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EIA-485总线速度可靠性影响因素分析

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:在实际应用中,RS-485总线加偏置电阻有两种方法:把偏置电阻平衡分配给总线上的每一个收发器。这种方法给挂接在RS-485总线上的每一个收发器加了偏置电阻和一个偏置电压。值得注意的是偏置电阻的加入,增加了总线的负载。

EIA-485总线速度可靠性影响因素分析

3.5.5.1 在通信电缆中的信号反射

在通信过程中,有两种信号因导致信号反射:阻抗不连续和阻抗不匹配。阻抗不连续,信号在传输线末端突然遇到电缆阻抗很小甚至没有,信号在这个地方就会引起反射,这种信号反射的原理,与光从一种媒质进入另一种媒质要引起反射是相似的。消除这种反射的方法,就必须在电缆的末端跨接一个与电缆的特性阻抗同样大小的终端电阻,使电缆的阻抗连续。由于信号在电缆上的传输是双向的,因此,在通信电缆的另一端可跨接一个同样大小的终端电阻。

从理论上分析,在传输电缆的末端只要跨接了与电缆特性阻抗相匹配的终端电阻,就再也不会出现信号反射现象。但是,在实现应用中,由于传输电缆的特性阻抗与通信波特率等应用环境有关,特性阻抗不可能与终端电阻完全相等,因此信号反射还会或多或少地存在。引起信号反射的另个原因是数据收发器与传输电缆之间的阻抗不匹配。这种原因引起的反射,主要表现在通信线路处在空闲方式时,整个网络数据混乱。信号反射对数据传输的影响,归根结底是因为反射信号触发了接收器输入端的比较器,使接收器收到了错误的信号,导致CRC校验错误或整个数据帧错误。

在信号分析,衡量反射信号强度的参数是RAF(Refection Attenuation Factor反射衰减因子)。它的计算公式为

RAF=20lg(Vref/Vinc)

式中 Vref——反射信号的电压;

Vinc——在电缆与收发器或终端电阻连接点的入射信号的电压。

要减弱反射信号对通信线路的影响,通常采用噪声抑制和加偏置电阻的方法。在实际应用中,对于比较小的反射信号,为简单方便,经常采用加偏置电阻的方法。

3.5.5.2 在通信电缆中的信号衰减

第二个影响信号传输的因素是信号在电缆的传输过程中衰减。一条传输电缆可以把它看出由分布电容、分布电感和电阻联合组成的等效电路。电缆的分布电容C主要是由双绞线的两条平行导线产生。导线的电阻在这里对信号的影响很小,可以忽略不计。信号的损失主要是由于电缆的分布电容和分布电感组成的LC低通滤波器。(www.xing528.com)

3.5.5.3 在通信电缆中的纯阻负载

影响通信性能的第三个因素是纯阻性负载(也叫直流负载)的大小。这里指的纯阻性负载主要由终端电阻、偏置电阻和RS-485收发器三者构成。

在叙述EIA RS-485规范时曾提到过RS-485驱动器在带了32个节点,配置了150Ω终端电阻的情况下,至少能输出1.5V的差分电压。一个接收器的输入电阻为12kΩ。按这样计算,RS-485驱动器的负载能力为

现在比较常用的RS-485驱动器有MAX485、DS3695、MAX1488/1489等,其中有的RS-485驱动器负载能力可以达到20Ω。在不考虑其他诸多因素的情况下,按照驱动能力和负载的关系计算,一个驱动器可带节点的最大数量将远远大于32个。

在通信波特率比较高的时候,在线路上偏置电阻是很有必要的。偏置电阻的作用是在线路进入空闲状态后,把总线上没有数据时(空闲方式)的电平拉离0电平。这样一来,即使线路中出现了比较小的反射信号或干扰,挂接在总线上的数据接收器也不会由于这些信号的到来而产生误动作。

在实际应用中,RS-485总线加偏置电阻有两种方法:

(1)把偏置电阻平衡分配给总线上的每一个收发器。这种方法给挂接在RS-485总线上的每一个收发器加了偏置电阻和一个偏置电压。

(2)在一段总线上只用一对偏置电阻。这种方法对总线上存在大的反射信号或干扰信号比较有效。值得注意的是偏置电阻的加入,增加了总线的负载。

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