越來越多的人在問關(guān)于EIA/TIA-485（俗稱RS-485數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)）基本概念的一些問題,，這一事實表明未來數(shù)年RS-485仍會在各種工業(yè)接口中起到舉足輕重的作用,。
本文中，我們將為您解答許多常見和最新的問題,，例如：
1）RS-485收發(fā)器可以驅(qū)動多大的總線電流,？
2）可以驅(qū)動32以上單位負(fù)載嗎？
要回答第一個問題,，我們需要研究圖1所示典型RS-485數(shù)據(jù)鏈路,。我們看到,，除驅(qū)動通過端接電阻器的差分電流以外，驅(qū)動器還必須驅(qū)動通過許多接收機(jī)輸入阻抗的電流,，以及通過位于總線上的故障保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的電流,。這些阻抗在差分信號線路和接地之間形成電流通路，同時影響了A和B信號線的電流,，且影響程度相同,。因此，可以將它們表示為共模阻抗RCM,。
圖1 典型RS-485數(shù)據(jù)鏈路
為了對最大共模負(fù)載進(jìn)行定義,，RS-485使用了一個單位負(fù)載的理論概念，其定義了一個12kΩ共模負(fù)載電阻,。這樣一來,，一個單位負(fù)載 （1UL） 收發(fā)器便代表在每個接地相關(guān)總線端有一個RINEQ = 12kΩ的等效輸入電阻。
RS-485規(guī)定一個收發(fā)器必須能夠驅(qū)動高達(dá)32單位負(fù)載的總共模負(fù)載,，同時能夠給RD = 60Ω差分電阻提供VOD=1.5 V的差分輸出電壓,。另外，該標(biāo)準(zhǔn)還要求在VCM=–7 V到+12V共模電壓范圍保持這種驅(qū)動能力,，以便允許驅(qū)動器和接收機(jī)接地之間的大接地電位差,，其一般會出現(xiàn)在遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)鏈路中。
60Ω差分電阻代表兩個并聯(lián)120 Ω端接電阻器的電阻值,，而32單位負(fù)載得到的總共模負(fù)載電阻為RCM=12kΩ/32=375Ω,。共模負(fù)載條件下收發(fā)器驅(qū)動能力測試的相應(yīng)測試電路也指定為RS-485標(biāo)準(zhǔn)，其如圖2所示,。
圖2 共模負(fù)載的驅(qū)動器測試電路
假設(shè)非反相驅(qū)動器輸出A具有更高的正總線電壓,，則其電流計算方法為：
而反相輸出B的電流計算方法如下：
由于數(shù)據(jù)傳輸期間A和B輸出不斷改變極性，因此最好是使用一些通用術(shù)語來表示輸出電流方程式,。所以,，更多正輸出（或者高輸出）必須拉出電流：
而更少正輸出（或者低輸出）必須注入電流：
圖3顯示了在規(guī)定共模電壓范圍，驅(qū)動RCM=375Ω最大共模負(fù)載 （32UL） 的一個5V收發(fā)器的最小輸出電流要求,。用于繪制該圖的參數(shù)假設(shè)為VOS=2.5 V,、VOD=1.5 V、RD=60Ω和RCM=375Ω,。
圖3 5V收發(fā)器的總線電流要求
該圖表明,，一個符合標(biāo)準(zhǔn)的5V收發(fā)器必須能夠拉出和注入高達(dá)53mA的輸出電流。實際上,，市場上銷售的大多數(shù)RS-485收發(fā)器,，都具有60mA及以上的最小注入和拉出能力。
越來越多的人在問關(guān)于EIA/TIA-485（俗稱RS-485數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)）基本概念的一些問題,，這一事實表明未來數(shù)年RS-485仍會在各種工業(yè)接口中起到舉足輕重的作用,。
本文中,，我們將為您解答許多常見和最新的問題，例如：
1）RS-485收發(fā)器可以驅(qū)動多大的總線電流,？
2）可以驅(qū)動32以上單位負(fù)載嗎,？
要回答第一個問題，我們需要研究圖1所示典型RS-485數(shù)據(jù)鏈路,。我們看到,，除驅(qū)動通過端接電阻器的差分電流以外，驅(qū)動器還必須驅(qū)動通過許多接收機(jī)輸入阻抗的電流,，以及通過位于總線上的故障保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的電流,。這些阻抗在差分信號線路和接地之間形成電流通路，同時影響了A和B信號線的電流,，且影響程度相同,。因此，可以將它們表示為共模阻抗RCM,。
