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RS-485电路设计及接口防护

一、电路.1.1. RS485通讯标准协议.相信RS485通讯标准大家都已经熟悉了,也不再多说。下面的说明部分在网上广为流传,就抄抄下来吧。典型的串行通讯标准是RS232和

  一、电路.

  1.1. RS485通讯规范协议.

  信任RS485通讯规范咱们都现已了解了,也不再多说。下面的阐明部分在网上广为流传,就抄抄下来吧。

  典型的串行通讯规范是RS232RS485.它们界说了电压,阻抗等。但不对软件协议给予界说,差异于RS232, RS485的特性包含:

  a. RS-485的电气特性:逻辑“1”以两线间的电压差为+(2—6) V表明;逻辑“0”以两线间的电压差为-(2—6)V表明。接口信号电平比RS -232-C下降了,就不易损坏接口电路的芯片,且该电平与TTL电平兼容,可便利与TTL 电路衔接。

  b. RS-485的数据最高传输速率为10Mbps

  c. RS-485接口是选用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗共模干才能增强,即抗噪声搅扰性好。

  d. RS-485接口的最大传输间隔规范值为4000英尺,实践上可达 3000米。 RS-485接口在总线上是答应衔接多达128个收发器,因RS-485接口具有杰出的抗噪声搅扰性,长的传输间隔和多站才能等上述长处就使其成为首选的串行接口。因为RS485接口组成的半双工网络 ,一般只需二根连线,所以RS485接口均选用屏蔽双绞线传输。

  1.2. 典型的RS485通讯芯片

  以TI为例,一般所用的BC184,内置TVS维护,具有15KV静电防护才能;稍差一点的BC182,则能够防护至8KV ESD冲击;而3082,则只能接受4KV ESD冲击。在选用485芯片时,需留意其ESD防护才能,驱动才能,对485总线差分信号的界说等。

  1.3. 485运用电路举例。

  如下图:

  a. A/B线需拉上下拉,确保总线空闲时,A/B差分信号仍是确认状况,避免杂讯影响。上/下拉电阻获得小,则负载加剧,会影响485总路线上节点数量;而获得大,则会影响数据传输的波特率。,一般在几K到几十K之间,详细还在看运用电路的需求。(比如此电路中上/下拉取值为3.3K,在实践带载测验(1200bps)时,485总线上只能挂十几外负载;而换成47K,则能够挂到一百多个负载;但若要在9600bps下通讯,则上/下拉要小一些才行,现在的实验发现,10K基本上现已是极限了)

  b. 对地TVS用作ESD防护。

  c. 尽量不要以上/下拉电阻来驱动负载,最好单独用一路信号操控使能端,以满足发挥IC的驱动才能。

  d. V485输出才能要满足。因工业运用领域,485总路线上有或许一起接许多节点,此刻A/B线对外输出电流会比较大,若V485前端供电电路输出不行,则差分电压不行而导致无法正常通讯。

  二、接口防护规划

  2.1 ESD防护

  以TI 3082为例,芯片自身只能确保4KV HBM的ESD防护,而体系要求为8KV触摸放电,此刻就需求在A/B线间对地加TVS来维护芯片。TVS管尽量选用高速、低容值、大通流量的,当然够用就好,不用寻求过高的功能。发动电压和截止电压选取要恰当,以避免TVS误动作,而搅扰485的正常通讯(还要考虑到485总线上的共模电压部分)。

  在进行PCB布板时,尽量使V485接近电源输出端,使电源线路尽量短;要确保接线杰出,TVS管接地途径也要尽量短。一起在V485前端供电电路输出端,应选用大电容并小电容的办法,滑润输出的一起,还能招引部分ESD带来的高压尖峰。

