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采用PROFIBUS標準的工業(yè)聯(lián)網(wǎng)技術

作者: 時間:2016-12-19 來源:網(wǎng)絡 收藏

  正是由于上述原因,PROFIBUS 驅動器規(guī)定的最小 VOD 值應大于 RS-485 應用中的典型值。
  反射和 Vcc 變化帶來更大的 VOD
  PROFIBUS 標準定義了 A 型線纜的規(guī)格(請參見 IEC 61158-2 的表 100),其將被用于 220Ω 總線終端。由于這種特有線纜阻抗值可以在 135Ω~165Ω 之間變化(在 20MHz 的帶寬范圍),而線纜末端的等效差動終端阻抗為 171Ω,因此阻抗不匹配所帶來的反射和電源電壓變化將使 VOD 超過表 1 所示的 PROFIBUS DP 測試準則規(guī)定的限制等級。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201612/331144.htm


  表 1 隨著 Vcc 變化而變化的 VOD

  因此,為了確保標準的兼容性,我們強烈建議將 Vcc 限制在 5V,并選擇一條特性阻抗接近 165Ω 的線纜。
  PROFIBUS 標準 EN 50170和 IEC 61158-2 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??偩€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)品說明書應該規(guī)定最大輸出電容,以允許對最大可能信令速率進行準確預計。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)器處理電氣過應力 (EOS) 的能力大小,這種電氣過應力表現(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,因此其總線 I/O 的 ROC符合 –7V 至 +12V 的 RS-485 標準。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 也限制了接收機的共模電壓范圍。在那些驅動器和接收機都工作在不同接地電位的應用中,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輸入信號共模電壓的變化。
  另一個穩(wěn)健性指標是共模抑制比 (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)器的通信性能準確無誤。
  ESD 保護
  ESD 事件通常是以電壓大小 (kV) 和上升時間 (ns) 來進行測量。在測試方法 A114-A 的 JEDEC 標準 22 中,對 ESD 測試進行了定義。這種特殊的標準對人體模型 (HBM) 進行了定義。
  為了使網(wǎng)絡能夠承受這種沖擊較大的瞬態(tài)現(xiàn)象,這就要求收發(fā)器具有能夠對高電壓迅速做出反應的內部保護二極管。圖 3 顯示了 A 輸出和 B 輸出的等效示意圖,其特別標出了當電壓超過 16V 時,即開啟ESD 保護電路。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
  TIA/EIA-485 標準中對瞬態(tài)過壓進行了定義。該標準對其定義和要求規(guī)定,對于由對絞線引起的強電流中斷,線路上可能出現(xiàn)的瞬態(tài)現(xiàn)象要進行瞬態(tài)保護。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力條件,但是所提及的這些過應力條件的確提供了一個關于器件穩(wěn)健性的定性測量方法。
  最大絕對額定值、瞬態(tài)過壓保護以及 ESD 額定值越大,該接口也就越穩(wěn)健。
  結論
  PROFIBUS 專門針對工業(yè)應用而設計,因此需要穩(wěn)健的接口。穩(wěn)健性的測量標準請參閱收發(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 中所述的更高速應用的電容要求。


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