关于脉冲信号传输一百米左右间隔的状况，首先用传输线理论剖析了信号的传输特性，核算了信号传输的延时、衰减和反射；然后选用RS-485 串行总线规范及在传输终端接匹配电阻的电路来传输脉冲信号，一方面提高了信号传输速率和传输间隔，另一方面消除了信号因反射引起的畸变和失真，增强了信号的传输可靠性；最终经过试验证明了传输电路结构简略，信号传输可靠性高，具有很大的有用和推行价值。
前语：对脉冲信号传输几十米或许上百米间隔的状况，依据高速电路设计理论引入了长线传输的概念，并对脉冲信号的传输特性进行了剖析。为了确保脉冲信号传输的完整性选用了RS-485 串行总线规范及跨接匹配电阻的电路计划，经过试验证明这儿提出的计划切实可行且性能优越。别的该计划结构简略，本钱低价，关于近间隔脉冲信号和高频率数字信号的传输有很大参看和使用价值。
1 传输线理论
1.1 长线传输界说
一般状况下脉冲信号的边缘谐波频率高于本身频率，其快速改变的上升/下降沿会导致信号在传输过程中呈现非预期的成果。由高速电路设计理论界说可知，假如脉冲信号传输长度大于信号上升或下降沿时刻对应有用长度的1/6时，就能够为信号的传输为长线传输。脉冲信号在长线传输中会呈现显着传输推迟、衰减和振动等影响信号完整性的问题，这就需要用传输线理论来剖析。
1.2 脉冲信号的传输特性
传输线理论为散布参数电路理论，线上一切方位都由散布电阻R、散布电容C、散布电感L 和散布电导G 构成。
这些散布参数就决议了脉冲信号长线传输的传输特性。
信号传输线的特性阻抗由传输线上入射电压与入射电流之比来表明，一般表达式为：
信号的传输推迟由传输线散布参数中的串联电感和并联电容来决议，单位长度传输线上的传输推迟d T 表明为：
脉冲信号在传输线上的全体传输状况如图1 所示，其间S Z 为源端阻抗， 0 Z 为传输线阻抗， L Z 为负载阻抗。
图1 脉冲信号在传输线的特色
图1 中（ ） X H w 表明信号经过传输线的衰减函数； A（w）和1R （w）表明传输线源端的输入接纳函数和反射函数；T（w）和2R （w）表明传输线终端的传输函数和反射函数，表达式别离如下：
由以上表达式可知假如传输线特性阻抗与源端阻抗和终端负载不匹配时，传输信号会在阻抗不接连处发生反射，反射信号会在终端和源端往复屡次，直至衰减为零。信号的叠加就引起了传输信号的失真和振铃。
1.3 传输线散布参数的核算
综上可知信号的传输特性主要由传输线散布参数来决议，只需确认了传输线的分部参数及源端和终端阻抗值，依据式（1-7）就能核算出信号的传输特性值。以双绞线为例，其特性参数的核算可按如以下公式核算：
式中d 表明传输线导体的线径，s 表明两线的线间隔， r e 表明有用相对介电常数。对其他类型传输线散布参数的核算能够参看文献[5-6]核算得到。
2 脉冲信号传输计划及试验测验
当脉冲信号传输较远间隔的时分，为确保信号的传输速率及传输可靠性，选用了RS-485 串行总线规范来驱动、接纳信号。
2.1 RS-485 总线规范
RS-485 规范是根据单对平衡线的多点、双向通信链路，供给了高噪声按捺、高传输速率、长传输间隔、宽共模规模和低本钱的传输渠道[7]。该计划选用契合RS- 485 规范的MAX485 芯片来建立驱动、接纳电路，将其间一块芯片固定为发送，另一芯片固定为接纳，两芯片对应的发送和接纳端口用等长的双绞线衔接。
2.2 脉冲信号的传输特性剖析
脉冲信号在双绞线上的传输特性由其传输线散布参数及驱动芯片输出阻抗和接纳芯片输入阻抗来决议的。
实践测得所用双绞线的线径d 为0.05 cm，s 为0.096 cm，r e 取介于线路绝缘体介电常数和空气介电常数（1.00）之间的常数2.5。由式（9-11）核算得双绞线的特性阻抗，每英寸的散布电感和散布%&&&&&%为：
又可知MAX485 芯片驱动输出电阻约为50 Ω，接纳端输入电阻大于12 kΩ。由公式（1-7）能够核算出传输线单位传输推迟d T 、传输线衰减函数H 及传输线源端和终端函数值A 、T 、1 R 和2 R 别离为：
取传输双绞线长度为65 m，脉冲信号起伏为+4 V。能够核算得到信号经过双绞线的延时为325.65 ns；信号抵达接纳端的起伏为4× AHT = 5.02 V ；发生的反射信号经衰减传输抵达源端的幅值为22 4× AH R = 2.36 V。信号在源端还会持续反射，如此重复直至衰减为零。用示波器直接测MAX485驱动芯片输出与接纳芯片输进口的波形如图2 所示。
图2 无端接时发送与接纳芯片A 口的波形
其间时刻轴档位为每格2 us，信号起伏档位为每格2 V。
能够读出输入脉冲信号起伏是+4 V,信号的传输延时约320 ns,接纳端脉冲信号正向起伏为+5.3 V，负向起伏为-1.8 V。综上可知用示波器测得成果与理论剖析根本共同。
当在接纳端跨接100 Ω 电阻时，双绞线终端负载就近似为100 Ω，与传输双绞线的特性阻抗相匹配。此刻能够核算得2 R ≈ 0 ,T ≈ 1 ,其他参数同上。坚持传输双绞线间隔和传输信号起伏不变，能够算得脉冲信号的传输延时为325.65 ns，接纳端信号幅值为2.668 V，终端不发生反射信号。用示波器测发送芯片输出与接纳芯片输入的波形如图3（a）所示，输入信号起伏+4 V，接纳端信号延时约318 ns，起伏为+2.74 V；图3（b）为脉冲信号在电路发送端与接纳端的信号波形，信号的传输延时为400 ns，其间在传输线上延时约320 ns，发送和接纳芯片内部别离延时约40 ns，发送端和接纳端脉冲信号起伏和脉宽坚持共同。
（a） 发送与接纳芯片A 口的波形
（b） 发送与接纳端信号的波形
图3 双绞线终端接100 Ω 电阻时波形
综上可知关于脉冲信号经过长线传输，用输线理论进行剖析是完全正确的。对脉冲信号在长线传输中发生的畸变和振动，能够经过在传输线源端串接电阻或在终端并接匹配电阻的方法来消除传输信号在传输线两头的反射。
当收发两头间隔较远或通讯速率较高时，还需要在传输线两头接偏置电阻，用来将传输线上无数据时的电平置0 电平，下降因为搅扰或信号反射引起的接纳端误操作。
3 结语
试验证明选用MAX-485 芯片组成的传输电路能够有用消除信号在传输中的衰减和搅扰，经过端接匹配电阻能够很好的坚持信号传输的稳定性和完整性。
