高速RS-485设计之信号衰减和关键收发器的可靠高速传输

高速数据网络的趋势继续推动在更长的传输距离上以及在不断变化的条件下，包括电噪声环境，大的地电位差和较高的工作温度下，要求更高的数据速率。将可靠的高速传输推向临界点的主要应用包括：

• 地震网络中的数据采集系统
• 电信基站中的GPS数据传输链路
• 交通监控系统中的视频传输
• 工厂自动化中的PLC通信
• 电机编码器

本文为高速RS-485设计的系统设计人员提供了标准和高速RS-485网络的概述。我们首先检查总线上的信号衰减和关键收发器对可靠高速传输的要求，然后总结系统和总线节点设计的设计技巧以及一组通用的高速设计指南。

RS-485标准网络

EIA / TIA-485通常称为RS-485标准，它规定了用于平衡（对称）数字多点系统的驱动器和接收器的电气特性（见图1）。

工业网络通常覆盖很长的距离，并使用单根双绞线电缆来降低布线成本。这些网络以半双工模式运行，这意味着总线节点通过同一根电缆发送或接收数据。半双工网络的一个局限性在于，主节点只能发送或接收数据，而不能同时发送或接收数据。全双工配置中的主机可以同时通过发送总线将数据发送到节点，并通过接收总线从节点接收数据。

图1多点系统允许在同一总线上直接连接多个收发器

时间紧迫的网络使用全双工配置，其中主节点可以同时在不同的电缆上发送和接收数据。由于减少了等待时间，该方法提高了数据吞吐量，但也使电缆连接需求增加了一倍。多点系统通常以低于2Mbps的数据速率使用。

RS-485高速网络

高速和超高速数据链路通常使用更简单的网络配置（请参见图2）。

当需要高数据吞吐量时，将应用单点对点链接。

并行数据链路通常在已建立的小型计算机串行接口（SCSI）应用程序中找到，该应用程序具有多个高速通道，同步数据系统传输时钟和数据以及解串器到串行器接口。

多点链接用于恶劣环境下的旧式RS-422应用程序和时钟分配网络。

在要求低延迟和高数据吞吐量的应用中需要全双工点对点链接。

半双工点对点链路降低了布线成本，同时确保了对应用程序的高数据速率而没有严格的延迟要求。

图2高速应用程序的通用数据链路配置

抖动引起的信号衰减

高速RS-485数据链路的电缆长度受到限制，这是因为信号会以抖动的形式降级。驱动器和接收器脉冲偏斜以及与模式相关的电缆偏斜都是导致信号抖动的原因。

图3由于驱动器和接收器偏斜导致的总脉冲失真

驱动器和接收器脉冲偏斜是驱动器和接收器的上升沿和下降沿的传播延迟之差（tSKEW = | tPLH – tPHL |）。图3显示，这种偏斜决定了驱动器的单端输入和差分输出之间以及接收器的差分输入和单端输出之间发生的脉冲失真。总脉冲失真是信号路径中通过Tx和Rx的偏斜之和。图3中的值显示所有Intersil 40Mbps收发器的总最大脉冲失真为±12％。

编辑：hfy