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                    如何提高RS485接口芯片的通信質量

                    時間:2019-01-18 14:43:04來源:網絡 作者:admin 點擊:
                     RS-485接口芯片能擔當起一種電平轉化的角色,把TTL信號、COMS信號等轉化為能在485總線上傳輸的差分信號,把接收到的485差分信號轉化為MCU能夠識別的TTL或COMS電平,在工業
                     RS-485接口芯片能擔當起一種電平轉化的角色,把TTL信號、COMS信號等轉化為能在485總線上傳輸的差分信號,把接收到的485差分信號轉化為MCU能夠識別的TTL或COMS電平,在工業控制、儀器、儀表、多媒體網絡、機電一體化產品等諸多領域得到了廣泛應用。但在RS485通信中,常常會存在通信距離不遠、通信質量差等問題。為提高RS485的通信質量,除了采用終端匹配的總線型結構外,在系統設計中通常要考慮以下幾個問題。

                      1.故障保護


                      根據RS-485的標準規定,接收器的接收靈敏度為±200mV,這意味著當接收端的差分電壓大于等于+200mV時,接收器輸出為高電平,小于等于-200mV時輸出為低電平,介于±200mV之間時,接收器輸出為不確定狀態。在總線空閑(即傳輸線上所有節點都為接收狀態)以及傳輸線開路或短路故障時,若不采取特殊措施,接收器可能輸出高電平或者低電平。一旦某個節點的接收器產生低電平,就會使串行接收器(UART)找不到起始位,從而引起通信異常。
                      為解決該問題,很多RS485接口芯片引入了故障保護。例如,上海英聯電子的UM3085/UM3088輸入靈敏度為-50mV/-200mV,即差分接收器輸入電壓UA-B≥-50mV時,接收器輸出邏輯高電平,如果UA-B≤-200mV,則輸出邏輯低電平。當接收器輸入端總線短路或總線上所有發送器被禁止時,接收器差分輸入端為0V,從而確?偩空閑、短路時接收器輸出高電平。

                      2.防雷電沖擊


                      RS-485接口芯片在使用、焊接或設備的運輸途中都有可能受到靜電沖擊而損壞。在傳輸線架設于戶外的使用場合,接口芯片乃至整個系統還有可能遭受雷電襲擊。選用抗靜電或抗雷擊的芯片可有效避免此類損失。UM3085/UM3088芯片內部集成了ESD保護電路,人體模型ESD保護和機器模型ESD保護分別達到15kV和2kV。此外,英聯電子還有一套完善的ESD保護方案(圖1),使系統能在更為苛刻的瞬態高壓沖擊環境中可靠運行。
                     

                      圖1:RS485芯片防雷和防浪涌電壓設計。
                      RS485芯片的供電電源通常來自于變壓器,當出現較為惡劣電壓變化時,電源上可能會出現一些瞬態浪涌高壓,圖中UM07可以很好地將這些瞬態電壓鉗位,保護接口芯片。與此同時,對于總線的兩個通信端口,采用UESD712進行保護,可以起到很好的防雷效果。

                      3.光耦隔離



                      在某些工業控制領域,由于現場情況十分復雜,各個節點之間存在很高的共模電壓。雖然RS-485接口采用差分傳輸方式,具有一定的抗共模干擾能力,但當共模電壓超過RS-485接收器的極限接收電壓,即大于+12V或小于-7V時,接收器就無法正常工作,嚴重時甚至會燒毀芯片和儀器設備。
                      解決方法是通過DC/DC轉換器將系統電源和RS-485收發器的電源進行光耦隔離(圖2),徹底消除共模電壓的影響,并濾除接地回路和傳導噪聲引起的干擾。
                      如何提高RS485接口芯片的通信質量
                      圖2:RS485芯片應用的光耦隔離方案。
                     

                      4.寬的信號擺幅


                      在RS485通信中,為防止信號反射,通常在終端都接有90~120歐姆的電阻。一般的RS485接口芯片在帶這樣的電阻負載時,其輸出電壓的擺幅只有1.5~1.8V,因此在進行長距離通信時,由于信號的衰減,接收器可能無法正確地接收到信號,導致誤碼。UM3085/UM3088驅動器將輸出信號擺幅提高到大于2.2V,從而在長距離通信中具有更高可靠性。此外,UM3085/UM3088具有斜率限制的特點,能減少EMI,并能在使用阻抗不匹配的傳輸線時降低反射,提高通信質量。
                      綜上所述,在選擇RS485接口芯片時,除了要考慮靜態電流、電源電壓寬度范圍等參數外,還要考慮其故障保護功能、抗靜電性能、驅動能力,以及外部環境、通信電纜等方方面面的因素,這樣才能構建一個高質量的RS485通信網絡。容源電子網為你提供技術支持,本站網址:www.njsurge.com

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