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