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RS-485 (EIA/TIA-485)差分数据传输系统基础

来源:analog 发布时间:2023-11-16

摘要: RS-485半双工和RS422全双工数据传输系统电气规范。

介绍了RS-422单向、RS-485全双工和PROFIBUS数据传输系统的电气规格。考虑了静电放电(ESD)保护、数据速率和长时间条件。引入了分数单位长度的概念。

RS-485标准是由两个行业协会联合制定的:电子工业协会(EIA)和电信工业协会(TIA)。环评曾在其所有标准的标签上加上“RS”(建议标准)的前缀。许多工程师继续使用这个名称,但是EIA/TIA已经正式用“EIA/TIA”取代了“RS”,以帮助确定其标准的起源。今天,RS-485标准的各种扩展适应各种各样的应用。

RS-485和RS-422标准共享许多相同的属性,并且经常因此而混淆。下表比较了不同的标准。RS-485规定了双向和半双工数据传输,是唯一允许在“总线”配置中使用多个接收器和驱动器的EIA/TIA标准。相反,RS-422 EIA/TIA标准规定了带有多个接收器的单个单向驱动器。因此,RS-485部件与RS-422部件向后兼容并可互换。然而,RS-422驱动器不应该在RS-485系统中使用,因为它们不能放弃对总线的控制。

RS-485和RS-422标准

rs - 422rs - 485现场总线
操作方式微分单向
多点
差分全双工
多点
差分全双工
多点
允许没有。(Tx和Rx1个x, 10个x32tx 32rx32tx 32rx
最大电缆长度4000英尺的长度4000英尺的长度4000英尺的长度
最大数据速率10 mbps的10 mbps的40 mbps
最小驱动器输出范围±2 v±1.5 v±2.1 v
最大驱动器输出范围±5伏±5伏±5伏
最大驱动器短路电流150毫安250毫安250毫安
Tx负载阻抗100欧姆54欧姆54欧姆
Rx输入灵敏度±200 mv±200 mv±200 mv
最大Rx输入电阻4 k欧姆12 k欧姆12 k欧姆
Rx输入电压范围±7 v-7V ~ +12V-7V ~ +12V
Rx逻辑高在200 mv在200 mv在200 mv
Rx逻辑低& lt; 200 mv& lt; 200 mv& lt; 200 mv

现场总线

PROFIBUS是建立在RS-485型收发器上的通信标准。它适用于工业控制网络。PROFIBUS规范涵盖了软件协议、连接器类型和差分终端网络。

防静电保护

RS-485和RS-422系统的差分信号路径在存在噪声的情况下提供可靠的数据传输,并且还能够抑制大共模电压。为了防止与静电放电(ESD)相关的更高电压水平,需要一种不同类型的保护。

人体的带电电容使一个人可以用一次触摸来破坏集成电路。这种接触在接口电缆的安装过程中很容易发生。为了防止静电损坏,器件的接口集成电路采用了“ESD结构”。ESD结构可保护发送端输出、接收端输入、数字接口连接以及RS-422/RS-485收发器的连接免受±15kV的ESD影响。

器件通过以200V的增量重复测试IC端子,以验证最高可达±15kV的电平序列,从而保证指定的ESD保护。具有此额定值的设备(根据人体模型或IEC 1000-4-2规范)在零件号上通过额外的“E”后缀指定。有关ESD保护的更多信息,请参阅应用说明“器件引领ESD保护”。

数据速率和驱动程序长

呈现给RS-485/RS-422驱动器的负载是根据单位负载进行量化的,单位负载定义为一个标准RS-485接收器的输入阻抗(12k欧姆)。因此,标准的RS-485驱动器能够驱动32个单元负载(32个12k欧姆并行负载)或375欧姆。某些RS-485接收器的输入阻抗为48k欧姆(1/4单位负载)甚至96k欧姆(1/8单位负载),并且可以将多达128或256个各自的接收器连接到单个RS-485总线上。任何接收器类型的组合都可以连接在一起,只要它们的并联阻抗不超过32个单位负载(R(Load) >375欧姆)。

高数据速率的后果

更快的传输需要驱动器输出更高的转换率,而更高的转换率会产生更高水平的电磁干扰(EMI)。一些RS-485收发器通过限制其转换速率来最小化EMI。较低的转换速率也有助于控制由快速转换、高数据速率或长电缆引起的反射。减少反射的关键是与电缆特性阻抗匹配的终端电阻。普通RS-485电缆(24AWG双绞线)端接时两端应接120欧姆电阻。

有关RS-485设计的更多信息,请参阅RS-485系统中所需功率的修剪方法以及RS-232, RS-422和RS-485串行数据标准的选择和使用。



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