《電子技術(shù)應(yīng)用》
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RS-485應(yīng)用設(shè)計(jì)參考

2016-04-06
來源:ZLG致遠(yuǎn)電子

  如今幾乎所有的電子產(chǎn)品都帶有通信接口,。從最初的數(shù)據(jù)模擬信號到后來的RS-232,在到我們今天要談到的RS-485接口,,各種無線接口等,。作為一個(gè)電子工程師,比較基礎(chǔ)也有廣泛應(yīng)用基礎(chǔ)的RS-485幾乎成為必學(xué)的內(nèi)容,。如何快速而有效的解決RS-485電路呢,?

  RS-485標(biāo)準(zhǔn)

  RS-485的標(biāo)準(zhǔn)全稱為TIAA/EIA-485串行通訊標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)通訊采用差分線號傳輸方式,,也稱作平衡傳輸,,使用一對雙絞線,將其中一線定義為A,,另一線定義為B,,如下圖:

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  通常情況下,發(fā)送驅(qū)動器A,、B之間的正電平在+2~+6V,,是一個(gè)邏輯狀態(tài),負(fù)電平在-2~6V,,是另一個(gè)邏輯狀態(tài),。另有一個(gè)信號地C,在RS-485中還有一“使能”端,,而在RS-422中這是可用可不用的,。“使能”端是用于控制發(fā)送驅(qū)動器與傳輸線的切斷與連接,。當(dāng)“使能”端起作用時(shí),,發(fā)送驅(qū)動器處于高阻狀態(tài),稱作“第三態(tài)”,,即它是有別于邏輯“1”與“0”的第三態(tài),。

  接收器也作與發(fā)送端相對的規(guī)定,收,、發(fā)端通過平衡雙絞線將AA與BB對應(yīng)相連,,當(dāng)在收端AB之間有大于+200mV的電平時(shí),輸出正邏輯電平,,小于-200mV時(shí),,輸出負(fù)邏輯電平。接收器接收平衡線上的電平范圍通常在200mV至6V之間。

  RS-485注意事項(xiàng)

  1,、RS485網(wǎng)絡(luò)安裝

  RS485網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/a>一般采用終端匹配的總線型結(jié)構(gòu),,不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。主要是為了降低反射信號(尤其是在節(jié)點(diǎn)處及總線阻抗不連續(xù)點(diǎn)),,不會影響信號質(zhì)量,。

  2、RS485終端匹配

  對RS-422與RS-485總線網(wǎng)絡(luò)一般要使用終接電阻進(jìn)行匹配,。但在短距離與低速率下可以不用考慮終端匹配,。

  一般終端匹配采用終接電阻方法,終接電阻一般在RS-485網(wǎng)絡(luò)中取120Ω,。相當(dāng)于電纜特性阻抗的電阻,。這種匹配方法簡單有效,但匹配電阻要消耗較大功率,,對于功耗限制比較嚴(yán)格的系統(tǒng)不太適合,。

  另外一種比較省電的匹配方式是RC匹配。利用一只電容C隔斷直流成分可以節(jié)省大部分功率,。但電容C的取值是個(gè)難點(diǎn),,需要在功耗和匹配質(zhì)量間進(jìn)行折衷。

  還有一種采用二極管的匹配方法,。這種方案雖未實(shí)現(xiàn)真正的“匹配”,,但它利用二極管的鉗位作用能迅速削弱反射信號,達(dá)到改善信號質(zhì)量的目的,。節(jié)能效果顯著,。

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  3、RS-485接地問題

  電子系統(tǒng)的接地是很重要的,,RS-485傳輸網(wǎng)絡(luò)的接地同樣也是很重要的,,因?yàn)榻拥叵到y(tǒng)不合理會影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性,主要存在兩大隱患:共模干擾和EMI,。

  共模干擾:RS-485接口采用差分方式傳輸信號方式且收發(fā)器有一定的共模電壓范圍,,如RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7~+12V,只有滿足上述條件,,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)才能正常工作,。如下圖,因地電位差導(dǎo)致的共模干擾:

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  電磁輻射(EMI)問題:驅(qū)動器輸出信號中的共模部分需要一個(gè)返回通路,。如果沒有一

  個(gè)低阻的返回通道(信號地)就會以輻射的形式返回源端,,整個(gè)總線就會像一個(gè)巨大的天

  線向外輻射電磁波

  應(yīng)對措施:

  若干擾源內(nèi)阻不是非常小,可以考慮在接地線上加限流電阻限制干擾電流,。

  采用浮地技術(shù),,隔斷接地環(huán)路,。

  采用隔離接口,。

  4,、RS-485瞬態(tài)保護(hù)

  前面提到的接地措施只對低頻率的共模干擾有保護(hù)作用。對于頻率很高的瞬態(tài)干擾就無能為力了,,因?yàn)橐€電感的作用,,對于高頻瞬態(tài)干擾來講,接地線實(shí)際等同于開路,。這樣的瞬態(tài)干擾可能會有成百上千伏的電壓,。但持續(xù)時(shí)間很短。如果不加以適當(dāng)防護(hù)就會損壞接口,。對于這種瞬態(tài)干擾可以采用隔離或旁路的方法加以防護(hù),。

  整體解決方案

  以上是在設(shè)計(jì)RS485主要考慮的幾個(gè)部分,但實(shí)際設(shè)計(jì)中還有很多不可控因素,。為了幫助工程師在設(shè)計(jì)中免除這些煩惱,,廣州致遠(yuǎn)電子從03年起就專門推出了集成隔離,電源,,總線保護(hù)于一體的RS485隔離收發(fā)模塊,,先后推出了系列隔離RS-485收發(fā)器,如RSM485CHT,、RSM3485CT,、RSM485ECHT、RSM485E等產(chǎn)品,,應(yīng)用隔離RSM485產(chǎn)品,,除可消除地環(huán)路的電勢差影響、有效抵御共模干擾外,,也有效保護(hù)了MCU端的電路在強(qiáng)干擾環(huán)境中,,大大降低了被干擾和損壞的概率,并以模塊化的設(shè)計(jì),、可靠性的應(yīng)用和具有競爭力的價(jià)格,,幫助使用者降低整體的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)和采購成本。

  RSM系列隔離RS-485收發(fā)器,,符合RoHS環(huán)保認(rèn)證,,傳導(dǎo)、輻射符合EN55022限值,,ESD接觸放電4KV,、空氣放電8KV,EFT信號端口4KV,、電源端口浪涌測試 1KV,、信號端口2KV,。

  1、型號列表:

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  2,、典型連接電路:

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  3,、EMC特性測試:

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  4、模塊實(shí)物圖及尺寸:

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