一
、RS-485標準概述

RS-485數據信號采用差分傳輸方式
，收


、發端通過平衡雙絞線將A-A與B-B對應相連。當線路A高於線路B電平(VA-VB> +200mV)時，接收端輸出為邏輯高電平（RO=1）；當線路A低於線路B電平(VA-VB<-200mV)時，接收端輸出為邏輯低電平(RO=0)。當驅動器的輸入端邏輯電平為高（DI=1）時，線路A電平高於線路B電平；當驅動器的輸入端邏輯電平為低（DI=0）時
，線路A電平低於線路B電平。見圖1。

圖1：總線差模電壓

二、使用RS485接口時應注意的問題

1、UART電平

隨著MCU等平台電平的降低，接口電平低壓化趨勢明顯。上海英聯電子的UM3483/UM3486采用CMOS接口電平，兼容2.8V
、3.3V接口電平。同時，為了增加抗幹擾能力

，對輸入口的邏輯電平做了閾值滯環處理。

2、 EMI幹擾

RS-485信號在轉換期間和轉換之後會發生反射
，形成天線向外輻射。UM3483具有低擺率驅動器
，能夠減小EMI和由於不恰當的終端匹配所引起的反射，並能夠在接收端提供良好的信號信噪比。

3、 失效保護

傳統的RS-485接收器門限為±200mV
，當總線上的差分電壓VA-VB介於±200mV之間時，接收器的輸出狀態不確定。UM3483/UM3486內置真故障安全接收器輸入，將接收門限移到-200mV/-50mV，解決了總線短路、空閑等情況下的失效保護問題。可省去外部的偏置電阻
，同時內部的接收閾值做了滯環處理，增加了接收器的抗幹擾能力。

4、單位負載

RS-485接收器額定的輸入阻抗為大於或等於12kΩ
，該值為1個單位負載（UL）。如果一個RS-485接收器額定具有1/8個UL，則總線可連接8倍數量的這種接收器。UM3483/UM3486的輸入阻抗為96kΩ
，總線可連接多達256個節點。

5
、ESD保護

由於RS-485的應用環境比較複雜
，經常受到靜電和瞬態電壓等幹擾。目前半導體常用的ESD測試標準IEC61000-4-2（空氣放電模式）
、IEC61000-4-2（接觸放電模式）和人體放電模式，用於評價器件的防靜電能力。UM3483/UM3486芯片內部集成了ESD保護電路，人體放電模式、空氣放電模式均達到±15kV
，接觸放電模式達到±8kV。

6、電壓倒灌

如果RS485接口芯片電源掉電，但I/O口（A、B、/RE、DE、DI、RO）有輸入電壓時，一旦芯片沒有該項功能，會在VCC管(guan)腳(jiao)上(shang)建(jian)立(li)起(qi)不(bu)穩(wen)定(ding)的(de)電(dian)壓(ya)，從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)芯(xin)片(pian)處(chu)於(yu)無(wu)法(fa)預(yu)期(qi)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)，吸(xi)收(shou)總(zong)線(xian)上(shang)的(de)電(dian)流(liu)，向(xiang)總(zong)線(xian)亂(luan)發(fa)數(shu)據(ju)，引(yin)起(qi)通(tong)信(xin)的(de)異(yi)常(chang)和(he)終(zhong)端(duan)功(gong)能(neng)混(hun)亂(luan)。UM3483/UM3486具有防止電壓倒灌功能
，在此種情況下
，保證VCC管腳電壓為0
，保證芯片處於關閉狀態。
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三、低壓RS-485網絡電路的設計要點

1、共模幹擾

RS-485接口采用差分方式傳輸信號，一般收發器能夠承受的共模電壓範圍為-7V至+12V
，一yi旦dan共gong模mo電dian壓ya超chao出chu此ci範fan圍wei，將jiang會hui影ying響xiang通tong信xin的de可ke靠kao性xing，甚shen至zhi損sun壞huai接jie口kou。由you於yu每mei個ge係xi統tong都dou會hui有you獨du立li的de地di回hui路lu

，在zai遠yuan距ju離li通tong信xin條tiao件jian下xia，係xi統tong間jian的de地di電dian位wei差chaVGPD將會很大。發送器的輸出共模電壓為VOC,那麼接收器輸入端的共模電壓VCM=VOC+VGPD，RS-485標準規定VOC小於等於3V，但VGPD的幅度可達十幾伏甚至數十伏

，並可能伴有強幹擾信號
，導致接收器的共模輸入VCM超出正常範圍，並在信號線上產生幹擾電流。解決此類問題的方法是：

a、通過帶隔離的DC-DC將係統電源和RS-485收發器的電源隔離
，如圖2所示；

圖2：低壓3.3V隔離電源方案圖

b、通過光耦將信號隔離，減小共模電壓的影響。

采用該方法時，總線收發器的信號線和電源線與本地信號的電源是相互隔離的。

2
、光耦隔離電路

光耦往往是限製通信數據波特率的主要因素，對於低速傳輸，可采用PS250、TIL117等。在高速電路設計中，可以考慮采用6N137、6N136等高速光耦，優化電路參數設計。光耦隔離示意圖如圖3所示。圖3中
，電阻R3
、R4如果選取得較大

