您好, 登录| 注册|
论坛导航
您好, 登录| 注册|
子站:

RS-485之信号反射与终端电阻

2018-01-03 05:57 来源:ZLG致远电子 编辑:电源网

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、终端电阻的作用

对于RS-485总线,终端电阻主要是为了匹配通信线的特性阻抗,防止信号反射,提高信号质量。

在组建RS-485总线网络时,通常使用特性阻抗为120Ω的屏蔽双绞线,由于RS-485收发器输入阻抗一般较高(例如RSM485ECHT输入阻抗为96kΩ,最多可连接256个节点),在信号传输到总线末端时会由于受到的瞬时阻抗发生突变(以RSM485ECHT为例,阻抗由120Ω变为96kΩ),导致信号发生反射,影响信号的质量。RSM485ECHT在1200m,500kbps通信速率的情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,终端电阻明显改善了信号的质量。

图片1

图1 RSM485ECHT 1200m 500kbps不加终端电阻

图片2

图2 RSM485ECHT 1200m 500kbps 加终端电阻

2、终端电阻带来的问题

终端电阻虽然可以提高信号质量,但还具有以下几个问题:

1)降低了驱动信号的幅值

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的情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,可以看出驱动信号在增加终端电阻后降低了2V左右。

图片3

图3 RSM485ECHT 5m 500kbps 不加终端

图片4

图4 RSM485ECHT 5m 500kbps 加终端

2)增大了通信线上的压降

增加终端电阻使通信线缆上的电流增大,产生了较大的压差,降低了接收端的信号幅值。RSM485ECHT在1200m,115.2kbps首端和末端的信号波形如图 5和图 6所示(0.75mm2通信线),末端信号与首端信号相比下降了0.7V左右。

图片5

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

图片6

图6 RSM485ECHT 1200m 115.2kbps 加终端电阻 末端波形

3)增大了收发器的功耗

增加终端电阻对于接收状态时的工作电流影响不大,但会大大增加驱动状态时的工作电流。以RSM485ECHT为例,RSM485ECHT处于接收状态时工作电流为20mA左右,在驱动状态不加终端电阻时工作电流为27mA左右,在驱动状态加终端电阻时工作电流为83mA左右,可以看出终端电阻大大增加了RS-485收发器的功耗,对于有功耗要求的应用场合,应谨慎使用终端电阻。

4)降低总线空闲时的差分电压

如图 7所示为两个RSM485ECHT通信示意图。

图片7

图7 RSM485ECHT通信等效示意图

当两个模块都处于接收状态时,可以根据基尔霍夫电流定律对节点A和节点B列出下列公式:

5-7

其中:RPUD为RSM485ECHT内置上下拉电阻,120kΩ;RIN为RSM485ECHT输入阻抗,96kΩ;根据上述公式可以计算AB之间的差分电压为:

6-7

由于RSM485ECHT的门限电平为-200mV~-40mV,所以在上述情况下,模块仍然输出高电平,保证总线空闲时不会误接收数据。但对于门限电平为-200mV~+200mV的RS-485收发器,输出电平为不确定状态,此时有可能误接收数据。

3、如何解决增加终端电阻后空闲状态的问题?

对于空闲状态的问题有两个解决方法:

1)使用类似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)使用RSM485PCHT或RSM485PHT等带有输出隔离电源的模块,可以通过在外部增加较小的上下拉电阻将RS-485总线的空闲状态时的电压拉到+200mV以上(一般要留有100mV或200mV以上的裕量),保证空闲时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、什么时候需要加终端电阻?

1)通信速度低或者通信距离近的情况下建议不加终端电阻

通信速度低或者通信距离近的情况下,信号反射对通信信号的影响不大,而且不加终端电阻可以大大降低功耗,并且通过加较大上下拉电阻值即可保证RS-485总线空闲时具有较高的差分电压幅值,提高了通信的可靠性。

2)通信距离较长且通信速度较快,对信号质量要求较高的情况

此时可以增加终端电阻,防止阻抗突变引起的信号反射问题,提高信号质量,但应确保在总线空闲时总线的差分电压不处于门限电平范围内。

3)对功耗有要求且通信距离较长的情况

反射信号在总线上来回反弹,反射信号会逐渐消耗掉。对于串口通信,MCU一般在一个位的中间时间对信号进行采样,由于低通信速度的情况下,每一个位的时间较长,所以在到达采样点时反射信号已被消耗掉,对通信已无影响。RSM485ECHT在1200m 9600bps不加终端电阻首端和末端的波形如图8和图9所示,可以看出反射信号在到达每一个位中间前就已经被消耗掉了。

所以对RS-485的收发器的功耗有较高要求且通信距离较长的应用,应适当降低通信的速度。

图片8

图8 RSM485ECHT 1200m 9600bps 不加终端 首端波形

图片9

图9 RSM485ECHT 1200m 9600bps 不加终端 末端波形

声明:本网站原创内容,如需转载,请注明出处;本网站转载的内容(文章、图片、视频)等资料版权归原网站所有。如我们采用了您不宜公开的文章或图片,未能及时和您确认,避免给双方造成不必要的经济损失,请电邮联系我们,以便迅速采取适当处理措施;欢迎投稿,邮箱:editor@netbroad.com。

技术专题 更多>>
AI遇上区块链将碰撞出奇迹
智能充电桩技术要点及市场探讨
作为电动汽车的“加油站”,充电桩未来的发展前景无疑是巨大的。智能充电桩可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。充电桩具有非常重要的社会效益和经济效益。本期专题就让我们聊一聊充电桩的技术要点及市场应用前景吧!

头条推荐

2018年电源网工程师巡回研讨会会后报道
2018年电源网工程师巡回培训会-上海站于9月15日召开,会议共计5个议题,参会工程师300多人,陶显芳陶老师分享了关于"高效率开关电源的设计及应用“议题,将现场工程师交流推向了高潮!
2018慕尼黑上海电子展
客服热线
服务时间:周一至周五9:00-18:00
微信关注
免费技术研讨会
获取一手干货分享

互联网违法不良信息举报

Reporting Internet Illegal and Bad Information
editor@netbroad.com
022-58392381