为RS-485应用设计独立型半双工中继器

工程师们经常面临的一个问题是，如何为RS-485应用设计一款非数据速率依赖型半双工中继器。例如，通过给现有网络添加分接头，设计一款超出建议最大线缆长度 (1200m) 的远距离网络，或者设计一款星型拓扑网络。各种系统所使用的数据速率并不相同，从10 kbps到200 kbps，不一而足。

远程节点之间的接地电位差(GPD)所产生的电压，超出了大多数总线收发器的最大共模电压范围，因此必须在网络节点电子组件和总线之间实施电隔离。

《参考文献1》中，线缆长度与数据速率的对比特性表明，应使用1200m（4000英尺）的最大线缆长度（图1）。使用该长度时，常用120-Ω、AWG24无屏蔽双绞线(UTP)的电阻接近端电阻器值，并使总线信号摆幅减小一半（6 dB）。

图1：线缆长度与数据速率的关系

在RS-485技术文献中，为了简便起见，收发器产品说明书通常会介绍一种全双工中继器设计。但是，在远距离传输网络中，数千个仪表都使用全双工线缆并不可取，因为线缆和配线都非常的昂贵。

为了实施一款更远距离的半双工模式远距传输网络，我们必须安装一个半双工中继器。图2显示了一个系统结构图。由于半双工中继器连接至两个总线段，该中继器必须包含两个独立的收发器，每个收发器都经由信号隔离器连接至其各自总线，并连接至一个隔离于两个收发器部分的控制逻辑。该控制逻辑及时关闭和开启中继器的驱动器和接收机部分。任意方向的发来数据信号都可对其初始化。

图2：双隔离半双工中继器总线扩展

两种最为常用的时序控制方法是图3所示单触发电路和图4所示时延反相缓冲器电路。为了确保正确的开关行为，两种方法都要求对上电和总线闲置以后的启动条件进行定义。通过故障保护偏压电阻器RFS可以完成这项工作，其在没有收发器有效驱动总线时，产生一个大于接收机输入敏感度VFS> +200 mV的故障保护电压VFS。

图3:利用一个单触发电路实施的收发器时序控制

图4:利用一个反相缓冲器电路实施的收发器时序控制