圖1 典型RS-485數(shù)據(jù)鏈路
為了對最大共模負(fù)載進(jìn)行定義,，RS-485使用了一個單位負(fù)載的理論概念，其定義了一個12kΩ共模負(fù)載電阻,。這樣一來，一個單位負(fù)載 （1UL） 收發(fā)器便代表在每個接地相關(guān)總線端有一個RINEQ = 12kΩ的等效輸入電阻,。
RS-485規(guī)定一個收發(fā)器必須能夠驅(qū)動高達(dá)32單位負(fù)載的總共模負(fù)載,，同時能夠給RD = 60Ω差分電阻提供VOD=1.5 V的差分輸出電壓。另外,，該標(biāo)準(zhǔn)還要求在VCM=–7 V到+12V共模電壓范圍保持這種驅(qū)動能力,，以便允許驅(qū)動器和接收機(jī)接地之間的大接地電位差，其一般會出現(xiàn)在遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)鏈路中,。
60Ω差分電阻代表兩個并聯(lián)120 Ω端接電阻器的電阻值,，而32單位負(fù)載得到的總共模負(fù)載電阻為RCM=12kΩ/32=375Ω。共模負(fù)載條件下收發(fā)器驅(qū)動能力測試的相應(yīng)測試電路也指定為RS-485標(biāo)準(zhǔn),，其如圖2所示,。
圖2 共模負(fù)載的驅(qū)動器測試電路
假設(shè)非反相驅(qū)動器輸出A具有更高的正總線電壓，則其電流計算方法為：
而反相輸出B的電流計算方法如下：
由于數(shù)據(jù)傳輸期間A和B輸出不斷改變極性,，因此最好是使用一些通用術(shù)語來表示輸出電流方程式,。所以，更多正輸出（或者高輸出）必須拉出電流：
而更少正輸出（或者低輸出）必須注入電流：
圖3顯示了在規(guī)定共模電壓范圍,，驅(qū)動RCM=375Ω最大共模負(fù)載 （32UL） 的一個5V收發(fā)器的最小輸出電流要求,。用于繪制該圖的參數(shù)假設(shè)為VOS=2.5 V、VOD=1.5 V,、RD=60Ω和RCM=375Ω,。
圖3 5V收發(fā)器的總線電流要求
該圖表明,，一個符合標(biāo)準(zhǔn)的5V收發(fā)器必須能夠拉出和注入高達(dá)53mA的輸出電流。實際上,，市場上銷售的大多數(shù)RS-485收發(fā)器,，都具有60mA及以上的最小注入和拉出能力。
就此而言,，需要對32單位負(fù)載的最大共模負(fù)載進(jìn)行一些重要的澄清,，以消除許多普遍存在的誤解。
•RS-485中規(guī)定的32單位負(fù)載的最大共模負(fù)載,，指的是存在于差分信號對和信號地線之間的任何共模負(fù)載,，不僅僅只是接收機(jī)輸入。例如,，一個外部故障保護(hù)電阻器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)使用了22UL的總負(fù)載,，從而使得僅有10UL可用于接收機(jī)輸入。剩余的10UL,，可以通過使用10x1UL 收發(fā)器或者至多80x1/8UL 收發(fā)器,，來讓其得到利用。
•32 UL最大負(fù)載的規(guī)定,，針對–7V到+12V的整個VCM范圍,。如圖3所示，讓VCM范圍變窄會降低輸出電流,，并讓驅(qū)動器儲存一些電流,。之后，可以利用這些儲存電流來驅(qū)動更多的單位負(fù)載,。驅(qū)動器和接收機(jī)接地之間地電位差 （GPD） 較小的數(shù)據(jù)鏈路中,，可以應(yīng)用這一原則，其解答了我們在一開始提出的第二個問題,。
圖4顯示了單位負(fù)載數(shù),，其為GPD振幅的函數(shù)。請注意,，GPD并非為DC電壓,，而是AC電壓，其在系統(tǒng)電源電源頻率的第三諧波變換,。
圖4 單位負(fù)載數(shù)為GPD振幅的函數(shù)
小結(jié)
本文介紹了RS-495標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)器的最小總線電流要求約為60mA,，并表明在更低共模電壓下工作時可以增加32UL規(guī)定共模負(fù)載。