對那些會被爭用的總線進行故障安全偏置

在本文中，將介紹差分總線的故障安全偏置以及如何在您的下一個設計里實現(xiàn)故障安全偏置功能。

可在總線上安裝啟用不止一個驅動器和接收器（被稱為多點）的總線拓撲結構（考慮到它們與點對點總線拓撲結構存在差異）會給系統(tǒng)設計人員帶來挑戰(zhàn)。在多點應用中，總線爭用和總線閑置情況會導致正常運行期間總線上發(fā)生沖突或通信故障。當不止一個驅動器在工作而總線處于不確定狀態(tài)時，會出現(xiàn)總線爭用情況；當所有的驅動器都處于關閉狀態(tài)或高阻抗（Hi-Z）狀態(tài)時，則會出現(xiàn)總線閑置情況。故障安全偏置網(wǎng)絡的實現(xiàn)能應對這兩種情況。

可實現(xiàn)故障安全偏置功能的總線只有兩種邏輯狀態(tài) —— 高電平狀態(tài)和低電平狀態(tài)（該總線可處于這兩種狀態(tài)）；而沒有故障安全偏置功能的總線則會處于未知狀態(tài)。正在工作的驅動器將通過故障安全偏置網(wǎng)絡把總線驅至高電平狀態(tài)和低電平狀態(tài)或將其偏置到一種已知狀態(tài)。沒有故障安全偏置網(wǎng)絡，總線將處于一種未知狀態(tài)，其中接收器輸出是無效的；噪聲可通過收發(fā)器進行耦合，從而導致錯誤的轉換。圖1展示了一種典型的RS-485總線在具有和沒有故障安全偏置功能時可能的狀態(tài)。

圖1：RS-485總線狀態(tài)

故障安全偏置電阻器值基于最終應用中所用收發(fā)器裝置（如SN65LBC180 RS-485收發(fā)器）的接收器最高閾值水平。通常對于RS-485網(wǎng)絡，接收器輸入閾值水平是±200mV；而對于LVDS網(wǎng)絡，接收器輸入閾值水平是±50mV。除接收器閾值水平外，端接電阻器RFS1和RFS2的值還應相等，因為這可為驅動器提供對稱負載。RFS1、ZT1和RFS2的等效電阻應匹配雙絞線電纜或印刷電路板（PCB）跡線的特性阻抗，旨在保持信號完整性（ZT1 ||（RFS1 + RFS2）。此外，ZT2還應匹配該網(wǎng)絡的特性阻抗，目的也是為保持信號完整性（通過減少該網(wǎng)絡上的反射）。圖2展示了一種已實現(xiàn)故障安全偏置功能的多點總線拓撲結構。