电子工程世界TB技术文章——RS-485收发器难题详解( 二 )
为实现远程接地的直接连接 ， RS-485标准建议通过插入电阻器将设备接地与本地系统接地分开（图2c） 。 虽然这种方法降低了环路电流 ， 但由于存在一个大接地环路使数据链路对环路其他地方产生的噪声保持敏感 。 因此 ， 尚未建立稳定的数据链路 。
要在强健的RS-485数据链路上远距离承受高达数千伏的GPD ， 最佳方法是将总线收发器的信号和电源线与其本地信号和电源进行电流隔离 。 这种情况下 ， 电源隔离器（例如隔离的DC / DC转换器）和信号隔离器（例如数字电容隔离器）可防止电流在远程系统接地之间流动 ， 并避免产生电流环路 。
5. RS-485的长度与速度建议值是多少？
在额定的数据速率下 ， 最大总线长度受限于传输线损耗和信号抖动 。 由于在波特率为10％或以上的抖动 ， 数据可靠性急剧下降 ， 因此图3所示为传统RS-485电缆在信号抖动10%的情况下的电缆长度与数据速率特性 。
本文插图
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图3：电缆长度与数据速率建议
在图3上 ， 标有1号的圆圈代表电缆长度较短时的高数据速率区域 。 此处 ， 可忽略传输线的损耗 。 数据速率主要取决于驱动器的上升时间 。 尽管该标准建议使用10 Mbps ， 但如今的快速接口电路可以高达50 Mbps的数据速率运行 。
图3中的红色2号代表从短数据线到长数据线的过渡 。 必须考虑较长传输线的损耗 。 因此 ， 随着电缆长度的增加 ， 数据速率必须降低 。 根据经验 ， 线路长度[m]与数据速率[bps]的乘积应为107 。
红色的3代表低频范围 ， 其中电缆串联电阻和线路端接的相互作用会导致信号衰减 。 在某个点 ， 信号的振幅变得比接收机能够正常检测到的幅度要小（即不超过VIT阈值） 。
6. 如何估计RS-485的功耗？
要计算功耗 ， 可将功率分为几部分 。 当器件在没有外部负载的情况下通电时 ， 功耗将用于集成电路本身 。 如果在输出引脚上增加负载 ， 则驱动负载的功率将从器件中抽取 。 由于RS-485具有差分信号 ， 因此负载通常添加在A和B引脚之间 。
在图4中 ， 蓝色轨迹 ， PDic ， 是器件消耗的功率 。 对于低数据速率 ， 功耗主要来自电阻负载（红色迹线） ， PDdc 。 对于高数据速率 ， 需考虑电容性负载的功耗（绿色迹线）PDac 。
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图4：计算功耗扇区
公式3计算总功耗为：
PDtotal = PDic + PDdc + PDac (3)
如需计算总功耗 ， 必须首先计算出每个部分的功率 。 器件功耗参见公式4 ， 其中静态电源电流Icc在数据手册中指定：
PDic = Vcc*Icc (4)
如果将电阻性负载置于总线上 ， 驱动器会在其上产生一个电压（Vod） ， 如公式5和6所示 ， 其中C是寄生电容 ， 它包括收发器的电容、负载的电容和迹线电容 。 数据频率f也包括在计算中 。
PDdc = Vcc*I – I2*R = (Vcc – I*R)*I (5)
PDac = 2*2C*f*Vcc*Vod (6)
阅读博文：“如何计算高速RS-485收发器的功耗” 。
7. 如何保护RS-485接口免受静电释放（ESD）影响？
ESD保护有多种类型 ， 包括人体模型、国际电工委员会（IEC）接触放电和IEC气隙放电 。 如果一个收发器具有集成了IEC ESD（例如德州仪器的THVD1450或THVD1500） ， 则无需外部组件就可在指定收发器的电平上保护RS-485接口免受ESD的影响 。
例如 ， 在没有任何外部元件的情况下 ， THVD1450可以支持18-kV IEC 61000-4-2接触放电 。 市场上许多器件都没有这种集成 ， 因此需要外部瞬态电压抑制（TVS）二极管 。 阅读博文：“如何根据额定电压为RS-232、RS-485和CAN选择TVS二极管 。 ”
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