)器件在沒(méi)有外部負(fù)載的情況下通電時(shí)，功耗將用于集成電路本身。如果在輸出引腳上增加負(fù)載，則驅(qū)動(dòng)負(fù)載的功率將從器件中抽取。由于RS-485具有差分信號(hào)，因此負(fù)載通常添加在A和B引腳之間。

在圖4中，藍(lán)色軌跡，PDic，是器件消耗的功率。對(duì)于低數(shù)據(jù)速率，功耗主要來(lái)自電阻負(fù)載（紅色跡線），PDdc。對(duì)于高數(shù)據(jù)速率，需考慮電容性負(fù)載的功耗（綠色跡線）PDac。