RS-485工业接口设计应用

　　图7：最小节点间距与器件和传输媒介容抗的关系。
　　负载电容包括线路总线管脚的电容、连接器的接触电容、印制电路板的走线电容、保护器件的电容，当总线至收发器(收发器的线头)之间的电距离较短时还包括任何其他与干线相连的物理连接带来的电容。
　　接地与隔离
　　远程数据连接通常存在很大的地电位差(GDP)，该电位差到了发送器的输出上就成了共模噪声。如果这种噪声过大，就可能超过接收器的输入共模噪声容限，从而对器件造成损坏。因此，不建议依靠本地接地作为电流回流的可靠路径(见图8a)。也不建议直接用地线连接远程地，(见图8b)因为这可能会引发很大的地回路电流，耦合到数据线之中成为共模噪声。像RS-485建议的那样通过在接地通路上插入电阻来减小回路电流也只解决了一半问题。一个大接地回路的存在就使数据链路对回路中其他地方产生的噪声非常敏感。因此，通过这种方式仍无法建立一个可靠的数据链路(见图8c)。


　　图8：需要注意的设计缺陷：a) GPD过高； b) 回路电流过大； c)减小回路电流，但过大的接地环路仍会导致电路对感应噪声高度敏感。
　　建立可靠的长距离数据链路的最可靠的方法是通过绝缘隔离。采用该方法时，总线收发器的信号线和电源线与本地信号与电源是相互隔离的。
　　电源隔离器，例如隔离型DC/DC变换器、和数字容性隔离器等信号隔离器均能阻止电流在远程系统的接地之间流通，从而避免创造这样的电流回路。
　　图9给出的是多个隔离型收发器的详细连接。所有收发器中除了一个以外其他均通过隔离连接到总线，图中唯一一个未隔离的收发器为整个总线提供单一地参考。

　　图9：多个现场总线收发器位置与单一地参考的隔离。
　　本文小结
　　虽不能说是非常完整，但本文的目标是涵盖RS-485系统设计的所有主要问题。尽管关于这一主题有大量的技术文献，但本文旨在为新接触RS-485的系统设计师们提供一个详尽的设计指南。

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