摘要：RS-485總線在工業(yè)現(xiàn)場被廣泛應(yīng)用,，現(xiàn)場可能存在高等級的靜電或浪涌，工程師通常會使用氣體放電管和TVS管搭建防護(hù)電路,，但該電路的結(jié)電容較高，應(yīng)用不當(dāng)將會影響總線通訊,。本文將為大家介紹一種低結(jié)電容的外圍電路,。

　　1、常用RS-485保護(hù)電路

　　圖 1  保護(hù)電路1

　　如圖 1所示的保護(hù)電路,，氣體放電管將接口處的大部分浪涌電流泄放,，共模電感濾除共模信號的干擾，TVS進(jìn)一步降低氣體放電管后的殘壓，從而保護(hù)后級電路,。RSM485ECHT模塊應(yīng)用圖 1所示保護(hù)電路可以達(dá)到接觸靜電±8kV,，共模浪涌±4kV，差模浪涌±2kV,，滿足大部分工業(yè)現(xiàn)場對RS-485節(jié)點(diǎn)靜電和浪涌等級的要求,。

　　圖 1所示保護(hù)電路雖然保護(hù)能力較強(qiáng)，但其結(jié)電容較大,， A-RGND或B-RGND結(jié)電容為2.5nF左右,，當(dāng)總線上有較多節(jié)點(diǎn)均使用圖 1保護(hù)電路進(jìn)行組網(wǎng)時，總線的電容量較大,，信號反射以及信號邊沿趨于平緩使信號質(zhì)量變差,，甚至?xí)?dǎo)致通信異常。

　　2,、總線電容導(dǎo)致的信號反射問題

　　當(dāng)信號在通信線上傳輸，到達(dá)RS-485節(jié)點(diǎn)上的保護(hù)電路時,，保護(hù)電路的結(jié)電容使信號受到的瞬時阻抗發(fā)生變化,，一部分信號將被反射，另一部分發(fā)生失真并繼續(xù)傳播下去,。

　　圖 2所示為RSM485ECHT單節(jié)點(diǎn)發(fā)送波形,，圖 3為RS-485總線接6個保護(hù)電路的示意圖，每個節(jié)點(diǎn)之間的距離在30cm左右,，使用雙絞線手拉手連接,，圖 4和圖 5分別為在總線上接6個圖 1所示電路的波形測試點(diǎn)1和波形測試點(diǎn)6（圖 3中標(biāo)注的位置）的波形，波形的上升/下降時間變長,，并且波形測試點(diǎn)1波形變成了臺階形狀,。

                           圖 2  RSM485ECHT單節(jié)點(diǎn)RS-485接口差分波形

                              圖 3  總線接6個保護(hù)電路連接示意圖

                              圖 4  RSM485ECHT接6個保護(hù)電路波形測試點(diǎn)1波形

　                     　圖 5  RSM485ECHT接6個保護(hù)電路波形測試點(diǎn)6波形

　　RSM485ECHT的RS-485接口驅(qū)動能力較強(qiáng)，如下為使用相同測試條件測試市場上常用的RS-485收發(fā)器芯片測試波形,，可以看出其波形已被嚴(yán)重干擾,，且反射波形已到達(dá)RS-485芯片門限電平附近，有可能引起通信異常,。因此在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)選擇驅(qū)動能力較強(qiáng)的收發(fā)器,。

                         圖 6  某RS-485收發(fā)器接6個保護(hù)電路波形測試點(diǎn)1波形

　                      　圖 7  某RS-485收發(fā)器接6個保護(hù)電路波形測試點(diǎn)6波形

　　3、低結(jié)電容保護(hù)電路

　　當(dāng)通信節(jié)點(diǎn)數(shù)較多,，可以使用如圖 8所示保護(hù)電路,，其A-RGND或B-RGND的結(jié)電容僅為20pF，雖然TVS結(jié)電容較大,，但普通二極管結(jié)電容非常小,，TVS與普通二極管的結(jié)電容為串聯(lián)關(guān)系，因此可以減小保護(hù)電路的結(jié)電容,。使用圖 8進(jìn)行圖 3所示的組網(wǎng),，測試點(diǎn)1的波形如圖 9所示,，測試點(diǎn)6波形如圖 10所示，波形基本未發(fā)生變化,。

                                圖 8  保護(hù)電路2（低結(jié)電容）

                          圖 9  RSM485ECHT接6個保護(hù)電路2波形測試點(diǎn)1波形

　　                          圖 10  RSM485ECHT接6個保護(hù)電路2波形測試點(diǎn)6波形

　　4,、總結(jié)

　　總線上掛載的保護(hù)電路會使信號受到的瞬時阻抗發(fā)生變化，導(dǎo)致信號反射,，當(dāng)總線上的節(jié)點(diǎn)數(shù)較多,，總線的電容量較大，會對總線波形造成干擾,，影響通信信號質(zhì)量,，因此為減小保護(hù)電路對總線通信的影響，在實(shí)際應(yīng)用可以選擇驅(qū)動能力較強(qiáng)的收發(fā)器,，并且保護(hù)電路若使用圖 1所示保護(hù)電路,，應(yīng)選擇低結(jié)電容TVS，也可選擇使用如圖 8所示的低結(jié)電容保護(hù)電路,。