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RS-485之信号反射与终端电阻

RS-485总线具有结构简单、成本低等优点,但各位工程师在组建RS-485总线网络时,为提升整个网络通信的可靠性,想必会经常会遇到一个问题:需不需要加终端电阻呢?本文将为你解答。1、终端电阻的

  RS-485总线具有结构简略、本钱低一级长处,但各位工程师在组成RS-485总线网络时,为进步整个网络通讯的可靠性,想必会经常会遇到一个问题:需不需求加终端电阻呢?本文将为你回答。

  1、终端电阻的效果

  关于RS-485总线,终端电阻首要是为了匹配通讯线的特性阻抗,避免信号反射,进步信号质量。

  在组成RS-485总线网络时,一般运用特性阻抗为120Ω的屏蔽双绞线,因为RS-485收发器输入阻抗一般较高(例如RSM485ECHT输入阻抗为96kΩ,最多可衔接256个节点),在信号传输到总线结尾时会因为遭到的瞬时阻抗产生骤变(以RSM485ECHT为例,阻抗由120Ω变为96kΩ),导致信号产生反射,影响信号的质量。RSM485ECHT在1200m,500kbps通讯速率的状况下不加终端电阻和加终端电阻的波形如图 1和图 2所示,终端电阻显着改进了信号的质量。

    

  图1 RSM485ECHT 1200m 500kbps不加终端电阻

    

  图2 RSM485ECHT 1200m 500kbps 加终端电阻

  2、终端电阻带来的问题

  终端电阻尽管能够进步信号质量,但还具有以下几个问题:

  1)下降了驱动信号的幅值

  RS-485总线上的负载越大,RS-485收发器输出差分电压幅值越低,RSM485ECHT在5m,500kbps的状况下不加终端电阻和加终端电阻的波形如图 3和图 4所示,能够看出驱动信号在添加终端电阻后下降了2V左右。

    

  图3 RSM485ECHT 5m 500kbps 不加终端

    

  图4 RSM485ECHT 5m 500kbps 加终端

  2)增大了通讯线上的压降

  添加终端电阻使通讯线缆上的电流增大,产生了较大的压差,下降了接纳端的信号幅值。RSM485ECHT在1200m,115.2kbps首端和结尾的信号波形如图 5和图 6所示(0.75mm2通讯线),结尾信号与首端信号比较下降了0.7V左右。

    

  图5 RSM485ECHT 1200m 115.2kbps 加终端电阻 首端波形

    

  图6 RSM485ECHT 1200m 115.2kbps 加终端电阻 结尾波形

  3)增大了收发器的功耗

  添加终端电阻关于接纳状况时的作业电流影响不大,但会大大添加驱动状况时的作业电流。以RSM485ECHT为例,RSM485ECHT处于接纳状况时作业电流为20mA左右,在驱动状况不加终端电阻时作业电流为27mA左右,在驱动状况加终端电阻时作业电流为83mA左右,能够看出终端电阻大大添加了RS-485收发器的功耗,关于有功耗要求的运用场合,应慎重运用终端电阻。

  4)下降总线闲暇时的差分电压

  如图 7所示为两个RSM485ECHT通讯示意图。

    

  图7 RSM485ECHT通讯等效示意图

  当两个模块都处于接纳状况时,能够依据基尔霍夫电流规律对节点A和节点B列出下列公式:

    

  其间:RPUD为RSM485ECHT内置上下拉电阻,120kΩ;R­IN为RSM485ECHT输入阻抗,96kΩ;依据上述公式能够核算AB之间的差分电压为:

    

  因为RSM485ECHT的门限电平为-200mV~-40mV,所以在上述状况下,模块依然输出高电平,保证总线闲暇时不会误接纳数据。但关于门限电平为-200mV~+200mV的RS-485收发器,输出电平为不确定状况,此刻有或许误接纳数据。

  3、怎么处理添加终端电阻后闲暇状况的问题?

  关于闲暇状况的问题有两个处理方法:

  1)运用相似RSM485ECHT的模块(门限电平为-200mV~-40mV),当RS-485总线的差分电压大于-40mV时RS-485收发器的输出即为高电平。

  2)运用RSM485PCHT或RSM485PHT等带有输出阻隔电源的模块,能够经过在外部添加较小的上下拉电阻将RS-485总线的闲暇状况时的电压拉到+200mV以上(一般要留有100mV或200mV以上的裕量),保证闲暇时RS-485总线差分电压不处于门限电平范围内,但上下拉电阻值不能太小,一般总线上拉(或下拉)并联值要大于375Ω。

  4、什么时候需求加终端电阻?

  1)通讯速度低或许通讯间隔近的状况下主张不加终端电阻

  通讯速度低或许通讯间隔近的状况下,信号反射对通讯信号的影响不大,而且不加终端电阻能够大大下降功耗,而且经过加较大上下拉电阻值即可保证RS-485总线闲暇时具有较高的差分电压幅值,进步了通讯的可靠性。

  2)通讯间隔较长且通讯速度较快,对信号质量要求较高的状况

  此刻能够添加终端电阻,避免阻抗骤变引起的信号反射问题,进步信号质量,但应保证在总线闲暇时总线的差分电压不处于门限电平范围内。

  3)对功耗有要求且通讯间隔较长的状况

  反射信号在总线上来回反弹,反射信号会逐步耗费掉。关于串口通讯,MCU一般在一个位的中心时刻对信号进行采样,因为低通讯速度的状况下,每一个位的时刻较长,所以在抵达采样点时反射信号已被耗费掉,对通讯已无影响。RSM485ECHT在1200m 9600bps不加终端电阻首端和结尾的波形如图8和图9所示,能够看出反射信号在抵达每一个位中心前就现已被耗费掉了。

  所以对RS-485的收发器的功耗有较高要求且通讯间隔较长的运用,应适当下降通讯的速度。

    

  图8 RSM485ECHT 1200m 9600bps 不加终端 首端波形

    

  图9 RSM485ECHT 1200m 9600bps 不加终端 结尾波形

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