RS-485工業(yè)接口的設(shè)計(jì)應(yīng)用指南
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本文旨在討論RS-485標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容，為初接觸它的設(shè)計(jì)師提供入門指南。研究文末參考的一些附加應(yīng)用筆記可進(jìn)一步幫助設(shè)計(jì)師在最短的時(shí)間內(nèi)完成一套可靠的數(shù)傳設(shè)計(jì)。
RS-485標(biāo)準(zhǔn)的用途
RS-485只定義了用于平衡多點(diǎn)傳輸線的驅(qū)動(dòng)器和接收器的電特性，因此很多更高層標(biāo)準(zhǔn)都將其作為物理層引用。
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?
總線節(jié)點(diǎn)以菊花鏈或總線拓?fù)浞绞铰?lián)網(wǎng)。(見圖1)也就是說，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都通過很短的線頭連接到主線纜。該接口總線通常設(shè)計(jì)為用于半雙工傳輸，也就是說它只用一對信號線，驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)只能在不同時(shí)刻出現(xiàn)在信號線上。
圖1：RS-485總線結(jié)構(gòu)(左)與半雙工總線結(jié)構(gòu)(右)。
信號電平
RS-485驅(qū)動(dòng)器必需在54的負(fù)載上提供最小1.5V的差分輸出，而RS-485接收器則必需能檢測到最小為200mv的差分輸入(見圖2)。這兩個(gè)值為可靠數(shù)據(jù)傳輸提供了足夠的裕度，即便信號經(jīng)過線纜和連接器發(fā)生嚴(yán)重衰減時(shí)亦如此。而穩(wěn)健性正是RS-485適用于噪聲環(huán)境的長距離聯(lián)網(wǎng)的主要原因。
圖2：RS-485規(guī)定的最小總線信號電平
在雙絞線上傳送差分信號為RS-485應(yīng)用帶來了很大好處。這是因?yàn)橥獠吭肼曉串a(chǎn)生的噪聲總是等量耦合進(jìn)兩根信號線中，屬于共模噪聲，而這能在差分接收器的輸入處就被抑制掉。
工業(yè)用RS-485線纜是特性阻抗為120和22AWG的塑封非屏蔽雙絞線。圖3所示為一對用于半雙工網(wǎng)絡(luò)的UTP線纜的橫截面。
圖3：RS-485通信線纜示例
總線端接與線頭長度
數(shù)據(jù)傳輸線應(yīng)進(jìn)行端接，而且線頭應(yīng)盡可能短，以避免傳輸線上發(fā)生信號反射。良好的端接要求終端電阻RT與傳輸線線纜的特征阻抗Z0匹配。RS-485建議采用Z0為120的線纜，因此通常每根線纜末端都采用120的電阻進(jìn)行端接。
圖4：利用共模噪聲濾波器對RS-485進(jìn)行端接
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