RS-485與RS-422的不同還在于其共模輸出電壓是不同的，RS-485是-7V至+12V之間,，而RS-422在-7V至+7V之間,，RS-485接收器最小輸入阻抗為12k劍鳵S-422是4k健,；舊峽梢運(yùn)礡S-485滿足所有RS-422的規(guī)范,，所以RS-485的驅(qū)動器可以用在RS-422網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。

RS-485有關(guān)電氣規(guī)定參見表1,。

RS-485與RS-422一樣,，其最大傳輸距離約為1219米，最大傳輸速率為10Mb/s,。平衡雙絞線的長度與傳輸速率成反比,，在100kb/s速率以下，才可能使用規(guī)定最長的電纜長度,。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸,。一般100米長雙絞線最大傳輸速率僅為1Mb/s。

RS-485需要2個終接電阻,，其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗,。在矩距離傳輸時可不需終接電阻，即一般在300米以下不需終接電阻,。終接電阻接在傳輸總線的兩端,。

四、RS-422與RS-485的網(wǎng)絡(luò)安裝注意要點(diǎn)

RS-422可支持10個節(jié)點(diǎn),，RS-485支持32個節(jié)點(diǎn),，因此多節(jié)點(diǎn)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu),，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò),。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：

1．采用一條雙絞線電纜作總線,，將各個節(jié)點(diǎn)串接起來,，從總線到每個節(jié)點(diǎn)的引出線長度應(yīng)盡量短，以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低,。圖8所示為實(shí)際應(yīng)用中常見的一些錯誤連接方式（a,，c,，e）和正確的連接方式（b，d,，f）,。a，c,，e這三種網(wǎng)絡(luò)連接盡管不正確,，在短距離、低速率仍可能正常工作,，但隨著通信距離的延長或通信速率的提高,，其不良影響會越來越嚴(yán)重，主要原因是信號在各支路末端反射后與原信號疊加,，會造成信號質(zhì)量下降,。

2．應(yīng)注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會發(fā)生信號的反射,。下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性：總線的不同區(qū)段采用了不同電纜,，或某一段總線上有過多收發(fā)器緊靠在一起安裝，再者是過長的分支線引出到總線,。

總之,，應(yīng)該提供一條單一,、連續(xù)的信號通道作為總線,。

 

圖8

五、RS-422與RS-485傳輸線上匹配的一些說明

對RS-422與RS-485總線網(wǎng)絡(luò)一般要使用終接電阻進(jìn)行匹配,。但在短距離與低速率下可以不用考慮終端匹配,。那么在什么情況下不用考慮匹配呢？理論上,，在每個接收數(shù)據(jù)信號的中點(diǎn)進(jìn)行采樣時,，只要反射信號在開始采樣時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MAXIM公司有篇文章提到一條經(jīng)驗(yàn)性的原則可以用來判斷在什么樣的數(shù)據(jù)速率和電纜長度時需要進(jìn)行匹配：當(dāng)信號的轉(zhuǎn)換時間（上升或下降時間）超過電信號沿總線單向傳輸所需時間的3倍以上時就可以不加匹配,。例如具有限斜率特性的RS-485接口MAX483輸出信號的上升或下降時間最小為250ns，典型雙絞線上的信號傳輸速率約為0.2m/ns（24AWG PVC電纜）,，那么只要數(shù)據(jù)速率在250kb/s以內(nèi),、電纜長度不超過16米，采用MAX483作為RS-485接口時就可以不加終端匹配,。

 一般終端匹配采用終接電阻方法,，前文已有提及，RS-422在總線電纜的遠(yuǎn)端并接電阻,，RS-485則應(yīng)在總線電纜的開始和末端都需并接終接電阻,。終接電阻一般在RS-422網(wǎng)絡(luò)中取100Ω,，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,。這種匹配方法簡單有效，但有一個缺點(diǎn),，匹配電阻要消耗較大功率,，對于功耗限制比較嚴(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,，如圖9,。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，如圖10,。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，達(dá)到改善信號質(zhì)量的目的,。節(jié)能效果顯著,。

