RS-485收發(fā)器難題是否讓您輾轉反側，我們知道的都告訴您！

RS-485收發(fā)器相關(guān)問(wèn)題已經(jīng)困擾您許久？別擔心??？本文基于德州儀器在線(xiàn)支持社區E2E?內的常見(jiàn)問(wèn)題提供了一些見(jiàn)解，對于想要了解這一既定通信標準的人來(lái)說(shuō)，相信會(huì )為您提供幫助！

1. 何時(shí)需要在RS-485總線(xiàn)上端接，以及如何正確端接？

RS-485總線(xiàn)端接在許多應用中均很有用，因為此方式有助于提高信號完整性并減少通信問(wèn)題?！岸私印笔侵笇㈦娎|的特征阻抗與端接網(wǎng)絡(luò )匹配，使總線(xiàn)末端的接收器能夠觀(guān)察到最大信號功率。未端接或端接不當的總線(xiàn)將無(wú)法很好的匹配，從而在網(wǎng)絡(luò )末端產(chǎn)生反射，導致整體信號完整性降低。

在網(wǎng)絡(luò )的雙向環(huán)路時(shí)間遠大于信號位時(shí)間時(shí)，無(wú)需終止，因為每次反射到達網(wǎng)絡(luò )末端時(shí)，它們都會(huì )損失能量。但是，對于位時(shí)間基本上不長(cháng)于電纜環(huán)路時(shí)間的應用，為使反射最小化，端接至關(guān)重要。

最基本的端接稱(chēng)為并聯(lián)端接，由單個(gè)電阻組成，如圖1所示。RS-485標準要求標稱(chēng)特性阻抗達到120Ω，因此端接電阻的默認值應為RT = 120Ω。閱讀博文：“ RS-485基礎：什么時(shí)候需要端接，以及如何正確執行。 ”

圖1：具有并聯(lián)端接的RS-485總線(xiàn)

2. 什么是故障安全偏置，如何實(shí)現？

故障安全偏置是確保RS-485接收器不會(huì )因差分輸入電壓而處于不確定狀態(tài)的一種方式。電子工業(yè)聯(lián)盟（EIA）-485標準指出：當差分電壓≥+ 200mV時(shí)，RS-485的輸入閾值是邏輯高；差分電壓≤-200mV時(shí)，RS-485的輸入閾值是邏輯低，從而在高低閾值之間保持400mV的不確定狀態(tài)。

可通過(guò)以下兩種方式實(shí)現故障安全偏置：

●   選擇在接收器中具有內置故障安全輸入閾值的收發(fā)器。

●   添加外部電阻，以在空載總線(xiàn)上產(chǎn)生外部偏置。

兩種方法都可以確?？偩€(xiàn)上的邏輯高狀態(tài)。

3. 如何計算RS-485總線(xiàn)上的最大節點(diǎn)數？

 RS-485 是多點(diǎn)差分總線(xiàn)，意味著(zhù)總線(xiàn)上的所有節點(diǎn)都共享一個(gè)公共傳輸介質(zhì)。隨著(zhù)節點(diǎn)總數增加，每個(gè)驅動(dòng)器上的負載也將隨之增加。

電信行業(yè)協(xié)會(huì )（TIA）/ EIA-485標準創(chuàng )建了一個(gè)假設的單位負載（UL），以幫助計算RS-485總線(xiàn)上的最大節點(diǎn)數。該標準規定：驅動(dòng)器必須能夠在最多32個(gè)單元負載上并行驅動(dòng)至少1.5V差分信號，并在總線(xiàn)的兩端分別連接兩個(gè)120Ω終端電阻。

公式1表示輸入電壓除以漏電電流后最壞情況下的比值來(lái)計算輸入電阻。在確定了節點(diǎn)的輸入電阻后，可使用公式2計算RS-485總線(xiàn)上的最大節點(diǎn)數：

