电子工程世界TB技术文章——RS-485收发器难题详解
RS-485收发器相关问题已经困扰您许久？别担心！？本文基于德州仪器在线支持社区E2E?内的常见问题提供了一些见解 ， 对于想要了解这一既定通信标准的人来说 ， 相信会为您提供帮助！
1. 何时需要在RS-485总线上端接 ， 以及如何正确端接？
RS-485总线端接在许多应用中均很有用 ， 因为此方式有助于提高信号完整性并减少通信问题 。 “端接”是指将电缆的特征阻抗与端接网络匹配 ， 使总线末端的接收器能够观察到最大信号功率 。 未端接或端接不当的总线将无法很好的匹配 ， 从而在网络末端产生反射 ， 导致整体信号完整性降低 。
在网络的双向环路时间远大于信号位时间时 ， 无需终止 ， 因为每次反射到达网络末端时 ， 它们都会损失能量 。 但是 ， 对于位时间基本上不长于电缆环路时间的应用 ， 为使反射最小化 ， 端接至关重要 。
最基本的端接称为并联端接 ， 由单个电阻组成 ， 如图1所示 。 RS-485标准要求标称特性阻抗达到120Ω ， 因此端接电阻的默认值应为RT = 120Ω 。 阅读博文：“RS-485基础：什么时候需要端接 ， 以及如何正确执行 。 ”
本文插图
图1：具有并联端接的RS-485总线
2. 什么是故障安全偏置 ， 如何实现？
故障安全偏置是确保RS-485接收器不会因差分输入电压而处于不确定状态的一种方式 。 电子工业联盟（EIA）-485标准指出：当差分电压≥+ 200mV时 ， RS-485的输入阈值是逻辑高；差分电压≤-200mV时 ， RS-485的输入阈值是逻辑低 ， 从而在高低阈值之间保持400mV的不确定状态 。
可通过以下两种方式实现故障安全偏置：
l 选择在接收器中具有内置故障安全输入阈值的收发器 。
l 添加外部电阻 ， 以在空载总线上产生外部偏置 。
两种方法都可以确保总线上的逻辑高状态 。 阅读博文：“RS-485基础：故障安全偏置网络的两种方法 。
3. 如何计算RS-485总线上的最大节点数？
RS-485是多点差分总线 ， 意味着总线上的所有节点都共享一个公共传输介质 。 随着节点总数增加 ， 每个驱动器上的负载也将随之增加 。
电信行业协会（TIA）/ EIA-485标准创建了一个假设的单位负载（UL） ， 以帮助计算RS-485总线上的最大节点数 。 该标准规定：驱动器必须能够在最多32个单元负载上并行驱动至少1.5V差分信号 ， 并在总线的两端分别连接两个120Ω终端电阻 。
公式1表示输入电压除以漏电电流后最坏情况下的比值来计算输入电阻 。 在确定了节点的输入电阻后 ， 可使用公式2计算RS-485总线上的最大节点数：
输入电阻=最大（VIN/Ileakage） （1）
节点数= 32 /输入电阻 （2）
4. 如何了在恰当时间需要在节点之间添加一根地线？
设计远程数据链路时 ， 必须假设存在一些接地电位差 。 这些电压会给发射机输出增加共模噪声Vn 。 即使总叠加信号处在接收机的输入共模范围内 ， 依靠当地的地电位差作为返回电流的可靠路径也是不安全的 。 接地电位差（GPD）超出接收器的共模范围时（在长电缆和大电流负载的情况下经常发生） ， 需要使用适当的接地技术 。
本文插图
图2：远程节点配置：独立的接地点（a）；直接连接的远程接地（b）；
器件接地和本地系统接地的分离（c）
图2a所示为可能从电气安装的不同部分汲取功率的远程节点 。 对安装的任何变动（例如在维护工作期间）均可将GPD以至于超出接收器的输入共模范围的程度 。 因此可能会导致目前正工作的数据链路将来停止运行 。
也不建议通过接地线直接连接远程接地（图2b） ， 因为直接连接会导致大的接地回路电流作为共模噪声耦合到数据线 。
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