保障通信正常,RS-485上下拉電阻要如何選擇?
其中:RPU為模塊內部上拉電阻,RPD為模塊內部的下拉電阻,本例中為24kΩ;
本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/201701/343316.htmRIN為模塊接收器輸入阻抗,本例取最小值為120kΩ;
RT為終端電阻,本例取120Ω;
RPU_EX為模塊外部所加的上拉電阻,RPD_EX為模塊外部所加的下拉電阻;
由于RSM485PCHT的門限電平為-200mV~+200mV,一般留有100mV或200mV的電壓裕量,本例留有100mV的電壓裕量,根據前面所推導的差分電壓公式,可以得到下面計算公式

由于RSM485PCHT在供電電壓范圍為4.75V~5.25V,取VO=4.75V(最低輸入電壓VCC=4.75V情況下),可得:

由RPU=24kΩ,可得RPU_EX=RPD_EX=461.9Ω,由于計算出的電阻值為最大值,因此可以選擇在485總線上僅加一組410Ω或390Ω的上下拉電阻,或者加兩組910Ω上下拉電阻。
3、 如何驗證上下拉電阻取值?
上述計算僅考慮了485總線空閑狀態時不處于不確定狀態,并沒有考慮485收發器的驅動能力和所用元器件的功耗等問題。外部所加上下拉電阻越小,可以將485總線空閑狀態差分電壓保持的越高,但與此同時,終端電阻和上下拉電阻的功耗也越大,對485收發器的驅動能力要求也越高,當超過485收發器的驅動能力時,也會導致通信失敗。
根據RS-485標準,當接收器的輸入阻抗為單位阻抗時(最小為12k),總線上最多可以接32個節點,485的差分負載最大為54Ω,此時差分輸出電壓最小為1.5V。

圖 4 485總線連接32個節點等效示意圖
如圖 4所示,我們可以看到當485總線上接有32個節點時,總線A或B的共模負載為:

由此可見,對于RS-485的標準來說,A總線或B總線的最大共模負載為375Ω。

圖 5 485總線增加終端電阻等效示意圖
當增加終端電阻后,可以發現485總線的共模負載沒有發生變化,但差模負載急劇減小,差模負載為

因此當485總線的節點數達到最多以及增加終端電阻后,485總線的差模負載仍大于54Ω,根據RS-485的標準,差分輸出電壓最小為1.5V。

圖 6 RSM485PCHT 64個節點等效示意圖
以RSM485PCHT為例說明增加上下拉電阻的情況,如圖 6所示,總線A或B的共模負載為:

實際測試上述情況,驅動輸出的最小差分電壓3.02V,這個電壓遠大于RS-485標準規定的最小差分輸出電壓1.5V。

圖 7 RSM485PCHT 64個節點增加終端電阻示意圖
當在485總線上增加終端電阻時,可以看出總線A或B的共模負載并沒有發生變化,而差分阻抗有了較大的變化,此時差模負載為:
計算出的差模負載要略大于RS-485標準規定的最大負載為54Ω,我們對RSM485PCHT進行實際測試,其輸出差分電壓1.58V,略大于標準規定的最小電壓。
當差模負載為54Ω(485總線接兩個120Ω終端電阻并且上拉電阻(下拉電阻)與收發器內阻的并聯值為270Ω)時,RSM485PCHT的差分輸出電壓為1.52V(實測值),基本和RS-485標準相同。當差模負載為41.54Ω(485總線接兩個120Ω終端電阻并且上拉電阻(下拉電阻)與收發器內阻的并聯值為135Ω)時,RSM485PCHT的差分輸出電壓在1.17V左右(實測值),在這種情況下可以通信。但485收發芯片手冊中規定的最大差模負載通常為54Ω,即在485總線上增加兩個120Ω后,上拉電阻(下拉電阻)與收發器輸入阻抗的并聯值應大于270Ω。同時為了保證穩定可靠通信,一般485總線的上拉電阻(下拉電阻)與收發器輸入阻抗的并聯值應大于375Ω。
4、 總結
1) 通信線應選用屏蔽雙絞線,屏蔽層應單點接大地;
2) 當我們沒有遇到信號反射問題時,盡量不要使用終端電阻;
3) 如果使用終端電阻,我們可以通過上下拉電阻調節485總線在空閑狀態的電壓值,保證不處于門限電平(-200mV~+200mV或-200mV~-40mV)范圍內;
4)當我們增加上下拉電阻時,上拉電阻(下拉電阻)與收發器輸入阻抗的并聯值應大于375Ω。










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