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常见问题
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有关隔离RS-485收发器的设计问题(上)
2021-11-15 来源: 深圳市腾恩科技有限公司
最常见的关于隔离信号和电源的RS-485的设计问题,整理如下:
一、隔离的RS-485的速度与长度的相关性是什么?
信号速率(速度)与电缆长度成反比关系。准确的关系取决于电缆本身的电阻和电感。在建设RS-485网络时,电缆的选择可以和收发器一样重要,以确保在必要的距离内进行可靠的通信。图1是信号速率到电缆长度相关的图形表示。图中的区域3显示了电缆的最大长度,而不考虑信号速率;在曲线的这一区域,电缆的直流电阻导致信号中的衰减,并限制了最大通信距离。区域2说明了传输线损耗引起的信号速率与电缆长度之间的反比关系,随着电缆长度的增加,损耗会增加。在区域1中,可以忽略传输线损耗;驱动器的升降时间决定了最大数据速率的主要限制。RS-485标准建议最大信号速率为10 Mbps;然而,随着当今技术的发展,可以获得高达50 Mbps的信号速率。

图1:信号速率与电缆长度的关系

二、什么时候需要隔离RS-485总线?
隔离可防止系统两部分之间的直流(DC)和不需要的交流电(AC),同时仍能使信号和功率在这两个部分之间传递。隔离通常保护电气元件或人免受危险的电压和电流的冲击;为人类安全而设的隔离称为强化隔离。隔离可以防止在长距离通信的节点之间常见的接地环。隔离还允许具有远高于RS-485标准建议的接地电位差的节点之间的通信。
三、您能连接到RS-485总线的节点有多少?
为了估计总线负载的最大数量,RS-485指定一个假设的单位负载(UL)项,它表示负载阻抗约为12KΩ。电信行业协会/电子工业联盟(TIA/EIA)的RS-485标准规定最多可将32 ULS添加到RS-485总线上。节点的UL由输入电压除以泄漏电流的最坏情况比计算,如方程式1所示:
一旦建立了节点的UL,等式2就计算出节点的最大数目:
大部分TI隔离RS-485收发机拥有1/8的UL,在RS-485总线上转换为最多256个节点。
有关UL和可以连接到RS-485总线的节点数目的详细信息,请参阅模拟应用程序杂志的文章,“RS-485单元负载和最大的总线连接数”
四、 什么是故障安全偏差,你如何设计它?
为了符合RS-485标准,当差分输入(VID)大于200 mV时,接收机输出必须产生较高的逻辑电平;当VID小于-200 mV时,必须输出较低的逻辑电平。但是,可以在以下三种情况下生成无效的输出:
打开总线的条件,例如断开的电缆或断开的连接器。
母线短路情况,如电缆绝缘故障,短路双绞线。
当总线上没有司机在积极驾驶时出现的空闲总线状况。
在任何一种情况下,对于终端传输线,RS-485接收器VID为零,无故障安全接收机输出将是不确定的。
故障安全偏置为空闲总线提供差动电压,以使接收机保持在逻辑较高的水平。如果不考虑故障安全偏差,终端电阻可以将母线电压降低到0V,从而导致不正确的输出或信号振荡。您可以通过使用电阻网络和RS-485收发器来设计故障安全偏置。提氏隔离RS-485收发机所有这些都有集成的故障安全基础。]对于开放的、短的或空闲的总线情况,不需要外部电路来实现这一功能。