RS-485基礎知識:失效防護偏置網絡的兩種方法
發布時間:2023-04-30 來源:TI 責任編輯:wenwei
【導讀】在本係列的上一部分中,我介紹了何時需要端接 RS-485 網絡以及如何實施標準和交流端接方案。在這一部分中,我將介紹處理空閑總線條件的兩種常見方法,以便保證總線上的邏輯狀態。
由於 RS-485 是一個多點拓撲網絡並且無法處理爭用,因此,有時候總線上的所有 RS-485 收發器都呈現高阻抗,並且沒有主動驅動邏輯狀態。這通常在一個節點完成消息傳輸後、下一個節點開始傳輸消息前發生。在此期間,由於安裝了端接電阻,總線將具有 0V 差分信號。電子工業協會 (EIA)-485 標準規定,當差分電壓 ≥+200mV 時,RS-485 接收器的輸入閾值為邏輯高電平;當差分電壓 ≤-200mV 時,RS-485 接收器的輸入閾值為邏輯低電平。這意味著差分輸入電壓有一個 400mV 的不確定狀態,如圖 1 所示。
圖 1:RS-485 接收器輸入閾值
處理這種不確定狀態的兩種常見方法是:選xuan擇ze具ju有you內nei置zhi失shi效xiao防fang護hu輸shu入ru閾yu值zhi的de接jie收shou器qi,或huo者zhe使shi用yong額e外wai的de外wai部bu電dian阻zu器qi在zai空kong閑xian總zong線xian上shang創chuang建jian外wai部bu偏pian置zhi。這zhe兩liang種zhong方fang法fa都dou可ke確que保bao總zong線xian上shang的de邏luo輯ji高gao電dian平ping狀zhuang態tai(對應於正差分電壓)。
您不妨回頭看看 RS-485 基ji礎chu知zhi識shi之zhi接jie收shou器qi的de博bo客ke文wen章zhang,我wo在zai其qi中zhong論lun述shu了le如ru何he實shi現xian內nei置zhi失shi效xiao防fang護hu輸shu入ru偏pian置zhi。簡jian單dan來lai說shuo,即ji衰shuai減jian網wang絡luo中zhong產chan生sheng的de內nei部bu偏pian置zhi電dian流liu在zai接jie收shou器qi比bi較jiao器qi的de輸shu入ru端duan產chan生sheng電dian壓ya差cha。該gai解jie決jue方fang案an的de好hao處chu是shi,不bu會hui影ying響xiang網wang絡luo上shang所suo有you收shou發fa器qi的de負fu載zai。但dan需xu要yao注zhu意yi的de是shi,網wang絡luo上shang的de每mei個ge節jie點dian都dou需xu要yao內nei置zhi此ci功gong能neng。對dui於yu現xian有you裝zhuang置zhi或huo使shi用yong以yi前qian設she計ji模mo塊kuai(可能不容易更新)的裝置,內置此功能可能不切合實際。
處理空閑總線情況的第二種方法是使用兩個外部電阻:一個從 A 端到 VCC,另一個從 B 端到地。請參閱圖 2 中的兩個紅色電阻器。
圖 2:失效防護電阻器的放置
如您所見,使用 RFS1 時,兩個並聯端接電阻 (RT) 和 (RFS2) 構成了一個簡單的分壓器電路。在整個網絡中,您隻需在一個節點(通常是主節點)上安裝這些電阻器。 此外,RFS1 和 RFS2 設置為彼此相等,以便在 VCC 和地之間實現共模平衡。
公式 1 是計算這些失效防護電阻值的簡單方法。使用產生已知狀態 (+200mV) 的最小輸入電壓、等效並聯端接電阻 (60Ω) 以及將組裝失效防護電阻的節點的最小 VCC(我們使用 4.5V),求解簡單的分壓器方程:
代入 VFS = 200mV、Req = 60Ω 並設置 RFS1 + RFS2 = 2*RFS(因為我們將其設置為彼此相等),便得出:
如您所見,此解決方案的好處是隻需要兩個電阻器即可,並且適用於網絡上的所有節點。但需要注意的是,兩個 645Ω 電阻器會產生一個共模負載。如果您還記得本係列上一篇關於單位負載的文章,就會知道每個 RS-485 驅動器都需要處理 375Ω 共模負載(32 個並聯單位負載),如圖 3 所示。
圖 3:32 個並聯的單位負載產生一個共模負載
問題是,僅失效防護電阻器就會產生 645Ω 的共模負載。現在需要計算在出現 375Ω 共模負載之前可能存在的其他並聯共模負載:
由於每個單位負載都可以近似為一個 12kΩ 的共模負載,因此在出現小於 896Ω 的共模負載之前,您隻需計算並聯的單位負載最大值:
這意味著,失效防護電阻器帶來了相當於 18.6 (32-13.4) 個ge單dan位wei負fu載zai的de共gong模mo負fu載zai,從cong而er大da大da減jian少shao了le網wang絡luo上shang允yun許xu的de總zong節jie點dian數shu。如ru您nin所suo見jian,兩liang種zhong處chu理li空kong閑xian總zong線xian情qing況kuang的de方fang法fa各ge有you利li弊bi,因yin此ci您nin可ke以yi自zi行xing決jue定ding哪na種zhong方fang法fa更geng適shi合he您nin的de應ying用yong。
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