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關于RS-485總線電流要求與收發(fā)器驅動能力

作者: 時間:2013-02-18 來源:網絡 收藏
越來越多的人在問關于 EIA/TIA-485(俗稱 RS-485 數據傳輸標準)基本概念的一些問題,這一事實表明未來數年 RS-485 仍會在各種工業(yè)接口中起到舉足輕重的作用。

本文中,我們將為您解答許多常見和最新的問題,例如:

1:RS-485 可以驅動多大的總線電流?
2:可以驅動 32 以上單位負載嗎?

要回答第一個問題,我們需要研究圖 1 所示典型 RS-485 數據鏈路。我們看到,除驅動通過端接電阻器的差分電流以外,驅動器還必須驅動通過許多接收機輸入阻抗的電流,以及通過位于總線上的故障保護網絡的電流。這些阻抗在差分信號線路和接地之間形成電流通路,同時影響了 A 和 B 信號線的電流,且影響程度相同。因此,可以將它們表示為共模阻抗 RCM。

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圖1:典型RS-485數據鏈路

為了對最大共模負載進行定義,RS-485 使用了一個單位負載的理論概念,其定義了一個 12kΩ 共模負載電阻。這樣一來,一個單位負載 (1UL) 便代表在每個接地相關總線端有一個RINEQ = 12 kΩ 的等效輸入電阻。

RS-485 規(guī)定一個必須能夠驅動高達 32 單位負載的總共模負載,同時能夠給 RD = 60Ω 差分電阻提供 VOD = 1.5 V 的差分輸出電壓。另外,該標準還要求在 VCM = –7 V 到 +12 V 共模電壓范圍保持這種,以便允許驅動器和接收機接地之間的大接地電位差,其一般會出現在遠距離數據鏈路中。

60 Ω 差分電阻代表兩個并聯 120 Ω 端接電阻器的電阻值,而 32 單位負載得到的總共模負載電阻為 VCM = 12 kΩ / 32 = 375 Ω。共模負載條件下收發(fā)器測試的相應測試電路也指定為 RS-485 標準,其如圖 2 所示。

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圖2:共模負載的驅動器測試電路

假設非反相驅動器輸出 A 具有更高的正總線電壓,則其電流計算方法為:

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而反相輸出 B 的電流計算方法如下:

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由于數據傳輸期間 A 和 B 輸出不斷改變極性,因此最好是使用一些通用術語來表示輸出電流方程式。所以,更多正輸出(或者高輸出)必須拉出電流:

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而更少正輸出(或者低輸出)必須注入電流:

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圖 3 顯示了在規(guī)定共模電壓范圍,驅動 RCM = 375 Ω 最大共模負載 (32 UL) 的一個 5V 收發(fā)器的最小輸出。用于繪制該圖的參數假設為 VOS = 2.5 V、VOD = 1.5 V、RD = 60 Ω 和 RCM = 375 Ω。
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