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)問題已經(jīng)困擾您許久？別擔心??？本文基于德州儀器在線支持社區(qū)E2E?內(nèi)的常見問題提供了一些見解，對于想要了解這一既定通信標準的人來說，相信會為您提供幫助！

1. 何時需要在RS-485總線上端接，以及如何正確端接？

RS-485總線端接在許多應用中均很有用，因為此方式有助于提高信號完整性并減少通信問題?！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功率。未端接或端接不當?shù)目偩€將無法很好的匹配，從而在網(wǎng)絡(luò)末端產(chǎn)生反射，導致整體信號完整性降低。

在網(wǎng)絡(luò)的雙向環(huán)路時間遠大于信號位時間時，無需終止，因為每次反射到達網(wǎng)絡(luò)末端時，它們都會損失能量。但是，對于位時間基本上不長于電纜環(huán)路時間的應用，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，由單個電阻組成，如圖1所示。RS-485標準要求標稱特性阻抗達到120Ω，因此端接電阻的默認值應為RT = 120Ω。閱讀博文：“ RS-485基礎(chǔ)：什么時候需要端接，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，如何實現(xiàn)？

故障安全偏置是確保RS-485接收器不會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標準指出：當差分電壓≥+ 200mV時，RS-485的輸入閾值是邏輯高；差分電壓≤-200mV時，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)。

可通過以下兩種方式實現(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. 如何計算RS-485總線上的最大節(jié)點數(shù)？

 RS-485 是多點差分總線，意味著總線上的所有節(jié)點都共享一個公共傳輸介質(zhì)。隨著節(jié)點總數(shù)增加，每個驅(qū)動器上的負載也將隨之增加。

電信行業(yè)協(xié)會（TIA）/ EIA-485標準創(chuàng)建了一個假設(shè)的單位負載（UL），以幫助計算RS-485總線上的最大節(jié)點數(shù)。該標準規(guī)定：驅(qū)動器必須能夠在最多32個單元負載上并行驅(qū)動至少1.5V差分信號，并在總線的兩端分別連接兩個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計算輸入電阻。在確定了節(jié)點的輸入電阻后，可使用公式2計算RS-485總線上的最大節(jié)點數(shù)：

輸入電阻=最大（V_IN/I_leakage）     （1）

節(jié)點數(shù)= 32 /輸入電阻      （2）

圖2：遠程節(jié)點配置：獨立的接地點（a）；直接連接的遠程接地（b）；器件接地和本地系統(tǒng)接地的分離（c）

4. 如何了在恰當時間需要在節(jié)點之間添加一根地線？

設(shè)計遠程數(shù)據(jù)鏈路時，必須假設(shè)存在一些接地電位差。這些電壓會給發(fā)射機輸出增加共模噪聲Vn。即使總疊加信號處在接收機的輸入共模范圍內(nèi)，依靠當?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（在長電纜和大電流負載的情況下經(jīng)常發(fā)生），需要使用適當?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程節(jié)點。對安裝的任何變動（例如在維護工作期間）均可將GPD以至于超出接收器的輸入共模范圍的程度。因此可能會導致目前正工作的數(shù)據(jù)鏈路將來停止運行。

也不建議通過接地線直接連接遠程接地（圖2b），因為直接連接會導致大的接地回路電流作為共模噪聲耦合到數(shù)據(jù)線。

為實現(xiàn)遠程接地的直接連接，RS-485標準建議通過插入電阻器將設(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，但由于存在一個大接地環(huán)路使數(shù)據(jù)鏈路對環(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。

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

5. RS-485的長度與速度建議值是多少？

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

在圖3上，標有1號的圓圈代表電纜長度較短時的高數(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)動器的上升時間。盡管該標準建議使用10 Mbps，但如今的快速接口電路可以高達50 Mbps的數(shù)據(jù)速率運行。

圖3中的紅色2號代表從短數(shù)據(jù)線到長數(shù)據(jù)線的過渡。必須考慮較長傳輸線的損耗。因此，隨著電纜長度的增加，數(shù)據(jù)速率必須降低。根據(jù)經(jīng)驗，線路長度[m]與數(shù)據(jù)速率[bps]的乘積應為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導致信號衰減。在某個點，信號的振幅變得比接收機能夠正常檢測到的幅度要小（即不超過VIT閾值）。

圖3：電纜長度與數(shù)據(jù)速率建議

6. 如何估計RS-485的功耗？

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

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