RS-485網(wǎng)絡(luò)的正確連接方法

RS-485網(wǎng)絡(luò)的正確連接方法摘要：介紹RS-485網(wǎng)絡(luò)的正確連接方法，包括雙絞線布線及正確安裝匹配電阻的建議。列出了正確端接和錯誤端接下的接收器波形。給出了從簡單的單發(fā)送器/多接收器網(wǎng)絡(luò)到多個收發(fā)器及多個分支電路的配置。本應(yīng)用筆記提供連接RS-485網(wǎng)絡(luò)的基本指南。RS-485規(guī)范(官方稱為TIA/EIA-485-A)沒有特別規(guī)定應(yīng)該如何連接RS-485網(wǎng)絡(luò)。盡管如此，規(guī)范還是給出了一些指南。這些指南和良好的工程實踐是本應(yīng)用筆記的基礎(chǔ)。然而，本文提出的建議并不能涵蓋設(shè)計網(wǎng)絡(luò)的所有不同方式。RS-485在多個位置之間發(fā)送數(shù)字信息。數(shù)據(jù)率可高達(dá)10Mbps，有時候甚至更高。RS-485設(shè)計主要用于在較長距離內(nèi)傳輸信息，其能力完全可滿足1000米的距離。RS-485能夠成功實現(xiàn)的傳輸距離和數(shù)據(jù)率很大程度上依賴于系統(tǒng)的接線方法。接線RS-485的設(shè)計為平衡系統(tǒng)。簡單地說，使用兩根線傳輸信號，沒有地。

圖1.平衡系統(tǒng)使用兩根線傳輸數(shù)據(jù)，沒有地。系統(tǒng)之所以稱為是平衡的，是因為理想情況下其中一根線上的信號與另一根線上的信號嚴(yán)格相反。也就是說，如果一根線發(fā)送的為高電平，另一根線將發(fā)送低電平，反之亦然，見圖2。

圖2.平衡系統(tǒng)中兩根線上的信號嚴(yán)格相反。盡管RS-485可使用多種類型的介質(zhì)進(jìn)行成功傳輸，但應(yīng)使用通常稱為“雙絞線”的接線方法。什么是雙絞線？為什么使用雙絞線？

顧名思義，雙絞線是一對等長、纏繞在一起的電線。RS-485兼容的發(fā)送器與雙絞線配合使用可降低設(shè)計高速長距離網(wǎng)絡(luò)的兩個主要故障源：輻射EMI和接收EMI。輻射EMI如圖3所示，當(dāng)利用快速變化的邊沿發(fā)送信息時，就會產(chǎn)生高頻成分。由于RS-485能夠以較高數(shù)據(jù)率進(jìn)行傳輸，快速變化的邊沿就必不可少。

圖3.125kHz方波及其FFT圖?？焖僮兓倪呇刂胁豢杀苊獾母哳l成分與長連接線相耦合，會產(chǎn)生輻射EMI。采用雙絞線的平衡系統(tǒng)使系統(tǒng)成為沒有效率的輻射體，可降低這種影響。其工作原理很簡單：由于傳輸線上的信號相等、極性相反，每根線上輻射的信號也相當(dāng)、極性相反。這就存在彼此抵消的效果，意味著不存在凈輻射EMI。然而，這種結(jié)果基于一個前提：連接線長度嚴(yán)格相等、位置嚴(yán)格相同。由于兩根線不可能同時處于相同的位置，所以兩根線應(yīng)盡量彼此靠近。將兩根線纏繞在一起，之間的距離就非常有限，有助于抵消剩余的EMI。接收EMI接收EMI基本上與輻射EMI的問題相同，但方向相反。RS-485系統(tǒng)中使用的線纜也作為天線接收有害信號。這些有害信號會造成有用信號失真，如果足夠嚴(yán)重，會引起數(shù)據(jù)錯誤。與雙絞線有助于防止輻射EMI的原因相同，雙絞線也有助于降低接收EMI的影響。由于兩根線彼此靠近并纏繞在一起，一根線上接收的噪聲將傾向于與另一個線上接收的噪聲相同。這種類型的噪聲被稱為“共模噪聲”。由于RS-485接收器設(shè)計用于檢測彼此極性相反的信號，所以很容易抑制共模噪聲。雙絞線的特征阻抗根據(jù)電纜的幾何結(jié)構(gòu)以及所用絕緣材料的不同，雙絞線的“特征阻抗”一般由制造商給出。RS-485規(guī)范推薦但沒有特別規(guī)定特征阻抗應(yīng)為120Ω。推薦這一阻抗是RS-485規(guī)范中計算最差工作條件負(fù)載以及共模電壓范圍所必需的。規(guī)范沒有特別規(guī)定該阻抗可能是出于靈活性考慮。如果因為某種原因不能使用120Ω電纜，建議重新計算最差工作條件負(fù)載(可使用的發(fā)送器和接收器數(shù)量)和最差工作條件共模電壓范圍，以確保所設(shè)計的系統(tǒng)能夠正常工作。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TSB89《ATIA-EIA-485-A應(yīng)用指南》1中有一章專門介紹了這些計算。每個發(fā)送器的雙絞線對數(shù)量在