rs485特性、传输距离、接口防雷击、终端匹配电阻等分析

一、RS485特性分析：

（1）RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。逻辑“1”以两线
间的电压差为+(2~6)V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-(2~6)V表示。

（2）rs485是典型的差分信号传输，差分信号在两根线上的振幅相等、相位相反[/u]，差分信号就是用2线电压差来表示
数据。

（3）485规范：VA-VB>=200mV表示逻辑1，VA-VB<=-200mV表示逻辑0，这里不存在什么正负逻辑问题[/u]，负逻辑也 不是指负压而是指电路中逻辑0为有效电平。通俗点讲，逻辑1表示开、逻辑0表示关，那么就是正逻辑；逻辑0 表示开、逻辑1表示关相应的就是负逻辑。

（4）对于RS485，用一对双绞线A、B传输，A、B端不需要公共地线，因为是差分信号。直接使用集成电路芯
片MAX485就可以支持TTL到RS485了。

二、RS-485接口芯片防雷电冲击

RS-485接口芯片在使用、焊接或设备的运输途中都有可能受到静电冲击而损坏。在传输线架设于户外的使用场合,接口芯片乃至整个系统还有可能遭受雷电袭击。浪拓电子有一套完善的浪涌/ESD保护方案使系统能在更为苛刻的瞬态高压冲击环境中可靠运行。

在工业控制领域，由于现场情况十分复杂，各个节点之间存在很高的共模电压。虽然RS-485接口采用差分传输方式，具有一定的抗共模干扰能力，但当共模电压超过RS-485接收器的极限接收电压，即大于+12V或小于-7V时，接收器就无法正常工作，严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备。

我们的建议是使用LT-B3D090L防雷管为基础，构建初级和次级（TVS管）的两级防雷电路，可以实现对RS485接口的整体防雷击和过压保护.如果考虑满足380V交流电历时5分钟，推荐选择低脉冲LT-B8G800L双极气体放电管。



3、rs485传输距离

（1）RS485电缆

a. 在一般场合采用普通的双绞线就可以，在要求比较高的环境下可以采用带屏蔽层的同轴电缆。

b. 在使用RS485接口时，对于特定的传输线路，从RS485接口到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度与信号 传输的波特率成反比，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所影响。理论上RS485的最长传输距离能达 到1200米，但在实际应用中传输的距离要比1200米短，具体能传输多远视周围环境而定。

c. 在传输过程中可以采用增加中继的方法对信号进行放大，最多可以加八个中继，也就是说理论上RS485的最大传 输距离可以达到9.6公理。如果真需要长距离传输，可以采用光纤为传播介质，收发两端各加一个光电转换器，多模 光纤的传输距离是5~10公里，而采用单模光纤可达50公里的传播距离。

（2）RS485接口

a. RS485采用差分信号负逻辑，＋2V～＋6V表示“0”，- 6V～- 2V表示“1”。RS485有两线制和四线制两种接线，四 线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构 在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。

b. 很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。而忽略了信号 地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有二个原因：

(1-1)共模干扰问题：RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测 两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7～ +12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可
靠，甚至损坏接口。

(1-2)EMI问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会 以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。

（3）RS485布网

网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。在构建网络时，应注意如下几点：

（1）采用一条双绞线电缆作总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。有些网络连接尽管不正确，在短距离、低速率仍可能正常工作，但随着通信距离的延长或通信速率的提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加，会造成信号质量下降。

（2）应注意总线特性阻抗的连续性，在阻抗不连续点就会发生信号的反射。下列几种情况易产生这种不连续性：总 线的不同区段采用了不同电缆，或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装，再者是过长的分支线引出到总线。

总之，应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。

在RS485组网过程中另一个需要主意的问题是终端负载电阻问题，在设备少距离短的情况下不加终端负载电阻整个网络能很好的工作但随着距离的增加性能将降低。理论上，在每个接收数据信号的中点进行采样时，只要反射信号在开始采样时衰减到足够低就可以不考虑匹配。但这在实际上难以掌握，美国MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来判断在什么样的数据速率和电缆长度时需要进行匹配：当信号的转换时间（上升或下降时间）超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。

一般终端匹配采用终端电阻方法，
RS-485应在总线电缆的开始和末端都并接终端电阻。终接电阻在RS-485网络中取120Ω。相当于电缆特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100～120Ω。这种匹配方法简单有效，但有一个缺点，匹配电阻要消耗较大功率，对于功耗限制比较严格的系统不太适合。另外一种比较省电的匹配方式是RC匹配。利用一只电容C隔断直流成分可以节省大部分功率。但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折衷。
还有一种采用二极管的匹配方法，这种方案虽未实现真正的“匹配”，但它利用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号，达到改善信号质量的目的，节能效果显著。
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