采用ADM2483的隔離RS-485中繼器設(shè)計(jì)

在工業(yè)控制等環(huán)境中，常會(huì)有電氣噪聲干擾傳輸線路。RS-485收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，具有抑制共模干擾的能力，且設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，能夠進(jìn)行長(zhǎng)距離通信，因而得到了廣泛的運(yùn)用。但由于雙絞線上的電平損耗，使得RS-485收發(fā)器的最大傳輸距離約為1200m，要進(jìn)行更遠(yuǎn)距離的傳輸則需要使用中繼器。

　　本設(shè)計(jì)電路簡(jiǎn)單，能適應(yīng)不同的波特率，且能夠自動(dòng)收發(fā)及信號(hào)隔離保護(hù)。其具體電路如下圖所示。

圖1，采用ADM2483構(gòu)成的隔離RS-485中繼器

　　本設(shè)計(jì)中采用了ADI公司基于iCoupler磁耦隔離技術(shù)的RS-485收發(fā)器——ADM2483，該芯片內(nèi)部集成有三路數(shù)字信號(hào)隔離通道以及一個(gè)低功耗RS-485收發(fā)器。該芯片是本方案實(shí)現(xiàn)隔離的關(guān)鍵。ADM2483隔離電壓為2.5KV，信號(hào)傳輸速率500Kbps，總線可掛載256個(gè)節(jié)點(diǎn)。

　　硬件電路

　　ADM2483是隔離RS-485收發(fā)器，因此需要隔離電源模塊供電，這里我們選用5V輸入，5V輸出的電源隔離模塊為485中繼器兩邊電路供電。其中，ADM2483的邏輯輸入端與ADM4851方向的電路使用同一5V電源VDD1，ADM2483的總線端使用隔離電源模塊輸出的5V電源VDD2，兩邊電路不可共地，以保證電路的隔離。

　　RS-485信號(hào)的收發(fā)由74HC123控制，74HC123，非觸發(fā)狀態(tài)下Q端是低電平，兩個(gè)RS-485收發(fā)器都處于接收狀態(tài)。

　　RS-485收發(fā)器的空閑狀態(tài)是高電平，在任一方RS-485接收器收到數(shù)據(jù)時(shí)，起始位的從1到0的變化觸發(fā)單穩(wěn)振蕩器的Q端變?yōu)楦唠娖?，使另一方?85中的發(fā)送器處于工作狀態(tài)；同時(shí)，74HC123的復(fù)位端的低電平清除另一振蕩器的Q端，保證接收數(shù)據(jù)的RS-485中發(fā)送器處于關(guān)閉狀態(tài)，消除了同時(shí)向相反方向傳輸數(shù)據(jù)的可能性。

　　由于此設(shè)計(jì)只有在傳輸?shù)碗娖綌?shù)據(jù)位時(shí)，輸出端RS-485收發(fā)器的輸出使能才打開，并輸出低電平。當(dāng)傳輸高電平數(shù)據(jù)位時(shí)，輸出端RS-485收發(fā)器的輸出使能關(guān)閉，RS-485收發(fā)器的輸出狀態(tài)為高阻。因此，在RS-485收發(fā)器的總線端需加上拉、下拉電阻和匹配電阻構(gòu)成的偏置電路，當(dāng)輸出為高阻狀態(tài)時(shí)，在匹配電阻上形成表示高電平的差分信號(hào)輸出。

　　當(dāng)中繼器處于空閑狀態(tài)時(shí)，中繼器兩端的收發(fā)器均處于接收狀態(tài)。為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_和較高的速度，應(yīng)調(diào)整外接的R、C數(shù)值，使產(chǎn)生的脈沖寬度略大于1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間。

　　電阻、電容

　　考慮到電路的特殊情況，如其中一分節(jié)點(diǎn)485收發(fā)器被擊穿短路，為防止總線中其它分節(jié)點(diǎn)的通信收到影響，在485收發(fā)器的輸出端串聯(lián)了R1、R2、R6、R7四個(gè)20歐左右的電阻。這樣本機(jī)的硬件故障就不會(huì)使整個(gè)總線通信受到影響。

　　R4、R9為485雙絞線的終端匹配電阻，典型值約為120歐，加入終端匹配電阻，以減少線路上傳輸信號(hào)的反射。

　　由于485收發(fā)器采用差分信號(hào)傳輸，為了確保輸出信號(hào)的確定性，則需要在485收發(fā)器的輸出端加入上拉及下拉電阻。R3、R8為上拉電阻，R5、R10為下拉電阻。

　　R15為PV引腳的上拉電阻，PV腳是ADM2483的電源監(jiān)控腳，當(dāng)此引腳電平高于2.0V，芯片工作，低于2.0V時(shí)，芯片不工作。此引腳可外接電源監(jiān)控芯片，若不使用，則可接10K的上拉電阻保持高電平。

　　電容C3、C4為ADM2483的去耦電容。

　　在74HC123電路中，R12、R14用來(lái)確定觸發(fā)輸入腳A的輸入狀態(tài)。R11、C1及R13、C2組成的RC電路，用來(lái)調(diào)整此隔離型485中繼器的傳輸速率。

　　此電路為隔離型485中繼器的參考設(shè)計(jì)電路，具體的應(yīng)用可根據(jù)需要修改調(diào)整。