3、端接電阻
RS-485數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式,信號(hào)在轉(zhuǎn)換期間和轉(zhuǎn)換之后會(huì)發(fā)生反射。數(shù)據(jù)的傳輸速率較低或者通訊距離較近時(shí),反射持續(xù)時(shí)間較短,對(duì)接收的邏輯電平?jīng)]有影響,可以不用終端匹配。相反,如果數(shù)據(jù)的傳輸速率高或者通訊距離較遠(yuǎn)時(shí),反射持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),則需要對(duì)總線進(jìn)行終端匹配。
那么究竟在怎樣的數(shù)據(jù)速率和電纜長(zhǎng)度時(shí)需要進(jìn)行總線匹配呢?一條經(jīng)驗(yàn)性的原則是:當(dāng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換時(shí)間(上升或下降時(shí)間)超過電信號(hào)沿總線單向傳輸所需時(shí)間的3倍以上時(shí)無(wú)需進(jìn)行終端匹配。
終端匹配有以下兩種方案:
a、電阻匹配,在RS-485總線電纜的始端和末端都并接終端電阻。端接電阻取120Ω,與雙絞線電纜特性阻抗匹配。該方案比較簡(jiǎn)單,目前最為普遍。如圖4所示。該方案的弊端在于,匹配電阻對(duì)功率消耗較大,不太適合對(duì)功耗限制比較嚴(yán)格的系統(tǒng)。


圖4:端接電阻示意圖[!--empirenews.page--]

b、RC匹配,在總線直接串聯(lián)一個(gè)電阻和電容。容值的選取與信號(hào)的傳輸速率有關(guān),電路連接方式如圖5。由于電容的存在,減少了大部分的功率損耗,同時(shí)也影響了信號(hào)的傳輸速率。因此,容值的選取就顯得比較關(guān)鍵。


圖5:RC匹配示意圖

4、故障保護(hù)
RS-485網(wǎng)絡(luò)中,當(dāng)所有的收發(fā)器都工作在接收模式時(shí),總線處于空閑狀態(tài)。此時(shí)總線上的差分電壓VA-VB=0,接收器輸出處于未定義狀態(tài),從而導(dǎo)致UART接收錯(cuò)誤信息。除此之外,總線的斷路、短路故障,都會(huì)造成UART上接收到錯(cuò)誤信息。為了避免出現(xiàn)以上錯(cuò)誤,在總線上放置上、下拉電阻。圖6為總線偏置電路。電阻R1、R2的選擇可根據(jù)下列計(jì)算方法得出,R1=R2=R,RT=120Ω(由于總線上終端和起始端各有1個(gè)120Ω終端電阻,所以RT0取值60Ω),VA-VB=Vcc*RT/(2R+RT0),應(yīng)滿足VA-VB>200mV,低壓傳輸時(shí),取Vcc=3.3V,那么R=465Ω。


圖6:總線偏置電路

5、瞬態(tài)保護(hù)
實(shí)際應(yīng)用中,RS-485總線上經(jīng)常會(huì)遇到雷擊、靜電、電源波動(dòng)等情況,由于傳輸線對(duì)高頻信號(hào)相當(dāng)于電感,因此對(duì)于高頻瞬態(tài)干擾,接地線等同于開路。瞬態(tài)干擾雖然持續(xù)時(shí)間短暫,但可能會(huì)有成百上千伏的電壓。一般在切換大功率感性負(fù)載如電機(jī)、變壓器、繼電器等或閃電過程中都會(huì)產(chǎn)生幅度很高的瞬態(tài)干擾,如果不加以適當(dāng)防護(hù)可能會(huì)引起通信接口器件的損壞。通常情況下,會(huì)采取旁路保護(hù)方法,如圖7所示。


圖7:偏置保護(hù)電路

由于旁路保護(hù)方法是將瞬變能量釋放到地回路,因此必須要有良好的接地。對(duì)于高速信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸,應(yīng)考慮保護(hù)器件容值和線路間容值對(duì)信號(hào)延時(shí)的影響。