SN65HVD22EVM评估模块使用指南：从入门到实践

在电子设计领域，RS - 485通信因其长距离、多节点通信的优势，被广泛应用于工业控制、安防监控等众多场景。德州仪器（TI）的SN65HVD22 RS - 485收发器以其高性能和可靠性备受关注，而SN65HVD22EVM评估模块则为工程师们提供了一个便捷的开发和测试平台。今天，我们就来深入了解一下这个评估模块。

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一、重要注意事项

在使用SN65HVD22EVM之前，有几点重要的注意事项需要我们牢记。TI保留对产品进行修改和改进的权利，所以在下单前，一定要获取最新的相关信息。该评估套件仅用于工程开发或评估目的，不适合商业用途，可能在设计、营销和制造相关的保护考虑方面不够完善，也可能不符合欧盟电磁兼容性指令的技术要求。

此外，用户需要承担产品正确和安全处理的全部责任和义务，对TI因产品处理或使用产生的所有索赔进行赔偿。同时，要注意产品可能未通过相关法规认证，由于产品结构开放，用户需采取适当的静电放电预防措施。

二、评估模块概述

（一）HVD2x系列收发器特性

HVD2x系列收发器性能远超典型RS - 485设备，不仅满足TIA/EIA - 485 - A标准的所有要求，还能在扩展的共模电压范围内工作，具备高ESD保护、宽接收器迟滞和故障安全操作等特性。这些特性使得该系列设备非常适合长电缆网络和恶劣环境下的应用，如数字电机控制器、远程传感器和终端、工业过程控制、安全站和环境控制系统等。

（二）SN65HVD22功能特点

SN65HVD22结合了一个3态差分驱动器和一个差分接收器，由单5V电源供电。其驱动器差分输出和接收器差分输入内部连接形成差分总线端口，对总线的负载最小。该端口具有扩展的共模电压范围，适用于长电缆多点应用。同时，它还具有受控的驱动器输出压摆率，可降低辐射噪声，提高长支线的信号质量，在高达500 kbps的信号速率下，最多可连接256个SN65HVD22节点。

（三）评估模块外观与配置

SN65HVD22EVM评估模块的编号为SN65HVD22EVM，安装有SN65HVD22D（U2），并随附一份数据手册，但最新版本可从www.ti.com获取。评估模块的印刷电路板上预留了一个全双工收发器的位置（U1），方便未来进行不同的配置。

（四）信号路径与连接

评估模块的信号路径包括用于连接测试设备的同轴连接器（J7和J8）、用于连接RS - 485总线的差分连接点（W17和W18），以及提供电源和接地连接的两个香蕉插孔（J17和J18）。电路中的跳线（W3和W4）可用于设置收发器的启用状态，跳线W11用于选择共模电压（ (V_{CM}) ）测试条件。此外，电路中还提供了额外的测试点，方便测量关键信号。具体的EVM连接信息如下表所示：	Connection	Label	Description
J17	Vcc2	Power supply for HVD22 device
J18	GND2	Power supply ground
J7	RECEIVER	Receiver output, R (pin 1)
J8	DRIVER INPUT	Driver input, D (pin 4)
P3, W17, W18	TRANSCEIVER I/O	RS - 485 BUS I/O (pins 6 and 7)
TP3	R	Receiver output (pin 1)
TP4		Driver input, D (pin 4)
TP6	EXT_V2	Externally applied Vcm
W3	RECEIVER	Receiver enable, RE, (pin 2)
W4	DRIVER	Driver enable, DE, (pin 3)
W11	TRANSCEIVER VCM SELECT	Select between Vcm choices: None, GND2, External

三、评估模块的设置与操作

（一）单评估模块操作

单评估模块可用于评估SN65HVD22收发器的操作和参数性能。评估模块的设计便于使用单5V电源进行评估，无需额外的电缆或负载。在进行评估时，要确保5V电源的电流能力至少为60 mA，并将输出调整到5V ± 0.5V。

