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RS-485:总线电流要求与收发器驱动能力

导读: 越来越多的人在问关于EIA/TIA-485(俗称RS-485数据传输标准)基本概念的一些问题,这一事实表明未来数年RS-485仍会在各种工业接口中起到举足轻重的作用。

  越来越多的人在问关于EIA/TIA-485(俗称RS-485数据传输标准)基本概念的一些问题,这一事实表明未来数年RS-485仍会在各种工业接口中起到举足轻重的作用。

  本文中,我们将为您解答许多常见和最新的问题,例如:

  1)RS-485收发器可以驱动多大的总线电流?

  2)可以驱动32以上单位负载吗?

  要回答第一个问题,我们需要研究图1所示典型RS-485数据链路。我们看到,除驱动通过端接电阻器的差分电流以外,驱动器还必须驱动通过许多接收机输入阻抗的电流,以及通过位于总线上的故障保护网络的电流。这些阻抗在差分信号线路和接地之间形成电流通路,同时影响了A和B信号线的电流,且影响程度相同。因此,可以将它们表示为共模阻抗RCM。

 

  

  图1 典型RS-485数据链路

 

  为了对最大共模负载进行定义,RS-485使用了一个单位负载的理论概念,其定义了一个12kΩ共模负载电阻。这样一来,一个单位负载 (1UL) 收发器便代表在每个接地相关总线端有一个RINEQ = 12kΩ的等效输入电阻。

  RS-485规定一个收发器必须能够驱动高达32单位负载的总共模负载,同时能够给RD = 60Ω差分电阻提供VOD=1.5 V的差分输出电压。另外,该标准还要求在VCM=–7 V到+12V共模电压范围保持这种驱动能力,以便允许驱动器和接收机接地之间的大接地电位差,其一般会出现在远距离数据链路中。

  60Ω差分电阻代表两个并联120 Ω端接电阻器的电阻值,而32单位负载得到的总共模负载电阻为RCM=12kΩ/32=375Ω。共模负载条件下收发器驱动能力测试的相应测试电路也指定为RS-485标准,其如图2所示。

 

  

  图2 共模负载的驱动器测试电路

 

  假设非反相驱动器输出A具有更高的正总线电压,则其电流计算方法为:

 

  

 

  而反相输出B的电流计算方法如下:

 

  

 

  由于数据传输期间A和B输出不断改变极性,因此最好是使用一些通用术语来表示输出电流方程式。所以,更多正输出(或者高输出)必须拉出电流:

 

  

 

  而更少正输出(或者低输出)必须注入电流:

 

  

 

  图3显示了在规定共模电压范围,驱动RCM=375Ω最大共模负载 (32UL) 的一个5V收发器的最小输出电流要求。用于绘制该图的参数假设为VOS=2.5 V、VOD=1.5 V、RD=60Ω和RCM=375Ω。

 

  

  图3 5V收发器的总线电流要求

 

  该图表明,一个符合标准的5V收发器必须能够拉出和注入高达53mA的输出电流。实际上,市场上销售的大多数RS-485收发器,都具有60mA及以上的最小注入和拉出能力。

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