六、RS-422與RS-485的接地問題

電子系統(tǒng)接地是很重要的,，但常常被忽視,。接地處理不當(dāng)往往會導(dǎo)致電子系統(tǒng)不能穩(wěn)定工作甚至危及系統(tǒng)安全。RS-422與RS-485傳輸網(wǎng)絡(luò)的接地同樣也是很重要的,，因?yàn)榻拥叵到y(tǒng)不合理會影響整個網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性,，尤其是在工作環(huán)境比較惡劣和傳輸距離較遠(yuǎn)的情況下，對于接地的要求更為嚴(yán)格,。否則接口損壞率較高,。很多情況下，連接RS-422,、RS-485通信鏈路時只是簡單地用一對雙絞線將各個接口的“A”,、“B”端連接起來。而忽略了信號地的連接,，這種連接方法在許多場合是能正常工作的,，但卻埋下了很大的隱患，這有下面二個原因：

1．共模干擾問題：正如前文已述,，RS-422與RS-485接口均采用差分方式傳輸信號方式,，并不需要相對于某個參照點(diǎn)來檢測信號，系統(tǒng)只需檢測兩線之間的電位差就可以了,。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍,，如RS-422共模電壓范圍為-7～+7V,，而RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7～+12V，只有滿足上述條件,，整個網(wǎng)絡(luò)才能正常工作,。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出此范圍時就會影響通信的穩(wěn)定可靠，甚至損壞接口,。以圖11為例,，當(dāng)發(fā)送驅(qū)動器A向接收器B發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送驅(qū)動器A的輸出共模電壓為VOS,，由于兩個系統(tǒng)具有各自獨(dú)立的接地系統(tǒng),，存在著地電位差VGPD。那么,，接收器輸入端的共模電壓VCM就會達(dá)到VCM=VOS+VGPD,。RS-422與RS-485標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定VOS≤3V，但VGPD可能會有很大幅度（十幾伏甚至數(shù)十伏）,，并可能伴有強(qiáng)干擾信號,，致使接收器共模輸入VCM超出正常范圍，并在傳輸線路上產(chǎn)生干擾電流,，輕則影響正常通信,，重則損壞通信接口電路。

圖11

2．（EMI）問題：發(fā)送驅(qū)動器輸出信號中的共模部分需要一個返回通路,，如沒有一個低阻的返回通道（信號地）,，就會以輻射的形式返回源端，整個總線就會像一個巨大的天線向外輻射電磁波,。

由于上述原因,，RS-422,、RS-485盡管采用差分平衡傳輸方式,，但對整個RS-422或RS-485網(wǎng)絡(luò)，必須有一條低阻的信號地,。一條低阻的信號地將兩個接口的工作地連接起來,，使共模干擾電壓VGPD被短路。這條信號地可以是額外的一條線（非屏蔽雙絞線）,，或者是屏蔽雙絞線的屏蔽層,。這是最通常的接地方法。

值得注意的是,，這種做法僅對高阻型共模干擾有效,，由于干擾源內(nèi)阻大，短接后不會形成很大的接地環(huán)路電流,，對于通信不會有很大影響,。當(dāng)共模干擾源內(nèi)阻較低時,，會在接地線上形成較大的環(huán)路電流，影響正常通信,。筆者認(rèn)為,，可以采取以下三種措施：

（1） 如果干擾源內(nèi)阻不是非常小，可以在接地線上加限流電阻以限制干擾電流,。接地電阻的增加可能會使共模電壓升高,，但只要控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)就不會影響正常通信。

 （2） 采用浮地技術(shù),，隔斷接地環(huán)路,。這是較常用也是十分有效的一種方法，當(dāng)共模干擾內(nèi)阻很小時上述方法已不能奏效,，此時可以考慮將引入干擾的節(jié)點(diǎn)（例如處于惡劣的工作環(huán)境的現(xiàn)場設(shè)備）浮置起來（也就是系統(tǒng)的電路地與機(jī)殼或大地隔離）,，這樣就隔斷了接地環(huán)路，不會形成很大的環(huán)路電流,。

（3） 采用隔離接口,。有些情況下，出于安全或其它方面的考慮,，電路地必須與機(jī)殼或大地相連,，不能懸浮，這時可以采用隔離接口來隔斷接地回路,，但是仍然應(yīng)該有一條地線將隔離側(cè)的公共端與其它接口的工作地相連,。參見圖12。

 

 

圖12

七,、RS-422與RS-485的網(wǎng)絡(luò)失效保護(hù)