1. 接收器评估

评估接收器性能时，将跳线W3设置为启用接收器，跳线W4设置为禁用驱动器。跳线W11可用于外部施加共模电压，如果W11保持开放，则测试信号上不会引入偏移电压。通过探测P3（接收器输入）和TP3（接收器输出），可以观察接收器的输入或输出特性。当驱动器禁用时，由于电阻R5、R15和R16的存在，信号输入W17处的阻抗约为50 Ω，与标准信号发生器的50 Ω输出阻抗匹配。

2. 驱动器评估

评估驱动器性能时，将跳线W3设置为禁用接收器，跳线W4设置为启用驱动器。使用50 Ω输出阻抗的通用信号发生器时，要确保信号电平相对于J18（被测设备接地，即GND2）在0V至5V之间。将驱动器输入信号（D）施加到连接器J8，电阻R14提供与标准50 Ω输出阻抗信号发生器匹配的终端阻抗。在驱动器输出端，评估模块安装了一个100 Ω电阻（R5）跨接在差分输出上，以及电阻R15和R16，它们在差分输出上又增加了102 Ω。R5与R15和R16的并联组合在驱动器输出端产生约50 Ω的总负载。通过探测TP4（驱动器输入）和P3或W17（驱动器输出），可以观察驱动器的输入/输出特性。除了在P3和W17处的单端输出和差分输出外，还可以使用W11作为测试点观察共模输出。

（二）共模电压范围操作演示

HVD2X系列的一个独特特性是能够在 - 20V至25V的共模电压范围内工作。为了演示SN65HVD22在扩展共模电压范围内的操作，需要两个评估模块。通过三个电源可以在两个评估模块之间引入接地电位差。在进行此测试时，要特别注意确保两个评估模块的接地不通过仪器或非隔离电源的接地或底盘连接在一起。当使用多个探头进行测试时，只将一个返回连接到示波器。同时，在这种配置下，要从每个评估模块中移除电阻R5，以在总线的每一端提供单终端。

（三）用户自定义应用评估

评估模块还可用于评估收发器在现有或原型RS - 485系统中的性能。可以按照上述方法配置评估模块，并将其连接到感兴趣的总线。根据系统配置，可能需要移除评估模块的终端电阻以确保正确的终端。如果评估模块用作终端节点（总线的一端），则只移除R5；如果用作中间节点（不在总线的任一端），则移除R5、R15和R16，并在总线的每一端设置终端电阻。

（四）典型测试结果

1. 差分接收器操作

当评估模块配置为差分接收器时，典型的测试结果如图2 - 6所示。上波形（通道1）是接收器输入（A和B）两端的总线差分电压，输入信号的幅度在500 kbps的信号速率（2 s位时间）下在140 mV和 - 140 mV之间转换。下波形（通道2）是接收器的单端输出（R）。

2. 差分驱动器操作

当评估模块配置为差分驱动器时，典型的测试结果如图2 - 7所示。上波形（通道1）是驱动器的单端输入（D），下波形（通道2）是两个驱动器输出的差分电压（ ((V{A}-V{B})) ）。输出信号的幅度在250 kbps的信号速率（4 s位时间）下在2.3V和 - 2.3V之间转换。在这种配置下，还可以明显看到驱动器压摆率限制的效果，其斜率受到控制以减少高频成分，避免在长电缆应用中产生问题。

3. 共模电压操作

为了演示这些收发器在各种共模电压下的性能，按照图2 - 8设置两个评估模块。要特别注意隔离接地路径，使接收评估模块的接地参考相对于驱动评估模块的接地偏移。图2 - 9展示了在共模电压配置下两个评估模块的典型结果。上波形（通道1）是在W17处测量的总线上的差分信号，该信号通过双绞线输入到接收器。下波形（通道2）是接收器的输出。通过示波器光标可以直接读取两个通道之间的电压偏移。此示例展示了SN65HVD22在超过标准收发器能力的偏移下的性能，同时也说明了评估模块可用于评估不同电缆长度和类型下的收发器性能。

