485电路(组网/非组网) 上下拉匹配电阻选取

        485电路是工业现场运用最普遍的信号传输线之一,因为差分信号的耦合作用以及共模抑制使其抗干扰能力非常强。然而485电路的应用总会出现一些棘手的问题,此类问题一般为匹配阻抗问题,下面就从485组网(以一个集中器抄32个为例)和1对1的通信做出上下拉阻抗的匹配。

         485电路(组网/非组网) 上下拉匹配电阻选取
        典型的485电路路上图所示,U4为485芯片,芯片左侧一般为设备内部干扰较少,一般的单线传输就能够满足使用。关于光耦相关的上拉电阻可以参见我的另一篇文章(光耦 上下拉电阻选择),图上的TVS管和热敏都是对设备的外部接口进行保护,具体选型参照设备外部接口的相关标准(如误接市电等),这篇文章我们主要分析外部传输线的上下拉阻抗匹配的问题,也就是上下拉电阻R92、R93的阻值确定
        485电气特性:逻辑“1”以两线之间电压差+2~6V表示;逻辑“0”以两线之间电压差-2~6V表示,-2V~+2V之间为不确定状态。最大传输距离按照标准9600bps时为1200米。
        1对1情形:1对1的485通讯比较简单,选取的阻抗也是比较好确定,最容易犯的错误就是两个无极性的485芯片通讯不接上下拉电阻导致通讯失败,这是因为没有下拉电阻提供有效的状态“0”,传输信号电流没有明确的有效泄放路劲,导致信号上升时间很大,甚至无法回到初始状态,如图:
485电路(组网/非组网) 上下拉匹配电阻选取
        阅读MCU的485的1bit采样流程图:
485电路(组网/非组网) 上下拉匹配电阻选取
        1bit采样时间T,高电平保持时间至少为10/16T才能保证被采样,添加上拉电阻如果过大(AB口的电容效应,等效一阶RC,上升时间取3RC)就会导致信号传输时间延迟大MCU无法采集到状态信号,例如我们采取20K的上下拉电阻会得到以下波形(4800bps):
485电路(组网/非组网) 上下拉匹配电阻选取

        4800bps下T=208us;2V以上约为100us≈1/2T<10/16T,外加485传输后端光耦处(最佳匹配情形下)的延迟约为10%左右,那么就无法采集到信号。根据上升时间RC充放电上升时间和最小采样时间,计算得临界阻值约为10K,为了留有一定的余量和尽量不增大功耗,选取5K左右。
485电路(组网/非组网) 上下拉匹配电阻选取
        组网情形:485网络内设备一般要求共地,也就是共大地,这样会增加传输的接地或者供电能力,有利于信号传输。电路如上所示,这按照32台设备组网,每个设备的AB口接收状态输入阻抗(查询485芯片的输入阻抗)约为12KΩ,一般485两线之间会匹配一个100Ω左右的电阻用于吸收末端的差分信号,抑制脉冲信号末端反射形成的干扰,乍一看功耗会很大,但是共地后分摊到每个设备的等效阻抗为3.2K。这样我计算一个设备驱动情形下的AB口等效阻抗为:60+80(计算得AB口外部等效阻抗80Ω)Ω=140Ω(上图的上拉电阻应该在热敏左侧,找的图懒得改(╯' - ')╯︵ ┻━┻  )。具体上升时间也要根据通讯速率的T时间来确定,测个波形再算一算,什么临界阻值的计算同上1对1(懒癌又发作了(ಥ _ ಥ) ),20K行,25K也不是不行。
有空再补。(~﹃~)~zZ。