高速低功耗RS485收发器，集成可切换终端

LTC2859 和 LTC2861 将一个逻辑可选的集成端接电阻器与一个坚固的 20Mbps RS485 / RS422 收发器相结合，从而在纤巧型封装中提供了一个单芯片阻抗匹配的网络解决方案。低功耗驱动器具有逻辑可选的低压摆率模式，可在低于 250kbps 的频率下工作，具有低 EMI 辐射。1/8 单元负载接收器在整个 RS485 共模范围内为多达 256 个节点提供故障保护输出。接收器输入和驱动器输出均具有超过 ±15kV 的可靠 ESD 保护。半双工 LTC2859 采用 3mm × 3mm DFN 封装，而全双工 LTC2861 采用 4mm × 3mm DFN 封装和 16 引脚 SSOP 封装。LTC2859 和 LTC2861 的框图如图 2 所示。

 

图2.LTC2859 和 LTC2861 的框图。

可切换端接

RS485收发器通常通过双绞线电缆进行通信，其特性阻抗范围为100Ω至120Ω。正确端接电缆对于最大程度地减少可能损坏数据的反射非常重要。端接通常由分立电阻组成，其电阻与电缆的特性阻抗相同，在电缆两端差分连接。然而，当使用 LTC2859 / LTC2861 收发器时，无需外部电阻器。这些器件在接收器输入端集成了一个 120Ω 电阻，可以逻辑使能，以便在需要时端接电缆。图 3 示出了使用 LTC2859 收发器正确连接网络的示例，该收发器在两个终端器件上启用了集成端接电阻器。应保持与电缆中间级的短连接，因为这些短截线会产生不必要的反射。

图3.正确连接的 RS485 网络，采用具有可选端接器的 LTC2859 收发器。

为了说明在RS485系统中正确端接放置的重要性，请考虑图3中的网络，其中四个LTC2859收发器沿5英尺的cat1e电缆等距分布。信号从节点 4 驱动，在节点 2859 接收。LTC<> 器件中的集成端接电阻器在电缆沿线的不同位置接入或调出，以说明端接放置对接收波形的影响。不使用外部电阻。

在线路末端（节点1和4）施加适当的电阻端接时，接收的波形具有干净的转换，如图4a所示。如果端阻端接从节点4移动到节点2或3，则分别产生图4b和4c的波形。很明显，端接电阻的放置会对信号完整性产生很大影响。

（一）。

（二）。

（三）。

图4.节点4处从图3中的网络接收差分信号。终止时正确终止 在节点 1 和 4 （a） 处。在节点 1 和 2 （b） 以及节点 1 和 3 （c） 处终止时不正确地终止。

LTC2859 和 LTC2861 中的端接电阻器是通过将端接使能 （TE） 引脚拉高而使能的。当端接使能被拉至逻辑低电平或器件未上电时，电阻断开。图5 （a）、（b）和（c）显示电阻在整个温度、共模电压和频率范围内保持良好。

（一）。

（二）。

（三）。

图5.LTC2859 端接电阻与温度 （a）、共模电压 （b） 和频率 （c） 的关系。

与其他 RS120 收发器相比，LTC2859 和 LTC2861 上包含一个可选的 485Ω 阻性终端是一个显著的优势。当对RS485网络进行修改或添加时，可以通过对所需收发器上的终端使能引脚进行逻辑控制来进行所需的端接更改。这可以通过使用简单的跳线或通过更高级别的系统控制来完成，其中手动干预是禁止的。一个有价值的好处是，网络中的每个节点都能够在不使用外部电阻的情况下提供端接，使网络重新配置更易于管理。

借助可切换终端，基于控制器的网络配置可以扩展到简单的网络添加和减少之外，还包括故障保护。支持长达 485 英尺总线的 RS4000 网络存在电缆中断或断开连接的风险，从而可能中断服务。图 6 示出了利用 LTC2859 逻辑控制端接来防止此类开路电缆故障的双主机控制环形网络。

图6.线路中断容限 RS485 拓扑。

当检测到网络中的中断时，由于一个或多个节点的响应丢失，主控制器进入低数据速率模式。即使中断会造成严重的阻抗不匹配，在中断点之前仍然可以进行低数据速率通信（根据经验，如果双向电缆传播延迟小于位时间的10%，则可以进行无端接通信）。网络上每个顺序寻址的收发器都由主站轮询，以确定中断发生的位置。如果网络由具有可选端接的 LTC2859 和 LTC2861 收发器构成，则主机可以指示断线两侧的两个节点使能端接电阻。两个主控制器现在可以以高数据速率访问总线的每个节点，直到进行物理修复。主控制器上每个收发器的RO引脚的XOR可以选择减少微控制器的I/O引脚数量。

司机

LTC2859 / LTC2861 驱动器能够提供高达 485Mbps 的 RS422 / RS20 信号。图7显示了以最大数据速率工作的器件的波形。LTC2859 / LTC2861 还具有一种降低转换速率模式 （SLO 模式），该模式是通过将 SLO 引脚设置为一个逻辑低电平而进入的。

图7.驱动器输出以 20Mbps 的最大数据速率切换。

SLO 模式可延长驱动器转换时间，以减少设备和电缆的高频 EMI 辐射。在这种模式下，驱动器数据速率限制在大约250kbps。压摆限制还可以减轻线路端接不当和长短截线的不利影响。

图8显示了正常和SLO模式下的单端和差分驱动器输出，相应的频谱工作速率为250kbps。SLO模式显著降低了高频谐波。

图8.LTC2859 驱动器输出在正常和低 EMI SLO 模式下的时域和频域波形。

LTC2859 和 LTC2861 驱动器具有电流限制功能，可保护它们免受诸如将输出短路至电源或接地之类的故障的影响。短路电流限制在 ±250mA RS485 标准以下，典型钳位电流为 ±150mA。如果故障电压大于约±10V，则电流会进一步降低以限制功耗。LTC2859 和 LTC2861 还具有热停机保护功能，以便在故障条件导致该器件过热时将其停用。图9显示了由曲线示图仪驱动的驱动器输出I-V特性。过流保护接合在正扫描和负扫描上，限制驱动器输出电流。

（一）。

（二）。

图9.LTC2861 驱动器输出的曲线 I-V 特性，显示电流限制。（a） 引脚由 LTC2861 驱动器驱动为低电平。（b） 引脚由 LTC2861 驱动器驱动为高电平。

接收器

LTC2859 具有一个仅利用 540μA 电流 （典型值） 的低功率接收器。LTC2859 / LTC2861 的故障保护功能保证了当输入短路、开路或端接时，接收器输出处于逻辑高电平状态，但驱动时间不超过约 3μs。延迟可防止信号过零被解释为短路输入并导致RO无意中变高。这种故障保护特性保证适用于–7V至+12V整个共模范围的输入。

接收器输出在内部驱动为高电平（至 Vcc） 或低（接地），无需外部上拉。对于电源范围内的电压，禁用接收器的RO引脚变为高阻抗，漏电流小于±1μA。

结论

不正确端接的RS485电缆会严重扭曲信号，导致数据完整性损失。在没有逻辑可选端接的情况下校正网络终端通常需要对扩展网络进行物理检查。坚固耐用的 LTC2859 和 LTC2861 上包括可选的端接电阻，为具有下一代远程网络调谐功能的 RS485 网络提供了完整的解决方案。

审核编辑：郭婷