在RS485組網(wǎng)過(guò)程中另一個(gè)需要主意的問(wèn)題是終端負(fù)載電阻問(wèn)題,在設(shè)備少距離短的情況下不加終端負(fù)載電阻整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能很好的工作但隨著距離的增加性能將降低。理論上,在每個(gè)接收數(shù)據(jù)信號(hào)的中點(diǎn)進(jìn)行采樣時(shí),只要反射信號(hào)在開(kāi)始采樣時(shí)衰減到足夠低就可以不考慮匹配。但這在實(shí)際上難以掌握,美國(guó)MAXIM公司有篇文章提到一條經(jīng)驗(yàn)性的原則可以用來(lái)判斷在什么樣的數(shù)據(jù)速率和電纜長(zhǎng)度時(shí)需要進(jìn)行匹配:當(dāng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換時(shí)間(上升或下降時(shí)間)超過(guò)電信號(hào)沿總線單向傳輸所需時(shí)間的3倍以上時(shí)就可以不加匹配。
一般終端匹配采用終端電阻方法, RS-485應(yīng)在總線電纜的開(kāi)始和末端都并接終端電阻。終接電阻在RS-485網(wǎng)絡(luò)中取120Ω。相當(dāng)于電纜特性阻抗的電阻,因?yàn)榇蠖鄶?shù)雙絞線電纜特性阻抗大約在100~120Ω。這種匹配方法簡(jiǎn)單有效,但有一個(gè)缺點(diǎn),匹配電阻要消耗較大功率,對(duì)于功耗限制比較嚴(yán)格的系統(tǒng)不太適合。另外一種比較省電的匹配方式是RC匹配。利用一只電容C隔斷直流成分可以節(jié)省大部分功率。但電容C的取值是個(gè)難點(diǎn),需要在功耗和匹配質(zhì)量間進(jìn)行折衷。 還有一種采用二極管的匹配方法,這種方案雖未實(shí)現(xiàn)真正的“匹配”,但它利用二極管的鉗位作用能迅速削弱反射信號(hào),達(dá)到改善信號(hào)質(zhì)量的目的,節(jié)能效果顯著。
一般情況下不需要增加終端電阻,只有在485通信距離超過(guò)300米的情況下,要在485通訊的開(kāi)始端和結(jié)束端增加終端電阻。
終端電阻在通信中的作用
終端電阻在通信中的作用是為了消除在通信電纜中的信號(hào)反射。然而在通信過(guò)程中,有兩種原因因?qū)е滦盘?hào)反射:阻抗不連續(xù)和阻抗不匹配。
1.阻抗不連續(xù):信號(hào)在傳輸線末端突然遇到電纜阻抗很小甚至沒(méi)有,信號(hào)在這個(gè)地方就會(huì)引 起反射。這種信號(hào)反射的原理,與光從一種媒質(zhì)進(jìn)入另一種媒質(zhì)要引起反射是相似的。消除這種反射的方法,就必須在電纜的末端跨接一個(gè)與電纜的特性阻抗同樣大 小的終端電阻,使電纜的阻抗連續(xù)。由于信號(hào)在電纜上的傳輸是雙向的,因此,在通訊電纜的另一端可跨接一個(gè)同樣大小的終端電阻。
2.阻抗不匹配:引起信號(hào)反射的另個(gè)原因是數(shù)據(jù)收發(fā)器與傳輸電纜之間的阻抗不匹配。在高頻電路中,當(dāng)信號(hào)的頻率很高時(shí),則信號(hào)的波長(zhǎng)就很短,當(dāng)波長(zhǎng)短得跟傳輸線長(zhǎng)度可以比擬時(shí),反射信號(hào)疊加在原信號(hào)上將會(huì)改變?cè)盘?hào)的形狀。如果傳輸線的特征 阻抗跟負(fù)載阻抗不匹配時(shí),在負(fù)載端就會(huì)產(chǎn)生反射。這種原因引起的反射,主要表現(xiàn)在通訊線路處在空閑方式時(shí),整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)混亂。
要減弱反射信號(hào)對(duì)通訊線路的影響,通常采用噪聲抑制和加偏置電阻的方法。在實(shí)際應(yīng)用中,對(duì)于比較小的反射信號(hào),為簡(jiǎn)單方便,經(jīng)常采用加偏置電阻的方法。
補(bǔ)充說(shuō)明:
1)RS-485需要2個(gè)終接電阻,接在傳輸總線的兩端,其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗。在短距離傳輸時(shí)不需終接電阻,即一般在100米以下不需終接電阻。
2)為了抑制干擾,RS485總線常在最后一臺(tái)設(shè)備之后接入一個(gè)120歐的電阻。
3)RS-485與RS-422的共模輸出電壓是不同的。RS-485共模輸出電壓在-7V至+12V之間, RS-422在-7V至+7V之間,RS-485接收器最小輸入阻抗為12KΩ;RS-422是4kΩ;RS-485滿足所有RS-422的規(guī)范,所以RS-485的驅(qū)動(dòng)器可以用在RS-422網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。
建議:
1.采用阻抗匹配、低衰減的RS485專用電纜更有利于保證通信。
一般推薦如下:
普通雙絞屏蔽型電纜 STP-120Ω(for RS485 & CAN) one pair 20 AWG ,電纜外徑7.7mm左右。適用于室內(nèi)、管道及一般工業(yè)環(huán)境。使用時(shí),屏蔽層一端接地!
普通雙絞屏蔽型電纜 STP-120Ω(for RS485 & CAN) one pair 18 AWG ,電纜外徑8.2mm左右。適用于室內(nèi)、管道及一般工業(yè)環(huán)境。使用時(shí),屏蔽層一端接地!
鎧裝雙絞屏蔽型電纜 ASTP-120Ω(for RS485 & CAN) one pair 18AWG ,電纜外徑12.3mm左右。可用于干擾嚴(yán)重、鼠害頻繁以及有防雷、防爆要求的場(chǎng)所。使用時(shí),建議鎧裝層兩端接地,最內(nèi)層屏蔽一端接地!
2.單層屏蔽的電纜屏蔽層應(yīng)一端接地;雙層絕緣隔離型的電纜屏蔽層其外層(含鎧裝)應(yīng)兩端接地,內(nèi)層屏蔽則應(yīng)一端接地!
3.傳輸距離超過(guò)300米應(yīng)加終端電阻(一般為120Ω)。
評(píng)論
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