RS-422與RS-485標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了接收器門限為±200mV,。這樣規(guī)定能夠提供比較高的噪聲抑制能力，如前文所述,，當(dāng)接收器A電平比B電平高+200mV以上時,，輸出為正邏輯，反之,，則輸出為負(fù)邏輯,。但由于第三態(tài)的存在，即在主機(jī)在發(fā)端發(fā)完一個信息數(shù)據(jù)后,，將總線置于第三態(tài),，即總線空閑時沒有任何信號驅(qū)動總線，使AB之間的電壓在-200～+200mV直至趨于0V,，這帶來了一個問題：接收器輸出狀態(tài)不確定,。如果接收機(jī)的輸出為0V，網(wǎng)絡(luò)中從機(jī)將把其解釋為一個新的啟動位,，并試圖讀取后續(xù)字節(jié),，由于永遠(yuǎn)不會有停止位,，產(chǎn)生一個幀錯誤結(jié)果，不再有設(shè)備請求總線,，網(wǎng)絡(luò)陷于癱瘓狀態(tài),。除上述所述的總線空閑會造成兩線電壓差低于200mV的情況外，開路或短路時也會出現(xiàn)這種情況,。故應(yīng)采取一定的措施避免接收器處于不確定狀態(tài),。

 

 

圖13通常是在總線上加偏置，當(dāng)總線空閑或開路時,，利用偏置電阻將總線偏置在一個確定的狀態(tài)（差分電壓≥-200mV）,。如圖13。將A上拉到地,，B下拉到5V,，電阻的典型值是1kΩ，具體數(shù)值隨電纜的電容變化而變化,。

上述方法是比較經(jīng)典的方法,，但它仍然不能解決總線短路時的問題，有些廠家將接收門限移到-200mV/-50mV,，可解決這個問題,。例如Maxim公司的MAX3080系列RS-485接口，不僅省去了外部偏置電阻,，而且解決了總線短路情況下的失效保護(hù)問題,。

八、RS-422與RS-485的瞬態(tài)保護(hù)

前文提到的信號接地措施,，只對低頻率的共模干擾有保護(hù)作用,，對于頻率很高的瞬態(tài)干擾就無能為力了。由于傳輸線對高頻信號而言就是相當(dāng)于電感,，因此對于高頻瞬態(tài)干擾,，接地線實(shí)際等同于開路。這樣的瞬態(tài)干擾雖然持續(xù)時間短暫,，但可能會有成百上千伏的電壓,。

實(shí)際應(yīng)用環(huán)境下還是存在高頻瞬態(tài)干擾的可能。一般在切換大功率感性負(fù)載如電機(jī),、變壓器、繼電器等或閃電過程中都會產(chǎn)生幅度很高的瞬態(tài)干擾,，如果不加以適當(dāng)防護(hù)就會損壞RS-422或RS-485通信接口,。對于這種瞬態(tài)干擾可以采用隔離或旁路的方法加以防護(hù)。

1．隔離保護(hù)方法,。這種方案實(shí)際上將瞬態(tài)高壓轉(zhuǎn)移到隔離接口中的電隔離層上,，由于隔離層的高絕緣電阻,，不會產(chǎn)生損害性的浪涌電流，起到保護(hù)接口的作用,。通常采用高頻變壓器,、光耦等元件實(shí)現(xiàn)接口的電氣隔離，已有器件廠商將所有這些元件集成在一片IC中,，使用起來非常簡便,，如Maxim公司的MAX1480/MAX1490，隔離電壓可達(dá)2500V,。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是可以承受高電壓,、持續(xù)時間較長的瞬態(tài)干擾，實(shí)現(xiàn)起來也比較容易,，缺點(diǎn)是成本較高,。

2．旁路保護(hù)方法。這種方案利用瞬態(tài)抑制元件（如TVS,、MOV,、氣體放電管等）將危害性的瞬態(tài)能量旁路到大地，優(yōu)點(diǎn)是成本較低,，缺點(diǎn)是保護(hù)能力有限,，只能保護(hù)一定能量以內(nèi)的瞬態(tài)干擾，持續(xù)時間不能很長,，而且需要有一條良好的連接大地的通道,，實(shí)現(xiàn)起來比較困難。實(shí)際應(yīng)用中是將上述兩種方案結(jié)合起來靈活加以運(yùn)用,，如圖14,。在這種方法中，隔離接口對大幅度瞬態(tài)干擾進(jìn)行隔離,，旁路元件則保護(hù)隔離接口不被過高的瞬態(tài)電壓擊穿,。