高速低功耗RS485收發(fā)器，集成可切換終端
LTC2859 和 LTC2861 將一個(gè)邏輯可選的集成端接電阻器與一個(gè)堅(jiān)固的 20Mbps RS485 / RS422 收發(fā)器相結(jié)合，從而在纖巧型封裝中提供了一個(gè)單芯片阻抗匹配的網(wǎng)絡(luò)解決方案。低功耗驅(qū)動(dòng)器具有邏輯可選的低壓擺率模式，可在低于 250kbps 的頻率下工作，具有低 EMI 輻射。1/8 單元負(fù)載接收器在整個(gè) RS485 共模范圍內(nèi)為多達(dá) 256 個(gè)節(jié)點(diǎn)提供故障保護(hù)輸出。接收器輸入和驅(qū)動(dòng)器輸出均具有超過(guò) ±15kV 的可靠 ESD 保護(hù)。半雙工 LTC2859 采用 3mm × 3mm DFN 封裝，而全雙工 LTC2861 采用 4mm × 3mm DFN 封裝和 16 引腳 SSOP 封裝。LTC2859 和 LTC2861 的框圖如圖 2 所示。
圖2.LTC2859 和 LTC2861 的框圖。
可切換端接
RS485收發(fā)器通常通過(guò)雙絞線電纜進(jìn)行通信，其特性阻抗范圍為100Ω至120Ω。正確端接電纜對(duì)于最大程度地減少可能損壞數(shù)據(jù)的反射非常重要。端接通常由分立電阻組成，其電阻與電纜的特性阻抗相同，在電纜兩端差分連接。然而，當(dāng)使用 LTC2859 / LTC2861 收發(fā)器時(shí)，無(wú)需外部電阻器。這些器件在接收器輸入端集成了一個(gè) 120Ω 電阻，可以邏輯使能，以便在需要時(shí)端接電纜。圖 3 示出了使用 LTC2859 收發(fā)器正確連接網(wǎng)絡(luò)的示例，該收發(fā)器在兩個(gè)終端器件上啟用了集成端接電阻器。應(yīng)保持與電纜中間級(jí)的短連接，因?yàn)檫@些短截線會(huì)產(chǎn)生不必要的反射。
圖3.正確連接的 RS485 網(wǎng)絡(luò)，采用具有可選端接器的 LTC2859 收發(fā)器。
為了說(shuō)明在RS485系統(tǒng)中正確端接放置的重要性，請(qǐng)考慮圖3中的網(wǎng)絡(luò)，其中四個(gè)LTC2859收發(fā)器沿5英尺的cat1e電纜等距分布。信號(hào)從節(jié)點(diǎn) 4 驅(qū)動(dòng)，在節(jié)點(diǎn) 2859 接收。LTC<> 器件中的集成端接電阻器在電纜沿線的不同位置接入或調(diào)出，以說(shuō)明端接放置對(duì)接收波形的影響。不使用外部電阻。
在線路末端（節(jié)點(diǎn)1和4）施加適當(dāng)?shù)碾娮瓒私訒r(shí)，接收的波形具有干凈的轉(zhuǎn)換，如圖4a所示。如果端阻端接從節(jié)點(diǎn)4移動(dòng)到節(jié)點(diǎn)2或3，則分別產(chǎn)生圖4b和4c的波形。很明顯，端接電阻的放置會(huì)對(duì)信號(hào)完整性產(chǎn)生很大影響。
（一）。
（二）。
（三）。
圖4.節(jié)點(diǎn)4處從圖3中的網(wǎng)絡(luò)接收差分信號(hào)。終止時(shí)正確終止 在節(jié)點(diǎn) 1 和 4 （a） 處。在節(jié)點(diǎn) 1 和 2 （b） 以及節(jié)點(diǎn) 1 和 3 （c） 處終止時(shí)不正確地終止。
LTC2859 和 LTC2861 中的端接電阻器是通過(guò)將端接使能 （TE） 引腳拉高而使能的。當(dāng)端接使能被拉至邏輯低電平或器件未上電時(shí)，電阻斷開(kāi)。圖5 （a）、（b）和（c）顯示電阻在整個(gè)溫度、共模電壓和頻率范圍內(nèi)保持良好。
（一）。
（二）。
（三）。
圖5.LTC2859 端接電阻與溫度 （a）、共模電壓 （b） 和頻率 （c） 的關(guān)系。
與其他 RS120 收發(fā)器相比，LTC2859 和 LTC2861 上包含一個(gè)可選的 485Ω 阻性終端是一個(gè)顯著的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)對(duì)RS485網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修改或添加時(shí)，可以通過(guò)對(duì)所需收發(fā)器上的終端使能引腳進(jìn)行邏輯控制來(lái)進(jìn)行所需的端接更改。這可以通過(guò)使用簡(jiǎn)單的跳線或通過(guò)更高級(jí)別的系統(tǒng)控制來(lái)完成，其中手動(dòng)干預(yù)是禁止的。一個(gè)有價(jià)值的好處是，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠在不使用外部電阻的情況下提供端接，使網(wǎng)絡(luò)重新配置更易于管理。
借助可切換終端，基于控制器的網(wǎng)絡(luò)配置可以擴(kuò)展到簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)添加和減少之外，還包括故障保護(hù)。支持長(zhǎng)達(dá) 485 英尺總線的 RS4000 網(wǎng)絡(luò)存在電纜中斷或斷開(kāi)連接的風(fēng)險(xiǎn)，從而可能中斷服務(wù)。圖 6 示出了利用 LTC2859 邏輯控制端接來(lái)防止此類(lèi)開(kāi)路電纜故障的雙主機(jī)控制環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。
圖6.線路中斷容限 RS485 拓?fù)洹?/strong>
