信号链基础知识 RS-485:总线电流要求与收发器驱动能力
本文中,我们将为您解答许多常见和最新的问题,例如:
2)可以
驱动32 以上单位负载吗?
要回答第一个问题,我们需要研究
图
1所示典型 RS-485 数据链路。我们看到,除
驱动通过端接电阻器的差分
电流以外,驱动器还必须驱动通过许多接收机输入阻抗的
电流,以及通过位于
总线上的故障保护网络的电流。这些阻抗在差分
信号线路和接地之间形成电流通路,同时影响了 A 和 B
信号线的电流,且影响程度相同。因此,可以将它们表示为共模阻抗 R
CM。
图
1
典型
RS-485
数据链路
为了对最大共模负载进行定义,RS-485 使用了一个单位负载的理论概念,其定义了一个 12kΩ 共模负载电阻。这样一来,
一个单位负载(1UL)
收发器便代表在每个接地相关
总线端有一个R
INEQ= 12 kΩ 的等效输入电阻。
RS-485 规定一个
收发器必须能够驱动高达 32 单位负载的总共模负载,同时能够给 R
D= 60Ω 差分电阻提供 V
OD= 1.5 V 的差分输出电压。另外,该标准还
要求在 V
CM= –7 V 到 +12 V 共模电压范围保持这种驱动
能力,以便允许驱动器和接收机接地之间的大接地电位差,其一般会出现在远距离数据链路中。
60 Ω 差分电阻代表两个并联 120 Ω 端接电阻器的电阻值,而 32 单位负载得到的总共模负载电阻为 R
CM= 12 kΩ / 32 = 375 Ω。共模负载条件下收发器驱动
能力测试的相应测试电路也指定为 RS-485 标准,其如
图
2所示。
图
2
共模负载的驱动器测试电路
假设非反相驱动器输出 A 具有更高的正总线电压,则其电流计算方法为:
,
而反相输出 B 的电流计算方法如下:
.
由于数据传输期间 A 和 B 输出不断改变极性,因此最好是使用一些通用术语来表示输出电流方程式。所以,更多正输出(或者高输出)必须拉出电流:
,
而更少正输出(或者低输出)必须注入电流:
.
图
3显示了在规定共模电压范围,驱动 R
CM= 375 Ω 最大共模负载 (32 UL) 的一个 5V 收发器的最小输出电流
要求。用于绘制该图的参数假设为 V
OS= 2.5 V、V
OD= 1.5 V、R
D= 60 Ω 和 R
CM= 375 Ω。
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