RS-485的使用已有一些時(shí)日，但因其信令、電壓水平及實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單性， 迄今它仍是一種可用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。很多工程師常選用未針對(duì)具體應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化的現(xiàn)成方案，所用部件超過實(shí)際所需的尺寸，如功耗更高的終端電阻，使EMI問題更加嚴(yán)重。本文討論了幾個(gè)關(guān)鍵因素可以幫助工程師迅速而精準(zhǔn)地選對(duì)正確的方案，還提出了可增強(qiáng)設(shè)計(jì)性能的簡(jiǎn)單技巧。
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雖然RS-485的使用已有一些時(shí)日，但因其信令、電壓水平及實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)單性， 迄今它仍是一種可用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。工業(yè)傳感器也因?yàn)檫@些原因仍然在使用這種接口。由于RS-485不是最近出現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)，很多工程師都選擇使用現(xiàn)成的方案，這些方案并未針對(duì)具體應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)不到人們期望的性能要求。結(jié)果，所用的部件超過實(shí)際所需的尺寸，如功耗更高的終端電阻，使EMI問題更加嚴(yán)重。本文所討論的幾個(gè)關(guān)鍵因素，可以幫助工程師迅速而精準(zhǔn)地選對(duì)正確的方案。有關(guān)這個(gè)主題已經(jīng)有許多著名的白皮書。本文補(bǔ)充了一些遺漏的細(xì)節(jié)，并提出了可增強(qiáng)設(shè)計(jì)性能的簡(jiǎn)單技巧。

圖1：基本RS-485拓?fù)?/p>

電磁干擾問題

有三種基本工具可以幫助設(shè)計(jì)師管理電磁干擾(屏蔽技術(shù)將在文章的最后單獨(dú)說明)。

1．器件速度 2．收發(fā)器工作電壓 3．端接電阻電流

速度

使用的波特率不要超過實(shí)際應(yīng)用的要求，包括收發(fā)器的速度。收發(fā)器有不同的速度選項(xiàng)，它們會(huì)影響信號(hào)的上升/下降時(shí)間。舉例來說，許多RS-485鏈路的速度在1Mbps以下，因此像TI的SN75HVD12DR這樣的器件就是一種好的選擇。對(duì)于128kbps速度的鏈路來說，速度低一些的Intersil器件就足夠。

這些器件上升時(shí)間較慢(例如100ns)， 但對(duì)這些應(yīng)用來說已經(jīng)足夠，可以最大程度地減少電磁干擾輻 射。因?yàn)轫憫?yīng)速度較慢，也降低了對(duì)附近噪聲源的敏感度。請(qǐng)仔細(xì)閱讀收發(fā)器的規(guī)范說明，因?yàn)樵S多標(biāo)準(zhǔn)器件將運(yùn)行在10Mbps或更快的速度下，比這些鏈路通常所需的速度快得多。

表1：RS-485收發(fā)器及其速度舉例

電壓

電磁干擾幅度與任意信號(hào)的電壓擺幅成正比，因此減小電壓擺幅可以減小因連接而產(chǎn)生的電磁干擾。許多較新器件的額定工作電壓是3.3V，可以滿足RS-485信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的最低要求。在今天的許多系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，3.3V要比5V更常用。如果使用更低的電壓，我們需要放棄什么？在這個(gè)電壓下，器件的速度和抗噪聲能力可能會(huì)下降。但如果器件的額定速度滿足要求，并且使用了屏蔽措施，那么3.3V的RS-485信號(hào)通常足夠。需要重申的是，是否需要考慮所有相關(guān)條件并查閱數(shù)據(jù)手冊(cè)，取決于設(shè)計(jì)師。為了抵抗浪涌，要在收發(fā)器輸入端增加一個(gè)電容以避免出現(xiàn)信號(hào)劣化，除非計(jì)算出來的頻率響應(yīng)是信號(hào)速率(1/2波特率)的5-10倍。

RS-485的工作電壓范圍很寬，從200mV接收閾值到10V最大差分信號(hào)。2V峰-峰值通常是推薦的最小驅(qū)動(dòng)電平，3.3V器件滿足這個(gè)條件，同時(shí)又能很好地與5V供電器件連接， 因而能提供合理的信噪比， 特別是對(duì)較短距離的通信來說。記住，如果你需要高速(5MHz以上)，那么你可能需要5V電源，請(qǐng)查閱相關(guān)的數(shù)據(jù)手冊(cè)。

電流

電磁干擾問題本質(zhì)上就是磁性問題，因此流經(jīng)端接電阻的電流被認(rèn)為是引起電磁干擾的一個(gè)因素。磁性干擾比較難控制，因?yàn)殂~的相對(duì)磁導(dǎo)率大約為1，不管附近是否有屏蔽都可能引起干擾電路的耦合。較低的瞬態(tài)電流可以減少磁性特征，最大限度地減小與鄰近其它電路的耦合。

我們?nèi)绾巫龅竭@點(diǎn)呢？難道端接電阻值不是固定的嗎？是的，只要線纜的“電長”相對(duì)于信號(hào)邊沿速率來 說足夠，它就不是固定的。沒有規(guī)定說不能為了工程上的其它理由而增加這個(gè)值。若關(guān)心的主要問題是敏感度而不是輻射，這個(gè)終端電阻的阻值就越小越好。不過仍然需要進(jìn)行折衷，如同其它所有工程設(shè)計(jì)那樣。比較5V/120Ω系統(tǒng)和3.3V/499Ω系統(tǒng)就能發(fā)現(xiàn)，電流可以減小至1/6。

終端電阻

大多數(shù)人最初知道的電阻默認(rèn)值是120Ω，分別跨接在網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)端的(+)和(-)數(shù)據(jù)端子上。但120Ω并不總是最好的選擇，選用這個(gè)原始終端原本就是為了匹配商用雙絞線阻抗。不管什么樣的應(yīng)用，即使短距離應(yīng)用，也不要考慮不接終端電阻，因?yàn)樗芴峁┖芎玫目乖肼暷芰?。需要端接的理由有兩個(gè)：