當(dāng)檢測(cè)到網(wǎng)絡(luò)中的中斷時(shí)，由于一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)的響應(yīng)丟失，主控制器進(jìn)入低數(shù)據(jù)速率模式。即使中斷會(huì)造成嚴(yán)重的阻抗不匹配，在中斷點(diǎn)之前仍然可以進(jìn)行低數(shù)據(jù)速率通信（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，如果雙向電纜傳播延遲小于位時(shí)間的10%，則可以進(jìn)行無(wú)端接通信）。網(wǎng)絡(luò)上每個(gè)順序?qū)ぶ返氖瞻l(fā)器都由主站輪詢，以確定中斷發(fā)生的位置。如果網(wǎng)絡(luò)由具有可選端接的 LTC2859 和 LTC2861 收發(fā)器構(gòu)成，則主機(jī)可以指示斷線兩側(cè)的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)使能端接電阻。兩個(gè)主控制器現(xiàn)在可以以高數(shù)據(jù)速率訪問(wèn)總線的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，直到進(jìn)行物理修復(fù)。主控制器上每個(gè)收發(fā)器的RO引腳的XOR可以選擇減少微控制器的I/O引腳數(shù)量。
司機(jī)
LTC2859 / LTC2861 驅(qū)動(dòng)器能夠提供高達(dá) 485Mbps 的 RS422 / RS20 信號(hào)。圖7顯示了以最大數(shù)據(jù)速率工作的器件的波形。LTC2859 / LTC2861 還具有一種降低轉(zhuǎn)換速率模式 （SLO 模式），該模式是通過(guò)將 SLO 引腳設(shè)置為一個(gè)邏輯低電平而進(jìn)入的。
圖7.驅(qū)動(dòng)器輸出以 20Mbps 的最大數(shù)據(jù)速率切換。
SLO 模式可延長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換時(shí)間，以減少設(shè)備和電纜的高頻 EMI 輻射。在這種模式下，驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)速率限制在大約250kbps。壓擺限制還可以減輕線路端接不當(dāng)和長(zhǎng)短截線的不利影響。
圖8顯示了正常和SLO模式下的單端和差分驅(qū)動(dòng)器輸出，相應(yīng)的頻譜工作速率為250kbps。SLO模式顯著降低了高頻諧波。
圖8.LTC2859 驅(qū)動(dòng)器輸出在正常和低 EMI SLO 模式下的時(shí)域和頻域波形。
LTC2859 和 LTC2861 驅(qū)動(dòng)器具有電流限制功能，可保護(hù)它們免受諸如將輸出短路至電源或接地之類(lèi)的故障的影響。短路電流限制在 ±250mA RS485 標(biāo)準(zhǔn)以下，典型鉗位電流為 ±150mA。如果故障電壓大于約±10V，則電流會(huì)進(jìn)一步降低以限制功耗。LTC2859 和 LTC2861 還具有熱停機(jī)保護(hù)功能，以便在故障條件導(dǎo)致該器件過(guò)熱時(shí)將其停用。圖9顯示了由曲線示圖儀驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)器輸出I-V特性。過(guò)流保護(hù)接合在正掃描和負(fù)掃描上，限制驅(qū)動(dòng)器輸出電流。
（一）。
（二）。
圖9.LTC2861 驅(qū)動(dòng)器輸出的曲線 I-V 特性，顯示電流限制。（a） 引腳由 LTC2861 驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)為低電平。（b） 引腳由 LTC2861 驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)為高電平。
接收器
LTC2859 具有一個(gè)僅利用 540μA 電流 （典型值） 的低功率接收器。LTC2859 / LTC2861 的故障保護(hù)功能保證了當(dāng)輸入短路、開(kāi)路或端接時(shí)，接收器輸出處于邏輯高電平狀態(tài)，但驅(qū)動(dòng)時(shí)間不超過(guò)約 3μs。延遲可防止信號(hào)過(guò)零被解釋為短路輸入并導(dǎo)致RO無(wú)意中變高。這種故障保護(hù)特性保證適用于–7V至+12V整個(gè)共模范圍的輸入。
接收器輸出在內(nèi)部驅(qū)動(dòng)為高電平（至 Vcc） 或低（接地），無(wú)需外部上拉。對(duì)于電源范圍內(nèi)的電壓，禁用接收器的RO引腳變?yōu)楦咦杩?，漏電流小于?μA。
結(jié)論
不正確端接的RS485電纜會(huì)嚴(yán)重扭曲信號(hào)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)完整性損失。在沒(méi)有邏輯可選端接的情況下校正網(wǎng)絡(luò)終端通常需要對(duì)擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行物理檢查。堅(jiān)固耐用的 LTC2859 和 LTC2861 上包括可選的端接電阻，為具有下一代遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)調(diào)諧功能的 RS485 網(wǎng)絡(luò)提供了完整的解決方案。
審核編輯：郭婷
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