濟南研華工控機

時間：2021-02-21

影響RS485總線通訊速度和通信可靠性的因素

在通信電纜中的信號反射,在通信過程中，有兩種信號因?qū)е滦盘柗瓷洌鹤杩共贿B續(xù)和阻抗不匹配。阻抗不連續(xù)，信號在傳輸線末端突然遇到電纜阻抗很小甚至沒有，信號在這個地方就會引起反射，如圖1所示。這種信號反射的原理，與光從一種媒質(zhì)進入另一種媒質(zhì)要引起反射是相似的。消除這種反射的方法，就必須在電纜的末端跨接一個與電纜的特性阻抗同樣大小的終端電阻，使電纜的阻抗連續(xù)。由于信號在電纜上的傳輸是雙向的，因此，在通訊電纜的另一端可跨接一個同樣大小的終端電阻，如圖2所示。

從理論上分析，在傳輸電纜的末端只要跨接了與電纜特性阻抗相匹配的終端電阻，就再也不會出現(xiàn)信號反射現(xiàn)象。但是，在實現(xiàn)應用中，由于傳輸電纜的特性阻抗與通訊波特率等應用環(huán)境有關，特性阻抗不可能與終端電阻完全相等，因此或多或少的信號反射還會存在。引起信號反射的另個原因是數(shù)據(jù)收發(fā)器與傳輸電纜之間的阻抗不匹配。這種原因引起的反射，主要表現(xiàn)在通訊線路處在空閑方式時，整個網(wǎng)絡數(shù)據(jù)混亂。

信號反射對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊懀瑲w根結(jié)底是因為反射信號觸發(fā)了接收器輸入端的比較器，使接收器收到了錯誤的信號，導致crc校驗錯誤或整個數(shù)據(jù)幀錯誤。

在信號分析，衡量反射信號強度的參數(shù)是raf（refection attenuation factor反射衰減因子）。它的計算公式如式（1）。

raf=20lg(vref/vinc) （1）

式中：vref—反射信號的電壓大?。籿inc—在電纜與收發(fā)器或終端電阻連接點的入射信號的電壓大小。

具體的測量方法如圖3所示。例如，由實驗測得2.5mhz的入射信號正弦波的峰-峰值為+5v，反射信號的峰-峰值為+0.297v，則該通訊電纜在2.5mhz的通訊速率時，它的反射衰減因子為：

raf=20lg(0.297/2.5)=-24.52db

要減弱反射信號對通訊線路的影響，通常采用噪聲抑制和加偏置電阻的方法。在實際應用中，對于比較小的反射信號，為簡單方便，經(jīng)常采用加偏置電阻的方法。

通過下面后例子了，可以計算出偏置電阻的大?。?/span>

終端電阻rt1=rr2=120ω；

假設反射信號較大的峰-峰值vref≤0.3vp-p，則負半周的電壓vref≤0.15v;終端的電阻上由反射信號引起的反射電流iref≤0.15/(120||120)=2.5ma。一般rs-485收發(fā)器（包括sn75176）的滯后電壓值（hysteresis value）為50mv，即：

（ibias-iref）×（rt1||rt2）≥50mv

于是可以計算出偏置電阻產(chǎn)生的偏置電流ibias≥3.33ma

+5v=ibias(r上拉+r下拉+（rt1||rt2）) （2）

通過式2可以計算出r上拉=r下拉=720ω

在實際應用中，rs-485總線加偏置電阻有兩種方法：

（1）把偏置電阻平衡分配給總線上的每一個收發(fā)器。這種方法給掛接在rs-485總線上的每一個收發(fā)器加了偏置電阻，給每一個收發(fā)器都加了一個偏置電壓。

（2）在一段總線上只用一對偏置電阻。這種方法對總線上存在大的反射信號或干擾信號比較有效。值得注意的是偏置電阻的加入，增加了總線的負載。

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