信號鏈基礎知識:工業(yè)遠距離通信使用的RS232至R

要求遠距離或者在多個(gè)RS-232應用之間實(shí)現RS-232數據傳輸的一些工業(yè)用數據鏈路，通常都使用RS-232到RS-485轉換器。盡管存在高達±13V的高信號擺幅，但RS-232仍然是一種非平衡或單端接口，而且本身極易受噪聲影響。它的總線(xiàn)最大長(cháng)度被限定在20米(60英尺)左右。盡管允許進(jìn)行全雙工數據傳輸(通過(guò)一些單獨的信號導線(xiàn)同時(shí)發(fā)送和接收數據)，但是RS-232并不支持在同一條總線(xiàn)上連接多個(gè)節點(diǎn)。

　　與之形成鮮明對比的是，RS-485是一種使用差分信號傳輸的平衡接口，從而讓其擁有較高的共模噪聲抗擾性。因此，延長(cháng)RS-232數據鏈路傳輸距離和實(shí)現多總線(xiàn)節點(diǎn)連接，要求通過(guò)接口轉換器將其轉換為RS-485信號(參見(jiàn)圖1)。

　　圖 1 短距、點(diǎn)對點(diǎn)數據鏈路到遠距、多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò )的轉換

　　圖2顯示了一個(gè)低功耗、隔離式轉換器設計的原理圖。這里，一臺個(gè)人計算機(PC)的RS-232串行端口連接至左側的SUB-D9接口。

　　圖2 使用自動(dòng)選向控制的隔離式RS-232到RS-485轉換器。

　　個(gè)人計算機串行端口包含一個(gè)RS-232驅動(dòng)器和接收器芯片，芯片將其內部5V邏輯信號轉換為接口處更高的±8V到±13V電平。這些高壓總線(xiàn)信號再通過(guò)另一個(gè)RS-232芯片轉換回標準邏輯電平，以同RS-485收發(fā)器進(jìn)行通信。

　　在發(fā)送方向，485收發(fā)器將來(lái)自RS-232接收器輸出的邏輯信號轉換成差分總線(xiàn)信號。在接收方向，它將差分總線(xiàn)信號轉換成進(jìn)入RS-232驅動(dòng)器輸入端的單端、低壓信號。

　　RS-485收發(fā)器包括一個(gè)電容式隔離層，其實(shí)現總線(xiàn)端與邏輯控制端之間的電流隔離，從而消除了總線(xiàn)節點(diǎn)之間的接地電流。

　　在總線(xiàn)端，這種轉換器設計擁有數個(gè)確?？煽繑祿鬏數脑?。跳線(xiàn)J1和J2在總線(xiàn)空載期間激活故障保護偏壓網(wǎng)絡(luò )。如果這種轉換器安裝在總線(xiàn)端，則通過(guò)跳線(xiàn)J3可以實(shí)現一個(gè)120歐姆端接電阻器。

　　一個(gè)瞬態(tài)抑制器通過(guò)鉗制接地電位，保護收發(fā)器免受危險瞬態(tài)過(guò)電壓的損害。為了將瞬態(tài)電流分流至地電位，要求使用一個(gè)高壓電容器，以在浮動(dòng)總線(xiàn)接地和保護接地(PE)之間提供AC耦合。一般而言，我們使用一條短單芯導線(xiàn)(18 AWG)來(lái)實(shí)現到PE端或機殼接地的連接。

　　信號通路隔離還要求電源隔離。這里，我們通過(guò)一個(gè)低壓降電壓調節器(LDO)對總線(xiàn)電源(3.3V到10V)進(jìn)行調節。然后，把它用于收發(fā)器總線(xiàn)電源(Vcc2)和一個(gè)隔離式DC/DC轉換器。這種轉換器由變壓器驅動(dòng)器、隔離變壓器和一個(gè)次LDO(為邏輯端電路供電)組成。