，將會使光耦的發光管由截止進入飽和狀態的速度變慢；如果選取得過小，退出飽和將會變慢。不同型號的光耦及驅動電路，使得這兩個電阻的數值略有差異，阻值的選取通常由實驗來確定。

圖3：光耦隔離示意圖

3、端接電阻

RS-485shujuxinhaocaiyongchafenchuanshufangshi，xinhaozaizhuanhuanqijianhezhuanhuanzhihouhuifashengfanshe。shujudechuanshusulvjiaodihuozhetongxunjulijiaojinshi，fanshechixushijianjiaoduan
，duijieshoudeluojidianpingmeiyouyingxiang，keyibuyongzhongduanpipei。xiangfan
，ruguoshujudechuanshusulvgaohuozhetongxunjulijiaoyuanshi，fanshechixushijianjiaochang，zexuyaoduizongxianjinxingzhongduanpipei。

那麼究竟在怎樣的數據速率和電纜長度時需要進行總線匹配呢？一條經驗性的原則是：當信號的轉換時間（上升或下降時間）超過電信號沿總線單向傳輸所需時間的3倍以上時無需進行終端匹配。

終端匹配有以下兩種方案：

a、電阻匹配，在RS-485總線電纜的始端和末端都並接終端電阻。端接電阻取120Ω，與雙絞線電纜特性阻抗匹配。該方案比較簡單，目前最為普遍。如圖4所示。該方案的弊端在於
，匹配電阻對功率消耗較大，不太適合對功耗限製比較嚴格的係統。

圖4：端接電阻示意圖

b
、RC匹配，在總線直接串聯一個電阻和電容。容值的選取與信號的傳輸速率有關，電路連接方式如圖5。由於電容的存在，減少了大部分的功率損耗，同時也影響了信號的傳輸速率。因此，容值的選取就顯得比較關鍵。

圖5：RC匹配示意圖

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4、故障保護

RS-485網絡中
，當所有的收發器都工作在接收模式時，總線處於空閑狀態。此時總線上的差分電壓VA-VB=0
，接收器輸出處於未定義狀態，從而導致UART接收錯誤信息。除此之外，總線的斷路、短路故障，都會造成UART上接收到錯誤信息。為了避免出現以上錯誤
，在總線上放置上、下拉電阻。圖6為總線偏置電路。電阻R1、R2的選擇可根據下列計算方法得出，R1=R2=R，RT=120Ω（由於總線上終端和起始端各有1個120Ω終端電阻，所以RT0取值60Ω）
，VA-VB=Vcc*RT/（2R+RT0），應滿足VA-VB>200mV，低壓傳輸時，取Vcc=3.3V，那麼R=465Ω。

圖6：總線偏置電路

5、瞬態保護

實際應用中
，RS-485總線上經常會遇到雷擊、靜電
、電(dian)源(yuan)波(bo)動(dong)等(deng)情(qing)況(kuang)，由(you)於(yu)傳(chuan)輸(shu)線(xian)對(dui)高(gao)頻(pin)信(xin)號(hao)相(xiang)當(dang)於(yu)電(dian)感(gan)，因(yin)此(ci)對(dui)於(yu)高(gao)頻(pin)瞬(shun)態(tai)幹(gan)擾(rao)，接(jie)地(di)線(xian)等(deng)同(tong)於(yu)開(kai)路(lu)。瞬(shun)態(tai)幹(gan)擾(rao)雖(sui)然(ran)持(chi)續(xu)時(shi)間(jian)短(duan)暫(zan)，但(dan)可(ke)能(neng)會(hui)有(you)成(cheng)百(bai)上(shang)千(qian)伏(fu)的(de)電(dian)壓(ya)。一(yi)般(ban)在(zai)切(qie)換(huan)大(da)功(gong)率(lv)感(gan)性(xing)負(fu)載(zai)如(ru)電(dian)機(ji)、變壓器
、繼ji電dian器qi等deng或huo閃shan電dian過guo程cheng中zhong都dou會hui產chan生sheng幅fu度du很hen高gao的de瞬shun態tai幹gan擾rao，如ru果guo不bu加jia以yi適shi當dang防fang護hu可ke能neng會hui引yin起qi通tong信xin接jie口kou器qi件jian的de損sun壞huai。通tong常chang情qing況kuang下xia
，會hui采cai取qu旁pang路lu保bao護hu方fang法fa，如ru圖tu7所示。

圖7：偏置保護電路

youyupanglubaohufangfashijiangshunbiannengliangshifangdaodihuilu，yincibixuyaoyoulianghaodejiedi。duiyugaosuxinhaodeyuanjulichuanshu

，yingkaolvbaohuqijianrongzhihexianlujianrongzhiduixinhaoyanshideyingxiang。

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