【導讀】RS-485自動收發電路比帶控製腳電路在應用上少一個I/O腳，在主控資源緊張時會更受歡迎。那麼自動收發電路是怎麼實現自動收發功能以及在選用偏置電阻與終端電阻時需考慮什麼因素呢？

RS-485自動收發原理

常見RS-485自動收發電路簡圖如圖1所示，將收發器接收使能腳RE和發送使能腳DE短接在三極管Q1的集電極，發送端DI和三極管Q1發射集接地，MCU的TXD接在三極管Q1的基極。以下是自動收發電路工作的過程。

當MCU通過TXD發送0時，三極管Q1截止，DE使能
，因為DI接地，此時發送低電平
；

當MCU通過TXD發送1時，三極管Q1導通，RE使能，此時收發器的DI引腳與AB端之間為高阻狀態，因為有AB的上下拉電阻的存在，此時總線邏輯狀態為1，該節點進入接收模式和發送高電平模式。

圖1 RS-485自動收發電路簡圖

偏置電阻與終端電阻的作用

RS-485總線的偏置電阻主要是給A、B確定的邏輯狀態，我司RS-485自動收發產品內部都帶有上下拉電阻，用戶可以根據實際應用環境如邏輯1電平幅值低等原因

，選擇外加一個較小阻值的上下拉電阻來提升驅動能力，該電阻與模塊內部 A/B 線自帶上下拉電阻是並聯的。

RS-485總線的終端電阻主要是用於信號線的阻抗匹配、提供通信線纜寄生電容能量的泄放路徑、提高信號質量。我們常用的RS-485的屏蔽雙絞線的差分特性阻抗為100Ω~150Ω，由於RS-485收發器輸入阻抗較高（RSM485PHT的輸入阻抗最小為1/4單位負載即48kΩ），zaixinhaochuanshudaozongxianmoduanshiyouyujieshoudeshunshizukangfasongtubian，daozhixinhaofasongfanshe，tongshiruotongxinjuliyuanxianlanjishengdianrongjiaoda，nengliangxiefanghuanman。zheshiwomenxuyaoxuanyongzhongduandianzulaixiaochuhuojiangdiciqingkuangduitongxinxinhaodeyingxiang。

因為RS-485自收發電路總線端的邏輯1是通過AB的de偏pian置zhi電dian阻zu來lai提ti供gong，其qi驅qu動dong能neng力li要yao弱ruo於yu推tui挽wan方fang式shi，因yin此ci自zi收shou發fa電dian路lu選xuan用yong的de終zhong端duan電dian阻zu值zhi一yi般ban偏pian大da並bing且qie一yi般ban會hui再zai加jia小xiao的de偏pian置zhi電dian阻zu來lai調tiao節jie總zong線xian的de電dian壓ya。

理想的RS-485總線電平

通常情況下
，發送驅動器A、B之間的邏輯電平1位於+2～+6V，邏輯電平0位於-2～-6V。接收器也作與發送端相對的規定，通常情況下當接收端AB之間電平大於+200mV時，輸出邏輯電平1，小於-200mV時，輸出邏輯電平0，見下圖2。空閑時刻A、B差分電平應處於邏輯1。

圖2 RS-485邏輯電平圖

考慮到線阻及信號的抗擾能力，通信時我們一般會使總線端的邏輯1電平盡可能遠離+200mV，邏輯0電平盡可能遠離-200mV。數據波形的上升沿和下降沿盡可能地陡峭，同時波形沒有過衝或振鈴等。如下圖3所示為較為理想的RS-485通信波形圖。

圖3 較理想的RS-485通信波形圖

偏置電阻的選用

本文以我司自收發產品RSM485PHT為例進行說明
，該產品內置完整的DC-DC電路、信號隔離電路，具有較強的抗擾性和高可靠性
，具備自動收發功能。該產品的A、B線內置47kΩ的上、下拉電阻，收發器輸入阻抗最小值為48kΩ。

本次測試的硬件框圖如圖4所示
，在通信速率為500kbps、總線上掛6個通信節點、雙絞線總長度約為3m的情況下，抓取總線波形如圖5所示，邏輯1的差分電壓約為1.60V。

圖4 RSM485PHT組網通信框圖

圖5 3m雙絞線、500kbps時VAB波形

下圖為本次RSM485PHT測試的電阻分壓等效圖，當總線上有6個節點進行通信時，相當於6個R_上、6個R_下、6個R_內並聯
，此時V_AB高電平電壓計算值為V_AB=(R_內/6)/(R_上/6+R_內/6+R_下/6)*VCC，取VCC=5.1V，V_AB=1.72V。考慮到線阻的分壓
，此計算值1.72V與實測波形幅值1.60V基本吻合。

