RS-485差分数据传输系统基础知识

介绍了RS-422单向、RS-485全双工和PROFIBUS数据传输系统的电气规格。考虑静电放电 （ESD） 保护、数据速率和负载条件。介绍了分数单位负载的概念。

RS-485标准由两个行业协会联合制定：电子工业协会（EIA）和电信工业协会（TIA）。EIA曾经用前缀“RS”（推荐标准）标记其所有标准。许多工程师继续使用此名称，但EIA/TIA已正式将“RS”替换为“EIA/TIA”，以帮助确定其标准的起源。如今，RS-485标准的各种扩展适用于各种应用。

RS-485和RS-422标准具有许多相同的属性，因此经常被混淆。下表比较了不同的标准。RS-485规定了双向和半双工数据传输，是唯一允许在“总线”配置中使用多个接收器和驱动器的EIA/TIA标准。相反，RS-422 EIA/TIA标准规定了具有多个接收器的单个单向驱动器。因此，RS-485器件向后兼容，可与RS-422器件互换。但是，RS-422驱动器不应在RS-485系统中使用，因为它们不能放弃对总线的控制。

 

	RS-422	RS-485	普罗菲布斯
操作模式	差分单向 多点	差分全双工 多点	差分全双工 多点
允许的 Tx 和 Rx 的编号	1 发射，10 接收	32 发射，32 接收	32 发射，32 接收
最大电缆长度	4000英尺长	4000英尺长	4000英尺长
最大数据速率	10Mbps	10Mbps	40Mbps
最小驱动器输出范围	±2V	±1.5V	±2.1V
最大驱动器输出范围	±5V	±5V	±5V
最大驱动器短路电流	150毫安	250毫安	250毫安
发射负载阻抗	100Ω	54Ω	54Ω
接收输入灵敏度	±200mV	±200mV	±200mV
最大接收输入电阻	4kΩ	12kΩ	12kΩ
接收输入电压范围	±7V	−7V至+12V	−7V至+12V
接收逻辑高电平	>200mV	>200mV	>200mV
接收逻辑低电平	<200mV	<200mV	<200mV

 

普罗菲布斯

PROFIBUS 是一种基于 RS-485 型收发器的通信标准。它适用于工业控制网络。PROFIBUS 规范涵盖软件协议、连接器类型和差分终端网络。

静电防护

RS-485和RS-422系统的差分信号路径在存在噪声的情况下提供可靠的数据传输，并且还能够抑制大共模电压。为了防止与静电放电（ESD）相关的更高电压水平，需要不同类别的保护。

人体的带电电容使人只需轻轻一按即可破坏集成电路。在安装接口电缆的过程中，这种接触很容易发生。为了防止ESD损坏，ADI公司的接口IC采用了“ESD结构”。ESD 结构可保护发射器输出、接收器输入、数字接口连接以及与 RS-422/RS-485 收发器的模拟连接免受高达 ±15kV 的 ESD 电平的影响。

ADI公司通过以200V增量重复测试IC端子来验证高达±15kV的一系列电平，从而保证指定的ESD保护。具有此额定值的设备（根据人体模型或 IEC 1000-4-2 规范）由部件号上的附加“E”后缀指定。有关ESD保护的更多信息，请参阅标题为“ADI公司在ESD保护方面处于领先地位”的应用笔记。

数据速率和驱动程序加载

提供给RS-485/RS-422驱动器的负载根据单位负载进行量化，单位负载定义为一个标准RS-485接收器（12kΩ）的输入阻抗。因此，标准RS-485驱动器能够驱动32个单位负载（32个并联12kΩ负载）或375Ω。某些RS-485接收器的输入阻抗为48kΩ（1/4单位负载）甚至96kΩ（1/8单位负载），多达128或256个相应的接收器可以连接到单个RS-485总线。接收器类型的任意组合都可以连接在一起，前提是它们的并联阻抗不超过32个单位负载（R负荷> 375Ω).

高数据速率的后果

更快的传输要求驱动器输出端有更高的压摆率，而更高的压摆率会产生更高水平的电磁干扰（EMI）。一些RS-485收发器通过限制其压摆率来最大限度地降低EMI。较低的压摆率还有助于控制由快速转换、高数据速率或长电缆引起的反射。对于最小化反射至关重要的是与电缆特性阻抗相匹配的端接电阻。常见的RS-485电缆（一对双绞线24AWG线）应在两端端接一个120Ω电阻。

审核编辑：郭婷