RS485工业接口的设计应用指南遵义

RS-485工业接口的设计应用指南

RS-485工业接口的设计应用指南 2011： 作为上世纪80处，从而使驱动器输出信号失真。要确保总线上任何一处输出驱动器送出的信号在第一次信号转换过程中，到达接收器时均达到有效输入电平，就要求总线节点之间只相隔最小间距，约可按下式计算：

其中CL为集总负载电容，C为传输媒介(线缆或PCB走线)单位长度的电容。上式给出的是最小器件间距与分布媒介和集总负载电阻的函数关系，图7将这种关系图形化了。

图7：最小节点间距与器件和传输媒介容抗的关系。

负载电容包括线路总线管脚的电容、连接器的接触电容、印制电路板的走线电容、保护器件的电容，当总线至收发器(收发器的线头)之间的电距离较短时还包括任何其他与干线相连的物理连接带来的电容。接地与隔离远程数据连接通常存在很大的地电位差(GDP)，该电位差到了发送器的输出上就成了共模噪声。如果这种噪声过大，就可能超过接收器的输入共模噪声容限，从而对器件造成损坏。因此，不建议依靠本地接地作为电流回流的可靠路径(见图8a)。也不建议直接用地线连接远程地，(见图8b)因为这可能会引发很大的地回路电流，耦合到数据线之中成为共模噪声。像RS-485建议的那样通过在接地通路上插入电阻来减小回路电流也只解决了一半问题。一个大接地回路的存在就使数据链路对回路中其他地方产生的噪声非常敏感。因此，通过这种方式仍无法建立一个可靠的数据链路(见图8c)。

图8：需要注意的设计缺陷a) GPD过高； b) 回路电流过大； c)减小回路电流，但过大的接地环路仍会导致电路对感应噪声高度敏感。

建立可靠的长距离数据链路的最可靠的方法是通过绝缘隔离。采用该方法时，总线收发器的信号线和电源线与本地信号与电源是相互隔离的。电源隔离器，例如隔离型DC/DC变换器、和数字容性隔离器等信号隔离器均能阻止电流在远程系统的接地之间流通，从而避免创造这样的电流回路。图9给出的是多个隔离型收发器的详细连接。所有收发器中除了一个以外其他均通过隔离连接到总线，图中唯一一个未隔离的收发器为整个总线提供单一地参考。

图9：多个现场总线收发器位置与单一地参考的隔离

本文小结虽不能说是非常完整，但本文的目标是涵盖RS-485系统设计的所有主要问题。尽管关于这一主题有大量的技术文献，但本文旨在为新接触RS-485的系统设计师们提供一个详尽的设计指南。按照本文讨论的方法，并参考一些详细的应用报告，可以帮助设计师们在最短时间内完成一个可靠的符合RS-485标准的系统设计。德州仪器公司的RS-485收发器产品十分丰富，涵盖范围也很广。器件特性包括低EMI、低功率(1/8UL)、高ESD保护(从16kV到30kV)，以及针对开路、短路和总线空闲条件的全套故障保险功能。对于需要隔离的远距离应用，德州仪器的产品线还扩展到单片双隔离器、三隔离器和4隔离器版本的单向和双向数字隔离器(从DC到150Mbps)，以及隔离型DC/DC变换器(带3V到5V整流输出)，以为隔离栅两端同时提供电源。(end)

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