RS-485上下拉電阻竟然可以這樣選擇
RS-485總線廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域,在實(shí)際應(yīng)用中,通常會(huì)遇到是否需要加上下拉電阻以及加多大的電阻合適的問(wèn)題,下面我們將對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的分析。
1、為什么需要加上下拉電阻?
1.當(dāng)485總線差分電壓大于+200mV時(shí),485收發(fā)器輸出高電平;
2.當(dāng)485總線差分電壓小于-200mV時(shí),485收發(fā)器輸出低電平;
3.當(dāng)485總線上的電壓在-200mV~+200mV時(shí),485收發(fā)器可能輸出高電平也可能輸出低電平。但一般總處于一種電平狀態(tài),若485收發(fā)器的輸出低電平,這對(duì)于UART通信來(lái)說(shuō)是一個(gè)起始位,此時(shí)通信會(huì)不正常。
當(dāng)485總線處于開路(485收發(fā)器與總線斷開)或者空閑狀態(tài)(485收發(fā)器全部處于接收狀態(tài),總線沒有收發(fā)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng))時(shí),485總線的差分電壓基本為0,此時(shí)總線就處于一個(gè)不確定的狀態(tài)。同時(shí)由于目前485芯片為了提高總線上的節(jié)點(diǎn)數(shù),輸入阻抗設(shè)計(jì)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(shí)容易受到電磁干擾。
因此為了防止485總線出現(xiàn)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總線下拉電阻)。若使用隔離RS-485收發(fā)模塊(例如RSM485PCHT),由于模塊內(nèi)部具有上下拉電阻(對(duì)于RSM485PCHT,內(nèi)部上下拉電阻為24kΩ),因此在模塊外部一般不需要增加上下拉電阻。
2、什么情況下需要加上下拉電阻?
當(dāng)遇到信號(hào)反射問(wèn)題時(shí),通常會(huì)通過(guò)增加匹配電阻來(lái)避免信號(hào)反射,以1對(duì)1通信為例,如圖1所示。由于485總線通常使用特性阻抗為120Ω的雙絞線,因此在485總線的首尾兩端增加120Ω終端電阻來(lái)避免信號(hào)反射問(wèn)題。
根據(jù)RSM485PCHT的具體參數(shù)(如表1)可以得到如圖2所示等效電路,其中RPU、RPD為模塊內(nèi)部在485總線上加的上下拉電阻,RIN為模塊的輸入阻抗。
當(dāng)兩個(gè)模塊都處于接收狀態(tài)時(shí),可以根據(jù)基爾霍夫電流定律對(duì)節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B列出下列公式:
根據(jù)上述公式可以計(jì)算AB之間的差分電壓為:
此時(shí)模塊已處于不確定狀態(tài),模塊接收器可能輸出為高電平,也可能輸出為低電平,這時(shí)就需要在模塊外部增加上下拉電阻保證模塊在空閑時(shí)不處于不確定狀態(tài)。
3、上下拉電阻如何?。?/span>
假設(shè)模塊的輸出電源電壓V?O相同,由于RGND接在一起,因此可以認(rèn)為模塊內(nèi)部的上拉電阻是并聯(lián)在一起的,為了方便解釋,對(duì)圖2的電路進(jìn)行整理,如圖3所示,在模塊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(gè)模塊都增加上下拉電阻,為了解釋方便,我們?cè)?85總線上增加一組上下拉電阻。
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