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RS485的上下拉電阻如何選擇?

素材來源:EDN電子技術設計

RS-485匯流排廣泛應用於通訊、工業自動化等領域,在實際應中,通常會遇到是否需要加上下拉電阻以及加多大的電阻合適的問題,下面我們將對這些問題進行詳細的分析。

一、為什麼需要加上下拉電阻?

1)當485匯流排差分電壓大於+200mV時,485收發器輸出高電平。

2)當485匯流排差分電壓小於-200mV時,485收發器輸出低電平。

3)當485總線上的電壓在-200mV~+200mV時,485收發器可能輸出高電平也可能輸出低電平。但一般總處於一種電平狀態,若485收發器的輸出低電平,這對於UART通訊來說是一個起始位,此時通訊會不正常。

當485匯流排處於開路(485收發器與匯流排斷開)或者空閒狀態(485收發器全部處於接收狀態,匯流排沒有收發器進行驅動)時,485匯流排的差分電壓基本為0,此時匯流排就處於一個不確定的狀態。同時由於目前485晶片為了提高總線上的節點數,輸入阻抗設計的比較高,例如輸入阻抗為1/4單位阻抗或者1/8單位阻抗(單位阻抗為12kΩ,1/4單位阻抗為48kΩ),在管腳懸空時容易受到電磁干擾。

因此為了防止485匯流排出現上述情況,通常在485總線上增加上下拉電阻(通常A接上拉電阻,B匯流排下拉電阻)。若使用隔離RS-485收發模組(例如RSM485PCHT),由於模組內部具有上下拉電阻(對於RSM485PCHT,內部上下拉電阻為24kΩ),因此在模組外部一般不需要增加上下拉電阻。

二、什麼情況下需要加上下拉電阻?

當遇到訊號反射問題時,通常會透過增加匹配電阻來避免訊號反射,以1對1通訊為例,如圖1所示。由於485匯流排通常使用特性阻抗為120Ω的雙絞線,因此在485匯流排的首尾兩端增加120Ω終端電阻來避免訊號反射問題。

根據RSM485PCHT的具體引數(如表1)可以得到如圖2所示等效電路,其中RPU、RPD為模組內部在485總線上加的上下拉電阻,RIN為模組的輸入阻抗。

RS485的上下拉電阻如何選擇?

當兩個模組都處於接收狀態時,可以根據基爾霍夫電流定律對節點A和節點B列出下列公式:

RS485的上下拉電阻如何選擇?

根據上述公式可以計算AB之間的差分電壓為:

此時模組已處於不確定狀態,模組接收器可能輸出為高電平,也可能輸出為低電平,這時就需要在模組外部增加上下拉電阻保證模組在空閒時不處於不確定狀態。

三、上下拉電阻如何選擇?

假設模組的輸出電源電壓V O相同,由於RGND接在一起,因此可以認為模組內部的上拉電阻是並聯在一起的,為了方便解釋,對圖2的電路進行整理,如圖3所示,在模組外部增加上下拉電阻可以選擇只增加一組,也可以選擇在每個模組都增加上下拉電阻,為了解釋方便,我們在485總線上增加一組上下拉電阻。

RS485的上下拉電阻如何選擇?