關(guān)于485總線(xiàn)的接地問(wèn)題

在RS485總線(xiàn)的應用中，如果簡(jiǎn)單地只用一對雙絞線(xiàn)將各個(gè)接口的“A”、“B”端連接起來(lái)，而忽略了信號地的互連，這種連接方法在許多場(chǎng)合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，這有下面二個(gè)原因：
1．共模干擾問(wèn)題：RS485總線(xiàn)雖采用差分方式傳輸信號，似乎并不需要相對于某個(gè)參照點(diǎn)來(lái)判定信號，系統只需檢測兩線(xiàn)之間的電位差就可以了，但有人往往忽視了任何485接口IC總有一定的共模電壓承受范圍，如一般的-7～+12V，只有滿(mǎn)足這個(gè)條件，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )才能正常工作。當網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)路中共模電壓超出此范圍時(shí)就會(huì )影響通信的穩定可靠，甚至損壞接口。比如當發(fā)送器A向接收器B發(fā)送數據時(shí)，發(fā)送器A的輸出共模電壓為VOS，由于兩個(gè)系統具有各自獨立的接地系統，存在著(zhù)地電位差VGPD，那么接收器輸入端的共模電壓VCM就會(huì )達到VCM=VOS+VGPD。RS-485標準規定VOS≤3V，但VGPD可能會(huì )有很大幅度如十幾伏甚至上百伏，且可能伴有強干擾（快速波動(dòng)），致使接收器共模輸入超出正常范圍并在傳輸線(xiàn)路上產(chǎn)生干擾電流，輕則影響正常通信，重則損壞通信接口電路。
2．EMI問(wèn)題：發(fā)送器輸出信號中的共模部分需要一個(gè)返回通路，如沒(méi)有一個(gè)低阻的返回通道（信號地），就會(huì )以輻射的形式返回源端（注意485的交流模型），整個(gè)總線(xiàn)就會(huì )像一個(gè)巨大的天線(xiàn)向外輻射電磁波。
由于上述原因，盡管485采用了差分平衡傳輸方式，但對整個(gè)485網(wǎng)絡(luò )而言，必須有一條低阻的信號地將各個(gè)接口的工作地連接起來(lái)，使共模干擾電壓VGPD被短路。這條信號地可以是額外的一條線(xiàn)（非屏蔽雙絞線(xiàn)），或者是屏蔽雙絞線(xiàn)的屏蔽層。這是最通常的接地方法。
值得注意的是，這種做法僅對高阻型共模干擾有效，由于干擾源內阻大，短接后不會(huì )形成很大的接地環(huán)路電流，對于通信不會(huì )有很大影響。若共模干擾源內阻較低時(shí)，則會(huì )在接地線(xiàn)上形成較大的環(huán)路電流，影響正常通信，這時(shí)應采用下述解決方案：
（1）采用浮地技術(shù)，隔斷接地環(huán)路。這是較常用也是十分有效的一種方法，當共模干擾內阻很小時(shí)上述方法已不能奏效，此時(shí)可以考慮將引入干擾的節點(diǎn)（例如處于惡劣的工作環(huán)境的現場(chǎng)設備）浮置起來(lái)（也就是系統的電路地與機殼或大地隔離），這樣就隔斷了接地環(huán)路，不會(huì )形成很大的環(huán)路電流。
（2）采用隔離接口。有些情況下，出于安全或其它方面的考慮，電路地必須與機殼或大地相連，不能懸浮，這時(shí)可以采用隔離接口來(lái)隔斷接地回路，但是仍然應該有一條地線(xiàn)將隔離側的公共端與其它接口的工作地相連。