圖6 RSM485PHT電阻分壓等效圖

因為總線端邏輯1電平幅值僅有1.6V左右，該幅值的抗擾能力相對較弱且影響了通信距離的進一步拉長，現考慮通過外加偏置電阻將總線幅值抬高至3.5V左右。通過公式V_AB=(R_內/6)/(R_上等效+R_內/6+R_下等效)*VCC，可計算出R_上等效=R_上等效≈2.75kΩ
，外加上下拉電阻值約為4.1kΩ。如圖7所示為外接3.5kΩ上下拉電阻時總線的通信波形圖（外加偏置電阻增加功耗約為5.1V/3.5k≈1.4mA，在可接受的範圍內），因為實焊偏置電阻值3.5kΩ小於4.1kΩ
，實際總線邏輯1幅值為3.92V高於預設值3.5V。

圖7 外加3.5kΩ偏置電阻時差分波形圖

接入終端電阻120Ω*2

在上述接入3.5kΩ上下拉電阻的環境下再接入120Ω的終端電阻，此時電阻分壓等效圖6中的R_內等效≈60Ω，將各數值代入V_AB=(R_內等效)/(R_上等效+R_內等效+R_下等效)*VCC
，計算得出電壓約為60mV，測試波形如圖8所示。此時高電平處於門限-200mV~+200mV門限內
，收發器無法識別邏輯1
，造成通信錯誤。

圖8 接入120Ω終端時差分波形圖

總結

在使用我司自動收發模塊RSM485PHT或RSM485M時，如果總線邏輯1電(dian)平(ping)較(jiao)低(di)可(ke)通(tong)過(guo)外(wai)接(jie)偏(pian)置(zhi)電(dian)阻(zu)來(lai)調(tiao)節(jie)總(zong)線(xian)電(dian)平(ping)
，偏(pian)置(zhi)電(dian)阻(zu)值(zhi)過(guo)小(xiao)將(jiang)增(zeng)加(jia)額(e)外(wai)的(de)功(gong)耗(hao)，電(dian)阻(zu)值(zhi)太(tai)大(da)調(tiao)節(jie)效(xiao)果(guo)將(jiang)不(bu)明(ming)顯(xian)。偏(pian)置(zhi)電(dian)阻(zu)值(zhi)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)實(shi)際(ji)節(jie)點(dian)數(shu)量(liang)算(suan)出(chu)等(deng)效(xiao)電(dian)阻(zu)值(zhi)，再(zai)代(dai)入(ru)阻(zu)抗(kang)分(fen)壓(ya)公(gong)式(shi)（VCC*R_內等效）/（R_上等效+R_內等效+R_下等效）=V_AB計算出，其中VCC可取5.1V，V_AB一般取2.5V~4.0V。

具備自動收發功能的模塊RSM485PHT或RSM485M的總線邏輯1電平是通過AB線的偏置電阻來驅動，其能力弱於推挽驅動
，因此一般情況下我們不建議用戶加終端電阻。如果通信速率高、通(tong)信(xin)距(ju)離(li)長(chang)，總(zong)線(xian)信(xin)號(hao)質(zhi)量(liang)很(hen)差(cha)，需(xu)要(yao)加(jia)終(zhong)端(duan)電(dian)阻(zu)來(lai)減(jian)弱(ruo)反(fan)射(she)信(xin)號(hao)或(huo)提(ti)供(gong)泄(xie)放(fang)寄(ji)生(sheng)電(dian)容(rong)能(neng)量(liang)的(de)路(lu)徑(jing)，可(ke)以(yi)選(xuan)擇(ze)稍(shao)大(da)阻(zu)值(zhi)的(de)電(dian)阻(zu)，並(bing)且(qie)可(ke)以(yi)考(kao)慮(lv)通(tong)過(guo)在(zai)AB線上加小阻值的偏置電阻兩者配合共同來調節總線的電平。

總的來說在使用自動收發RS-485進行通信時一定要確保 A/B 線差分電壓不會處於-200mV ~+200mV 範圍內；若邏輯1或邏輯0的差分電平幅值較低

，可以通過外加小的偏置電阻來進行調整
；一般情況下不建議用戶接終端電阻，如果要接盡量選擇較大的阻值同時與外接偏置電阻搭配使用。

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