3、端接电阻
RS-485数据信号采用差分传输方式,信号在转换期间和转换之后会发生反射。数据的传输速率较低或者通讯距离较近时,反射持续时间较短,对接收的逻辑电平没有影响,可以不用终端匹配。相反,如果数据的传输速率高或者通讯距离较远时,反射持续时间较长,则需要对总线进行终端匹配。
那么究竟在怎样的数据速率和电缆长度时需要进行总线匹配呢?一条经验性的原则是:当信号的转换时间(上升或下降时间)超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时无需进行终端匹配。
终端匹配有以下两种方案:
a、电阻匹配,在RS-485总线电缆的始端和末端都并接终端电阻。端接电阻取120Ω,与双绞线电缆特性阻抗匹配。该方案比较简单,目前最为普遍。如图4所示。该方案的弊端在于,匹配电阻对功率消耗较大,不太适合对功耗限制比较严格的系统。


图4:端接电阻示意图[!--empirenews.page--]

b、RC匹配,在总线直接串联一个电阻和电容。容值的选取与信号的传输速率有关,电路连接方式如图5。由于电容的存在,减少了大部分的功率损耗,同时也影响了信号的传输速率。因此,容值的选取就显得比较关键。


图5:RC匹配示意图

4、故障保护
RS-485网络中,当所有的收发器都工作在接收模式时,总线处于空闲状态。此时总线上的差分电压VA-VB=0,接收器输出处于未定义状态,从而导致UART接收错误信息。除此之外,总线的断路、短路故障,都会造成UART上接收到错误信息。为了避免出现以上错误,在总线上放置上、下拉电阻。图6为总线偏置电路。电阻R1、R2的选择可根据下列计算方法得出,R1=R2=R,RT=120Ω(由于总线上终端和起始端各有1个120Ω终端电阻,所以RT0取值60Ω),VA-VB=Vcc*RT/(2R+RT0),应满足VA-VB>200mV,低压传输时,取Vcc=3.3V,那么R=465Ω。


图6:总线偏置电路

5、瞬态保护
实际应用中,RS-485总线上经常会遇到雷击、静电、电源波动等情况,由于传输线对高频信号相当于电感,因此对于高频瞬态干扰,接地线等同于开路。瞬态干扰虽然持续时间短暂,但可能会有成百上千伏的电压。一般在切换大功率感性负载如电机、变压器、继电器等或闪电过程中都会产生幅度很高的瞬态干扰,如果不加以适当防护可能会引起通信接口器件的损坏。通常情况下,会采取旁路保护方法,如图7所示。


图7:偏置保护电路

由于旁路保护方法是将瞬变能量释放到地回路,因此必须要有良好的接地。对于高速信号的远距离传输,应考虑保护器件容值和线路间容值对信号延时的影响。