采用 PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

表 1 隨著 Vcc 變化而變化的 VOD

　　因此，為了確保標(biāo)準(zhǔn)的兼容性，我們強(qiáng)烈建議將 Vcc 限制在 5V，并選擇一條特性阻抗接近 165Ω 的線纜。

PROFIBUS 標(biāo)準(zhǔn) EN 50170 和 IEC61158-2 規(guī)定了特定信令速率的最大總線電容，總線電容越高，信令速率就越低。例如，在500 kbps 的信令速率時，所有總線節(jié)點的總電容不超過 600 pF，而在 12 Mbps 的信令速率時，最大允許電容為 200 pF。總線電容包括了總線上所有連接器、短截線和器件的差動電容，但不包括線纜電容。由于總線電容的變化主要是由器件電容的變化引起的，因此，從理想的層面上來說，PROFIBUS 收發(fā)器的產(chǎn)品說明書應(yīng)該規(guī)定最大輸出電容，以允許對最大可能信令速率進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)計。到目前為止，唯一能夠確保 10 pF 最大輸出電容的收發(fā)器就是 SN65HVD1176。

　　穩(wěn)鍵性

　　穩(wěn)健性是看收發(fā)器處理電氣過應(yīng)力 (EOS) 的能力大小，這種電氣過應(yīng)力表現(xiàn)的具體形式有靜電放電 (ESD)、瞬態(tài)電壓和共模電壓。這些穩(wěn)健性測量方法的區(qū)別在于峰值電壓及其持續(xù)時間，而小峰值電壓和長持續(xù)時間決定著最大絕對額定值 (AMR)。靜電放電 (ESD) 額定值意味著高峰值電壓和短測試脈沖。瞬態(tài)電壓在 ESD 和 AMR 額定值之間時將會下降。

　　最大絕對額定值 (AMR)/建議工作條件 (ROC)

　　總線引腳的 AMR 是指可以使用但不至于造成損壞的低頻正弦波的最大振幅，建議的工作條件為 AMR 的子集。由于大多數(shù) PROFIBUS 收發(fā)器都是基于 RS-485 技術(shù)，因此其總線 I/O 的 ROC符合 C7V 至 +12V 的 RS-485 標(biāo)準(zhǔn)。雖然 AMR 會因廠商不同而各異，但 ROC 中規(guī)定的電壓范圍通常會有 2V 的變化。

　　共模電壓范圍和抑制

　　正如最大絕對額定值限制了建議工作條件一樣，ROC 也限制了接收機(jī)的共模電壓范圍。在那些驅(qū)動器和接收機(jī)都工作在不同接地電位的應(yīng)用中，一個寬泛的共模電壓范圍是非常重要的。因為在這種情況下，接地電位差會增加總線上的共模電壓，同時， PROFIBUS 收發(fā)器必須能夠承受接收機(jī)輸入信號共模電壓的變化。

　　另一個穩(wěn)健性指標(biāo)是共模抑制比 (CMR)。高 CMR（即 4 V）表明即使在振幅和上升時間方面出現(xiàn)較大共模電壓變化時，仍能確保收發(fā)器的通信性能準(zhǔn)確無誤。

　　ESD 保護(hù)

　　ESD 事件通常是以電壓大小 (kV) 和上升時間 (ns) 來進(jìn)行測量。在測試方法 A114-A 的 JEDEC 標(biāo)準(zhǔn) 22 中，對 ESD 測試進(jìn)行了定義。這種特殊的標(biāo)準(zhǔn)對人體模型 (HBM) 進(jìn)行了定義。

　　為了使網(wǎng)絡(luò)能夠承受這種沖擊較大的瞬態(tài)現(xiàn)象，這就要求收發(fā)器具有能夠?qū)Ω唠妷貉杆僮龀龇磻?yīng)的內(nèi)部保護(hù)二極管。圖 3 顯示了 A 輸出和 B 輸出的等效示意圖，其特別標(biāo)出了當(dāng)電壓超過 16V 時，即開啟ESD 保護(hù)電路。另外，需要提請注意的是，圖 3 所示的 16V 和收發(fā)器的 16 kV ESD 額定值不同于器件的最大絕對額定值。

圖 3 SN65HVD1176的等效輸出示意圖

　　瞬態(tài)過壓保護(hù)

　　TIA/EIA-485 標(biāo)準(zhǔn)中對瞬態(tài)過壓進(jìn)行了定義。該標(biāo)準(zhǔn)對其定義和要求規(guī)定，對于由對絞線引起的強(qiáng)電流中斷，線路上可能出現(xiàn)的瞬態(tài)現(xiàn)象要進(jìn)行瞬態(tài)保護(hù)。該持續(xù)時間大大長于 ESD 事件（微秒對毫微秒），同時電壓電平被極大地降低（±25V 對 kV）。該規(guī)范還要求具備 ±25V 的測試電壓，而功能強(qiáng)大的收發(fā)器（例如：SN65HVD1176）可以承受 ±40V 的瞬態(tài)過壓。

　　到目前為止所提及的過應(yīng)力條件并不能代表工業(yè)環(huán)境中器件可能會面對的所有可能過應(yīng)力條件，但是所提及的這些過應(yīng)力條件的確提供了一個關(guān)于器件穩(wěn)健性的定性測量方法。

　　最大絕對額定值、瞬態(tài)過壓保護(hù)以及 ESD 額定值越大，該接口也就越穩(wěn)健。

　　結(jié)論

　　PROFIBUS 專門針對工業(yè)應(yīng)用而設(shè)計，因此需要穩(wěn)健的接口。穩(wěn)健性的測量標(biāo)準(zhǔn)請參閱收發(fā)器總線引腳的最大絕對額定值、瞬態(tài)過電壓保護(hù)和 ESD 額定值。和其他 PROFIBUS 收發(fā)器相比，SN65HVD1176 的穩(wěn)健性更卓越。該器件還擁有較低的總線電容（最高為 10 pf），以滿足 IEC 61158-2 中所述的更高速應(yīng)用的電容要求。