RS-485自收發(fā)電路的參考設計

　RS-485標準在工業(yè)控制、電力通訊、智能儀表等領(lǐng)域中使用廣泛。但是，在工業(yè)控制等現場(chǎng)環(huán)境中，情況復雜，常會(huì )有電氣噪聲干擾傳輸線(xiàn)路；在多系統互聯(lián)時(shí)，不同系統的地之間會(huì )存在電位差，形成接地環(huán)路，會(huì )干擾整個(gè)系統，嚴重時(shí)會(huì )造成系統的災難性損毀；還可能存在損壞設備或危害人員的潛在電流浪涌等高電壓或大電流。因此，對RS-485接口的隔離是非常有必要的。

　　ADM2483是一款集成了信號通道隔離和RS-485收發(fā)器的芯片。以單芯片實(shí)現了對RS-485接口的隔離，電路連接簡(jiǎn)單，設計方便，性能上遠高于繁瑣的光耦隔離485電路設計。在某些系統應用中，由于I/O口數量有限，因此我們希望半雙工的RS-485收發(fā)器能夠實(shí)現自收發(fā)功能，以節省用于控制RE與DE的兩路I/O端口。目前，實(shí)現這一功能的主流方案是采用74HC14芯片。下面，我們采用74HC14與ADM2483實(shí)現RS-485接口的信號隔離自收發(fā)設計。

　　硬件電路

　　隔離RS-485接口電路

　　之前我們經(jīng)常采用的485接口隔離電路是利用三個(gè)光耦隔離收發(fā)及控制信號，加上485收發(fā)器共需要4片IC，且采用光耦隔離需要限流及輸出上拉電阻，必要時(shí)還會(huì )使用三極管驅動(dòng)。設計電路繁瑣，耗費時(shí)間長(cháng)，如果沒(méi)有之前使用光耦的經(jīng)驗，那么在選用光耦限流及輸出上拉電阻方面會(huì )耗費很多不必要的時(shí)間；且光耦的輸出信號上升時(shí)間較長(cháng)，在與數字I/O端口相接時(shí)，需另加施密特整形才能保證信號的波形符合標準，如在FPGA、DSP等系統中的應用。

　　ADM2483是內部集成了磁隔離通道和485收發(fā)器的芯片，內部集成的磁隔離通道原理與光耦不同，在輸入輸出端分別有編碼解碼電路和施密特整形電路，確保了輸出波形的質(zhì)量。且磁隔離功耗僅為光耦的1/10，傳輸延時(shí)為ns級，從直流到高速信號的傳輸都具有超越光耦的性能優(yōu)勢。內部集成的低功耗485收發(fā)器，信號傳輸速率可達500Kbps，后端總線(xiàn)可支持掛載256個(gè)節點(diǎn)。具有真失效保護、電源監控以及熱關(guān)斷功能。

　　要實(shí)現隔離RS-485接口的電路設計只需在A(yíng)DM2483的電源與地之間接一個(gè)104的去耦電容即可。當然，DC-DC隔離電源是必不可少的。其電路連接如下圖：

　　RS-485標準在工業(yè)控制、電力通訊、智能儀表等領(lǐng)域中使用廣泛。但是，在工業(yè)控制等現場(chǎng)環(huán)境中，情況復雜，常會(huì )有電氣噪聲干擾傳輸線(xiàn)路；在多系統互聯(lián)時(shí)，不同系統的地之間會(huì )存在電位差，形成接地環(huán)路，會(huì )干擾整個(gè)系統，嚴重時(shí)會(huì )造成系統的災難性損毀；還可能存在損壞設備或危害人員的潛在電流浪涌等高電壓或大電流。因此，對RS-485接口的隔離是非常有必要的。

　　ADM2483是一款集成了信號通道隔離和RS-485收發(fā)器的芯片。以單芯片實(shí)現了對RS-485接口的隔離，電路連接簡(jiǎn)單，設計方便，性能上遠高于繁瑣的光耦隔離485電路設計。在某些系統應用中，由于I/O口數量有限，因此我們希望半雙工的RS-485收發(fā)器能夠實(shí)現自收發(fā)功能，以節省用于控制RE與DE的兩路I/O端口。目前，實(shí)現這一功能的主流方案是采用74HC14芯片。下面，我們采用74HC14與ADM2483實(shí)現RS-485接口的信號隔離自收發(fā)設計。

　　硬件電路

　　隔離RS-485接口電路

　　之前我們經(jīng)常采用的485接口隔離電路是利用三個(gè)光耦隔離收發(fā)及控制信號，加上485收發(fā)器共需要4片IC，且采用光耦隔離需要限流及輸出上拉電阻，必要時(shí)還會(huì )使用三極管驅動(dòng)。設計電路繁瑣，耗費時(shí)間長(cháng)，如果沒(méi)有之前使用光耦的經(jīng)驗，那么在選用光耦限流及輸出上拉電阻方面會(huì )耗費很多不必要的時(shí)間；且光耦的輸出信號上升時(shí)間較長(cháng)，在與數字I/O端口相接時(shí)，需另加施密特整形才能保證信號的波形符合標準，如在FPGA、DSP等系統中的應用。

　　ADM2483是內部集成了磁隔離通道和485收發(fā)器的芯片，內部集成的磁隔離通道原理與光耦不同，在輸入輸出端分別有編碼解碼電路和施密特整形電路，確保了輸出波形的質(zhì)量。且磁隔離功耗僅為光耦的1/10，傳輸延時(shí)為ns級，從直流到高速信號的傳輸都具有超越光耦的性能優(yōu)勢。內部集成的低功耗485收發(fā)器，信號傳輸速率可達500Kbps，后端總線(xiàn)可支持掛載256個(gè)節點(diǎn)。具有真失效保護、電源監控以及熱關(guān)斷功能。

　　要實(shí)現隔離RS-485接口的電路設計只需在A(yíng)DM2483的電源與地之間接一個(gè)104的去耦電容即可。當然，DC-DC隔離電源是必不可少的。其電路連接如下圖：