輸入電阻=最大（V_IN/I_leakage）     （1）

節點(diǎn)數= 32 /輸入電阻      （2）

圖2：遠程節點(diǎn)配置：獨立的接地點(diǎn)（a）；直接連接的遠程接地（b）；器件接地和本地系統接地的分離（c）

4. 如何了在恰當時(shí)間需要在節點(diǎn)之間添加一根地線(xiàn)？

設計遠程數據鏈路時(shí)，必須假設存在一些接地電位差。這些電壓會(huì )給發(fā)射機輸出增加共模噪聲Vn。即使總疊加信號處在接收機的輸入共模范圍內，依靠當地的地電位差作為返回電流的可靠路徑也是不安全的。接地電位差（GPD）超出接收器的共模范圍時(shí)（在長(cháng)電纜和大電流負載的情況下經(jīng)常發(fā)生），需要使用適當的接地技術(shù)。

圖2a所示為可能從電氣安裝的不同部分汲取功率的遠程節點(diǎn)。對安裝的任何變動(dòng)（例如在維護工作期間）均可將GPD以至于超出接收器的輸入共模范圍的程度。因此可能會(huì )導致目前正工作的數據鏈路將來(lái)停止運行。

也不建議通過(guò)接地線(xiàn)直接連接遠程接地（圖2b），因為直接連接會(huì )導致大的接地回路電流作為共模噪聲耦合到數據線(xiàn)。

為實(shí)現遠程接地的直接連接，RS-485標準建議通過(guò)插入電阻器將設備接地與本地系統接地分開(kāi)（圖2c）。雖然這種方法降低了環(huán)路電流，但由于存在一個(gè)大接地環(huán)路使數據鏈路對環(huán)路其他地方產(chǎn)生的噪聲保持敏感。因此，尚未建立穩定的數據鏈路。

要在強健的RS-485數據鏈路上遠距離承受高達數千伏的GPD，最佳方法是將總線(xiàn)收發(fā)器的信號和電源線(xiàn)與其本地信號和電源進(jìn)行電流隔離。這種情況下，電源隔離器（例如隔離的DC / DC轉換器）和信號隔離器（例如數字電容隔離器）可防止電流在遠程系統接地之間流動(dòng)，并避免產(chǎn)生電流環(huán)路。

5. RS-485的長(cháng)度與速度建議值是多少？

在額定的數據速率下，最大總線(xiàn)長(cháng)度受限于傳輸線(xiàn)損耗和信號抖動(dòng)。由于在波特率為10％或以上的抖動(dòng)，數據可靠性急劇下降，因此圖3所示為傳統RS-485電纜在信號抖動(dòng)10%的情況下的電纜長(cháng)度與數據速率特性。

在圖3上，標有1號的圓圈代表電纜長(cháng)度較短時(shí)的高數據速率區域。此處，可忽略傳輸線(xiàn)的損耗。數據速率主要取決于驅動(dòng)器的上升時(shí)間。盡管該標準建議使用10 Mbps，但如今的快速接口電路可以高達50 Mbps的數據速率運行。

圖3中的紅色2號代表從短數據線(xiàn)到長(cháng)數據線(xiàn)的過(guò)渡。必須考慮較長(cháng)傳輸線(xiàn)的損耗。因此，隨著(zhù)電纜長(cháng)度的增加，數據速率必須降低。根據經(jīng)驗，線(xiàn)路長(cháng)度[m]與數據速率[bps]的乘積應為107。

紅色的3代表低頻范圍，其中電纜串聯(lián)電阻和線(xiàn)路端接的相互作用會(huì )導致信號衰減。在某個(gè)點(diǎn)，信號的振幅變得比接收機能夠正常檢測到的幅度要?。床怀^(guò)VIT閾值）。

圖3：電纜長(cháng)度與數據速率建議

6. 如何估計RS-485的功耗？

要計算功耗，可將功率分為幾部分。當器件在沒(méi)有外部負載的情況下通電時(shí)，功耗將用于集成電路本身。如果在輸出引腳上增加負載，則驅動(dòng)負載的功率將從器件中抽取。由于RS-485具有差分信號，因此負載通常添加在A(yíng)和B引腳之間。

在圖4中，藍色軌跡，PDic，是器件消耗的功率。對于低數據速率，功耗主要來(lái)自電阻負載（紅色跡線(xiàn)），PDdc。對于高數據速率，需考慮電容性負載的功耗（綠色跡線(xiàn)）PDac。