RS-485工業(yè)接口的設(shè)計(jì)應(yīng)用指南
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圖7：最小節(jié)點(diǎn)間距與器件和傳輸媒介容抗的關(guān)系。
接地與隔離
遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)連接通常存在很大的地電位差(GDP)，該電位差到了發(fā)送器的輸出上就成了共模噪聲。如果這種噪聲過大，就可能超過接收器的輸入共模噪聲容限，從而對(duì)器件造成損壞。因此，不建議依靠本地接地作為電流回流的可靠路徑(見圖8a)。也不建議直接用地線連接遠(yuǎn)程地，(見圖8b)因?yàn)檫@可能會(huì)引發(fā)很大的地回路電流，耦合到數(shù)據(jù)線之中成為共模噪聲。像RS-485建議的那樣通過在接地通路上插入電阻來(lái)減小回路電流也只解決了一半問題。一個(gè)大接地回路的存在就使數(shù)據(jù)鏈路對(duì)回路中其他地方產(chǎn)生的噪聲非常敏感。因此，通過這種方式仍無(wú)法建立一個(gè)可靠的數(shù)據(jù)鏈路(見圖8c)。
圖8：需要注意的設(shè)計(jì)缺陷
a) GPD過高； b) 回路電流過大； c)減小回路電流，但過大的接地環(huán)路仍會(huì)導(dǎo)致電路對(duì)感應(yīng)噪聲高度敏感。
電源隔離器，例如隔離型DC/DC變換器、和數(shù)字容性隔離器等信號(hào)隔離器均能阻止電流在遠(yuǎn)程系統(tǒng)的接地之間流通，從而避免創(chuàng)造這樣的電流回路。
圖9給出的是多個(gè)隔離型收發(fā)器的詳細(xì)連接。所有收發(fā)器中除了一個(gè)以外其他均通過隔離連接到總線，圖中唯一一個(gè)未隔離的收發(fā)器為整個(gè)總線提供單一地參考。
圖9：多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線收發(fā)器位置與單一地參考的隔離
雖不能說是非常完整，但本文的目標(biāo)是涵蓋RS-485系統(tǒng)設(shè)計(jì)的所有主要問題。盡管關(guān)于這一主題有大量的技術(shù)文獻(xiàn)，但本文旨在為新接觸RS-485的系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們提供一個(gè)詳盡的設(shè)計(jì)指南。
按照本文討論的方法，并參考一些詳細(xì)的應(yīng)用報(bào)告，可以幫助設(shè)計(jì)師們?cè)谧疃虝r(shí)間內(nèi)完成一個(gè)可靠的符合RS-485標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
德州儀器公司的RS-485收發(fā)器產(chǎn)品十分豐富，涵蓋范圍也很廣。器件特性包括低EMI、低功率(1/8UL)、高ESD保護(hù)(從16kV到30kV)，以及針對(duì)開路、短路和總線空閑條件的全套故障保險(xiǎn)功能。對(duì)于需要隔離的遠(yuǎn)距離應(yīng)用，德州儀器的產(chǎn)品線還擴(kuò)展到單片雙隔離器、三隔離器和4隔離器版本的單向和雙向數(shù)字隔離器(從DC到150Mbps)，以及隔離型DC/DC變換器(帶3V到5V整流輸出)，以為隔離柵兩端同時(shí)提供電源。(end)
評(píng)論