RS-485详解(二)

故障安全(Fail-Safe)
总线空闲期间,没有器件驱动总线,接收器输出处于未定义状态。这会导致UART上接收到随机数据,进而影响无效起始位或帧错误。为了解决该问题,可以在总线上放置上拉下拉电阻进行偏置,具体上下拉电阻大小选择请参考RS-485 偏置上下拉电阻阻值,如下图所示:
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R1和R2计算如下(假设RT=120Ω):

R1=R2=R
VIA-VIB ≥ 200mV
VIA-VIB = RT*VCC / (2R+RT) = 200mV
if VCC = 5V,then R = 1440Ω
if VCC = 3V,then R = 960Ω

如果R值有较低值(VIA-VIB>200mV),系统有更大的噪声裕量。当然上下拉电阻越大会导致更大的DC电流偏置,还会增加Tx负载,使得节点数量减少。有关总线状态和差分输入电压图形如下图所示:

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真故障安全接收器(Ture Fail-Safe Receivers)

新一代RS-485接收器经过改进,使差分输入阈值电压从±200mV调整至-200mV和-30mV,这样就可以省去使用上下拉电阻。在总线空闲期间,VIA-VIB=0(大于-30mV)导致接收器输出处于高电平(RO=1),处于确定状态。

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隔离

RS-485通常使用较长链路,这会引起总线上不同节点的地电平略有不同,当有较大地电势差时会以共模干扰的形式叠加到传输线上。如果叠加的干扰信号超出接收器输入共模范围,依靠本地接地作为电流回路是很危险的,最好的解决方式是使用信号和电源隔离来实现健壮的长距离传输,下图是ADI ADM2485隔离RS-485芯片连线示意图:

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ESD保护

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在工业应用中,雷击、电源波动、静电放电会产生较大的瞬变电压对RS-485收发器造成损害。以下ESD保护、EFT保护和浪涌保护技术规范适用于RS-485应用:

使用外部钳位器件(比如TVS二极管),保护程度可进一步提升。在RS-485应用中,TVS是将总线上的电压钳位到RS-485收发器的共模电压范围(-7–12V)。一些TVS器件专门为RS-485Y应用设计。对于更高的电源瞬变,可在受保护器件与输入引脚之间增加电阻RS(10-20Ω)来加强保护。
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参考

  1. RS-485 - wikipedia
  2. RS-485/RS-422 Circuit Implementation Guide
  3. RS-485 收发器教程
  4. The RS-485 Design Guide

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转载自blog.csdn.net/sternlycore/article/details/86524836
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