  总归,好的ESD防护,是用正确的器材以及合理的PCB Layout来完成的。

  趁便说说,一般ESD冲击到来,会构成三种类型的芯片损害。一是击穿,这种是不行康复的。二是Latch-up,这种从头上电后又会消失,但长期latch-up状况,则会使芯片焚毁。三是软损害,这种损害并不会使芯片立刻失效,但会使芯片牢靠性下降,这种损害最隐性,往往要到客户现场合用过一段时间后才会发现,这种损害是最应该避免的。从前咱们有一款产品,做ESD测验都能过,但往往在客户端运用一段时间后就会出现问题,后来剖析才发现是ESD冲击导致芯片软损害的成果。

  2.2 高压防护

  许多体系还会要求485接口能耐受市电或许工业电直接接入,确保数分钟通电不损坏。这样的要求是为了确保在运用现场,工作人员不小心将沟通电接入到485端口上时,不致引发485电路的损坏。

  以本电路为例,以两路PTC+TVS管构成回路,当有大的沟通电压灌入时,PTC开端发热,从而构成高阻,确保后续电路。

  在布板时,应留意在PTC和TVS管的通路间的线宽要满足大(一般0.5mm线宽可经过1A电流,详细因PCB不同而不同。),以接受大电流的经过。

  2.3 高压高频电磁脉冲防护

  A/B线对地的TVS能起到必定的维护作用,但更重要的是PCB布板合理,避免高频高压脉冲耦合进内部线路,这部分可参阅高频电路的布板。

  2.4 高压冲击防护

  这部分防护,一是布板时要留足爬电间隔;二是光耦及变压器(有些体系是选用外置电源供电,同理)的阻隔作用要好。

  三、运用

  RS485的理论通讯间隔可达1200m,速率可达几Mbps,通讯节点可达256个(不同的芯片会有不同,也有支撑四五百个节点的产品)。但在实践运用中受电路、接线办法及运用环境影响很大。下面要点说说接线办法(这部分是从网上摘录的,咱们将就着看吧)。

  3.1 线材: 选用特性阻抗120±20%欧姆,截面积0.5平方毫米带屏蔽双绞线电缆作总线。(留意此阻值并不特指线路纯电阻,而是特定频率下的线路阻抗,一般485的通讯频率在1.2K到几百K之间。)

  3.2 布线规矩:485总线要选用手拉手结构,而不能选用星形结构,从总线到每个节点的引出线长度应尽量短。

  3.3 接连性:应留意总线特性阻抗的接连性,在阻抗不接连点就会发生信号的反射,构成通讯牢靠性下降,所以,应该运用一条单一、接连的双绞线作为总线。下列几种状况易发生这种不接连性:

  a,总线的不同区段选用了不同电缆。

  b,或某一段总线上有过多读卡器紧靠在一起装置。

  c,分支线到总线的间隔过长。

  3.4 阻抗匹配:在RS485组成网络过程中另一个需求留意的问题是终端负载电阻问题,一般终端匹配选用终端电阻办法, RS-485应在总线电缆的开端和结尾都并接120Ω终端电阻。

  3.5 中继:理论上RS485的最长传输间隔能到达1200米,但在实践运用中因为外界确实一些搅扰等要素,传输的间隔要比1200米短,详细能传输多远视周围环境而定,在传输过程中能够选用添加中继的办法对信号进行扩大,延伸传输间隔。

  3.6 接地:将485通讯线的屏蔽层用作地线,将读卡器、RS232-RS485转换器、电脑的地衔接在一起,而且将RS485通讯线屏蔽层牢靠接地,可接到建筑物避雷器的接地衔接线上,接地衔接线主张运用截面积4平方毫米以上多股铜线,从通讯线屏蔽层到建筑物避雷器的衔接线尽或许短,而且衔接时留意必定要牢靠,衔接点留意防锈。当运用光电阻隔型中继器做线路延伸或许分支时,各个分支的屏蔽层没有直接衔接,此刻,每个分支的屏蔽层都应该独立接地,接地要求同上。在同一条总线上或许同一个分支上,只能有一个接地址。

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