保障通信正常,RS-485上下拉電阻要如何選擇?
其中:RPU為模塊內(nèi)部上拉電阻,RPD為模塊內(nèi)部的下拉電阻,本例中為24kΩ;
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201701/343316.htmRIN為模塊接收器輸入阻抗,本例取最小值為120kΩ;
RT為終端電阻,本例取120Ω;
RPU_EX為模塊外部所加的上拉電阻,RPD_EX為模塊外部所加的下拉電阻;
由于RSM485PCHT的門限電平為-200mV~+200mV,一般留有100mV或200mV的電壓裕量,本例留有100mV的電壓裕量,根據(jù)前面所推導(dǎo)的差分電壓公式,可以得到下面計(jì)算公式
由于RSM485PCHT在供電電壓范圍為4.75V~5.25V,取VO=4.75V(最低輸入電壓VCC=4.75V情況下),可得:
由RPU=24kΩ,可得RPU_EX=RPD_EX=461.9Ω,由于計(jì)算出的電阻值為最大值,因此可以選擇在485總線上僅加一組410Ω或390Ω的上下拉電阻,或者加兩組910Ω上下拉電阻。
3、 如何驗(yàn)證上下拉電阻取值?
上述計(jì)算僅考慮了485總線空閑狀態(tài)時(shí)不處于不確定狀態(tài),并沒有考慮485收發(fā)器的驅(qū)動(dòng)能力和所用元器件的功耗等問題。外部所加上下拉電阻越小,可以將485總線空閑狀態(tài)差分電壓保持的越高,但與此同時(shí),終端電阻和上下拉電阻的功耗也越大,對(duì)485收發(fā)器的驅(qū)動(dòng)能力要求也越高,當(dāng)超過485收發(fā)器的驅(qū)動(dòng)能力時(shí),也會(huì)導(dǎo)致通信失敗。
根據(jù)RS-485標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)接收器的輸入阻抗為單位阻抗時(shí)(最小為12k),總線上最多可以接32個(gè)節(jié)點(diǎn),485的差分負(fù)載最大為54Ω,此時(shí)差分輸出電壓最小為1.5V。
圖 4 485總線連接32個(gè)節(jié)點(diǎn)等效示意圖
如圖 4所示,我們可以看到當(dāng)485總線上接有32個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí),總線A或B的共模負(fù)載為:
由此可見,對(duì)于RS-485的標(biāo)準(zhǔn)來說,A總線或B總線的最大共模負(fù)載為375Ω。
圖 5 485總線增加終端電阻等效示意圖
當(dāng)增加終端電阻后,可以發(fā)現(xiàn)485總線的共模負(fù)載沒有發(fā)生變化,但差模負(fù)載急劇減小,差模負(fù)載為
因此當(dāng)485總線的節(jié)點(diǎn)數(shù)達(dá)到最多以及增加終端電阻后,485總線的差模負(fù)載仍大于54Ω,根據(jù)RS-485的標(biāo)準(zhǔn),差分輸出電壓最小為1.5V。
圖 6 RSM485PCHT 64個(gè)節(jié)點(diǎn)等效示意圖
以RSM485PCHT為例說明增加上下拉電阻的情況,如圖 6所示,總線A或B的共模負(fù)載為:
實(shí)際測(cè)試上述情況,驅(qū)動(dòng)輸出的最小差分電壓3.02V,這個(gè)電壓遠(yuǎn)大于RS-485標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最小差分輸出電壓1.5V。
圖 7 RSM485PCHT 64個(gè)節(jié)點(diǎn)增加終端電阻示意圖
當(dāng)在485總線上增加終端電阻時(shí),可以看出總線A或B的共模負(fù)載并沒有發(fā)生變化,而差分阻抗有了較大的變化,此時(shí)差模負(fù)載為:
計(jì)算出的差模負(fù)載要略大于RS-485標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大負(fù)載為54Ω,我們對(duì)RSM485PCHT進(jìn)行實(shí)際測(cè)試,其輸出差分電壓1.58V,略大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最小電壓。
當(dāng)差模負(fù)載為54Ω(485總線接兩個(gè)120Ω終端電阻并且上拉電阻(下拉電阻)與收發(fā)器內(nèi)阻的并聯(lián)值為270Ω)時(shí),RSM485PCHT的差分輸出電壓為1.52V(實(shí)測(cè)值),基本和RS-485標(biāo)準(zhǔn)相同。當(dāng)差模負(fù)載為41.54Ω(485總線接兩個(gè)120Ω終端電阻并且上拉電阻(下拉電阻)與收發(fā)器內(nèi)阻的并聯(lián)值為135Ω)時(shí),RSM485PCHT的差分輸出電壓在1.17V左右(實(shí)測(cè)值),在這種情況下可以通信。但485收發(fā)芯片手冊(cè)中規(guī)定的最大差模負(fù)載通常為54Ω,即在485總線上增加兩個(gè)120Ω后,上拉電阻(下拉電阻)與收發(fā)器輸入阻抗的并聯(lián)值應(yīng)大于270Ω。同時(shí)為了保證穩(wěn)定可靠通信,一般485總線的上拉電阻(下拉電阻)與收發(fā)器輸入阻抗的并聯(lián)值應(yīng)大于375Ω。
4、 總結(jié)
1) 通信線應(yīng)選用屏蔽雙絞線,屏蔽層應(yīng)單點(diǎn)接大地;
2) 當(dāng)我們沒有遇到信號(hào)反射問題時(shí),盡量不要使用終端電阻;
3) 如果使用終端電阻,我們可以通過上下拉電阻調(diào)節(jié)485總線在空閑狀態(tài)的電壓值,保證不處于門限電平(-200mV~+200mV或-200mV~-40mV)范圍內(nèi);
4)當(dāng)我們?cè)黾由舷吕娮钑r(shí),上拉電阻(下拉電阻)與收發(fā)器輸入阻抗的并聯(lián)值應(yīng)大于375Ω。
評(píng)論