四、评估模块的构造

（一）电路板布局模式

评估模块的印刷线路板（PWB）布局遵循数据传输电路的良好工程实践，可供设计师在应用中参考。布局时需要特别考虑以下几点：

1. 差分信号的平衡走线：连接到差分总线的线路应保持平衡，确保一个输入/输出（A或B）的电气特性与另一个相同，这样可以使所有电气噪声几乎均匀地耦合到两个通道，从而使收发器具有最佳的抗噪声能力。
2. 短支线长度：收发器与主总线线路之间的电气连接应尽量短，以减少信号转换时的反射。一般来说，支线的电气长度（以传播延迟计）应小于信号转换时间的40%。
3. 接地和电源平面：使用接地和电源平面可以帮助减少系统中的电气噪声。

（二）物料清单

评估模块的物料清单详细列出了所需的各种组件，包括印刷线路板、电容、电阻、跳线、连接器等，具体信息如下表所示：	Item No.	-1 Qty	-2 Qty	-3 Qty	Part Description	MFR	Part Number	Package Style	Ref Des	Notes
1	1			Board, printed wiring (PWB)	TI (K&S)	EIS No. 6439054			Blank PWB
2	1			Capacitor, 0.1 µ F, ± 10%, 16 V	Panasonic	ECJ - 3VBIC104K	1206	C2
3	2			Capacitor, 1.0 µ F, ± 10%, 16 V	Panasonic	ECJ - 3VFIC105K	1206	C5, C9
4	2			Capacitor, 10 µ F, ± 20%, 10 V Tant.	Panasonic	ECS - T1AY106R	”A”	C4, C8
5	4			Jumper post, male, 2 - Position	Amp	4 - 103239 - 0x2	100m ctrs	TP3, TP4, P3, W17
6	1			Jumper post, female, 2 - Position	Samtec	SS - 102 - G - 1C	100m ctrs	W18
7	3			Jumper post, male, 3 - position	Amp	4 - 103239 - 0x3	100m ctrs	W3, W4, W11	Make From Item 5, Amp 4 - 103239 - 0
8	2			Resistor, 0.0 Ω , ± 1%, 1/8 W	Dale	CRCW1206000F	1206	R17, R18
9	1			Resistor, 100 Ω , ± 1%, 1/8W	Dale	CRCW1206101F	1206	R5
10	1			Resistor, 453 Ω , ± 1%, 1/8W	Dale	CRCW1206453F	1206	R21
11	3			Resistor, 51.1 Ω , ± 1%, 1/8W	Dale	CRCW120651R1F	1206	R14, R15, R16
12	1			Banana jack, black	Alectron	ST - 351B		J18
13	1			Banana jack, red	Alectron	ST - 351A		J17
14	2			SMA RF/ Coax. Conn., SMA Jack	Amphenol	901 - 144 - 8RFX		J7, J8
15	3			Jumper short, Mini	BERG	65474 - 010	100m ctrs	W3,4,11	Install one each, from center to VCC
16	1			Test point, (yellow)	Keystone	5004K - ND		TP6
17	4			Rubber mounting feet, (white)	BumpOn	SJ - 5027			Install Last
18	1			Transceiver IC	TI	SN65HVD22	8 - SOIC(D)	U2

（三）原理图

SN65HVD22EVM的原理图（17英寸X 11英寸）作为本章的附件提供。需要注意的是，评估模块仅为SN65HVD22收发器（U2）安装了组件，U1电路在印刷线路板上未进行组装。

通过以上对SN65HVD22EVM评估模块的详细介绍，相信大家对其有了更深入的了解。在实际应用中，我们可以根据具体需求，充分利用该评估模块的功能，进行RS - 485收发器的开发和测试。大家在使用过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享交流。