電纜的“ 電長(zhǎng)” 足夠， 能滿足2·tp≥tr/5，其中tp是信號(hào)沿電纜單向傳輸?shù)臅r(shí)間，tr是來(lái)自指定驅(qū)動(dòng)器 的信號(hào)上升時(shí)間(10%-90%；請(qǐng)參考后面根據(jù)速度因子計(jì)算的信號(hào)傳輸時(shí)間)。如果電纜的“電長(zhǎng)”不夠，那么在調(diào)整終端(Rt)值時(shí)就可以更加靈活。這是選用慢速驅(qū)動(dòng)器來(lái)滿足應(yīng)用要求的另一個(gè)理由。

*敏感度： *如果沒有任何端接，SN75HVD12DR的接收器輸入阻抗(單端)估計(jì)在109kΩ左右(基于最大輸 入電流指標(biāo)和引腳上的12V電壓)。這么高的輸入阻抗很容易受到PCB或電纜內(nèi)鄰近信號(hào)的串?dāng)_(如果屏蔽層內(nèi)的電纜超過(guò)一對(duì))。通過(guò)并聯(lián)端接電阻可以降低這個(gè)阻抗值，最大程度地減小串?dāng)_，但代價(jià)是功耗會(huì)增大。建議做適當(dāng)?shù)恼壑?，永遠(yuǎn)不要放棄“免費(fèi)的”抗噪聲性能，一定要包含一定數(shù)值的終端。

優(yōu)化端接電阻

需要回答的第一個(gè)問(wèn)題是： 電纜的“電長(zhǎng)”夠嗎？然后我們就能確定是否需要將電阻Rt與電纜阻抗匹配?；卮疬@個(gè)問(wèn)題可以從上面的等式2·tp≥tr/5開始。

加入前面驅(qū)動(dòng)器的上升時(shí)間可以得到2·tp≥100ns/5，這樣就得到了最大10ns的信號(hào)傳輸時(shí)間tp。這意味著從驅(qū)動(dòng)器到對(duì)端電纜末端所需時(shí)間不到10ns(在到達(dá)第一個(gè)端接電阻之前)。接下來(lái)根據(jù)電纜電介質(zhì)(及其速度因子)計(jì)算如何將這個(gè)要求轉(zhuǎn)換為電纜長(zhǎng)度。速度因子是信號(hào)沿著導(dǎo)體/電介質(zhì)傳播的速度與光在真空中傳播速度之比。

VF(速度因子)=1/√εr (εr=相對(duì)介電常數(shù)或介電常數(shù)；例如，聚乙稀，εr=2.25)

因此速度=c·VF或c/√εr

例子：百通公司規(guī)定#9841電纜的速度因子為66%(絕緣體是聚乙稀，由上述公式計(jì)算得到66.6%)。如果沒有規(guī)定VF，可以查找介電材料，然后用上述公式計(jì)算。

先計(jì)算電纜的最大長(zhǎng)度(使用上面的100ns驅(qū)動(dòng)器和10ns最大tp)，然后找出與電纜阻抗匹配的端接電阻：

低功耗考慮

在這個(gè)例子中，長(zhǎng)度小于1.98m(比如嵌入式應(yīng)用機(jī)箱)的電纜不需要與之相配的端接電阻。那么如何選擇Rt呢？可以不使用。然而如前所述，阻值較低的電阻可以減小敏感度。499Ω是一個(gè)好的起始值。對(duì)于5V信號(hào)，當(dāng)電阻從120Ω變?yōu)?99Ω時(shí)，每個(gè)電阻的靜態(tài)功耗將從208mW下降到50mW。與無(wú)端接情況相比，這種做法有助于降低功耗和敏感度，從而實(shí)現(xiàn)魯棒的通信鏈路。

對(duì)于非電池驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用，我們?yōu)槭裁催€要關(guān)心功耗呢？SMT元件在設(shè)計(jì)中已經(jīng)變得非常小。一個(gè)0603 電阻的額定功率是100mW，若降額因數(shù)為50%，留給我們用的功率就只有50mW。499Ω的0603電阻滿足要求，而208mW的原始設(shè)計(jì)需要1210尺寸的電阻。更高阻值的電阻有助于減小設(shè)計(jì)尺寸， 并使鏈路更加魯棒。3.3V/499Ω信號(hào)則允許使用0402的端接電阻。

低功耗也意味著3.3V或5V電壓軌可以不用電荷泵穩(wěn)壓器，這樣可以減少器件數(shù)量，從而降低總成本。舉例來(lái)說(shuō)，凌力爾特公司的LTC3255可以采用4-48V直流輸入，但輸出限制為50mA。

管理共模電壓

雖然RS-485是一種差分網(wǎng)絡(luò)，但要想正確工作，必須滿足有限共模(CM)電壓限制要求。這意味著如果它們彼此呈懸浮態(tài)，則從一個(gè)節(jié)點(diǎn)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)需要一條地線。共模電壓可能來(lái)自數(shù)字信號(hào)(使用二極管/電容)，但一般來(lái)說(shuō)它不抗噪。為了控制從一個(gè)模塊到另一個(gè)模塊的噪聲，可以在地線上串聯(lián)一個(gè)電 感。這樣不僅可以通過(guò)任一根數(shù)據(jù)線控制直流共模電壓，還能最大限度地減小射頻回流。通常1μH的電感就可以提供很好的保護(hù)，因?yàn)樗淖杩乖?00MHz頻率時(shí)超過(guò)1kΩ，但又不會(huì)因太高而干擾1Mbps或以下的通信。也可以采用共模扼流圈來(lái)提供額外的射頻保護(hù)。

屏蔽

控制電磁干擾并不是說(shuō)所有接地都懸浮于大地之上。一般來(lái)說(shuō)，屏蔽層(如果用的話)的一端會(huì)連到末端的信號(hào)地或具有地線的節(jié)點(diǎn)，而屏蔽層的另一端則處于懸浮狀態(tài)。在有可能發(fā)生嚴(yán)重磁性干擾的情況下，可能要求將屏蔽層的兩端都接地。當(dāng)電纜長(zhǎng)度超過(guò)10m時(shí)，遠(yuǎn)端的屏蔽接地將被轉(zhuǎn)換為“軟地”(使用電容)，以便通過(guò)屏蔽層(連接遠(yuǎn)程地)最大限度地減小低頻干擾。使用電壓源和寄生電容的噪聲模型連接在相對(duì)地、導(dǎo)體和屏蔽層之間，這是一種明智的做法。圖2中為基本的屏蔽構(gòu)建了噪聲模型。

圖2：基本屏蔽結(jié)構(gòu)的噪聲建模

總結(jié)

RS-485實(shí)現(xiàn)了能夠?qū)闺姶鸥蓴_的簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)，但在應(yīng)用中必須理解各種選項(xiàng)，并運(yùn)用合理的工程原理。在眾多選項(xiàng)中， 不要簡(jiǎn)單地選用自己見過(guò)或用過(guò)的器件。市場(chǎng)上不斷推出新器件，應(yīng)綜合考慮傳輸長(zhǎng)度、器件速度、功耗要求以及將使用的電纜類型再做出選擇。正確的選擇有助于設(shè)計(jì)的最后成功。